Будова, властивості, значення сенсорних систем

Лекція

Тема: ЗНАЧЕННЯ СЕНСОРНИХ СИСТЕМ ДЛЯ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ. ЗОРОВА І СЛУХОВА СЕНСОРНЫ СИСТЕМИЇИ: БУДОВА, ФУНКЦІЇ ТА ГІГІЄНА.

Ключові слова: аналізатори, рецептори, сенсорні системи.

Література

1. Антипчук Ю.П. Анатомия и физиология ребенка. – К. Вища школа.

2. Маруненко І.М., Неведомська Є.О., Бобрицька В.І. Анатомія і вікова фізіологія з основами шкільної гігієни. – К. Професіонал, 2004.

3. Самусев Р. П., Семин Ю.М. Анатомия человека. – М. Медицина, 1999.

План:

1. Будова, властивості, значення сенсорних систем.

2. Зоровий аналізатор: будова, вікові особливості.

3. Слуховий аналізатор: будова, вікові особливості.

Будова, властивості, значення сенсорних систем

Мозок людини постійно отримує інформацію про зміни зовнішнього і внутрішнього середовища. Ця інформація сприймається, передається у відповідні зони кори великого мозку, аналізується особливими сенсорними (чутливими) системами, які ще називають аналізаторами.

Будова аналізатора:

- периферична частина - рецептори;

- провідникова частина - нерви, що відходять від рецепторів;

- центральна частина - відповідні чутливі зони кори півкуль великого мозку.

Рецептори - чутливі нервові структури, що перетворюють різні види енергії (світлову, механічну, теплову та ін.) у нервовий імпульс.

Залежно від розташування розрізняють рецептори: екстеро-, інтеро -, пропріорецептори (див. тема " Нервова система"). За морфологічними особливостями їх поділяють на: первинночутливі і вторинночутливі.

Первинночутливі рецептори - це просте чутливе нервове закінчення біполярного нейрона, по центральному відростку якого збудження передається на вищий рівень чутливої системи. Ці клітини одночасно і рецепторними, і чутливими нейронами І порядку. Рецепторні утворення нюхового, шкірного і рухового аналізаторів належать до первинних.

Вторинночутливі рецептори - це спеціалізовані рецепторні клітини, які сприймають подразнення і передають збудження на нейрони І порядку. До вторинночутливих належать смакові, слухові, зорові. вестибулярні рецептори.

Залежно від специфічності до дії подразників рецептори поділяють на:

- мономодальн і - пристосовані до дії одного подразника (рецептори сітківки ока - до дії світла);

- полімодальн і - можуть сприймати подразники різної природи (рецепторні утворення шкіри сприймають температуру, механічні подразники).

Рецептори розрізняють:

- контактні - якщо подразник викликає збудження рецепторних утворень при безпосередньому дотику з ними (рецептори шкіри);

- дистантні - якщо володіють здатністю переходити в стан збудження при дії подразників, розташованих на певній відстані.

Залежно від характеру дії подразників, до яких рецептор володіє вибірковою чутливістю, розрізняють: фоторецептори, терморецептори, барорецептори, механорецептори, хеморецептори.

Нервові імпульси, що виникають у рецепторах через ланцюг нейронів, що складається з трьох клітин, надходять до великих півкуль головного мозку. перша клітина - чутлива, розташована за межами ЦНС у міжхребцевих спинномозкових вузлах і вузлах черепно-мозкових нервів. Другий нейрон знаходиться у довгастому або середньому мозку, третій нейрон - у зоровому горбі.

Аналіз інформації здійснюється у всіх ланках аналізатору - від рецептора до центральної частини. Цей аналіз зводиться насамперед до обмеження надлишкової інформації, виділення суттєвих ознак подразника.

Процес перетворення енергії подразника на інформацію полягає в його кодуванні, тобто переведенні на " мову", яка була б зрозумілою для всіх нервових клітин. Цей процес розпочинається в рецепторах генерацією потенціалу дії, тобто нервового імпульсу. Специфічність подразнення передається у вигляді груп або залпів імпульсів, які відрізняються кількістю імпульсів, частотою, тривалістю, інтервалами між ними. " Мовою" мозку є частотний код. Перетворення інформації, тобто переведення її з однієї частотної характеристики на іншу, проходить на кожному рівні аналізаторної системи шляхом зміни коду - перекодування. У вищі відділи нервової системи інформація надходить по багатьох каналах, що функціонують паралельно, але про одне і теж. У вищих відділах відбувається перекривання кодів. Сприймання одних і тих же явищ навколишнього світу різними рецепторами і навіть різними чутливими системами та перекриття коду складає основу багатогранності відбиття явищ нервовою системою.

Вищий аналіз інформації проходить у чутливих ділянках кори півкуль головного мозку. Розрізняють 3 групи чутливих полів: первинні, вторинні, третинні.

Первинні поля - це ядерні зони аналізаторів. Вони здійснюють аналіз окремих подразникі в, інформація про які надходить від відповідних рецепторів.

Вторинні поля - це периферичні зони аналізаторів, розташовані поряд з первинним полями. Вони одержують інформацію від первинних полів і здійснюють більш складний її аналіз. тут проходить усвідомлення світлових, звукових та інших сигналів. При пошкодженні вторинних полів зберігається здатність виділяти предмети, чути звуки, але людина їх не впізнає, не розрізняє їхнього значення.

Третинні поля або зони перекриття аналізаторів. Ці поля розташовані в задній половині кори півкуль великого мозку на межі тім’яних, вискових, потиличної і лобної ділянок. Тут проходить процес вищого синтезу і аналізу. З розвитком третинних полів у людини пов’язані функції мовлення, мислення (внутрішня мова можлива лише коли будуть одночасно діяти ріні чутливі системи). Якщо у новонародженої дитини недостатньо розвинуті третинні поля, людина не розвивається як особистість, не може опанувати мову, оволодіти найпростішими рухами.

Загальні властивості аналізаторів:

1. Для кожного аналізатора характерна наявність рецепторного поля (ділянка поверхні, яка сприймає подразнення, в якій розгалужене аферентне волокно однієї нервової клітини).

Співвідношення в корі великих півкуль великого мозку між рецепторними полями і певними ділянками кори визначається порядком їхньої проекції " крапка в крапку". так, кожна ділянка сітківки ока, що сприймає зображення. передає свої сигнали певній ділянці зорової області кори. Усі ділянки коркового центру нагадують екран, який відображає розташування рецепторів на периферії. така упорядкованість представництва рецепторних полів дозволяє мозку одержувати об'єктивну інформацію про стан простору.

2. Висока чутливість аналізаторів до адекватного подразника. Щоб виникло збудження рецепторів ока достатньо енергії 1-2 квантів світла. Чутливість деяких органів обмежена, бо інакше мозок був би перевантажений інформацією. неістотною для людини. Ми не відчуваємо впливу іонізуючого випромінювання, радіоактивного, а лише його наслідки - погіршення стану здоров’я.

3. Гальмування. Гальмування в рецепторних утвореннях органів чуття сприяє периферичному аналізу подразнень. Так, в зоровому аналізаторі воно забезпечує контрастність зображення шляхом підкреслення ліній та контурів предметів.

4. Адаптація - здатність сенсорних систем пристосовувати рівень своєї чутливості до інтенсивності подразника. За високої інтенсивності подразника чутливість організму до нього знижується і навпаки.

Аналізатори під впливом тривалих вправ здатні підвищувати свої можливості, тобто " тренуватися". Таким чином, тренується слух у музикантів, відчуття смаку та запахів у спеціалістів - дегустаторів.

Діяльність аналізаторів об’єднується мозком, тому у разі порушення одного аналізатора його функція заміщується іншими аналізаторами. так, за допомогою слуху, дотику можна створити уявлення (зорове) про форму, загальний вигляд предметів.

На базі інформації від сенсорних систем у людини формуються суб’єктивні відчуття, враження, свідомість, набувається досвід, розвивається розум. Сенсорні системи забезпечують взаємодію організму з навколишнім середовищем.

У людини розрізняють 5 основних сенсорних систем: зорова, слухова, смакова, нюхова, дотикова та шкірної чутливості.

2.Зоровий аналізатор: будова, вікові особливості

Важливу роль у пізнавальній діяльності людини відіграє зоровий аналізатор. Більше 90% інформації, що надходить до мозку, дає зоровий аналізатор. З діяльністю зорового аналізатора пов’язано визначення форми предметів, їх величини, відстані предметів від ока, їхньої рухомості, кольору.

Будова зорового аналізатора:

- око: фоторецептори в сітківці;

- зоровий нерв: друга пара черепно-мозкових нервів (чутливі нерви);

- зорова зона кори півкуль головного мозку: потилична доля.

Орган зору(око) розташований в очній ямці черепа. Око складається з:

- очного яблука;

- додаткових органів ока (окорухових м’язів, повік, слізного апарату).

Будова очного яблука:

- зовнішня товста, щільна оболонка. Її передній відділ займає 1/5 поверхні очного яблука, утворений прозорою, випуклою до переду рогівкою, яка не має кровоносних судин і володіє високими заломлюючими властивостями. Задній відділ зовнішньої оболонки - склера (білкова оболонка), утворена щільною волокнистою сполучною тканиною;

- середня судинна оболонка включає власне судинну оболонку, війкове тіло, райдужку. Власне судинна оболонка тонка, містить кровоносні. У центрі райдужки міститься отвір - зіниця, через яку промені попадають на внутрішню оболонку. У сполучнотканинній основі райдужної оболонки містяться судини, гладкі м’язові волокна і пігментні клітини. Залежно від кількості і глибини залягання пігменту колір райдужки різний. Кольором райдужки визначається колір очей. Пучки гладеньких м’язових волокон утворюють м’яз, який звужує або розширює зіницю. Величина зіниці змінюється, тому в око може проникнути більша або менша кількість світла. Війкове тіло розташоване попереду власне судинної оболонки, більша його частина складається із війкового м’яза;

- за зіницею розташований кришталик (двоопукла лінза) - прозоре тіло, яке знаходиться в тонкостінній капсулі і з’єднується війковими волокнами з війковим тілом та війковим м’язом. При скороченні війкового м’яза змінюється натяг війкових волокон, регулюється кривизна кришталика, змінюється його заломлююча сила;

- між рогівкою і райдужкою, між райдужкою і кришталиком знаходяться невеликі порожнини - передня і задня камери ока, в яких міститься водяниста волога. Вона забезпечує поживними речовинами рогівку і кришталик, які не мають кровоносних судин. Порожнина ока позаду кришталика заповнена прозорою речовиною - склистим тілом;

- внутрішня оболонка (сітківка). Вона побудована з двох листків: зовнішнього пігментного і внутрішнього світлочутливого. Зовнішній листок складається з шару пігментних клітин, що містять чорний пігмент - фуксин, що поглинає світло і перешкоджає відбиттю і розсіюванню зображення. Це забезпечує чітке зорове сприйняття. Внутрішній листок сітківки складається з 3 шарів клітин:

- зовнішнього, що прилягає до пігментного шару, - фоторецепторний;

- середній - асоціативний;

- внутрішній - гангліозний.

Фоторецепторний шар сітківки складається з нейросенсорних клітин - паличок і колбочок. У зовнішніх сегментах паличок міститься фотопігмент- зоровий пурпур, а в колбочок - йодопсин. Паличкоподібні клітини реагують на світлові промені всього спектру (від 400 до 800нм), а колбочки - лише на певну довжину хвилі: одні чутливі до 430нм (сині колбочки), інші до 535нм (зелені), треті -575нм (червоні). Саме модальність трьох типів цих клітин, що сприймають сині, зелені, червоні кольори, зумовлює кольоровий зір. У сітківці ока приблизно 7млн. колбочок і 130 млн. паличок. Чутливість паличкоподібних клітин у 1000 разів більша, ніж колбочок. Вони збуджуються навіть при поганому освітленні - вночі і в сутінках. Палички сприймають інформацію про форму і освітленість предметів, а колбочки - про колір. Перетворення енергії світла в нервовий імпульс відбувається в результаті хімічних реакцій, що відбуваються в паличках і колбочках. Родопсин і йодопсин розпадаються на більш прості хімічні речовини, що спричиняють виникнення в світлочутливих клітинах потенціалу дії - нервового імпульсу. При припиненні дії світла ці зорові пігменти відновлюються.

Центральні відростки (аксони) паличок і колбочок передають зорові імпульси біполярним клітинам асоціативного шару сітківки, які контактують з гангліозними клітинами внутрішнього шару. Гангліозний шар утворений великими нейроцитами, аксони яких утворюють зоровий нерв.

У місці виходу зорового нерву з очного яблука на сітківці відсутні світлочутливі клітини - сліпа пляма. У центральній частині сітківки розташовано найбільше світлочутливих клітин - жовта пляма (місце найкращого бачення).

Світлові промені, які надходять в око, перш, ніж вони потрапляють на сітківку, проходять через кілька заломних середовищ, які утворюють оптичну систему ока.

Оптична система ока:

- рогівка;

- водяниста волога передньої і задньої камер;

- кришталик;

- склисте тіло.

Їхня загальна заломлююча сила ока становить 60-70 діоптрій (1 діоптрія - це заломлююча сила лінзи з фокусною відстанню 1м). Зображення на сітківці ока виходить зменшеним і оберненим. Ми бачимо предмети не в перевернутому, а в їхньому природному вигляді завдяки життєвому досвіду і взаємодії аналізаторів.

Око володіє здатністю пристосовуватись до чіткого бачення предметів, які розташовані від нього на різній відстані - акомодацією. Акомодація здійснюється шляхом зміни кривизни кришталика. При розгляданні близьких предметів війковий м’яз скорочується і кришталик завдяки своїй еластичності стає більш опуклим, збільшується його заломлююча сила і зображення фокусується на сітківці. При розгляданні предметів на далекій відстані, напруження війкового м’яза зменшується, війкове тіло натягується і капсула кришталика зумовлює здавлювання кришталика, його заломлююча сила зменшується.

Очне яблуко заломлює паралельні промені світла, фокусує їх на сітківці. Скорочення війкового м’яза розпочинається тоді, коли предмет наближається на відстань 65 см, а максимум буває при його розміщенні на відстані 7-14 см від ока. Найменша відстань, при якій предмет сприймається оком чітко, називається найближчою точкою ясного бачення. З віком еластичність кришталика зменшується і ця точка віддаляється. У 10 років найближча точка ясного бачення знаходиться на відстані менше 7см, в 20 років -8, 3см, у 40років - 17см, у 50 років -50см. На близькій відстані людина перестає розрізняти дрібні предмети. Це явище носить назву далекозорості. Далекозоре око має відносно слабку заломлюючу здатність. У такому оці зображення віддалених предметів виникає за сітківкою. Для корекції порушення зору використовують окуляри з двоопуклою лінзою, яка збільшує заломлення променів. У короткозорому оці зображення віддалених предметів виникає перед сітківкою. Це може бути зумовлено подовженням осі ока або перенапруженням війкового м’яза. Короткозоре око добре бачить тільки розташовані близько предмети. Для корекції порушення зору призначають окуляри з розсіяними двоввігнутими лінзами.

Правий і лівий зорові нерви, які відходять від очного яблука на нижній поверхні мозку утворюють частковий перехрест, що забезпечує бінокулярність зору. Працюючи разом, об’єднуючи зорову інформацію, обидва ока забезпечують стереоскопічний зір, який дозволяє одержати більш точне уявлення про форму, об’єм, глибину розташування предметів. Від зорового перехреста нервові волокна йдуть до підкіркових центрів зору (верхні горбики покришки середнього мозку). В цих центрах від волокон гангліозних клітин сітківки імпульс передається нейронам, чиї відростки йдуть до кіркового центру зору - в кору потиличної долі, де відбувається вищий аналіз зорової інформації.

Розвиток зорового аналізатора розпочинається на третьому тижні ембріонального розвитку і до моменту народження дитини зоровий аналізатор в основному морфологічно сформований. Проте вдосконалення його структури відбувається і після народження, і завершується в шкільні роки. У новонароджених дітей форма ока більш куляста, діаметр очного яблука становить 16мм. Найінтенсивніше очне яблуко росте до 5 років, менш інтенсивно до 12 років. Діаметр у дорослих людей становить 24мм. У дітей склера тонша і еластичніша, рогівка відносно товста. Це сприяє легкій деформації ока. У новонароджених дітей і дітей дошкільного віку кришталик більш опуклої форми і більш еластичний, війчасте тіло слабко розвинуте. У новонароджених очі, як правило, далекозорі. Проте у частини дітей куляста форма очей може стати подовженою. Зображення предметів перестають збігатися із сітківкою, очі стають короткозорі. Іноді зустрічається у новонароджених неоднакова кривизна рогівки або кришталика в різних меридіанах, внаслідок чого зображення на сітківці спотворюється (неможливість сходження всіх променів в одній точці - фокусі) - астигматизм. Зустрічається порушення прозорості кришталика - катаракта.

3.Слуховий аналізатор: будова, вікові особливості

Слухова чутлива система служить для сприймання звукових сигналів. Особливого значення набула для людини у зв’язку з розвитком мови.

Звук - це коливання молекул пружного середовища, яке відбувається у вигляді поздовжніх хвиль тиску. Щоб перетворити слабкі коливання тиску на відчуття звуку, в процесі еволюції утворились органи слуху - вуха.

Будова слухового аналізатора:

- рецепторний апарат у вусі (внутрішньому);

- слуховий нерв;

- слухова зона кори великих півкуль (вискова доля).

Вухо - орган слуху і рівноваги, включає:

- зовнішнє вухо: вушна раковина, яка вловлює звукові коливання і спрямовує їх у зовнішній слуховий прохід. Вушна раковина утворена еластичним хрящем, зовні вкритим шкірою. У людини вушні м’язи розвинуті слабко і вушна раковина майже нерухома. Шкіра зовнішнього слухового проходу покрита тонкими рідкими волосками. У слуховий прохід відкриваються протоки залоз, що виробляють вушну сірку. І волоски, і вушна сірка виконують захисну функцію;

- середнє вухо. У його порожнині відбувається посилення звукових коливань. Складається з: барабанної перетинки, барабанної порожнини (заповненої повітрям), слухових кісточок - молоточка, наковальні, стремінця (передають звукові коливання з барабанної перетинки на овальне вікно внутрішнього вуха, запобігають його перевантаженню ), євстахієвої труби (з’єднує порожнину середнього вуха з глоткою). Барабанна перетинка - тонка еластична пластинка, яка зовні вкрита епітелієм, а зсередини слизовою оболонкою. Молоточок зрощений з барабанною перетинкою. Слухові кісточки з’єднані між собою за допомогою рухомих суглобів. Стремінце з’єднано з овальним вікном, яке відділяє барабанну порожнину від внутрішнього вуха. Слухова труба з’єднує барабанну порожнину з носоглоткою, вистелена зсередини слизовою оболонкою. Вона підтримує однаковий тиск зовні і зсередини на барабанну перетинку;

- внутрішнє вухо. Розташоване у кам’янистій частині скроневої кістки. Утворене кістковим лабіринтом, всередині якого є перетинчастий лабіринт із сполучної тканини. Між кістковим і перетинчастим лабіринтом міститься рідина - перилімфа, а всередині перетинчастого лабіринту - ендолімфа. Кістковий лабіринт складається з:

- завитки;

- переддвер’я;

- півколових каналів.

Завитка належить тільки звукосприймаючому апарату, півколові канали є частиною лише вестибулярного апарату, переддвер’я належить і до органу слуху, і до органу рівноваги.

Кісткове переддвер’я, яке утворює середню частину лабіринту внутрішнього вуха, має в стінці два отвори-вікна: овальне і кругле, які з’єднують кісткове переддвер’я з барабанною порожниною. Овальне вікно закрите основою стремінця, а кругле - рухливою еластичною сполучнотканинною пластинкою.

Завитка - це спірально зігнутий кістковий канал, який утворює 2, 5 оберти навколо своєї осі. Основою завитка повернута до внутрішнього слухового проходу. Всередині кісткового каналу завитки проходить перетинчастий лабіринт, який також утворює 2, 5 оберти. Його порожнина - перетинчаста завиткова протока, що містить ендолімфу. Всередині завиткової протоки, на її основній мембрані розташований звукосприймальний апарат - спіральний (кортикіїв) орган - рецепторна частина слухової системи, перетворює звукові коливання в нервове збудження. Кортикіїв орган складається з 3-4 рядів рецепторних клітин. Кожна рецепторна клітина має від 30 до 120 тонких волосків, які омиваються ендолімфою. Над волосковими клітинами розташована покривна мембрана. Від волоскових клітин відходять волокна слухового нерва.

Сприйняття звуку:

- звукові хвилі через вушну раковину попадають в зовнішній слуховий прохід, викликають коливальні рухи барабанної перетинки;

- коливання барабанної перетинки передаються слуховим кісточкам, рухи яких викликають вібрацію основи стремінця, яке закриває овальне вікно (розмах коливань зменшується, а їх сила збільшується);

- рухи основи стремінця овального вікна коливають перилімфу, її коливання передаються ендолімфі (вона починає коливатися з тією ж частотою);

- коливання ендолімфи спричиняє коливання основної мембрани. При рухах основної мембрани і ендолімфи покривна мембрана всередині завиткової протоки з певною силою і частотою торкається мікроворсинок рецепторних клітин, які збуджуються;

- збудження передається з рецепторних клітин іншим нервовим клітинам, які лежать в спіральному вузлі завитки, аксони яких утворюють слуховий нерв;

- імпульси по волокнам переддверно - завиткового нерва поступають до ядер мосту. Аксони клітин цих ядер направляються до підкіркових центрів слуху (нижні горбики середнього мозку). Вищий аналіз і синтез слухових подразнень відбувається у кірковому центрі слухового аналізатора, який розташований у висковій долі. Тут відбувається розрізнення характеру звуку, його сили, висоти.