2 курс / Нормальная физиология / Shpory_po_fiziologii_2_semestr_1

№1. (№16) Структурно-функциональная характеристика сенсорных систем, их общий принцип работы. Сенсорная система — часть нервной системы, ответственная за восприятие определённых сигналов (так называемых сенсорных стимулов) из окружающей или внутренней среды. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, ответственных за обработку полученных сигналов. Наиболее известными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обоняние. С помощью сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температура, вкус, звук или давление. Все сенсорные системы состоят из периферических рецепторов, проводящих путей и переключательных ядер, первичных проекционных областей коры и вторичной сенсорной коры. Сенсорные системы организованы иерархически, т. е. включают несколько уровней последовательной переработки информации. Низший уровень такой переработки обеспечивают первичные сенсорные нейроны, которые расположены в специализированных органах чувств или в чувствительных ганглиях и предназначены для проведения возбуждения от периферических рецепторов в центральную нервную систему. Периферические рецепторы — это чувствительные высокоспециализированные образования, способные воспринять, трансформировать и передать энергию внешнего стимула первичным сенсорным нейронам. Центральные отростки первичных сенсорных нейронов оканчиваются в головном или спинном мозге на нейронах второго порядка, тела которых расположены в переключательном ядре. В нем имеются не только возбуждающие, но и тормозные нейроны, участвующие в переработке передаваемой информации. Представляя более высокий иерархический уровень, нейроны переключательного ядра могут регулировать передачу информации путем усиления одних и торможения или подавления других сигналов. Аксоны нейронов второго порядка образуют проводящие пути к следующему переключательному ядру, общее число которых обусловлено специфическими особенностями разных сенсорных систем. Окончательная переработка информации о действующем стимуле происходит в сенсорных областях коры.

Сенсорные системы человека обеспечивают:

1 формирование ощущений и восприятие действующих стимулов;

2 контроль произвольных движений;

3 контроль деятельности внутренних органов;

4 необходимый для бодрствования человека уровень активности мозга.

Ощущение представляет собой субъективную чувственную реакцию на действующий сенсорный стимул например, ощущение света, тепла или холода, прикосновения и т. п.. Однородные сенсорные стимулы активируют одну из сенсорных систем и вызывают субъективно одинаковые ощущения, совокупность которых обозначается термином модальность. Самостоятельными модальностями являются осязание, зрение, слух, обоняние, вкус, чувство холода или тепла, боли, вибрации, ощущение положения конечностей и мышечной нагрузки. На основе совокупности ощущений формируется чувственное восприятие, т. е. осмысление ощущений и готовность их описать. Восприятие не является простым отражением действующего стимула, оно зависит от распределения внимания в момент его действия, памяти о прошлом сенсорном опыте и субъективного отношения к происходящему, выражающегося в эмоциональных переживаниях. Сенсорное восприятие включает следующие этапы:

1 действие раздражителя на периферические рецепторы;

2 преобразование энергии стимула в электрические сигналы — потенциалы действия, возникающие в первичном сенсорном нейроне;

3 последующую переработку передаваемых сигналов на всех иерархических уровнях сенсорной системы;

4 возникновение субъективной реакции на раздражитель, представляющей собой восприятие или внутреннее представительство действующего стимула в виде образов или словесных символов.

№2 . Сенсорные рецепторы, их классификация, преобразование энергии внешнего стимула в рецепторный потенциал.

Сенсорные рецепторы – это специализированные нейроны, которые действуют как преобразователи энергии окружающей среды. Некоторые из них например, фоторецепторные клетки глаза снабжают организм данными о внешней среде, другие например, барорецепторы, реагирующие на изменения давления крови в артериях сообщают сведения о внутренней среде. Эта информация, закодированная в виде последовательностей импульсов, затем передается в ЦНС первичными афферентными нейронами. Рецепторы воспринимают внешнее раздражение и трансформируют его энергию и энергию нервного импульса.

В зависимости от локализации различают несколько типов рецепторов:

1. Экстерорецепторы, воспринимающие раздражение внешней среды, расположены в коже, слизистых оболочках и органах чувств;

2.Интерорецепторы, получающие раздражение, главным образом, при изменениях химического состава внутренней среды и давления, расположены в сосудах, органах и тканях;

3.Проприорецепторы заложены в мышцах, сухожилиях, связках, фасциях, надкостнице, суставных капсулах.

Каждая рецепторная клетка воспринимает раздражение с определенной зоны – рецептивного поля, представляющего собой все точки периферического отдела – анализатора, возбуждения которых влияет на данный нейрон. Чем больше число рецепторов, воспринимающих стимул, и частота нервных импульсов, тем больше размеры воспринимаемого раздражения и его сила. Все рецепторы преобразуют энергию стимула в локальный не распространяющийся электрический сигнал, который возбуждает нервные импульсы в сенсорном нейроне. Многообразные стимулы, закодированные в виде нервных импульсов, передаются в мозг (где они расшифровываються и используются для выработки нужной ответной реакции). Характер ответа, его величина и продолжительность находятся в прямой зависимости от природы стимула.

Различают, зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые и осязательные рецепторы, терморецепторы, проприорецепторы и вестибулорецепторы положение тела и его частей тела в пространстве.

Рецепторы подразделяются, кроме того, на внешние (экстерорецепторы), и внутренние (интерорецепторы). К экстерорецепторам относятся слуховые, зрительные, обонятельные, вкусовые, и осязательные рецепторы. К интерорецепторам относятся вестибулорецепторы и проприорецепторы рецепторы, и опорно-двигательного аппарата, а так же интерорецепторы, сигнализирующие о состоянии внутренних органов.

По характеру контакта с внешней средой, рецепторы делятся на дистантные, получающие информацию на расстоянии от источника раздражения зрительные, слуховые и обонятельные и контактные – возбуждающиеся при непосредственном соприкосновении с раздражителем вкусовые и тактильные.

В зависимости от природы раздражителя, на который они оптимально настроены, рецепторы можно классифицировать следующим образом:

1. Фоторецепторы;

2. Механорецепторы, к которым относятся рецепторы слуховые, вестибулярные, тактильные рецепторы кожи, рецепторы опорно-двигательного аппарата, бароцепторы сердечнососудистой системы;

3. Хеморецепторы, включающие рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы;

4.Терморецепторы, кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны и

5. Болевые ноцицептивные рецепторы.

При действии раздражителя на воспринимающий субстрат рецепторной клетки происходят процессы, приводящие к увеличению. Проницаемости поверхностной мембраны клетки и ее деполяризации. В области синоптического контакта рецепторной клетки с нервным волокном сенсорного нейрона выделяется медиатор, который действует на постсинаптическую мембрану, нервного волокна и вызывает в ней возникновение возбуждающего постсинаптического потенциала, или так называемого генераторного потенциала. Если генераторный потенциал достигает критического порогового уровня, то в нервном волокне возникает потенциал действия, распространяющийся по направлению к нервным центрам.

№7. Физиологическое значение хеморецепции. Обонятельная сенсорная система. Хеморецепция — способность живых существ к восприятию изменений концентрации определённых веществ в окружающей среде. Химический сигнал преобразуется в потенциал действия. Хеморецепторы могут быть очень различны по своей природе, и потому по-разному реагировать на одно и то же вещество — в зависимости от точки его приложения нос, рот, кожа и т. п.. С помощью обоняния человек способен различать тысячи запахов, но тем не менее он относится к микросматикам, так как у человека эта система значительно менее развита, чем у животных, которые с ее помощью ориентируются в окружающей среде.

Основной орган обоняния, являющийся периферической частью сенсорной системы, представлен ограниченным участком слизистой оболочки носа — обонятельной областью, покрывающей у человека верхнюю и отчасти среднюю раковины носовой полости, а также верхнюю часть носовой перегородки.

Отделы:

Периферический отдел включает органы обоняния, обонятельный эпителий, содержащий хеморецепторы и обонятельный нерв. В парных проводящих нервных путях отсутствуют общие элементы, поэтому возможно одностороннее поражение обонятельных центров с нарушением обоняния на стороне поражения. Вторичный центр обработки обонятельной информации — первичные обонятельные центры переднее продырявленное вещество и прозрачная перегородка и добавочный орган вомер, воспринимающий феромоны.

Центральный отдел — конечный центр анализа обонятельной информации — находится в переднем мозге. Он состоит из обонятельной луковицы, связанной ветвями обонятельного тракта с центрами, которые расположены в палеокортексе и в подкорковых ядрах. Корковый обонятельный центр расположен на нижней поверхности височной и лобной долей коры больших полушарий. Обонятельная зона коры находится на основании мозга, в области парагиппокампальной извилины, главным образом в uncus. Хеморецепторы обоняния находятся в обонятельном эпителии верхних носовых ходов. Это — волосковые биполярные клетки, передающие информацию через решетчатую кость черепа к клеткам обонятельной луковицы мозга и далее через обонятельный тракт к обонятельным зонам коры крючек морского коня, извилина гиппокампа и другие.

Различные рецепторы избирательно реагируют на разные молекулы пахучих веществ, возбуждаясь лишь теми молекулами, которые являются зеркальной копией поверхности рецептора. Они воспринимают эфирный, камфарный, мятный, мускусный и др. запахи, причем к некоторым веществам чувствительность необычайно высока.

№8. Физиологическое значение хеморецепции. Вкусовая сенсорная система.

Хеморецепторы вкуса представляют собой вкусовые луковицы, расположенные в эпителии языка, задней стенке глотки и мягкого неба. Микроворсинки рецепторных клеток выступают из луковицы на поверхность языка и реагируют на растворенные в воде вещества. Их сигналы поступают через волокна лицевого и языкоглоточного нервов продолговатый мозг в таламус и далее в соматосенсорную область коры. Рецепторы разных частей языка воспринимают четыре основных вкуса: горького задняя часть языка, кислого края языка, сладкого передняя часть языка и соленого передняя часть и края языка. Между вкусовыми ощущениями и химическим строением вещества отсутствует строгое соответствие, так как вкусовые ощущения могут изменяться при заболевании, беременности, условно-рефлекторных воздействиях, изменениях аппетита. В формировании вкусовых ощущений участвуют обоняние, тактильная, болевая и температурная чувствительность. Информация вкусовой сенсорной системы используется для организации пищевого поведения, связанного с добыванием, выбором, предпочтением или отверганием пиши, формированием чувства голода, сытости. Рецепторный отдел вкусовой сенсорной системы расположен в ротовой полости и представлен вкусовыми рецепторными клетками. Они собраны во вкусовые почки, которые находятся главным образом в сосочках на дорсальной поверхности языка. Центральный отдел вкусовой сенсорной системы образуют ядра одиночных пучков продолговатого мозга и вентральные ядра таламуса, образующие проекцию в первичную проекционную кору. Проекционная вкусовая кора соответствует области представительства языка в постцентральных извилинах.

№ 9. Зрительная сенсорная система.

Периферический отдел зрительной сенсорной системы представлен рецепторами, расположенными в сетчатке глаза. Зрительное восприятие оставляет в памяти человека наибольшую часть его чувственных впечатлений об окружающем мире. Оно происходит в результате поглощения фоторецепторами сетчатки отраженной от окружающих предметов энергии световых лучей или электромагнитных волн в диапазоне от 400 до 700 нм. Энергия поглощенных квантов света адекватный раздражитель преобразуется сетчаткой в нервные импульсы, поступающие по зрительным нервам к латеральным коленчатым телам, а от них — в проекционную зрительную кору. В дальнейшей переработке зрительной информации у человека участвуют свыше тридцати отделов мозга, представляющих вторичные сенсорные и ассоциативные области коры. Нормальным раздражителем органа зрения является свет. Под влиянием света в палочках и колбочках происходит распад зрительных пигментов родопсина и йодопсина. Палочки функционируют при свете слабой интенсивности, в сумерках; зрительные ощущения, получаемые при этом, бесцветны. Колбочки функционируют днём и при ярком освещении; их функция определяет ощущение цветности. Зрительный анализатор человека в н.у. обеспечивает бинокулярное зрение, то есть зрение двумя глазами с единым зрительным восприятием. Основным рефлекторным механизмом бинокулярного зрения является рефлекс слияния изображения — фузионный рефлекс фузия, возникающий при одновременном раздражении функционально неодинаковых нервных элементов сетчатки обоих глаз. Зрительная сенсорная система человек обеспечивает проведение к мозгу 90% информации о событиях, происходящих во внешней среде, поэтому ее значение трудно переоценить.

Рецепторные клетки системы расположены в сетчатке глазного яблока. Импульсы от фоторецепторов по волокнам зрительного нерва достигают зрительного перекреста, где часть волокон переходит на противоположную сторону. Далее зрительная информация проводится по зрительным трактам к верхнему двухолмию, латеральным коленчатым телам и таламусу подкорковые зрительные центры, а затем по зрительной лучистости в зрительную зону коры затылочных долей мозга 17, 18 и 19 поля Бродмана.

Анатомически орган зрения organumvisus представлен:

глазным яблоком и вспомогательным аппаратом глаза.

Вспомогательный аппарат включает в себя: - мышцы глазного яблока 7 мышц поперечнополосатых - Защитный аппарат брови, ресницы, веки, конъюнктива - Слезный аппарат

Глазное яблоко вместе со вспомогательным аппаратом расположено в полости глазницы.

I. Стенка глазного яблока состоит из трех оболочек:

- роговицей

- оптическим отверстием глаза

- склерой белочной оболочкой

II. Сосудистая оболочка представлена:

- радужкой пигментированной,

- и физическим отверстием в центре — зрачком.

Радужка содержит сфинктер и дилятатор зрачка гладкие мышцы, регулирующие величину зрачка в зависимости от освещенности.

III. Сетчатка — фоточувствительная оболочка глаза представлена слоем пигментных клеток несколькими слоями нейронов различного типа.

Главными функциональными клетками здесь являются фоторецепторы двух типов:

палочки рецепторы черно-белого сумеречного зрения

колбочки рецепторы цветного дневного зрения

Эти клетки преобразуют энергию светового зрения в нервные импульсы

№10. Физиология цветового зрения. Нарушение цветового зрения у человека.

Глаз человека является своеобразным устройством, собирающим и преломляющим световые лучи, которые исходят от разных окружающих человека предметов. Лучи, которые претерпели преломление, фокусируются затем на глазной сетчатке, которая и является комплексом рецепторов, что отвечают за принятие информации. Палочки и колбочки составляют сетчатку человеческого глаза. Вот они информацию, полученную сетчаткой, транспортируют в нервы зрения, а далее уже они пересылают данные в мозг. Колбочки несут ответственность за восприятие цветов. Их бывает три разновидности. Присутствие в них пигмента, отвечающего за восприятие только зеленого, только красного или только синего цвета, обусловливает типы колбочек. Нормальное цветовое восприятие у тех людей, которые имеют полностью три разновидности колбочек.

Цветовое зрение — это цветное зрение, цветовосприятие, способность глаза человека и многих видов животных с дневной активностью различать цвета, т. е. ощущать отличия в спектральном составе видимых излучений и в окраске предметов. Видимая часть спектра включает излучения с разной длиной волны, воспринимаемые глазом в виде различных цветов. Основное биологическое значение цветового зрения для человека и животных, существующих в мире несамосветящихся объектов, — правильное узнавание их окраски, а не просто различение излучений. Спектральный состав отражённого света зависит как от окраски предмета, так и от падающего света и поэтому подвержен значительным изменениям при перемене условий освещения. Способность зрительного аппарата правильно узнавать идентифицировать окраску предметов по их отражательным свойствам в меняющихся условиях освещения называются константностью восприятия окраски.

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток рецепторов: высоко чувствительные палочки, отвечающие за сумеречное ночное зрение, и менее чувствительные колбочки, отвечающие за цветное зрение. В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек, максимумы, чувствительности которых приходятся на красный, зелёный и синий участки спектра. Соответствие типов колбочек трём основным цветам обеспечивает распознавание тысяч цветов и оттенков. Очень сильный свет возбуждает все 3 типа рецепторов, и потому воспринимается, как излучение слепяще-белого цвета. Ухудшение зрения нередко происходит потому, что в результате закупорки кровеносных сосудов клетки зрительного нерва начинают постепенно отмирать. Для того, чтобы это предотвратить, осакские врачи предлагают стимулировать пораженные участки электрическим током.

Дальтонизм или нарушение цветового зрения является цветовой слепотой, то есть это неспособность разделять основные три цвета, один или два из них. Представляет собой это нарушение особенность зрительной функции, наделенной человеку с рождения. Обусловлено это явление хромосомой Х, передаваемой ребенку мужского пола от матери на генетическом уровне. Ввиду этого дальтонизмом чаще всего страдают представители сильного пола. При этом люди, страдающие этим нарушением, не различают три цвета — красный, зеленый и синий.

При первом виде нарушения цветового зрения — трихромазии, человек способен различать все основные цвета, однако очень тускло их видит.

При втором виде нарушения цветового зрения — дихромазии, у дальтоника есть способность видеть два цвета, исключая третий в любых вариантах. Фактически такой тип нарушения тяжелее, чем нарушение первого типа. При не восприятии красного цвета возникает протанопия, зеленого — дейтеранопия, синего — тританопия.

При третьем виде нарушения цветового зрения — монохромазии, человек полностью не воспринимает цвета, то есть наблюдается полная цветовая незрячесть. Если говорить другими словами, то человек с монохромазией видит окружающий мир в черно-белом цвете.

Трихромазия является наиболее часто встречающимся расстройством цветового восприятия. Данное отклонение выявляется после проведения специфических тестов и исследований.

№11. Слуховая сенсорная система. Слабослышимость – причина речевых недостатков.

Слуховая сенсорная система служит для восприятия и анализа звуковых колебаний внешней среды. Она приобретает у человека особо важное значение в связи с развитием речевого общения между людьми. Деятельность слуховой сенсорной системы имеет также значение для оценки временных интервалов — темпа и ритма движений.

Слуховая сенсорная система состоит из следующих разделов:

1. периферический отдел специализированный орган, состоящий из наружного, среднего и внутреннего уха;

2. проводниковый отдел — первый нейрон проводникового отдела, находящийся в спиральном узле улитки, получает возбуждение от рецепторов внутреннего уха, отсюда информация поступает по его волокнам, т. е. по слуховому нерву входящему в 8 пару черепно-мозговых нервов ко второму нейрону в продолговатом мозге и после перекреста часть волокон идет к третьему нейрону в заднем двухолмии среднего мозга, а часть к ядрам промежуточного мозга - внутреннему коленчатому телу;

3. корковый отдел — представлен четвертым нейроном, который находится в первичном проекционном слуховом поле в височной области коры больших полушарий и обеспечивает возникновение ощущения, а более сложная обработка звуковой информации происходит в расположенном рядом вторичном слуховом поле, отвечающем за формирование восприятия и опознание информации. Полученные сведения поступают в третичное поле нижнетеменной зоны, где интегрируются с другими формами информации.

Наружное ухо является звукоулавливающим аппаратом. Звуковые колебания улавливаются ушными раковинами и передаются по наружному слуховому проходу к барабанной перепонке, которая отделяет наружное ухо от среднего.

Улавливание звука и весь процесс слушания двумя ушами — так называемый бинауральный слух - имеет значение для определения направления звука. Звуковые колебания, идущие сбоку, доходят до ближайшего уха на несколько раньше, чем до другого. Этой ничтожной разницы во времени прихода звука к обоим ушам достаточно, чтобы определить его направление.

Среднее ухо является звукопроводящим аппаратом. Оно представляет собой воздушную полость, которая через слуховую Евстахиеву трубу соединяется с полостью носоглотки. Колебания от барабанной перепонки через среднее ухо передают соединенные друг с другом 3 слуховые косточки — молоточек, наковальня и стремечко, а последнее через перепонку овального окна передает эти колебания жидкости, находящейся во внутреннем ухе, — перилимфе. Благодаря слуховым косточкам амплитуда колебаний уменьшается, а сила их увеличивается, что позволяет приводить в движение столб жидкости во внутреннем ухе. При сильных звуках специальные мышцы уменьшают подвижность барабанной перепонки и слуховых косточек, адаптируя слуховой аппарат к таким изменениям раздражителя и предохраняя внутреннее ухо от разрушения. Благодаря соединению через слуховую трубу воздушной полости среднего уха с полостью носоглотки возникает возможность выравнивания давления по обе стороны барабанной перепонки, что предотвращает ее разрыв при значительных изменениях давления во внешней среде — при погружениях под воду, подъемах на высоту, выстрелах и пр. Это барофункция уха. Внутреннее ухо является звуковоспринимающим аппаратом. Оно расположено в пирамидке височной кости и содержит улитку, которая у человека образует 2.5 спиральных витка. Улитковый канал разделен двумя перегородками основной мембраной и вестибулярной мембраной на 3 узких хода: верхний вестибулярная лестница, средний перепончатый канал и нижний барабанная лестница. На вершине улитки имеется отверстие, соединяющее верхний и нижний каналы в единый, идущий от овального окна к вершине улитки и далее к круглому окну. Полость его заполнена жидкостью — перилимфой, а полость среднего перепончатого канала заполнена жидкостью иного состава — эндолимфой. В среднем канале расположен звуковоспринимающий аппарат — Кортиев орган, в котором находятся механорецепторы звуковых колебаний — волосковые клетки.

Восприятие звука основано на двух процессах, происходящих в улитке:

1 разделение звуков различной частоты по месту их наибольшего воздействия на основную мембрану улитки и

2 преобразование рецепторными клетками механических колебаний в нервное возбуждение. Звуковые колебания, поступающие во внутреннее ухо через овальное окно, передаются перилимфе, а колебания этой жидкости приводят к смещениям основной мембраны. От высоты звука зависит высота столба колеблющейся жидкости и соответственно место наибольшего смещения основной мембраны: звуки высокой частоты дают наибольший эффект на начале основной мембраны, а низких частот -доходят до вершины улитки. Таким образом, при различных по частоте звуках возбуждаются разные волосковые клетки и разные нервные волокна, т. е. осуществляется пространственный код. Увеличение силы звука приводит к увеличению числа возбужденных волосковых клеток и нервных волокон, что позволяет различать интенсивность звуковых колебаний. Волоски рецепторных клеток погружены в покровную мембрану. При колебаниях основной мембраны начинают смещаться находящиеся на ней волосковые клетки и их волоски механически раздражаются покровной мембраной. В результате в волосковых рецепторах возникает процесс возбуждения, который по афферентным волокнам направляется к нейронам спирального узла улитки и далее в ЦНС.

Различают костную и воздушную проводимость звука. В обычных условиях у человека преобладает воздушная проводимость — проведение звуковых колебаний через наружное и среднее ухо к рецепторам внутреннего уха. В случае костной проводимости звуковые колебания передаются через кости черепа непосредственно улитке например, при нырянии, подводном плавании. Человек обычно воспринимает звуки с частотой от 15 до 20000Гц в диапазоне 10-11 октав. У детей верхний предел достигает 22000 Гц, с возрастом он понижается. Наиболее высокая чувствительность обнаружена в области частот от 1000 до 3000 Гц. Эта область соответствует наиболее часто встречающимся частотам человеческой речи и музыки.

На развитии речи тугоухих слабослышащих детей сказывается время наступления тугоухости, степень снижения слуха, общее состояние ребенка и характер медико-педагогического воздействия в каждом конкретном случае. Даже незначительная тугоухость, наступившая до того, как сформировалась речь, приводит к ее недоразвитию. Тугоухость часто бывает следствием осложнений на уши после перенесенных болезней: гриппа, скарлатины, кори, повторяющихся насморков. Внимательные, заботливые родители стремятся не допускать насморка и других болезней носоглотки, вызывающих заболевание ушей. Если у ребенка обнаружилась значительная степень тугоухости, его необходимо направить в специальное учебное заведение. При легких степенях тугоухости дети обычно посещают общую школу, а учителя помогают ребенку развивать речь, консультируясь с логопедом. От правильного подхода к слабослышащему ребенку во многом зависит его дальнейшее речевое развитие.