Сенсорные системы. Анализаторы

Процесс приема и анализа информации из внешней и внутренней среды осуществляется специальными сенсорными системами или анализаторами. Впервые учение об анализаторах разработал русский физиолог И.П.Павлов. Согласно его учению, анализатор состоит из трех отделов: периферического — рецепторного; промежуточного — проводникового; центрального — коркового. Все отделы анализатора действуют как единое целое и нарушение одного из них приводит к расстройству функции всего анализатора.

Рецепторный отдел анализатора представлен нервными окончаниями или специализированными нервными клетками, реагирующими на адекватные раздражители. По расположению рецепторы подразделяются на: экстерорецепторы — воспринимающие внешние раздражения (свет, звук, вкус, запах и т.д.); интерорецепторы — воспринимающие изменения внутренней среды и внутренних органов; проприорецепторы — воспринимающие изменения в мышцах, суставах, сухожилиях, а также сигналы о положении и движении тела. По функции различают терморецепторы, хеморецепторы, барорецепторы, механорецепторы, фоторецепторы и т.д. Рецепторы способны адаптироваться к силе раздражителя, при этом происходит повышение или снижение их чувствительности.

Проводниковый отдел анализатора представлен центростремительными нейронами в подкорковых отделах головного мозга и нервными волокнами (нервами), проводящими нервные импульсы от рецептора в кору больших полушарий.

Центральный отдел анализатора представлен полями или зонами коры больших полушарий головного мозга, где происходит анализ и синтез информации от соответствующих рецепторов.

Среди сенсорных систем различают: зрительную, слуховую, вестибулярную, вкусовую, обонятельную, соматосенсорную (кожная и мышечная чувствительность) и висцеральную (изменение внутренней среды организма).

Развитие и функционирование сенсорных систем происходит в разные сроки онтогенеза. Филогенетически наиболее древней является вестибулярная сенсорная система. Она созревает в эмбриональном периоде и у плода наблюдаются изменения положения конечностей при поворотах. На восьмой неделе эмбрионального развития отмечаются реакции на раздражения кожных рецепторов, а у трехмесячного ребенка кожная чувствительность не отличается от таковой взрослого. Обонятельный и вкусовой анализаторы начинают функционировать практически с момента рождения ребенка. Созревание сенсорных систем определяется развитием всех трех ее отделов. Рецепторные отделы к моменту рождения в основном являются сформированными, за исключением зрительного анализатора, рецепторная часть которого - сетчатка - заканчивает свое развитие к 6—7 месяцам. В первые месяцы жизни происходит созревание проводникового отдела. Самыми последними созревают центральные отделы анализаторов. Наиболее поздно завершают свое развитие слуховая и зрительная зоны коры

Зрительная сенсорная система состоит из трех отделов: рецепторного, представленного сетчаткой глаза, проводникового, представленного глазными нервами, и центрального, представленного зрительной зоной коры больших полушарий.

Рецепторный отдел имеет сложное строение и включает множество вспомогательных структур глаза. Глаз располагается в глазнице и состоит из глазного яблока и вспомогательного защитного аппарата. Вспомогательный защитный аппарат включает брови, задерживающие стекающий со лба пот, ресницы и веки, защищающие глаза от пылевых частиц, слезные железы, вырабатывающие слезную жидкость, которая увлажняет глазное яблоко и слизистую век и обладает бактерицидными свойствами, и глазодвигательные мышцы, которые обеспечивают прикрепление и движение глазного яблока в глазных орбитах.

Глазное яблоко имеет шаровидную форму и состоит из внутреннего ядра, которое окружают три оболочки: наружная фиброзная, средняя сосудистая и внутренняя сетчатая. Наружная фиброзная оболочка подразделяется на заднюю часть — белочную оболочку (склеру) и прозрачную переднюю часть — роговицу. Склера образована плотной соединительной тканью и осуществляет защитную функцию. Через заднюю часть склеры из глазного яблока выходит зрительный нерв Прозрачная роговица является выпукло-вогнутой линзой, через которую свет преломляется и проникает внутрь глаза. Сосудистая оболочка глазного яблока расположена под склерой и состоит из трех частей — собственно сосудистой оболочки, ресничного тела и радужки. Собственно сосудистая оболочка состоит из небольшого количества соединительной ткани и сети кровеносных сосудов, которые обеспечивают кровоснабжение структур глазного яблока. Кпереди собственно сосудистая оболочка переходит в утолщенное ресничное тело кольцевидной формы, которое состоит из различно направленных гладкомышечных пучков и участвует в аккомодации (приспособлении глаза к видению предметов, расположенных на различном расстоянии). Ресничное тело продолжается в радужку, которая представляет собой круглый диск с отверстием в центре (зрачок), расположенный между роговицей и хрусталиком. Наличие в радужке пигментных клеток, содержащих пигмент меланин и образующих пигментный слой, обусловливает цвет глаз, защищает сетчатую оболочку от ультрафиолетовой радиации и представляет собой темный экран, не пропускающий свет внутрь глазного яблока.

Внутрь от сосудистой оболочки глаза располагается внутренняя (светочувствительная) оболочка глазного яблока — сетчатка. Она подразделяется на две части — заднюю зрительную и переднюю — ресничную. Последняя покрывает сзади ресничное тело и не содержит светочувствительных клеток. Задняя зрительная часть сетчатки состоит из трех видов нейронов — фоторецепторных клеток палочек и колбочек, вставочных и ганглионарных. Клетки палочек являются клетками сумеречного зрения. Клетки колбочек являются клетками цветного зрения. Глубокий слой сетчатки, прилежащий к собственно сосудистой оболочке, образован пигментными клетками. Место выхода из сетчатки зрительного нерва называют диском зрительного нерва (слепым пятном). В этом месте палочки и колбочки отсутствуют

Внутреннее ядро глазного яблока на 2/3 заполнено прозрачным желеобразным веществом — стекловидным телом, перед которым располагается хрусталик — двояковыпуклая линза, пропускающая и преломляющая свет.

В глазном яблоке выделяют два аппарата. Оптический аппарат включает роговицу, хрусталик, стекловидное тело и жидкость обеих камер глаза. В результате деятельности оптического аппарата изображение на сетчатке оказывается действительным, уменьшенным и перевернутым. Чтобы четко видеть предметы, находящиеся на разном расстоянии, глазное яблоко снабжено аккомодационным аппаратом глаза, который включает хрусталик, циннову связку и ресничную мышцу.

Глазное яблоко у новорожденного относительно большое, его размер равен 17,5 мм, масса — 2,3 г. Растет глазное яблоко на первом году жизни ребенка быстрее, чем в последующие годы. К пяти годам масса глазного яблока увеличивается на 70 %, а к 20—25 — в три раза по сравнению с новорожденным.

Нарушение зрения, зависящее от увеличения продольной оси глаза или от увеличения силы его преломляющих сред, названо близорукостью. При этом пучок лучей, попадая в глаз, собирается в фокусе впереди желтого пятна, а не на сетчатке. Изображение предмета получается расплывчатым. Для исправления близорукости пользуются вогнутыми стеклами, которые исправляют преломляющее действие сред глаза, отодвигая фокус на сетчатку. Близорукость бывает врожденной и приобретенной. Нарушение зрения, зависящее от укорочения переднезадней оси глаза или от ослабления силы преломляющих сред глаза, названо дальнозоркостью. Фокус лучей в таком глазу помещается за сетчаткой и желтым пятном. Изображение получается расплывчатое. Ближайшая точка ясного видения находится дальше, чем у нормального, и гораздо дальше близорукого глаза. Дальнозоркие пользуются очками с выпуклыми стеклами, что исправляет преломление и переносит изображение на сетчатку. Одним из нарушений зрения является гемералопия (куриная слепота), которая имеет преимущественно функциональную природу, ею болеют люди, в пище которых отсутствует витамин А, принимающий участие в образовании родопсина.

Слуховая сенсорная система, имеющая важнейшее значение в речевой деятельности, воспринимает звуковые колебания внешней среды. Рецепторный отдел слуховой сенсорной системы представлен ухом. Ухо подразделяется на три части: наружное ухо, среднее и внутреннее.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Наружный слуховой проход выстлан кожей, в которой имеются трубчатые железы (видоизмененные потовые), вырабатывающие секрет желтоватого цвета — ушную серу, которая служит смазкой и обладает бактерицидными свойствами. Наружное ухо отделяется от среднего тонкой слабо растяжимой барабанной перепонкой.

Среднее ухо представляет собой небольшую воздушную (барабанную) полость, объемом около 1 см3, с тремя слуховыми косточками: молоточком, наковальней и стремечком. Среднее ухо соединяется с полостью носоглотки через евстахиеву (слуховую) трубу. Стремечко примыкает к закрытому мембраной (перепонкой) овальному окну, через которое звуковые колебания передаются во внутреннее ухо, а молоточек сращен с барабанной перепонкой.

Внутреннее ухо расположено в височной кости и представляет собой костный лабиринт, внутри которого находится перепончатый лабиринт, повторяющий его форму. Лабиринт делится на улитку, где находится орган слуха и вестибулярный аппарат, относящийся к органу равновесия. Улитка представляет собой спирально закрученный канал, образующий два с половиной оборота вокруг костного стержня. Полость канала улитки разделена мембранами (перепонками) на три отдела: верхний — вестибулярный канал (лестница); нижний — барабанная лестница, оба заполнены перилимфой; средний—улитковый канал—заполнен эндолимфой.

В улитковым канале на мембране располагается спиральный, или кортиев орган. Мембрана представляет собой соединительно-тканную пластинку, в основе которой лежат тонкие коллагеновые волокна (струны), тянущиеся в виде непрерывного радиального пучка от спиральной костной пластинки до спиральной связки. На мембране в пять рядов располагаются опорные и волосковые чувствительные клетки, являющиеся слуховыми рецепторами.

Периферический отдел анализатора (наружное, среднее и часть внутреннего уха) осуществляет доставку звуковых волн к рецептору. Волнообразно перемещающаяся от преддверия к вершине улиткового хода перилимфа колеблет основную мембрану и расположенный на ней кортиев орган. Это обеспечивает соприкосновение слуховых волосков с нижней поверхностью покровной мембраны. От такого соприкосновения энергия физического колебания трансформируется в импульсы биотоков, так называемое, воздушное проведение звуковых волн. Осознание восприятия звуков, высший их анализ и синтез происходит в корковом центре слухового анализатора, который находится в височной зоне коры.

Однако известен и другой вид проведения звуковых колебаний — костная звукопроводимость. Новейшие исследования звуковосприятия показывают, что улитка выполняет роль микрофона, трансформирующего звуковые колебания в электрические. После травм и перенесенных болезней область слухового восприятия может суживаться, так как происходит повышение ее нижнего уровня или снижение верхнего.

Вестибулярный аппарат выполняет функции восприятия положения тела в пространстве, сохранения равновесия. При любом изменении положения тела (головы) раздражаются рецепторы вестибулярного аппарата. Импульсы передаются в мозг, из которого к соответствующим мышцам поступают нервные импульсы с целью коррекции положения тела и движений.

Вестибулярный аппарат состоит из двух частей: преддверия и трех полукружных каналов. В костном преддверии находятся два расширения, одно эллиптической формы, другое- сферической. В эллиптическое расширение открываются отверстия трех полукружных каналов, ориентированных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Один конец каждого полукружного канала расширен, образуя ампулу. На внутренней поверхности сферического и эллиптического мешочков и ампул полукружных каналов имеются участки, содержащие чувствительные волосковые клетки, воспринимающие положение тела в пространстве и нарушение равновесия. Эти участки называются пятнами. Пятна мешочков, состоят из скоплений чувствительных волосковых и опорных клеток, на поверхности которых располагается студенистая отолитовая мембрана, содержащая кристаллы углекислого кальция — отолиты. Волоски рецепторных клеток погружены в отолитовую мембрану. В ампулах полукружных каналов рецепторные волосковые клетки располагаются на вершинах складок, получив название ампулярных гребешков. На волосковых клетках гребешков располагается желатиноподобный прозрачный купол, имеющий форму колокола, лишенного полости.

И пятна мешочков, и гребешки ампул полукружных каналов являются структурами, где чувствительные рецепторные волосковые клетки очень чутко реагируют на любые изменения положения головы (и тела) в пространстве. При любых изменениях положения головы рецепторные волосковые клетки улавливают изменение состояния и движение студенистой отолитовой мембраны с ее отолитами у пятен мешочков или желатиноподобного купола ампулярных гребешков, в результате в них возникает нервный импульс. Чувствительные клетки пятен воспринимают линейные ускорения, земное притяжение, вибрационные колебания. Чувствительные волосковые клетки в ампулярных гребешках генерируют нервный импульс при различных вращательных движениях головы.

Ушная раковина у новорожденного уплощена, хрящ ее мягкий, покрывающая его кожа тонкая. Долька ушной раковины (мочка) имеет небольшие размеры. Наиболее быстро ушная раковина растет в течение первых двух лет жизни ребенка и после 10 лет. В длину она растет быстрее, чем в ширину. Наружный слуховой проход у новорожденного узкий и длинный. Стенки наружного слухового прохода хрящевые, за исключением барабанного кольца.

Внутреннее ухо у новорожденного развито хорошо, его размеры близки к таковым у взрослого человека.

Вестибулярный аппарат у детей созревает раньше других рецепторов и у шестимесячного плода развит почти как у взрослого.

Вкусовая и обонятельная сенсорные системы обеспечивают восприятие вкуса и запаха, что связано с действием химических веществ на специальные чувствительные клетки органов вкуса и обоняния. Вкус и запахи дают ценную информацию о качестве пищи, окружающей среде, влияют на эмоциональное состояние человека и на его поведение.

Орган вкуса у человека представлен множеством (около 2000) вкусовых луковиц, расположенных на верхней поверхности слизистой оболочки языка, мягкого неба, зева, глотки, надгортанника. Особенно много вкусовых луковиц в эпителии грибовидных, листовидных и желобовидных сосочков. Вкусовые луковицы имеют эллипсоидную форму, состоят из плотно прилежащих друг к другу рецепторных (вкусовых) и опорных клеток. На вершине каждой вкусовой почки имеется вкусовое отверстие (вкусовая пора), которая ведет в маленькую вкусовую ямку, образованную верхушками вкусовых клеток. На поверхности каждой вкусовой клетки, обращенной в сторону вкусовой ямки, имеются микроворсинки. Вкусовые чувствительные клетки воспринимают сладкое, горькое, соленое, кислое или комбинации из этих четырех видов вкусовых раздражителей. Для воздействия на вкусовые клетки эти вещества должны быть растворены в жидкости. Растворителем в полости рта является слюна. Растворенное вещество проникает во вкусовую почку через отверстие на ее вершине — вкусовую пору, возбуждая вкусовые клетки. По нервным волокнам, которые заходят во вкусовую почку, нервный импульс поступает в мозг.

Вкусовые луковицы развиваются с 12 недель внутриутробного развития. У новорожденного вкусовые луковицы расположены на более обширной поверхности, чем у взрослого.Чувствительность к вкусовым раздражителям у новорожденного низкая. Она существенно возрастает к 2—6 годам и достигает максимума к 10 годам.

Орган обоняния находится в обонятельной области слизистой оболочки полости носа. Это верхняя носовая раковина и лежащая на этом же уровне зона носовой перегородки, где слизистая оболочка покрыта обонятельным эпителием. Обонятельные рецепторные клетки имеют длинные центральные и короткие периферические отростки. Периферический отросток-дендрит заканчивается утолщением — дендрической луковицей (обонятельной булавой), на вершине которой располагаются подвижные обонятельные реснички, вступающие в контакт с пахучими веществами. Молекулы пахучих веществ, предварительно растворяясь в секрете слизистых желез, взаимодействуют с рецепторными белками ресничек, что вызывает нервный импульс

Периферический отдел обонятельного анализатора начинает формироваться на 1—2 месяце внутриутробного развития, а к восьми месяцам он уже полностью структурно оформлен. С первых дней рождения ребенка возможны реакции на запахи. Они выражаются в возникновении различных мимических движений, общих движений тела, изменений работы сердца, частоты дыхания и т. д. Чувствительность обонятельного анализатора увеличивается с возрастом. У детей в 5—6 лет она все еще остается меньшей, чем у взрослы

Соматосенсорная система включает кожную и мышечную чувствительность.

Кожная чувствительность. Расположенные на разной глубине в коже нервные окончания воспринимают прикосновения, температурное чувство, чувство боли. Каждое воздействие воспринимается специальными рецепторами, отличающимися друг от друга своими формой и строением. Распределены рецепторы неравномерно, их много в коже кончиков пальцев рук, ладоней, подошв, губ, наружных половых органов. Намного меньше рецепторов в коже спины. Значение кожной чувствительности в жизни человека очень велико.

Прикосновение и давление (тактильную чувствительность) воспринимают расположенные в коже механорецепторы. Температурное чувство (чувство холода и теплоты) воспринимается разными рецепторами. Одни из них реагируют на действие холода (колбы Краузе), другие —на действие тепла на тельца Гольджи — Маццони. Холодовые рецепторы, проникающие между клетками эпидермиса, расположены более поверхностно, чем тепловые. Холодовых рецепторов намного больше, чем тепловых. Кожа конечностей (рук, ног), особенно открытые места, менее чувствительна, чем кожа туловища (закрытые места). Рецепторы, воспринимающие температурные воздействия, приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Например, вначале очень горячая вода постепенно воспринимается как менее горячая, даже просто теплая. «Привыкает» рука или нога и к холодной воде.

Боль воспринимается специальными свободными нервными окончаниями. Число болевых рецепторов в коже человека очень велико. Место восприятия боли человек определяет довольно точно. Болевые рецепторы располагаются не только в коже, но и в слизистых и серозных оболочках, во внутренних органах.

У новорожденного кожа обильно снабжена рецепторными образованиями, характер их распределения такой же, как у взрослого человека. В постнатальном онтогенезе продолжается их количественное и качественное развитие. Очень интенсивное увеличение инкапсулированных рецепторов происходит в первые годы после рождения.

Двигательная сенсорная система (называемая также проприоцептивной или суставно-мышечной чувствительностью) связана с деятельностью различных звеньев двигательного аппарата. При сохранении какого-либо положения тела и при движениях этот анализатор осуществляет обратные связи, информируя центральную нервную систему о степени сокращения мышц, натяжении сухожилий и связок, положении суставов. Импульсация, поступающая через двигательный анализатор, необходима также для поддержания тонуса мышц. При перерыве чувствительных путей двигательной сенсорной системы (проприоцептивной чувствительности) в соответствующих мышцах исчезает тонус. Созревание двигательного анализатора происходит в последовательности, характерной для всех анализаторов.

Дата добавления: 2017-02-01