Табли ца 7.3. Типы сенсорных рецепторов
Рецептор |
Стимулирующее |
V |
|
воздеиствие |
Хеморецептор |
Химическое изменение |
Болевой рецептор |
Повреждение тканей |
(ноцицептор) |
|
Терморецептор |
Изменение температуры |
Зрительный |
Свет |
рецептор |
|
Механорецептор |
Физическая сила |
Примеры
Запах и вкус; содержание глю козы в крови; рН
В большом количестве распо ложены в коже и внутренних органах
Находятся в коже; отдельные рецепторы для тепла и холода
Палочки и колбочки в сетчатке глаза
Рецепторы прикосновения, кро вяное давление, растяжение (в мочевом пузыре и легких)
Другими словами, вы осознаёте, что ваш мозг определенным образом ин терпретировал соответствующий сенсорный вход. Вы восклицаете: "Ох, эта штуковина очень горячая!" или "Ах, превосходный запах!" Другой сенсор ный вход был, конечно же, обработан мозгом, но это находится за пределами вашего сознания. В противном случае на вас непрерывно обрушивался бы поток мыслей об отслеживании рН и кровяного давления. Ниже мы расска жем о том, как работают пять ваших воспринимаемых чувств.
Осязание
Сенсорные рецепторы, распределенные по всей коже, воспринимают по меньшей мере пять разных типов ощущений: боль, тепло, холод, прикосно вение и давление. Эти пять типов ощущений обычно группируются вместе как единое ощущение прикосновения.
Рецепторы различаются по их суммарному количеству (болевых рецепто ров гораздо больше, чем рецепторов холода) и их распределению по повер хности тела (на кончиках пальцев рук находится намного больше осязатель ных рецепторов, чем на коже спины). Области с повышенной плотностью осязательных рецепторов обладают повышенной чувствительностью.
Структура сенсорных рецепторов зависит от выполняемой ими функции. Существуют свободные нервные окончания (дендриты), которые отвечают за зуд и боль. Как холодовые, так и тепловые терморецепторы также представ ляют собой свободные нервные окончания. Другие рецепторы модифициро-
ваны: их дендриты завернуты в волокна соединительной ткани, образующие механорецепторы. В вашей коже встречаются две их разновидности: осяза телы-1ые тельца (или тельца Мейснера) реагируют на самые легкие при косновения, а пластинчатые нервные тельца (или тельца Фатера-Пачини)
реагируют на более сильные прикосновения (давление).
Нервные волокна, прикрепленные к разным типам кожных рецепторов, либо продолжают разряжаться во время стимулирующего воздействия, либо реагируют только в момент начала стимулирующего воздействия (а в неко торых случаях - когда стимулирующее воздействие заканчивается). Именно поэтому вы отдаете себе отчет в том, что вы обуты, сразу же после того как наденете обувь, однако уже спустя одну-две минуты это стимулирующее воздействие исчезает. Другими словами, медленно адаптирующиеся нервные волокна посылают информацию о текущем стимулирующем воздействии;
быстро адаптирующиеся нервные волокна посылают информацию, связан ную с изменением стимулирующего воздействия.
Слух и равновесие
Ухо преобразует звуковые волны в нервные импульсы, передаваемые в головной мозг (рис. 7.6).
Илл. Кэтрин Борн, МА
Рис. 7.6. Анатомия ухо
ГЛАВА 7 Нервная система: электрическая схема организма 211
Звук перемещается в воздухе при помощи волн давления. Ваше наруж ное ухо действует как раструб, направляя звуковые волны на барабанную перепонку и заставляя ее вибрировать. (Вообще говоря, чтобы человек мог слышать, наружное ухо не требуется, однако оно улучшает слух.) Слуховые косточки воспринимают эту вибрацию, усиливают ее и передают во внутрен нее ухо. Эти вибрации вызывают мельчайшую рябь в жидкости внутреннего уха. Полые каналы улитки внутреннего уха наполнены жидкостью. Улитка внутреннего уха устлана чувствительным эпителием, усеянным волосковыми сенсорными клетками - механорецепторами. При стимуляции этих механо рецепторов они выделяют нейротрансмиттер.
Нервные импульсы от левого и правого уха проходят через восьмой че репно-мозговой нерв к обеим сторонам ствола головного мозга и до височ ной доли головного мозга - той части коры головного мозга, которая отве чает за обработку звуковой информации.
Оба ваших внутренних уха также передают в головной мозг информацию относительно положения вашей головы, т.е. находитесь вы в горизонтальном или вертикальном положении, вращаетесь или пребываете в неподвижнос ти, движетесь вперед или назад. Таким образом, уши являются ключевым органом равновесия. Процесс передачи в головной мозг информации о по ложении тела представляет собой, по сути, то же, что и слушание. Когда вы движетесь, жидкость внутреннего уха также движется, заставляя изгибать ся волосковые сенсорные клетки в костных полукружных каналах костно го лабиринта внутреннего уха, что приводит к отправке соответствующих импульсов в головной мозг. Затем головной мозг обрабатывает информацию о пространственном положении тела и инициирует движения, помогающие вам удержать равновесие.
Зрение
Зрение является, наверное, самым сложным из ощущений. Зрачок ваше го глаза - пятнышко в центре глаза (обычно черного цвета) - пропускает свет. Радужная оболочка - самая красивая часть вашего глаза, имеющая оп ределенный цвет - содержит гладкую мышцу, которая контролирует размер зрачка и, следовательно, количество света, который проходит через ваш глаз. Мышца радужной оболочки сокращается, увеличивая размер зрачка и про пуская большее количество света; это происходит, например, когда вы оказы ваетесь в темном помещении или выходите на улицу ночью. Роговая оболоч ка глаза (или роговица) расположена перед радужной оболочкой и зрачком и сливается со склерой (белочная оболочка глаза), которая является наружной стенкой глаза. (Вы можете отчасти видеть некую прозрачную область, если
212 ЧАСТЬ 3 Разговор с самим собой
посмотрите на глазное яблоко сбоку.) То и другое покрыто так называемой конъюнктивой (слизистая оболочка глаза), которая представляет собой сли зеподобную мембрану. Хрусталик глаза ("линза") расположен позади радуж ной оболочки и зрачка (рис. 7.7). Роговица и хрусталик глаза позволяют пре ломлять световые лучи и добиваться фокусирования зрения.
Подцерживающие связки |
Стекловидное тело |
Хрусталик |
|
|
Роговая оболочка |
|
ПЯТНОДиск зрительного |
Зрачок |
|
Радужная оболочка |
Желтое |
нерва |
Слизистая оболочка глаза |
|
Роговая оболочка |
Сетчатка |
|
Илл. Кэтрин Борн, МА
Рис. 7.7. Внутренние структуры глаза
Прозрачный желатинообразный материал заполняет стекловидное тело, которое расположено позади хрусталика. Прозрачное стекловидное тело при дает глазному яблоку его округлую форму; кроме того, оно пропускает через себя свет, который попадает на заднюю сторону глазного яблока.
Сетчатая оболочка глаза является внутренним слоем глазного яблока. Сетчатая оболочка глаза (или просто сетчатка) состоит из двух типов зри тельных рецепторов: палочек, которые распознают тусклый свет и чувстви тельны к движению, и колбочек, которые распознают цвет и мелкие детали. Цвет распознают три типа колбочек, причем один тип колбочек распознает красный цвет, другой - синий, а третий - зеленый. Отсутствие или пов реждение какого-либо типа колбочек приводит к цветовой слепоте (моно хромазии). Желтое пятно - это область сетчатки с высокой концентрацией колбочек, что обеспечивает самое острое зрение.
Когда свет попадает на палочки и колбочки, вырабатываются нервные им пульсы. Эти нервные импульсы посылаются на клетки, которые образуют зрительный нерв. Зрительный нерв проводит импульсы из вашего глазного яблока непосредственно в головной мозг. Эти импульсы интерпретируются в затылочной доле головного мозга.
ГЛАВА 7 Нервная система: электрическая схема организма 213
Диск зрительного нерва - место, где нервные волокна сетчатки сливаются в зрительный нерв. Таким образом, в этой точке сетчатки зрительные рецеп торы отсутствуют. Из-за этого у вас в каждом глазу образуется слепое пятно.
Обоня ние
Обоняние обусловлено наличием обонятельных клеток. Нос - это чувстви тельный орган, определяющий запахи. Когда вы дышите, обонятельные клетки, которые устилают верхнюю часть носовой полости, распознают во вдыхаемом воздухе те или иные молекулы. Когда вы вдыхаете через нос, эти молекулы устремляются к обонятельным клеткам, где прилипают к похожим на реснич ки "волоскам", которые устилают носовую полость. Это прилипание создает нервный импульс, который посылается через соответствующую обонятельную клетку в обонятельное нервное волокно, идет до обонятельной луковицы, отку да попадает непосредственно в головной мозг. (Обонятельная луковица пред ставляет собой расширенную область в начале обонятельного тракта, где обо нятельные нервные волокна входят в головной мозг.) Затем головной мозг "рас познаёт" вдыхаемые вами химические вещества, а вы узнаёте, чем дышите.
Вкусовые ощущения
У выполняемой вами пробы на вкус простая цель: помочь принять реше ние, стоит ли глотать то, что оказалось у вас во рту, или лучше выплюнуть. Это чрезвычайно важное решение можно принять на основе нескольких вку совых характеристик. Язык - орган, с помощью которого мы получаем свои вкусовые ощущения, - содержит хеморецепторы. С их помощью мы выяв ляем определенные аспекты пищевой химии, определенные минералы и не которые токсины - особенно яды, которые вырабатывают растения, чтобы животные их не съели.
Язык человека содержит приблизительно 1 О ООО так называемых "вкусо вых сосочков", в каждом из которых от 50 до 1 50 хеморецепторных клеток.
Вкусовые клетки, содержащиеся во вкусовой луковице (вкусовые луко вицы расположены внутри вкусовых сосочков), вырабатывают нервные им пульсы, которые передаются через волокно сенсорного нерва во вкусовые области головного мозга посредством седьмой, девятой и десятой пар че репных нервов. После этого головной мозг анализирует данный импульс и запускает выработку пищеварительных ферментов, необходимых для рас щепления соответствующей пищи. Таким образом, чувство вкуса связано с эндокринной и пищеварительной системами.
214 ЧАСТЬ 3 Разговор с самим собой
Вкусовые сосочки языка содержат рецепторы вкусовых ощущений сладко го, кислого, горького и соленого, а также пятого вкусового ощущения, полу чившего название умами. Это японское слово означает "неповторимый вкус". Умами - это вкус, ассоциирующийся с мясом, грибами и другими пищевы ми продуктами, богатыми белками ; он также ассоциируется со вкусом глута мата натрия, характерным для блюд японской и китайской кухни. Выявление соленого и кислого необходимо для контроля солевого и кислотного балан са. Выявление горького предупреждает организм о вероятном наличии яда в пище - многие ядовитые соединения, которые растения вырабатывают для своей защиты, имеют горький вкус. Выявление сладкого указывает на высо кокалорийные продукты питания, а выявление умами указывает на продукты питания, богатые белками.
Каждая рецепторная клетка во вкусовом сосочке лучше всего реагирует на одно из пяти основных вкусовых ощущений. Отдельно взятый рецептор может реагировать на другие вкусы, но сильнее всего он будет реагировать на какой-то один определенный вкус. Вкусовые сосочки языка обнаруживают лишь вполне очевидные и явные аспекты вкуса, тогда как нос как орган обо няния обнаруживает более сложные и тонкие вкусовые оттенки.
Структура и функция вкусовых сосочков являются областью актив ных исследований и противоречивых суждений. Особенно это каса ется пищевой индустрии. Предметом дискуссий оказывается даже точное количество основных вкусовых ощущений и их характерис тики. Время от времени предлагаются новые варианты "основных вкусовых ощущений". Как бы то ни было, источником большей части того, что мы воспринимаем как вкус (приятный или неприят ный), является именно обоняние, а не вкусовые ощущения.
Патофизиология нервной системы_ |
_ |
|
Материал этого раздела ограничен анатомическими заболеваниями нерв ной ткани, влияющими на функции "нижнего уровня". Серьезные заболева ния головного мозга и психопатологические состояния, вызванные физиоло гическими нарушениями (например, шизофрения), в этой книге не рассмат риваются.
ГЛАВА 7 Нервная система: электрическая схема организма 215
Хронический болевой синдром
Хронический болевой синдром является заболеванием нервной систе мы - таким же болезненным, как заболевание любого другого органа. У боли может быть много источников (инфекция, травма и т.п.), но чтобы она была ощутима, болевой сигнал должен передаваться в спинной мозг и далее на рецепторы боли, находящиеся в головном мозге. Действие анальге тиков (болеутоляющих средств) основано на блокировании этих рецепторов. Еще один подход, который зарекомендовал себя как эффективный способ об легчения хронической боли, - применение особого устройства, которое ге нерирует и направляет электрические импульсы непосредственно в спинной мозг. Электрические импульсы прерывают или нейтрализуют поступающие болевые импульсы в том месте, где спинномозговой нерв, передающий боле вые импульсы, входит в спинной мозг.
Множественный (рассеянный) склероз
Мно:J1Сественный склероз (или рассеянный склероз) поражает миелиновую оболочку, которая покрывает миелинизированные аксоны. В миелиновой обо лочке происходят патологические изменения, она воспаляется и раздражает ся. Когда патологические изменения устраняются (излечиваются), рубцовая ткань (фиброзное уплотнение) на оболочке мешает передаче импульсов через соответствующий аксон и блокирует реакцию в зоне иннервации (например, мышце). Чем сильнее заболевание прогрессирует, тем больше затрудняется движение.
Дегенерация желтого пятна
Дегенерация :J1С елтого пятна - это нарушение зрения, которое в настоя щее время является основной причиной слепоты у пожилых людей. В случае дегенерации так называемое :J1Ceлmoe пятно - небольшая область сетчатки с высокой концентрацией фоторецепторов-колбочек, которые распознают цвет и мелкие детали, - слабеет и вырождается. Объекты кажутся меньше или, наоборот, крупнее, чем они есть на самом деле, а цвета тускнеют.
Одна из причин дегенерации желтого пятна - разрастание вокруг него новых кровеносных сосудов. На первый взгляд появление новых кровенос ных сосудов кажется положительным явлением, однако зачастую это несет вред. Когда кровь из новых сосудов просачивается в желтое пятно, его чувст вительные фоторецепторы повреждаются. Дегенерация желтого пятна также может быть следствием чрезмерного воздействия солнечного света на глаза. Особенно это касается людей с голубыми или зелеными глазами.
216 ЧАСТЬ 3 Разговор с самим собой
Гла ва 8
Эндо кринная система :
обмен химическими сооб щения ми
ВЭТО Й ГЛ А В Е ...
»В ч е м за кл ю чается рол ь гормонов и как они действу ют
»Обзор основн ы х желез и их фун к ц и й
»К к а к и м последстви я м ведут гормонал ьные расстройства
железы эндокринной системы и гормоны, которые вырабатывают эти железы, влияют практически на каждую клетку, орган и фун кцию в вашем теле. Эндокринная система играет важную роль в
регулировании настроения, функционирования тканей, метаболизма, роста и развития, а также половой функции и репродуктивных процессов.
Вообще говоря, эндокринная система руководит медленно протекающими процессами в теле человека, такими как рост клеток. Нервная система конт ролирует процессы, протекающие быстрее (например, дыхание и движения тела). Знакомясь с материалом этой главы, вы увидите, что нервная система (о ней рассказывалось в главе 7) и эндокринная система работают в тесном взаимодействии. Нервная система отслеживает моменты, когда эндокринная система должна начать выделять гормоны (или приостановить их выделение), а гормоны контролируют метаболические процессы в теле человека. В этой главе объясняются функции гормонов, рассказывается о железах, которые вы деляют эти гормоны, и типичных нарушениях в эндокринной системе.
Откуда берутся rормон ы_ _ _ _ _ _
Гормон представляет собой эндогенное вещество (т.е. вещество, возник шее внутри организма), которое оказывает влияние на определенные "це левые" клетки (клетки-мишени). Гормоны разнообразны: у разных гормо нов могут быть разные источники, они различаются по своей химической природе, тканям-мишеням и своему воздействию. Общее у всех гормонов лишь то, что они синтезируются в определенном месте (железе или клетке)
иразносятся по организму посредством кровотока, который доставляет их к требуемым клеткам. Гормоны улавливаются особыми рецепторами клеток мишеней. Улавливание гормона на рецепторе порождает ответную реакцию внутри клетки.
Самыми известными среди желез являются гипофиз, щитовидная железа
инадпочечники. У этих органов нет какой-либо значимой функции, кроме
выработки гормонов. Однако ряд других (хотя и менее известных) эндокрин ных тканей и гормонов не менее важен при управлении жизненно важными функциями организма человека. В сущности, все ткани вашего тела являют ся эндокринной тканью.
Гормоны играют важную роль в гомеостазе (см. главу 2). Когда кровь проходит на своем пути в нервной системе определенные "контрольные от метки" (например, гипоталамус внутри головного мозга), происходит "изме рение" уровня гормонов. Если уровень определенного гормона оказывается
слишком низким, то в железу, которая вырабатывает этот гормон, направля-
218 ЧАСТЬ 3 Разговор с самим собой
ется стимулирующее воздействие, вызывающее увеличение выработки гор мона. Если же уровень определенного гормона оказывается слишком высо ким, то железа, которая вырабатывает этот гормон, либо не получает никакой последующей гормональной стимуляции, либо получает "команду" на при остановку или замедление выработки этого гормона. Этот гормон вырабаты вается в эндокринной системе, но соответствующая "команда" поступает из нервной системы.
Организм постоянно отслеживает метаболические процессы, проис ходящие внутри него. Если температура тела, уровень глюкозы или уровень рН выходит за допустимые пределы, то "точки контроля", ЗАПОМНИ! задействованные в гомеостазе, взаимодействуют с эндокринной
системой и возвращают системы в состояние баланса.
В следующих разделах мы расскажем о химической структуре гормонов, по кажем, откуда берутся гормоны, и познакомим вас с механизмом их действия.
Химия гормонов
С химической точки зрения гормоны делятся на три типа: стероидный (липидные), пептидные и аминные гормоны.
»Стероидные (липидные) гормоны. Стероидные гормоны син
тезируются из жирных кислот. Самыми известными стероидными гормонами являются эстроген, прогестерон, тестостерон, ал ьдо стерон и кортизол (гидрокортизон), которые синтезируются из хо лестерина. Другая группа липидных гормонов называется проста гландинами.
»Пептидные гормоны. Пептиды представляют собой относительно
короткие цепочки аминокислот. К пептидным гормонам относятся антидиуретический гормон (АДГ), тиреолиберин и окситоцин.
Другими гормонами являются протеины (цепочки пептидов), такие как инсулин, гормон роста и пролактин (лактогенный гормон).
»Гликопротеиновые гормоны. Более сложные протеиновые гормо
ны содержат углеводные боковые цепочки и называются гликопро теиновыми. Они включают фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), лютеинизирующий гормон (ЛГ) и тиреотропный гормон (ТТГ).
»Аминные гормоны. Аминные гормоны - производные аминокис
лот, таких как тирозин и триптофан. Примерами аминных гормонов являются тироксин, адреналин и норадреналин.
ГЛАВА 8 Эндокринная система: обмен химическими сообщениями 219
