Функциональная анатомия анализаторов

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ  АНАТОМИЯ АНАЛИЗАТОРОВ 

Внешний мир, окружающий человека, познается посредством  органов чувств. Органы чувств воспринимают не только раздражения, идущие от внутренней среды организма. В результате раздражения  органов чувств в больших полушариях головного мозга возникают ощущения, восприятия, представления. Только через ощущения человек ориентируется в окружающей среде. Сложные нервные аппараты, воспринимающие и анализирующие раздражения, поступающие из внешней и внутренней среды организма, И.П. Павлов назвал анализаторами. Анализатор, по И.П. Павлову, состоит из трех тесно связанных между собой отделов: периферического, проводникового и центрального. Рецепторы являются периферическим звеном анализатора. Они представлены нервными клетками, реагирующими на определенные изменения в окружающей среде. Рецепторы различны по строению, местоположению и функциям. Некоторые рецепторы имеют вид сравнительно просто устроенных нервных окончаний, либо они являются отдельными элементами сложно устроенных органов чувств, как, например, сетчатки глаза. Центростремительных нейроны, проводящие пути от рецептора до коры больших полушарий, составляют проводниковый отдел анализатора. Участки коры больших полушарий головного мозга, воспринимающие информацию от соответствующих рецепторных образований, составляют центральную часть, или корковый отдел анализатора. Все части анализатора действуют как единое целое. Нарушение деятельности одной из частей вызывает нарушение функций всего анализатора. Различают зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой и кожный анализаторы, двигательный анализатор, рецепторы которого находятся в мышцах, сухожилиях, суставах, и вестибулярный анализатор, его рецепторы раздражаются при изменении положения тела. 

Анализаторы 

В 1904 г. Академик П.П. Лазарев на заседании Научного общества впервые демонстрировал явление усиления звукового восприятия под действием света. Перед аудиторией в зале помещался экран, периодически освещавшийся и заменявшийся. Во время освещения достаточно сильно звучавший камертон слышался более громко, чем во время затемнения экрана. В опытах С.В. Кравкова функция зрительного аппарата существенно менялась под действием под действием звукового раздражения. Способность различать темные объекты на светлом фоне улучшалась, а светлые на темном – снижалась. Музыкантами отмечен факт усиления громкости звуков при освещении, поэтому для лучшего восприятия музыки в концертных залах обычно гасят свет. Взаимодействия анализаторов проявляется и в соощущениях. Ощущения холода, "бегающих по коже мурашек" от скрежета ножом по стеклу. Здесь на человека действует звуковой раздражитель – скрежет; он его слышит, но одновременно возникает ощущение холода – оно является соощущением. У музыкантов звуки вызывают различные окрашенные, цветовые ощущения. Это дает им возможность обозначит различным цветом характер тех или иных звуков. Встречаются люди, у которых при действии световых раздражителей возникают слуховые ощущения. Взаимодействие анализаторов обусловлено переходом возбуждения с центростремительных путлей одного анализатора на другой. Взаимосвязь анализаторов очень важна в тех случаях, когда человек в силу различных причин лишается того или иного вида чувствительности (слепота, глухота и т.п.). У слепых отсутствие зрения компенсируется обострением осязания и слуха. Пользуясь обонянием, слепоглухонемые способны сосчитать количество людей, находящихся в комнате. 

Строение и  функции органа зрения. Гигиена зрения 

Глаз расположен в углублении черепа – глазнице. Сзади и с боков он защищен  от внешних воздействий костными стенками глазницы, а спереди – веками. Внутренняя поверхность век и передняя часть глазного яблока, за исключением роговицы, покрыты слизистой оболочкой – конъюнктивой. У наружного края глазницы расположена слезная железа, которая выделяет жидкость, предохраняющую глаз от высыхания. Равномерно распределению слезной жидкости по поверхности глаза способствует мигание век. Форма глаза шаровидная. У взрослых диаметр его составляет около 24 мм, у новорожденных – около 16мм. Форма глазного яблока у новорожденных более шаровидная, чем у взрослых. В результате такой формы глазного яблока новорожденные дети от 80 до 94% случаев обладают дальнозоркой рефракцией. Рост глазного яблока продолжается после рождения. Интенсивнее всего оно растет первые пять лет жизни, менее интенсивно – до 9-12 лет. Глазное яблоко состоит из трех оболочек – наружный, средней и внутренней. Наружная оболочка глаза – склера, или белочная оболочка. Это плотная непрозрачная ткань белого цвета, толщиной около 1мм. В передней части она переходит в прозрачную роговицу. Склера у детей тоньше и обладает повышенной растяжимостью и эластичностью. Это способствует легкой деформации глазного яблока, что важно в формировании рефракции глаза. Роговица у новорожденных детей толще и более выпукла. К пяти годам толщина роговицы уменьшаются, а радиус кривизны ее с возрастом почти не меняется. С возрастом роговица становится более плотной и ее преломляющая сила уменьшается. Под склерой расположена сосудистая оболочка глаза. Толщина ее 0,2-0,4 мм. Она содержит большое количество кровеносных сосудов. В переднем отделе глазного яблока сосудистая оболочка переходит в ресничное (цилиарное) тело и радужную оболочку (радужку). В ресничном теле расположена мышца, связанная с хрусталиком и регулирующая его кривизну. Хрусталик – это прозрачное эластичное образование, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Хрусталик покрыт прозрачной сумкой; по всему его краю к ресничному телу тянутся тонкие, но очень упругие волокна. Они сильно натянуты и держат хрусталик в растянутом состоянии. Ткань радужной оболочки содержит особое красящее вещество – меланин. В зависимости от количества этого пигмента цвет радужки колеблется от серого и голубого до коричневого, почти черного. Цветом радужки определяется цвет глаз. При отсутствии пигмента (людей с такими глазами называют альбиносами) лучи света проникают в глаз не только через зрачок, но и через ткань радужки. У альбиносов глаза имеют красноватый оттенок. У них недостаток пигмента в радужке часто сочетается с недостаточной пигментацией кожи и волос. Зрение у таких людей понижено. Между роговицей и радужкой, а также между радужкой и хрусталиком имеются небольшие пространства, называемые соответственно передней и задней камерами глаза. В них находится прозрачная жидкость – водянистая влага. Она снабжает питательными веществами роговицу и хрусталик, которые лишены кровеносных сосудов. Полость глаза позади хрусталика заполнена прозрачной желеобразной массой – стекловидным телом. Внутренняя поверхность глаза выстлана тонкой (0,2-0,3 мм), весьма сложной по строению оболочкой – сетчаткой, или ретиной. Она содержит светочувствительные клетки, названные из-за их формы колбочками и палочками. Нервные волокна, отходящие от этих клеток, собираются вместе и образуют зрительный нерв, который направляется в головной мозг. Поступающие в глаз световые лучи, прежде чем они попадут на сетчатку, проходят через несколько преломляющих сред. К ним относятся роговица, водянистая влага передней и задней камер глаза, хрусталик и стекловидное тело. Каждая из этих сред имеет свой показатель оптической силы, которая выражается в диоптриях. 1дптр – это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1м. Оптическая сила роговицы составляет 43 дптр, хрусталика – 19 дптр, система глаза в целом равна 59 дптр при рассматривании далеких предметов и 70,5 дптр при рассматривании близких предметов. Глаз – чрезвычайно сложная оптическая система. И для упрощения была предложена такая модель глаза, в которой одна выпуклая поверхность дает суммарный эффект преломления лучей во все сложной оптической системе глаза. 

Чтобы рассматриваемый  предмет был ясно виден, надо, чтобы  лучи от всех его точек попали на заднюю поверхность сетчатки, т.е. были здесь сфокусированы. Когда человек  смотрит вдаль, предметы, расположенные  на близком расстоянии, кажутся расплывчатыми, они не в фокусе. Если глаз фиксирует близкие предметы, неясно видны отдаленные. Попробуйте одновременно одинаково ясно увидеть шрифт книги через марлевую сетку и саму марлевую сетку. Это вам не удастся, т.к. предметы расположены от глаза на разном расстоянии. Глаз способен приспосабливаться к четкому видению предметов, находящихся от него на различных расстояниях. Эту способность глаза называют аккомодацией. Она осуществляется путем изменения кривизны хрусталика. При рассматривании близких предметов хрусталик делается более выпуклым, благодаря чему лучи от предмета сходятся на сетчатке. Хрусталик посредством цинковой связки соединен с мышцей, располагающейся широким кольцом позади корня радужной оболочки. Благодаря деятельности этой мышцы хрусталик может менять свою форму, становиться более или менее выпуклым и соответственно сильнее или слабее преломлять попадающие в глаз лучи света. При рассматривании предметов, находящихся на далеком расстоянии, ресничная мышца расслаблена, а связки, прикрепленные преимущественно к передней и задней поверхности капсулы хрусталика, в это время натянуты, что вызывает сдавливание хрусталика спереди назад и его растягивание. Поэтому при смотрении вдаль кривизна хрусталика и, следовательно, преломляющая сила его становятся наименьшими. При приближении предмета к глазу происходит сокращение ресничной мышцы, связка расслабляется. Это прекращает сдавливание и растягивание хрусталика. Вследствие эластичности хрусталик становится более выпуклым и его преломляющая сила увеличивается. Наименьшее расстояние от глаза, на котором предмет еще отчетливо виден, называют ближайшей точкой ясного видения. У нормального глаза дальняя точка ясного видения лежит в бесконечности. Старческая дальнозоркость обусловлена отодвиганием ближайшей точки ясного видения вследствие потери хрусталиком эластичности и соответствующего уменьшения его преломляющей силы. С возрастом происходит изменение аккомодации. Причиной этого является уплотнение хрусталика. Он становится все менее эластичным и постепенно теряет способность изменять свою форму. Соответственно уменьшается и преломляющая сила хрусталика. Ее уже недостаточно для ясного видения близких предметов, нужны очки. Понижение величины аккомодации начинается с 10-летнего возраста, хотя практически это не сказывается на зрении в течение многих лет. Рефракцией называют преломляющую способность глаза при покое аккомодации, когда хрусталик максимально уплощен. Различают три вида рефракции глаза: соразмерную (эмметропическую), дальнозоркую (гиперметропическую) и близорукую (миопическую). В глазу с соразмерной рефракцией параллельные лучи, идущие от далеких предметов, пресекаются на сетчатке, тем самым обеспечивается отчетливое видение предмета. Для получения на сетчатке ясных изображений расположенных близко предметов такой глаз должен усилить свою преломляющую способность за счет напряжения аккомодации, т.е. путем увеличения кривизны хрусталика. Чем ближе находится рассматриваемый предмет, тем более выпуклым должен стать хрусталик, чтобы перенести фокусное изображение предмета на сетчатку. Дальнозоркий глаз обладает относительно слабой преломляющей способностью. В таком глазу параллельные лучи, идущие от далеких предметов, пересекаются за сетчаткой. В близоруком глазу параллельные лучи, идущие от далеких предметов, пресекаются впереди сетчатки, не доходя до нее. Это может быть связано со слишком длинной продольной осью глаза или с большей, чем нормальная, преломляющей силой сред глаза (кривизна хрусталика больше). Близорукий глаз хорошо видит только расположенные близко предметы. При близорукости назначают очки с рассеивающими двояковогнутыми стеклами, которые превращают параллельные лучи в расходящиеся. Близорукость в большинстве случае врожденная, однако, она увеличивается в школьном возрасте от младших классов к старшим. В тяжелых случаях близорукость сопровождается изменениями сетчатки, что ведет к падению зрения и даже отслоению сетчатки. Поэтому своевременное ношение очков людьми, страдающими близорукостью, является обязательным. 

Невозможность схождения всех лучей в одной  точке, фокусе, называют астигматизмом. Это наблюдается обычно при неодинаковой кривизне роговицы в различных ее меридианах. Нормальные глаза тоже имеют небольшую степень астигматизма, так как поверхность роговицы не строго сферическая: при рассмотрении с расстояния наилучшего видения диска с нанесенными на него концентрическими кругами наблюдается незначительное сплющивание кругов. Резкие степени астигматизма, нарушающие зрение, исправляются при помощи цилиндрических стекол, которые располагаются по соответствующим меридианам роговицы. Для суждения о способности глаза различать форму и величину рассматриваемого предмета пользуется понятием остроты зрения. Острота зрения – способность различать наименьшее расстояние между двумя точками, которая достигается, когда между двумя возбужденными колбочками имеется одна невозбужденная. Мерилом остроты зрения служит угол, который образуется между лучами, идущими от двух точек предмета к глазу, – угол зрения. Чем меньше этот угол, тем выше острота зрения. Нормальное зрение осуществляется двумя глазами – бинокулярное зрение. Это позволяет ощущать рельефные изображения предметов, видеть глубину и определять расстояние предмета от глаза. При зрении 2-мя глазами на сетчатке каждого глаза получается свое изображение рассматриваемого предмета. Однако человек воспринимает предмет одиночным. Это происходит оттого, что изображение предмета возникает на идентичных точках сетчатки. Идентичными точками сетчатки двух глаз называют области центральных ямок и все точки, расположенные от нее на одинаковом расстоянии и в одном и том же направлении. Несовпадающие точки сетчатки называют неидентичными. Если лучи от рассматриваемого предмета попадут на неидентичные (несоответственные) точки сетчаток, то изображения предмета оказывается раздвоенным. Зрение двумя глазами облегчает восприятие пространства и глубины расположения предмета. При рассматривании предмета поочередно то одним, то другим глазом мы видим разные стороны его, что дает представление об объемности предмета. Восприятие движения предмета в случае неподвижного глаза зависит от передвижения, перемещая его изображения на сетчатке. Восприятие движущихся предметов при одновременным движении глаз и головы и определение скорости движения предметов обусловлены не только зрительными, но и центростремительными импульсами от проприорецепторов глазных и шейных мышц. 

Сетчатка представляет собой внутреннюю оболочку глаза, имеющую  сложную, многослойную структуру. Здесь  расположены два вида рецепторов – палочки и колбочки. Это фоторецепторы. Световые лучи от рассматриваемых предметов, проникая через зрачок в глаз, действуют на светочувствительные клетки сетчатки и вызывают в них нервное возбуждение, которое передается по зрительному нерву в корковый центр зрения, расположенный в затылочных долях мозга. В коре головного мозга происходит очень сложный процесс переработки зрительной информации, в результате которого возникает зрительное ощущение. В сетчатой оболочке насчитывается примерно 125 млн. палочек и 6 млн. колбочек. Главная масса колбочек сосредоточена в центральной области сетчатки – в желтом пятне. По мере удаления от центра число колбочек уменьшается, а палочек возрастает. На периферии сетчатки имеются только палочки. Колбочки предназначены для дневного зрения. Они малочувствительны к слабому освещению. Ими воспринимаются форма, цвет и детали предметов. Палочки воспринимают световые лучи в условиях сумеречного освещения. Желтое пятно, особенно его центральная ямка, состоящая только из колбочек, является местом наилучшего видения. Такое зрения называется центральным. 

Строение и  функции органа слуха 

Орган слуха  воспринимает колебания воздушной  среды. У человека и высших позвоночных  животных этот орган обособлен от других органов чувств. Органы слуха связаны во всем животном мире с органами сохранения равновесия, которые участвуют в поддержании определенной позы тела. Утратившие ощущение равновесия животное, начав двигаться, тотчас же перевернулось бы на спину или на бок. Рецепторные аппараты – слуховой и вестибулярный – расположены во внутреннем ухе. В филогенезе они имеют общее происхождение. Оба рецепторных аппарата иннервируются волокнами 8 пары черепных мозговых нервов. Оба возбуждаются механическими колебаниями: вестибулярный аппарат воспринимает угловые ускорения, слуховой – воздушные колебания. Орган слух является частью системы, обеспечивающей способность к членораздельной речи. Слуховые восприятия в процессе развития человека настолько тесно связываются с речью, что ребенок, потерявший слух в раннем детстве, утрачивает и речевую способность, хотя весь артикуляционный аппарат у него остается ненарушенным. 

Слуховые рецепторы  находятся в улитке внутреннего  уха, которая расположена в пирамиде височной кости. Звуковые колебания  передаются к ним через целую систему вспомогательных образований, обеспечивающих совершенное восприятие звуковых раздражений. Орган слуха человека состоит из трех частей – наружного, среднего и внутреннего уха. 

Наружное ухо  состоит из ушной раковины и наружного  слухового прохода. Наружное ухо служит для улавливания звуков. Ушная раковина образована эластическим хрящом, снаружи покрытым кожей. Внизу ушная раковина дополнена кожной складкой – мочкой, которая заполнена жировой тканью. У животных раковина подвижна, что дает возможность им улавливать направление звука. У человека ушные мышцы слабо развиты и ушная раковина почти неподвижна. Определение направления звука у человека связано с так называемым бинауральным слухом, т.е. со слышанием двумя ушами. Всякий звук, идущий сбоку, поступает в одно ухо раньше на несколько долей миллисекунды, чем в другое (в зависимости от местоположения источника звука). Разница во времени прихода звуковых волн, воспринимаемых левым и правым ухом, дает возможность человеку определить направление звука. Если у человека одно ухо поражено и не функционирует, то он определяет направление звука вращением головы. Наружный слуховой проход у взрослого человека имеет длину 2,5 см, емкость 1 см куб. Слуховой проход выстлан тонкой кожей с тонкими волосками и видоизмененными потовыми железами, вырабатывающими ушную серу. Ушная сера состоит из жировых клеток, содержащих пигмент. Волоски и ушная сера выполняет защитную роль. На границе между наружным и средним ухом находится барабанная перепонка. Это тонкая соединительно-тканная пластинка (ее толщина около 0,1 мм), которая снаружи покрыта эпителием, а изнутри слизистой оболочкой. Барабанная перепонка расположена наклонно и начинает колебаться, когда на нее падают со стороны наружного слухового прохода звуковые колебания. И так как барабанная перепонка не имеет собственного периода колебаний, то она колеблется при всяком звуке соответственно его длине волны.