Анатомическая и физиологическая характеристика осязательного анализатора

Тельца Руффини находятся глубоко в дерме, а также в подкожной клетчатке. Они необходимы для измерения времени действия на кожу раздражающего стимула - чем оно продолжительнее, тем дольше работают рецепторы. Благодаря им мы узнаем, что на нашу кожу извне все еще продолжает действовать какой-то раздражитель, или он уже больше не активен. Например, если взять остро заточенный карандаш и несильно прислонить его к любому участку кожи, тельца Мейснера сразу же определят, под каким углом наносится воздействие, с какой стороны оно направлено; тельца Руффини будут активно вырабатывать нервные импульсы до тех пор, пока мы не уберем карандаш - об этом моменте мы также узнаем от телец Руффини.

Тельце Пачини

Тельца Фатера - Пачини находятся преимущественно в подкожной жировой клетчатке. Иногда они бывают настолько велики, что их можно рассмотреть невооруженным глазом. Как и тельца Мейснера, они относятся к механорецепторам кожи. Их основная функция - определение скорости и интенсивности действия объекта, контактирующего с кожей. Именно с помощью этих рецепторов мы можем ощутить силу и глубину давления на нас извне. Кроме того, тельца Пачини помогают нам ощущать вибрацию.

Нервы кожи

Кожа обильно снабжена нервами и представляет собой большое рецепторное поле, воспринимающее раздражения, которые поступают из внешней и внутренней среды.

Ввиду наличия богатого и разнообразного нервного аппарата кожа играет важную роль в жизнедеятельности организма. Нервный аппарат кожи состоит из нервных волокон и нервных окончаний, свободных или инкапсулированных. Они расположены преимущественно в дерме и эпидермисе; значительно меньше их в гиподерме.

Нервные стволы, проникающие в кожу, образуют нервное сплетение в гиподерме. От этого сплетения отходят нервы в дерму, образуя в ней новые сплетения. От нервных сплетений гиподермы и дермы отходят нервные веточки к волосяным мешочкам, сальным и потовым железам, сосудам, мышцам.

Свободные нервные окончания в эпидермисе

В шиловидном слое эпидермиса находятся специальные нервные аппараты - клетки Меркеля, воспринимающие тактильную чувствительность, и свободные окончания осевых цилиндров в виде заострений и пуговчатых утолщений, воспринимающих болевую чувствительность.

Осязательные клетки Меркеля

В сосочковом слое дермы расположены нервные окончания, так называемые колбы Краузе и тельца Мейсснера. Также стоит добавить, что колбы Краузе воспринимают чувство холода, их много в коже кистей, слизистых оболочках, в области клитора, головки полового члена и внутреннего листка крайней плоти.

Осязательные клетки тельца Мейсснера

Клетки тельца Мейсснера, воспринимающие прикосновение, в большом количестве находятся в коже ладонной и боковой поверхностей пальцев.

Таким образом, в коже насчитывается около 500 000 клеток Меркеля и телец Мейсснера, на 1 см² кожи приходится до 200 болевых рецепторов, 20 тактильных, 12 холодовых и 2 тепловых. Рисунок 4 показывает насколько может чувствовать человек органами осязания столь малые внешние воздействия.

Рисунок 4 - Осязание и чувствительные процессы

1.3 Виды и физиологическое происхождение осязательного анализатора

Физиологической основой возникновения осязательных ощущений является последующее возбуждение афферентных нервных волокон, иннервирующих рецепторы, и поступление информации о возбуждении от рецепторов в центральную нервную систему. Центростремительными каналами для осязательной информации служат спинной мозг, ствол мозга, далее возбуждение поступает в интегрирующие структуры таламуса (по лемнисковому и экстралемнисковому путям), а затем в сенсомоторную область коры больших полушарий мозга. Всю совокупность рецепторов кожи и слизистых оболочек, проводящих нервов и нейронов мозга, участвующих в восприятии осязания, называют кожным анализатором. Виды анализаторов можно условно разделить на три вида: тактильный анализатор, болевое ощущение и температурная чувствительность.

Восприятие механических воздействий на поверхность тела обеспечивается тактильными анализаторами. Установлено, что уровень чувствительности тактильных рецепторов к внешнему воздействию изменяется под влиянием растяжения кожи, действия биологически активных веществ, поступающих к коже с кровью и тканевой жидкостью, а также под влиянием симпатической нервной системы. Чувствительность различных участков тела к действию тактильных раздражителей различна, т. е. они имеют разные пороги тактильной чувствительности, например, минимальный порог ощущения для кончиков пальцев кистей рук - 3 мм (в квадрате), тыльной стороны кисти - 12 мм (в квадрате), для кожи в области пятки - 250 мм (в квадрате).

Болевые ощущения вызывают оборонительные рефлексы, в частности рефлекс удаления от раздражителя. Болевая чувствительность, являясь сигналом, мобилизует организм на борьбу за самосохранение, под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.

Температурная чувствительность обеспечивается холодовыми терморецепторами, с максимумом восприятия температуры 25-30·и тепловыми - с максимумом восприятия 40. Наибольшая плотность терморецепторов в коже лица, меньше их в коже туловища, еще меньше в коже конечностей. Передавая информацию об изменениях температуры (окружающей среды). Терморецепторы играют важнейшую роль в процессах терморегуляции (рис. 5).

Рисунок 5 - Пример температурной чувствительности человека (холод).

2. Исследования и эксперименты в области осязательного аппарата

2.1 Хаптика

Хаптика (haptics) - наука об осязании и прикосновении, о коже как органе восприятия и творчества, о тактильных формах деятельности и самовыражения. В широком и притом научно строгом смысле этого термина осязание включает в себя все разнородные и многообразные ощущения, доставляемые прикосновением данного тела к наружным предметам или среде, включая кинэстетические, температурные и болевые. Следовательно, под хаптикой понимается такое взаимодействие человека с окружающим миром, которое может включать и напряжение мышечной ткани, если оно опосредуется наружно, кожей как органом осязания. Слово "хаптика" (и соответствующее прилагательное "хаптический") образовано от греческого слова haphe (осязание) и haptikos (осязательный, тактильный), которые в свою очередь образованы от haptesthai (трогать, хватать).

Ученые, изучающие хаптику считают, что осязание играет важную роль в психической регуляции, контроле и коррекции рабочих движений рук. На основе этого они различают осязательный анализатор на пассивное и активное, мономануальное и бимануальное, непосредственное и инструментальное осязания.

Активное осязание - процесс формирования осязательного образа предмета в ходе его ощупывания. Рука (руки) выступает как своеобразная координатная система, обеспечивающая восприятие пространственных взаимоотношений частей (элементов) ощупываемого предмета и его фактуры.

Для активного осязания характерно разделение функций рук и пальцев. Важнейшую роль при этом играет двигательный (кинестезический) анализатор.

При пассивном осязании осязательный образ контура предмета формируется в условиях его последовательного перемещения относительно покоящейся руки (пальцев). В этих условиях образ формируется на основе только тактильных сигналов. Пассивное осязание свойственно всей кожной поверхности организма. Однако неподвижная кожа воспринимает только отдельные свойства предметов. Для осязательного отражения предмета, а не его отдельных свойств, необходима развертка, т.е. необходимо, чтобы цепь признаков, воспринимаемых отдельными участками кожи, была последовательно развернута, а затем синтезирована. При этом для адекватного отражения предмета недостаточно пассивной развертки. Так, в опытах А.Л. Шифмана (1948), Л.М. Веккера (1959) и др. к коже испытуемого прикасались определенным предметом, а затем экспериментатор двигал предмет по коже испытуемого. Таким образом, возможность развертки создавалась, но отсутствовали самостоятельные движения испытуемого. Оказалось, что при пассивной развертке элементы предмета отражались полнее, но адекватный образ не формировался. Для тактильного отражения целого образа требуются активные движения ощупывающего органа, необходим переход от осязания к ощупыванию.

Мономануальное осязание (от лат. mono - один manus - рука) - пространственно-тактильное различение, осуществляемое одной рукой. Восприятие достигается в ходе активного ощупывания, когда движения руки уподобляются форме предмета. Ощупывание представляет собой дискретный ряд движений и пауз. Выделяют 2 основные стадии обследования предмета.

На 1-й, ориентировочной стадии с помощью мелких (амплитуда 2-3 мм) движений происходит выделение наиболее информативных частей контура фигуры, на 2-й - после размашистых, "обзорных" движений руки возникает тактильный образ предмета.

Бимануальное осязание (от лат. bis - дважды manus - рука) - осязание 2 руками. Обладает рядом преимуществ: больший объем осязательного поля, большая скорость ощупывания, большее разнообразие сопряженных ощупывающих движений, позволяющее оптимизировать стратегию восприятия, расширить возможности восприятия пространственных отношений между предметами. Для бимануального осязания характерно разделение функций рук: одна выполняет функцию опоры или нач. отсчета, др. - собственно ощупывания; при этом циклически происходит смена рук, что обеспечивает взаимный контроль и коррекцию осязательных сигналов. Если разделение функций рук искусственно снимается (обе руки синхронно выполняют одну и ту же функцию - ощупывание), то целостный осязательный образ ощупываемого предмета не формируется. При восприятии предметов (или их элементов), расположенных симметрично относительно сагиттальной плоскости тела, ощупывающие движения обеих рук синхронны; при восприятии предметов (или их элементов), расположенных асимметрично, - асинхронны. Чередование синхронных и асинхронных сопряженных ощупывающих движений - необходимое условие различения и сравнения объектов восприятия (и их элементов). Бинуальное осязание необходимо при формировании пространственных представлений, в особенности таких, как представление о симметрии (рис. 6).

Инструментальное осязание осуществляется с помощью к.-л. вспомогательного орудия и достигает большой точности, даже когда ощупываемый предмет скрыт от зрения.

Получило исключительное развитие в трудовой деятельности человека. Тактильные сигналы, играющие значительную роль в осязании, возникают от соприкосновения руки с орудием, последовательно воспроизводя (сопровождая) проприоцептивные сигналы. Ощупывающим органом является рука, в которой большой палец противостоит всем остальным, что позволяет захватывать предмет, ощупывать его, получать информацию об отдельных признаках и дальше уподоблять движение руки предмету так, чтобы сделать возможным синтез отдельных признаков.

Процесс синтеза тактильного образа проходит ряд стадий. Сначала имеют место мелкие, дробные движения, выделяющие отдельные признаки предмета. Далее наблюдаются более обобщенные движения руки, выполняющие функцию уподобления, и движения, выполняющие синтезирующую функцию. Процесс ощупывания не остается неизменным. Вначале он имеет развернутый характер, а затем, в ходе упражнения, число ощупывающих движений все более сокращается, выделяются информативные признаки, на основе которых сокращенным путем может быть восстановлен тактильный образ.

кожный рецептор анализатор осязание

Рисунок 6 - Бимануальное осязание

2.2 Значение осязания для слепых и патологические нарушения

У людей, лишенных зрения, осязание играет ведущую роль в познании окружающего мира. Пользуясь осязанием, слепые способны выполнять очень тонкую и сложную работу. Осязание у таких больных хорошо развито и обеспечивает ориентацию в пространстве, компенсируя недостаток информации, получаемой здоровыми людьми с помощью других анализаторных систем Особенно высокой степени развития осязания достигает у людей, лишенных как зрения, так и слуха. Специальное обучение таких людей речи, письму, трудовым навыкам основано на совершенствовании у них чувства осязания. Нарушение чувства осязания выражается с полной или частичной его потере, что связано с поражением центральной нервной системы. Нередко у людей наблюдается повышенная чувствительность определенных участков кожи к прикосновению. Повышение чувствительности кожи может быть следствием заболевания ряда внутренних органов. Эта связь помогает врачам диагностировать и лечить ряд заболеваний внутренних органов, воздействуя на чувствительные участки кожи с помощью поверхностного массажа и других методов лечения.

В практической медицине широко известны патологические нарушения осязания, имеющие различное происхождение. У больных с односторонним поражением спинного мозга наблюдают избирательные нарушения осязательной чувствительности на обеих половинах тела ниже места повреждения: на стороне, соответствующей поражению, наряду с параличом произвольных движений отмечают повреждение тактильной чувствительности, а на противоположной стороне - нарушение болевой и температурной чувствительности (см. Броун-Секара синдром). Патологические процессы, обусловленные медленно развивающимся заболеванием спинного мозга - сирингомиелией.

Сирингомиелия приводят к последовательному нарушению у больных болевой, тепловой и холодовой чувствительности. Заболевание лепрой, при которой поражаются нервные волокна кожи, вызывает выпадение болевых ощущений при сохранности тактильного восприятия.

При каких следующих заболеваниях возникает нарушение чувствительности?

Причина нарушения чувствительности - это структурные нарушения в центральных и периферических отделах нервной системы. К таким нарушениям относятся опухоли, травмы, недостаточное кровоснабжение. Кроме того, нарушения чувствительности могут возникнуть при некоторых психических заболеваниях.

Виды нарушения чувствительности:

1. Анестезия - выпадение тактильной чувствительности.

1.1 Диссоциированная - отсутствие болевой и температурной чувствительности при сохранении проприоцептивной или наоборот.

1.2 Истерическая - анестезия у больных истерией, характеризующаяся отсутствием органического поражения рецепторов, проводящих путей и центров нервной системы и распространяющаяся обычно на области тела, границы которых не соответствуют зонам иннервации определённых корешков или нервов.

1.3 Корешковая - анестезия в зоне иннервации определённого заднего корешка спинного мозга.

1.4 Парциальная - отсутствие одного или нескольких видов чувствительности при сохранении остальных.

1.5 Сегментарная - диссоциированная или тотальная анестезия в зоне иннервации определённого сегмента спинного мозга.

1.6 Тотальная - отсутствие всех видов чувствительности.

1.7 Травматическая - анестезия, возникающая в результате повреждения чувствительных нервов и (или) центров нервной системы.

2. Анальгезия - выпадение болевой чувствительности.

3. Термоанестезия - выпадение температурной чувствительности.

4. Гипестезия - снижение тактильной чувствительности.

5. Гиперестезия - усиление тактильной чувствительности.

6. Гиперальгезия - чрезмерная болевая чувствительность.

7. Гипалгезия - снижение болевой чувствительности.

8. Полиестезия - одиночное раздражение воспринимается как множественное.

9. Аллохейрия - пациент локализует раздражение не в месте его нанесения, а на симметричных участках с противоположной стороны.

10. Дизестезия - извращенное восприятие рецепторной принадлежности (тепло воспринимается как холод, болевое раздражение как тепло).

11. Парастезии - ощущения жжения, покалывания, ползания мурашек, стягивания, возникающие спонтанно.

12. Гиперпатия - появление резкого чувства неприятного при нанесении раздражения. Характеризуется повышением порога восприятия раздражителей (гипестезия), отсутствием точной локализации раздражения (неприятное ощущение захватывает целую область), длительный латентный период и длительный период последействия (восприятие отстает по времени от раздражения, неприятное ощущение сохраняется в течение длительного времени после прекращения действия раздражителя).

13. Синестезия - возникновение при раздражении органа чувств наряду с адекватными каких-либо других ощущений (например, ощущение цвета при слушании музыки).

14. Батианестезия - отсутствие проприоцептивной чувствительности.

2.3 Перспективы развития технологии в области осязания по борьбе заболеваниями

Технологии в сфере протезирования за последнее десятилетие достигли значительного развития. Учёные научились делать искусственные конечности, воспринимающие сигналы мозга, и это уже дает человеку возможность управлять ими практически так же ловко, как своими родными, и научили даже парализованных людей управлять роботизированными руками. Международная команда исследователей недавно представила более продвинутый протез. Их новейшая бионическая рука человеку возвращает чувство осязания (рис. 7).

При помощи электродов механическая кисть крепится к главным нервам верхних конечностей. При их помощи мозг посылает не только сигналы для приведения в движение протеза, но также получает в ответ на любое прикосновение обратные импульсы.

Авторы говорят, что их изобретение сможет открыть путь для совершенно нового поколения протезов, которые точно будут имитировать потерянные части тела. Насколько остро такая революция необходима, говорят результаты исследований, по которым половина людей с утраченными конечностями не пользуются практически протезами, потому что не довольны функциональностью последних.

Первые испытания данной технологии прошли в 2009 г. Тогда пациент, которому к нервной системе присоединили временно бионическую руку, смог сжать кулак, пошевелить пальцами, и чувствовал, когда его ладонь укололи иглой.

В совершенно новой модели кисти, которая жёстко будет крепиться к руке, есть на всех пальцах сенсоры обратной связи, а также на запястье и ладони. При этом сигнал поступать может от нескольких датчиков одновременно.

В этом году уже действующий экземпляр пересажен будет анонимному пациенту из Италии.

"Это будет самый первый протез, который обеспечивает в реальном времени сенсорное восприятие, и это настоящая надежда для пациентов, - сообщает Сильвестро Мичера, соавтор исследования, Федеральная политехническая школа в Лозанне. - Чем большее количество ощущений будет восприниматься человек, тем будет больше шансов, что он просто забудет в один день о наличии протеза".

Если первый опыт пересадки пройдёт удачно, готовый полностью вариант бионического протеза доступен будет в течение 2-х лет для массового тестирования.

Рисунок 7 - Бионический протез.

Заключение

Таким образом, мы поняли, что осязательный анализатор - это одно из главных чувств человека, заключающееся в способности ощущать прикосновения, воспринимать что-либо рецепторами, расположенными в коже, мышцах, слизистых оболочках. Узнали, какие типы осязания есть в человеке, а также изучили строение кожных рецепторов.

На основе различных исследовании, мы приходим к выводу, что органы ощущения напрямую зависит от центральной нервной системы, а также рассмотрели различные заболевания, поражающие органы осязания человека, поэтому мы считаем нужным тщательно заботиться о своём здоровье, чтобы сохранить целостность своего организма и поддержания нормальной работы иммунитета.

Список литературы

1. Быков В.Л. Глава 4. Кожа и её производные // Частная гистология человека. - СПб.: Сотис, 2001. - С. 56-70.

2. Эпштейн М.Н. Философия тела / Тульчинский Г.Л. Тело свободы. - СПб.: Алетейя, 2006, - 16-38 с.

3. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. 2-е изд. М., 1946 - 45 с.

4. Крылова Н.В., Наумец Л.В. Анатомия органов чувств - М.: Миа, 2003. - 96 с.

5. Сапин М.Р., Билич Г.Л. Анатомия человека. Книга вторая - М.: Астрель, 2002. - 280 с.

6. Синельников Р.Д., Синельникова Я.Р. Атлас анатомии человека. Т 4. - М.: Оникс, 2001. - 290 с.

7. Чувин Б.Т. Нервная система и органы чувств человека - М.: Дрофа, 2006. - 325 с.

Размещено на Allbest.ru