АНАЛИЗАТОРЫ. Совокупность нервных структур, обеспечивающих восприятие и анализ информации и формирующих ощущения

Совокупность нервных структур, обеспечивающих восприятие и анализ информации и формирующих ощущения, называется анализатором, или сенсорной системой.

Учение об анализаторах было создано И.П. Павловым.

Анализатор состоит из трех отделов: периферического, проводникового и коркового.

1. Периферический - это рецепторы и вспомогательные структуры органа чувств, которые воспринимают и преобразуют раздражения в специфическую активность нервной системы. У большинства рецепторных аппаратов основной структурной единицей является клетка, снабжённая волосками или ресничками. Рецепторы специфичны, высоко чувствительны, способны к адаптации, кодируют информацию, т.е. преобразуют энергию раздражителя в условную форму (код) – последовательность импульсов.

Классификация рецепторов

‑ по характеру ощущения: тепловые, холодовые, болевые и др.;

‑ по адекватности раздражителя: механо-, термо-, хемо-, фото-, баро-, осморецепторы и др.;

‑ по отношению к среде: экстеро-, интерорецепторы;

‑ по модальности: моно- и полимодальные;

‑ по морфологическим особенностям: первично- и вторичночувствующие. Первичночувствующие – это окончание чувствительного нейрона, в котором происходит возбуждение (обонятельные, тактильные, проприорецепторы); вторичночувствующие имеют специализированную рецепторную клетку, контактирующую с периферическим отростком нейрона, в котором происходит возбуждение.

2. Проводниковый - афферентные волокна и подкорковые центры, которые осуществляют обработку поступающих от рецепторов возбуждений и передают их в кору головного мозга. От каждого рецептора идёт строго локализованный специфический сенсорный путь. От него отходят коллатерали к ретикулярной формации ствола мозга, а от неё начинаются неспецифические пути к вышележащим структурам мозга. В проводниковом отделе происходит усиление процессов возбуждения, фильтрация, дублирование, перекодирование информации.

3. Корковый - определенная зона в коре больших полушарий, где осуществляется высший анализ и синтез возбуждений и формирование ощущений. Корковый отдел анализаторов имеет центральную часть и окружающую её ассоциативную зону.

1. Зрительный анализатор - обеспечивает ориентировку организма в пространстве, информирует о смене дня и ночи; дает примерно 90% информации, поступающей в мозг, и воспринимает электромагнитные излучения в видимом диапазоне от 400 до 750 нм.

Отделы:

1. Периферический – рецепторы сетчатки глаза и вспомогательные структуры;

2. Проводниковый – зрительные нервы;

3. Корковый отдел – затылочная доля коры больших полушарий.

1. Периферический отдел

Строение глаза. Глаз состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата (брови, веки, ресницы, мышцы, слезная железа, коньюнктива).

Глазное яблоко имеет ядро и три оболочки:

В состав ядра входят: хрусталик, стекловидное тело, водянистая влага.

а) Хрусталик - двояковыпуклая линза, расположен позади зрачка, покрыт капсулой. Он преломляет лучи света и собирает их в фокусе на сетчатке.

б) Стекловидное тело заполняет всю полость глазного яблока и состоит из аморфного прозрачного вещества. В его состав входят коллаген, гуалуроновая кислота и др. вещества.

в) Водянистая влага находится в передней и задней камерах глаза.

Оболочки глазного яблока

1. Наружная - склера спереди переходит в прозрачную роговицу. Роговица проницаема для различных лекарственных веществ и поддерживает необходимое осмотическое давление.

2. Средняя – сосудистая богата сосудами и пигментными клетками, поглощающими свет. Передний ее отдел переходит в радужную оболочку, содержащую пигменты. В центре ее находится отверстие – зрачок. В радужке имеются кольцевые и радиальные мышцы. В сосудистой оболочке есть ресничное тело (цилиарное). В нем имеется ресничная мышца (гладкая), связанная цинновой связкой с хрусталиком глаза.

3. Внутренняя оболочка – сетчатка содержит ганглиозные, биполярные и другие виды нервных клеток, а также рецепторы: колбочки и палочки.

Оптический аппарат глаза: роговица, камеры глаза, радужка, зрачок, хрусталик, сумка хрусталика и стекловидное тело.

Для ясного видения предмета необходимо, чтобы лучи от его точек были сфокусированы на сетчатке. Приспособление глаз к четкому видению различно удаленных предметов называется аккомодацией. При аккомодации изменяется кривизна хрусталика и его преломляющая способность. При рассматривании отдаленных предметов ресничная мышца (иннервируется III парой парасимпатической НС) расслабляется, а циннова связка натягивается и хрусталик уплощается; при рассматривании близких предметов – ресничная мышца сокращается, а циннова связка расслабляется и кривизна хрусталика увеличивается. Обычно при этом суживается зрачок. Введение в глаз атропина ограничивает аккомодацию, а введение пилокарпина – вызывает сокращение этой мышцы.

Аномалии рефракции (преломление лучей без аккомодационных изменений) глаза.

1. Миопия – близорукость – продольная ось глаза длинная, лучи от далеких предметов фокусируются перед сетчаткой – необходимы вогнутые линзы.

2. Гиперметропия – дальнозоркость – продольная ось глаза короткая, лучи от далеких предметов фокусируются за сетчаткой – необходимы выпуклые линзы.

3. Пресбиопия – старческая дальнозоркость – теряется эластичность хрусталика.

4. Астигматизм – неодинаковое преломление лучей в разных направлениях – необходимы цилиндрические линзы.

Зрачковый рефлекс – это сужение или расширение зрачка, регулирующего поток света на сетчатку. Отверстие в центре радужной оболочки – зрачок – пропускает только центральные лучи и не пропускает периферические, что способствует четкости изображения на сетчатке. Величина зрачка изменяется за счет сокращения мускулатуры радужной оболочки. В радужке есть кольцевые и радиальные мышцы. Кольцевые мышцы иннервируются парасимпатическими нервами, радиальные ‑ симпатическими.

1. Свет ® рецепторы сетчатки ® зрительные нервы ® РSS (III пара) ® сокращение кольцевых мышц (Ах + М-холинорецепторы) ® сужение зрачка.

2. Мало света ® рецепторы сетчатки ® зрительные нервы ® SS (С₈-Тh₁) ® верхний шейный ганглий ® сокращение радиальных мышц (НАД+α-адренорецепторы) ® расширение зрачка.

Расширение зрачка может возникать с активацией симпатической НС (страх, ярость, боль, гипоксия).

СЕТЧАТКА ГЛАЗА

Фоторецепторы сетчатки – колбочки и палочки.

Колбочки (6-7 млн) воспринимают цвета; осуществляют центральное зрение и работают при ярком свете. Расположены в центре сетчатки, особенно много в центральной ямке (желток пятно).

Палочки (120млн) обеспечивают зрение при слабой освещенности; осуществляют периферическое зрение; воспринимают подвижные объекты. Расположены на периферии сетчатки.

В центре пересечения сетчатки оптической осью глаза находится желтое пятно, а в его углублении ‑ центральной ямке – содержатся только колбочки.

Место выхода зрительного нерва из глазного яблока не содержит фоторецепторов, оно не чувствительно к свету и называется слепым пятном.

В сетчатке кроме палочек и колбочек находятся афферентные нейроны проводникового отдела. Они вместе с фоторецепторами образуют сложную нервную сеть, которая участвует в первичной обработке зрительной информации.

Фотохимические процессы в сетчатке

Лучи света, попав через зрачок, преломляются хрусталиком и собираются в фокусе на сетчатке. Палочки содержат зрительный пигмент родопсин, колбочки – иодопсин и др. Молекула зрительного пигмента состоит из белка опсина и ретиналя. Источником ретиналя служат каротиноиды.

Под действием света пигменты распадаются. При этом в сетчатке изменяется ионный транспорт и возникает электрический сигнал, который передаётся биполярным, ганглиозным и др. клеткам сетчатки. Скорость распада родопсина больше скорости распада иодопсина, поэтому чувствительность палочек к свету, содержащих родопсин, в 1000 раз больше, чем колбочек, содержащих иодопсин. Под действием света родопсин распадается на опсин и ретиналь, который является производным витамина А. Из этих молекул в темноте и более медленно на свету родопсин палочек восстанавливается. Синтез родопсина нарушается при недостатке витамина А, что приводит к ухудшению сумеречного зрения и возникновению заболевания «куриная слепота». Распад иодопсинаколбочек происходитв четыре раза медленнее, а восстанавление происходит интенсивнее в темноте. При выходе из темного помещения на яркий свет глаза адаптируются к свету в течение 4-6 минут – это световая адаптация. При переходе из светлого помещения в темное происходит темновая адаптация, которая продолжается около 45 минут.

2. Проводниковый отдел. Зрительный образ, сформированный на сетчатке, кодируется и передается по волокнам зрительного нерва (II пара), которые идут от правого и левого глаза. У основания мозга они образуют частичный перекрест, после которого они называются зрительными трактами. По их волокнам возбуждение поступает в средний мозг (ядра верхних бугров), далее – к ядрам латеральных коленчатых тел таламуса. Волокна последних нейронов поступают в кору.

3. Корковый отдел находится в затылочной доле: в поле 17 формируются ощущения яркости цвета, формы; в полях 18 и 19 происходит тонкий анализ образов, зрительное внимание.

Трехкомпонентная теория цветоощущения разработана Ломоносовым, Юнгом, Гельмгольцем: в сетчатке имеются 3 вида колбочек, воспринимающих красный, сине-фиолетовый и зеленый цвета. При выпадении какого-либо цвета наступает цветовая слепота. Полная цветовая слепота (ахромазия) встречается редко: человек видит предметы в сером цвете. Чаще встречается частичная цветовая слепота, например, дальтонизм: человек не способен различать оттенки светло-красных и темно-зеленых цветов и др.

Острота зрения – это максимальная способность глаза различать отдельные объекты. Острота зрения обратно пропорциональна минимальному зрительному углу, под которым крайние точки объекта не сливаются в зрительном восприятии. ОЗ-visus (V), норма V=1,0.

II. Вкусовой анализатор формирует вкусовые ощущения. В формировании вкуса участвуют также тактильная и температурная чувствительность ротовой полости и обонятельная чувствительность.

1 Рецепторный отдел – это вкусовые почки (луковицы), расположены на языке, задней стенке глотки, мягком небе, миндалинах и надгортаннике. Их приблизительно 10 тысяч. Каждая вкусовая почка состоит из опорных клеток и рецепторных клеток с микроворсинками. Дистальные части рецепторных клеток выходят в общую камеру и заканчиваются порой на вершине почки. У корня языка рецепторы воспринимают горькое, на кончике – сладкое и соленое, по краям соленое и кислое.

2 Проводниковый отдел. От рецепторов передних 2/3 языка в составе лицевого нерва (VII), задней трети языка в составе языкоглоточного нерва (IX), от рецепторов глотки в составе блуждающего нерва (X) импульсы идут в продолговатый мозг, затем в таламус, (участвует в формировании вкусовых ощущений), гипоталамус (формирует эмоциональный компонент вкусовых ощущений) и далее в кору больших полушарий.

3 Корковый отдел расположен в височной доле, где формируются ощущения вкуса.

III. Обонятельный анализаторобеспечивает оценку качества внешней среды, участвует в регуляции пищеварения, эмоциональных состояний.

1 Рецепторный отдел - это обонятельный эпителий верхних носовых раковин и соответствующий им участок перегородки носа. Рецепторы относятся к типу первичных. Дендриты их оканчиваются булавой с ресничками и погружаются в слой слизи. Каждый рецептор может возбуждаться 20-25 пахучими веществами, отдавая предпочтение некоторым. Пахучие вещества раздражают не только обонятельные рецепторы, но и нервные окончания V (полость носа), IX и X (глотка) пар нервов и обонятельная информация от последних поступает в мозг, минуя обонятельные нервы и тракты.

2 Проводниковый отдел представлен обонятельными нервами (I пара), которые направляются в обонятельную луковицу.

3 Корковый отдел расположен в височной доле коры рядом с центром вкуса, где формируются обонятельные ощущения.

Особенность обонятельной системы – ее афферентные волокна не переключаются в таламусе.

IV. Слуховой анализатор воспринимает звуковые колебания и формирует звуковые ощущения.

1 Периферический отдел – это рецепторы кортиевого органа, находящегося в органе слуха.

Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.

1. Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода, который заканчивается барабанной перепонкой, толщиной примерно 0,1 мм. Функции наружного уха: выполняет функцию резонатора; коллектора и обеспечивает направленное проведение звука; защитную функцию; определяет локализацию источника звука.

2. Среднее ухо состоит из барабанной полости, расположенной внутри височной кости. На медиальной стенке находится овальное и круглое окна, затянутые вторичной барабанной перепонкой. В полости имеются три слуховые косточки: молоточек, наковальня, стремечко. Они образуют систему рычагов, обеспечивающую усиление давления от барабанной перепонки до овального окна в 20-25 раз. Полость среднего уха соединена с носоглоткой при помощи евстахиевой трубы.

3. Внутреннее ухо располагается в толще пирамиды височной кости, оно соединено со средним ухом при помощи овального окна. Внутреннее ухо содержит рецепторы двух анализаторов: слухового (кортиев орган улитки) и вестибулярного (преддверие и полукружные каналы). Внутреннее ухо состоит из костного и перепончатого лабиринтов, между которыми находится перилимфа. Лабиринт состоит из трех частей: преддверия, трех полукружных каналов и улитки.

Орган слуха – улитка, представлен каналом, который делает вокруг своей оси 2,5 оборота. Внутри он разделен двумя мембранами на 3 канала: верхний (вестибулярный), нижний (барабанная лестница), средний (улиточный). Верхний и нижний каналы соединяются между собой у верхушки улитки отверстием – геликотремой. Они представляют собой как бы единый канал, начинающийся овальным и заканчивающийся круглым пятном. Они заполнены перилимфой, по составу схожей соспинномозговой жидкостью. Средний канал заполнен эндолимфой, в ней больше ионов калия именьше ионов натрия). Звуковоспринимающий аппарат находится в улитке.

Передача колебаний звука от внутреннего уха в мозг

Внутри среднего канала находится основная (базальная) мембрана, состоящая примерно из 40 тысяч тонких натянутых волокон. Они начинаются от основания улитки и удлиняются к верхнему ее завитку. На мембране расположен кортиев орган. Он состоит из одного ряда внутренних и 3-4 рядов наружных рецепторных волосковых клеток. Волосковые клетки располагаются на опорных клетках. Над волосками находится текториальная мембрана, состоящая из коллагеновых волокон и желатинозной массы. Звуковые колебания мембраны овального окна вызывают колебания пери- и эндолимфы. Эндолимфа вызывает колебания волокон основной мембраны. При этом волоски рецепторов изгибаются и касаются текторильной мембраны. В клетках кортиева органа происходит кодирование силы и частоты звука. Рецепторы у основания улитки воспринимают высокие тона, у вершины – низкие.

2 Проводниковый отдел: сигналы от рецепторов передаются афферентным волокнам слухового нерва (VIII) в кохлеарные ядра продолговатого мозга, затем возбуждение переключается на нейроны нижних бугров четверохолмия; от них волокна идут в медиальные коленчатые тела таламуса.

3 Корковый отдел: от таламуса нейроны направляются в кору больших полушарий (височная доля). Первичная слуховая кора находится в верхней части височной доли (41,42 поля), где ощущаются тона, шумы, звуки. Вторичная слуховая кора (22 поле – верхняя височная извилина) производит понимание последовательности тонов, звуков, слов.

Человеческая ухо воспринимает звуки в диапазоне 16-20000 Гц. Наибольшая чувствительность наблюдается от 1000 – до 4000 Гц.

V. Вестибулярный анализатор – оценивает положение и перемещение головы, создает чувство равновесия, сознание положения тела в пространстве (при закрытых глазах).

1 Периферический отдел включает преддверие и 3 полукружных канала. Преддверие состоит из маточки и мешочка, заполненных эндолимфой. В них имеется отолитовый аппарат с рецепторами. Волоски рецепторов погружены в отолитовую (желеобразную) мембрану, в которой содержатся кристаллы СаСО₃. Три полукружных канала лежат в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Каждый имеет по 2 ножки, одна из них ампула. В каналах находится эндолимфа. В ампулах расположены волосковые рецепторные клетки в виде гребешков (крист), улавливающих любые повороты головы.

2 Проводниковый отдел начинается биполярными клетками вестибулярного ганглия. Их отростки в составе вестибулярного нерва (VIII) идут в продолговатый мозг, таламус, мозжечок, к мотонейронам шейного отдела спинного мозга и мышц-разгибателей, к ретикулярной формации, гипоталамусу.

3 Корковый отдел находится в моторной зоне коры кпереди от центральной извилины, а также в височной коре, коре островка, нижней части постцентральной извилины.

Соматосенсорнаясистема включает кожную чувствительность и скелетно-мышечное чувство.

Кожная чувствительность – ее рецепторная поверхность составляет 1,5-2,0 м². В коже находятся рецепторы, их соотношение на 1 см²:

а) тактильные (25 шт);

б) температурные: холодовые (6-20); тепловые (3);

в) болевые (примерно 200 шт.).

VI. Тактильный анализатор

1 Рецепторный отдел:

а) рецепторы постоянного давления и прикосновения – диски и клетки Меркеля

б) рецепторы прикосновения и вибрации в пределах 40 Гц – тельца Мейсснера и др.

в) рецепторы быстрых изменений прикосновения, давления, вибрации (40-1000 Гц); тельца Фатера-Пачини (в глубоких слоях), а также рецепторы в сухожилиях, связках, брыжейке.

2 Проводниковый отдел: рецепторы → миелиновые волокна (А) → задние корешки спинного мозга → продолговатый мозг → таламус.

3 Корковый отдел: импульсы из таламуса поступают в заднюю центральную извилину (моторную кору) → теменную ассоциативную кору → верхнюю стенку сильвиевой борозды (возле слуховой зоны).

VII. Температурный анализатор

1 Рецепторный отдел: больше рецепторов находится на голове, шее, лице. Существуют:

а) холодовые рецепторы: колбы Краузе, на глубине 0,17 мм;

б) тепловые: тельца Руффини, на глубине 0,3мм.

Соотношение а):б)=8:1 (250тыс:30тыс).

2 Проводниковый отдел: импульсы в спинной мозг → ретикулярную формацию → гипоталамус →таламус.

3 Корковый отдел находится в постцентральной извилине.

VIII. Болевой (ноцицептивный) анализатор

Болевые рецепторы – это стражи здоровья, так как сигнализируют об опасности.

1 Рецепторный отдел: болевые рецепторы (ноцицепторы) являются свободными окончаниями чувствительных нервных волокон типа А и С.

Типы болевых рецепторов:

1) Механорецепторы (А) реагируют на сильные механические раздражители, проводят быструю боль, быстро адаптируются.

2) Механотермические (А) реагируют на сильные механические и тепловые раздражители; проводят быструю боль, быстро адаприруются.

3) Полимодальные (С) реагируют на различные раздражители, проводят позднюю боль, медленно адаптируются. Ноцицепторы под влиянием медиаторов: АХ, АД, НАД, серотонина, гистамина, брадикинина, простагландина, К⁺, Са²⁺, субстанции Р раздражаются.

Энкефалины оказывают общее угнетающее действие на ЦНС. Эндорфины (как и морфин) оказывают угнетающее влияние только на ноцицептивные синаптические входы, снижают болевую чувствительность.

Кора головного мозга играет основную роль в восприятии и осознании боли. Пути обезболивания: применяют средства для наркоза; наркотические и ненаркотические анальгетики; местные анестетики; отвлекающую терапию, гипноз, внушение.