Методички для студентов / Сенсорные системы

Физиология сенсорных систем: Учебно-методическое пособие для аудиторной и внеаудиторной работы студентов лечебного, педиатрического,

стоматологического, фармацевтического и медико-профилактического факультетов. – Уфа: Изд-во БГМУ, 2011г. - с.

В пособии представлены материалы, позволяющие ознакомиться с общими закономерностями функционирования сенсорных систем организма,

структурно-функциональными особенностями отдельных анализаторов, а

также с методами исследования их функций для оценки функционального состояния анализатора и диагностики заболеваний.

Составители: Каюмова А.Ф. – зав.кафедрой нормальной физиологии, д.м.н.,

профессор; Тупиневич Г.С. – к.б.н., доцент; Киселева О.С. – к.м.н., доцент;

Курмаева А.О. – к.б.н., доцент; Шафеева Л.Н. – к.б.н., доцент.

Рецензенты: Еникеев Д.А. – зав. кафедрой патологической физиологии БГМУ, д.м.н., профессор.

Шамратова В.Г. – д.б.н., профессор кафедры морфологии и физиологии человека и животных БГУ.

3

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………….. 5

I. Общая физиология сенсорных систем ……………….. ………………7

II.Частная физиология сенсорных систем …………………………….. 17

1.Система зрения ……. …………………………………………………17

2.Слуховая сенсорная система …………………………………………54

3.Вестибулярная сенсорная система …………………………………..70

4.Сенсорные системы вкуса и обоняния …………………………….. 84

5.Соматосенсорная система …………………………………………… 98

6.Болевая сенсорная система ……….………………………………….109 IV Приложение …………………………………………………………. 117

4.1.Ответы на ситуационные задачи ………………………………. 117

V. Список литературы ……………………………………………………128

4

ВВЕДЕНИЕ

Живые организмы непрерывно получают информацию о бесконечном многообразии изменений, которые происходят во внешней и внутренней среде, через органы чувств. Но каждый из данных органов воспринимает только определенный параметр изменений. Поэтому раздражитель предстает как комплекс различных признаков, при оценке которых у человека возникает определенное ощущение формы, цвета, температуры, запаха и других свойств раздражителя. Такое разделение раздражителя на составляющие его характеристики представляет собой физиологический анализ. Он осуществляется благодаря наличию в организме специализированных структур, которые получили название анализаторы

(сенсорные системы).

Под анализаторами понимают совокупность образований, которые обеспечивают восприятие энергии раздражителя, ее трансформации в специфические процессы возбуждения, их проведение по структурам ЦНС к специфическим зонам коры, где происходит высший анализ и синтез, в

результате которого у человека формируется ощущение. Учение об анализаторах было создано И.П.Павловым. Он рассматривал анализаторы как систему, состоящую из трех отделов: периферического, проводникового и коркового, построенных по общему принципу и выполняющих строго определенные функции.

В настоящее время понятие «анализатор» сменяется понятием «сенсорная система», которая понимается как совокупность всех структур ЦНС,

связанных с рецепторами и включающих в себя механизмы регуляции деятельности отделов анализатора с помощью обратных связей. Выделяют четыре основных группы сенсорных систем:

- сенсорные системы внешней среды, возбуждение которых вызывает формирование субъективных ощущений (зрение, слух, обоняние, вкус,

температурная и тактильная чувствительность). Роль данных систем –

5

познание внешнего мира, приспособление к окружающей среде,

поддержание тонуса ЦНС;

- сенсорные системы внутренней среды, воспринимающие и анализирующие изменения внутренней среды организма, и показатели деятельности различных органов. Их роль – регуляция функций внутренних органов, поддержание гомеостаза, обеспечение приспособления организма в разных условиях жизнедеятельности.

-сенсорные системы положения тела – осуществляют восприятие и анализ изменения положения тела в пространстве и частей тела относительно друг друга (вестибулярная, проприоцептивная). Роль этих систем – регуляция мышечного тонуса, поддержание естественной позы, ее восстановление при нарушении, координация движений.

-система боли, которая информирует организм о повреждающих действиях и патологических процессах.

Вся информация о внешней и внутренней среде организма, получаемая от сенсорных систем, используется для регуляции гомеостаза, адаптации,

поведения и процессов познания. В этом и состоит физиологическая роль данных систем.

Знание физиологических механизмов, составляющих основу специфических ощущений человека, и умение проводить простые клинические пробы позволяют врачу дифференцировать физиологические и патологические явления, связанные с восприятием определенного раздражителя.

6

I. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

Все сенсорные системы состоят из следующих отделов (рис. 1):

-периферический, включающий рецепторный и дорецепторный (у некоторых сенсорных систем, таких как зрение и слух)

-спинально-стволовой;

-таламический;

-корковый.

Исключение составляет только обонятельная система, большая часть путей

которой идет в кору головного мозга, минуя таламус.

Рис.1. Схема организации сенсорных систем. Сплошные стрелки – афферентные связи,

пунктирные – эфферентные.

Каждый из отделов выполняет свою специфическую функцию.

Дорецепторный отдел отвечает за предобработку раздражителя в его первоначальном, еще не преобразованном в электрические сигналы, виде

(например, фокусирование световых лучей преломляющими средами глаза;

усиление звуковых колебаний с помощью слуховых косточек среднего уха).

Рецепторный отдел отвечает за преобразование энергии раздражителя в электрический сигнал (рецепторный и генераторный потенциалы, потенциал действия). Сенсорное преобразование протекает в несколько этапов:

воздействие специфического раздражителя, активация рецепторных белков мембраны, открытие (или закрытие как у фоторецепторов) ионных каналов,

7

возникновение местного потенциала (рецепторный потенциал), генерация потенциала действия (ПД) на афферентном нерве.

В зависимости от вида рецептора данные процессы происходят по-

разному. В первичных рецепторах, которые представляют собой окончания чувствительных нейронов (температурные, тактильные, болевые и обонятельные рецепторы), при действии раздражителя возникает

рецепторный потенциал, который вызывает генерацию ПД в афферентном нерве. Во вторичных рецепторах, которые представляют собой специализированные рецепторные клетки, синаптически связанные с окончаниями афферентных нервов (например, фоторецепторы, вкусовые рецепторы), возникший рецепторный потенциал вызывает выделение из клетки медиатора, который действует на окончание нервного волокна. В

результате развивается возбуждающий постсинаптический потенциал,

который называется генераторным потенциалом. Именно он и будет вызывать генерацию ПД в нервном волокне.

Спинально-стволовой отдел отвечает за первичное реагирование

(например, поворот головы и глаз в сторону раздражителя, рефлекс отдергивания конечности) и управление вспомогательными системами

органов чувств (например, изменение просвета зрачков, кривизны хрусталика, степени сокращения мышц среднего уха).

Таламический отдел отвечает за сенсорную фильтрацию – отбор информации, поступающей в кору головного мозга. Поскольку в этом процессе большую роль играет память, поэтому сенсорная фильтрация происходит под контролем коры и таламус связан с ней как прямыми

(таламокортикальными), так и обратными (кортикоталамическими) связями.

Корковый отдел отвечает за ощущение и восприятие раздражителя, т.е.

отражение и субъективное опознание сенсорного образа. В коре происходит высший анализ и синтез поступившей информации от рецепторов, в

результате которого мы различаем действующие раздражители и узнаем

8

известные или формируем образы впервые встречаемого явления или предмета.

Восприятие включает не только передачу информации от рецепторов к мозгу, но и переработку этой информации, которая происходит во всех отделах сенсорных систем и требует управления со стороны высших нервных центров, то есть эфферентного контроля. Он осуществляется с помощью путей, идущих от коры к таламусу (кортикоталамических), к стволу мозга,

спинному мозгу; от ствола мозга или спинного мозга к периферическому отделу (рис.1).

. Эфферентный контроль со стороны коры обеспечивает:

-управление процессами переработки сенсорной информации в таламическом и спинально-стволовом отделах;

-управление процессами первичного реагирования (например, корковый контроль сторожевого рефлекса);

-управление вспомогательными системами органов чувств (просвет зрачка,

кривизна хрусталика, тонус мышц среднего уха и т.д.).

Свойства сенсорных систем.

Сенсорные системы, обеспечивая приспособление организма к окружающей среде и ее познание, способны функционировать в широком диапазоне интенсивности раздражений. Высокая чувствительность

сенсорных систем к адекватному раздражителю – важнейшее свойство,

которое обеспечивает восприятие очень слабых раздражителей. Прежде всего, такой чрезвычайно высокой возбудимостью обладают рецепторы.

Другим свойством сенсорных систем является способность к адаптации.

Она заключается в основном в понижении абсолютной и повышении дифференциальной чувствительности при длительном действии раздражителя постоянной силы. Адаптационные процессы осуществляются на всех уровнях систем: в периферическом отделе это проявляется в изменении возбудимости и импульсации рецепторов, их функциональной мобильности (числа функционирующих рецепторов в зависимости от

9

функционального состояния организма и окружающей среды); в

проводниковом отделе и в коре – в виде уменьшения числа активированных волокон и нервных клеток.

Способность к сенситизации – повышению чувствительности сенсорных систем – может наблюдаться при возбуждении симпатической нервной системы, при увеличении катехоламинов, тироксина в крови, в условиях действия слабых раздражителей (например, повышение чувствительности слухового анализатора при действии звука в тишине). Данное свойство также повышает разрешающую способность сенсорных систем.

Инерционность сенсорных систем – отставание возникновения ощущений от начала действия раздражителя и их продолжение после выключения раздражения. Отставание связано с наличием латентного периода возбуждения рецепторов, временем, необходимым для передачи возбуждения в синапсах нейронов, возбуждением ретикулярной формации и генерализации возбуждения в коре больших полушарий. Сохранение ощущения после действия раздражителя объясняется явлением последействия в ЦНС, которое, в основном, связано с циркуляцией возбуждения.

Системный механизм восприятия – обеспечивает улучшение оценки действующих на органы чувств объектов и явлений и иногда может сопровождаться угнетением возбуждения другой сенсорной системы.

Данный механизм заключается во взаимодополнении, взаимовлиянии сенсорных систем, зависимости от функционального состояния организма.

Взаимодополнения выражаются в оценке действующих на организм раздражителей с помощью различных сенсорных систем, благодаря чему формируется целостное представление о предметах и явлениях внешнего мира.

Взаимовлияния сенсорных систем выражаются в изменении возбудимости одной системы при возбуждении другой, что проявляется либо в понижении,

либо в повышении соответствующих ощущений (например, шум ухудшает

10