Физиология сенсорных систем

              4.2. Анализ световых ощущений.

              В сетчатке глаза содержится около 130 млн. светочувтсвительных клеток – палочек и более 7 млн. цветочувствительных элементов – колбочек. В области выхода зрительного нерва нет ни колбочек ни палочек – слепое пятно.

              Передача зрительной информации происходит дискретно. Сначала выделяются контуры предмета. Затем в результате пространственной суммации формируется целостное восприятие предмета. Эти процессы совершаются в клетках сетчатки. Происходит кодирование зрительной информации, доступное для расшифровки в центральных проекциях зрительного анализатора. Благодаря декодированию зрительной информации достигаются высокая острота зрения, бинокулярное видение и восприятие пространства.

              Острота зрения, характеризуется способностью различать наименьшее расстояние между точками. Она зависит от точности фокусировки на сетчатке. Наибольшей остроты зрения глаз достигает при ширине зрачка около 3 мл.

              Бинокулярное зрение, позволяет видеть предметы рельефными, а также определять расстояние до предметов. Видимое глазом пространство при зрительной фиксации определенной точки называется полем зрения. Объем зрительного восприятия в этом случае определяется периферическими областями сетчатки – периферическое зрение.

              Восприятие пространства, осуществляется благодаря движениям глаз [3].

              Глаз обладает исключительно высокой абсолютной чувствительностью. Максимальной чувствительностью обладает желтое пятно – центральная часть сетчатки. Световоспринимающий аппарат глаза обладает высочайшей адаптационой способностью.

              При слабом освещении чувствительность глаза повышается в 10-ки тысяч раз. Это является результатом усиления ресинтеза родопсина, а также следствием увеличения числа рецепторных клеток, подключающихся к ганглиозным нейронам. При этом начинают функционировать горизонтальные нейроны сетчатки – звездчатые клетки Догеля, отростки которых оканчиваются на многих фоторецепторах. В результате фоторецепторы оказываются подключенными к большему, чем на свету, числу биполярных и ганглиозных клеток. Чувствительность световосприномающего аппарата глаза повышается [5].

5. СЕНСОРНАЯ СИСТЕМА СЛУХА

              5.1 Структурные основы звуковой рецепции.

              Восприятие звуковых колебаний осуществляется дистантными рецепторами внутреннего уха. Первичный анализ звуковых колебаний происходит в кортиевом органе. Тонкий анализ и формирование слуховых ощущений присходит в корковых и подкорковых проекциях слуховой рецепции.

              Колебания барабанной перепонки, вызываемые звуками разной высоты, длительности и громкости, воспринимаются звукопроводящим аппаратом среднего уха по-разному. Без затухания передаются колебания в пределах до 1000 Гц. При частоте более 1000 Гц инерционность звукопроводящего аппарата становится заметной.

              Слуховые косточки усиливают звуковые колебания, передаваемые на внутреннее ухо, примерно в 60 раз. Они смягчают силу звуковых давлений. Как только давление звуковой волны выходит за пределы 110-120 Дб, изменяется давление стремени на круглое окно внутреннего уха. Это изменение давления происходит за счет сокращения двух мышц молоточка и стремени и уменьшения амплитуды колебания стремени.

              Мышцы среднего уха выполняют и другую функцию: они уменьшают резонанс в полости среднего уха, снижают низкочастоный шум (например при жевании). Следовательно, эти мышцы способствуют обнаружению полезного сигнала в шуме. Во внутреннем ухе производится анализ звука по частоте и силе.

              Орган слуха (кортиев орган) расположен в костном лабиринте – в улитке спирально закрученной формы.

              Кортиев орган представляет собой систему поперечных волокон основной мембраны и чувствительных волосковых клеток. Колебания волокон основной мембраны передаются на волосковые клетки, в которых при соприкосновении с мембраной возникает рецепторный потенциал. Нервные импульсы передаются по улитковому нерву к высшим центрам звукового анализа.

              5.2. Механизмы рецепции и анализа звука.

              Первые попытки создания теории звука принадлежат Гельгольцу, согласно его представлениям волокна основной мембраны являются резонаторами: они настроены на звуки разной высоты. Волокна колеблются с частотой, резонансной звуку, и являются начальным звеном в определении высоты и силы слышимых частот. Подтверждением резонансной теории является так называемый микрофонный эффект улитки. При подаче звуковых сигналов с одновременным отведением биотоков от различных участков улитки их можно прослушать, принимая телефонным устройством. Соеденительно-тканные волокна основной мембраны могут рассматриваться как резонаторы. Они имеют неодинаковую длину и толщину.

              Ухо человека воспринимает звуковые колебания с частотой от 16 Гц –24 тыс. Гц. Наибольшей возбудимостью оно обладает в диапазоне от 1000 – 4000 Гц. Частоты свыше 20000 Гц и ниже 16 Гц относятся к ультра – и инфразвуковым.

              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.

              Направление звука определяется благодаря бинауральному слуху. Ухо, которое ближе к источнику звука, воспринимает его раньше и, следовательно более интенсивным по звучанию. При этом определяется время задержки звука на пути к другому уху [3].

5.3. Фонемный анализ сигналов речи.

              Восприятие речи начинается с первых этапов преобразования звукового сигнала в его фонотический образ, т.е. в слово. Преобразование звука в фонетический образ связано с морфологическим и синтаксическим анализом. Следовательно, система восприятия слова – это не просто звуковоспринимающая система. На входе словесного анализатора должно быть описание слова в виде его последовательных фонетических образов – фонем [4].

6. ОБОНЯТЕЛЬНО-ВКУСОВАЯ РЕЦЕПЦИЯ

              6.1. Обонятельная рецепция.

              В животном мире различение запахов обеспечивает не только контакт с внешней средой, но и поведение животных. Запахи стимулируют или замедляют индивидуальное развитие.

              Обонятельные центры мозга, оказывают сдерживающее влияние на агрессивные реакции животных. Удаление обонятельных долей мозга приводит к резкому возрастанию агрессивности.

              Биологическая значимость обонятельной рецепции у человека по сравнению с животными резко понижена. Даже полная потеря обонятельной чувствительности не грозит гибельными последствиями.

              Первичный анализ запахов осуществляется обонятельным клетками, \на которых имеются множество цилиндрических выростов цитоплазмы. Эти вырасты 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 пахучего вещества вошли в контакт с чувствительными волосковыми клетками – адсорбировались на них [1].

              6.2. Вкусовая рецепция.

              Вкусовые ощущения являются результатом раздражения специальных рецепторов, расположенных у человека на языке, на боковых и задней поверхности неба, на задней стенке глотки и надгортаннике. Первичный анализ вкуса осуществляют вкусовые почки. Они представляют собой нейроэпителиальные структуры.

              В каждой вкусовой почке находится 9-10 рецепторных клеток, снабженных выростами – штифтиками, выходящими через поры клетки. Эти выросты возбуждаются при действии химических раздражителей. От каждой вкусовой почки отходят 2-3 афферентных нервных волокна, несущих возбуждение в центральные отделы вкусовой рецепции.

              Резкие вкусовые раздражители (перец, горчица) вызывают длительное последствие в результате перераздражения вкусовых рецепторов.

              Восходящие сигналы вкусовой чувствительности кодируются различной частотой нервных разрядов при анализе горького, соленого, кислого и сладкого вкусов. Высшим подкорковым центром вкусового анализатора является ядро одиночного пучка, находящегося в продолговатом мозге. Вкусовые ощущения формируются при участии обонятельного анализатора с более обширным корковым представительством.

7. ВЕСТБУЛЯРНАЯ СЕНСОРНАЯ СИСТЕМА

              Данная система осуществляет функцию восприятия угловых и прямолинейных ускорений, преобразуя механическую энергию в нервные сигналы, координирующие изменения положения головы и тела. В эту систему входят преддверие и три полукружных канала.

              Возбуждение от чувствительных клеток вестибулярного аппарата передается к ядрам вестибулярного нерва, входящего в состав восьмой пары черепно-мозговых нервов. Вестибулярный нерв составляют отростки биполярных клеток узла Скарпа. Центральные отростки этих клеток идут к ядрам продолговатого мозга. Периферические отростки заканчиваются в воспринимающих аппаратах полукружных каналов и преддверия [6].

              Вестибуловегетативные рефлексы и вестибулярная устойчивость. Раздражение вестибулярных рецепторов вызывает целый ряд вегетативных и соматических реакций. Наблюдается учащение сердечной деятельности, изменение дыхания, усиливается кишечная перистальтика. Возбуждение ядер вестибулярного нерва распространяется на центры рвоты, потоотделения, а также на ядра глазодвигательных нервов. Вследствие этого и появляется вегетативные расстройства: тошнота, рвота, усиленное потоотделение.

              Вегетативные расстройства следует рассматривать как следствие нарушения подкорковой регуляции вегетативных функций.

              Вестибулярная неустойчивость – это скорее функциональная недостаточность систем мозга, регулирующих взаимодействие организма с факторами внешней среды [3].

8. РОЛЬ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ В УПРАВЛЕНИИ ДВИЖЕНИЯМИ. СОМАТОСЕНСОРНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И КОРРЕКЦИЯ ДВИЖЕНИЙ

              Выполнение движений сопряжено с растягиванием кожи и давлением на отдельные ее участки, поэтому кожные рецепторы оказываются включенными в анализ движений. Эта функциональная связь является физиологической основой комплексного кинестетического анализа движений, при котором импульсы кожных рецепторов дополняют мышечную проприорецептивную чувствительность. Благодаря проприоцепции возможны коррекция, уточнение движений в соответствии с текущими потребностями выполнения произвольного действия.

              Нервные импульсы от рецепторов вестибулярного аппарата передаются к скелетной мускулатуре по проводящим путям спинного мозга. Импульсы от ядер вестибулярных нервов обеспечивают управление позой, ориентацию тела в пространстве и равновесие. Вестибулярные импульсы оказывают тормозное влияние на мотонейроны. Однако при определенной частоте и силе этих влияний может наблюдаться и эффект облегчения в проведении двигательных импульсов по мотонейронам. На вставочных нейронах спинного мозга происходит взаимодействие вестибулярных сигналов с двигательным импульсами, регулирующими положение тела и конечностей [6].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Сенсорные системы обеспечивают анализ раздражителей среды, формируют ощущение, обеспечивают восприятие элементов внешнего мира.

      Рецепторы – сложные структурные образования – в процессе длительной эволюции приобрели свойства высокой специфичности к восприятию раздражителей внешней и внутренней среды. Важнейшими свойствами рецепторов являются возбудимость, лабильность и адаптация. Рецепторы отражают внешние раздражители, преобразуя их в специфические сигналы, доступные для анализа в центральных проекциях анализаторов.

      Первичный анализ температурных, болевых, тактильных раздражителей осуществляется кожными рецепторами.

      Действие химических и физических агентов внутренней среды воспринимается интерорецепторами. Прприорецепторы воспринимают изменения мышечного напряжения, а также растяжение суставных сумок, связок, сухожилий.

      Сенсорная система зрения обеспечивает восприятие света и цвета. Ощущение света – результат фотохимических процессов, происходящих в палочках. Фотохимические процессы в колбочках – первичный источник для различения цвета, завершающегося в корковых проекциях зрительного анализатора.

      Первичный анализ звуковых колебаний осуществляется кортиевым органом. Высший анализ звуков и сигналов речи происходит в корковых проекциях сенсорной системы слуха. Наиболее сложной частью функционирования системы слуха является фонемный анализ сигналов речи. Слуховое описание речи – это первичный материал для последующей переработки его в сформированной ранее системе – мозговой фонеме.