Анализаторы: строение, значение, физиология

 

 

Физиология высшей нервной  деятельности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

"Анализаторы: строение, значение, физиология"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Рогачева Е.,

студентка 1 курса 

заочного отделения 

ФП и БЖ

Марийского государственного университета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Йошкар-Ола, МарГУ, 2010

 

I. Понятие об анализаторах,

их функциональное строение,

значение сенсорных  систем

в аналитико-синтетической  деятельности мозга.

Во внешней среде  и своем внутреннем состоянии  человек ориентируется с помощью  органов чувств. С их помощью мы ощущаем мир во всем многообразии его звуков и красок. Это "приборы", при помощи которых организм получает раздражения и воспринимает их в виде ощущений. Специальные нервные аппараты, служащие для анализа внешних и внутренних раздражений, И. П. Павлов назвал анализаторами. Современное представление об анализаторах как сложных многоуровневых системах, передающих информацию от рецепторов к коре и включающих регулирующие влияния коры на рецепторы и нижележащие центры, привело к появлению более общего понятия – сенсорные системы.

Анализаторы состоят  из трех отделов: 1) периферический, состоящий из рецепторов, воспринимающих определенные сигналы, и специальных образований, способствующих работе рецепторов (эта часть представляет собой органы чувств — глаз, ухо и др.); 2) проводниковый, включающий проводящие пути и подкорковые нервные центры; 3) корковый — области коры больших полушарий, которым адресуется данная информация.

Различают внешние и  внутренние анализаторы. С помощью внешних анализаторов человек воспринимает информацию об окружающей среде, с помощью внутренних – раздражения из органов тела. Исходя из этого, определяются и основные функции сенсорных систем:

сбор и обработка  информации о внешней и внутренней среде организма;

осуществление обратных связей, информирующих нервные центры о результатах деятельности;

поддержание нормального  уровня (тонуса) функционального состояния  мозга.

Сенсорная система выполняет  следующие основные операции с сигналами: 1) обнаружение; 2) различение; 3) передачу и преобразование; 4) кодирование; 5) детектирование признаков; 6) опознание образов. Обнаружение и первичное различение сигналов обеспечивается рецепторами, а детектирование и опознание сигналов — нейронами коры больших полушарий. Передачу, преобразование и кодирование сигналов осуществляют нейроны всех слоев сенсорных систем.

Сенсорные системы играют огромную роль в формировании нейрофизиологических механизмов аналитико-синтетической  деятельности мозга, которые организуют пространственно-временную синхронизацию  ритмической активности участвующих в деятельности структур. Основные принципы организации деятельности мозга осуществляются на базе анализа и синтеза.

Первичные поля коры осуществляют анализ раздражений определенной модальности, поступающих от связанных с ними специфических рецепторов. Это так называемые ядерные зоны анализаторов. по И. П. Павлову (зрительные, слуховые и др.). Их деятельность лежит в основе возникновения ощущений. Лежащие вокруг них вторичные поля (периферия анализаторов) получают от первичных полей результаты обработки информации и преобразуют их в более сложные формы. Во вторичных полях происходит осмысливание полученной информации, ее узнавание, обеспечиваются процессы восприятия раздражений данной модальности. От вторичных полей отдельных сенсорных систем информация поступает в задние третичные поля — ассоциативные нижнетеменные зоны, где происходит интеграция сигналов различной модальности, позволяющая создать цельный образ внешнего мира со всеми его запахами, звуками, красками и т. п. Здесь на основе афферентных сообщений от разных частей правой и левой половины тела формируются сложные представления человека, о схеме пространства и схеме тела, которые обеспечивают пространственную ориентацию движений и точную адресацию моторных команд к различным скелетным мышцам. Эти зоны также имеют особое значение в хранении полученной информации. На основе анализа и синтеза информации, обработанной в заднем третичном поле коры, все передних третичных полях (передней лобной области) формируются цели, задачи и программы поведения человека.

Сенсорные системы, таким  образом, участвуют в формировании основных принципов аналитико-синтетической  деятельности  мозга. Прежде всего, это упорядоченность его функциональной организации. Следующий принцип  – мультифункциональность – проявляется в участии структур мозга в разных функциях. Принцип иерархической организации обеспечивает порядок использования поступающей информации и рациональное управление нейрофизиологическими механизмами.

 

II. Общие физиологические свойства рецепторов,

классификация, механизмы трансформации

энергии внешних  раздражителей

в электрическую  активность рецепторов.

Рецепторами называются специальные образования, трансформирующие (преобразующие) энергию внешнего раздражения в специфическую энергию нервного импульса. Нервный путь, связывающий рецептор с корковыми клетками, обычно состоит из четырех нейронов: первый, чувствительный нейрон, расположен вне ЦНС — в спинномозговых узлах или узлах черепно-мозговых нервов (спиральном узле улитки, вестибулярном узле и др.); второй нейрон находится в спинном, продолговатом или среднем мозге; третий нейрон — в релейных (переключательных) ядрах таламуса (промежуточный мозг); четвертый нейрон представляет собой корковую клетку проекционной зоны коры больших полушарий.

Все рецепторы по характеру воспринимаемой среды делятся на:

 экстерорецепторы, принимающие раздражения из внешней среды (рецепторы органов слуха, зрения, обоняния, вкуса, осязания);

интерорецепторы, реагирующие на раздражения из внутренних органов;

проприорецепторы, воспринимающие раздражения из двигательного аппарата (мышц, сухожилий, суставных сумок).

По виду воспринимаемых раздражении различают:

хеморецепторы (рецепторы  вкусовой и обонятельной сенсорных  систем, хеморецепторы сосудов и  внутренних органов);

механорецепторы (проприорецепторы двигательной сенсорной системы, барорецепторы  сосудов, рецепторы слуховой, вестибулярной, тактильной и болевой сенсорных  систем);

фоторецепторы (рецепторы  зрительной сенсорной системы);

 терморецепторы (рецепторы  температурной сенсорной системы кожи и внутренних органов).

По характеру  связи с раздражителем различают:

дистантные рецепторы, реагирующие на сигналы от удаленных  источников и обусловливающие предупредительные  реакции организма (зрительные и  слуховые);

контактные, принимающие непосредственные воздействия (тактильные и др.).

По структурным  особенностям различают:

первичные рецепторы – это окончания чувствительных биполярных клеток, тело которых находится вне ЦНС, один отросток подходит к воспринимающей раздражение поверхности, а другой направляется в ЦНС (например, проприорецепторы, терморецепторы, обонятельные клетки);

вторичные рецепторы, которые представлены специализированными рецепторными клетками, расположенными между чувствительным нейроном и точкой приложения раздражителя (например, фоторецепторы глаза).

Главным свойством рецепторов является их избирательная чувствительность к адекватным раздражителям. Большинство  рецепторов настроено на восприятие одного вида (модальности) раздражителя – света, звука и т. п. К таким специфическим раздражителям чувствительность рецепторов чрезвычайно высока. Возбудимость рецептора измеряется минимальной величиной энергии адекватного раздражителя, которая необходима для возникновения возбуждения, т.е. порогом возбуждения.

Другим свойством рецепторов является очень низкая величина порогов  для адекватных раздражителей. Например, в зрительной сенсорной системе  возбуждение фоторецепторов может  возникнуть при действии световой энергии, которая необходима для нагревания 1 мл воды на 1⁰С в течение 60000 лет. Возбуждение рецепторов может возникать и при действии неадекватных раздражителей (например, ощущение света в зрительной системе при механических и электрических раздражениях). Однако в этом случае пороги возбуждения оказываются значительно более высокими.

Различают абсолютные и  разностные (дифференциальные) пороги. Абсолютные пороги измеряются минимально ощущаемой величиной раздражителя. Дифференциальные пороги представляют собой минимальную разницу между двумя интенсивностями раздражителя, которая еще воспринимается организмом (различия в цветовых оттенках, яркости света, степени напряжения мышц, суставных углах и пр.).

Фундаментальным свойством  всего живого является адаптация, т. е. приспособляемость к условиям внешней среды. Адаптационные процессы охватывают не только рецепторы, но и все звенья сенсорных систем. Адаптация периферических элементов проявляется в том, что пороги возбуждения рецепторов не являются постоянной величиной. Путем повышения порогов возбуждения, т. е. снижения чувствительности рецепторов, происходит приспособление к длительным монотонным раздражениям. Например, человек не ощущает постоянного давления на кожу своей одежды, не замечает непрерывного тиканья часов.

По скорости адаптации к длительным раздражениям рецепторы подразделяют на:

быстро адаптирующиеся (фазные), которые реагируют лишь в начале или при окончании действия раздражителя одним-двумя импульсами;

атонические продолжают посылать в ЦНС неослабевающую информацию в течение длительного времени  действия раздражителя.

Адаптация может сопровождаться как понижением, так и повышением возбудимости рецепторов. Нервная система  тонко регулирует чувствительность рецепторов в зависимости от потребностей момента путем эфферентной регуляции  рецепторов. В частности, при переходе от состояния покоя к мышечной работе чувствительность рецепторов двигательного аппарата заметно возрастает, что облегчает восприятие информации о состоянии опорно-двигательного аппарата. Механизмы адаптации к различной интенсивности раздражителя могут затрагивать не только сами рецепторы, но и другие образования в органах чувств. Например, при адаптации к различной интенсивности звука происходит изменение подвижности слуховых косточек (молоточка, наковальни и стремечка) в среднем ухе человека.

Амплитуда и длительность отдельных нервных импульсов (потенциалов  действия), поступающих от рецепторов к центрам, при разных раздражениях остаются постоянными. Однако рецепторы  передают в нервные центры адекватную информацию не только о характере, но и о силе действующего раздражителя. Информация об изменениях интенсивности раздражителя кодируется (преобразуется в форму нервного импульсного кода) двумя способами: 1) изменением частоты импульсов, идущих по каждому из нервных волокон от рецепторов к нервным центрам; 2) изменением числа и распределения импульсов – их количества, интервалов между ними, продолжительности отдельных импульсов, числа одновременно возбужденных рецепторов и соответствующих нервных волокон (разнообразная пространственно-временная картина этой импульсации, богатая информацией, называется паттерном).

Чем больше интенсивность  раздражителя, тем больше частота  афферентных нервных импульсов  и их количество. Это обусловливается  тем, что нарастание силы раздражителя приводит к увеличению деполяризации мембраны рецептора, что, в свою очередь, вызывает увеличение амплитуды генераторного потенциала и повышение частоты возникающих в нервном волокне импульсов. Между логарифмом силы раздражения и числом нервных импульсов существует прямо пропорциональная зависимость.

Имеется еще одна возможность  кодирования сенсорной информации. Избирательная чувствительность рецепторов к адекватным раздражителям уже  позволяет отделить различные виды действующей на организм энергии. Однако и в пределах одной сенсорной системы может быть различная чувствительность отдельных рецепторов к разным по характеристикам раздражителям одной и той же модальности (различение вкусовых характеристик разными вкусовыми рецепторами языка, цветоразличение различными фоторецепторами глаза и др.).

Механизм трансформации  энергии внешних раздражителей  в электрическую энергию строится на основе деятельности первичных и вторичных рецепторов. При действии стимула происходит преобразование энергии внешнего раздражения в рецепторный сигнал, или трансдукция сенсорного сигнала. Этот процесс включает в себя три основных этапа:

1) взаимодействие стимула,  т. е. молекулы пахучего или  вкусового вещества (обоняние, вкус), кванта света (зрение) или механической  силы (слух, осязание) с рецепторной  белковой молекулой, которая находится в составе клеточной мембраны рецепторной клетки;

2) внутриклеточные процессы  усиления и передачи сенсорного  стимула в пределах рецепторной  клетки;

3) открывание находящихся  в мембране рецептора ионных  каналов, через которые начинает течь ионный ток, что, как правило, приводит к деполяризации клеточной мембраны рецепторной клетки (возникновению так называемого рецепторного потенциала).

В первичных рецепторах энергия внешнего раздражителя непосредственно  преобразуется в нервный импульс в одной и той же клетке. В периферическом окончании чувствительных клеток при действии раздражителя возникает повышение проницаемости мембраны и ее деполяризация, возникает местное возбуждение – рецепторный потенциал, который, достигнув пороговой величины, обусловливает появление потенциала действия, распространяемого по нервному волокну к нервным центрам.

Во вторичных рецепторах раздражитель вызывает появление рецепторного потенциала в клетке-рецепторе. Ее возбуждение  приводит к выделению медиатора в пресинаптической части контакта клетки-рецептора с волокном чувствительного нейрона. Местное возбуждение этого волокна отражается появлением возбуждающего постсинаптического потенциала или так называемого генераторного потенциала. При достижении порога возбудимости в волокне чувствительного нейрона возникает потенциал действия, несущий информацию в ЦНС. Таким образом, во вторичных рецепторах одна клетка преобразует энергию внешнего раздражителя в рецепторный потенциал, а другая — в генераторный потенциал и потенциал действия.