Размещено на http://www.allbest.ru/

Физиология нервной системы



1. Нервы, их строение и классификация

Нервная система регулирует деятельность всех органов, обеспечивая тем самым единство организма. Также нервная система осуществляет взаимодействие организма с окружающей средой, обеспечивая единство организма и внешней среды. Структурно-функциональной единицей ткани является нервная клетка или нейрон. Он состоит из тела и отростков двух видов: длинного неветвящегося аксона и коротких ветвящихся дендритов.

Рис.1 Схема нейрона: 1 -- тело нейрона; 2 -- дендриты; 3 -- аксон; 4 -- шванновская клетка; 5--перехват Равье; 6-- цито-плазматическая мембрана; 7--ядро нервной клетки



Место контакта двух нейронов называется синапсом.

Различают:

- нервный синапс - место соединения двух нейронов;

- нервно-мышечный синапс - место соединения нейрона и мышечного волокна;

- нервно-эндокринный - место соединения нейрона и железы.

Аксон имеет на конце пресинаптическую мембрану, через которую под действием нервного импульса происходит выделение медиатора.

Различают медиаторы:

- возбуждающие (ацетилхолин и норадреналин, которые повышают функцию органов);

- тормозные (гаммааминомасляная кислота, ГАМК).

Синапсы называют тормозными или возбуждающими в зависимости от находящихся в них медиаторах.

Потенциал действия

Рис. 2 Схема химической синаптической передачи

Нейроны окружены межклеточным веществом, называемым нейроглией. Нейроглия осуществляет защитную, питательную и экскреторную функции.



2. Классификация нейронов

Нейроны делятся:

- чувствительные,

- двигательные,

- вставочные или контактные.

Чувствительные нейроны имеют свои окончания - рецепторы - в коже, в мышцах, сухожилиях, связках, внутренних органах и т.д.

Разновидность рецепторов:

- экстерорецепторы находятся на поверхности кожи, воспринимают раздражения внешней среды;

- интерорецепторы находятся на поверхности внутренних органов, воспринимают раздражения внутренней среды, сигналят болью;

- проприорецепторы находятся на поверхности суставных сумок и во внутреннем ухе, воспринимают изменения положения тела в пространстве.

Комплекс нейронов, воспринимающих внешнее раздражение и обеспечивающих ответ организма на него, образует рефлекторную дугу. Рефлекторная дуга как минимум состоит из двух нейронов: чувствительного (афферентного) и двигательного (эфферентного).

Дендриты двигательной клетки воспринимают нервный импульс от центрального отростка чувствительной клетки, передают телу, а от него нервный импульс по аксону достигает рабочего органа, обеспечивающего ответ на внешнее раздражение (мышца или железа).

Контактные или вставочные нейроны передают возбуждение от чувствительных к двигательным клеткам.

Совокупность чувствительных, двигательных и вставочных нейронов образует нервные центры, регулирующие определённую физиологическую функцию. Важным свойством нервных центром является их способность к сохранению следов возбуждения и формированию доминанты.

Доминанта - это стойкое, господствующее возбуждение в ЦНС, возникающее за счёт притягивания энергии от соседних нервных центров.

Различают:

- положительные доминанты (хорошая весть, мелодия, добрые слова);

- отрицательные (горе, болезнь);

- экзогенная (хорошая погода -> хорошее настроение);

- эндогенная (плохое здоровье -> плохое настроение).

Доминанта обеспечивает усиление текущей или повышенную готовность к предстоящей биологической функции. Усиление двигательной доминанты позволяет с большей эффективностью адаптироваться к физическим нагрузкам, лежащим на пределе физиологических возможностей человека.

3. Физиология центральной нервной системы

В нервной системе различают центральную и периферическую части. Обе части единой нервной системы разделяют на вегетативный и соматический отделы.

Центральная нервная система (ЦНС) состоит из нейронов и клеток нейроглии, периферическая - из отростков нейронов и периферических узлов (ганглиев). К центральной нервной системе относят головной и спинной мозг, к периферической - 12 пар черепных нервов, 31 пару спиномозговых нервов и нервные узлы. По функциям нервную систему делят на соматическую, регулирующую деятельность скелетных мышц и органов чувств и вегетативную (симпатическую, парасимпатическую и метасимпатическую), регулирующую деятельность внутренних органов, сосудов и желез.



4. Спинной мозг

Спинной мозг (medulla spinalis) - цилиндрической формы тяж, находящийся в позвоночном канале. Его границами у взрослого человека являются сверху первый шейный позвонок, снизу - верхний край второго поясничного позвонка. Вверху спинной мозг без выраженных границ переходит в продолговатый мозг, внизу оканчивается конусом, источаясь в концевую нить.

Спинной мозг имеет шейное и поясничное утолщения, это места выхода нервов, обеспечивающих иннервацию верхних и нижних конечностей.

Соотношение белого и серого вещества в спинном мозгу.

Спинной мозг имеет выраженное сегментарное строение и содержит 31 сегмент: 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 1 копчиковый. От каждого сегмента справа и слева отходит пара передних и задних корешков. Задний корешок имеет утолщение, представляющее собой скопление чувствительных нейронов - это спиномозговой узел. Периферические отростки нервных клеток спиномозговых узлов направляются к коже, мышцам, внутренним органам и образуют чувствительные окончания - рецепторы (Рис. 3)

На поперечном срезе спинного мозга видно, что центральную часть занимает серое вещество, имеющее форму бабочки, а по периферии располагается белое вещество.

Серое вещество представляет собой скопление тел нервных клеток, белое вещество - отростки нейронов.

Спинной мозг является частью сложной системы регуляции двигательной и секреторной функций. На уровне спинного мозга реализуются сложные межнейронные взаимодействия, лежащие в основе двигательной координации. Через вставочные нейроны осуществляется связь чувствительных и двигательных нервных клеток, возвратное торможение, реципрокное (взаимосочетанное) взаимодействие между нервными центрами. Реципрокные отношения между нервными центрами спинного мозга обеспечивают координированные акты ходьбы и бега, плавания, лыжных гонок и других видов циклической мышечной работы в спорте.

Рис. 3

Спинной мозг осуществляет функцию проведения нервных импульсов по пучкам длинных отростков нервных клеток, образующих восходящие и нисходящие пути. По восходящим нервные сигналы от проприорецепторов скелетных мышц, сухожилий, связок, суставных сумок направляются в кору полушарий большого мозга и мозжечок. К зрительным буграм промежуточного мозга передаются импульсы болевой, температурный, тактильный, чувствительный.

По нисходящим путям к мотонейронам спинного мозга, расположенным в передних рогах, направляются двигательные импульсы от пирамидных клеток коры больших полушарий мозга. Двигательные пути от корковых клеток наиболее развиты у человека: они составляют около 30% от общего числа нервных волокон проводящих путей (для сравнения у собак - 10%, у обезьян - 25%).

Рефлекторная функция изолированного спинного мозга сильно искажается в результате нарушения его связи с вышележащими отделами головного мозга. Клинический опыт свидетельствует, что у больных, перенёсших травму спинного мозга с нарушением его целостности, после прохождения спинального посттравматического шока восстанавливаются элементарные двигательные рефлексы: сухожильные рефлексы конечностей, рефлексы мочеиспускания и дефекации.

5. Физиология головного мозга

Головной мозг расположен в полости черепа. Верхние и боковые поверхности головного мозга выпуклы, нижняя плоская. В головном мозгу различают три полюса: лобный, затылочный и височный. Средний вес головного мозга взрослого человека равен 1360 г. Мозг женщины весит приблизительно на 10% меньше мужского, что связано с меньшим средним весом тела женщины. Непосредственной связи умственного развития с весом головного мозга не существует, однако есть предел веса головного мозга, ниже которого умственные способности резко падают. Для взрослого мужчины он равен 1000 г, для женщины 900 г.

Головной мозг состоит из продолговатого мозга и варолиева моста, мозжечка, среднего мозга, промежуточного и концевого мозга.

Рис. 4 Срединный разрез головного мозга 1 - мозолистое тело; 2 - полушарие большого мозга; 3 -лобная доля; 4 - теменная доля; 5 - затылочная доля; 6 -зрительный бугор; 7 --свод; 8 - эпифиз; 9 - сосочковое тело; 10 - гипофиз; 11 - перекрест зрительных нервов; 12 - четверохолмие; 13 - III желудочек; 14 - сильвиев водопровод; 15 - IV желудочек; 16 - варолиев мост; 17 - продолговатый мозг; 18 - мозжечок

От головного мозга отходят 12 пар черепно-мозговых нервов:

1) обонятельные 2) зрительные 3) глазодвигательные 4) блоковые 5) тройничные 6) отводящие 7) лицевые 8) слуховые 9) языкоглоточные10) блуждающие 11) добавочные 12) подъязычные.

Функции черепно-мозговых и спиномозговых нервов идентичны. Но черепно-мозговые нервы отличаются от спиномозговых по своему расположению и строению. Они не имеют такого правильного метамерного расположения и не делятся так чётко на спинную и брюшную части, как спиномозговые.

6. Функции продолговатого мозга

В продолговатом мозге расположены центры регуляции дыхания, деятельности сердечнососудистой системы, пищеварительной функции, потоотделения.

Продолговатый мозг регулирует рефлексы сосания, глотания, рвоты, кашля, чихания, мигания. Эти рефлексы возникают в ответ на раздражение афферентных волокон языкоглоточного, слухового, вестибулярного, тройничного и блуждающего нервов.

7. Рефлексы продолговатого мозга

В продолговатом мозге в варолиевом мосту находятся важнейшие нервные центры. Разрушение продолговатого мозга приводит к смерти из-за прекращения дыхательных движений, а затем и сердечной деятельности.

В продолговатом мозге находятся:

1) дыхательный центр возбуждается автоматически через кровь;

2) главный сосудодвигательный центр поддерживает тонус кровеносных сосудов, рефлекторным и нейрогуморальным путём регулирует их просвет. При разрушении продолговатого мозга кровяное давление резко падает;

3) часть пищевого центра. Возбуждается нейрогуморальными и рефлекторными путями, вызывает слюноотделение, отделение желудочного и поджелудочного соков, сосание, жевание, глотание;

4) центр рвоты. Рефлекторное возбуждение вызывается раздражением рецепторов корня языка, глотки, желудка, кишечника (механическое и химическое раздражение, сильное давление при переполнении желудка). Через кровь нейрогуморальным путём этот центр возбуждается ядовитыми, лекарственными веществами. Рвота вызывается также возбуждением вестибулярного аппарата;

5) ядро блуждающего нерва осуществляет регуляцию работы сердца;

6) главный потоотделительный центр. Возбуждается рефлекторными и нейрогуморальными путями, например, при повышении температуры тела при перегревании организма через центры спинного мозга он вызывает потоотделение;

7) центр слезоотделения. Возбуждается рефлекторно;

8) центр мигания и закрытия век. Рефлекторно возбуждается при раздражении роговицы и конъюнктивы;

9) центр чихания. Рефлекторно возбуждается при раздражении рецепторов слизистой оболочки носа;

10) центр кашля. Рефлекторно возбуждается при раздражении слизистой оболочки гортани, трахеи, бронхов.

8. Физиология среднего мозга

В состав среднего мозга входят четверохолмие и ножки мозга. Основные центры среднего мозга: красное ядро, чёрная субстанция, ядра глазодвигательного и блокового нервов.

Средний мозг является подкорковым регулятором мышечного тонуса, центром зрительных и слуховых ориентировочных рефлексов, а также некоторых сложных двигательных рефлекторных актов (глотание, жевание).

Через красное ядро осуществляется влияние среднего мозга на тонус скелетной мускулатуры. Выключение красного ядра приводит к резкому повышению тонуса.

Чёрная субстанция среднего мозга активизирует передний мозг, придавая эмоциональную окраску некоторым поведенческим реакциям. С функцией чёрной субстанции связана реализация рефлексов жевания и глотания.

Передние бугры четверохолмия являются первичными зрительными центрами: поворот глаз и головы в сторону раздражителя (зрительный ориентировочный рефлекс).

Задние бугры четверохолмия являются рефлекторными центрами слуховых ориентировочных рефлексов. При раздражении слуховых рецепторов происходит настораживание и поворот головы по направлению к источнику раздражителя.

9. Промежуточный мозг

Промежуточный мозг является высшим подкорковым вегетативным центром, который регулирует обмен веществ и деятельность всех внутренних органов. Промежуточный мозг состоит из зрительного бугра (таламуса), подбугровой области и III желудочка мозга.

Таламус (зрительный бугор) является коллектором афферентных путей, направляющихся в большие полушария. Таламус выполняет функцию подкоркового болевого центра. В его ядрах происходит переработка информации от формирования ощущений боли. Также через передние ядра таламуса и лимбическую зону коры больших полушарий передаётся обонятельная и висцеральная рецепция. Области висцеральной рецепции располагаются в морфологической близости от ядер, воспринимающих сигналы экстерорецепторов. Отсюда появление “отражённых болей”, когда заболевание внутренних органов вызывают болезненную чувствительность отдельных участков кожи. Так, боли в сердце, связанные с приступом стенокардии, отдают в левое плечо, под лопатку.

Таламические ядра также улучшают процессы внимания.

Подбугровая область промежуточного мозга состоит из зрительного тракта, перекреста зрительных нервов, серого бугра, гипофиза и сосочковых тел.

Зрительный тракт и перекрест зрительных нервов являются проводящими путями органа зрения.

Гипофиз (нижний придаток мозга) относится к органам внутренней секреции.

Серый бугор содержит центры, регулирующие обмен веществ и тепловой обмен.

В сосочковых телах располагаются подкорковые центры обоняния.

В гипоталамусе (подбугровая область) насчитывается около трех десятков ядер, имеющих обширные связи как со всеми отделами ЦНС, так и с железами внутренней секреции (система гипоталамус - гипофиз - надпочечники). Гипоталамус - высший подкорковый регулятор обмена веществ и температуры тела, мочеотделения, функций желез внутренней секреции. Он оказывает влияние на сердечную деятельность, пищеварение, осмотическое давление. При разрушении у обезьян отдельных участков гипоталамуса совершенно меняется их поведение, связанное с удовлетворением потребностей в пище. Обезьяны глотают несъедобные предметы. У них нарушены защитные поведенческие реакции, основные влечения или первичные мотивации (центры голода, жажды, полового влечения).

Лимбическия система мозга, куда входит часть ядер таламуса, гипоталамуса и среднего мозга оказывает влияние на смену сна и бодрствования, обеспечивает процессы запоминания и долговременной памяти.



10. Физиология мозжечка

Мозжечок координирует сложные двигательные акты и произвольные движения благодаря нервным связям с подкорковыми двигательными центрами и полушариями большого мозга.

В мозжечок поступает нервная импульсация от проприорецепторов скелетных мышц, сухожилий, связок, суставных сумок, и на основе этих сигналов создаётся чувственный “образ” движения.

Нарушение целостности мозжечка приводит к расстройствам движений, нарушению пространственной ориентировки, потере мышечного тонуса (атония). Мышцы теряют способность к слитным, координированным движениям. Голова и туловище производят качательные и дрожательные движения (астазия), теряется способность сохранять равновесие.

11. Физиология коры полушарий большого мозга

В каждом из двух полушарий большого мозга различают плащ, обонятельный мозг, узлы основания и боковые желудочки.

Полушария большого мозга состоят из серого и белого вещества. Наружный слой серого вещества образует кору головного мозга, скопление серого вещества внутри полушарий составляют узлы основания. Белое вещество располагается между корой и узлами основания большого мозга.

Кора полушарий большого мозга составляет субстрат высшей нервной деятельности; она регулирует все жизненно-важные функции организма (рис. 5). Это сложнейшая система анализаторов, в которых происходят анализ и синтез раздражений, притекающих к ней из всего организма, а также из окружающей внешней среды.

К наиболее важным подкорковым анализаторам относятся следующие:

1) двигательный анализатор (располагается в передней центральной извилине). При нарушении функции этого анализатора наступает спастический паралич мышц поражённой области;

2) анализатор всех видов сознательной чувствительности (располагается в задней центральной извилине). При нарушении - потеря чувствительности;

3) слуховой анализатор располагается в височных долях;

4) зрительный анализатор - в затылочной доле;

5) анализатор обоняния и вкуса - в височной доле;

6) анализатор стереогноза - умения определять знакомые предметы на ощупь с закрытыми глазами расположен в верхней теменной дольке;

7) речевые анализаторы:

а) двигательный анализатор письменной речи, располагается в средней лобной извилине;

б) двигательный анализатор артикуляции речи - в нижней лобной извилине;

в) зрительный анализатор письменных знаков - в нижней теменной дольке;

г) слуховой анализатор речевых сигналов - в верхней височной извилине рядом со слуховым анализатором.

12. Высшая нервная деятельность

Основы учения о ВНД были заложены работами И.М. Сеченова и И.П. Павлова. Сеченов является основоположником рефлекторной теории деятельности головного мозга. В своей книге “Рефлексы головного мозга” он ввел понятие об анализаторах органов чувств. И.П. Павлов экспериментально обосновал рефлекторную теорию деятельности головного мозга. Законы ВНД, открытые павловской школой, дают понятие об образовании у детей новых навыков, особенно в младенческом и детском возрасте.

Рефлекс - это ответная реакция организма на раздражение внешней среды.

Различают рефлексы:

- безусловные (врождённые) передаются по готовым рефлекторным дугам. Жизненноважные безусловные рефлексы, такие как глотание, чихание, мигание, кашель, половые, защитные, и другие рефлексы должны обеспечить жизнедеятельность организма.

- условные рефлексы образуются и исчезают в течение всей жизни. Условные рефлексы необходимы, чтобы приспособиться организму к внешним условиям среды.

Условный рефлекс как универсальная приспособительная реакция, доступна и низшим животным ( пищевой рефлекс на звуковой раздражитель).

13. Условия формирования условных рефлексов

1. Совпадение по времени действия условного и безусловного раздражителей является одним из основных условий образования временной условной связи в естественных условиях.

2. Повторение сочетаний условного и безусловного раздражителей способствует закреплению условной нервной связи. Подкрепляющий агент должен удовлетворять какую-либо физиологическую потребность.

3. Доминантная установка на закрепление условного рефлекса ускоряет данный процесс и наоборот, побочные раздражители осложняют его, отвлекая от решения главной задачи.

4. Скорость образования условного рефлекса зависит от уровня возбудимости ЦНС.

Любые индифферентные раздражители могут приобрести для голодного животного сигнальное значение, если они будут подкрепляться пищей. Однако этот же раздражитель теряет биологический смысл для накормленного животного, что связано с низким уровнем возбудимости пищевого центра.

Ломка рефлекторных дуг всегда болезненна.

14. Торможение условно-рефлекторной деятельности

нервный спинной мозг рефлекс

Открытие торможения в ЦНС принадлежит И.М. Сеченову. По физиологическому содержанию торможение - это активный нервный процесс, подавляющий деятельность чего-либо. В нервной клетке постоянно сохраняется неустойчивое равновесие возбуждения и торможения. Преобладание одного из процессов приводит нейрон в деятельное и тормозное состояние. В развитии торможения важная роль отводится медиаторам. Торможение - положительная работа ЦНС, предупреждающая истощение нейронов.

Нейроны имеют предел работоспособности. При чрезмерной силе условного раздражителя, при сверхмаксимальном раздражении возникает опасность их разрушения и гибели. Торможение устраняет эту опасность, охраняя клетки от разрушения.

Различают:

- первичное торможение, когда блокируется пресинаптическая или постсинаптическая мембраны. Так действуют седативные (успокаивающие) вещества, лёгкая приятная музыка;

- вторичное торможение:

а) внешнее торможение - безусловное. Оно существует от рождения, составляет физиологическую основу исчезновения концентрации внимания и его переключаемости (как правило, сильные и длительные раздражители - стук колёс поезда, монотонные шумы);

б) запредельное (внешнее торможение при очень сильных звуковых, болевых раздражителях - громкая музыка и т.д.).



15. Сенсорные органы

Сенсорные органы (от лат. sensus - восприятие , чувство, ощущение ), высокоспециализированные органы, служащие для восприятия действия на организм различных раздражителей и являющиеся периферическими частями сенсорных систем. Наиболее сложно организованными сенсорными органами являются органы зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса, вестибулярный аппарат. Сенсорные органы состоят из вспомогательной структуры (например, оптический аппарат глаза), чувствительных рецепторов (палочки и колбочки сетчатки глаза) и афферентных волокон сенсорных нейронов, связанных с рецепторами. В начальном сегменте этих волокон происходит генерализация потенциалов действия, передающих информацию о характере раздражения в ЦНС. Каждый сенсорный нейрон может быть связан с одним рецептором или, разветвляясь, заканчиваться на многих чувствительных клетках, интегрировать деятельность десятков и сотен рецепторов. Деятельность сенсорных органов находится под контролем ЦНС.

16. Сенсорная система зрения

Периферическим аппаратом восприятия световых волн (электромагнитных колебаний длиной от 400 до 800 нм) является глаз.

В состав аппарата зрительной рецепции входят оптическая система глаза и рецепторная система сетчатки.

Зрительная рецепция - восприятие зрительными рецепторами световых раздражений, передача информации по зрительному нерву в ЦНС и восприятие её сенсорными нейронами затылочной области коры головного мозга.

Оптическая система глаза состоит из роговицы, передней камеры глаза, хрусталика, задней камеры и стекловидного тела. Ясное видение сохраняется при условии полной прозрачности всех лучепреломляющих сред глаза.

Сетчатая оболочка и зрительный нерв развиваются непосредственно из мозговой ткани.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5 Схема горизонтального сечения правого глаза 1 - конъюнктива, 2 - шлеммов канал, 3 - радужная оболочка, 4 - роговица, 5 - передняя камера, 6 - задняя камера, 7 - ресничная мышца, 8 - склера, 9 - сосудистая оболочка, 10 - сетчатка, 11 - желтое пятно, 12 - центральная ямка

В нормальном глазу изображение предметов оказывается уменьшенным и перевёрнутым вследствие особого устройства глаза. Нормальное видение предметов происходит благодаря их повторному “переворачиванию” в корковом отделе зрительного анализатора - это результат абстракции, способности человека сопоставлять видимое с действительностью окружающего нас мира (рис. 5).

Оптические среды глаза фокусируют изображения в одной точке сетчатки. Если кривизна роговицы в различных её частях неодинакова, то наблюдается астигматизм. Последствие астигматизма - неточность в определении расстояний между параллельными линиями или концентрическими кругами.

При уменьшенной длине продольной оси глаза фокусное расстояние увеличивается. Изображение оказывается за сетчаткой глаза. Для того чтобы изображение стало резким, человек вынужден удалять от глаза видимый предмет. Это дальнозоркость, или гиперметропия. При удлинённой продольной оси глаза изображение видимых предметов оказывается перед сетчаткой. Для ясного видения необходимо приблизить рассматриваемый предмет , чтобы сфокусировать изображение на сетчатке. Это близорукость или миопия. Усиление преломляющей силы дальнозоркого глаза достигается двояковыпуклыми линзами. Близорукость корректируется ношением очков с двояковогнутыми линзами.

17. Анализ световых ощущений

В сетчатке глаза содержится около130 млн. светочувствительных клеток - палочек и более 7 млн. цветочувствительных клеток - колбочек. В центральной части сетчатки каждая колбочка соединяется с биполярным нейроном. На периферии сетчатки с одним биполярным нейроном соединяется 150-200 палочек. Возбуждение от клеток сетчатки по зрительному нерву передаётся в зрительные области коры больших полушарий.

Передача зрительной информации происходит дискретно. Сначала выделяются контуры предмета. Затем в результате пространственной суммации формируется целостное восприятие предмета.

Бинокулярное зрение позволяет видеть предметы рельефными, а также определить расстояние до видимого предмета.

В колбочках обнаружены специальные цветочувствительные вещества: эритролабы (красночувствительные), хлоролабы (зелёночувствительные) и цианолабы (синечувствительные), что подтверждает теорию о полихроматическом восприятии цвета. Цветовая слепота - дальтонизм.



18. Физиология слуха

Слуховой рецепторный аппарат - механорецептор. Он активизируется механическими стимулами (давлением, создаваемым звуковой волной).

Природа звука - колебание твёрдых, жидких, газообразных сред. Звуковая волна имеет определённую частоту, выражаемую в герцах. Чем больше частота колебаний, тем выше звук. Слуховой аппарат человека воспринимает колебания от 16 до 20000 Гц. Колебания выше 20000 - инфразвук, ниже 16 Гц - ультразвук. Колебания таких частот человек не слышит. Ультразвуковая волна частой в 7 Гц вступает в резонанс с внутренним колебанием систем и органов человека и наступает смерть от остановки сердца. Звук, состоящий из множества несвязанных между собой частот, называется шумом.

Интенсивность звука определяется в пределах октавы. Октава - диапазон частот, в которых верхние частоты в 2 раза больше нижних (40 - 80).Для обозначения октавы берут среднегеометрические частоты (72,5).

Для характеристики интенсивности звука учитывают логарифмическую зависимость между раздражением и слуховым восприятием последующая ступень звуковой энергии больше предыдущей в 10 раз. Единица, отражающая увеличение интенсивности звука в 10 раз над уровнем других называется белом (Б). Диапазон энергии, воспринимаемый человеком всего 13 - 14 Б. Для удобства используют децибел дБ = 0,1. Децибел - минимальный прирост силы звука, воспринимаемый ухом. Допустимый уровень шумового давления колеблется в пределах от 50 до 85 дБ в зависимости от тяжести и квалификации труда. При нормальном уровне звукового давления опасность для здоровья представляют высокочастотные непостоянные производственные шумы.

У людей, подвергающихся воздействию шума, происходит поражение органа слуха, других органов и систем (гипертония, бессонница) снижение производительности труда, травматизм. Тяжёлое поражение слухового анализатора кохлеарный неврит развивается в течение 5 лет. У подростков - раньше, чаще, протекает тяжелее.

У человека и млекопитающих орган слуха образован тремя отделами: наружным, средним и внутренним ухом (рис. 7).

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Ушная раковина способствует направлению звуковых колебаний воздуха в наружный проход, который заканчивается туго натянутой барабанной перепонкой. Она представляет собой тонкую мембрану и может порваться в результате усиления звукового давления. Она отделяет наружное ухо от среднего.

Полость среднего уха слуховой трубой соединена с носоглоткой евстахиевой трубой. Это обеспечивает одинаковое атмосферное давление воздуха на барабанную перепонку со стороны полости среднего уха. Если внешнее давление меняется (в самолёте) возникает разность давлений (“закладывает уши”). В среднем ухе расположены три последовательно соединенные друг с другом слуховые косточки. Они связывают барабанную перепонку с эластичной перепонкой, затягивающей овальной окно внутреннего уха.

Внутреннее ухо представляет собой систему полостей и извитых канальцев - костный лабиринт. В нем, как в футляре, расположен перепончатый лабиринт, заполненный жидкостью. Функцию слуха в этом сложном лабиринте выполняет только спирально завитая улитка, в которой находятся слуховые рецепторы. Другая часть лабиринта относится к органу равновесия.



Рис. 6 Разрез уха: 1 - наружный слуховой проход, 2 - барабанная перепонка, 3 - полость среднего уха, 4 - молоточек, 5 - наковальня, 6 - стремечко, упирающееся в овальное окно, 7 -- полукружные каналы, 8 - преддверие, 9 - улитка, 10 - слуховая труба

Звуковые волны, достигая наружного уха, проходят через наружный слуховой проход и вызывают колебания барабанной перепонки. Частота колебаний тем больше чем выше звук, с увеличением размаха связано возрастание силы звука. Три подвижно сочленённые косточки среднего уха (молоточек, наковальня и стремечко) усиливают и передают колебание барабанной перепонки в овальное окно внутреннего уха. Колебания овального окна вызывает колебания жидкости, заполняющей внутренне ухо. Эти колебания преобразуются рецепторами внутреннего уха в нервные импульсы, которые передаются по слуховому нерву в головной мозг. В слуховой зоне коры больших полушарий, расположенной в височной области, происходит окончательное различение характера звука, его силы и высоты.

Центральная слуховая система очень важна для пространственной ориентации. При бинуальном слухе (на оба уха) направление на источник звука можно определить достаточно точно. Обычно одно ухо расположено от источника звука дальше, чем другое. Распространяясь с конечной скоростью звук достигает более удалённого уха позже и с меньшей силой, а слуховая система способна выявить эту разницу.

Бинуальный слух позволяет анализировать акустическую информацию в присутствии посторонних шумов. Различие в интенсивности и направлении поступления сигналов используются ЦНС для подавления фонового шума и выделения полезных звуков. У глухих на одно ухо этого селективного фильтрующего процесса не происходит.

Слух требуется не только для понимания речи окружающих, но и для умения говорить самому. Глухие от рождения дети не могут говорить, т.к. лишены звуковых стимулов. Как следствие - отставание в развитии, уменьшение возможности обучаться. Врожденное снижение слуха обнаруживается в первый год жизни: ребёнок не поворачивается по направлению к звуку, от “гуления ” не переходит к произнесению слогов, простых слов. Глухота, возникшая до приобретения речи, относится к самым серьёзным проблемам.

У пожилых и подвергавшихся сильному шуму людей возникают нарушения слуха. Так называемая старческая тугоухость сначала проявляется в высокочастотном диапазоне. Нарушения эти часто затрагивают частоты, важные для понимания речи и человек сильно страдает. Проверку слуха у пациентов называют аудиометрией. В случае поражения внутреннего уха понимания не наблюдается даже при высоком звуковом давлении, так как изменены частотно-пороговые характеристики слухового нерва.

19. Физиология вкуса

Ощущение вкуса обусловлено избирательной и высокочувствительной реакцией специализированных сенсорных клеток на присутствие молекул определенных соединений (на химические вещества).

У человека сенсорные вкусовые клетки расположены на поверхности языка. Вместе с опорными клетками они образуют группы из 40-60 элементов - вкусовые почки

Около 200 вкусовых почек содержит сосок, окруженный валиком. Всего у человека несколько тысяч вкусовых почек. Между сосочками расположены железы, выделяющие жидкость, которая омывает вкусовые почки (что улучшает вкусовое восприятие). Через поры на поверхности сосочка выходит общая камера, в которой собраны чувствительные микроворсинки. Молекула пищи, попадая в пору, достигает вкусовых клеток, стимулирует рецепторный потенциал. Возбуждение синаптически передается афферентным волокнам черепно-мозговых нервов, которые проводят его в виде импульсов в ЦНС.

Сенсорные нейроны височной доли коры головного мозга реагируют на вещества с определенным вкусовым качеством, или на температурную стимуляцию языка. Вкусовые рецепторы воспринимают четыре основных вида вкусовых раздражителей: сладкий, кислый, горький и соленый

Эти вкусы ассоциируются с типичными веществами, так вкус сладкого с природными углеводами типа сахарозы, глюкозы; соленый с хлоридом натрия. Кислоты преимущественно кислого вкуса. Растительные алкалоиды горькие. Также вещества могу иметь смешанный вкус, как хлорид калия - горький и соленый одновременно, апельсин - сладко-кислый.

Восприятие вкуса происходит зонами специфической чувствительности находящимися на поверхности языка (рис.9).

* Горький вкус воспринимает основание языка.

* Другие вкусовые качества - боковые поверхности и кончик языка, причем эти зоны взаимно перекрываются.

Между химическими свойствами вещества и его вкусом нет однозначного разделения. К примеру, не только сахар, но и соли свинца сладкие, а самый сладкий вкус у заменителя сахара - сахарина. Следовательно, на воспринимаемый вкус влияет не только природа вещества, но и его количество и концентрация. При низкой концентрации поваренная соль кажется сладкой, и только при повышении концентрации становится соленой. Чувствительность к горьким веществам значительно выше, потому что они часто ядовиты. Эта особенность предостерегает нас от опасности, даже если их концентрация в воде или пище низка.

Рис. 7 Схема языка человека. Окраской выделена его иннервация различными черепно-мозговыми нервами; контурами обведены области распределения разных типов сосочков (1-грибовидные, 2-окруженные валиком, 3-листовидные)

Локализация зон восприятия определенных вкусовых качеств показана значками

Сильные горькие раздражители легко вызывают тошноту и рвоту - это одна из защитных особенностей организма.

Эмоциональные ощущения при приеме пищи широко варьируются в зависимости от состояния организма. Так человек, испытывающий дефицит соли, считает вкус приемлемым, даже если концентрация соли в пище избыточная.

Биологическая роль вкусовых ощущений заключается не только в проверке съедобности пищи, они также влияют на процесс пищеварения. Вкусовые ощущения посредством вегетативных эфферентов влияют и на секрецию пищеварительных желез, и на её интенсивность и состав.

С возрастом у человека способность к различению вкуса снижается из-за потребления биологически активных веществ и курения (никотин, кофеин).

Замена вкусовых клеток происходит очень быстро. Продолжительность жизни клетки коло 10 дней, после чего из базальной клетки формируется новый рецептор.

20. Физиология обоняния

Восприятие обонятельными рецепторами пахучих веществ (запахи), передача информации по обонятельному нерву в ЦНС и восприятия её сенсорными нейронами височной доли коры. Обонятельные рецепторы (рис 10) - это биполярные нервные клетки с ресничками, располагающиеся в слизистой оболочке верхних половин носовых раковин. За счет ресничек создается большая поверхность для восприятия пахучих веществ. Рецепторы сильно возбудимы. Интенсивность обоняния зависит от структуры пахучего вещества, его концентрации в воздухе, скорости тока воздуха через носовые ходы, функционального состояния рецепторов обоняния.

Рис. 8 Обонятельные рецепторы



21. Физиология дыхания

Дыхание - это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и выведение из него углекислого газа.

Поступающий в организм кислород доставляется клеткам, где он связывается с углеродом и водородом, отщепившимися от высокомолекулярных органических веществ, включённых в цитоплазму. Конечные продукты превращений веществ - углекислый газ, вода и другие соединения, - удаляются из организма.

Кислород обеспечивает окислительные процессы, которые являются основными биохимическими процессами, освобождающими энергию. Образовавшаяся энергия используется для синтеза АТФ и частично рассеивается в виде тепла, а избыток диоксида углерода удаляется из организма через органы дыхания.

Процесс дыхания состоит из следующих этапов:

1. Внешнее дыхание или лёгочное - обмен газами между организмом и внешней средой, который совершается в альвеолах. Альвеолы окружены сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонки и проницаемы для газов. Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе значительно выше, чем в венозной крови, движущейся по капиллярам. Поэтому кислород, вследствие разности парциального давления (100 мм рт.ст. - 40 мм рт.ст. = 60 мм рт.ст.) по закону диффузии легко переходит из альвеол в кровь, обогащая её. Кровь становится артериальной. Концентрация диоксида углерода гораздо выше в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе. Поэтому диоксид углерода вследствие разности парциального давления (46 мм рт.ст. - 40 мм рт.ст. = 6 мм рт.ст.), по закону диффузии переходит из крови в альвеолы.

2. Транспорт газов кровью. Кислород, проникнув в кровь, соединяется с гемоглобином эритроцитов и в виде оксигемоглобина транспортируется артериальной кровью к тканям. В артериальной крови кислорода содержится 16 - 19 объёмных %, а диоксида углерода - 52 - 57 об.%.

Диоксид углерода выходит из тканей и часть его образует химическое соединение с гемоглобином - карбогемоглобин (4,5 об.%), другая часть образует соединение в виде солей угольной кислоты: NaHCO3, KHCO3 (51 об. %) и около 2,5 об.% находится в состоянии физического растворения. В этих формах диоксид углерода транспортируется венозной кровью от тканей к лёгким. В венозной крови диоксида углерода содержится 58 - 63 об.%, кислорода - 12 об.%.

3. Обмен газами между кровью и тканями. В тканях кислород высвобождается из непрочного соединения с гемоглобином эритроцитов и по закону диффузии легко проникает в клетки тканей, так как концентрация кислорода в артериальной крови значительно выше (парциальное давление кислорода равно 100 мм рт.ст.), чем в тканях. Здесь кислород используется для окисления органических соединений, в результате которого образуется диоксид углерода. Концентрация диоксида углерода в тканях возрастает и становится значительно выше, чем в притекающей к ним крови, парциальное давление диоксида углерода в тканях равно 60 мм рт.ст., а в притекающей крови - 40 мм рт.ст. Поэтому, по закону диффузии диоксид углерода переходит из тканей в кровь, и она становится богатой диоксидом углерода, т.е. венозной.

Дыхание обеспечивается системой органов дыхания, к которым относятся грудная клетка, межрёберные мышцы, диафрагма, лёгкие, плевра, воздухоносные пути (рис 11)

Воздухоносные пути начинаются с полости носа, которая образована костями лицевой части черепа и хрящами. Она разделена костно-хрящевой перегородкой на правую и левую половины. В каждой половине от боковой стенки выступают в полость носа три носовые раковины, между которыми находятся три носовых хода - верхний, средний и нижний. Стенки полости носа покрыты слизистой оболочкой. Она выстлана ресничным эпителием, имеет много желез выделяющих слизь, обильно снабжена кровеносными сосудами, нервными волокнами и их окончаниями. Слизистая оболочка верхнего носового хода имеет чувствительные обонятельные клетки. Полость носа сообщается с внешней средой через ноздри, с носоглоткой через хоаны, с придаточными воздухоносными пазухами костей - специальными отверстиями. В полость носа открывается слезноносовой канал.

Гортань располагается на уровне 4 - 5 шейных позвонков.

Вверху она сообщается с глоткой, внизу переходит в трахею. Изнутри гортань выстлана слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием. У гортани имеются две голосовые связки, образованные эластической соединительной тканью. Они ограничивают голосовую щель. При напряжении голосовых связок выдыхаемый воздух приводит их в колебание, в результате чего возникают звуки.

Надгортанник во время глотания прикрывает вход в гортань, благодаря чему пища не попадает в дыхательные пути. Все хрящи в гортани соединяются между собой при помощи связок и суставов.

Трахея располагается в области шеи и грудной полости, длина её составляет около 12 см (начинается на уровне верхнего края VII шейного позвонка и заканчивается на уровне IV- V грудного позвонка). Она имеет вид трубки и состоит из хрящевых полуколец, соединенных связками и гладкими мышцами. Задняя стенка трахеи прилегает к пищеводу. Внутренняя поверхность трахеи выстлана слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием, и содержит железы, выделяющие слизь.

Нижний конец трахеи разделяется на два главных бронха, которые входят в правое и левое легкое. В легких они делятся на бронхи меньшего диаметра. Разветвление бронхов в легком называется бронхиальным деревом. Стенки бронхов такого же строения, как и стенки трахеи.

Воздухоносные пути обеспечивают прохождение воздуха из окружающей среды в легкие, где вдыхаемый воздух увлажняется, согревается или охлаждается, очищается от пыли и микроорганизмов. Это обеспечивается тем, что стенки воздухоносных путей покрыты слизью, а полость носа, трахеи и бронхов имеет и мерцательный эпителий. Воздух контактирует со слизью (в ней содержится бактерицидное вещество - лизоцим), к которой прилипают инородные частицы и микробы, содержащиеся в воздухе; движением ресничек мерцательного эпителия слизь продвигается по направлению к носоглотке и удаляется из организма.

Легкие (правое и левое) находятся в грудной полости. Каждое легкое имеет форму конуса, верхушка которого выступает в область шеи, а основание обращено к диафрагме.

Правое легкое состоит из трех, а левое из двух долей. В каждой доле различают несколько отделов, состоящих из множества легочных долек. В каждую дольку входит бронх, разветвляющийся на бронхиолы. Бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, которые заканчиваются легочными пузырьками - альвеолами.

Альвеолы имеют полушаровидную форму (диаметром 0,2 - 0,3 мм) и малую толщину стенок. Снаружи они густо оплетены легочными капиллярами. В легких взрослого человека насчитывается около 300 - 400 млн альвеол; общая поверхность их составляет около 100 м2. Альвеолы образуют губчатую массу легких. Легкие обеспечивают газообмен между воздухом и кровью (т.е. обмен кислорода и диоксида углерода).

22. Механизм вдоха и выдоха

Вдох и выдох происходят потому, что объем грудной полости изменяется, то увеличивается, то уменьшается. Легкие - губчатая масса, состоящая из альвеол, не содержит мышечной ткани, поэтому они не могут сокращаться. Дыхательные движения совершаются с помощью межреберных и других дыхательных мышц и диафрагмы. При вдохе межреберные мышцы сокращаются, активно поднимая ребра. Диафрагма, сокращаясь, уплощается. В результате объем грудной клетки увеличивается, давление в легких понижается, они растягиваются, и как следствие воздух из внешней среды поступает в них. Содержание газов во вдыхаемом (атмосферном) воздухе составляет: кислорода - 20,97%, диоксида углерода - 0,03%, азота - 79%.

При выдохе происходит расслабление мышц и диафрагмы, что обеспечивает возвращение ребер в положение до вдоха. При этом уменьшается объем грудной клетки, повышается давление в легких, они сжимаются за счет эластичности и в результате альвеолярный воздух вытесняется. Содержание газов в выдыхаемом воздухе равно: кислорода 16%, диоксида углерода - 4,5%, азота - 79,5%.

Регуляция дыхательных движений осуществляется центром дыхания, который расположен в продолговатом мозгу. Он состоит из центра вдоха и выдоха. Регуляция смены вдоха и выдоха осуществляется рефлекторно. Избыток в крови диоксида углерода возбуждает центр вдоха, импульсы из центра вдоха поступают к межреберным мышцам, диафрагме и вызывают вдох необходимой продолжительности и глубины. При насыщении крови кислородом импульс с рецепторов альвеол поступает в центр выдоха и возбуждает его нейроны. После выдоха происходит торможение центра выдоха и возбуждается центр вдоха. Увеличение в крови диоксида углерода ведет к учащению дыхания и, напротив, избыток кислорода в крови ведет к урежению дыхательных движений и уменьшению вентиляции легких.

Частота дыхательных движений. У новорожденных детей частота дыхания в покое 40 - 60 дыхательных движений в минуту. С возрастом частота дыхания постепенно уменьшается. Взрослый человек в спокойном состоянии в среднем делает 14 - 20 дыхательных движений в минуту. При стоянии частота дыхания больше, чем при сидении или лежании. Глубина дыхания падает с увеличением его частоты.

Запись дыхательных движений грудной клетки обозначается как пневмограмма.

Типы дыхания. Существуют два типа дыхания:

1. Грудной - за счет сокращения дыхательной мускулатуры грудной клетки.

2. Брюшной - за счет сокращения диафрагмы.

Грудной тип дыхания преобладает у женщин, брюшной - у мужчин.

23. Пневмоторакс

Легкие стоят из эластичной ткани и покрыты воздухонепроницаемой соединительно-тканной оболочкой, имеющей 2 листка:

- пристеночный или париетальный покрывает грудную клетку изнутри;

- внутренний или висцеральный покрывает легкое.

У корня легкого эти два листка переходят друг в друга, образуя замкнутый плевральный мешок. Между листками плевры имеется тонкий слой серозной жидкости, препятствующий трению листков плевры друг о друга во время дыхания. Легкие растянуты за пределы своего естественного состояния, что является причиной отрицательного давления между листками плевры.

Значение отрицательного внутригрудного давления:

- позволяет альвеолам постоянно находиться в растянутом состоянии;

- притягивает венозную кровь к сердцу;

- продвигает пищевой комок из пищевода в желудок.

Дыхание становится невозможным, если в плевральную щель попадает воздух (при ножевом ранении, травме, туберкулезе, раке). Давление в щели выравнивается с атмосферным, легкое спадается и выключается из дыхания. Проникновение воздуха между листками плевры называется пневмотораксом.

После одностороннего пневмоторакса, если быстро закрыть отверстие в грудной клетке, воздух в плевральной полости рассасывается, и дыхание восстанавливается. При двухстороннем пневмотораксе наступает смерть от удушья.

Действие гидроторакса (жидкость а плевральной щели) идентично.

24. Жизненная емкость легких

В спокойном состоянии взрослый человек вдыхает и выдыхает в среднем 500 см3 воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным. Однако, не весь дыхательный объем поступает в легочные альвеолы. Часть поглощенного воздуха остается в ротовой полости, носоглотке, трахее и бронхах. Эта часть дыхательных путей, в которой не происходит газообмен, называется мертвым или вредным пространством. Его объем у взрослого человека примерно 150 см3. Следовательно, из дыхательного объема в легочные альвеолы поступает только приблизительно 350 см3 воздуха.

Если после спокойного вдоха сделать дополнительный максимальный вдох, то можно набрать в легкие ещё 1500 см3 воздуха. Этот объем называется дополнительным. Если до спокойного вдоха сделать максимальный выдох, а потом максимальный вдох, то можно набрать еще 1500 см3 воздуха. Этот объем воздуха, который можно вдохнуть только после полного выдоха носит название резервного объема.

Все три объема: дыхательный, дополнительный и резервный составляют жизненную емкость легких. Она представляет собой наибольший объем воздуха в легких, который может быть набран при однократном вдохе.

У человека жизненная емкость легких равна 3000 - 4000 см3 и является показателем физического развития организма.

Даже после сильнейшего выдоха в легких человека остается около 1000 см3 воздуха, который не может быть удален. Этот объем воздуха, остающийся в легких и после смерти, называется остаточным. С возрастом остаточный объем у человека возрастает.

Измерение жизненной емкости легких называется спирометрией.



Литература

1. Апчел, В.Я. Физиология человека и животных: Учебник для студ. учреждений высш. пед. проф. образования / В.Я. Апчел, Ю.А. Даринский, В.Н. Голубев. - М.: ИЦ Академия, 2013. - 448 c.

2. Балашова, В.Ф. Физиология человека: тестовый контроль знаний: Методическое пособие / В.Ф. Балашова. - М.: Физ. культура, 2007. - 128 c.

3. Гайворонский, И.В. Анатомия и физиология человека: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / И.В. Гайворонский, Г.И. Ничипорук, А.И. Гайворонский. - М.: ИЦ Академия, 2013. - 496 c.

4. Сапин, М.Р. Анатомия и физиология человека (с возрастными особенностями детского организма): Учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования / М.Р. Сапин, В.И. Сивоглазов. - М.: ИЦ Академия, 2009. - 384 c.

5. Солодков, А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учебник для высших учебных заведений физической культуры / А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб. - М.: Сов. спорт, 2012. - 620 c.

6. Судаков, К.В. Физиология человека: Атлас динамических схем / К.В. Судаков, Ю.Е. Вагин, В.В. Андрианов. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 416 c.

7. Федюкович, Н.И. Анатомия и физиология человека: Учебник / Н.И. Федюкович. - Рн/Д: Феникс, 2013. - 510 c.

8. Швырев, А.А. Анатомия и физиология человека с основами общей патологии: Учебное пособие / А.А. Швырев; Под общ. ред. Р.Ф. Морозова. - Рн/Д: Феникс, 2013. - 411 c.

Размещено на Allbest.ru

...