Студопедия — РАЗДЕЛ 10. ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

РАЗДЕЛ 10. ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ






ЗАНЯТИЕ № 1

ТЕМА: Общая физиология сенсорных систем. Сенсорные системы зрения, вкуса и обоняния.

 

В ЦНС человека непрерывно поступает информация о состоянии внешней и внутренней среды организма. Эта информация воспринимается «сенсорными системами» (анализаторами) - специализированными нервными структурами, приспособленными к восприятию и переработке информации об определенных раздражителях.

В любом анализаторе по И.П.Павлову, можно выделить 3 основных звена: рецепторы, проводящие пути, воспринимающие области в коре головного мозга. Анализ внешних раздражителей происходит на уровне рецепторов, которые возбуждаются только в случае изменения определенных характеристик внешней среды, здесь происходит перекодирование внешней информации в нервные импульсы. Процесс преобразования информации зависит от свойств сенсорной системы, ее состояния, состояния мозга, объема и вида сведений, хранящихся в памяти и других факторов.

Не все импульсы от рецепторов попадают в кору, а только те, которые превышают некоторую пороговую величину. В каждой сенсорной системе можно выделить несколько уровней: рецепторный, стволовой, таламический, кортикальный. Информация от рецепторов передается в ЦНС не по одному, а по многим каналам, что обеспечивает дублирование сигналов и многоуровневый характер обработки информации.

Очень важным свойством рецепторов является адаптация, т.е. постепенное уменьшение ощущения при длительном воздействии стимулов. В основе адаптации лежат процессы, происходящие как в самих рецепторах, так и в центральных отделах сенсорных систем. Все рецепторы делятся на быстро адаптирующиеся и медленно адаптирующиеся.

Сенсорная зрительная система. Зрительное восприятие – сложный процесс преобразования электромагнитных волн оптического диапазона в субъективный образ с помощью специальной системы. В зрительную систему входит периферический отдел (глаз), проводниковый отдел и зрительная кора. Глаз состоит из глазного яблока и зрительного нерва с его оболочками. Расположен глаз в глазнице. Глазное яблоко имеет округлую форму и состоит из оболочек, которые окружают ядро глаза (водянистая влага в передней и задней камерах, хрусталик, стекловидное тело). Выделяют три оболочки: наружную фиброзную, среднюю сосудистую и внутреннюю чувствительную. Фиброзная оболочка выполняет защитную функцию. Передняя часть ее прозрачна и называется роговицей, а задняя - большая часть – белочная оболочка или склера. Роговица является одной из прозрачных сред глаза и лишена сосудов. Склера состоит из плотной волокнистой соединительной ткани. В задней ее части имеются отверстия, через которые выходят пучки волокон зрительного нерва и сосуды.

Сосудистая оболочка глазного яблока богата кровеносными сосудами и пигментом. В сосудистой оболочке выделяют три части: собственно сосудистую оболочку, ресничное тело и радужку. Радужка самая передняя часть сосудистой оболочки, видимая через прозрачную роговицу, имеет вид диска толщиной около 0, 4 мм, имеющего в центре круглое отверстие – зрачок. Цвет радужки (цвет глаз) зависит от количества пигмента в эпителии.

Внутреняя оболочка глазного яблока (сетчатка) плотно прилежит с внутренней стороны к сосудистой оболочке на всем ее протяжении, от места выхода зрительного нерва до края зрачка. В сетчатке выделяют 2 слоя: наружный пигментный и внутренний светочувствительный. Соответственно функции выделяют большую заднюю зрительную часть сетчатки, содержащую чувствительные элементы: палочки и колбочки, и меньшую «слепую» часть сетчатки, лишенную палочек и колбочек (место выхода из глазного яблока волокон зрительного нерва).

Внутренняя часть глазного яблока заполнена водянистой влагой, находящейся в передней и задней камерах глазного яблока, хрусталиком и стекловидным телом. Вместе с роговицей все эти образования являются светопреломляющими средами глазного яблока (оптическая система глаза). Передняя камера глазного яблока находится между роговицей спереди и передней поверхностью радужки сзади. Через отверстие зрачка передняя камера сообщается с задней камерой глазного яблока, расположенной позади радужки и ограниченной сзади хрусталиком.

Хрусталик имеет форму двояковыпуклой линзы и обладает большой светопреломляющей способностью.

Стекловидное тело находится в стекловидной камере глазного яблока позади хрусталика, где плотно прилежит к внутренней поверхности сетчатки. Стекловидное тело представляет собой желеобразную массу, прозрачную, лишенную сосудов и нервов.

Свет проходит через роговицу, переднюю камеру, зрачок, хрусталик, стекловидное тело, сосудистую оболочку и попадает на сетчатку, где и происходит преобразование потока фотонов в поток нервных импульсов. Основное преломление света происходит в роговице (примерно 40 диоптрий). Радужная оболочка в центре имеет отверстие - зрачок, диаметр которого может меняться, что позволяет глазу эффективно работать в условиях различной освещенности, а при рассматривании близко расположенных предметов зрачок также может уменьшаться, что увеличивает глубину поля зрения. Пройдя через зрачок свет попадает на хрусталик, который может менять свою кривизну, а значит и оптическую силу. Роль хрусталика в преломлении света относительно невелика по сравнению с роговицей. Его главная роль – аккомодация, т.е. изменение преломляющей силы в зависимости от расстояния между глазом и предметом.

В процессе формирования изображения на сетчатке большое значение имеет длина глазного яблока. Нормальный глаз (эмметропный) имеет шарообразную форму, при этом, преломляющиеся лучи света собираются в фокус непосредственно на сетчатке. Если глаз сплюснут в переднезаднем направлении, то изображение фокусируется за сетчаткой, т.е. имеет место гиперметропия или дальнозоркость. Если же глаз вытянут, то изображение получается перед сетчаткой, имеет место миопия или близорукость. При гипер – и миопии на сетчатке изображение размыто.

Оптическая система глаза имеет некоторые недостатки. Среди них: дифракция света – деформация световой волны при ее прохождении через узкий зрачок; сферическая аберрация – различное преломление света центром хрусталика и его периферией, но это искажение крайне незначительно, т.к. хрусталик имеет многослойное строение и преломляющая сила его практически одинакова; хроматическая абберация – неодинаковое преломление световых волн разной длины.

К глазному яблоку прикрепляются 6 мышц, которые поддерживают его непрерывные движения (глазодвигательный отдел). Это необходимо для того, чтобы изображение на сетчатке непрерывно перемещалось, т.к. фоторецепторные клетки быстро перестают реагировать на световые стимулы. В движении глаза различают: тремор, при этом глаз подергивается с частотой 100 – 200 гц; дрейф – медленные, плавные движения глаза; саккады (скачки), когда взгляд «плывет» и вдруг рывком перебрасывается в сторону и вновь начинает дрейфовать.

Свет, пройдя через прозрачные среды глаза, попадает на сетчатку. Сетчатка – с нейроанатомической точки зрения – это высокоорганизованная, слоистая структура, объединяющая рецепторы и нейроны. Особенностью сетчатки является то, что ее рецепторы обращены к задней поверхности глаза. Сетчатка состоит из следующих основных слоев (спереди назад):

1. Волокна зрительного нерва.

2. Ганглиозные клетки.

3. Внутренний синаптический слой.

4. Амакриновые клетки.

5. Биполярные клетки.

6. Горизонтальные клетки.

7. Наружный синаптический слой.

8. Ядра рецепторов.

9. Рецепторы (палочки и колбочки).

10. Пигментный слой.

Непосредственное преобразование света в первичный сигнал происходит в фоторецепторных клетках – палочках и колбочках. Палочки не способны различать цвет, медленно реагируют, но обладают чрезвычайно высокой чувствительностью к освещению. В сетчатке их примерно 120 млн. Колбочки, напротив, мало чувствительны к свету, но имеют большую разрешающую способность и быстродействие. Их примерно 6 млн. Палочки и колбочки отличаются как структурно, так и функционально. В палочках находится зрительный пигмент родопсин. В колбочках – иодопсин, хлоролаб, эритлаб, необходимые для цветового зрения. Зрительные пигменты расположены в наружном сегменте палочек и колбочек. Плотность колбочек наиболее высока в центре, а палочек больше на периферии. В центре сетчатки есть небольшой участок, где находятся только колбочки, этот участок называется центральной ямкой, острота зрения здесь максимальна..

Фоторецепторные клетки – палочки и колбочки – расположены в пигментном слое, который наиболее удален от хрусталика. Они повернуты от пучка падающего света таким образом, что их светочувствительные концы спрятаны в промежутках между пигментированными эпителиальными клетками.

Клетки следующего слоя – горизонтальные – имеют очень большие рецептивные поля (примерно 1 мм). И фоторецепторы, и горизонтальные клетки на световые раздражения отвечают гиперполяризацией. В отличие от них ответ биполярных клеток различен: при освещении часть клеток гиперполяризутся, а часть – деполяризуется. Размер рецептивного поля биполярных клеток – 100-200 мкм. Именно в биполярных клетках происходит пространственная суммация от возбужденных фоторецепторов.

В амакриновых и ганглиозных клетках (следующий слой) возбуждение передается не градиентом потенциала, а импульсной активностью. От ганглиозных клеток зрительная информация передается непосредственно в мозг. Различают ганглиозные клетки 2 типов: 1. Тонические, как и биполярные клетки, они генерируют импульсы в течение действия света. 2. Фазные (on -, off -, и on – off – клетки). Клетки этого типа отвечают только в момент включения (on – клетки) и выключения (off –клетки) света.

Размер рецептивного поля сетчатки и его функции зависят от условий раздражения. В силу своей концентрической организации рецептивные поля «дробят» изображение на сетчатке, т.к. дают точечное описание изображения. Одновременно концентрические поля частично обрабатывают информацию.

Зрительная система приспосабливается к изменению освещенности путем функциональной перестройки рецептивных полей. Так, при слабой освещенности задействованы не все выходные клетки, но каждая из них суммирует возбуждение от большого числа рецепторов. При сильном освещении, сигналы от колбочек практически не суммируются, поэтому разрешение резко возрастает.

Зрительный нерв образован аксонами ганглиозных клеток. Зрительные нервы обоих глаз частично перекрещиваются в области основания черепа, остальные волокна вместе с перекрещенными аксонами второго зрительного нерва образуют зрительный тракт. Волокна зрительного тракта подходят: 1. К ядрам верхних бугров четверохолмия в среднем мозге. 2. К ядрам латерального коленчатого тела в таламусе. 3. Супрахиазмальным ядрам гипоталамуса. 4. К глазодвигательным нервам. Зрительный анализатор имеет представительство в коре.

От ганглиозных клеток импульсы поступают в наружное коленчатое тело. Здесь выделяют три типа рецептивных полей, отличающихся между собой по электрофизиологическим параметрам. Предполагают, что поле I типа анализирует поточечное описание изображения, II типа – освещенность, III типа – анализирует изображение независимо от освещения.

После того, как информация о поточечной структуре зрительного изображения поступает в высшие отделы зрительной системы, она попадает на детекторные поля. Выявлены рецептивные поля, реагирующие только на определенные характеристики изображения. Одни фиксируют конфигурацию объекта, другие цвет, движение в определенном направлении. Детекторные поля, связанные с направлением локализуются в основном в верхних буграх четверохолмия, а с формой и цветом - в коре. В коре также протекает заключительная синтетическая и аналитическая работа, в результате формируется зрительный образ.

В основе представлений о механизме цветоощущения лежит теория Ломоносова – Юнга – Гельмгольца, которая утверждает, что для распознавания всего цветового многообразия необходимо различение трех цветов: красного, зеленого, синего. Эта теория получила веские электрофизиологические доказательства. Показано, что в сетчатке содержится 3 вида колбочек, чувствительных к красному, зеленому, синему цветам. Спектры поглощения всех этих колбочек частично перекрываются. Ответ колбочки не зависит от длины волны падающего света. Однако, определяя соотношение уровней возбуждения трех групп колбочек, нервная система вычисляет искомый цвет.

Существуют и другие теории цветовосприятия. Теория Геринга – теория «контрастных цветов», согласно которой эффект цветового зрения объясняется разрушением и возникновением двух видов пигментов. При синтезе пигмента возникает один цвет, а при разрушении - другой. По Герингу, таких цветовых пар 3: красный– зеленый, синий – желтый, черный – белый. Некоторым подтверждением такого взгляда является наличие в сетчатке рецептивных полей с разными парными по цветовосприятию центрами и периферией поля.

По теории Гранита существует два взаимосвязанных механизма: «доминаторы» и «модуляторы». Доминаторы вызывают белый цвет, а модуляторы изменяют яркость таким образом, что в центральных отделах зрительного анализатора возникает ощущение цвета.

Обилие теорий свидетельствует о том, что механизмы цветового зрения еще не до конца ясны. Но можно утверждать, что восприятие света обусловлено сочетанной работой двух механизмов: 1. Фоторецепции, оценивающей спектральные характеристики излучения. 2.Перекодирования информации в нервной системе.

Стереоскопическое, или бинокулярное зрение, позволяет оценить объёмные характеристики предмета и его отстояние от глаза. Т.к. оба глаза находятся друг от друга на определенном расстоянии, то они видят предмет под разными углами. Глазное яблоко поворачивается до тех пор, пока изображение не попадет на центральную ямку и не станет четко различимым. Нервная система оценивает степень напряжения глазных мышц, фиксирующих глазное яблоко в данном положении, и на этой основе формируется представление об объёме и удаленности предмета.

Сенсорные системы вкуса и обоняния. Обе эти системы имеют много общего в строении и функционировании, несмотря на то, что обонятельные рецепторы (дистантные хеморецепторы) происходят из модифицированных нервных клеток, а вкусовые (контактные хеморецепторы) происходят из клеток эпителиального происхождения.

Пища, поступившая в полость рта, возбуждает сначала тактильные, затем температурные, а потом хеморецепторы, реагирующие на химический состав пищи. Т.о. вкусовое ощущение является сложной суммой возбуждений, идущих в кору от различных рецепторов.

Импульсы от рецепторов слизистой полости рта идут в ЦНС по различным нервным волокнам, с разной скоростью, а поэтому нервные центры во времени возбуждаются не одновременно, от комплекса возникающих возбуждений зависят оттенки вкусовых ощущений.

Непосредственно вкусовые рецепторные клетки собраны во вкусовые луковицы (почки), которые находятся преимущественно в сосочках языка. Вкусовые сосочки делятся на 3 типа: грибовидные – их больше на кончике языка, листовидные – на боковой поверхности языка, желобовидные – расположены в области корня языка в виде римской цифры V. Желобовидных почек 9 – 15 (всегда нечетное число).

Отдельные вкусовые почки расположены на мягком небе, задней стенке глотки, надгортаннике.

Изучение восприятия различных химических веществ и пищи у человека с помощью психофизических методов выявило 4 основных ощущения: сладкое – кончик языка, кислое и соленое – боковые поверхности языка, горькое – корень языка. Кроме основных вкусовых ощущений описан щелочной (мыльный) и металлический вкус.

Количество активных вкусовых сосочков меняется в зависимости от функционального состояния пищеварительного тракта. Наиболее высокий уровень мобилизации рецепторов наблюдается натощак, что является результатом рефлекторных влияний с желудка. Этот феномен получил название гастролингвального рефлекса. В этом рефлексе вкусовые рецепторы выступают в роли эффекторов. Т.о., активность вкусового рецепторного аппарата зависит от уровня мотивации голода.

Обонятельный анализатор осуществляет восприятие и анализ химических раздражителей, которые находятся во внешней среде и действуют на органы обоняния. При помощи органов обоняния человек способен по запаху различать тысячи различных веществ, хотя четкого химического различия между веществами, с различными запахами, не обнаружено. Для практических целей по классификации Эйнмура и Монкриффа выделяют: камфорный, цветочный, мускусный, мятный, эфирный, едкий, гнилостный запахи.

Обонятельные рецепторы образуют обонятельные луковицы, которые локализованы в обонятельной области (верхнезадняя полость носа, верхняя боковая раковина, носовая перегородка).

 

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ

Студент должен знать: определение сенсорной системы, виды сенсорных систем; строение сетчатки, механизм фоторецепции, механизмы анализа изображения, теории цветового зрения, механизмы миопии и гиперметропии; механизмы и теории вкусовой рецепции, характеристику рецепторов, проводниковой и центральной части системы вкуса; механизмы и теории обонятельной рецепции, характеристику рецепторов, проводниковой и центральной части системы обоняния.

Студент должен уметь: определить остроту и поле зрения, объяснить механизм зрачкового рефлекса; определить порог вкусовой чувствительности.

 

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ

1. Где в глазу происходит преломление света?

2. Какие фоторецепторы воспринимают свет?

3. Что такое основные цвета?

4. Что такое эмметропия, миопия, гиперметропия?

5. На свету зрачок расширяется или сужается?

6. Где находится зрительная зона коры?

7. Что такое слепое пятно? Желтое пятно?

8. Где в сетчатке больше всего палочек, а где колбочек?

9. Назовите органы вкуса.

10. Назовите типы вкусовых сосочков? Где в основном они расположены?

11. К какому типу относятся рецепторы обоняния?

12. Где находятся центры обонятельной чувствительности?

 

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ

1. Строение глаза.

2. Оптическая, двигательная, рецепторная системы глаза.

3. Механизм фоторецепции.

4. Теории восприятия света и цвета.

5. Роль подкорковых образований и коры в восприятии зрительной информации.

6. Обонятельная сенсорная система.

7. Вкусовая сенсорная система.

 

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Представлены в формате видеоматериалов, содержащих соответствующие эксперименты.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 2471. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Мотивационная сфера личности, ее структура. Потребности и мотивы. Потребности и мотивы, их роль в организации деятельности...

Классификация ИС по признаку структурированности задач Так как основное назначение ИС – автоматизировать информационные процессы для решения определенных задач, то одна из основных классификаций – это классификация ИС по степени структурированности задач...

Внешняя политика России 1894- 1917 гг. Внешнюю политику Николая II и первый период его царствования определяли, по меньшей мере три важных фактора...

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ ДЛЯ ИНЪЕКЦИЙ К лекарственным формам для инъекций относятся водные, спиртовые и масляные растворы, суспензии, эмульсии, ново­галеновые препараты, жидкие органопрепараты и жидкие экс­тракты, а также порошки и таблетки для имплантации...

Тема 5. Организационная структура управления гостиницей 1. Виды организационно – управленческих структур. 2. Организационно – управленческая структура современного ТГК...

Методы прогнозирования национальной экономики, их особенности, классификация В настоящее время по оценке специалистов насчитывается свыше 150 различных методов прогнозирования, но на практике, в качестве основных используется около 20 методов...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.023 сек.) русская версия | украинская версия