ЛЕКЦИЯ № 12
Сенсорные системы.
Органы чувств (сенсорные системы) — это специализированные органы, способные с помощью рецепторов воспринимать информацию об окружающем мире из внешней среды. Рецепторы, воспринимающие определенный вид раздражений (световые, звуковые, обонятельные, температурные и т.д.), возникли в ходе эволюции. Они сконцентрировались в определенных органах: например, рецепторы, воспринимающие зрительные ощущения — в глазном яблоке; тактильные и температурные ощущения — в коже и т.д. В этих органах постепенно формировались вспомогательные аппараты, улучшающие восприятие раздражений из внешней среды или защищающие рецепторы от чрезмерно сильных раздражений. Так, в органе зрения появились мышцы, позволяющие вращать глазное яблоко, веки и ресницы, слезный аппарат, обеспечивающие защиту глаз от механических, химических и чрезмерно сильных световых раздражений и т.д.
В организме человека существует шесть специализированных органов чувств:
1)орган зрения — воспринимает световые раздражения;
2)орган слуха — воспринимает звуковые раздражения;
3)орган равновесия — воспринимает вестибулярные раздражения;
4)орган обоняния — воспринимает запахи;
5)орган вкуса — воспринимает вкус;
6)соматосенсорные органы (кожа и мышцы) — воспринимают тактильные раздражения (осязание), боль, температуру, чувство веса, давления, вибрации и положение частей тела в пространстве.
Все шесть видов органов чувств обеспечивают получение нервными центрами головного мозга различной информации из внешней среды, которая отражается в сознании в виде субъективных образов — ощущений или представлений. Благодаря поступающей в головной мозг информации, человек ориентируется в окружающей обстановке и приспосабливается к ее изменениям. Органы чувств - представляют собой периферические отделы анализаторов.
Анализатор —это совокупность нервных структур, обеспечивающих восприятие раздражений из внешней среды, трансформацию (преобразование) энергии раздражения в нервные импульсы, проведение нервных импульсов до соответствующих нервных центров в коре головного мозга и анализ поступившей информации. В соответствии с определением анализатора в его состав входят:
1)периферическая часть (рецепторная) — орган чувств;
2)проводящие афферентные пути, обеспечивающие проведение нервных импульсов до нервных центров;
3)подкорковые и корковые нервные центры, где воспринимается и анализируется соответствующий нервный импульс.
Учение об анализаторах разработал выдающийся отечественный физиолог И. П. Павлов. Соответственно органам чувств различают анализатор зрения, слуха, вестибулярных функций, обоняния, вкуса и соматосенсорного чувства.
Орган зрения
Орган зрения играет важнейшую роль во взаимодействии человека с окружающей средой. С его помощью к нервным центрам поступает до 90 % информации о внешнем мире. Он обеспечивает восприятие света, его цветовой гаммы и ощущение пространства. Благодаря тому, что орган зрения является парным и подвижным, зрительные образы воспринимаются объемно, т. е. не только по площади, но и по глубине.
Орган зрения включает глазное яблоко и вспомогательные органы глазного яблока. В свою очередь орган зрения — составная часть зрительного анализатора, который кроме указанных структур включает проводящий зрительный путь, подкорковые и корковые центры зрения.
Глазное яблоко. Глазное яблоко, bulbus oculi, имеет форму шара, у которого спереди находится незначительная выпуклость. Она соответствует местоположению прозрачной его части — роговицы. Глазное яблоко состоит из двух частей: оболочек и ядра глазного яблока.
I. Оболочки глазного яблока. Стенки глазного яблока образованы тремя оболочками:
Ø наружной — фиброзной,
Ø средней — сосудистой,
Ø внутренней — сетчатой.
Оболочки последовательно окружают друг друга, располагаясь вокруг структур, составляющих ядро.
Фиброзная оболочка, tunica fibrosa, выполняет формообразующую (каркасную) и защитную функции. Передняя прозрачная часть этой оболочки называется роговицей, а задняя, белесоватая по цвету — склерой или белочной оболочкой.
Роговица, cornea, занимает по площади 1/6 глазного яблока. Она имеет толщину 1 мм и форму часового стекла, выпуклостью обращена кпереди. Основные свойства роговицы — прозрачность, равномерная сферичность, высокая чувствительность. Роговица выполняет защитную и оптическую функции. Защитная функция заключается в механической защите структур глазного яблока и формировании так называемого роговичного рефлекса: мигание и (или) выделение слезы при попадании пыли или других инородных частиц. Оптическая функция заключается в прохождении и преломлении лучей света.
Необходимо назвать наиболее часто встречающиеся поражения роговицы, такие как помутнение и астигматизм. Помутнение роговицы (бельмо) возникает при попадании в глаз химических веществ, при тяжелых ожогах и травмах роговицы, нарушениях ее питания. Астигматизм развивается при неравномерной и неправильной сферичности роговицы. Такая форма роговицы может быть врожденной или приобретенной в результате травмы или заболевания. При этом состоянии роговица неодинаково преломляет световые лучи в вертикальной и горизонтальной плоскостях, в результате чего изображение в искаженном виде фокусируется на сетчатку. Такое нарушение устраняют с помощью специальных очков или линз, которые подбирают в зависимости от степени изменений кривизны роговицы.
Склера (белочная оболочка), sclera, состоит из плотной соединительной ткани, почти лишена сосудов и нервных окончаний. Она придает форму глазному яблоку и является местом прикрепления мышц глазного яблока.
Сосудистая оболочка, tunica vasculosa, прилежит к внутренней поверхности склеры. В ней выделяют три части: радужку, ресничное тело и собственно сосудистую оболочку.
Радужка, iris (греч. — carina) — это передняя часть сосудистой оболочки, расположенная во фронтальной плоскости: Она видна через роговицу в виде диска с отверстием в центре. Это круглое по форме отверстие носит название «зрачок». Диаметр зрачка за счет мышц радужки (суживающая и расширяющая зрачок) изменяется в зависимости от освещенности: при сильном освещении он узкий; при слабом — широкий. Кроме мышц в радужке находятся сосуды и большое количество пигмента, который определяет цвет глаз. Радужка — это специфическая диафрагма глаза, регулирующая количество света, поступающего на сетчатку.
Ресничное тело, corpus ciliare — это утолщенная часть сосудистой оболочки, расположенная позади радужки. Оно 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). Следовательно, ресничная мышца обеспечивает изменение кривизны хрусталика (аккомодацию), что необходимо для фокусировки изображения на сетчатку при взгляде вблизи или вдаль.
Собственно сосудистая оболочка, choroidea, представлена сплетениями сосудов (артерий и вен), расположенными в рыхлой соединительной ткани.
Внутренняя оболочка (чувствительная) — сетчатка, retina, плотно прилежит к внутренней поверхности сосудистой оболочки. В ней находятся фоторецепторные клетки — палочки и колбочки, нервные и пигментные клетки.
Палочки покрывают почти всю сетчатку, за исключением «слепого» пятна — места выхода зрительного нерва (диск зрительного нерва). Они обеспечивают черно-белое (ночное) зрение.
Колбочки сосредоточены на сетчатке преимущественно в области желтого пятна. Они отвечают за дневное (цветовое) зрение. Расположение палочек и колбочек неравномерно: ближе к центру сетчатки больше колбочек, а к периферии – палочек. В этих клетках содержится пигменты йодопсин и родопсин, который при попадании света на сетчатку разрушаются (выцветают) в результате этого процесса возникает потенциал действия который передается в структуры головного мозга по зрительному нерву.
II. Ядро глазного яблока. Содержимым глазного яблока, составляющим его ядро, являются: водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело. Они выполняют светопроводящую и светопреломляющую функции.
Водянистая влага, humor aquosus, вырабатывается ресничным телом, заполняет переднюю и заднюю камеры. Она обеспечивает прохождение света и питание роговицы и хрусталика. При нарушении оттока водянистой влаги возникает повышение внутриглазного давления — глаукома. При несвоевременном лечении данное состояние может привести к слепоте.
Хрусталик, lens, обеспечивает аккомодацию глазного яблока, преломляя световые лучи силой.
Стекловидное тело —это оптическая среда, обеспечивающая проведение света к сетчатке.
III. Вспомогательные органы глазного яблока. К ним относят мышцы, слезный аппарат, оболочки и клетчатку глазничного органокомплекса, конъюнктиву, брови, веки и ресницы.
Мышцы глазного яблока обеспечивают его подвижность. Различают четыре прямых мышцы: верхнюю, нижнюю, латеральную и медиальную и две косых — верхнюю и нижнюю. Прямые мышцы обеспечивают движение глазного яблока в свою сторону, верхняя косая вращает его вниз и латерально, нижняя косая — вверх и латерально.
Слезный аппарат представлен слезной железой и слезными путями. Слезная железа расположена в верхнелатеральном углу глазницы. Она выделяет слезу, богатую лизоцимом, который выполняет бактерицидную функцию. Кроме того, слеза обеспечивает смачивание роговицы — препятствует ее воспалению, удаляет с ее поверхности частицы пыли и участвует в обеспечении ее питания.
Слеза оттекает в слезное озеро — расширение в медиальном углу глаза. Затем по слезным канальцам она направляется в слезный мешок и по носослезному протоку выводится в полость носа — в нижний носовой ход.
Оболочки и клетчатка глазничного органокомплекса включают: надкостницу глазницы, соединительнотканную оболочку — Тенонову капсулу и жировое тело глазницы.
Тенонова капсула окружает глазное яблоко в виде футляра. Она рыхло связана со склерой, сзади она переходит во влагалище зрительного нерва. Щелевидное пространство между глазным яблоком и Теноновой капсулой называют теноновым или эписклеральным пространством. Наличие данного пространства позволяет беспрепятственно осуществлять движения глазного яблока. Тенонову капсулу прободают зрительный нерв, мышцы глазного яблока, сосуды и нервы. Жировое тело расположено преимущественно в области заднего полюса глазного яблока.
Конъюнктива представляет собой разновидность слизистой оболочки, покрывающей всю заднюю поверхность верхнего и нижнего век, а также переднюю поверхность глазного яблока. Роговица конъюнктивой не покрыта.
Веки представляют собой произвольно и непроизвольно смещаемые структуры, частично или полностью прикрывающие глазное яблоко спереди. Они образованы кожей, вековой частью круговой мышцы глаза, плотной пластинкой соединительной ткани, которая называется хрящом века, а также конъюнктивой — слизистой оболочкой, покрывающей внутреннюю поверхность век и переднюю часть склеры. Веки выполняют защитную функцию, обеспечивают равномерное распределение слезной жидкости. Воспаление век носит название «блефарит».
Брови и ресницы — это короткие щетинковые волосы. При мигании ресницы задерживают крупные частицы пыли, а брови способствуют отведению пота в латеральном и медиальном направлении от глазного яблока. Они выполняют и косметическую функцию.
Проводящий путь и нервные центры зрительного анализатора.
- Зрительный нерв (ΙΙ пара ЧМН),
- Зрительный перекрест (часть гипоталамуса где перекрещиваются медиальные волокна зрительных нервов),
- Зрительный тракт,
- Верхние холмы покрышки среднего мозга (ориентировочные зрительные рефлексы, зрачковый рефлекс),
- Ядра зрительного бугра таламуса (бессознательная оценка зрительной информации),
- Латеральные коленчатые тела (регулируют передачу сигнала от сетчатки к коре),
- Корковый конец зрительного анализатора – шпорная борозда затылочной доли коры головного мозга.
В нормальных условиях фокусировка зрительного образа происходит на сетчатку в области желтого пятна в перевернутом виде. Кора головного мозга осуществляет еще один поворот зрительного образа, благодаря чему мы видим различные объекты окружающего мира в реальном виде. Нормальное зрение называют эмметропией.
При близорукости (миопии) изображение проецируется перед сетчаткой, поэтому такое нарушение корректируют рассеивающей линзой.
Дальнозоркость (гиперметропия) характеризуется хорошим видением далеко расположенных предметов. При этом изображение фокусируется за сетчаткой и для коррекции этого состояния применяют собирающую линзу.
Аккомодация – способность видеть предметы расположенные на разном расстоянии с помощью изменения кривизны хрусталика.
Бинокулярное зрение - это зрение двумя глазами с формированием единого объемного зрительного образа, получаемого в результате слияния изображений от обоих глаз в одно целое. Если такого слияния картинки нет зрение называют монокулярным.
Рис. Строение органа зрения:
1 – роговица, 2 – склера, 3 – собственно сосудистая оболочка, 4 – сетчатка, 5 – желтое пятно, 6 – зрительный нерв, 7 – слепое пятно, 8 – стекловидное тело, 9 – ресничное тело, 10 – задняя камера глаза, 11 – радужка, 12 – передняя камера глаза, 13 – хрусталик, 14 – циннова связка.
Рис. Мышцы глазного яблока:
1 – латеральная прямая мышца глаза, 2 – верхняя прямая мышца глаза, 3 – верхняя косая мышца глаза, 4 – нижняя прямая мышца глаза, 5 – нижняя косая мышца глаза, 6 – мышца поднимающая верхнее веко.
Рис. Расположение слезного аппарата:
1 – слезная железа, 2 – слезное озеро, 3 – носослезный канал.
Механизм фоторецепции.
Солнечный луч фокусируется на сетчатке, это приводит к распаду пигментов йодопсина и родопсина, такие изменения приводят к возникновению потенциала действия в палочках и колбочках. Образовавшийся ПД или нервный импульс по волокнам зрительного нерва (II пара черепных нервов) импульсы поступают к зрительному перекресту, где информация от латеральных частей сетчатки, не перекрещиваясь, направляется в зрительный тракт, а от медиальных — перекрещивается (обеспечивается бинокулярное зрение). Затем импульсы проводятся к подкорковым центрам зрения, которые расположены в среднем и промежуточном мозге:
- верхние холмики среднего мозга обеспечивают ответную реакцию на неожиданные зрительные раздражители;
- задние ядра таламуса (зрительного бугра) промежуточного мозга обеспечивают бессознательную оценку зрительной информации;
- от латеральных коленчатых тел промежуточного мозга по зрительной лучистости импульсы направляются к корковому центру зрения. Он расположен в шпорной борозде затылочной доли и обеспечивает сознательную оценку поступившей информации.
В нормальных условиях фокусировка зрительного образа происходит на сетчатку в области желтого пятна в перевернутом виде. Кора головного мозга осуществляет еще один поворот зрительного образа, благодаря чему мы видим различные объекты окружающего мира в реальном виде. Нормальное зрение называют эмметропией.
При близорукости (миопии) изображение проецируется перед сетчаткой, поэтому такое нарушение корректируют рассеивающей линзой.
Дальнозоркость (гиперметропия) характеризуется хорошим видением далеко расположенных предметов. При этом изображение фокусируется за сетчаткой и для коррекции этого состояния применяют собирающую линзу.
Пресбиопия – возрастные нарушения зрения (дальнозоркость) из-за потери хрусталиком эластичности.
Рис. Схема фокусирования лучей при пресбиопии
Рис. Ход лучей света в глазном яблоке:
а — при эмметропии (норме); б — при миопии (близорукости); в — при гиперметропии (дальнозоркости); г — при астигматизме;
1 — до коррекции; 2 — после коррекции рассеивающей линзой; 3 — после коррекции собирающей линзой; 4 — коррекция астигматизма специальной линзой.
Нормальное зрение при котором различаются три основных цвета (зеленый, красный, синий) и их оттенки называют трихромазией. Человек с нормальным зрением называется нормальный трихромат.
Состояние при котором различаются три основных цвета, но не различаются оттенки называется аномальной трихромазией.
Существует три вида аномальной трихромазии:
· протаномалия - нарушение восприятия оттенков красного,
· дейтораномалия - нарушение восприятия оттенков зеленого,
· тританомалия - нарушение восприятия оттенков синего.
Человек с аномальной трихромазией называется аномальный трихромат или цветоаномал. Соответственно цветам: протаномал, дейтероаномал, тританомал.
Нарушение зрения при котором не различается один основной цвет называется дихромазией.
Существует три вида дихромазии:
· протанопия - нарушение восприятия красного,
· дейтеранопия - нарушение восприятия зеленого,
· тританопия - нарушение восприятия синего.
Человек с дихромазией называется дихромат. Соответственно цветам: протаноп, дейтераноп, тританоп.
Полная невозможность различать цвета называется монохромазия. При этом человек все видит в черно-белых цветах и их оттенках.
Орган обоняния
Рис. Обонятельный анализатор:
1 – обонятельная область.
Обонятельный анализатор в жизни человека играет важную роль. Он позволяет контролировать качество вдыхаемого воздуха, принимаемой пищи и в совокупности с другими анализаторами позволяет ориентироваться в окружающей среде. Также большое значение имеет наличие у людей обонятельной памяти, которая позволяет узнавать ранее встречавшиеся запахи.
Рецепторы, воспринимающие обонятельные раздражения, расположены в обонятельной области слизистой оболочки полости носа. Последняя занимает общую площадь около 10 см2 в пределах верхнего носового хода, верхней носовой раковины и верхней части перегородки носа. Обонятельная область слизистой оболочки носа и обонятельные железы в совокупности составляют орган обоняния. Непосредственно в слизистой оболочке находятся биполярные обонятельные клетки, количество которых составляет около 10 млн. Периферические отростки этих клеток заканчиваются булавовидными рецепторами, на каждом из которых находятся 10—15 обонятельных волосков, погруженных в слой слизи. Пахучие вещества, проникающие с потоком воздуха в полость носа, растворяются в слизи. Обонятельные волоски взаимодействуют с молекулами пахучих веществ и трансформируют энергию химического раздражения в нервные импульсы.
Проводящий путь и нервные центры анализатора обоняния. Центральные отростки обонятельных клеток собираются в пучки и в составе обонятельных нервов (I пара черепных нервов) проникают в полость черепа, где заканчиваются на клетках обонятельной луковицы. Далее по обонятельному тракту нервные импульсы направляются непосредственно в кору полушарий большого мозга — в височную долю, где находится проекционный центр обоняния. Поэтому запахи вначале ощущаются, а затем возникает реакция на них, т.е. из коркового центра информация поступает в подкорковый центр (сосочковые тела и передние ядра таламуса промежуточного мозга), а затем в ответ на сильные неприятные запахи возникает двигательная реакция или обильное выделение секрета слезных желез и слизистых оболочек.
Орган вкуса
Вкусовой анализатор играет важную роль в деятельности пищеварительной системы. Он представляет информацию о химическом составе и качестве пищи. Кроме того, располагаясь в начальном отделе пищеварительной системы, вкусовой анализатор рефлекторно воздействует на железы (слюнные железы, железы желудочно-кишечного тракта, печень, поджелудочную железу) и тем самым регулирует их деятельность.
Вкусовые рецепторы находятся в полости рта и представлены вкусовыми клетками, которые входят в состав вкусовых почек — луковиц. У человека количество вкусовых почек колеблется от 3 до 9 тыс. Они расположены в основном на языке в области грибовидных, желобоватых и листовидных сосочков. Меньшее количество вкусовых почек находится в эпителии слизистой оболочки полости рта, губ, мягкого нёба, нёбных дужек, глотки, надгортанника. Совокупность вкусовых почек в полости рта составляет орган вкуса.
Вкусовая почка в центре имеет ямку, в которую попадают растворенные в слюне вещества. В ямку обращены вкусовые (рецепторные) клетки. Они функционально специализированы:
Ø сладкое воспринимается кончиком языка,
Ø кислое — боковой поверхностью языка,
Ø горькое — корнем языка,
Ø соленое — всей поверхностью языка.
Во вкусовых клетках химическое раздражение трансформируется в нервный импульс, который синаптическим способом передается на рецепторные окончания чувствительных нейронов. Последние представлены псевдоуниполярными клетками, расположенными в чувствительных узлах двух черепных нервов (лицевого и языкоглоточного). Общая чувствительность языка обеспечивается V, IX и X парами черепных нервов (тройничным, языкоглоточным и блуждающим). Центральные отростки этих нейронов направляются в головной мозг. Необходимо отметить, что подкорковые и корковые центры обонятельного и вкусового анализаторов функционально связаны и расположены в одних и тех же структурах центральной нервной системы.
