Органы чувств. Анализаторы - ЧЕЛОВЕК И ЕГО ЗДОРОВЬЕ - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Анализатор — это система, обеспечивающая восприятие, передачу в мозг и анализ в нем какого-либо вида информации (зрительной, слуховой, обонятельной и т. д.). Каждый анализатор состоит из периферического отдела (рецептора), проводникового отдела (нервных путей) и центрального отдела (центров, в которых на основе анализа данного вида информации возникает ощущение).

Зрительный анализатор. Более 90% информации об окружающем мире человек получает с помощью зрения.

Орган зрения — глаз — состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата. К последнему относят веки, ресницы, мышцы глазного яблока и слезные железы. Слезы, образующиеся в слезных железах, омывают передний отдел глазного яблока и через носослезный канал стекают в ротовую полость.

Глазное яблоко имеет шарообразную форму и располагается в глазнице, где может поворачиваться при помощи глазодвигательных поперечнополосатых мышц. Глазное яблоко имеет три оболочки. Наружная оболочка (фиброзная, или белочная) спереди глазного яблока переходит в прозрачную роговицу, а ее задний отдел называется склерой. Через среднюю оболочку — сосудистую — глазное яблоко снабжается кровью. Впереди в сосудистой оболочке имеется отверстие — зрачок, — позволяющее лучам света проникать внутрь глазного яблока. Вокруг зрачка часть сосудистой оболочки окрашена и называется радужкой. Мышцы зрачка расширяют или сужают его в зависимости от яркости света, освещающего глаз, приблизительно от 2 до 8 мм в диаметре. Между роговицей и радужкой расположена передняя камера глаза, заполненная жидкостью.

Позади радужки расположен прозрачный хрусталик — двояковыпуклая линза, необходимая для фокусировки лучей света на внутреннюю поверхность глазного яблока. Хрусталик снабжен специальными мышцами, меняющими его кривизну. Этот процесс называется аккомодацией. Между радужкой и хрусталиком расположена задняя камера глаза.

Большая часть глазного яблока заполнена прозрачным стекловидным телом. Пройдя через хрусталик и стекловидное тело, лучи света попадают на внутреннюю оболочку глазного яблока — сетчатку. Это многослойное образование, причем слои, содержащие зрительные рецепторы: колбочки (около 7 млн.) и палочки (около 130 млн.), обращены к сосудистой оболочке. В палочках содержится зрительный пигмент родопсин, они более чувствительны, чем колбочки, и обеспечивают черно-белое зрение при плохом освещении. Колбочки содержат зрительный пигмент йодопсин и обеспечивают цветное зрение в условиях хорошей освещенности. Больше всего колбочек располагается прямо напротив зрачка, в так называемом желтом пятне, а в периферических отделах сетчатки колбочек почти нет, там располагаются одни палочки.

Под действием квантов света зрительные пигменты разрушаются, генерируя электрические сигналы, которые передаются от палочек и колбочек к ганглиозному слою сетчатки. Отростки клеток этого слоя образуют зрительный нерв, выходящий из глазного яблока через слепое пятно — место, где нет зрительных рецепторов.

Выйдя из глазного яблока, зрительный нерв следует в верхние бугры четверохолмия среднего мозга, где зрительная информация подвергается первичной обработке. По аксонам нейронов верхних бугров зрительная информация попадает в ядра таламуса, а уже оттуда — в затылочные доли коры больших полушарий. Именно там формируется тот зрительный образ, который мы субъективно ощущаем.

Следует отметить, что оптическая система глаза формирует на сетчатке не только уменьшенное, но и перевернутое изображение предмета. Обработка сигналов в центральной нервной системе происходит таким образом, что предметы воспринимаются в естественном положении.

Слуховой анализатор. Слух необходим для восприятия звуковых колебаний в довольно широком диапазоне частот. В юношеском возрасте человек различает звуки в диапазоне от 16 000 до 20 000 Гц. Помимо создания объективной целостной картины об окружающем мире слух обеспечивает речевое общение людей.

Слуховой анализатор включает в себя орган слуха, слуховой нерв и центры мозга, анализирующие слуховую информацию. Периферическая часть органа слуха, то есть непосредственно орган слуха, состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.

Наружное ухо человека представлено ушной раковиной, наружным слуховым проходом и барабанной перепонкой.

Ушная раковина — это хрящевое образование, покрытое кожей. Наружный слуховой проход — канал длиной 3-3,5 см, заканчивающийся барабанной перепонкой, отделяющей наружное ухо от полости среднего уха. В полости среднего уха объемом около 1 см3 расположены самые маленькие косточки организма человека: молоточек, наковальня и стремечко. Молоточек «рукояткой» срастается с барабанной перепонкой, а «головкой» подвижно присоединен к наковальне, которая другой своей частью также подвижно соединена со стремечком. Стремечко, в свою очередь, широким основанием сращено с перепонкой овального окна, ведущего во внутреннее ухо. Полость среднего уха через евстахиеву трубу соединена с носоглоткой. Это необходимо для выравнивания давления по обе стороны барабанной перепонки при изменениях атмосферного давления.

Внутреннее ухо находится в полости пирамиды височной кости. К органу слуха во внутреннем ухе относится улитка — костный спирально закрученный канал в 2,75 оборота. Снаружи улитка омывается перилимфой, заполняющей полость внутреннего уха. В канале улитки расположен перепончатый лабиринт, заполненный эндолимфой; в этом лабиринте находится звуковоспринимающий аппарат — спиральный орган, состоящий из основной мембраны с рецепторными клетками и покровной мембраны. Основная мембрана — тонкая перепончатая перегородка, разделяющая полость улитки и состоящая из многочисленных волокон различной длины. В этой мембране расположено около 25 тыс. рецепторных волосковых клеток. Один конец каждой рецепторной клетки фиксирован на волокне основной мембраны. Именно от этого конца и отходит волокно слухового нерва.

При поступлении звукового сигнала столбик воздуха, заполняющий наружный слуховой проход, колеблется. Эти колебания улавливаются барабанной перепонкой и через молоточек, наковальню и стремечко передаются на овальное окошко. При прохождении через систему слуховых косточек звуковые колебания усиливаются приблизительно в 40-50 раз и передаются на перилимфу и эндолимфу внутреннего уха. Колебания через эти жидкости достигают волокон основной мембраны, причем высокие звуки вызывают колебания более коротких волокон, а низкие — более длинных. В результате колебаний волокон основной мембраны возбуждаются рецепторные волосковые клетки, и сигнал по волокнам слухового нерва передается сначала в ядра нижних бугров четверохолмия, оттуда в ядра таламуса и, наконец, в височные доли копы больших полушарий, где и находится высший центр слуховой чувствительности.

Вестибулярный анализатор выполняет функцию регуляции положения тела и его отдельных частей в пространстве.

Периферическая часть этого анализатора представлена рецепторами, расположенными во внутреннем ухе, а также большим количеством рецепторов, расположенных в сухожилиях мышц.

В преддверии внутреннего уха лежат два мешочка — круглый и овальный, которые заполнены эндолимфой. В стенках мешочков находится большое число рецепторных волосковидных клеток. В полости мешочков расположены отолиты — кристаллы солей кальция.

Кроме того, в полости внутреннего уха присутствуют три полукружных канала, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Они заполнены эндолимфой, в стенках их расширений находятся рецепторы.

При изменении положения головы или всего тела в пространстве отолиты и эндолимфа полукружных канальцев перемещаются, возбуждая волосковидные клетки. Их отростки образуют вестибулярный нерв, по которому информация об изменении положения тела в пространстве попадает в ядра среднего мозга, мозжечок, ядра таламуса и, наконец, в теменную область коры больших полушарий.

Тактильный анализатор. Осязание — это комплекс ощущений, возникающих при раздражении нескольких видов рецепторов кожи. Рецепторы прикосновения (тактильные) бывают нескольких видов; одни из них чувствительны и возбуждаются при вдавливании кожи на руке всего на 0,1 мкм, другие возбуждаются лишь при значительном давлении. В среднем на 1 см2приходится около 25 тактильных рецепторов, однако на коже лица, пальцев, на языке их гораздо больше. Кроме того, к прикосновениям чувствительны волоски, покрывающие 95% нашего тела. У основания каждого волоска находится тактильный рецептор. Информация от всех этих рецепторов собирается в спинной мозг и по проводящим путям белого вещества поступает в ядра таламуса, а оттуда в высший центр тактильной чувствительности — область задней центральной извилины коры больших полушарий.

Вкусовой анализатор. Периферический отдел вкусового анализатора — вкусовые рецепторы — расположены в эпителии языка и, в меньшей степени, на слизистой ротовой полости и глотки. Вкусовые рецепторы реагируют только на растворенные в воде вещества, а нерастворимые вещества вкуса не имеют. Человек различает четыре вида вкусовых ощущений: соленое, кислое, сладкое, горькое. Больше всего рецепторов, восприимчивых к кислому и соленому, расположено по бокам языка, к сладкому — на кончике языка, к горькому — на корне, хотя небольшое число рецепторов любого из этих раздражителей разбросано по слизистой всей поверхности языка. Оптимальная величина вкусовых ощущений наблюдается при температуре в полости рта около 29 °С.

От рецепторов информация о вкусовых раздражителях по волокнам языкоглоточного и, частично, лицевого и блуждающего нервов поступает в средний мозг, ядра таламуса и в конечном итоге на внутреннюю поверхность височных долей коры больших полушарий, где расположены высшие центры вкусового анализатора.

Обонятельный анализатор. Обоняние обеспечивает восприятие различных запахов. Обонятельные рецепторы расположены в слизистой оболочке верхней части носовой полости. Общая площадь, занимаемая обонятельными рецепторами, у человека составляет 3-5 см2. Для сравнения отметим, что, например, у собаки эта площадь составляет 65 см2, а у акулы — 30 см2. Чувствительность обонятельных пузырьков, которыми заканчиваются рецепторные обонятельные клетки у человека, тоже не очень велика: для возбуждения одного рецептора необходимо, чтобы на него подействовало 8 молекул пахучего вещества, а ощущение запаха возникает в нашем мозге только при возбуждении приблизительно 40 рецепторов. Таким образом, человек начинает субъективно ощущать запах только в том случае, когда в нос попадает более 300 молекул пахучего вещества. Информация от обонятельных рецепторов по волокнам обонятельного нерва поступает в обонятельную зону коры больших полушарий, расположенную на внутренней и нижней поверхности больших полушарий.