Решения задач для самоконтроля

558. Задача не столь научная, сколько развлекательная. Действительно, как заставить лягушку увидеть неподвижный кусочек мяса? С лягушкой мы ничего сделать не сможем. Так уж устроила природа ее зрительную систему, что неподвижный предмет на сетчатку ее глаза не действует и никаких ПД в ней при этом не возникает. Значит, заставим кусочек мяса двигаться. Ученые придумали специальную кормушку в виде небольшой вращающейся карусели, по периметру которой были размещены кусочки мяса. Лягушки увидели пищу, сказали «спасибо» и дело пошло на лад.

559. Если Вы не помните, о каком механизме идет речь, на помощь придет решение предыдущей задачи. Ситуация аналогичная, с той разницей, что, если предмет неподвижен, то двигаться должен глаз. И, действительно, глазное яблоко постоянно совершает очень мелкие, так называемые саккадические скачки. Благодаря этому изображение неподвижной светящейся точки все время попадает на различные элементы сетчатки. В специальных экспериментах были зарегистрированы такие постоянные микроперемещения глазного яблока при рассматривании тех или иных неподвижных предметов.

В этой задаче еще раз иллюстрируется принцип адаптивности. Он проявляется в том, что, если не удается устранить затруднения, связанные с принципиальными особенностями какого-либо механизма, то создается дополнительный механизм, позволяющий компенсировать эти затруднения. Вспомним синтез сурфактанта в легких. Если нельзя устранить поверхностное натяжение в альвеолах, потому что их внутренняя поверхность должна быть влажной, то на помощь приходит синтез сурфактанта. Если нельзя заставить фоторецептор постоянно реагировать на одно и то же раздражение, значит, необходим механизм, позволяющий направлять это раздражение в разные фоторецепторы.

560. Если хрусталик не может в значительной степени изменять свою форму, то нарушится аккомодация. Для шаровидного хрусталика это означает, что не удастся получить на сетчатке резкое изображение удаленных предметов. Но жаловаться на это рыбам не приходится. Дело в том, что вода по сравнению с воздухом является средой весьма мутной и на большом расстоянии в ней и так ничего рассмотреть he удастся.

561. Если Вы знакомы с фотографией, то решение приходит по аналогии. Для того чтобы увеличить глубину резкости, т. е., обеспечить отчетливое изображение и близких, и удаленных предметов, объектив диафрагмируют, то есть, суживают его диаметр. В нашем случае нужно смотреть на текст через небольшое отверстие в бумаге или через окошко, образованное большими и указательными или средними пальцами обеих рук.

562. Правило АСФ. При болевом воздействии возникают субъективные и объективные реакции. Субъективные – это ощущение боли и вызываемое им поведение. Такие реакции можно подавить усилием воли. Но, кроме того происходит и возбуждение СНС. Оно обусловливает ряд вегетативных проявлений, в том числе расширение зрачков. А с этим Камо ничего не мог сделать. Боли как будто не ощущал, а зрачки расширялись.

563. Потому что все они изменяют проницаемость мембраны рецепторной клетки для определенных ионов, что приводит к возникновению рецепторного потенциала.

564. Решение самостоятельное. Если не получается, попробуйте решить задачу коллективно.

565. Обработка информации – это выделение из общего ее потока какой-то части, наиболее важной для системы, воспринимающей информацию. Очевидно, что мозг обрабатывает информацию – мы видим и слышим только то, что нас интересует. На фотопленке же фиксируется все без исключения и, следовательно, обработки информации не происходит.

566. Правило САС. Причиной дальнозоркости может быть или слишком короткая продольная ось глаза, или ослабление аккомодации в пожилом возрасте. Поэтому вопрос должен звучать примерно так «носили ли Вы очки в молодости?»

567. Правило АРР-ВС. Прежде чем применить его, обратите внимание на еще одно важное положение, иллюстрируемое данной задачей. Реакция физиологической системы на какое-либо воздействие зависит не только от параметров этого воздействия, но и от функционального состояния системы в этот момент. В свою очередь это состояние во многом зависит от предшествующих воздействий. В нашей задаче конечные воздействия одинаковы – вода с температурой 20 градусов. Почему же у испытуемых возникали разные ощущения? Значит, неодинаковыми были предшествующие воздействия. Первый испытуемый сначала держал руку в холодной воде, а второй – в горячей. Аналогичным образом, если Вы войдете в одну и ту же комнату с ярко освещенной солнцем улицы, или из подвала, то в первом случае комната покажется темной, а во втором – светлой. Это связано с адаптацией сенсорных систем к определенному уровню раздражения.

568. Правило АСФ. Восприятие звуков может происходить за счет воздушной проводимости и костной проводимости. При тугоухости ухудшается воздушная проводимость, например, за счет нарушения нормальной подвижности слуховых косточек. Однако может сохраниться костная проводимость. Чтобы убедиться в этом, нужно поставить на какой-либо участок головы (лучше всего на сосцевидный отросток) звучащий предмет. Его колебания будут передаваться не только по воздуху, но и костям черепа, а от них рецепторному аппарату внутреннего уха и звук может быть услышан. Камертон можно приставить к голове его ножкой, а колеблющиеся струны скрипки – нельзя.

569. Конечно, напрашивается правило САС. В чем сущность закладывания ушей в самолете? При поднятии на высоту атмосферное давление снижается. Это приводит к тому, что нежные стенки евстахиевых труб спадаются и давление на барабанную перепонку со стороны наружного уха не уравновешивается давлением со стороны среднего уха. Чтобы избавиться от связанных с этим неприятных ощущений, можно попытаться восстановить проходимость евстахиевых труб. Для этого повышают давление в полости рта, делая усиленные глотательные движения. Итак, в первом случае производилось глотание. Перейдем ко второму. Хинин – классический пример горького вещества. Рецепторы, воспринимающие горький вкус, сконцентрированы в области корня языка. Их раздражение обычно происходит при проглатывании горького вещества. Таким образом и во втором случае тоже имел место акт глотания.

570. Ответ «у слепого повышена тактильная чувствительность» правилен, но носит слишком общий характер. Применим правило АСФ. В чем сущность «чтения» азбуки Брайля? В том, что при ощупывании букв необходимо четко определять взаиморасположение выпуклых точек. Это связано с пространственным порогом различения. Чтобы быстро определить положение близко расположенных точек, порог различения должен быть достаточно низким. Это и наблюдается у слепых людей, у которых, как известно, тактильная чувствительность значительно повышается, частично компенсируя утрату зрения.

571. Эта задача близка к задаче № 559, но есть и существенное различие. В задаче 559 требовалось доказать, что глазное яблоко при рассматривании даже неподвижных предметов совершает постоянные, так называемые саккадические скачки. В данном же случае нужно показать в эксперименте, что, если изображение светящейся точки падает на одни и те же элементы сетчатки, то через несколько секунд мы перестаем видеть эту точку.

Решение по сути изобретательское. Попробуем найти его с помощью правила АРР-ВС. Ситуация 1-2. В одном случае – естественные условия, в другом – эксперимент. В узле пересечения элементы «светящаяся точка» и «фоторецепторы, воспринимающие изображение точки». В естественных условиях благодаря саккадическим скачкам изображение падает на разные фоторецепторы. В эксперименте нужно добиться, чтобы свет от точки воспринимали одни и те же фоторецепторы. Устранить саккадические скачки невозможно. Как же тогда выполнить условие задачи? Нужно чтобы светящаяся точка перемещалась вместе с глазным яблоком. Для этого на роговицу приклеивают микролампочку. Ее свет будет падать на одни и те же фоторецепторы независимо от скачков глазного яблока. И тогда после включения лампочки испытуемый перестает ее видеть уже через несколько секунд.

572. Понятно, что глаз нужно увлажнять какой-то другой жидкостью. Капать весь день из пипетки утомительно и в общем мало реально. Делать автоматические устройства – сложно, дорого и опять-таки неудобно для больного. Нельзя ли добиться, чтобы жидкость сама поступала в глаз, причем постоянно? Оказывается, можно. Был выдан патент на подобный способ. В конъюнктивальную полость подшивают проток околоушной железы и теперь в глаз поступает слюна. Правда, такой больной будет «плакать» во время еды, но зато глаз спасен.

573. Правило АСС. Сущность операции в том, что удаляют помутневший и не пропускающий свет хрусталик. Главная роль хрусталика – обеспечение аккомодации. Максимальная ее сила – 10 диоптрий. Если удаленный хрусталик не заменен искусственным, то для компенсации его отсутствия приходится носить очки с очень сильными линзами. Они имеют большую толщину, что хорошо видно со стороны.

574. Поразмыслив, приходим к выводу, что ситуация достаточно сложная и поэтому придется применить последовательно два правила. Сначала используем обратное правило АРР-ВС. Вариант 1-2. Система «глаз» приспосабливается к воздействию элемента «свет после темноты» быстрее, чем к воздействию элемента «темнота после света». Для выяснения причин этого различия необходимо построить соответствующие узлы пересечения. А для этого используем дополнительно правило САС.

В чем различия в реакциях глаза на сильный и очень слабый свет? Их достаточно много, поэтому постараемся выбрать те, которые имеют наиболее близкое отношение к вопросу о темновой и световой адаптации.

На ярком свету работают колбочки, а в сумерках (темноте) – палочки. На свету родопсин распадается, а в темноте синтезируется. Теперь сравним узлы пересечения. Элемент «свет после темноты» взаимодействует со следующими элементами системы «глаз» – «колбочки с пониженной возбудимостью» (из-за предшествовавшей темноты) и «повышенное количество родопсина» (из-за усиления его синтеза в предшествовавшей темноте). В свою очередь элемент «темнота после света» взаимодействует с элементом «палочки с пониженной возбудимостью» (из-за предшествовавшего яркого света) и «пониженное количество родопсина» (из-за его распада при предшествовавшем ярком освещении).

Колбочки повышают свою возбудимость значительно быстрее, чем палочки. (Эта важная информация могла быть Вам неизвестна). А родопсин необходим для восприятия света. Эти два обстоятельства и объясняют, почему темновая адаптация протекает медленней, чем световая.

575. Правило АСФ. Питание всех тканей осуществляется через систему капилляров. Но есть структуры, к которым предъявляются совершенно особые требования по сравнению со всеми другими в организме. Это – роговица и хрусталик. Они должны быть прозрачными и пропускать свет. Если бы их питание происходило, как и везде, через капилляры, то из-за красного цвета крови мы бы постоянно видели красную пелену. Поэтому прозрачные ткани глаза получают все, что им нужно, не через кровь, а из внутриглазной жидкости, заполняющей переднюю камеру глаза. В нее же удаляются продукты обмена. Все это осуществляется путем диффузии. Такой тип питания менее надежен, чем при помощи кровоснабжения. Поэтому в хрусталике и роговице чаще возникают возрастные нарушения метаболизма, приводящие к их помутнению.

576. Правило АСФ. Овальное окно передает колебания слуховых косточек перилимфе. Круглое окно обеспечивает возможность смещения перилимфы под влиянием колебаний мембраны овального окна, так как мембрана круглого окна также способна выпячиваться. Если бы обе эти мембраны стали жесткими, то перилимфа не могла бы смещаться, так как жидкость несжимаема. Таким образом в обоих случаях не могло бы в конечном счете происходить раздражение волосковых клеток кортиевого органа и не происходило бы восприятие звука.

577. Правило САС. В чем состоит основное различие палочек и колбочек применительно к условию задачи? Палочки более активны при низкой интенсивности освещения, а колбочки – при высокой. Поэтому КЧСМ для палочек будет ниже, а для колбочек – выше.

578. Если применить правило АСС, то можно прийти к выводу, что Гельмгольц был прав. Действительно, различные участки кортиевого органа обеспечивают восприятие звуков разной высоты. Но это еще ничего не говорит о механизме избирательного реагирования основной мембраны на звуковые волны разной частоты. Поэтому нужно использовать правило АСФ, которое основано на анализе не структур, а процессов. В эндолимфе возникает бегущая волна. Ее параметры зависят от частоты действующего звука. В зависимости от характера этой бегущей волны происходит выбухание различных частей основной мембраны, что определяется ее упругими свойствами. В результате возбуждаются разные волосковые клетки и возникает ощущение высоты звука. Этот механизм называется пространственным кодированием.

579. Правило АСФ. Какие сенсорные системы организма работают при движении в лабиринте? Прежде всего зрительная. Но при прохождении каждого поворота возникают угловые ускорения и, следовательно, включается вестибулярная сенсорная система. Отчасти здесь участвует и проприоцептивная сигнализация. Нейроны соответствующих отделов КБП запоминают последовательность поворотов и их местонахождение. Если дополнительно разрушить у животного вестибулярный аппарат или связанные с ним отделы КБП, то ориентация в лабиринте полностью исчезнет.

580. Правило АСФ. АХЭ расщепляет АХ, который является медиатором, осуществляющим связь между рецепторными клетками. Таким образом наличие АХЭ характерно для вторичночувствующих рецепторов, каковыми и являются рецепторы вкуса.

581. Правило АСФ. Электрический ток вызывает деполяризацию мембран рецепторных клеток. Кроме того, он может вызвать электрофоретическое движение ионов. В результате возникает возбуждение во вкусовых сосочках языка и ощущение кислого вкуса.