Сенсорные системы человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Курсовая работа

Сенсорные системы человека

Содержание

1. Слуховой и вестибулярный анализаторы. Строение и функционирование.

1.1 Слуховая система

1.2Общая схема строения слухового анализатора. Наружное, среднее, внутреннее ухо

1.3 Механизм восприятия звука

1.4 Слуховые ощущения

1.5 Строение и функции вестибулярного анализатора

1.6 Контроль и управление двигательными реакциями

2.Соматосенсорный анализатор

2.1 Кожная рецепция

2.2 Мышечная и суставная рецепция

2.3 Болевая рецепция

2.4 Нейронная организация анализатора и кодирование соматосенсорной информации

3. Управление движениями

3.1 Общая характеристика скелетно-мышечной системы

3.2 Структуры ЦНС, участвующие в управлении движениями

3.3 Программы движений и координация движений

3.4Схема тела

3.5Типы движений

4. Обонятельная, вкусовая, интероцептивные системы

4.1Обонятельная система

4.2 Вкусовая система

4.3 Интероцептивная (висцерельная) сенсорная система

Список использованных источников

слух вестибулярный анализатор соматосенсорная рецепция

1. Слуховой и вестибулярный анализаторы. Строение и функционирование

1.1 Слуховая система

Слуховая система-- одна из важнейших дистантных сенсорных систем человека в связи с возникновением у него речи как средства межличностного общения. Акустические (звуковые) сигналы представляют собой колебания воздуха с разной частотой и силой. Они возбуждают слуховые рецепторы, находящиеся в улитке внутреннего уха. Рецепторы активируют первые слуховые нейроны, после чего сенсорная информация передается в слуховую область коры большого мозга через ряд последовательных отделов, которых особенно много в слуховой системе.

Повседневным, привычным раздражителем органа слуха является человеческая речь и целый ряд звуков, исходящих из окружающей человека внешней среды. Считается, что наиболее четким критерием практического слуха служит восприятие звуков человеческого голоса.

Звуки различной силы и высоты воспринимаются органом слуха. Он состоит из трех частей: наружного, среднего и внутреннего уха (Рис 1.1). Наружное ухо (ушная раковина и наружный слуховой проход) является слуховым каналом, направляющим звук к барабанной перепонке среднего уха. Среднее ухо предает колебания от большой по размеру барабанной перепонки через слуховые косточки (молоточек, наковальня и стремечко) к маленькому овальному окну внутреннего уха. Таким образом, среднее ухо играет роль управляемого устройства, согласующего передачу звука от среды низкой плотности (обычно окружающий человека воздух) к более плотной среде (жидкость внутреннего уха).

Во внутреннем ухе находятся два типа рецепторов: слуховые (в улитке) и вестибулярные (в структурах вестибулярного аппарата). В слуховых рецепторах и отходящих от них волокнах слухового нерва происходит пространственно-временное преобразование частоты, интенсивности и длительности звуковых стимулов в электрические нервные импульсы.

Рис 1.1. Строение уха

Волокна слухового нерва заканчиваются в кохлеарном ядре продолговатого мозга. От него нервные импульсы по цепи вставочных нейронов продолговатого, среднего мозга и таламуса идут к слуховой коре больших полушарий мозга (височная доля). В подкорковых структурах перерабатывается информация о высоте и локализации звука. Первичная слуховая кора отвечает за распознавание сложных звуковых сигналов. Здесь соотносятся частота и сила воспринятого звука. В ассоциативных зонах коры больших полушарий мозга (вторичная кора) осуществляется интерпретация смысла услышанного.

1.2 Общая схема строения слухового анализатора. Наружное, среднее, внутреннее ухо

Несмотря на сравнительно значительные размеры (рис. 1.1.), наружные структуры уха человека играют относительно небольшую роль в процессах восприятия звука. В соответствии с наиболее широко распространенной точкой зрения, функции наружного уха, включающего ушную раковину, наружный слуховой проход и внешнюю сторону барабанной перепонки, сводятся к обеспечению направленного приема звуковых волн. Ушные раковины способствуют концентрации звуков, исходящих из определенных участков пространства в направлении наружного слухового прохода, а также участвуют в ограничении потока звуковых сигналов, поступающих с тыльной стороны головы.

Рис 1.2. Строение основных структур уха человека

1 - ушная раковина и наружный слуховой проход, 2 - барабанная перепонка, 3 - молоточек, 4 - наковальня, 5 - стремечко, 6 - овальное окно, 7 - полукружные каналы, 8 - улитка, 9 - круглое окно, 10 - слуховой нерв, 11 - вестибулярный нерв, 12 - лицевой нерв, 13 - евстахиева труба.

Наружный слуховой проход вместе с ушной раковиной можно сравнить с резонатором типа органной трубы, закрытой с одной стороны (рис. 1.2).

Собственная частота его колебаний зависит от длины и формы комплекса ушная раковина-наружный слуховой проход (1) и несколько различается у разных людей.

Структуры наружного уха играют определенную защитную роль. Они охраняют барабанную перепонку от механических и термических воздействий, обеспечивают постоянную температуру и влажность в области барабанной перепонки. Ушная сера, выделяемая специальными железами и представляющая собой воскоподобное вещество, создает защитное покрытие.

Наружный слуховой проход, длиной в среднем 2.5 см, заканчивается барабанной перепонкой (2), которая передает колебания воздуха в наружном ухе системе косточек среднего уха.

Барабанная перепонка, площадь которой составляет 66-69.5 мм2, является границей между наружным и средним ухом. Она имеет форму конуса с вершиной, направленной в полость среднего уха. Среднее ухо соединяется с задней частью глотки узким каналом - евстахиевой трубой (15), - предназначенным для уравнивания давления в среднем ухе с давлением наружной воздушной среды. Этот канал открывается во время глотания и зевания.

Колебания барабанной перепонки приводят в движение молоточек (5), - ручка которого прикреплена к барабанной перепонке, - присоединяющуюся к молоточку наковальню (4) и конечную в этой цепи косточку - стремечко (5). Основание стремечка, укрепленное в овальном окне улитки (6), в свою очередь приводит в движение перилимфу, заполняющую вестибулярный и барабанный ход улитки (8). Звуковое давление у круглого окна улитки усиливается в 20 раз. Это очень важно, поскольку жидкость обладает значительно большим акустическим сопротивлением, чем воздух.

В среднем ухе имеются две мышцы: мускул, натягивающий барабанную перепонку и прикрепленный к ручке молоточка, и стапедиальный мускул, прикрепленный к стремечку. Традиционная точка зрения на функцию мышц среднего уха состоит в том, что их рефлекторное сокращение, возникающее при больших интенсивностях звука, уменьшает амплитуду колебания барабанной перепонки и косточек и таким образом уменьшает коэффициент передачи уровня звукового давления во внутреннее ухо. Скрытый период сокращения мышц слишком велик (порядка 10 мс), чтобы предохранить ухо от действия резких внезапных звуков.

Важнейшей частью уха является улитка (8) - костная структура внутреннего уха, закрученная в виде спирали. У человека улитка имеет 2.5 оборота вокруг оси. Ее размер - 0.5 см в длину и 1 см в ширину. Костная капсула, в которой размещается улитка, имеет два отверстия, так называемые окна, - овальное и круглое (б, 9). К овальному окну подходит основание стремечка - последней косточки в системе рычагов среднего уха. При попадании в ухо звуковой волны, приводящей в движение барабанную перепонку, а затем цепь слуховых косточек среднего уха, основание стремечка вдавливает эластичную мембрану овального окна, передавая давление в полость улитки.

Внутри улитки, по всей ее длине, проходят две мембраны. Они делят улитку на три части, заполненные несжимаемой жидкостью. Поскольку увеличение давления в области овального окна передается к жидкостной среде, существует специальный механизм для снижения давления. Этот механизм реализуется с участием второго окна, расположенного в задней части улитки, также закрытого тонкой мембраной - круглого окна. На вершине улитки, между мембраной и костными стенками, расположено маленькое отверстие - геликотрема, - соединяющее ходы улитки. Это отверстие и обеспечивает механизм действия двух окон в костной стенке.

Основная мембрана имеет в развернутом виде около 3.5 см в длину, а ширина ее возрастает по направлению от овального окна к вершине. На основной мембране находится скопление чувствительных клеток, входящих в состав кортиева органа.

Движение основной мембраны вызывает деформацию волосков. На наружные волосковые клетки воздействие оказывается сильнее, чем на внутренние, поскольку основная мембрана закреплена. В результате деформации волосков возникает активность рецепторных, а затем и нервных клеток, передающаяся в центральные слуховые структуры, расположенные в различных отделах мозга.

Как бы ни были совершенны механические структуры улитки, преобразующие частоту внешнего звукового воздействия в соотношения колебаний амплитуд основной мембраны, ощущение звука было бы невозможно без трансформации механического процесса в электрический, которая осуществляется на уровне рецепторных клеток и передается в мозговые центры.

Изучая сложную цепь механических и электромеханических процессов, становиться очевидным тот факт, что все части уха необходимы для обеспечения слуха. Чтобы ухо функционировало, каждый компонент должен быть в порядке. Если убрать какой-либо из этих механизмов, слух не работает. К тому же, органы внутреннего слуха обеспечивают баланс, который позволяет людям ходить прямо. Могла ли такая удивительная сложность произойти случайно? «Ухо слышащее и глаз видящий - и то и другое создал Господь» Проводящие пути от рецептора до коры больших полушарий, составляют проводниковый отдел слухового анализатора.

Проводниковый отдел слухового анализатора представлен перефирическим биполярным нейроном, расположенным в спиральном ганглии улитки (первый нейрон). Волокна слухового или (кохлеарного) нерва, образованные аксонами нейронов спирального ганглия, заканчиваются на клетках ядер кохлеарного комплекса продолговатого мозга(второй нейрон). Затем после частичного перекрестка волокна идут в медиальное коленчатое тело метаталамуса , где опять происходит переключение (третий нейрон), отсюда возбуждение поступает в кору (четвертый) нейрон. В медиальных (внутренних) коленчатых телах, а также в нижних буграх четверохолмия располагаются центры рефлекторных двигательных реакций, возникающих при действии звука.



Рис 1.3. Схема проводящих путей слухового анализатора:

1 --рецепторы кортиева органа; 2 --тела биполярных нейронов; 3 -- улитковый нерв; 4-- ядра продолговатого мозга, где ' расположены тела второго нейрона проводящих путей; 5 -- внутреннее коленчатое тело, где начинается третий нейрон основных проводящих путей; 6 *-- верхняя поверхность височной доли коры больших полушарий (нижняя стенка поперечной щели), где оканчивается третий нейрон; 7 -- нервные волокна, связывающие оба внутренних коленчатых тела; 8 -- задние бугры четверохолмия; 9-- начало эфферентных путей, идущих от четверохолмия.

1.3 Механизм восприятия звука

Физиологический механизм восприятия звука основан на двух процессах, происходящих в улитке: 1) разделение звуков различной частоты по месту их наибольшего воздействия на основную мембрану улитки и 2) преобразование рецепторными клетками механических колебаний в нервное возбуждение. Звуковые колебания, поступающие во внутреннее ухо через овальное окно, передаются перилимфе, а колебания этой жидкости приводят к смещениям основной мембраны. От высоты звука зависит высота столба колеблющейся жидкости и, соответственно, место наибольшего смещения основной мембраны. Таким образом, при различных по высоте звуках возбуждаются разные волосковые клетки и разные нервные волокна. Увеличение силы звука приводит к увеличению числа возбужденных волосковых клеток и нервных волокон, что позволяет различать интенсивность звуковых колебаний. Преобразование колебаний в процесс возбуждения осуществляется специальными рецепторами -- волосковыми клетками. Волоски этих клеток погружены в покровную мембрану. Механические колебания при действии звука приводят к смещению покровной мембраны относительно рецепторных клеток и изгибанию волосков. В рецепторных клетках механическое смещение волосков вызывает процесс возбуждений.

1.4 Слуховые ощущения

Раздражителями для слухового анализатора являются колебания воздушной среды, представляющие собой звуковые волны -- чередующиеся сгущения и разрежения воздуха. Эти колебания распространяются во все стороны от порождающих их звучащих тел (источников звука).

Структуры наружного, среднего и внутреннего уха обеспечивают передачу звуковых колебаний к волосковым клеткам. При этом звуковые колебания, попадающие в наружный слуховой проход, вызывают колебания барабанной перепонки. Затем колебания барабанной перепонки передаются цепочке слуховых косточек в среднем ухе. Последняя косточка этой цепи передает колебания внутреннему уху через мембрану овального окна. Колебания мембраны приводят в движение жидкость в улитке, что вызывает стимуляцию слуховых рецепторов - волосковых клеток улитки. В результате они создают слабые электрические сигналы, которые передаются по слуховому нерву к слуховым центрам мозга. В этих центрах производится обработка звуковой (и речевой) информации и формируются различные слуховые ощущения (музыки, речи и прочего). Слуховые ощущения играют огромную роль в жизни человека. С помощью слуховых ощущений мы локализуем звуки в пространстве, определяя направление и источники звука, что очень важно во многих видах практической деятельности, связанных с ориентировкой в пространстве. Способность различать музыкальные тоны, состоящие из звуков, располагаемых в определенной последовательности по шкале частоты, от очень низких по высоте (от 24 колебаний в секунду) до очень высоких (до 4 600 колебаний), имеет большое значение для развития музыкальных способностей и деятельности в области музыкального искусства. Но самое главное значение слуховые ощущения имеют для устной речи. С помощью тонких слуховых ощущений человек дифференцирует различные звуки речи, называемые фонемами, а также различную интонацию речи, что позволяет ему точнее понять или выразить то или иное содержание своих мыслей и чувств. Развитие речи имело своим следствием совершенствование слуховых ощущений у человека. В деятельности человека слуховые ощущения играют качественно иную, значительно большую роль, чем у животных. Правда, животные, например собаки, отличаются очень большой остротой слуха, позволяющей им воспринимать звуки слабой интенсивности, недоступные человеческому уху. Но животное никогда не может иметь таких дифференцированных слуховых ощущений, которыми пользуется человек в своей речи.

1.5 Строение и функции вестибулярного анализатора

Вестибулярный анализатор обеспечивает ориентацию в пространстве: восприятие действия на организм силы земного притяжения, положения тела в пространстве, характера перемещения тела (ускорение, замедление, вращение). При любом изменении положения тела или головы в пространстве раздражаются рецепторы органа равновесия, возникший нервный импульс проводится по вестибулярному нерву в составе преддверно-улиткового нерва в головной мозг: средний мозг, мозжечок, таламус и, наконец, в кору теменной доли.

Вестибулярный аппарат. Орган равновесия является частью внутреннего уха и вместе с улиткой заключен в костный лабиринт височной кости. Он представлен:

· преддверием внутреннего уха с двумя расширениями - овальным и округлым мешочками;

· тремя полукружными каналами. Округлый и овальный мешочки и полукружные каналы заполнены жидкостью - эндолимфой.

Внутренняя поверхность мешочков образована слоем эпителиальных клеток, среди которых имеются чувствительные волосковые клетки с тонкими чувствительными выростами. Чувствительные отростки рецепторных клеток погружены в тонкий слой студенистой массы, в которой лежит большое количество очень мелких кристалликов углекислого кальция - статолитов. Любые изменения тела или головы в пространстве, вибрационные воздействия, ускорение или замедление прямолинейного движения вызывают перемещение статолитов. При этом статолиты раздражают определенные группы рецепторных клеток, в результате человек получает сигнал об изменении положения тела.

Полукружные каналы расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Участки полукружных каналов, обращенные к преддверию, имеют расширения - ампулы. На внутренней поверхности ампул также имеются рецепторные клетки с чувствительными волосками, и они также погружены в тонкий слой студенистой жидкости, лежащий по внутренней поверхности ампул. Рецепторные клетки ампул тонко реагируют на малейшие перемещения эндолимфы и студенистой жидкости полукружных каналов. Перемещения жидкости возникают в результате перемещения тела или головы: ускорения, замедления движения и вращательные движения. Поскольку полукружные каналы ориентированы в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, то любой по ворот головы или тела воспринимается вестибулярными рецепторами.

Таким образом, работа вестибулярного анализатора позволяет постоянно оценивать положение и движение тела в пространстве и в соответствии с этим рефлекторно изменять тонус скелетных мышц, в необходимом направлении менять положение головы и тела.

При повреждении вестибулярного аппарата возникают головокружения, нарушается равновесие, проявляются симптомы морской болезни.

У человека чувство равновесия и оценка положения тела в пространстве связано не только с органом равновесия, но и с наличием большого количества рецепторов (барорецепторов) в мышцах и коже, которые воспринимают механическое давление на них.

1.6 Контроль и управление двигательными реакциями

Волокна вестибулярного нерва (отростки биполярных нейронов) направляются в продолговатый мозг и заканчиваются на нейронах бульбарного вестибулярного комплекса. Отсюда сигналы направляются во многие отделы ЦНС: спинной мозг, мозжечок, глазодвигательные ядра, ретикулярную формацию, кору большого мозга и вегетативные ганглии.

Нейроны вестибулярных ядер обладают способностью реагировать на изменение положения конечностей, повороты тела, сигналы от внутренних органов, т. е. осуществлять синтез информации, поступающей из разных источников, при этом они обеспечивают, контроль и управление различными двигательными реакциями, важнейшими из этих реакций являются вестибулоспинальные, вестибуловегетативные и вестибулоглазодвигательные. Вестибулоспинальные влияния обеспечивают изменения импульсации нейронов спинного мозга. Таким образом осуществляются динамическое перераспределение тонуса скелетной мускулатуры и рефлекторные реакции, необходимые для сохранения равновесия.

В вестибуловегетативные реакции вовлекаются сердечно-сосудистая система, желудочно-кишечный тракт и другие органы. При сильных и длительных нагрузках на вестибулярный аппарат возникает патологический симптомокомплекс, названный болезнью движения (например, морская болезнь), которая проявляется изменением сердечного ритма (учащение, а затем замедление), сужением, а затем расширением-сосудов, усилением движения желудка, головокружением, тошнотой и рвотой. Повышенная склонность к болезни движения может быть уменьшена специальной тренировкой и лекарственными средствами.

Вестибулоглазодвигательные реакции (глазной нистагм), состоят в медленном ритмическом движении глаз в противоположную вращению сторону, а затем быстрое возвращение в исходное состояние. Само возникновение и характеристика вращательного глазного нистагма являются важными показателями состояния вестибулярной системы и широко используется в авиационной, морской и космической медицине.

Вестибулярный анализатор помогает организму ориентироваться в пространстве при активном движении животного и при пассивном, переносе с места на место с завязанными глазами. Лабиринтовый аппарат с помощью корковых отделов анализирует и запоминает направление движения, повороты и пройденное расстояние. Следует отметить, что в нормальных условиях пространственная ориентировка обеспечивается совместной деятельностью зрительной/ и вестибулярной сенсорных систем.

Чувствительность вестибулярного анализатора здорового человека очень высока: отолитовый аппарат позволяет воспринимать ускорение прямолинейного движения, равное всего 2 см/с. Рецепторная система полукружных каналов позволяет человеку замечать ускорения вращения в 2-3 в 1 с2.

2. Соматосенсорный анализатор

2.1 Кожная рецепция

Кожные рецепторы сосредоточены на огромной кожной поверхности. В коже находится множество рецепторов, чувствительных к прикосновению, давлению, вибрации, теплу и холоду, а также к болевым раздражениям. Они различны по строению, локализуются на разной глубине кожи и распределены неравномерно по ее поверхности. Больше всего их в коже пальцев рук, ладоней, подошв, губ и половых органов.

Рецепторы, расположенные в коже, обеспечивают три типа чувствительности. Это тактильная, температурная и болевая чувствительность.

Рис 2.1. Кожные рецепторы 1 -- тельце Мейснера; 2 -- диски Меркеля; 3 -- тельце Паччини; 4 -- рецептор волосяного фолликула; 5 -- тактильный диск (тельце Пинкуса--Игго); 6 -- окончание Руффини

Тактильные ощущения (осязание) сигнализируют об особенностях нашего непосредственного окружения и обеспечиваются наличием в коже различных типов механорецепторов. Они имеют разное морфологическое строение и улавливают различные механические воздействия. Различают свободные и инкапсулированные рецепторы. Свободные -- это нервные окончания, не имеющие вспомогательных структур и свободно расположенные в ткани. Инкапсулированные рецепторы включаются в комплекс со вспомогательными клетками. Среди инкапсулированных механорецепторов кожи различают: диски Меркеля, которые могут группироваться в тельца Пинкуса--Игго (рецепторы давления); окончания Руффини (также рецепторы давления); тельца Мейснера (рецепторы прикосновения); тельца Паччини (рецепторы смещения). Для участков кожи, покрытых волосками, характерны рецепторы волосяных фолликулов -- свободные нервные окончания, обвивающие основание кожного волоска (рис. 2.1).

Тонкость различения деталей тактильных стимулов зависит от плотности расположения рецепторов в коже. Так, на губах, языке, кончиках пальцев плотность расположения рецепторов наибольшая и соответственно различение тактильных особенностей наилучшее.

Терморецепция обеспечивается специфическими тепловыми и Холодовыми рецепторами. Тепловые рецепторы являются свободными, холодовые -- инкапсулированы. Плотность Холодовых рецепторов в коже больше, чем тепловых.

Проводниковый и центральный отделы соматосенсорной системы. Нервные импульсы от рецепторов кожи и опорно-двигательного аппарата, кроме головы, по спинно-мозговым нервам достигают спинальных ганглиев, а затем через задние корешки поступают в спинной мозг. Афферентные волокна каждого заднего корешка проводят импульсы от определенной области тела - дерматома (см. Атл.). Поступившая в спинной мозг информация используется в двух назначениях: она участвует в местных рефлексах, дуги которых замыкаются на уровне спинного мозга, а также передается в вышележащие отделы ЦНС по восходящим путям. При этом в восходящих трактах прослеживается соматотопическая организация: аксоны, присоединившиеся на более высоком уровне, располагаются со стороны серого вещества. Соответственно аксоны, идущие от нижней части тела, лежат более поверхностно.

Как говорилось выше, серое вещество спинного мозга можно представить в виде пластин. Тонкие безмиелиновые волокна, подходящие к спинному мозгу от болевых и механорецепторов, оканчиваются в поверхностных пластинах, в основном в желатинозной субстанции. Тонкие миелиновые волокна доходят в основном только до краевой зоны (рис. 2.1.1). Толстые миелиновые волокна огибают задний рог, отдают коллатерали к нейронам III-IV слоев и входят в задний канатик белого вещества. Как было установлено, большинство нейронов заднего рога получают афферентацию только одного типа, однако существуют нейроны, на которых сходятся импульсы от различных рецепторов. На этом может быть основано взаимодействие различных рецепторных систем. Аксоны нейронов заднего рога могут уходить в белое вещество - в восходящие тракты, или достигать мотонейронов передних рогов и участвовать в осуществлении ряда спинальных рефлексов. Так, импульсы от кожных рецепторов запускают сгибательный рефлекс. Он появляется при отдергивании конечности от болевого раздражителя (при ожоге и т.п.).

Рис. 2.1.1. Соматосенсорные пути в спинном мозгу (по Melzack, 1965) 1 и 2 - миелинизированные и 2 - безмиелиновые волокна от механорецепторов (1 и 2) и болевых рецепторов (2); 3 - вставочный нейрон; 4 - проекционный нейрон; 5 - к переднему рогу (сгибательный рефлекс); 6 - к спиноталамическим трактам; I-V - пластины серого вещества

Импульсы от рецепторов соматосенсорной системы проводятся по тонкому и клиновидному пучкам, а также по спинно-таламическим и спинно-мозжечковым путям и тройничной петле.

Соматосенсорные проекции в коре больших полушарий расположены в постцентральной извилине. Сюда подходят волокна от таламуса, приносящие импульсы от всех рецепторов кожи и опорно-двигательного аппарата. Здесь, также как и в таламусе, хорошо выражена соматотопическая организация проекций (Рис. 2.1.2.). Кроме первичной проекционной зоны, получающей афферентацию только от таламуса, существует и вторичная зона, на нейронах которой наряду с таламическими оканчиваются волокна от первичной зоны. В этой зоне происходит переработка сенсорных сигналов, отсюда они направляются в другие, в том числе и моторные области коры и подкорковые структуры.

Рис. 2.1.2. Соматосенсорная кора:

1 - нога, 2 - бедро, 3 - туловище; 4-5 - голова; 6 - рука; 7 - локоть, 8 - предплечье; 9 - кисть; 10 - пальцы; 11 - большой палец; 12 - глаз; 13 - нос; 14 - лицо; 15 - губы; 16 - зубы; 17 - десны; 18 - челюсть; 19 - язык, 20 - глотка, 21 - внутренние органы

2.2 Мышечная и суставная рецепция

В мышцах человека содержатся три типа специализированных рецепторов: первичные окончания веретен, вторичные окончания веретен и сухожильные рецепторы Гольджи. Эти рецепторы реагируют на механические раздражения и участвуют в координации движений, являясь источником информации о состоянии двигательного аппарата.

Мышечное веретено имеет длину несколько миллиметров, ширину в десятые доли миллиметра, одето капсулой и расположено в толще мышцы. Внутри капсулы находится пучок интрафузальных мышечных волокон. Веретена расположены параллельно внешним по отношению к капсуле экстрафузальным волокнам, поэтому при растяжении мышцы нагрузка на веретена увеличивается, а при сокращении - уменьшается. В расслабленной мышце импульсация, идущая от веретен невелика, но они реагируют повышением частоты разрядов на удлинение мышцы. Таким образом, веретена дают мозгу информацию о длине мышцы и ее изменениях. Импульсация, которая идёт от веретен, в спинном мозге возбуждает мотонейроны своей мышцы и тормозит мотонейроны мышцы-антагониста, а также возбуждает мотонейроны сгибателей и тормозит мотонейроны разгибателей.

Сухожильные рецепторы Гольджи находятся в зоне соединения мышечных волокон с сухожилием и расположены последовательно по отношению к мышечным волокнам. Они слабо реагируют на растяжение мышцы, но возбуждаются при ее сокращении.

Поэтому сухожильные рецепторы информируют мозг о силе, развиваемой мышцей. Идущие от этих рецепторов волокна в спинном мозге вызывают торможение мотонейронов собственной мышцы и возбуждение мотонейронов мышцы-антагониста. Информация от мышечных рецепторов по восходящим путям спинного мозга поступает в высшие отделы ЦНС, включая кору большого мозга.

2.3 Болевая рецепция

Болевая чувствительность (ноцицепция) служит для распознавания потенциально опасных стимулов. Болевые рецепторы имеют самое плотное (по сравнению с тактильными и терморецепторами) расположение в коже (рис. 65). Однако распределены они не равномерно, образуя скопления -- «болевые точки». Ноцицепторы являются свободными окончаниями. Они чувствительны к механическим, термическим и химическим стимулам, т.е. являются полимодальными.

Рецепторы боли (ноцицепторы) кожи и слизистых оболочек представлены свободными неинкапсулированными нервными окончаниями, которые могут иметь самую разнообразную форму (спиралей, пластинок, волосков и др.).

По механизму возбуждения ноцицепторы делятся на две группы:

* механоноцицепторы;

* хемоноцицепторы.

Механоноцицепторы реагируют на механические повреждения открытием каналов для ионов натрия. Этот тип ноцицепторов реагирует не только на механические повреждения, но и на чрезмерные тепловые и холодовые раздражители.

Хемоноцицепторы реагируют на химические вещества (алгогены), под воздействием которых их субсинаптическая мембрана деполяризуется.

2.4 Нейронная организация анализатора и кодирование соматосенсорной информации

Последовательность импульсов, поступающих в нервные центры, представляет собой нервный код, который несет информацию о разных характеристиках стимула. Кодирование информации осуществляется несколькими способами - числом и частотой спайков в разряде, интервалами между разрядами, конфигурацией разрядов.

На разных уровнях анализатора обнаружены высоко специализиро­ванные нейроны, избирательно реагирующие на определенный признак стимула - ориентацию, направление движения, интенсивность. Они по­лучили название детекторов. Нейроны-детекторы, выделяющие разные признаки стимула (цвет, движение, ориентация), расположены в разных слоях коры и образуют объединения (нейронные ансамбли).

Для проекционных корковых зон наиболее характерны вертикально ориентированные нейронные ансамбли - колонки, впервые обнаруженные Маунткаслом в соматосенсорной коре. Одни колонки реагировали на прикосновение к поверхности тела, другие на давление. Часть колонок реагировала на стимуляцию только одной половины тела. Колонки обнаруживаются и в других областях коры. По сложности обрабатываемой информации выделяют три типа колонок: микроколонки, макроколонки и гиперколонки, или модули.

Микроколонки реагируют лишь на определенную градацию какого-либо признака, например, вертикальную или горизонтальную ориентацию; макроколонки, объединяя микроколонки, выделяют общий признак ориентации, реагируя на разные ее значения. Модуль выполняет обработку самых разных характеристик стимула (интенсивность стимула, цвет, ориентация, движение).

Дальнейшая обработка сенсорно специфических сигналов осуществ­ляется с участием так называемых гностических нейронов, получающих информацию об отдельных при знаках от системы нейронов-детекторов. В гностический нейронах отдельные признаки интегрируются в целостный одномодальный (зрительный или слуховой) образ воспринимаемого объекта. Гностические нейроны, интегрирующие признаки одной сенсорной модальности, составляют 4-5 % в первичных проекционных зонах и широко представлены во вторичных полях.

3. Управление движениями

3.1 Общая характеристика скелетно-мышечной системы

Каждая мышца состоит из параллельных пучков поперечнополосатых мышечных волокон. Каждый пучок одет оболочкой. И вся мышца снаружи покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой, защищающей нежную мышечную ткань. Каждое мышечное волокно также имеет снаружи тонкую оболочку, а внутри него находятся многочисленные тонкие сократительные нити - миофибриллы и большое количество ядер. Миофибриллы, в свою очередь, состоят из тончайших нитей двух типов - толстых (белковые молекулы миозина) и тонких (белок актина). Так как они образованы различными видами белка, под микроскопом видны чередующиеся темные и светлые полосы. Отсюда и название скелетной мышечной ткани - поперечнополосатая. У человека скелетные мышцы состоят из волокон двух типов - красных и белых. Они различаются составом и количеством миофибрилл, а главное - особенностями сокращения. Так называемые белые мышечные волокна сокращаются быстро, но быстро и устают; красные волокна сокращаются медленнее, но могут оставаться в сокращенном состоянии долго. В зависимости от функции мышц в них преобладают те или иные типы волокон. Мышцы выполняют большую работу, поэтому они богаты кровеносными сосудами, по которым кровь снабжает их кислородом, питательными веществами, выносит продукты обмена веществ. Мышцы крепятся к костям с помощью нерастяжимых сухожилий, которые срастаются с надкостницей.

Обычно мышцы одним концом крепятся выше, а другим ниже сустава. При таком креплении сокращение мышц приводит в движение кости в суставах.



Рис. 3.1. Мышечная система человека: 1 -- мышцы лица; 2 -- мышцы шеи; 3 -- дельтовидная мышца; 4 -- большая грудная мышца; 5 -- двуглавая мышца плеча; 6 --- наружная косая мышца живота; 7 -- прямая мышца живота; 8 -- мышцы предплечья; 9 -- мышцы кисти; 10 -- четырехглавая мышца бедра; Ц -- мышцы голени; 12 -- икроножная мышца; 13 -- двуглавая мышца бедра; 14 -- большая ягодич-ная мышца; 15 -- широчайшая мышца спины; 16 -- трехглавая мышца плеча; 17 -- трапециевидная мышца.

3.2 Структуры ЦНС,участвующие в управлении движениями

Центральная нервная система получает информацию от рецепторов, обрабатывает ее и формирует ответ. В ряде случаев этот ответ носит рефлекторный характер и выражается в движении, поддержании позы или, реже, в изменении секреторной активности. Регуляция запуска и выполнения всех движений с участием скелетной мускулатуры осуществляется двигательными центрами ЦНС. Движения могут быть автоматическими, за их осуществление ответственны центры спинного мозга и ствола, и произвольными, происходящими под контролем вышележащих центров (кора, базальные ганглии). Однако в случае частого повторения одного и того же вида движений в ЦНС формируется программа, управляющая этими движениями; они становятся неосознанными, автоматическими. В качестве примера можно привести некоторые профессиональные навыки: гимнастические движения, печатание на машинке и т.д.

На уровне спинного мозга замыкаются дуги довольно простых рефлексов, названных спинальными. К ним относится, например, коленный рефлекс, относящийся к рефлексам растяжения. Информация от мышечных и сухожильных рецепторов поступает через задние корешки в спинной мозг и в передних его рогах переключается на мотонейроны, образующие двигательные окончания в мышцах. В других случаях между чувствительным и двигательным нейронами существует один и более вставочных нейронов, передающих импульсы в соседние сегменты спинного мозга. Эти рефлексы важны для поддержания длины мышцы на оптимальном уровне и тонуса мышц, участвующих в поддержании позы. При ее растяжении возбуждаются рецепторы в мышечных веретенах и сухожилиях; импульс, приходящий от мотонейронов, вызывает сокращение мышцы.

Импульсы, приходящие от кожных рецепторов (болевые, тактильные)

часто возбуждают мотонейроны не только своей, но и противоположной стороны. В результате может возникнуть перекрестный разгибательный рефлекс, при котором конечность своей стороны сгибается, а противоположной - разгибается.

В спинном мозге существуют восходящие и нисходящие межсегментарные рефлекторные пути, которые никогда не покидают спинной мозг. Их называют также проприоспинальными трактами или собственными пучками (сегментарный аппарат) спинного мозга. Они образованы отростками вставочных нейронов, которые могут быть расположены в виде отдельных скоплений. Эти нейроны ответственны за выполнение автоматических движений. Благодаря им обеспечиваются сложные согласованные движения в ответ на сигнал с периферии или из других отделов ЦНС.

3.3 Программы движений и координация движений

В планировании, преобразовании и исполнении двигательной программы участвуют различные структуры нервной системы, организованные по иерархическому принципу. Двигательная программа может быть реализована различными способами. В простейшем случае центральная нервная система посылает заранее сформированную последовательность команд к мышцам, не подвергающуюся во время реализации никакой коррекции. В этом случае говорят о разомкнутой системе управления. Такой способ управления используется при осуществлении быстрых, так называемых баллистических движений. Чаще всего ход осуществления движения сравнивается с его планом на основе сигналов, поступающих от многочисленных рецепторов, и в реализуемую программу вносятся необходимые коррекции -- это замкнутая система управления с обратными связями. Однако и такое управление имеет свои недостатки. Вследствие относительно малой скорости проведения сигналов, значительных задержек в центральном звене обратной связи и времени, необходимых для развития усилия мышцей после прихода активирующей посылки, коррекция движения по сигналу обратной связи может запаздывать. Поэтому во многих случаях целесообразно реагировать не на отклонение от плана движения, а на само внешнее возмущение еще до того, как оно успело вызвать это отклонение. Такое управление называют управлением по возмущению.

В осуществлении координации движений участвуют все отделы центральной нервной системы -- от спинного мозга до коры большого мозга. У человека двигательные функции достигли наивысшей сложности в результате перехода к прямостоянию и прямохождению (что осложнило задачу поддержания равновесия), специализации передних конечностей для совершения тонких движений, использования двигательного аппарата для коммуникации (речь, письмо). В управление движениями человека включены высшие формы деятельности мозга, связанные с сознанием, что дало основание называть соответствующие движения произвольными.

3.4 Схема тела

Схема тела - представление человека о расположении его конечностей и отдельных частей тела.

Тело человека - это материальная физическая составляющая живого организма человека. Она является низшей в иерархии трех частей, несводящихся друг к другу и неразделимых частных сущностей, составляющих человека: Дух - душа - тело.

Части тела: голова, шея, туловище, верхние конечности (руки) и нижние конечности (ноги). Специалисты исследовали топографию поверхностей тела, и разделили поверхности частей тела на определенные области. Топографическая анатомия поверхностей тела содержит единые для всех ориентиры для исследований тела человека, для обмена информацией о результатах исследований и для медицинских манипуляций. Эти ориентиры являются индивидуальными и относительными. Основными областями поверхностей частей тела являются: в голове - область свода черепа и область лица, в туловище - область груди, область живота и область спины.

Рис 3.2. Квадранты тела

3.5 Типы движений

Движение определяют как форму реакции организма, выражающейся в перемещении его составных частей или целого организма в пространстве. Все многообразие видимых форм движений человека основывается на физических законах перемещения тел в инерционном пространстве. Конечности и тело представляют собой кинематические цепи, которыми можно управлять, если задавать желаемую траекторию движения. Для этого необходимо связать избыточные степени свободы. Это и является основной функцией центральной нервной системы при организации координированных движении.

При классификации движений учитывают изменение взаимного поло­жения частей тела (сгибание, разгибание), функциональное значение движений (ориентировочные, ударные, нажимные и т. д.), морфофупкциоиальную организацию (дыхательные, мышечные, движения глаз и т. д.), степень осознанности (автоматические, произвольные и непроизвольные, трудовые).

Непроизвольные (безусловно-рефлекторные) движения представляют собой двигательные акты, управление которыми осуществляется автоматически и неосознанно. Это простые движения, поддержание позы, регуляция работы антигравитационных мышц. Произвольные {условно-рефлекторные) движения регулируются осознанно, осуществляются при участии всех уровней головного мозга и связаны с формированием различных двигательных навыков.

Простые движения представляют собой движения, осуществляемые с участием одного сустава, либо движения, координация которых осуществляется при участии низшего уровня организации. Сложные движения представляют собой двигательные акты с участием двух и более суставов. Они строятся из простых движений, как из строительных блоков, и требуют для своей регуляции и координации участия высших уровней мозга.

Быстрые движения баллистического типа завершаются раньше, чем к соответствующим центрам мозга успевает прийти информация от двигательных аппаратов. Медленные движения постоянно корректируются по ходу выполнения за счет информации, поступающей па все уровни мозга от рецепторов мышц и суставов.

4. Обонятельная, вкусовая, интероцептивные системы

4.1 Обонятельная система

Рецепторные клетки, воспринимающие запахи, расположены в обонятельном эпителии слизистой верхней носовой раковины. Обонятельная область слизистой имеет желтовато-коричневый цвет и занимает площадь около 10 см2. Обонятельные клетки слизистой соседствуют с опорными и базальными клетками. Опорные клетки вырабатывают слизь, в которую погружены волоски обонятельных булав. Количество обонятельных клеток у человека около 30 млн.

Отделы:

· Периферический отдел включает органы обоняния, обонятельный эпителий, содержащий хеморецепторы и обонятельный нерв. В парных проводящих нервных путях отсутствуют общие элементы, поэтому возможно одностороннее поражение обонятельных центров с нарушением обоняния на стороне поражения.

· Вторичный центр обработки обонятельной информации -- первичные обонятельные центры (переднее продырявленное вещество (лат. substantia perforata anterior), лат. area subcallosa и прозрачная перегородка (лат. septum pellucidum)) и добавочный орган (вомер, воспринимающий феромоны)

· Центральный отдел -- конечный центр анализа обонятельной информации -- находится в переднем мозге. Он состоит из обонятельной луковицы, связанной ветвями обонятельного тракта с центрами, которые расположены в палеокортексе и в подкорковых ядрах.

Обонятельный эпителий -- это особая эпителиальная ткань носовой полости, участвующая в восприятии запаха. У человека размер этой ткани порядка 2 см в ширину и 5 см в длину. Обонятельный эпителий -- это часть обонятельной системы, которая является первым этапом обработки обонятельной информации. Обонятельный эпителий включает три типа клеток: обонятельные нейроны, клетки «поддержки» и базальные клетки.

Корковый обонятельный центр расположен на нижней поверхности височной и лобной долей коры больших полушарий. Обонятельная зона коры находится на основании мозга, в области парагиппокампальной извилины, главным образом в uncus. Некоторые авторы относят к корковому представительству обонятельного центра аммонов рог и gyrus dentatus.

Общим для всех этих образований головного мозга является наличие тесных взаимоотношений с лимбической системой (поясная извилина, гиппокамп, миндалевидное тело, область перегородки). Она участвуют в поддержании постоянства внутренней среды организма, регуляции вегетативных функций и формировании эмоций и мотиваций. Эту систему иначе называют «висцеральным мозгом», так как эта часть конечного мозга может рассматриваться как корковое представительство интерорецепторов. Сюда поступает информация от внутренних органов о состоянии внутренней среды организма.

4.2 Вкусовая система

Вкусовая сенсорная система -- сенсорная система, при помощи которой воспринимаются вкусовые раздражения.

.У млекопитающих животных и человека вкусовые органы помещаются главным образом на сосочках языка и отчасти на мягком нёбе и задней стенке глотки. Наибольшего развития вкусовые органы достигают у животных, медленно и хорошо пережёвывающих пищу. Имеется несколько типов сосочков, образуемых слизистой оболочкой языка. Желобоватые сосочки (у человека их от 6 до 16), в каждом из которых от 300 до 5000 вкусовых луковиц, располагаются 2 симметричными рядами, сходящимися к корню языка. Листовидные сосочки (у человека они сохраняются только в грудном возрасте) располагаются по одному с каждой стороны языка. Эти два типа сосочков снабжены слизистыми железами, секрет которых способствует растворению твёрдой пищи, обусловливая химическое воздействие её на вкусовые органы. На кончике и спинке языка располагаются 350--400 грибовидных сосочков, в каждом из которых имеются 2--3 вкусовых органа. У всех позвоночных вкусовые органы овальной формы находятся в толще многослойного эпителия слизистой оболочки, с поверхностью которой они сообщаются коротким вкусовым каналом. Каждый вкусовой орган состоит из 10--15 рецепторных и нескольких опорных клеток. От клеток, образующих дно вкусового канала, отходят слабо исчерченные конические «вкусовые кисточки», которые, разветвляясь, отдают 30--40 микроворсинок, выстилающих дно вкусовой ямки. Просвет между вкусовыми кисточками заполнен богатым аминокислотами и мукополисахаридами веществом -- так называемыми штифтиками. Во вкусовых органах обнаружены белок, способный образовывать специфические комплексы с сахарами, и ферменты, меняющие активность под влиянием вкусовых веществ. На этом основано предположение, что вкусовые вещества, продиффундировав через штифтики и вступив в контакт с вкусовыми кисточками, соединяются с молекулами особых «вкусовых» белков, что и лежит в основе возбуждения рецепторной клетки, передающегося по вкусовому нерву в центральную нервную систему. К основаниям вкусовых клеток подходят, образуя здесь синапсы, нервные окончания вкусового нерва. Область синапсов отличается высокой активностью ацетилхолинэстеразы, что свидетельствует о холинергическом механизме передачи возбуждения вкусовой клетки в центральную нервную систему.

Вкусовые волокна лицевого нерва начинаются во вкусовых органах передних двух третей языка. Они идут сначала в составе язычного нерва, затем вступают в барабанную струну, с которой и входят в лицевой нерв. Волокна, иннервирующие вкусовые органы задней трети языка, нёба и надгортанника, начинаются от клеток каменистого узла языкоглоточного нерва. Иннервирующие вкусовые органы волокна блуждающего нерва возникают в клетках его чувствительных узлов и проходят в продолговатый мозг, заканчиваясь, как и другие вкусовые волокна, в ядре одиночного пучка. Восходящие пути из ядра одиночного пучка переходят через медиальную петлю в зрительный бугор, откуда берут начало волокна, оканчивающиеся в корковом центре вкуса.

4.3 Интероцептивная( висцерельная) сенсорная система

Большая роль в жизнедеятельности организма принадлежит висцеральной, или интерорецептивной, сенсорной системе. Она воспринимает изменения внутренней среды организма и поставляет центральной и автономной нервной системе информацию, необходимую для рефлекторной регуляции работы всех внутренних органов. Типичными в этом отношении являются рефлексы Геринга и Брейера (саморегуляция дыхания), рефлексы с прессе- и хеморецепторов каротидного синуса, рефлекторное выделение желудочного сока, рефлекторные акты мочеиспускания и дефекации, рефлекторные кашель и рвота и др.

Проводящие пути и центры висцеральной системы. Проводящие пути висцеральной системы представлены в основном блуждающим, чревным и тазовым нервами. Блуждающий нерв передает афферентные сигналы в ЦНС по тонким волокнам с малой скоростью от практически всех органов грудной и брюшной полости, чревный нерв -- от желудка, брыжейки, тонкого отдела кишечника, а тазовый -- от органов малого таза. В составе этих нервов имеются как быстро-, так и медленнопроводящие волокна. Импульсы от многих интероцепторов проходят по задним и вентролатеральным столбам спинного мозга.

Высшим отделом висцеральной системы является кора большого мозга. Двустороннее удаление коры сигмовидной извилины резко и надолго подавляет условные реакции, выработанные на механические раздражения желудка, кишечника, мочевого пузыря, матки. В условнорефлекторном акте, начинающемся при стимуляции интероцепторов, участвуют лимбическая система и сенсомоторные зоны коры большого мозга.

Изменение состояния внутренних органов, регистрируемое висцеральной сенсорной системой, даже если оно не осознается человеком, может оказывать значительное влияние на его настроение, самочувствие и поведение. Это связано с тем, что интероцептивные сигналы доходят до высоких уровней ЦНС (вплоть до коры большого мозга), что может приводить к изменениям активности многих нервных центров, выработке новых условнорефлекторных связей. Особенно важна роль интероцептивных условных рефлексов в формировании сложных цепных реакций, составляющих пищевое, половое и другие формы поведения и являющихся важной частью жизнедеятельности человека и животных.

Список использованных источников

1. Покровский В.М., Коротько Г.Ф. Физиология человека./Под редакцией В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько/ М.: Медицина, 2001 год - 448 с.

2. Прохоров А. М. Физический энциклопедический словарь/Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. коллегия Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик-Романов и др. -- М.: Сов. энцикл., 1983. -- 928 с., стр. 579

3. Хомская Е. Д. Нейропсихология: 4-е издание. -- СПб.: Питер2005. -- 496 с.

4. Дубровинская Н.В., Фарбер Д.А., Безруких М.М. Психофизиология ребенка: Психофизиологические основы детской валеологии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений . -- М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - 144 с.

5. Санин M. П., Билич Г. Л. Анатомия человека: В 2 кн. 2-е изд., перераб. и доп. М., 1999.

6. Шувалова Н.В. Строение человека. - М.: Олма-пресс, 2000 г.

7. Федюкович Н. И. Анатомия и физиология человека: Учебное пособие. Изд. 2-е. -- Ростов н/Д: изд-во: «Феникс», 2003. - 416 с.

8. http://ru.wikipedia.org/

9. Алипов Н.Н. Основы медицинской физиологии. учеб. пособие для студ. мед. вузов : [рек. УМО по мед. и фарм. образованию вузов России] / Н. Н. Алипов. - Москва : Практика, 2008. - 413 с

Размещено на Allbest.ru

...