Структура и физиологическое значение анализаторов. Возрастные особенности.

Анализатор - это совокупность рецепторов и нейронов мозга, участвующих в обработке информации о сигналах внешнего и внутреннего мира и получение о них представления (ощущения, восприятия). Все анализаторы (по Павлову) состоят 3 отделов:

- периферического (соответствует органу чувств, в нем происходит превращение сигнала внешнего мира в электрический процесс),

- проводникового - в нем происходит обработка информации и проведение ее в высшие отделы мозга,

- центрального или корковый отдел, в котором происходит окончательная обработка сенсорной информации и возникает ощущение - субъективный образ сигнала.

Общий принцип работы анализатора.

Рецептор - это специализированная структура (клетки или окончания нейрона), которая в процессе эволюции приспособилась к восприятию соответствующего раздражителя внешнего или внутреннего мира. (Например, адекватным раздражителем для фоторецепторов является квант видимого света, для фонорецепторов - звуковые колебания, для терморецепторов - воздействие температуры). Под влиянием адекватного раздражителя в рецепторной клетке или в нервном специализированном окончании происходит изменение проницаемости для ионов, что приводит к генерации рецепторного потенциала (аналогичен возбуждающему постсинаптическому потенциалу ВПСП). Все рецепторы отличаются очень высокой возбудимостью. Порог раздражения рецепторов, т.е. количество энергии, которое необходимо для возникновения возбуждения, чрезвычайно низок.

Зрительный и слуховой анализаторы, возрастные особенности.

Периферический отдел зрительного анализатора представлен глазом, который состоит из глазного яблока, расположенного в глазнице, и вспомогательных органов. Проводниковый отдел зрительного анализатора начинается зрительным нервом, который направляется из глазницы в полость черепа, где образуя перекрест направляются к среднему и промежуточному мозгу, затем в затылочную область коры головного мозга, где расположен центральный отдел зрительного анализатора.

Глазное яблоко - периферический отдел зрительного анализатора, является системой, преломляющей световые лучи. К преломляющим средам относятся роговица, жидкость передней камеры глаза, хрусталик и стекловидное тело. Радужная оболочка, как диафрагма в фотоаппарате, регулирует поток света. Заложенные в ней циркулярные мышцы получают парасимпатическую иннервацию, при повышении тонуса - величина зрачка уменьшается, радиальные мышцы получают симпатическую иннервацию, при повышении тонуса зрачок увеличивается.

Хрусталик имеет формы двояковыпуклой линзы, основная функция которой - преломление проходящих через него лучей и фокусировка изображения на сетчатке. Изменение формы хрусталика (аккомодация), достигается при сокращении или расслаблении цилиарной мышцы. Механизм аккомодации обеспечивается подкорковыми и корковыми центрами, регулирующие тонус цилиарной мышцы.

Проводящие пути зрительного анализатора. Три первых нейрона зрительных путей заложены в сетчатке (клетки с окончанием в виде палочек и колбочек). Они передают импульсы биполярным клеткам, а те - ганглиозным клеткам, аксоны которых составляют зрительный нерв. В области турецкого седла происходит частичный перекрест зрительного нерва и формируются два зрительных тракта (волокна правого и левого глаза), которые заканчиваются в подкорковых центрах: латеральных коленчатых телах, верхних буграх четверохолмия и подушке зрительного бугра. Далее волокна отправляются в затылочную область коры.

Возрастные особенности зрительного анализатора.

Для ясного различения предметов, находящихся на близком или далеком расстоянии, необходимо определенным образом приспосабливать глаз. Эта способность видеть на близком и далеком расстоянии называется аккомодацией. Аккомодация связана с изменением формы хрусталика. Хрусталик становится выпуклым при рассматривании предметов, находящихся на близком расстоянии от глаза, и наоборот, уплощается при взгляде на предметы, расположенные дальше. Способность глаза к ясному видению предметов на различных расстояниях с возрастом изменяется. У детей вследствие большой эластичности хрусталик может быстро изменять свою форму. С возрастом эта способность снижается.

В процессе развития существенно меняется цветоощущения ребенка. У новорожденного в сетчатке функционируют только палочки, колбочки еще незрелые и их количество невелико. Своего максимального развития ощущение цвета достигает к 30 годам и затем постепенно снижается. Важное значение для формирования этой способности имеет тренировка. Усиленные упражнения ускоряют развитие цветоощущений.

Интересно также отметить, что быстрее всего ребенок начинает узнавать желтые и зеленые цвета, а позднее - синий. Узнавание формы предмета проявляется раньше, чем узнавание цвета. При знакомстве с предметом у дошкольников первую реакцию вызывает его форма и в последнюю очередь цвет.

С возрастом повышается также острота зрения и улучшается стереоскопическое зрение (слияние двух образов видимого пространства в один).

Наиболее интенсивно стереоскопическое зрение изменяется до 9-10 лет и достигает к 17-22 годам своего оптимального уровня.

В дошкольном возрасте, а особенно с началом обучения в школе, дети начинают уделять все больше времени рисованию, вырезыванию и склеиванию, письму и чтению. Во время занятий они нередко принимают неправильное положение тела и значительно наклоняют голову. Такое положение головы при продолжительных занятиях затрудняет отток крови от глаз, вследствие чего увеличивается внутриглазное давление. Последнее имеет определенное значение для постепенного удлинения передне-задней оси глаз. Изображение от более отдаленных предметов при этом уже не попадает в сетчатку.

Таким образом, учебные занятия в школе, организованные без достаточного учета гигиенических требований, основанных на возрастных анатомо-физиологических особенностях глаза, могут повлечь за собой развитие у детей близорукости.

Слуховой анализатор

Слуховой анализатор предназначен для восприятия периодических сгущений и раздражений воздушной или другой среды, которые создаются источником колебаний. Периферический конец слухового анализатора представлен ухом. Ухо делится на наружное, среднее и внутреннее.

Наружное ухо состоит из ушной раковины, наружного слухового прохода, который перегораживается барабанной перепонкой от среднего уха. Наружный слуховой проход играет роль резонатора, имеющего собственную частоту колебаний (3000 Гц). Если на ухо действуют звуковые колебания, близкие по своим частотным характеристикам к собственной резонаторной частоте наружного уха, то давление на барабанную перепонку усиливается. Благодаря эластичности барабанной перепонке происходит гашение увеличенного давления. Барабанная перепонка - это малоподатливая и слаборастяжимая мембрана.

Среднее ухо содержит цепь соединенных между собой косточек: молоточка, наковальни и стремечка. Слуховые косточки образуют систему рычагов, делающих более эффективной передачу звуковых колебаний из воздушного пространства наружного слухового прохода в жидкую среду внутреннего уха. Давление воздушного пространства в полости среднего уха близко к атмосферному. Уравниванию давления способствует евстахиева труба, которая соединяет носоглотку с полостью среднего уха.

Внутреннее ухо соединено со средним с помощью овального окна, в котором неподвижно укреплена подножная пластинка стремечка. Внутреннее ухо содержит рецепторный аппарат двух анализаторов: вестибулярного (преддверие и полукружные каналы) и слухового, к которому относится улитка с кортиевым органом.

Проведение звуковых колебаний в улитке. Звуковая волна, воздействуя на систему слуховых косточек среднего уха, приводит в колебательное движение мембрану овального окна, которая, прогибаясь, вызывает волнообразные перемещения перилимфы верхнего и нижнего каналов, они постепенно затухают по направлению к улитке. Колебания перилимфы передаются на вестибулярную мембрану, а также на полость среднего канала, приводя в движение эндолимфу и базилярную мембрану.

Восприятие звука различной частоты. В настоящее время распространена «теория места». Предполагают, что волосковые клетки, расположенные на базилярной мембране в различных участках улитки, обладают разной лабильностью, что оказывает влияние на восприятие звуков высокой и низкой частоты (настройку волосковых клеток на звуки различной частоты).

Переработка информации в центрах. Клетки кортиевого органа кодируют информацию. Нижние бугры четверохолмия отвечают за воспроизведение ориентировочного рефлекса на звуковое раздражение (поворот головы в сторону источника звука). Слуховая кора, являющаяся проводниковым отделом слухового анализатора, принимает активное участие в обработке информации, связанной с анализом коротких звуковых сигналов, с процессом дифференцировки звуков, фиксацией начального момента звука, различения его деятельности. Слуховая кора ответственна за создание комплексного представления о звуковом сигнале, поступающем в оба уха раздельно, а также за пространственную локализацию звуковых сигналов. Нейроны, участвующие в обработке информации, идущей от слуховых рецепторов, специализируются по выделению (детектированию) соответствующих признаков. Особенно это присуще нейронам слуховой коры, расположенным в верхней височной извилине. Здесь имеются колонки, которые анализируют поступающую информацию. Выделяют простые нейроны - вычисляющие информацию о чистых звуках. Есть нейроны, которые возбуждаются на определенную последовательность звуков или на определенную амплитудную их модуляцию. Есть нейроны, которые позволяют определить направление звука. Т.о. происходит сложнейший анализ звукового сигнала. Однако представление о мелодии возникает в ассоциативных участках коры, в которых осуществляется сложнейший анализ информации на основе информации, хранящейся в памяти. Именно в ассоциативных участках коры с помощью специализированных нейронов мы способны извлечь всю информацию, поступающую от соответствующих рецепторов.

Вестибулярный анализатор

Адекватным раздражителем для рецепторов вестибулярного аппарата - для волосковых клеток макул (они расположены в вестибулюме) и волосковых клеток гребешков (находятся в расширенной части ампул полукружных каналов) является соответственно линейное и угловое ускорение (ускорение Кориолиса). Макулы расположены в маточке и в мешочке. Рецепторные клетки - волосковые. Они имеют волоски, которые погружены в желеобразную массу, содержащую кристаллы соли (отолиты). Когда, например, голова наклоняется влево, то происходит изменение положения маточки (они лежит горизонтально в условиях нормального положения головы), а за счет линейного ускорения происходит смещение отолитов и вместе с ними - смещение волосков клеток. Это вызывает деполяризацию волосковой клетки (вероятно, повышается проницаемость для ионов натрия). В ответ на эту деполяризацию (рецепторный потенциал) происходит выделение медиатора, который вызывает на окончаниях дендрита афферентного нейрона деполяризацию (генераторный потенциал), в результате чего повышается импульсация в афферентном нейроне. Афферентный нейрон расположен в вестибулярном ганглии. Сигнал от него идет в продолговатый мозг. Здесь расположены 4 вестибулярных ядра: верхнее (ядро Бехтерева), нижнее (ядро Роллера), медиальное (ядро Швальбе) и латеральное (ядро Дейтерса). В эти же ядра приходит информация от волосковых рецепторов мешочка (он расположен вертикально, поэтому в нем импульсация возрастает при наклонах вперед или назад), а также от волосковых клеток гребешков ампул (адекватный раздражитель для них - угловое ускорение, т.к. возбуждение возникает только в начале движения или в момент его окончания).

От вестибулярных ядер продолговатого мозга начинаются важные пути:

1) Вестибулоспинальный, который передает информацию от вестибулярного аппарата на мотонейроны спинного мозга и тем самым способствует сохранению равновесия при движении; 2) Вестибулокулярный - это путь используется для регуляции активности мышц глаза во время движения. Благодаря этому, несмотря на всевозможные перемещения тела, на сетчатке сохраняется объект наблюдения; 3) Вестибуломозжечковый путь - идет к мозжечку и несет туда информацию о положении тела в пространстве. Это важный канал связи, обеспечивающий вместе с вестибулоспинальным трактом регуляцию мышечного тонуса во время ходьбу, перемещения; 4) От вестибулярных ядер информация идет также к специфическим ядрам таламуса (по лемнисковому пути), а от них в кору 9 сенсорные зоны, расположенные в постцентральной извилине (в области проекции лица). От вестибулярных ядер идут коллатерали к ретикулярной формации, а от нее к неспецифическим ядрам таламуса, откуда импульсы поступают диффузно ко многим участкам коры, активируя их.

Вкусовой анализатор. Периферический отдел вкусового анализатора представлен вкусовыми луковицами-рецепторами, которые расположены в сосочках языка. Проводниковый отдел представлен волокнами барабанной струны и языкоглоточного нерва. Корковый отдел вкусового анализатора находится в гиппокампе, парагиппокамповой извилине и в нижней части заднецентральной извилины.

Различают четыре вида вкусовых рецепторов, чувствительных к четырем основным вкусовым раздражителям: сладкому, кислому, горькому и соленому.