Урок Получить доступ за 75 баллов Органы чувств (анализаторы)

Для познания окружающей среды у живых организмов в процессе эволюции получили развитие органы чувств, тесно связанные с головным мозгом.

Органы чувств- это анатомические образования, которые воспринимают внешнее и внутреннее раздражение (звук, свет, запах, вкус, артериальное давление), трансформируют его в нервный импульс, который передают в головной мозг.

У человека выделяют шесть основных органов чувств:

• глаза (зрение)
• уши (слух)
• язык (вкус)
• нос (обоняние)
• кожа (осязание, ощущение боли, температуры)
• вестибулярный аппарат (чувство равновесия и положения в пространстве, ускорение, ощущение веса)

Органы чувств являются начальным звеном восприятия, а специфические зоны коры головного мозга (корковый конец анализатора)- пунктом анализа полученной информации.

Без аналитической работы коры головного мозга мы не смогли бы почувствовать запах цветов, услышать пение птиц, разглядеть все цвета радуги и т.д.

Получается, что видят и слышат не глаза и уши, а мозг. Благодаря совместной и слаженной работе органов чувств и головного мозга мы можем понимать и воспринимать окружающий мир.

Органы чувств и определенные отделы коры головного мозга образуют тот или иной анализатор.

Анализаторы- система анатомических структур, которые воспринимают внешние и внутренние раздражения (звук, свет, запах, вкус, артериальное давление др.), преобразуют их в нервный импульс и передают его в головной мозг, где происходит высший анализ и синтез полученной информации.

При помощи органов чувств человек получает информацию об окружающем мире, изучает ее, формирует соответствующий ответ на раздражения.

Термин анализатор ввел Иван Петрович Павлов (1849 - 1936). Он сравнивал анализаторы с системой «приборов», производящих высший анализ и синтез раздражителей внешней и внутренней среды.

Все анализаторы делятся на три типа:

1. интерорецептивные (внутренние) анализаторы - осуществляют анализ явлений, которые происходят внутри организма.

Они дают информацию о состоянии сердечно-сосудистой, пищеварительной систем, органов дыхания и др.

Одним из главных внутренних анализаторов является двигательный (мышечный) анализатор, который передает информацию в мозг о состоянии мышечно- суставного аппарата.

Его рецепторы имеют сложное строение и расположены в мышцах, сухожилиях и суставах.

2. проприорецептивные анализаторы -осуществляют анализ положения частей собственного тела относительно друг друга и в пространстве.

3. экстерорецептивные (внешние) анализаторы - отвечают за анализ и синтез информации из окружающей среды.

Каждый анализатор является сложным комплексным механизмом, который включает следующие звенья:

1. периферический отдел - состоит из органа чувств с рецепторами, которые воспринимают внешнее и внутреннее воздействие (свет, запах, вкус, звук, прикосновение, давление) и преобразует его в нервный импульс.

2. проводниковый отдел - нервы, которые проводят импульсы от периферии к мозгу (афферентные нейроны), вставочные нейроны, по которым нервный импульс поступает в соответствующий отдел коры головного мозга.

3. центральный отдел (нервный центр) - определенная зона коры больших полушарий.

Таким образом, в состав каждого анализатора входит:

• орган, который помогает улавливать и фиксировать сигналы, а также защищает рецепторы от механических повреждений (примеры органов чувств: глаз для зрительного анализатора, ухо для слухового анализатора)
• нервы, которые проводят нервные импульсы в кору головного мозга
• кора головного мозга

Более 90% информации об окружающем мире человек получает с помощью зрения.

Зрительный анализатор - один из главных органов чувств, который обеспечивает восприятие, проведение и расшифровку зрительных сигналов.

Состав зрительного анализатора:

• периферический отдел: орган зрения (глаз) и рецепторы сетчатки глаза
• проводниковый отдел: зрительный нерв
• центральный отдел: затылочная доля коры больших полушарий

Строение глаза

Глаз состоит из:

• глазного яблока - расположено в углублении лицевого черепа, которое называется глазница, имеет шарообразную форму с диаметром около 2,5 см и массой 6-8 г.
• зрительного нерва с его оболочками.
• вспомогательного аппарата (брови, ресницы, веки, слезные железы).

Глазное яблоко имеет следующие оболочки:

• белочная (склера) - наружная, очень плотная оболочка глаза, переходит в прозрачную роговицу;
• сосудистая - пронизана кровеносными сосудами, обеспечивает питание глаза, переходит в радужную;
• радужная - является продолжением сосудистой оболочки и определяет цвет глаз благодаря пигменту, выделяемому клетками меланоцитами. В центре радужной оболочки находится отверстие - зрачок, через него в глаз проникают световые лучи. При помощи гладких мышц радужной оболочки диаметр зрачка непроизвольно меняется в зависимости от уровня освещенности (в темноте расширяется, при ярком свете сужается), таким образом регулируется количество света, попадающего на сетчатку;

• сетчатая (сетчатка)- внутренняя оболочка глазного яблока, окружена сосудистой оболочкой. В сетчатке располагаются фоторецепторные клекти - рецепторы зрительного анализатора.

Кроме этого, в глазном яблоке есть следующие структуры:

• хрусталик - двояковыпуклая линза, которая расположена позади радужки и обладает светопреломляющей способностью. Хрусталик окружает ресничная мышца.
• ресничная мышца - имеет форму кольца, состоит из гладких мышечных волокон, расположенных кольцевидно и радиально, которые при сокращении изменяют кривизну хрусталика. Процесс изменения кривизны хрусталика называется аккомодацией.
• цилиарная (циннова) связка - соединяет хрусталик с ресничным телом.
• ресничное (цилиарное) тело - место соединения роговицы и склеры. Содержит сосуды и ресничную мышцу.
• ресничная мышца - состоит из гладких мышечных волокон, расположенных кольцевидно и радиально, которые при сокращении изменяют кривизну хрусталика.

• передняя и задняя камеры- пространство спереди и сзади радужной оболочки, заполненное прозрачной жидкостью.
• стекловидное тело- желеобразная прозрачная масса, которая не имеет сосудов и нервов, находится между хрусталиком и глазным дном. Оно создает внутриглазное давление (3,3 кПа) и  поддерживает форму глаза.

Строение сетчатки

Сетчатая оболочка по своему развитию и функциям представляет собой часть нервной системы. Остальные части глазного яблока играют вспомогательную роль для восприятия сетчаткой зрительных раздражений.

Сетчатка плотно прилегает к сосудистой оболочке и имеет большую заднюю зрительную часть, которая воспринимает световые лучи.

Состоит из множества слоев клеток, которые как бы образуют плотную сеточку.

В сетчатке находятся фоторецепторы (зрительные рецепторы):

• палочки-  воспринимают яркость. Их количество около 120 млн
• колбочки- воспринимают цвет, их насчитывается около 6 млн

Палочки содержат зрительный пигмент родопсин, который отвечает за быстрое возникновение зрительного возбуждения под воздействием даже слабого света и обеспечивают черно-белое зрение. В образовании родопсина участвует витамин А, при недостатке которого развивается болезнь «куриная слепота».

Куринная слепота- нарушение функции зрения, при котором человек внезапно перестает хорошо видеть в недостаточно освещенных помещениях или на улице вечером.

При низкой освещенности только палочки обеспечивают сумеречное зрение, при этом глаз не различает цвета, а зрение оказывается ахроматическим (бесцветным).

Колбочки обеспечивают цветное зрение и содержат зрительный пигмент йодопсин. В свою очередь йодопсин имеет несколько модификаций пигментов, которые могут воспринимать разную длину волны света, соответствующую красному, зеленому и синему цвету, причем в одной колбочке содержится только один зрительный пигмент. Соответственно выделяют "красные", "зеленые" и "синие" колбочки. Сочетание импульсов от разных типов колбочек обеспечивает цветное зрение в дневное время. Доказано, что с помощью именно этих трех цветов можно получить любые оттенки и цвета.

В отличие от палочек, которые воспринимают даже самый слабый цвет, колбочки могут функционировать только при достаточно сильной освещенности. Этим объясняется возможность различать цвета только в светлое время суток.

Место наибольшей остроты зрения в сетчатке называется желтое пятно (центральная ямка), в этой области есть только палочки, а колбочек нет, именно здесь глаз обладает наилучшим видением и восприятием цвета.

От палочек и колбочек отходят нервные волокна, которые, соединяясь, образуют зрительный нерв.

Место выхода из сетчатки зрительного нерва называется слепым пятном, так как там отсутствуют фоторецепторы.

Проводниковый отдел зрительного анализатора

Зрительный нерв является проводником нервных импульсов от сетчатки глаза к зрительному центру коры головного мозга.

Под гипоталамусом зрительные нервы образуют перекрест (хиазму).

После перекреста зрительные нервы идут в зрительных трактах, затем, проходят через промежуточный мозг, и связываются с затылочной долей коры головного мозга.

Центральный отдел

Центральный отдел зрительного анализатора расположен в затылочной доле коры больших полушарий.

Механизм работы зрительного анализатора

Пройдя через хрусталик и стекловидное тело лучи света попадают на внутреннюю оболочку глазного яблока – сетчатку, которая содержит фоторецепторы.

Под действием квантов света зрительные пигменты колбочек и палочек разрушаются, создавая электрические сигналы, которые передаются к зрительному нерву, по волокнам которого импульсы поступают в кору головного мозга.

Оптическая система глаза формирует на сетчатке не только уменьшенное, но и перевёрнутое изображение предмета.

Обработка сигналов в центральной нервной системе происходит таким образом, что предметы воспринимаются в естественном положении.

Оптическая система необходима для преломления и проведения световых лучей на сетчатку, к ней относится - роговица, хрусталик, стекловидное тело.

Нарушения зрения

Наиболее частыми расстройствами зрения у человека считаются близорукость и дальнозоркость. Также выделяют косоглазие, астигматизм, катаракту.

Близорукость- фокусировка изображение перед сетчаткой.

Причины нарушения:

• увеличенное в длину глазное яблоко (наиболее распространённая причина)
• увеличение кривизны хрусталика, которое может возникнуть при неправильном обмене веществ
• нарушении гигиены зрения

Близорукие люди плохо видят удалённые предметы, хорошо различая всё, что расположено рядом.

Исправляют нарушение очками с вогнутыми линзами или хирургическим путем.

Дальнозоркость- фокусировка изображения позади сетчатки.

Причины нарушения:

• уменьшения выпуклости хрусталика
• уменьшенный размер глазного яблока

Дальнозоркие люди хорошо видят вдали, и плохо вблизи.

Вы, наверное, замечали, как пожилые люди при чтении отодвигают газету подальше от глаз. Таким образом они как бы пытаются сформировать четкое изображение на сетчатке глаза.

Исправляют дальнозоркость очками с выпуклыми линзами.

Астигматизм - нарушение зрения, которое происходит из-за изменения формы хрусталика, роговицы или глаза, в результате чего человек теряет способность к чёткому видению.

Косоглазие

При косоглазии глаза как будто пытаются сойтись вместе (сходящееся косоглазие) или, наоборот, разойтись (расходящееся косоглазие). Косоглазие может быть врождённым, или возникнуть из-за травмы.

Лечат это заболевание специальными упражнениями, ношением особых очков, но иногда приходится прибегать к операции.

Помутнение хрусталика (катаракта) довольно часто встречается у пожилых людей и как осложнение сахарного диабета.

Иногда катаракта бывает врождённой, чаще всего в том случае, если мама больного ребенка переболела краснухой на ранней стадии беременности.

Непрозрачный хрусталик можно удалить и имплантировать искуственный.

Слух позволяет воспринимать звуковую информацию, например, речь или музыку.

Слуховой анализатор включает в себя следующие отделы:

• периферический отдел орган слуха с рецепторами в улитке
• проводниковый отдел слуховой нерв
• центральный отдел височная доля коры головного мозга

Орган слуха делится на три отдела:

• наружное ухо
• среднее ухо
• внутреннее ухо

Наружное ухо состоит из ушной раковины, наружного слухового прохода и барабанной перепонки.

Барабанная перепонка - это тонкая полупрозрачная овальная пластинка, которая находится на границе наружного и среднего уха. Функция - улавливание и проведение звуковых колебаний в среднее ухо. Барабанная перепонка отделяет среднее ухо от наружного уха.

В среднее ухо входят:

• полость среднего уха (барабанная полость)
• три слуховые косточки
• слуховая (евстахиева) труба

Слуховые косточки являются самыми маленькими костями нашего организма. Соединяются между собой с помощью суставов.

Три слуховые косточки:

• молоточек
• наковальня
• стремечко

Молоточек с одной стороны сращен с барабанной перепонкой, а другой частью соединяется с наковальней, которая, в свою очередь, подвижно соединена со стременем (см. рисунок выше).

Слуховая (евстахиева) труба соединяет среднее ухо с носоглоткой. Она необходима для выравнивания давления между средним ухом и внешней средой - это необходимо для нормального проведения звуковой волны.

Наружное и среднее ухо проводят звуковые колебания к внутреннему уху.

Внутреннее ухо (лабиринт) образованно из костного и вставленного в него перепончатого лабиринта.

В этот лабиринт входит:

• орган слуха- улитка
• орган чувства равновесия и положения тела в пространстве- преддверие и полукружные каналы

Улитка- это костный спирально закрученный канал с рецепторами слуха (около 25 тыс.), от которых отходят волокна слухового нерва.

Полукружные каналы- костные образования, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Чувство равновесия придает вестибулярный аппарат, который образован полукружными каналами. Если повредить хоть один полукружный канал, человек или животное теряет чувство равновесия.

После долгого кружения на одном месте, возникает ощущение головокружения. Это происходит от того, что жидкость в полукружных каналах начинает передвигаться.

Механизм работы слухового анализатора

При поступлении звукового сигнала, воздух, заполняющий наружный слуховой проход, начинает колебаться.

Эти колебания улавливаются барабанной перепонкой.

Далее, через молоточек, наковальню и стремечко колебания передаются на овальное окно (верхняя часть перегородки, закрывающая вход во внутреннее ухо), затем на жидкость, заполняющую полость внутреннего уха.

Через жидкость внутреннего уха колебания воспринимаются рецепторами, которые преобразуют их в нервный импульс.

Нервный импульс идет по слуховому нерву в височные доли коры головного мозга, где нервное возбуждение превращается в ощущение звука.

Слуховая функция уха обеспечивается двумя механизмами:

• звукопроведение- проведение звуков через наружное и среднее ухо к перилимфе (жидкости) внутреннего уха
• звуковосприятие- восприятие звуков рецепторами кортиева органа - рецепторного отдела слухового анализатора

Доли коры больших полушарий с центральными отделами анализаторов:

Слуховой нерв передает нервный импульс в височные доли коры головного мозга, где происходит формирование звукового ощущения.

Если раздражать слуховой нерв электрическими импульсами или прикосновениями, то человек будет слышать звуки. Поэтому иногда мы можем слышать звуки, которых не существует, происходит это из-за раздражения слухового нерва. Например, если в ухо попало маленькое насекомое и задело барабанную перепонку, то человек слышит страшный треск.

А если произошло воспаление внутреннего уха, то человек может ощущать шум.

Часто орган зрения сравнивают с фотоаппаратом, и это справедливое замечание. На сетчатке глаза есть пигментный эпителий. Он постоянно образует новые слои зрительного пурпура, на котором получается негативное изображение. Это изображение держится недолго, через одну седьмую секунды оно исчезает и пигментный эпителий образует новый слой пигментного пурпура.

Таким образом, зрение, которое нам кажется непрерывным, представляет собой ряд сменяющихся изображений.

Проводились такие опыты на животных, как фиксация зрительного кадра. При этом можно увидеть изображение, которое в последний раз видело животное, используя слой зрительного пурпура.

В 1876 г. руководитель кафедры физиологии в Гейделберге Вилли Кюне в ходе опыта получил первое устойчивое изображение внешних предметов на сетчатке глаза кролика. Сохранение изображений на сетчатке глаза Кюне назвал оптографией, а полученное изображение оптограммой.