Сенсорная информация и рецепторы.

Система анализа раздражителей определенной физической или химической природы, завершающаяся их кодированием в нервных структурах называется сенсорной системой.

Система кодирования информации заключается в двух принципах: 1) локализация окончания нервного сигнала в структуре ЦНС, 2) интенсивность сигнала. Нарушение этих принципов кодирования приводит к ошибочным ощущениям.

В высших корковых проекциях сенсорных систем происходит расшифровка кода сигналов, их интеграция и формирование ощущений. О щущение – это восприятие действительных событий, основанное на предшествующем опыте.

И. П. Павлов сформулировал понятие анализатора. Анализатор – это система восприятия окружающего мира на основе предыдущего опыта. Иными словами, анализатор – это механизм образования ощущения.

Анализатор состоит из рецепторных образований, афферентных путей и отделов ЦНС, где собственно и происходит анализ. От центрального отдела анализатора к эффекторам идут эфферентные нервы, которые призваны передать импульс действия.

Рецепторами называются специализированные клетки, воспринимающие действие раздражителей. Рецепторы могут быть организованы довольно просто, например, тактильные или вкусовые рецепторы, а могут быть организованы очень сложно, как глаз или ухо. В последнем случае их принято называть органами чувств.    

Рецепторы различают по уровню специфичности и по способам взаимодействия с раздражителями. В первом случае выделяют мономодальные (зрительный) и полимодальные(болевые) рецепторы. Во втором случае контактные (тактильные) и дисконтактные (зрительный, слуховые) рецепторы.

Соматосенсорная и проприорецепция.

Соматосенсорная или кожная рецепция обеспечивает ощущения тепла, холода, боли, прикосновения, давления.  

Тактильные рецепторы относятся к типу быстро адаптирующихся рецепторов. Это значит, что в момент "включения" и "выключения" стимула они отвечают на изменения его интенсивности высокочастотным разрядом импульсов. Этот тип рецепторов находится в разных частях кожи, а также на языке, где их особенно много.

Рецепторы давления имеются на коже, суставах, мышцах, брыжейке. Это тип рецепторов медленной адаптации, то есть они отвечают на постоянный стимул постоянно уменьшающейся частотой импульсов.

Терморецепторов два типа – холодовые и тепловые. Тепловых рецепторов в коже примерно на порядок меньше. Это свидетельствует о том, что перегрев менее опасен для организма, чем переохлаждение.

Рецепторы боли (ноцицепторы)  хуже всего изучены. Считается, что они есть почти везде, кроме мозговой и костной тканей. Боль – это важное ощущение, так как предупреждает организм об опасности, болезни, нарушении функции.

Особое значение для спортсменов имеет мышечное чувство или проприорецепция. Наиболее сложными для иннервации являются мышечные веретена.

Мышечные веретена – это пучки мышечных волокон, заключенных в соединительно-тканную капсулу. Именно здесь расположены рецепторы мышечного чувства. При растяжении мышечных веретен происходит возбуждение сенсорных нервов.

Кроме собственно проприорецепторов, в иннервации мышечного аппарата большую роль играют нервные сухожильные окончания, а также рецепторы связок, суставных сумок и фасций.  

 

Орган зрения.

Орган зрения состоит из оптической и рецепторной систем, зрительного пути и центральной части анализатора, расположенной в затылочной доле коры больших полушарий.

Оптическая система глаза представлена роговицей, передней камерой глаза, хрусталиком, задней камерой глаза и стекловидным телом. Рецепторная система – это сетчатка.  Она представлена цветочувствительными клетками колбочками и светочувствительными клетками палочками.

В нормальном глазу изображение оказывается уменьшиным и перевернутым вследствие особого устройства глаза. Нормальное и прямое изображение предметов возникает в результате работы центрального отдела анализатора.

В сетчатке глаза содержится около 130 млн. палочек и более 7 млн. колбочек. Палочки находятся на периферии, а колбочки в центре сетчатки. Колбочки обладают высокой чувствительностью к электромагнитным волнам длинной от 430 до 575 нм.

Наше зрение в норме обладает высокой остротой, бинокулярностью и восприятием пространства.

Острота зрения – это способность различать наименьшее расстояние между двумя точками. Она зависит от точности фокусировки изображения на сетчатке.

Бинокулярность позволяет видеть предметы рельефно, а также определять расстояние до видимого предмета. Мы ощущаем правым и левым глазом предметы несколько по-разному. Это явление называется диспорантностью.

Для восприятия пространства имеет значение движения глаз и взаимное перекрывание полей правого и левого глаза.

Пока не существует единой теории, объясняющей восприятие цвета. Наиболее распространенной является теория Юнга – Гельмгольца, утверждающая, что колбочки воспринимают три основные цвета красный, желтый и синий. Ощущение цвета возникает при смешении этих цветов.    

Орган слуха.

Вначале звук попадает через наружное ухо к барабанной перепонке.

Колебания барабанной перепонки, вызываемые звуками разной высоты, длительности и громкости воспринимаются звукопроводящим аппаратом среднего уха по-разному. Слуховые косточки усиливают звуковые колебания в 60 раз. Колебания передаются в костный лабиринт внутреннего уха.  

В костном лабиринте внутреннего уха расположен кортиев орган. Он представляет собой систему, где механические звуковые колебания превращаются в электрические колебания нервных импульсов.

Ухо человека воспринимает колебания с частотой от16 до 20000 герц. Анализ звуковых колебаний заканчивается в височных областях коры. Высшим корковым отделам слухового анализатора принадлежит решающая роль в анализе частоты и направления звука, а также фонемный анализ речевых сигналов.

Предложена гипотетическая модель парного центра, нейроны которого распределены на левой и правой половине слухового анализатора. В зависимости от направления звука слева или справа сила звука воспринимается большей с той самой стороны.  

Речь мы выделяем из огромного числа окружающих звуков. Это происходит в центре восприятия звука. Однако восприятие и расшифровка слов происходит в другом центре мозга – центре восприятия устной речи. Поэтому мы хорошо воспринимаем родной язык, а для восприятия иностранного языка необходимо дополнительное обучение, так как услышать слово – это не значит понять его смысл. Вначале слово в мозгу кодируется, как и другая информация, а затем в центре речи расшифровывается его смысл.

Физиология обоняния.

По происхождению обоняние и вкус – наиболее древние органы чувств. У человека биологическая значимость обонятельной рецепции резко понижена по сравнению с другими животными, что связано, прежде всего, с прямохождением.

У очень многих людей (по американским данным до 15 %) наблюдается полная аносмия, то есть отсутствие чувствительности к запахам. У многих людей наблюдается частичная аносмия при насморке.

Первичный анализ запахов осуществляется обонятельными клетками, на которых имеется множество цилиндрических выростов цитоплазмы. Эти выросты увеличивают площадь первичной рецепции в 100 – 150 раз. Обонятельные клетки лежат в стороне от главных дыхательных путей. Они выстилают верхний носовой ход. Для возбуждения обонятельных клеток необходимо, чтобы молекулы пахучих веществ вошли в контакт с чувствительными волосковыми клетками.

Запах вещества – это результат взаимодействия различных групп ферментов с пахучим веществом. Наиболее распространенной теорией восприятия запаха является, так называемая, стереохимическая теория. Согласно этой теории вещества, вызывающие запах, совпадают с ультрамикроскопической структурой обонятельных клеток на подобие ключа и замка. Однако, есть данные противоречащие этой теории. Возможно, что запах – это результат колебательных свойств молекул пахучих веществ.

 

Вкусовая рецепция

Основным органом вкусовой рецепции являются рецепторы, расположенные на языке. Такими рецепторами являются вкусовые почки, осуществляющие первичную вкусовую рецепцию. В каждой вкусовой почке находится по 9 – 10 рецепторных клеток, снабженных выростами. Эти выросты возбуждаются под действием химических раздражителей. От вкусовых почек отходят афферентные волокна, несущие возбуждение в центральные отделы анализатора.

Человек различает соленое (передние края языка), кислое (верхняя треть края языка), сладкое (кончик языка), горькое (корень языка). Кислый вкус обусловлен ионами Н+, солёный вкус - ионами Na +, а сладкий вкус ионами ОН-.

Существуют разные гипотезы, объясняющие механизмы возникновения вкусовых ощущений. Одна из них рассматривает возникновение вкуса как взаимодействие вкусовых веществ с рецепторами клеточных мембран. При этом большую роль может играть молекулярная структура веществ, вступающих во взаимодействие с рецепторными клетками.

Резкие вкусовые раздражители – перец, горчица – вызывают длительное последействие в результате раздражения вкусовых рецепторов.

Восходящие сигналы кодируются и передаются в высший подкорковый центр вкусового анализатора в продолговатом мозге. Далее в работу вступают обширные корковые зоны, отвечающие за вкус.  

 

Вестибулярный аппарат.

Вестибулярный аппарат включает в себя преддверие и три полукружных канала внутреннего уха.

На костных гребешках расширенных частей полукружных каналов имеются рецепторные волосковые клетки. Они погружены в желеобразную массу – купулу. Отклонения купулы приводят к изменению распределения зарядов на её поверхности с последующей деполяризацией клеточных мембран волосковых клеток. 

Рецепторы прямолинейных ускорений находятся в мешочках и маточке преддверия. Здесь же находятся кристаллы отолиты. Они также оказывают влияние на отклонения купулы.

Возбуждение от чувствительных клеток вестибулярного аппарата передается к ядрам вестибулярного нерва, входящего в состав VIII пары черепно-мозговых нервов. Вестибулярный нерв состоит из клеток Скирпа, которые центральными отростками соединяются с ядрами продолговатого мозга.

Возбуждение вестибулярного нерва вызывает реакции в центрах рвоты, потоотделения, глазодвигательного нерва. Это ведет к вегетативным расстройствам: тошноте, рвоте, усиленному потоотделению.

Ведущая роль в возникновении вестибулярных расстройств принадлежит лимбической системе и ретикулярной формации мозга.
Вегетативные нарушения являются причинами таких состояний, как не проходящая морская болезнь, которой страдали некоторые мореплаватели.