Анализатор человека
Общие свойства анализаторов
12
Физиология сенсорных систем
Понятия о сенсорных системах и анализаторах. Анализатор по И.П. Павлову
Восприятие внешнего мира, информацию о внешней и внутренней среде организма – организм получает с помощью анализаторов.
Этот термин был введен Иваном Петровичем Павловым в 1909 году и заменил старое название «органы чувств», как несоответствующее действительности.
Ведь глаз или ухо — это лишь воспринимающая, или рецепторная, часть, кроме которой существует еще проводящая часть (центростремительный нервный путь), передающая информацию от рецепторов в кору больших полушарий головного мозга, где и происходит переработка нервных сигналов в ощущения зрительные, слуховые, обонятельные и пр. Таким образом, каждый анализатор представляет собой систему, состоящую из трех звеньев: рецепторного, или периферического, отдела, проводящего и центрального, или коркового, отделов.
Анализатор означает системы чувствительного преобразования воспринимаемых и анализируемых внешних и внутренних раздражений. В соответствии с современными представлениями анализаторы – это специализированные части нервной системы, включающие периферические рецепторы (органы чувств), отходящие от них нервные волокна и клетки центральной нервной системы, сгруппированные вместе (это сенсорные центры). В сенсорных системах – зрения и слуха – важная роль принадлежит дорецепторному звену – это специализированные адаптированные для эффективности передачи внешнего стимула к нервным структурам – система анатомических образований. Рецепторы – это специализированные чувствительные образования, воспринимающие и преобразующие раздражения из внешней и внутренней сред организма в специфические нервные импульсы. Экстерорецепторы – внешние, интеро – внутренние.
В организме животных существует пять линий связи с внешней средой с участием органов зрения, слуха, осязания, вкуса и обоняния. Наибольший пропускной способностью информации обладает орган зрения – 1 млн.; на втором месте – осязания 100 тыс.; на третьем – слуха – 10тыс.; на четвертом и пятом – вкуса и обоняния – меньше 5 тыс. импульсов в 1 с.
Общие свойства анализаторов
1. Высокая чувствительность;
2. Специфичность;
3. Сенсибилизация;
4. Адаптация;
5. Воспроизведение последовательных образов;
6. Контрастность.
Эти особенности обусловлены свойствами их периферических отделов.
1) Рецепторы анализаторов обладают высокой чувствительностью по отношению к адекватным раздражителям. Чувствительная рецепция – способность воспринимать раздражитель. Минимальная величина раздражения, вызывающая ощущение, называют порогом чувствительности;
2) Раздражитель определенного вида воспринимается рецепторным отделом специфичность;
3) Сенсибилизация – это повышенная чувствительность, возникающая под влиянием многократных раздражений;
4) Адаптация – приспособление к определенной силе раздражителя;
5) Физиологические процессы, протекающие в анализаторе, не заканчиваются с прекращением раздражения, а продолжаются некоторое время – последовательные образы;
6) Контрастность – ощущение на адекватный раздражитель повышается, если ему предшествует или сопутствует резко отличающиеся раздражители.
Структурно – функциональная организация сенсорных систем
Каждый анализатор состоит из трех отделов: рецепторного (воспринимающего), проводящего (нервные волокна) и центрального (подкорковые и корковые центры).
Рецепторы – это специализированные чувствительные образования, воспринимающие и преобразующие раздражения разных видов энергии (световой, химической, механической и тепловой) из внешней и внутренних сред организма в специфические нервные раздражения.
В зрительном анализаторе рецепторы – световые, в обонятельном и вкусовом – химические, в слуховом, вестибулярном и двигательном – механические, в кожном – несколько видов рецепторов. Причем в каждом анализаторе рецепторы представлены несколькими группами, реагирующими на отдельные характеристики одного и того же сигнала. Например, внутренние и наружные волосковые (слуховые) клетки внутреннего уха воспринимают соответственно громкие и тихие звуки, вкусовые луковицы в разных участках языка воспринимают горький, кислый, соленый или сладкие вкусы и т.д.
В сенсорных системах зрения и слуха – важная роль принадлежит дорецепторному звену – это специализированные адаптированные для эффективности передачи внешнего стимула к нервным структурам – система анатомических образований.
Назначение центрального отдела каждого анализатора – создание цельного образа сигнала (предмета, явления) внешней и внутренней среды путем анализа и синтеза нервных импульсов, поступивших от соответствующих рецепторов. Точность соответствия создающегося в мозге образа истинному внешнему или внутреннему сигналу достигается постепенно на пути от подкорковых центров к корковому.
Вопрос
Зрительный анализатор
Зрительный анализатор – дистантный, более древний, приспособлен для восприятия световых волн. Благодаря зрению животное свободно ориентируется во внешней среде, воспринимает силу света, цвет, форму предметов, расстояние, перемещение предметов в пространстве.
Глазное яблоко имеет почти шарообразную форму и состоит из оптической и фоторецепторной частей, имеет оболочки: белочную, сосудистую и сетчатую.
Световой луч проходит сначала через роговицу, имеющую выпуклую форму в виде часового стекла, которая не имеет кровеносных сосудов и прозрачна. Затем через переднюю камеру глаза, заполненную водянистой жидкостью, и зрачок (живая диафрагма, она способна сужаться и расширяться) – в заднюю камеру глаза и попадает на хрусталик. От хрусталика световой луч проходит через стекловидное тело на сетчатку. Роговица, жидкость передней и задней камер глаза, хрусталик и стекловидное тело представляют собой оптическую систему глаза, называемую преломляющей системой.
Нормальный глаз благодаря преломляющей системе способен хорошо видеть предметы отдаленные и находящиеся вблизи. Хрусталик вследствие своей упругости изменяет форму в результате сокращения или расслабления ресничной мышцы. При рассматривании предметов на близком расстоянии хрусталик приобретает более выпуклую форму, и, наоборот, при рассматривании предметов на далеком расстоянии – более плоскую. При этом изменяется показатель его преломления. Свойство глаза хорошо видеть предметы вблизи и вдали называется аккомодацией.
Механизм аккомодации регулируется нервной системой и обеспечивает фокусировку световых лучей, проходящих через преломляющую систему глаза, на сетчатке.
Наружный слой сетчатки состоит из пигментных клеток, которые препятствуют рассеиванию световых лучей; внутренний слой – из клеток, называемых палочками и колбочками. Они и являются рецепторами, воспринимающими световые раздражения. В палочках и колбочках в результате сложных биохимических процессов, протекающих в них, световая энергия вызывает в нервных волокнах биоэлектрические явления – возбуждение, которое затем по проводящей системе направляется в головной мозг.
Палочки – орган сумеречного зрения, их в 15 –20 раз больше, чем колбочек. На сетчатке они располагаются равномерно и обладают большой чувствительностью к свету.
Палочки в сетчатке в большей степени представлены у животных, ведущих ночной образ жизни (летучая мышь, сова, крот, кошка). У животных, ведущих дневной образ жизни, в сетчатке находятся преимущественно колбочки (голуби, куры, домашние животные).
Колбочки – орган дневного зрения, их меньше, чем палочек, они располагаются главным образом в центральной ямке на оптической оси сетчатки в так называемом желтом пятне.
В палочках происходит сложная фотохимическая реакция. Содержащийся в них красный пигмент родопсин (зрительный пурпур) на свету превращается в желтый пигмент ретинен. В темноте происходит обратное превращение ретинена в родопсин. Оба эти пигмента состоят из белка и витамина А. Количественные соотношения родопсина, ретинена и витамина А устанавливаются в зависимости от степени освещенности сетчатки. Недостаточное содержание витамина А вызывает так называемую «куриную слепоту» – плохую видимость при сумеречном освещении.
Существует трехкомпонентная теория цветового зрения, впервые высказанная М.В.Ломоносовым, а позднее развитая Гельмгольцем.
В сетчатке имеются три типа колбочек, содержащих различные вещества, которые распадаются при действии на сетчатку электромагнитных волн определенной длины, характеризующих тот или иной цвет. При этом происходит раздражение нервных окончаний, импульсы передаются в кору мозга, где суммируются и создают ощущение цвета.
Лошади способны различать почти все цвета, а крупный рогатый скот – только красный, зеленый, синий и желтый. Собаки и коты почти не различают цветов. Человек и некоторые обезьяны хорошо различают все цвета.
Проводящие пути от сетчатки в корковый отдел мозга начинаются со зрительного нерва, который имеет около миллиона нервных волокон и передает в мозг огромное количество информации. В месте выхода зрительного нерва отсутствуют колбочки и палочки. Этот участок получил название слепого пятна.
У животных (и особенно у человека) хорошо развито пространственное зрение. Восприятие пространства, удаленности предметов – не врожденная способность. Оно основано на образовании условных рефлексов.
Человеку и некоторым животных свойственно бинокулярное зрение. Изображение предмета возникает на определенных точках сетчаток обоих глаз, в результате возникает один образ предмета. У животных с боковым расположением глаз (лошадь, заяц) поле зрения больше, чем у других животных, у которых глаза находятся на передней поверхности головы (кошка).
Для защиты глаз от повреждений, микроорганизмов, пыли и иссушения ветром существуют защитные приспособления глаза.
Верхние веки рефлекторно закрываются при раздражении роговицы. По краям век расположены железки, выделяющие глазную смазку, которая при мигании расплывается по глазному яблоку и предохраняет его от высыхания. У копытных есть еще третье веко – мигательная перепонка. У млекопитающих в углу глаза имеется слезный бугорок (слезная железа), который выделяет слезы, увлажняющие глаз и смывающие пыль. Фермент слез лизоцим, обладающий бактерицидным действием, охраняет глаз от проникновения в него микробов.
В передней и задней камерах находится водянистая жидкость, которая из крови получает питательные вещества и доставляет их роговице, хрусталику и стекловидному телу. Стенки кровеносных сосудов глаза являются барьером. Они пропускают туда и обратно только некоторые вещества (воду, кислород, углекислоту и др.) и не пропускают ядов, микробов, форменных элементов, осуществляя защитную функцию глаза.
Зрительный нерв имеет около миллиона волокон и передает от сетчатки в мозг огромное количество информации. Но чтобы не нарушать работу мозга, он фиксирует только главное, не реагирует на сигналы многократно повторяющиеся. Глаз помимо воли и сознания скользит по изображению, фиксируя характерное свойство предмета, информация о котором передается в затылочную область мозга.
Зрительный нерв на нижней поверхности головного мозга перекрещивается, волокна с левого глаза направляются в затылочную область правого полушария мозга, а с правого глаза – в левое полушарие. Часть волокон зрительного нерва заканчивается в передних буграх четверохолмия (средний мозг). Здесь расположены центры рефлексов, связанных со зрительной ориентировочной реакцией животного.
Вопрос