Кодирование информации в рецепторах. Кодируемые характеристики. Свойства рецепторов и их классификация.

Характеристики: качество, сила, время его действия, пространство – место действия раздражителя на организм и локализация его в окружающей среде.

1) В периферическом отделе анализатора кодирование качества раздражителя осуществляется за счёт специфичности рецепторов; сила кодируется изменением частоты импульсов в возбуждённых рецепторах (частотное кодирование); пространство - величиной площади, на которой возбуждаются рецепторы (пространственное кодирование); время его действия на рецептор кодируется тем, что он начинает возбуждаться с началом действия раздражителя и прекращает возбуждаться после выключения действия раздражителя (временное кодирование).

2) В проводниковом отделе анализатора кодирование осуществляется при передаче сигнала от одного нейрона к другому, где происходит смена кода, то есть на «станциях переключения». Например, на «станциях переключения», в зрительном бугре, информация кодируется:

- за счёт изменения объёма импульсации на входе и выходе;

- за счёт пространственного кодирования, то есть за счёт связи определённых нейронов с определёнными рецепторами.

3) В корковом отделе анализатора имеет место частотно- пространственное кодирование. Импульсы поступают от рецепторов в определённые зоны коры с временными интервалами. Анализ заключается в том, что с помощью возникающих ощущений мы различаем действующие раздражители, определяем силу и время. Синтез реализуется в узнавании известного предмета, явления или в формировании образа, впервые встречаемого предмета.

РЕЦЕПТОРЫ

Все рецепторы разделяют на две большие группы:

внешние, или экстерорецепторы: слуховые, зрительные, обонятельные, вкусовые, осязательные рецепторы

внутренние, или интерорецепторы- висцерорецепторы (сигнализирующие о состоянии внутренних органов), вестибуло- и проприорецепторы (рецепторы опорно-двигательного аппарата).

По характеру контакта со средой рецепторы делятся на дистантные, получающие информацию на некотором расстоянии от источника раздражения (зрительные, слуховые и обонятельные), и контактные - возбуждающиеся при непосредственном соприкосновении с ним.

В зависимости от природы раздражителя, на который они оптимально настроены, рецепторы человека могут быть разделены на:

1) механорецепторы, к которым относятся рецепторы слуховые, гравитационные, вестибулярные, тактильные рецепторы кожи, рецепторы опорно-двигательного аппарата, барорецепторы сердечно-сосудистой системы;

2) хеморецепторы, включающие рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы;

3) фоторецепторы

4) терморецепторы (кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны);

5) болевые (ноцицептивные) рецепторы, кроме которых болевые раздражения могут восприниматься и другими рецепторами.

Все рецепторные аппараты делятся на первичночувствующие (первичные) и вторичночувствующие (вторичные). К первым относятся рецепторы обоняния, тактильные рецепторы и проприорецепторы. Они отличаются тем, что восприятие и преобразование энергии раздражения в энергию нервного возбуждения происходит у них в самом чувствительном нейроне. К вторичночувствующим относятся рецепторы вкуса, зрения, слуха, вестибулярного аппарата. У них между раздражителем и первым чувствительным нейроном находится высокоспециализированная рецепторная клетка, т.е. первый нейрон возбуждается не непосредственно, а через рецепторную (не нервную) клетку.

По своим основным свойствам рецепторы делятся также на быстро- и медленноадаптирующиеся, низко- и высокопороговые, мономодальные и полимодальиые и т. д.

Структурно-функциональная характеристика зрительного анализатора (проводниковый, рецепторный и корковый отдел). Фотохимические процессы в сетчатке при действии света. Оптическая система глаза.

Структурно-функциональная характеристика

Рецепторный отдел:

- Палочки - ответственны за сумеречное зрение.

- Колбочки – ответственны за дневное зрение.

В рецепторных клетках сетчатки находятся пигменты: в палочках – родопсин, в колбочках – йодопсин и другие пигменты. Эти пигменты состоят из ретиналя (альдегид витамина А) и гликопротеида опсина В темноте оба пигмента находятся в неактивной форме. Под действием квантов света пигменты мгновенно распадаются («выцветают») и переходят в активную ионную форму: ретиналь отщепляется от опсина.

Пигменты различаются тем, что максимум поглощения находится в различных областях спектра. Палочки, содержащие родопсин, имеют максимум поглощения в области 500 нм. Колбочки имеют три максимума поглощения: в синей (420 нм), зелёной (551 нм) и красной (558 нм).

Проводниковый отдел:

1 – ый нейрон – биполярные клетки;

2 – ой нейрон - ганглиозные клетки;

3 – ий нейрон – таламус, метаталамус (наружные коленчатые тела), ядра подушки.

Проводниковый отдел вне сетчатки состоит из чувствительного правого и левого зрительного нерва, частичного перекреста нервных зрительных путей правого и левого глаза (хиазма), зрительного тракта. Волокна зрительного тракта направляются к зрительному бугру (таламус, наружные коленчатые тела, ядра подушки). От них зрительные волокна направляются в кору полушарий большого мозга.

Корковый отдел

Этот отдел расположен в затылочной доле (17, 18, 19 – ые поля). 17 – ое поле осуществляет специализированную переработку информации, более сложную, чем в сетчатке и в наружных коленчатых телах (эта первичная кора образует связи с полями 18, 19).

Подкорковые центры

- Наружные коленчатые тела – в них происходит процесс взаимодействия афферентных сигналов, идущих от сетчатки глаза. С участием ретикулярной формации происходит взаимодействие со слуховой и другой сенсорной системой. Аксоны нейронов наружного коленчатого тела расходятся в виде лучей и оканчиваются в основном в поле 17.

- Верхние бугорки четверохолмия.

Фотохимические реакции в рецепторах сетчатки

В палочках сетчатки человека и многих животных содержится пигмент родопсин, или зрительный пурпур. 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.

Родопсин представляет собой высокомолекулярное соединение (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. 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.

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. Йодопсип в наибольшей степени поглощает желтый свет с длиной волны около 560 нм.

Оптическая система глаза.

В состав внутреннего ядра глазного яблока входят: передняя камера глаза, задняя камера глаза, хрусталик, водянистая влага передней и задней камер глазного яблока и склисте тело.Хрусталик прозрачен эластичным образованием, которое имеет форму двояковыпуклой линзы причем задняя поверхность более выпуклая, чем передняя. Хрусталик образован прозрачной бесцветной веществом, которое не имеет ни сосудов, ни нервов, а его питание происходит благодаря водянистой влаге камер глаза, 3 всех сторон хрусталик охвачен бесструктурной капсулой, своей экваториальной поверхностью образует реснитчатый поясок.Реснитчатый поясок в свою очередь соединяется с реснитчатым телом с помощью тонких соединительнотканных волокон (циннова связь), фиксирующих хрусталик и своим внутренним концом вплетаются в капсулу хрусталика, а внешним – в вийчасте тело.Важнейшей функцией хрусталика является преломление лучей света с целью их четкого фокусирования на поверхность сетчатки. Эта его способность связана с изменением кривизны (выпуклости) хрусталика, происходит вследствие работы ресничных (цилиарного) мышц. При сокращении этих мышц реснитчатый поясок расслабляется, выпуклость хрусталика увеличивается, соответственно увеличивается его заломлювальна сила, что нужно при рассматривании близко расположенных предметов. Когда ресничные мышцы расслабляются, что бывает при рассматривании далеко расположенных предметов, реснитчатый поясок натягивается, кривизна хрусталика уменьшается, он становится более уплощенным. Заломлювальна способность хрусталика способствует тому, что изображение предметов (около или далеко расположенных) падает точно на сетчатку. Это явление называется аккомодацией. С возрастом у человека аккомодация ослабляется из-за потери хрусталиком эластичности и способности менять свою форму. Снижение аккомодации называется пресбиопии и наблюдается после 40-45

Теории цветового зрения (Г. Гельмгольц, Э. Геринг). Нарушение цветового зрения. Физиологические механизмы аккомодации и рефракции глаза. Острота и поле зрения. Бинокулярное зрение.

Цветовое зрение — это способность зрительного анализатора реагировать на изменения светового диапазона между коротковолновым (фиолетовым цветом – длина волны 400 нм) и длинноволновым (красным цветом – длина волны 700 нм) с формированием ощущения цвета.

Теории цветового зрения:

- Трехкомпонентная теория цветоощущения Г. Гельмгольца. Согласно этой теории в сетчатке имеются три вида колбочек, отдельно воспринимающих красный, зеленый и сине-фиолетовый цвета. Различные сочетания возбуждения колбочек приводят к ощущению промежуточных цветов.

- Контрастная теория Э.Геринга. Основана на существовании в колбочках трех светочувствительных веществ (бело-черное, красно-зеленое, желто-синее), под влиянием одних световых лучей происходит распад этих веществ и возникает ощущение белого, красного, желтого цветов.

Типы нарушения цветового зрения:

1. Протанопия, или дальтонизм — слепота на красный и зеленый цвета, Оттенки красного и зеленого цвета не различаются, сине-голубые лучи кажутся бесцветными.

2. Дейтеранопия — слепота на красный и зеленый цвета. Нет отличий зеленого цвета от темно-красного и голубого.

3. Тританопия — редко встречающаяся аномалия, не различаются синий и фиолетовый цвета.

4. Ахромазия — полная цветовая слепота при поражении колбочкового аппарата сетчатки. Все цвета воспринимаются как оттенки серого.

Приспособление глаза к ясному видению удаленных на разное расстояние предметов называется аккомодацией. При аккомодации происходит изменение кривизны хрусталика и, следовательно, его преломляющей способности. При рассматривании близких предметов хрусталик делается более выпуклым, благодаря чему лучи, расходящиеся от светящейся точки, сходятся на сетчатке. Механизм аккомодации сводится к сокращению ресничных мышц, которые изменяют выпуклость хрусталика. Хрусталик заключен в тонкую прозрачную капсулу, переходящую по краям в волокна цинновой связки, прикрепленной к ресничному телу. Эти волокна всегда натянуты и растягивают капсулу, сжимающую и уплощающую хрусталик. В ресничном теле находятся гладкомышечные волокна. При их сокращении тяга цинновых связок ослабляется, а значит уменьшается давление на хрусталик, который вследствие своей эластичности принимает более выпуклую форму.

Рефракция глаза – процесс преломления световых лучей в оптической системе органа зрения. Сила преломления света оптической системы зависит от кривизны хрусталика и роговицы, являющихся преломляющими поверхностями, а также от расстояния их друг от друга.

Аномалии рефракции глаза

Близорукость. Если продольная ось глаза слишком длинная, то главный фокус будет находиться не на сетчатке, а перед ней, в стекловидном теле. В этом случае параллельные лучи сходятся в одну точку не на сетчатке, а где-то ближе нее, а на сетчатке вместо точки возникает круг светорассеяния. Такой глаз называется близоруким - миопическим. Дальнозоркость. Противоположностью близорукости является дальнозоркость - гиперметропия. В дальнозорком глазу продольная ось глаза короткая, и поэтому параллельные лучи, идущие от далеких предметов, собираются сзади сетчатки, а на ней получается неясное, расплывчатое изображение предмета.

Астигматизм. неодинаковое преломление лучей в разных направлениях (например, по горизонтальному и вертикальному меридиану). Астигматизм обусловлен тем, что роговая оболочка не является строго сферической поверхностью: в различных направлениях она имеет различный радиус кривизны. При сильных степенях астигматизма эта поверхность приближается к цилиндрической, что дает искаженное изображение на сетчатке.

Бинокулярное зрение.

это сложный процесс, осуществляемый совместной работой обоих глаз, глазодвигательных мышц, зрительных путей и коры головного мозга. Благодаря бинокулярному зрению обеспечивается стереоскопическое (объемное) восприятие объектов и точное определение их взаимного расположения в трехмерном пространстве, в то время как монокулярное зрение преимущественно дает информацию в двухмерных координатах (высота, ширина, форма предмета).