Информацию о внешней и внутренней среде организма человек получает с помощью сенсорных систем (анализаторов). Термин "анализатор" был введен в физиологию И.П.Павловым в 1909 г. и обозначал системы чувствительных образований, воспринимающих и анализирующих различные внешние и внутренние раздражения. В соответствии с современными представлениями сенсорные системы- это специализированные части нервной системы, включающие периферические рецепторы (сенсорные органы, или органы чувств), отходящие от них нервные волокна (проводящие пути) и клетки центральной нервной системы, сгруппированные вместе (сенсорные центры). Каждая область мозга, в которой находится сенсорный центр (ядро) и осуществляется переключение нервных волокон, образует уровень сенсорной системы. После переключения нервный сигнал по аксонам клеток сенсорных ядер передается следующим уровням, вплоть до коры головного мозга - экранной структуры, где находятся первичные проекционные зоны анализатора (по Павлову- корковый конец анализатора), окруженные вторичными сенсорными и ассоциативными полями коры. Кроме ядерных образований во всех отделах мозга, а особенно в коре больших полушарий, имеются нервные клетки, не сгруппированные в ядра, так называемые нервные диффузные элементы.
В сенсорных органах происходит преобразование энергии внешнего стимула в нервный сигнал - рецепция. Нервный сигнал (рецепторный потенциал) трансформируется в импульсную активность или потенциалы действия нейронов (кодирование). По проводящим путям потенциалы действия достигают сенсорных ядер, на клетках которых происходит переключение нервных волокон и преобразование нервного сигнала (перекодирование). На всех уровнях сенсорной системы, одновременно с кодированием и анализом стимулов осуществляется декодирование сигналов, т.е. считывание сенсорного кода. Декодирование осуществляется на основе связей сенсорных ядер с двигательными и ассоциативными отделами мозга. Нервные импульсы аксонов сенсорных нейронов в клетках двигательных систем вызывают возбуждение (или торможение). Результатом этих процессов является движение - действие или остановка движения - бездействие. Конечным проявлением активации ассоциативных функций также является движение.
В сенсорных системах, особенно в таких, как зрение и слух, важная функциональная роль принадлежит так называемому дорецепторному звену (или уровню). Это специально адаптированная для эффективной передачи внешнего стимула к нервным структурам система анатомических образований. Например, в зрении - оптическая система глаза, в слухе - наружное и среднее ухо, в коже - капсулы, окружающие нервные волокна. Функции дорецепторного звена - усиление, фильтрация, фокусирование, увеличение направленности стимула.
Основными функциями сенсорных систем являются: 1) рецепция сигнала; 2) преобразование рецепторного потенциала в импульсную активность нервных путей; 3) передача нервной активности к сенсорным ядрам; 4) преобразование нервной активности в сенсорных ядрах на каждом уровне; 5) анализ свойств сигнала; 6) идентификация свойств сигнала; 7) классификация и опознание сигнала (принятие решения). Большинство функций осуществляется на последовательных уровнях сенсорных систем, связано с анализом стимула и завершается в первичных проекционных зонах коры головного мозга. Идентификация и классификация сигнала требует участия вторичных анализаторных и ассоциативных зон мозга и связаны с синтезом сведений о сигнале. Результат идентификации и классификации приводит к опознанию сигнала на основе принятия решения и всегда выражается в какой-либо реакции организма (двигательной, вегетативной). По ее характеристикам оценивается конечный результат анализа и синтеза раздражителей.
108. Фотохимические реакции в рецепторах сетчатки. В палочках сетчатки человека и многих животных содержится пигмент родопсин, или зрительный пурпур, состав, свойства и химические превращения которого изучены в последние десятилетия. В колбочках найден пигмент йодопсин. В колбочках имеются также пигменты хлоролаб и эритролаб; первый из них поглощает лучи, соответствующие зеленой, а второй - красной части спектра. Имеются, возможно, и другие пигменты.
Родопсин представляет собой высокомолекулярное С9единение (молекулярная масса 270 000), состоящее из ретиналя - альдегида витамина А и белка опсина. При действии кванта света происходит цикл фотофизических и фотохимических превращений этого вещества: ретиналь изомеризуется, его боковая цепь выпрямляется, связь ретиналя с белком нарушается, активируются ферментативные центры белковой молекулы. При этом вначале образуются некоторые промежуточные вещества - люмиродопсин и мета-родопсин, после чего ретиналь отщепляется от опсина. Под влиянием фермента, названного редуктазой ретиналя, последний переходит в витамин А.
При затемнении глаз происходит регенерация зрительного пурпура, т. е. ресинтез родопсина. Для этого процесса необходимо, чтобы сетчатка получала цис-изомер витамина А, из которого образуется ретиналь. Если же витамин А в организме отсутствует, образование родопсина резко нарушается, что и приводит к развитию упомянутой выше куриной слепоты.
Фотохимические процессы в сетчатке происходят весьма экономно, т. е. при действии даже очень яркого света расщепляется только небольшая часть имеющегося в палочках родопсина.
При действии света интенсивностью 100 лк через 5 с в каждой палочке расщепляется всего около 0,006% родопсина.
Поглощение света родопсином и его расщепление различны в зависимости от длины волны действующих на него световых лучей. Родопсин, экстрагированный из сетчатки глаза человека, обнаруживает максимальное поглощение световых лучей с длиной волны около 500 нм, т. е. в сине-зеленой части спектра. Эти лучи в темноте кажутся наиболее яркими. Сравнение поглощения родопсином света с разной длиной волны и чувствительности глаза человека в темноте к различным цветам спектра обнаруживает полное их совпадение.
Структура йодопсина близка к родопсину. Йодопсин представляет собой также соединение ретиналя с белком опсином, который образуется в колбочках и отличается от опсина палочек.
Поглощение света родопсином и йодопсином различно. Йодопсин в наибольшей степени поглощает желтый свет с длиной волны около 560 нм.