2.13. Физиология анализаторов
Организм и внешний мир - это единое целое. Восприятие окружающей нас среды происходит с помощью органов чувств, или анализаторов. Впервые пять основных чувств - зрение, слух, вкус, обоняние и осязание были описаны еще Аристотелем(384-322 до н. э.).
Термин «анализатор» (гр. analysis - разложение, расчленение) был введен И.П.Павловым в 1909г. для обозначения совокупности образований, активность которых обеспечивает разложение и анализ в нервной системе раздражителей, воздействующих на организм.
Анализатор представляет собой совокупность нервных структур, включающих в себя:
рецепторы - периферический воспринимающий аппарат, трансформирующий энергию раздражения в специфический процесс возбуждения;
проводниковую часть - периферические нервы и проводниковые центры, осуществляющие передачу возникшего возбуждения в кору головного мозга;
центральную часть - нервные центры, расположенные в коре головного мозга, анализирующие поступившую информацию и формирующие соответствующее ощущение, после которого вырабатывается определенная тактика поведения организма.
Интенсивность стимула (раздражителя) характеризуется порогом ощущения (восприятия). Анализаторы способны дать количественную оценку прироста ощущения в сторону его увеличения или уменьшения.
Периферическая часть анализатора представлена либо специальными рецепторами (сосочки языка, обонятельные волосковые клетки), либо сложно устроенным органом (глаз, ухо).
В основу классификации рецепторов положены следующие принципы:
среда, в которой они воспринимают информацию, - внешние и внутренние рецепторы;
природа адекватного раздражителя - механо-, термо-, фото-и другие рецепторы;
характер ощущения после контакта с рецепторами - вкусовые, тепловые, холодовые, болевые и др.
Центральный (корковый) отдел анализатора находится на уровне коры больших полушарий. После перекодирования в проводящих путях и подкорковых центрах здесь происходит анализ поступившей сенсорной информации (отбора и выделения информации, биологически значимой для организма), а также взаимодействие различных анализаторов.
Корковый отдел декодирует сигнал, в результате происходит формирование центробежных регулирующих влияний на эфферентные структуры, отвечающие за ответную реакцию.
Взаимодействие анализаторов обеспечивается всеми уровнями центральной нервной системы.
Зрительный анализатор - это совокупность структур, обеспечивающих восприятие энергии электромагнитных излучений с длиной волны от 380 до 700 нм. Зрительный анализатор является важнейшим из всех анализаторов, благодаря которому человек получает 80 - 90% всей информации об окружающем мире.
Орган зрения (глаз) состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата (слезного и глазодвигательного). Глазное яблоко состоит из трех оболочек и внутреннего ядра. Внутреннюю оболочку образует сетчатка, состоящая из высокодифференцированных нервных элементов (фоторецепторов сетчатки): 110 - 125 млн палочек и 6-7 млн колбочек
Палочки ответственны за сумеречное зрение, колбочки – за цветовое. Палочки содержат зрительный пигмент родопсин, для синтеза которого необходим витамин А, поэтому при его недостатке в организме развивается «куриная слепота». Улучшает деятельность зрительного анализатора, обеспечивая цветовое зрение, В2 (рибофлавин).
Слуховой анализатор воспринимает колебания воздуха с разной частотой и силой, трансформирует механическую энергию этих колебаний в нервное возбуждение, которое воспринимается как звуковое ощущение.
Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха. Наружное ухо является проводником звуковых колебаний, преобразование их в нервный импульс происходит во внутреннем ухе. Во внутреннем ухе располагается также вестибулярный аппарат, воспринимающий информацию о положении тела в пространстве.
Анализ сигналов со слуховых рецепторов осуществляется в ядрах таламуса и специализированных областях коры больших полушарий.
Обонятельные рецепторы – хеморецепторы, расположенные в слизистой оболочке носовой раковины (рис.2. 22).
На поверхности каждого рецептора находятся волоски, погруженные в слизь. Волоски увеличивают площадь контакта с молекулами пахучих веществ.
Чтобы возникло ощущение запаха, вещество должно проникать через слой слизи, покрывающей рецептор. Для этого ему необходимо быть летучим и растворимым в воде. Один обонятельный рецептор может быть возбужден одной молекулой вещества. При длительном действии какого-либо запаха его восприятие ухудшается – происходит обонятельная адаптация.
У человека обоняние имеет большое значение для определения пригодности пищи и вдыхаемого воздуха.
Вкусовые рецепторы (вкусовые почки) - хеморецепторы, чувствительные к химическому составу пищи (рис. 2.23). Вкусовые почки располагаются в слизистой оболочке языка, мягком небе, на задней стенке глотки. Их раздражение происходит при действии растворенных в жидкой среде веществ. Сухая пища не вызывает вкусовых ощущений.
Рис. 2.22. Обонятельный рецептор:
1-рецепторная клетка; 2-опорная клетка; 3-волокна обонятельного нерва; 4-волоски; 5-слизь.
Возбуждение вкусовых рецепторов приводит к сложной цепи рефлекторных реакций, в результате которых активируется функция органов пищеварения или происходит удаление из организма вредных веществ попавших в рот с пищей.
Различают вкусовые рецепторы для четырех основных раздражителей - сладкого, кислого, горького и соленого. На кончике языка преимущественно находятся рецепторы к сладкому, на боковых поверхностях – к кислому и соленому, в области корня – к горькому. Сигналы от вкусовых рецепторов направляются в ядра продолговатого мозга и далее в корковый отдел.
Рис. 2.23. Строение вкусовой почки:
1-эпителий языка; 2-вкусовой нерв; 3-опорная клетка; 4-рецепторная клетка.
Чувствительность рецепторов меньше утром и усиливается к вечеру (19-21ч.). Поэтому на завтрак следует включать продукты, усиливающие раздражение вкусовых рецепторов (салаты, закуски, фрукты и др.).
Оптимальная температура для восприятия вкусовых ощущений 35-400С. Чувствительность рецепторов падает в процессе еды, при однообразном питании, принятии холодной пищи, а также с возрастом. Установлено, что сладкая пища вызывает ощущение удовольствия, благоприятно влияет на настроение, в то время как кислая может оказывать обратное действие.
Пороги вкусовой чувствительности имеют индивидуальные особенности и изменяются при голодании, повышении температуры, беременности и т.д. Длительное действие вкусового вещества приводит к адаптации к нему.
Существует явление перекрестной адаптации – изменение чувствительности к одному веществу при действии другого. Применение нескольких вкусовых раздражителей одновременно (или последовательно) дает эффект вкусового контраста или смешения вкуса. Например, адаптация к горькому повышает чувствительность к кислому и соленому. При смешении нескольких вкусовых веществ может возникнуть новое вкусовое ощущение, отличающееся от вкуса отдельных составляющих смеси.