Тема 15-16 Функциональна анатомия сенсорных систем (Органы чувств)
1. Органы чувств. Органы чувств ориентируют человека во внешней среде. С их помощью мы видим, слышим, ощущаем окружающий нас мир. Однако не все раздражения доходят до нашего сознания. Человек не ощущает радиоволн, не воспринимает космических лучей, не видит инфракрасных, ультрафиолетовых и многих других лучей, не слышит звуков очень высоких и низких тонов. В процессе эволюции шло совершенствование органов чувств параллельно с развитием нервной системы.
Ощущение — это отражение в сознании человека предметов и явлений внешнего мира в результате их воздействия на органы чувств. Органами чувств называются органы, при помощи которых организм получает раздражения из внешней среды и воспринимает их в виде ощущений.
Для возникновения ощущения необходимы органы, воспринимающие раздражения, нервы, по которым это раздражение направляется в мозг, где раздражение анализируется и превращается в акт сознания. В результате человек ощущает, осознает цвет, вкус, запах, боль и т.д. Аппарат, необходимый для возникновения ощущений, И.П. Павлов назвал анализатором. Каждый анализатор состоит из трех отделов:
1) рецептора (воспринимает раздражение);
2) проводника (проводит нервные импульсы как ощущения);
3) коркового конца (воспринимает нервные импульсы как ощущения).
Различают внешние и внутренние анализаторы. С помощью внешних анализаторов человек воспринимает раздражения из внешнего мира. С помощью внутренних анализаторов человек воспринимает раздражения из органов тела.
Орган зрения
Состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата. Глазное яблоко (bulbus oculi) находится в глазнице. Оно имеет три оболочки: наружную, среднюю и внутреннюю.
А) Наружная, или фиброзная, оболочка выполняет защитную функцию. Ее передний бесцветный и прозрачный отдел называется роговицей, а задний отдел называется белочной оболочкой (склерой), так как имеет белый цвет.
Б) Средняя оболочка богата кровеносными сосудами и называется сосудистой. В ней различают три отдела: передний — радужная оболочка — радужка; средний — ресничное тело, задний — собственно сосудистая оболочка.
Радужка играет роль диафрагмы, регулирующей поступление световых лучей через зрачок в глаз. В радужке находятся мышцы, которые расширяют зрачок при слабом свете и суживают его при ярком свете. В ней пигментные клетки-цвет радужки.
Впереди радужки находится передняя камера глаза, а позади радужки расположена задняя камера глаза. Сзади она ограничена прозрачным хрусталиком (lens), имеющим форму двояковыпуклой линзы. Камеры глаза заполнены жидкостью — водянистой влагой. Вся полость глаза позади хрусталика заполнена студенистым прозрачным веществом — стекловидным телом.
Ресничное тело состоит из ресничных отростков и ресничного кружка, в толще которого находится ресничная мышца. Ресничные отростки продуцируют внутриглазную жидкость (водянистую влагу), а ресничная мышца напрягает и расслабляет ресничный поясок (циннову связку окружающую хрусталик) и изменяет кривизну хрусталика.
В) Внутренняя оболочка глаза называется сетчаткой (retina). В сетчатке находятся светочувствительные клетки — фоторецепторы: палочки и колбочки. У человека в сетчатке содержится 6-7 миллионов колбочек и 100-125 миллионов палочек. Большей чувствительностью к свету обладают палочки, они обеспечивают сумеречное зрение. Колбочки в 1000 раз менее чувствительны к свету. Они обеспечивают дневное, цветное зрение. Колбочки и палочки распределены в сетчатке неравномерно. Передняя часть сетчатки «слепая». Напротив зрачка есть желтое пятно, где находятся только колбочки. Это место наибольшей остроты зрения. Место выхода зрительного нерва из сетчатки не содержит фоторецепторов и называется слепым пятном. Наружный слой сетчатки содержит пигмент фусцин; он поглощает свет и делает изображение более четким. Восприятие света обусловлено фотохимическими процессами в фоторецепторах.
Фотопигмент палочек - родопсин быстро распадается на свету и восстанавливается в темноте в присутствии витамина А. Его порог чувствительности очень высок: импульс возникает всего от нескольких квантов света. При недостатке в организме витамина А развивается «куриная слепота».
Йодопсин колбочек расщепляется гораздо медленнее, чем у палочек. В колбочках содержится 3 фотопигмента, обуславливающих восприятие трех цветов: синего (сине-фиолетового), красного (красно-оранжевого), зеленого.
Продукты разложения этих веществ раздражают окончания зрительного нерва, импульсы по проводнику направляются в корковый центр зрительного анализатора в затылочной доле.
Глаз является сложной оптической системой. Преломляющие среды глаза: роговица, водянистая влага, хрусталик, стекловидное тело. В норме на сетчатке возникает уменьшенное, обратное действительному изображение. Способность глаза видеть предметы на различном расстоянии называется аккомодацией. Аккомодация достигается изменением формы хрусталика.
В старости аккомодация нарушается, и развивается старческая дальнозоркость — пресбиопия. Если нарушено преломление в глазу — рефракция, то возникает близорукость (миопия) или дальнозоркость (гиперметропия). Нарушение цветового восприятия носит название дальтонизма.
Вспомогательный аппарат глаза: брови, веки, ресницы, конъюнктива, глазодвигательные мышцы (4 прямых и 2 косых) и слезный аппарат. Слезный аппарат состоит из слезной железы, слезного озера, слезных канальцев, слезного мешка и носослезного канала, отводящего слезу в нижний носовой ход. Слезы постоянно увлажняют глазное яблоко, содержат бактерицидное вещество — лизоцим.
Орган слуха и равновесия
Орган слуха и равновесия состоит из наружного, среднего и внутреннего уха. Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Ушная раковина образована хрящом, покрытым кожей. Она улавливает звуковые волны и направляет их в наружный слуховой проход, в котором выделяют костный — внутренний и наружный — хрящевой отделы. Наружный слуховой проход заканчивается барабанной перепонкой (membrana tympani), которая отделяет его от среднего уха.
Среднее ухо представлено барабанной полостью и слуховой трубой, соединяющей среднее ухо с носоглоткой для выравнивания давления в полости среднего уха. В барабанной полости находятся три слуховые косточки — молоточек, наковальня и стремечко, соединенные при помощи суставов. Молоточек прикреплен к барабанной перепонке, стремечко закрывает овальное отверстие внутреннего уха. Слуховые косточки передают колебания барабанной перепонке во внутреннее ухо. Среднее ухо выстилает мерцательный эпителий.
Внутреннее ухо представлено лабиринтом, в котором различают костный и перепончатый лабиринт, расположенный внутри костного. Между костным и перепончатым лабиринтом находится жидкость — перелимфа, внутри перепончатого лабиринта — эндолимфа.
Костный лабиринт имеет отделы: предверие, улитку и три полукружных канала, расположенных в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях, нижние части полукружных каналов называются ампулами.
Улитковый канал разделен двумя перегородками основной мембраной и вестибулярной мембраной на 3 узких хода: верхний (вестибулярная лестница), средний (перепончатый канал) и нижний (барабанная лестница). На вершине улитки имеется отверстие, соединяющее верхний и нижний каналы в единый, идущий от овального окна к вершине улитки и к круглому окну. В среднем канале на базальной мембране расположен звуковоспринимающий аппарат — кортиев орган, в котором находятся механорецепторы звуковых колебаний - волосковые клетки. Эти клетки преобразуют механические звуковые колебания в биоэлектрические импульсы той же частоты, идущие затем по волокнам слухового нерва в слуховую зону коры мозга.
Центральные отделы слухового анализатора:
1. Аксоны нейронов спирального ганглия образуют волокна слухового нерва, заканчивающиеся в ядрах продолговатого мозга.
2.Клетки нижних бугров четверохолмия среднего мозга.
3.Медиальное коленчатое тело.
4. Верхняя часть височной доли коры полушарий головного мозга.
Ухо человека воспринимает колебания с частотой от 16 до 20000 герц.
Вестибулярный орган располагается в преддверии (мешочек и маточка) и полукружных каналах; рецепторы: отолитовый аппарат и ампулярные кристы;
Изменение положения тела вызывает раздражение рецепторов.
Проводниковый отдел органа начинается от рецепторов вестибулярного узла, расположенного в височной кости на дне внутреннего слухового прохода, центральные отростки этих нейронов образуют вестибулярный нерв и вместе со слуховым нервом в составе VIII пары черепномозговых нервов входят в продолговатый мозг и мост; в вестибулярных ядрах дна ромбовидной ямки находятся вторые нейроны, импульсы от которых поступают к третьим нейронам в таламусе (промежуточный мозг);
Корковый отдел находится в верхней височной извилине.
Строение отолитовых аппаратов: Рецепторные волосковые клетки, механорецепторы отолитовых приборов, склеены студнеобразной массой, образующей поверх волосков отолитовую мембрану, в которой находятся кристаллы углекислого кальция — отолиты. В маточке отолитовая мембрана расположена в горизонтальной плоскости, а в мешочке она согнута и находится во фронтальной и сагиттальной плоскостях. При изменении положения головы и тела, а также при вертикальных или горизонтальных ускорениях отолитовые мембраны свободно перемещаются под действием силы тяжести во всех трех плоскостях, натягивая, сжимая или сгибая при этом волоски механорецепторов. В ампулах полукружных протоков рецепторные клетки образуют скопление — ампулярные кристы. Возбуждение рецепторов здесь происходит за счет перемещения эндолимфы в протоках.
Орган обоняния
Рецепторный отдел органа обоняния расположен в носовой полости в слизистой оболочке верхней носовой раковины и в перегородке носа. Из полости носа отростки обонятельных клеток проходят через отверстия продырявленной пластинки решетчатой кости в полость черепа, где заканчиваются в обонятельной луковице, из которой раздражения направляются в обонятельный тракт и далее передаются в корковый отдел обонятельного анализатора, расположенного на нижней поверхности височной доли в крючке.
Орган вкуса
Хеморецепторы вкуса представляют собой вкусовые почки, расположенные в желобоватых, грибовидных, листовидных сосочках эпителия языка, в слизистой задней стенки глотки и мягкого нёба. Каждая почка состоит из вкусовых (рецепторных) и поддерживающих клеток. Импульсы от вкусовых луковиц, по волокнам вкусовых нервов направляются в корковый отдел вкусового анализатора, расположенного на нижней поверхности височной доли в извилине морского конька. На языке также много нитевидных сосочков, которые и придают ему бархатистый вид. Рецепторы разных частей языка воспринимают четыре основных вкуса: горького (задняя часть языка), кислого (края языка), сладкого (передняя часть языка) и соленого (средняя часть и края языка).
Кожа
Кожа образует общий покров тела. В коже различают три слоя: поверхностный — эпидермис и глубокий — собственно кожу, или дерму, и третий – подкожную жировую клетчатку. Эпидермис образован многослойным ороговевающим эпителием. В клетках базального слоя эпидермиса имеются клетки, содержащие пигмент — меланин, который определяет цвет кожи. Собственно кожа образована соединительной тканью. В этом слое находятся сальные, потовые железы, волосяные фолликулы. Собственно кожа богата кровеносными сосудами и нервными рецепторами, в ней проходят и лимфатические сосуды. Нервные рецепторы воспринимают боль, температурные воздействия, прикосновения, давление. Рецепторы кожи воспринимают раздражения и передают их по афферентным волокнам. Корковый отдел кожного анализатора находится в теменной доле полушарий головного мозга.
Функции кожи. Кожа выполняет защитную, выделительную функцию (в сутки кожей выделяется 500 см3 см воды и 10 г продуктов обмена), участвует в терморегуляции. Является органом осязания. Производные кожи являются железы, волосы, ногти.
Эпидермис кожи состоит из пяти слоев, объединенных в зону ороговения и зачатковую зону:
I. Зона ороговения состоит из трех слоев: I) роговой слой содержит небольшие плоские, наподобие чешуек, клетки, которые постоянно слущиваются; 2) блестящий — образован клетками без четких контуров и ядер; 3) зернистый — состоит из клеток, содержащих ядра и гранулы, откуда и происходит его название.
П. Зачатковая зона лежит под зоной ороговения и состоит из двух слоев клеток:
1) шиповатый слой состоит из многоугольных клеток с отростками в форме шипов;
2) базальный слой, клетки которого тесно прилегают друг к другу. Клетки этой зоны способны к делению, за счет чего эпидермис постоянно обновляется.
В эпидермисе нет сосудов. Нервные волокна проникают из дермы и образуют в глубоких слоях эпидермиса свободные нервные окончания. На поверхности эпидермиса находятся волосы, а через толщу проходят выводные протоки потовых желез. Поверхность кожи покрыта гребешками и бороздками, которые повторяют контуры сосочков дермы, расположенных под эпидермисом. Этот рисунок, особенно на кончиках пальцев, сильно варьирует. На этом основано использование отпечатков пальцев в криминалистике.
Дерма состоит из соединительной ткани, в которой различают два слоя:
1) сосочковый - прилежит к эпидермису, имеет выступы — сосочки, вдающиеся в эпидермис; мышечные клетки, прикрепляющиеся к волосяным сумкам (при их сокращении возникает «гусиная кожа»); большое количество кровеносных сосудов, петли которых заходят в сосочки; лимфатические сосуды, нервные волокна и нервные окончания;
2) сетчатый слой содержит пучки коллагеновых и сети эластических волокон, придающих прочность всей коже. В нем находятся сальные и потовые железы и корни волос.
В клетках базального слоя эпидермиса, а иногда и в дерме содержится пигмент, определяющий цвет кожи.
Подкожную основу составляет жировая ткань — подкожная клетчатка. Она смягчает механические воздействия (амортизация), является депо жира - источника энергии, сберегает тепло организма. Степень выраженности жирового слоя зависит oт индивидуальных, половых и региональных особенностей.