Физиология сенсорных систем

ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

Общая физиология анализаторов

Анализатором или сенсорной системой называют часть нервной системы,

специализирующуюся на восприятии определенных сигналов, проведении информации о них к коре больших полушарий и анализе этой информации. Анализаторы – это системы входа

чувствительной информации в мозг и анализа этой информации. В качестве раздражителей, которые могут восприниматься определенными анализаторами, служат различные факторы как

внешней, так и внутренней среды организма. При этом каждый анализатор оптимально настроен

Зрительный анализатор

Зрительный анализатор является важнейшей сенсорной системой человека и большинства высших позвоночных животных. Около 90% чувствительной информации, направляющейся к головному мозгу, следует от фоторецепторов сетчатки глазных яблок.

. Зрительные нервы, выходящие из глазных яблок, следуют к головному мозгу и на уровне гипоталамуса образуют перекрест (неполный), в результате которого образуются зрительные тракты (в составе каждого тракта проходит часть волокон и правого, и левого зрительных нервов). Каждый зрительный тракт делится на три ветви, одна из которых следует к верхним холмикам пластинки четверохолмия, другая – к подушке таламуса, а третья – к латеральным коленчатым телам

. Подушки таламуса, латеральные коленчатые тела и верхние холмики пластинки четверохолмия являются подкорковыми зрительными центрами, обеспечивающими начальный анализ зрительной информации. Корковое представительство зрительного анализатора заложено в затылочной доле больших полушарий (в области медиальной ее поверхности, по бокам от шпорной борозды); именно на уровне зрительной коры осуществляется высший анализ информации, поступающей от фоторецепторов глазного яблока, который завершается принятием нейронами коры решения о наличии в поле зрения того или иного зрительного образа.

Специализированный орган чувств – глаз – состоит из  глазного яблока. Рецепторы преобразующие квант света в нервный импульс распологаются в сетчатке глаза

Рисунок1. Схема строения глазного яблока

1 – центральная ямка (желтое пятно). Область сетчатки, в которой находятся одни колбочки (цветочувствительные фоторецепторы); в связи с этим обладает сумеречной слепотой

(гемеролопией); для этой области характерны миниатюрные рецептивные поля (одна колбочка –один биполяр – одна ганглиозная клетка), и как следствие, максимальная острота зрения

2 – слепое пятно (диск зрительного нерва). Место выхода зрительного нерва из сетчатки глазного яблока, в этой области отсутствуют фоторецепторы, в связи с чем оно не обладает световой чувствительностью

3 – цинновы связки (ресничные пояски). Отростки ресничного тела, направляются к капсуле хрусталика.

4 и 5 –передняя и задняя камеры глаза соответственно, заполнены водянистой влагой.

Фоторецепторы, являются собственно рецепторными элементами сетчатки, своими наружными сегментами, воспринимающими световые лучи, обращены к пигментному эпителию. Общее их количество в сетчатке человека – около 130 млн.

Различают два типа фоторецепторов – палочки и колбочки, имеющие единый план строения.

Палочки, светочувствительные фоторецепторы, не обладают цветовой чувствительностью, обеспечивают т. н. скотопическое зрение, самые многочисленные фоторецепторы сетчатки (их численность составляет 110-125 млн.)

Колбочки, цветочувствительные фоторецепторы, обеспечивают фотопическое зрение, активны в условиях нормальной интенсивности освещения, максимальная их плотность отмечается в области центральной ямки (до 140 тыс. колбочек на 1 мм2),

Слуховой анализатор

Слуховой анализатор является вторым по своему значению анализатором человека. Он играет крайне важную роль именно у человека в связи с возникновением членораздельной речи.

Периферический (рецепторный) отдел слухового анализатора заложен в перепончатом лабиринте улитки внутреннего уха, которое является частью специализированного органа чувств – уха.

Аксоны слуховых нейронов, выходящие из внутреннего уха, образуют улитковую (слуховую) ветвь преддверно-улиткового нерва (VIII п.) и направляются к слуховым ядрам (вентральному и дорсальному кохлеарным ядрам) преддверно-улиткового нерва, заложенным в латеральных углах ромбовидной ямки.

Аксоны нейронов этих ядер следуют поперечно через весь мост, разделяя его на основание и покрышку и формируя трапециевидное тело. В трапециевидном теле моста имеется комплекс верхних оливарных ядер (собственные ядра трапециевидного тела), на нейроны которых переключается часть волокон трапециевидного тела, тогда как другая часть его волокон проходит через эти ядра транзитом.

Нервные волокна трапециевидного тела и его ядер восходят к среднему мозгу в составе латеральной петли и частично переключаются на нейроны нижних холмиков пластинки четверохолмия (крыши среднего мозга). Другая часть нервных волокон латеральной петли достигает структур промежуточного мозга: таламических бугров (латеральных ядер таламуса) или медиальных коленчатых тел. Нижние холмики пластинки четверохолмия среднего мозга, медиальные коленчатые тела и латеральные ядра таламических бугров являются подкорковыми слуховыми центрами.

Аксоны нейронов медиальных коленчатых тел и латеральных ядер таламических бугров, имеющие отношение к обработке слуховой информации восходят к слуховой коре больших полушарий (височная доля, латеральная поверхность, в области первой и второй извилин Гешля).

. Специализированный орган чувств ухо, в котором заложены рецепторные отделы слухового и

вестибулярного анализаторов, состоит из трех частей, каждая из которых называется ухом:

Наружное ухо представлено ушной раковиной (в основе которой лежит сложной формы эластический хрящ, облегчает улавливание звуков ухом) и наружным слуховым проходом (служит для проведения звуковых волн к барабанной перепонке,  ушной раковины, составляет 1/3 длины всего прохода и костной части

Среднее ухо включает барабанную перепонку (эластическая перегородка между наружным слуховым проходом и полостью среднего уха ), систему слуховых косточек (молоточек, наковальня и стремечко; передают колебания барабанной перепонки, возникающие под действием звуковых волн, на мембрану овального окна внутреннего уха.

Внутреннее ухо состоит из костного лабиринта (стенка его образована компактной костной тканью пирамидки височной кости, величина костного лабиринта по его длинной оси составляет 20 мм, в нем различают преддверие, улитку и полукружные каналы – сложной формы полости в каменистой части височной кости, сообщающиеся между собой). В костном лабиринте находится повторяющий его форму перепончатый лабиринт (система эластичных трубок, заполненных жидкостью – эндолимфой).

Пространства между стенками костного и перепончатого лабиринтов заполнены жидкостью – перилимфой. Эндолимфа отличается от перилимфы примерно в 100 раз большим содержанием ионов калия и в 10 раз меньшим ионов натрия, в связи с чем эндолимфа заряжена положительно по отношению к перилимфе.

Костный лабиринт полукружных каналов представляет собой три дугообразно изогнутые костные трубки, лежащие во взаимно перпендикулярных плоскостях и одним своим концом отходящие от костного преддверия, а другим впадающие в него. Причем в основании костные полукружные каналы имеют расширение называемое ампулообразным (или ампулой полукружного канала).

Перепончатый лабиринт преддверия  представляющий собой спирально закрученную (подобно костному лабиринту улитки) эластическую трубку с треугольным поперечником. Перепончатый лабиринт улитки внутреннего уха называют улитковым ходом, и он является местом, где заложена рецепторная часть слухового анализатора.

Лабораторная работа

Цель: познакомиться с особенностями строения и функциями зрительного анализатора, гигиеническими рекомендациями по охране зрения, методами профилактики зрительных расстройств.

Оборудование: таблицы для определения остроты зрения, рулетка длиной 5 м, указка, экран с отверстием, сантиметровая лента, периметр Форстера, опознавательные марки разных цветов, линейка, цветные карандаши, набор белых и цветных объектов, линейка, карандаш, картинка с изображением рисунка и черной точки, секундомер, корректурные таблицы  Уэстона.

Работа № 1. Определение остроты зрения

Под остротой зрения понимают способность глаза различать две светящиеся точки раздельно. Для раздельного видения двух точек необходимо, чтобы между возбужденными фоторецепторами находился как минимум один невозбужденный фоторецептор. Так как диаметр, например, колбочек равен 3 мкм, то для раздельного видения двух точек необходимо, чтобы расстояние между изображениями этих точек на сетчатке составляло не менее 4 мкм, а такая величина изображения получается при угле зрения 1'. При рассматривании под углом зрения менее 1' две светящиеся точки сливаются в одну.

Для определения остроты зрения используют стандартные таблицы с буквенными знаками, которые расположены в 12 строк. Величина букв в каждой строке убывает сверху вниз. Сбоку каждой строки стоит цифра, обозначающая расстояние, с которого нормальный глаз различает буквы данной строки под углом зрения 1'.

Остроту зрения можно оценить, пользуясь  буквенной таблицей Головина – Сивцева.

Ход работы

Таблицу повесьте на хорошо освещенной стене

Испытуемого усадите на стул на расстоянии 5 м от таблицы и предложите ему закрыть один глаз щитком или ладонью. Указкой покажите испытуемому буквы и попросите их назвать. Определение начните с верхней строчки и, опускаясь вниз, найдите самую нижнюю строку, все буквы которой испытуемый отчетливо видит в течение 2–3 с и правильно называет. Если испытуемый называет правильно знаки десятого ряда, острота зрения составляет 1,0 по таблице Головина – Сивцева и 2. Затем определите остроту зрения другого глаза.

Остроту зрения рассчитайте по формуле

V= d/D,

где V – острота зрения;

d – расстояние от испытуемого до таблицы;

D – расстояние, с которого нормальный глаз должен отчетливо видеть данную строку.

Рекомендации по оформлению протокола работы

Полученные результаты исследования запишите в тетрадь протоколов опытов, сравните их с нормальной остротой зрения.

Работа № 2. Аккомодация глаза

Под аккомодацией глаза понимают его способность к ясному видению разноудаленных предметов. В основе аккомодации лежит способность глаза изменять преломляющую силу оптической системы за счет изменения кривизны хрусталика. Для ясного видения предмета лучи каждой его точки должны быть сфокусированы на сетчатке. Если смотреть вдаль, то близкие предметы видны неясно, расплывчато, так как лучи от ближних точек фокусируются за сетчаткой. Одновременно одинаково ясно видеть разноудаленные от глаза предметы невозможно. В этом легко убедиться с помощью следующего опыта.

Ход работы

1. Определите дальнюю точку аккомодации (ДТА) для каждого глаза: – предложите испытуемому ладонью закрыть один глаз; – установите текст на расстоянии 1,5 м и медленно приближайте его к глазам испытуемого, отметьте с помощью рулетки расстояние, на которомтекст хорошо читается. ДТА определяется для каждого глаза отдельно. В норме ДТА составляет 1,0 м и более.

2. Определите ближайшую точку аккомодации (БТА) для каждого глаза. При оценке БТА текст медленно приближают к глазам испытуемого до момента, когда он начинает расплываться. В норме БТА составляет 8–12 см. С возрастом БТА отдаляется от глаза.

3. Рассчитайте показатель области аккомодации (Обл. Ак., см), пользуясь следующей формулой:

Обл. Ак. = ДТА – БТА.

4. Определите, в каком диапазоне меняется преломляющая сила хрусталика. Для этого необходимо ДТА и БТА выразить в диоптриях. Нужно 1 м разделить на значение БТА или ДТА, выраженное в метрах. Например, если БТА = 10 см (т. е. 0,1 м), то 1,0 м : 0,1 м = 10 дптр.

Аналогично выражается в диоптриях и ДТА. Разница между ними определяется как объем аккомодации, который отражает способность хрусталика изменять свою преломляющую силу. Объем аккомодации можно вычислить по следующей формуле:

Объем Ак. = ДТА – БТА.

Рекомендации по оформлению протокола работы

Нарисуйте схему преломления лучей хрусталиком глаза при рассматривании близко и далеко расположенных предметов, объясните _______физиологические механизмы аккомодации. Сравните ДТА и БТА каждого глаза, отметьте, соответствуют ли они норме.

Работа № 3. Определение поля зрения

Полем зрения называется пространство, видимое глазом человека при фиксации взгляда в одной точке. Величина поля зрения у различных людей неодинакова и зависит от глубины расположения и формы глазного яблока, а также особенностей надбровных дуг и носа, сетчатки глаза, функционального состояния организма. После занятий спортом показатели периметрии

улучшаются.

Различают цветовое (хроматическое) и бесцветное (ахроматическое) поля зрения. Ахроматическое поле зрения больше хроматического, так как оно обусловлено деятельностью палочек, число которых больше и которые расположены преимущественно на периферии сетчатки. Для различных цветов поле зрения также неодинаково: больше всех оно для желтого цвета, а самое узкое – для зеленого. Границы ахроматического поля зрения составляют кнаружи – примерно 100°, кнутри и кверху – 60°, книзу – 65° .

Ход работы

С помощью периметра Форстера определите поле зрения для обоих глаз.

Периметр установите против света. Испытуемого посадите спиной к свету и попросите его поставить подбородок в выемку штатива периметра. Если определяют поле зрения для левого глаза, то подбородок ставят на правую часть подставки, и наоборот. Высоту подставки отрегулируйте так, чтобы верхний конец штатива приходился к нижнему краю глазницы. Предложите испытуемому один глаз закрыть ладонью, а другим глазом зафиксировать взгляд на белом кружке в центре дуги периметра 

Периметрический снимок ахроматического и хроматического полей зрения для правого глаза: ——— для черно-белого видения, — . — . — для желтого цвета;— — — для синего цвета, —. .—. . для красного цвета, -------- для зеленого цвета

Дугу периметра установите в горизонтальное положение и начните измерение. Для этого медленно перемещайте белую марку по внутренней поверхности дуги периметра от 90° к 0° и попросите испытуемого указать тот момент, когда марка будет впервые видна неподвижно фиксированному глазу. Отметьте соответствующий угол. Границы поля зрения определите при различном положении дуги периметра (достаточно по 4 меридианам).

Рисунок 4. Определение поля зрения с помощью периметра Форстера

Найдите сумму значений, полученных по всем четырем меридианам. Эта величина характеризует функциональную мобильность сетчатки (ФМС).

В норме ФМС составляет 265° .Заменив белую марку цветной, тем же способом определите границы

цветового поля зрения; при этом от испытуемого требуется не только увидеть марку, но и точно определить ее цвет.

Затем определите поле зрения для зеленого цвета или для нескольких

цветов (измерения проводят только для височного меридиана). В норме

средние границы поля зрения с височной стороны составляют: для зеленого

цвета – 30°, для красного – 50°, для синего – 70°.

Рекомендации по оформлению протокола работы

Результаты исследования занесите в таблица. 1

По полученным результатам вычертите периметрические снимки двух цветов для обоих глаз, сравните величину поля зрения для белого и зеленого цветов и объясните причину различия между ними.

Таблица №1 Границы полей зрения

Направленность взгляда	Поле зрения глаз
правого	левого
белое	зеленое	белое	зеленое
Кверху
Книзу
Кнаружи
Кнутри

Работа №4  «Определение остроты слуха»

Чувствительность уха к звуковым раздражениям называют остротой слуха. У здоровых людей она может быть различной. Исследуют остроту слуха с помощью тихой и громкой  речи или с помощью механических часов, камертона. Порог слуха – это минимальная громкость, которая может быть воспринята ухом испытуемого. Слух измеряют в децибелах. Слуховая чувствительность – это величина, обратная порогу слуха. Нормальным считается слух, при котором порог чувствительности равен 10-15 см.

Цель: используя наручные механические часы определить остроту слуха.

Оборудование: механические наручные часы или секундомер.

Ход работы.

Определите у себя остроту слуха. Приставьте к уху механические часы и отодвигайте их медленно от себя до тех пор, пока не исчезнет тиканье. В момент исчезновения звука измерьте расстояние между часами и ухом. Этот опыт доказывает слуховую чувствительность, т. Е. анализатор способен приспосабливаться к раздражителю. Чем больше расстояние между часами и ухом, тем лучше слуховая чувствительность. Теперь отодвиньте на расстояние вытянутой руки часы и медленно их приближайте к уху до появления едва заметного звука. Измерьте это расстояние  - это порог слуха. Вычислите среднюю цифру между этими показателями: порогом слуха и слуховой чувствительностью. Рекомендации по оформлению протокола работы

Полученные результаты исследования запишите в тетрадь протоколов опытов, сравните их с средними показателями по группе.