Характеристика анализаторов человека

Введение

Организм человека может нормально функционировать, если он постоянно обменивается с внешней средой потоками веществ, энергии и информации. В ЦНС непрерывно должна поступать информация не только о влиянии на организм факторов внешней среды, но и о состоянии внутренней среды, о деятельности внутренних органов.
Поток информации в ЦНС и ее анализ осуществляется афферентной (чувствительной) частью нервной системы, которая представляет собой совокупность сенсорных систем. Слово «сенсорный» (лат. Sensus) означает чувство, ощущение.
Со времен Аристотеля известны пять органов чувств - зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания. Рядом с классическими органами чувств, которые отражают влияние на организм внешней среды и создают определенные сенсорные (зрительные, слуховые и др.) Впечатление, были обнаружены другие сенсорные системы. Они включают в себя чувствительные структуры внутренних органов и обеспечивают информацией ЦНС о соответствующем состояние организма: положение тела в пространстве; мере напряжения мышц; функциональное состояние внутренних органов и тому подобное.
Учитывая расширенный взгляд в науке на физиологическое аппарат, выполняющий сложную функцию оценки количественных и качественных характеристик раздражений, и подчеркивая необходимость учета всех звеньев, воспринимающие раздражение, передают и анализируют полученную информацию, И. П. Павлов (1909) предложил назвать чувствительные образования организма анализаторами. Были охарактеризованы восемь анализаторов (анализаторных систем): зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой, вестибулярный, двигательный, висцеральный и анализатор кожного ощущения.
В структуре каждого анализатора различают три основных отдела:
• периферическое (рецепторы),
• проводной (афферентные нейроны),
• центральный (скопление нейронов в коре больших полушарий головного мозга).
Наряду с термином «анализатор» немало авторов применяют термин «сенсорная система», но нередко такое использование последнего срока при характеристике отдельных систем не согласуется с четким определением соответствующих анализаторов. Например, в одних случаях сомато-сенсорной системой называют анализатор кожного чувства, в других - к этой системы включают два анализаторы - анализатор кожного чувств и двигательный анализатор. Термины «висцеросоматосенсорна система», «скелетно-мышечная сенсорная система», «система мышечного чувства и кинестезии», «сомато-сенсорная система» удобно укладываются в сроки «висцеральный анализатор», «двигательный анализатор», «кожный анализатор», в применении которых не возникает противоречий.
Информация о характере действия раздражителей (стимулов) на организм воспринимается специализированными рецепторами. Превращена рецепторами физическое или химическая энергия раздражения в нервные импульсы (нервное возбуждение) передается центрально в мозг через цепи нейронов, образующих второй, проводной, отдел анализатора.
Третий отдел анализатора - это участок коры больших полушарий головного мозга, она (участок) называется проекционной зоной коры, воспринимает афферентные сигналы и осуществляет их анализ.
Целью данной работы является изучение особенностей строения и функций основных анализаторов человека.
Задачами работы ставится:
Рассмотреть основные типы анализаторов человека.
Привести описание их строения и функций.


1. Слуховой анализатор. Кожный анализатор.
1.1. Слуховой анализатор

Слух - это ощущение звука, а звук - колебательное движение упругой среды, одним из видов которого является воздух. Звук распространяется в виде продольных волн давления. Уровень звукового давления выражается в децибелах (дБ). Децибел составляет 0,1 бела. Бел - единица интенсивности (громкости) звука. Интенсивность тихого шепота на расстоянии 1,5 м равна 10 дБ (громкий разговор - 60 дБ). Максимальный уровень громкости, когда звук вызывает болевое ощущение - 140 дБ.
Единицей частоты колебаний является герц (Гц). 1 Гц - одно колебание (один период) звуковых волн за 1 с. Диапазон слуховой чувствительности человека по частоте колебаний звуковых волн лежит в пределах от 16 Гц до 20 000 Гц. Наибольшая чувствительность слуховой сенсорной системы человека к частотам - 1000-4000 Гц. В этом диапазоне частоты звуковых колебаний находятся звуки речи. Звук, образованный данной частотой колебаний, называется тоном. Тона бывают низкие, средние и высокие. Чем больше частота колебаний звуковых волн, тем выше тон, и наоборот, чем меньше частота звука, тем ниже тон. Звуки с частотой ниже 16 Гц называются инфразвуками, а выше 20000 Гц - ультразвуком.
Слуховой анализатор, как и любая другая сенсорная система, состоит из трех отделов: периферического, проводникового, центрального (коркового). К периферическому отделу слухового анализатора относятся наружное, среднее и внутреннее ухо с Кортиевым органом. К наружному уху относятся ушная раковина и наружный слуховой проход. Ушная раковина улавливает звуки, концентрирует звуковые волны, направляя их в наружный слуховой проход к барабанной перепонке (рис. 1.1).
Барабанная полость среднего уха соединяется с носоглоткой евстахиевой трубой. Через нее из носоглотки в полость среднего уха поступает воздух, благодаря чему выравнивается давление на барабанную перепонку со стороны наружного слухового прохода и барабанной полости. Воспалительные процессы в носоглотке, возникающих при насморке, гриппе, ангине и других заболеваниях, распространяясь на евстахиеву трубу и барабанную полость среднего уха, могут вызвать закрытие просвета трубы, воспаление среднего уха (отит). При таких условиях барабанная перепонка вдавливается в полость среднего уха. Это приводит к ухудшению слуха. Отит может вызвать глухоту. У детей евстахиева труба короче и ее просвет шире, чем у взрослых. Поэтому дети чаще, чем взрослые, болеют воспалением среднего уха. Это является одной из причин стойких нарушений слуха.


Рисунок 1.1. Строение уха: 1 - ушная раковина; 2 - наружный слуховой проход; 3 - барабанная перепонка; 4 - молоточек; 5 - наковальня; 6 - стремя; 7 - полукружных каналов; 8 - завиток; 9 - лесенка преддверия; 10 - перепончатый канал; 11 - барабанная лестница (нижний канал); 12 - слуховой (кортов орган) 13 - евстахиева труба

Среднее ухо начинается барабанной перепонкой. Эта тонкая соединительнотканная перепонка толщиной до 0,1 мм разделяет наружный слуховой проход и полость среднего уха (барабанную полость). Кроме барабанной перепонки, в состав среднего уха входят барабанная полость, евстахиева (слуховая) труба и цепь соединенных между собой косточек: молоточек, наковальня и стремя. Своей рукояткой молоточек вплетается в барабанную перепонку, а другим концом соединяется с стремечком, а стремя - с мембраной овального окна внутреннего уха. Основа стремени и мембрана овального окна, к которому прилегает стремя, отделяют воздушную среду среднего уха и жидкость (перилимфу) верхнего (вестибулярного) хода завитки внутреннего уха (рис. 1.1).
Наружный слуховой проход, барабанная перепонка, миниатюрные слуховые косточки среднего уха, составляют звукопроводящую систему. Цепь слуховых косточек обеспечивает увеличение (в 20 раз) давления звуковой волны на мембрану овального окна и с помощью специальных мышц среднего уха уменьшает избыточную амплитуду звуковых волн при воздействии сильного звука.
Внутреннее ухо вместе с вестибулярным аппаратом содержится в каменистой части височной кости. В состав внутреннего уха входит лабиринт (костный и перепончатый) с двумя частями вестибулярного аппарата (преддверия и полукружных каналов) и улиткой собственно внутреннего уха со звуковоспринимающий аппаратом - Кортиевым органом. Завиток - коническая спирально закрученная трубка. Эта трубка делает два с половиной витка вокруг костного стержня, постепенно сужаясь к своей верхушки. Полость завитки делится двумя мембранами (рейснеровою и основной) на 3 части (ходы или канала): верхний вестибулярный ход, нижний барабанный ход и средний эндолимфатический.
Средний канал заполнен эндолимфой. Верхний и нижний ходы заполнены перилимфой, у верхушки улитки они соединяются между собой через отверстие, которое называется геликотрема.
Верхний ход начинается от овального окна, которое закрыто основой стремени, а нижний ход, начинающийся от геликотремы, заканчивается круглым окном с податливой перепонкой, отделяющей перилимфу этого хода от воздушной барабанной полости среднего уха. Таким образом, существует единственный канал, включающий в себя овальное окно, верхний ход, геликотрему, нижний ход и податливую перепонку круглого окна. В этом канале возникают колебания перилимфы (прозрачной жидкости) от звуковых волн и колебания овального окна с основанием стремени. Жидкость не сжимаемая, и если бы не было податливой перепонки круглого окна, то никакого колебания во внутреннем ухе не было, не было бы и звуковосприятия.
Рейснерова мембрана разделяет верхний ход и средний эндолимфатический канал, а основная мембрана разделяет нижний и средний эндолимфатический канал. Основная мембрана от овального окна постепенно расширяется по направлению к верхушке завитка. В ендолимафтическом канале на основной мембране расположены чувствительные волосковые клетки - звуковоспринимающий рецепторы. Совокупность волосковых клеток на основной мембране и размещенной над ним покровной мембраны, называется Кортиев орган. Каждая рецепторная волосковых клеток имеет пучок волосков (стереоцилий), которые контактируют с нижней поверхностью покровного мембраны. С противоположной от стереоцилий стороны (внизу) волосковые клетки соединяются с нейронами, аксоны которых в составе слухового нерва (V - III пара) идут к ядру этого нерва, расположенного в области продолговатого мозга и моста.
Через звукопроводящую систему внешнего и среднего уха звуковые колебания определенной частоты и силы достигают внутреннего уха, вызывая соответствующие колебания мембраны овального окна. Эти колебания, в свою очередь, вызывают колебания перилимфы, эндолимфы и основной мембраны с волосковых клеток на ней. Волоски рецепторных клеток, поднимаясь колебательными движениями, сгибаются (деформируются) покровной мембраною.
Сгибание волос - это и есть адекватное раздражение данных рецепторов, при котором возникают рецепторные потенциалы (микрофонный потенциал завитки). В процессе кодирования звуковой информации рецепторов при увеличении звукового давления увеличивается и частота импульсов нейронов. При высоком уровне звукового давления повышается не только частота импульсов в уже активных волокнах, но и вовлекаются соседние нервные волокна, которые находились до этого в состоянии покоя. Существует два механизма различения частоты звуковых волн (высоты тонов). При низких тонах информация о них передается по волокнам слухового нерва в виде нервных импульсов, частота которых соответствует частоте звуковых колебаний, воспринимаемых Кортиевым органом. Частота нервных импульсов в слуховом нерве при воздействии высоких звуков (свыше 1000 колебаний в секунду) не соответствует частоте звуковых колебаний. При воздействии звуков высокой частоты происходят более сложные процессы кодирования.
Для передачи информации в слуховой центр возбуждения волосковых клеток должно превратиться в нервные импульсы

. Характер этого преобразования также зависит от частоты колебания, то есть от высоты тона, от того участка основной мембраны, где возникает амплитудный максимум. Каждый участок завитки соответствует определенной частоте звуку.
Бинауральний слух. Любой звук, идущий со стороны, поступает в одно ухо на судьбы миллисекунды позднее, чем во второй. Разница во времени поступлений звуковых волн к правому и левому уху дает возможность человеку достаточно точно (до 3-4 градусов) определить направление звука. При потере бинаурального слуха, то есть возможности слушать двумя ушами, нарушается способность точно определять направление звуковых волн от источника звука к слуховому анализатора.
Для тестирования слуха речью исследуемое ухо возвращают к источнику звука, противоположное ухо закрывают влажным куском ваты. Для того, чтобы предоставить шепчущих языке более или менее постоянного звучания, экспериментатор пользуется воздухом, остается в легких после спокойного выдоха. Исследование начинают с близкого расстояния. Если человек правильно повторяет все слова, то расстояние постепенно увеличивают до тех пор, пока большинство произнесенных слов испытуемый не сможет повторить.
Пределом восприятия речи считают наибольшее расстояние восприятия звука (в м). Острота слуха считается в пределах нормы, если обследуемый различает 50% шепчущих слов в 7 м. Слух участвует в формировании речи, в восприятии чужих слов и контроля собственной речи. Нарушение слуха до того момента, как ребенок научился говорить, ведет к глухонемоты. У таких детей, несмотря на целостность речевого аппарата, речь не развивается.


1.2. Кожный анализатор

Анализатор кожного чувств является контактным анализатором. Он осуществляет восприятие, анализ и синтез внешних раздражений кожи. Понятие «анализатор кожного чувств» нередко выражают термином «сомато-сенсорная система». Общая схема строения кожи и рецепторов, которые в ней расположены представлен на рис. 1.2.
В рецепторной функции кожи выделяют три основных модальности (виды ощущения) - механорецепцию, терморецепции и ноцицепция. Слово «круглосуточно» означает восприятие рецепторами энергии раздражителей и преобразование ее в нервное возбуждение.
Механорецепция (восприятие механических раздражений, действующих на кожу) включает такие качества ощущение, как ощущение прикосновения, давления, вибрации. Кожная терморецепция, или температурная чувствительность имеет два качества - ощущение холода и чувство тепла.
Различные виды кожной чувствительности обусловливаются характером воздействия раздражителей, структурно-функциональными особенностями рецепторов кожи, особенностями соответствующих афферентных нервных волокон и анализаторных центров. Считается, что свободные нервные окончания являются рецепторами боли, тельца Руфина - тепловыми рецепторами, колбы Краузе - холодовыми рецепторами, тельца Пачини - рецепторами давления, тельца Мейснера и нервные окончания в волосяных фолликулах - рецепторами осязания (прикосновения). Такое представление о рецепторы кожи и их функциональную роль в последнее время существенно дополнен. Например, было установлено, что свободные нервные окончания не только отвечают за болевую чувствительность, но и реагируют на прикосновение и температуру, то есть служат для полимодальной (различной) рецепции.
Каждому виду кожной чувствительности соответствует особый раздражитель. Исключением является болевая чувствительность, которая может быть вызвана самыми разными раздражителями большой силы, в частности такими как жар, холод, давление, растяжение, повреждение ткани и тому подобное. Простейшим типом рецепторов кожи свободные нервные окончания миелиновых и немиелинових афферентных (чувствительных) нервных волокон. Свободные, то есть некапсульовани нервные окончания находятся в дерме и в глубоких слоях эпидермиса. Они отвечают на механические стимулы, нагрев, охлаждение, ноцицептивных стимулы (повреждение). Некоторые из свободных окончаний отвечают на один вид раздражения, другие - на два и три вида раздражений (полимодальные рецепторы).
Нервные волокна, которые ветвятся в коже имеют разную толщину и соответственно разную скорость проведения нервных импульсов от рецепторов в центральную нервную систему. Чем больше диаметр волокна, тем больше скорость передачи информации.
Характеризуя модальность механорецепции, следует отметить, что механические воздействия на кожу, как правило, одновременно возбуждают в той или иной степени несколько типов механорецепторов. Поэтому такие тактильные ощущения, как чувство осязания и давления, нельзя отнести к рецепторам одного типа. Соответственно и в повседневной жизни трудно определить различия между ощущениями прикосновения и давления. При постепенном увеличении интенсивности механического воздействия на кожу ощущение легкого прикосновения сменяется ощущением давления, а при дальнейшем увеличении величины раздражения и ощущением боли.


Рисунок 1.2. Строение кожи

При раздражении поверхности кожи короткими точечными прикосновениями первичный ответ в соматосенсорной зоне локализуется в строго ограниченном участке. Методом сравнения точек раздражения на поверхности кожи с точками коры, которые реагируют на эти раздражения (дают ответ), учеными были обнаружены проекции различных областей тела на соматосенсорной зоне коры (SI) «точка в точку». Такую локализацию называют соматоскопия, или топографическим представительством. Наиболее объемные участки в коре обнаружены для губ, лица и кистей рук. Установлена высокая корреляция уровня развития речи и тонких движений пальцев рук.
Тактильное ощущение (чувство прикосновения и давления) неравномерно распределяется на поверхности кожи. Если прикасаться щетиной к разным участкам кожи, то оказывается, что слабое давление вызывает ощущение давления или прикосновения только в определенных точках кожи. Эти точки называются тактильными. К участкам кожи, где тактильные точки лежат особенно густо, относятся кончики пальцев рук и губы, а меньше всего их на плечах, бедрах и спине. Чем больше тактильных точек на единицу поверхности кожи, тем меньше размер каждой точки и тем выше острота осязания. Так, на 1 см2 кожи голени насчитывают 7-10 тактильных т очков, на середине предплечья - 15 на запястье - 40, на ладонной поверхности большого пальца руки в области его повышение - более 100 и на кончиках пальцев - огромное количество, которое практически не поддается подсчету. В пределах одной чувствительной точки два одновременных стимулы не различаются. Способность различать два тактильных стимулы, нанесенных на кожу одновременно, используют для определения пространственной границы тактильной чувствительности кожи. Минимальное расстояние, при которой испытуемый услышит два касания, например, ножек циркуля Вебера, является одновременной пространственной границей тактильной чувствительности. Так, для кончиков пальцев величина предела тактильной чувствительности, или ощущение прикосновения, составляет около 2 мм, для красной части губ - 4-5 мм, тыльной части кисти - 32 мм, предплечья и голени - 40 мм, верхней части спины - 53 мм, середины спины, бедра и задней части шеи - 67 мм.
Кроме одновременных пространственных границ, при исследовании тактильной чувствительности кожи принято также определять последовательную и пространственную границу. Последовательные механические стимулы различаются лучше, чем одновременно действующие два стимула.
Одновременно и последовательные пространственные пределы снижаются (острота тактильной чувствительности повышается) в процессе соответствующей тренировки. Так, незрячие люди приобретают способность быстро и точно узнавать прикосновением мелкие предметы, выпуклые точки в тексте Брайля и тому подобное.
Тактильная чувствительность возникает не только при адекватном раздражении рецепторов кожи, не покрытой волосами, но и при наклонении волос кожи. На ощупь и давление реагируют тельца Мейснера, тельца Пачини, диски Меркеля. Информация о прикосновении пальцев правой руки к предмету воспринимается в области нижней части задней центральной закрутки левого полушария головного мозга. Осязательная чувствительность кожи хорошо развита у спортсменов, специализирующихся по гимнастике и единоборств.
На ощупь к участку кожи, не покрытой волосами, реагируют тельца Мейснера; в волосяной коже на ощупь реагируют свободные чувствительные нервные окончания, которые обвивают волосяные стержни. Малейшее отклонение волоса вызывает возбуждение нервного окончания и соответствующее ощущение прикосновения. Тельца Пачини и диски Меркеля реагируют преимущественно на давление и вибрацию.
Механорецепторы анализатора кожного чувства имеют свойство снижать свою чувствительность к действию на них раздражителей. Очень быстро адаптируются тельца Пачини, умеренно быстро - тельца Мейснера, еще медленнее - диски Меркеля. Тельца Пачини и диски Меркеля реагируют преимущественно на давление и вибрацию, тельца Мейснера - на ощупь.
Потеря и сохранения различных видов кожного чувств с правой стороны и левой стороны тела проявляется по-разному. Это объясняется тем, что импульсные потоки болевой и температурной информации переходят на вторую половину спинного мозга, а импульсы тактильной чувствительности поднимаются к головному мозгу по этой же стороне спинного мозга, в которой они поступают от рецепторов.
Человеку очень трудно соотносить (локализовать) все тактильной и давления до определенного места кожи. Эта способность дается не от рождения, а вырабатывается в процессе жизненного опыта и во взаимодействии с другими органами чувств, особенно со зрением и мышечным чувством. Наш повседневный опыт учит, что внутренней стороны указательного пальца и внешней стороны среднего пальца одновременно могут касаться только две разные шарики.
Если к маленькому шарику прикоснуться перекрещенными указательным и средним пальцами, то возникает ощущение прикосновения к двум шарикам (опыт Аристотеля). Познавательная способность правой и левой руки не одинакова (функциональная сенсорная асимметрия). Правши не только быстрее и точнее выполняют работу правой рукой, но и лучше распознают предметы на ощупь этой же самой рукой. Причина заключается в гораздо большем опыте правой конечности. Вероятно, сенсорная асимметрия является следствием двигательной асимметрии.
При специфическом раздражении тактильных рецепторов определенных участков кожи (под ножнами, подошвенной участок стоп) возникает щекотно состояние. Импульсы от этих рецепторов через спинной, продолговатый и средний мозг поступают таламуса, отсюда в лимбическую систему, гипоталамус и кору головного мозга. Возбуждение ядер гипоталамуса импульсами, которые поступили от щекотно тактильных рецепторов, вызывает ряд вегетативных (симпатических) реакций: сужение кровеносных сосудов кожи, расширение сосудов скелетных мышц мозга, рост частоты и силы сердечных сокращений, расширение зрачков, сокращение мышц волосяных луковиц (мелкие волоски кожи при этом поднимаются).
Ученые считают, что активизация функционального состояния симпатической нервной системы при щекотании является следствием выработанной в процессе эволюции защитной реакции