Зрительный анализатор. Строение и функции оптического аппарата глаза. Проводниковый и корковый отдел зрительного анализатора
Зрительный анализатор – это парный орган зрения, представленный глазным яблоком, мышечной системой глаза и вспомогательным аппаратом. С помощью способности видеть человек может различать цвет, форму, величину предмета, его освещенность и расстояние на котором он находится. Так человеческий глаз способен различать направление движения предметов или их неподвижность. 90% информации человек получает благодаря способности видеть. Орган зрения является самым важным из всех органов чувств. Зрительный анализатор включает в себя глазное яблоко с мышцами ивспомогательный аппарат.
Немного о строении зрительного анализатора
Глазное яблоко расположено в глазнице на жировой подушке, которая служит амортизатором. При некоторых заболеваниях, кахексии (исхудание) жировая подушка истончается, глаза опускаются вглубь глазной впадины и создается ощущение, что они «запали». Глазное яблоко имеет три оболочки:
· белочную;
· сосудистую;
· сетчатую.
Характеристики зрительного анализатора довольно сложны, поэтому разбирать их нужно по порядку.
Белочная оболочка (склера) является самой наружной оболочкой глазного яблока. Физиология этой оболочки устроена так, что она состоит из плотной соединительной ткани, не пропускающей лучи света. К склере прикрепляются мышцы глаза, обеспечивающие движения глаза и конъюнктива. Передняя часть склеры имеет прозрачную структуру и называется роговицей. На роговице сконцентрировано огромное количество нервных окончаний, обеспечивающих ее высокую чувствительность, а кровеносные сосуды в этой области отсутствуют. По форме она круглая и несколько выпуклая, что позволяет обеспечить правильное преломление лучей света.
|
|
|
Сосудистая оболочка состоит из большого количества кровеносных сосудов, которые обеспечивают трофику глазного яблока. Строение зрительного анализатора устроено так, что сосудистая оболочка прерывается в том месте, где склера переходит в роговицу и образует вертикально расположенный диск, состоящий из сплетений сосудов и пигмента. Эта часть оболочки носит название радужки. Пигмент, содержащийся в радужке у каждого человека свой, он и обеспечивает цвет глаз. При некоторых заболеваниях пигмент может уменьшаться или совсем отсутствовать (альбинизм), тогда радужная оболочка приобретает красный цвет.
В центральной части радужки расположено отверстие, диаметр которого изменяется в зависимости от интенсивности освещения. Лучи света проникают в глазное яблоко на сетчатую оболочку только через зрачок. Радужная оболочка имеет гладкую мускулатуру – круговые и радиальные волокна. Она отвечает за диаметр зрачка. Круговые волокна отвечают за сужение зрачка, иннервирует их периферическая нервная система и глазодвигательный нерв.
|
|
|
Глазное яблоко имеет шарообразную форму, что облегчает его повороты для наведения на рассматриваемый объект. На пути к светочувствительной оболочке глаза (сетчатке) лучи света проходят через несколько прозрачных сред — роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Определенная кривизна и показатель преломления роговицы и в меньшей мере хрусталика определяют преломление световых лучей внутри глаза (рис. 14.2).
Преломляющую силу любой оптической системы выражают в диоптриях (D). Одна диоптрия равна преломляющей силе линзы с фокусным расстоянием 100 см. Преломляющая сила здорового глаза составляет 59D при рассматривании далеких и 70.5D — при рассматривании близких предметов. Чтобы схематически представить проекцию изображения предмета на сетчатку, нужно провести линии от его концов через узловую точку (в 7 мм сзади от роговой оболочки). На сетчатке получается изображение, резко уменьшенное и перевернутое вверх ногами и справа налево
После перекреста зрительные нервы в виде правого и левого зрительных трактов проходят к следующим структурам головного мозга:
|
|
|
1) к ядрам верхних бугров четверохолмия (средний мозг),
2) к ядрам наружного коленчатого тела (таламус),
3) к ядрам глазодвигательных нервов,
4) к ядрам гипоталамуса (регуляция уровня бодрствования).
От ганглиозных клеток сетчатки одна ветвь аксонов идет в верхнее двухолмие, а другая ветвь – в латеральное коленчатое тело таламуса. Это создает возможность дублирования идентичных проекций от сетчатки в различных структурах ЦНС. От верхних бугров четверохолмия сигналы идут в базальные ганглии и красное ядро, что позволяет производить более тонкую регуляцию движений, регистрацию направления и скорости движения.
Из таламуса импульсы идут к затылочным областям КБП. В первичной зрительной коре выделяют не 6, а даже 12 слоев коры. Зрительная кора отличается исключительно сложным строением: колонки могут содержать до 100 нейронов.
Структура и функции сетчатки. Фотохимические процессы в сетчатке при действии света. Цветовое зрение, современное представление о восприятии света. Адаптаия зрительного анализатора
Сетчатка это внутренняя фоточувствительная оболочка глаза. Это многослойная структура. Здесь расположены два вида вторично - чувствующих фоторецепторов/ палочки и колбочки/ и несколько видов нервных клеток. Возбуждение с фоторецепторов передается на первую нервную клетку сетчатки(биполярный нейрон), с них возбуждение переходит на ганглиозные клетки сетчатки, которые передают нервные импульсы в подкорковые зрительные центры.
|
|
|
Пигментный слой(топика- задний, наружный). Образован одним рядом эндотелия, содержащего много органоидов, большая часть- меланосомы, придающие этому слою черный цвет. Функции пигментного слоя :1.Экранирующий эффект. Он поглощает доходящий до него свет, препятствуя его отражению и рассеиванию, что способствует четкости зрительного восприятия. 2. Ресинтез зрительных пигментов. Обеспечивает восстановление пигментов после их обесцвечивания. 3. Постоянное обновление наружных сегментов палочек и колбочек.Обеспечивает фагоцитоз обломков постоянно разрушающихся наружных сегментов. 4.Защита фоторецепторных клеток от светового повреждения. 5. Обеспечение фоторецепторных клеток питательными веществами, кислородам. Фоторецепторный слой не имеет капилляров /аваскуляризирован/.
Связь между пигментными и фоторецепторными клетками слабая. Именно в этом месте происходит отслойка сетчатки, которая на 1-ом этапе приводит к нарушению зрения за счет смещения оптического фокуса изображения, а на 2-ом быстро развивающемся этапе нарушения зрения обусловлены дегенерацией фоторецепторов вследствие метаболических нарушений, так как нарушается связь описанная в пункте 5.
Фоторецепторы. В сетчатке 120 мл. палочек и 6 мл. колбочек. Всего около 130 мл фоторецепторных клеток. Распределение палочек и колбочек в сетчатке неравномерно- в центральной ямке- одни колбочки, по направлению к периферии число колбочек уменьшается, а число палочек возрастает, на периферии – одни палочки. 130 мл. фоторецепторов через биполярные клетки связаны 1 мл. 250 тыс. ганглиозных клеток сетчатки.Фоторецепторы, соединенные с одной ганглиозной клеткой образуют рецептивное поле. Одна ганглиозная клетка суммирует возбуждения с большого количества фоторецепторов. Только в районе центральной ямки одна колбочка через одну биполярную клетку соединена с одной ганглиозной клеткой. Это обеспечивает большое пространственное разрешение при попадании лучей на эту область.
Колбочкифункционируют в условиях большой освещенности, они обеспечивают дневное зрение, способны воспринимать волны различной длины, обеспечивают восприятие цвета(цветовое зрение).
Палочки500 раз более чувствительны к свету, чем колбочки, реагируют только на волны одной длины. Обеспечивают сумеречное зрение. Ответственны за периферическое зрение(велико при низкой освещенности).
Зрительные пигменты. Зрительные пигменты (состоящие из опсина и ретиналя) находятся в наружном сегменте фоторецепторов. В палочках – родопсин, в колбочках - иодопсин, хлораб, эритраб.
Врецепторных клетках сетчатки находятся светочувствительные пигменты — сложные белковые вещества хромопротеиды, которые обесцвечиваются на свету. В палочках на мембране наружных сегментов содержитсяродопсин, в колбочках —йодопсини другие пигменты.
Родопсин и йодопсин состоят из ретиналя (альдегид витамина А,) и гликопротеида оп-сина. Имея сходство в фотохимических процессах, они различаются тем, что максимум поглощения находится в различных областях спектра. Так, палочки, содержащие родопсин, имеют максимум поглощения в области 500 нм, а колбочки имеют три максимума в спектре поглощения — в синей (420 нм), зеленой (551 нм) и красной (558 нм) частях,
что обусловлено наличием трех типов зрительных пигментов. Красный колбочковый пигмент получил название «йодопсин». Рети-наль может находиться в различных пространственных конфигурациях (изомерные формы), но только одна из них (11-ЦИС-изомер ретиналя) выступает в качестве хро-моформной группы всех известных зрительных пигментов. Источником ретиналя в организме служат каротиноиды.
Фотохимические процессы в сетчатке протекают весьма экономно. При действии даже яркого света расщепляется только небольшая часть (около 0,006 %) имеющегося в палочках родопсина.
В темноте происходит ресинтез пигментов, который протекает с поглощением энергии. Восстановление йодопсина происходит в
530 раз быстрее, чем родопсина. Если в организме снижается содержание витамина А, то процессы ресинтеза родопсина ослабевают, что приводит к нарушению сумеречного зрения — так называемой «куриной слепоте». При постоянном и равномерном освещении устанавливается равновесие между скоростью распада и ресинтеза пигментов. Когда количество света, падающего на сетчатку, уменьшается, это динамическое равновесие нарушается и сдвигается в сторону более высоких концентраций пигмента. Этот фотохимический феномен лежит в основе темновой адаптации.
Особое значение в фотохимических процессах имеет пигментный слой сетчатки, который образован эпителием, содержащим фусцин. Этот пигмент поглощает свет, пре-
пятствуя отражению и рассеиванию его, что обеспечивает четкость зрительного восприятия. Отростки пигментных клеток окружают светочувствительные членики палочек и колбочек, принимая участие в обмене веществ фоторецепторов и в синтезе зрительных пигментов.
В фоторецепторах глаза при действии света вследствие фотохимических процессов возникает рецепторный потенциал вследствие гиперполяризации мембраны рецептора. Это отличительная черта зрительных рецепторов, активация других рецепторов выражается в виде деполяризации их мембраны. Амплитуда зрительного рецепторного потенциала увеличивается при увеличении интенсивности светового стимула. Так, при действии красного цвета, длина волны которого составляет 558 нм, рецепторный потенциал более выражен в фоторецепторах центральной части сетчатки, а синего (420 нм) — в периферической
Цветовое зрение — способность воспринимать и дифференцировать цвет, сенсорный ответ на возбуждение колбочек светом с длиной волны 400-700 нм.
Физиологическая основа цветового зрения— поглощение волн различной длины тремя типами колбочек. Характеристики цвета: оттенок, насыщенность и яркость. Оттенок («цвет») определяется длиной волны; насыщенность отражает глубину и чистоту или яркость («сочность») цвета; яркость зависит от интенсивности излучения светового потока.
Нарушения цветового зрения и цветовая слепота могут быть врождёнными и приобретёнными.
Основа вышеупомянутой патологии— потеря или нарушение функции колбочковых пигментов. Потеря колбочек, чувствительных к красному спектру, - протан-дефект, к зелёному — дейтан-дефект, к сине-жёлтому — тритан-дефект.Дейтеранопия – слепота на зеленый цвет (длинные волны)
Протанопия – слепота на красный цвет (средние волны)
Тританопия – цветовая слепота на синий цвет (короткие волны).
Монохромазия – еще одна разновидность нарушения цветового восприятия.
О существовании трехкомпонентного механизма восприятия цветов говорил еще М. В. Ломоносов. В дальнейшем эта теория была сформулирована в 1801 г. Т. Юнгом и затем развита Г. Гельмгольцем. Согласно этой теории, в колбочках находятся различные светочувствительные вещества. Одни колбочки содержат вещество, чувствительное к красному цвету, другие — зеленому, третьи — к фиолетовому. Всякий цвет оказывает действие на все три цветоощущающих элемента, но в разной степени. Эти возбуждения суммируются зрительными нейронами и, дойдя до коры, дают ощущение того или иного цвета.
Согласно другой теории, предложенной Э. Герингом, в колбочках сетчатки существуют три гипотетических светочувствительных вещества: 1) бело-черное, 2) красно-зеленое и 3) желто-синее. Распад этих веществ под влиянием света приводит к ощущению белого, красного или желтого цвета. Другие световые лучи вызывают синтез этих гипотетических веществ, вследствие чего появляется ощущение черного, зеленого и синего цвета.
Наиболее веские подтверждения в электрофизиологических исследованиях получила трехкомпонентная теория цветового зрения. В экспериментах на животных с помощью микроэлектродов отводились импульсы от одиночных ганглиозных клеток сетчатки при освещении ее разными монохроматическими лучами. Оказалось, что электрическая активность в большинстве нейронов возникала при действии лучей любой длины волны в видимой части спектра. Такие элементы сетчатки названы доминаторами. В других же ганглиозных клетках (модуляторах) импульсы возникали лишь при освещении лучами только определенной длины волны. Выявлено 7 модуляторов, оптимально реагирующих на свет с разной длиной волны (от 400 до 600 нм.). Р. Гранит считает, что три компонента цветовосприятия, предполагавшиеся Т. Юнгом и Г. Гельмгольцем, получаются в результате усреднения кривых спектральной чувствительности модуляторов, которые могут быть сгруппированы соответственно трем основным частям спектра: сине-фиолетовой, зеленой и оранжевой
Адаптация проявляется, во-первых, в снижении абсолютной чувствительности анализатора, и, во-вторых, повышении дифференциальной чувствительности к стимулам, близким по силе к адаптирующему.
Адаптационные процессы начинаются на уровне рецепторов, охватывая все нейронные уровни анализатора. Адаптация заметно не изменяется только в вестибуло- и проприорецепторах. По скорости данного процесса все рецепторы делятся на быстро- и медленноадаптирующиеся. Первые после развития адаптационного процесса практически вообще не сообщают следующему за ними нейрону о длящемся раздражении, у вторых эта информация передается, хотя и в значительно уменьшенном виде. Когда действие постоянного раздражителя прекращается, чувствительность анализаторов повышается. Такова причина повышения световой чувствительности нашего глаза в темноте.
Слуховой анализатор. Звукоулавливающие и звукопроводящие аппараты. Процессы, происходящие в кортиевом органе при действии звукового раздражителя. Механизм формирования звукового ощущения
Слуховой анализатор позволяет человеку воспринимать звуковые раздражения. Слух обеспечивает человеку получение информации из внешнего мира, способствует формированию адаптивных реакций, познавательной деятельности человека и является необходимым фактором развития речи и речевого общения. Слушая речь, ребенок начинает понимать ее, а затем уже учится говорить. Потеря слуха в раннем возрасте приводит к утрате речевой способности.
Человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания от 16 до 20 000 Гц, но к старости эта величина снижается в 2—3 раза — до 5000 Гц. Наиболее чувствителен слуховой анализатор человека к звукам, имеющим частоту 2000—4000 Гц. Наличие двух ушей обеспечивают человеку бинауральный слух, помогающий определять источник звука и даже расстояние до него.
Слуховой анализатор – сенсорная система, воспринимающая звуковые колебания среды и формирующая звуковые ощущения.
Звук – колебания упругой среды в виде чередующихся волн компрессии и разряжения, образующиеся вибрирующим объектом.
Периферический отдел слухового анализатора состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.
1. Строение и функции звукоулавливающего и звукопроводящего аппарата слухового анализатора
Звукоулавливающий и звукопроводящий аппарат слухового анализатора образован наружным и средним ухом, костями черепа и жидкостными каналами улитки.
Наружное ухо – представлено ушной раковиной и наружным слуховым проходом.
Выполняет функцию коллектора и обеспечивает направленное проведение звука. У многих животных ушная раковина подвижна, что дает возможность лучше улавливать звук. Так же ушная раковина и наружный слуховой проход определяют локализацию источника звука и выполняют механическую защитную функцию.
Среднее ухо
Состоит из барабанной полости и слуховой трубы.
Барабанная перепонка – малоэластичная мембрана, отделяющая наружный слуховой проход от барабанной полости. Ее функции: передавать дошедшие до нее звуковые волны, точно воспроизводя их силу и частоту колебаний
В барабанной полости расположены три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. Ручка молоточка прикреплена к барабанной перепонке, а стремечко – к овальному окну, открывающемуся в полость преддверия внутреннего уха. Основные функции косточек: усиление и передача звуковых колебаний во внутреннее ухо.
Барабанная полость сообщается с внешней средой через слуховую (евстахиеву) трубу, которая открывается в стенке носоглотки во время глотания. Ее функции: выравнивание давления по обе стороны барабанной перепонки, а так же дренажная функция.
Стенки барабанной полости, слуховые косточки и евстахиева труба выстланы слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием.
В костной перегородке, отделяющей среднее ухо от внутреннего, кроме овального окна, имеется круглое окно улитки, затянутое тонкой мембраной, которая является дублером барабанной перепонки в случае повреждения ее или слуховых косточек.
Внутреннее ухо – представлен двумя органами различного физиологического значения: 1) орган, воспринимающий звуки, состоящий из костного и перепончатого лабиринтов и 2) орган равновесия (вестибулярный аппарат), состоящий из двух мешочков преддверия и трех полукружных каналов.
1) Перепончатый лабиринт выстилает изнутри костный, полностью повторяя его форму. Между перепончатым и костным лабиринтами имеется пространство, заполненное перилимфой. Полость перепончатого лабиринта заполняет эндолимфа.
Звуковые волны воспринимаются барабанной перепонкой, вызывая ее колебания. Молоточек, укрепленный на барабанной перепонке, передает колебания на наковальню, затем на чечевицеобразную косточку и на стремечко, основание которого укреплено в овальном окне. Это вызывает вдавливание мембраны овального окна и колебание жидкостных систем во внутреннем ухе.
2) Преддверие находится в каменистой кости и представляет собой небольшую полость, наружная стенка которой обращена к барабанной полости. Передняя часть преддверия сообщается с улиткой, а задняя – с полукружными каналами. На медиальной стенке преддверия имеются овальный и круглый мешочки преддверия. В овальный мешочек открываются отверстия полукружных каналов, которые относятся к вестибулярному аппарату. Круглый мешочек связан улиткой. В средней части улитки на основной мембране расположен рецептор слухового анализатора – кортиев орган, содержащий рецепторные волосковые клетки.
К волосковым клеткам подходят концевые волокна слухового нерва. Над кортиевым органом расположена покровная пластинка, прикрепленная одним краем к костной пластинке. Звуковые волны изменяют давление, воспринимаемое перилимфой. В результате колеблется основная пластинка со слуховыми клетками, которые передают возбуждение нервным окончаниям спирального нервного ганглия улитки. Аксоны биполярных чувствительных клеток спирального ганглия образуют улитковую (кохлеарную) часть слухового нерва и заканчиваются у кохлеарных ядер в продолговатом мозге. Клетки третьего нейрона слухового пути находятся в задних буграх четверохолмия и в медиальном коленчатом теле таламической области. Корковая часть слухового анализатора расположена в височной доле больших полушарий, где воспринимаются и анализируются звуки, идущие от обоих ушей
Кортиев орган – рецепторная часть слухового анализатора, расположенная внутри перепончатого лабиринта. В процессе эволюции возникает на основе структур органов боковой линии. Воспринимает колебания волокон, расположенных в канале внутреннего уха, и передаёт в слуховую зону коры больших полушарий, где и формируются звуковые сигналы. В кортиевом органе начинается первичное формирование анализа звуковых сигналов. Кортиев орган располагается в спирально завитом костном канале внутреннего уха – улитковом ходе, заполненном эндолимфой и перилимфойЗвуковые 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.
Звук как колебание воздуха колеблет барабанную перепонку, далее колебание через молоточек, наковальню передается стремечку; стремечко через овальное окно передает колебания в перилимфу вестибулярной лестницы, по вестибулярной лестнице колебание на верхушке костной улитки переходит в перелимфу барабанной лестницы и спускается по спирали вниз и упирается в эластичную мембрану круглого отверстия. Колебания перелимфы барабанной лестницы вызывает колебания струн базиллярной мембраны; при колебаниях базиллярной мембраны волосковые сенсорные клетки колеблются в вертикальном направлении и волосками задевают текториальную мембрану. Сгибание микроворсинок волосковых клеток приводит к возбуждению этих клеток, т.е. изменяется разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью цитолеммы, что улавливается нервными окончаниями на базальной поверхности волосковых клеток. В нервных окончаниях генерируются нервные импульсы и передаются по слуховому пути в корковые центры
.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1466; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!