Главная › Травмотология › Физиология сенсорных систем. Слуховой анализатор

Физиология сенсорных систем. Слуховой анализатор

Слуховая система состоит из двух отделов - периферического и центрального.

В периферический отдел входят наружное, среднее и внутреннее ухо (улитка) и слуховой нерв. Функциями периферического отдела являются:

прием и передача звуковых колебаний рецептором внутреннего уха (улитки);
преобразование механических колебаний звуков в электрические импульсы;
передача электрических импульсов по слуховому нерву в слуховые центры мозга.

Центральный отдел включает подкорковые и корковые слуховые центры. Функциями слуховых центров мозга являются обработка, анализ, запоминание, хранение и интерпретация звуковой и речевой информации.

Ухо состоит из 3 частей: наружного, среднего и внутреннего уха. Почти все части наружного уха можно увидеть: это ушная раковина, наружный слуховой проход и барабанная перепонка, которая отделяет наружное ухо от среднего. За барабанной перепонкой находится среднее ухо – это небольшая полость (барабанная полость), в которой располагается 3 маленькие косточки (молоточек, наковальня, стремечко), соединенные последовательно друг с другом. Первая из этих косточек (молоточек) прикреплена к барабанной перепонке, последняя (стремечко) прикреплена к тонкой перепонке овального окна, которая отделяет среднее ухо от внутреннего уха. Система среднего уха включает также слуховую (евстахиеву) трубу, которая соединяет барабанную полость с носоглоткой, выравнивая давление в полости.

А - поперечный разрез через ухо; Б - вертикальный разрез через костную улитку; В - поперечный разрез улитки

Внутреннее ухо – самая маленькая и важная часть уха. Внутреннее ухо (лабиринт) – система каналов и полостей, располагающихся в височной кости черепа. Состоит их преддверия, 3 полукружных каналов (орган равновесия) и улитки (орган слуха). Орган слуха называется улиткой, потому что напоминает по форме раковину виноградной улитки. Именно в улитку во время операции кохлеарной имплантации вводится цепочка активных электродов КИ, которые стимулируют волокна слухового нерва.

Улитка имеет 2,5 завитка и представляет собой спиральный костный канал длиной 30 - 35 мм, который огибает по спирали костный столбик (или веретено, modiolus). Улитка заполнена жидкостью. По всей ее длине проходит спиральная костная пластинка, расположенная перпендикулярно костному столбику (модиолюс), к которой прикреплена эластичная перепонка – базилярная мембрана, доходящая до противоположной стенки улитки. Спиральная костная пластинка и базилярная мембрана делят улитку по всей ее длине на 2 части (лестницы): нижняя, обращенная к основанию улитки, барабанная (тимпанальная) лестница, и верхняя – вестибулярная лестница. Барабанная лестница соединяется с полостью среднего уха через круглое окно, а вестибулярная – через овальное. Обе лестницы сообщаются между собой через небольшое отверстие (helicotrema) у вершины улитки.

В вестибулярной лестнице от костной пластинки отходит эластичная перепонка – мембрана Рейснера, которая с базилярной мембранной образует третью лестницу – срединную, или улитковую, лестницу. В улитковой лестнице но базилярной мембране располагается орган слуха – кортиев орган со слуховыми рецепторами (наружные и внутренние волосковые клетки). Волоски волосковых клеток погружены в расположенную над ними покровную мембрану. К внутренним волосковым клеткам подходит большая часть дендритов кохлеарного ганглия, которые являются началом афферентного/восходящего слухового пути, предающего информацию в слуховые центры мозга. Наружные волосковые клетки имеют больше синаптических контактов с эффективными/нисходящими путями слуховой системы, обеспечивающими обратную связь ее высших отделов с нижележащими. Наружные волосковые клетки участвуют в тонкой селективной настройке базилярной мембраны улитки.

Волосковые клетки располагаются на базилярной мембране в определенном порядке – в начальной части улитки располагаются клетки, отвечающие на высокочастотные звуки, в верхней (апикальной) части улитки расположены клетки, отвечающие на звуки низких частот. Такое упорядоченное расположение элементов слуховой системы называется тонотопической организацией. Она характерна для всех уровней – слухового органа, подкорковых слуховых центров, слуховой коры. Это важное свойство слуховой сиситемы, которое является одним из принципов кодирования звуковой информации – «принцип места», т.е. звук определенной частоты передается и стимулирует совершенно определенные зоны слуховых путей и центров.

В мире человека окружает множество звуков, которые дают информацию об окружении, в том числе они оказывают на человека эмоциональное влияние. Эмоциональное влияние определяется не информационными звуками, а их физическими характеристиками. По этой причине человек слушающий музыку не испытывает языковых барьеров.

Звуки ощущаются при помощи колебания воздуха, которые превращаются в нервные импульсы в слуховой сенсорной системе. Эти звуки знакомят нас в местности, в которой мы находимся в данный момент, так же формулируют грамматику чувств. Так человек может испытывать амплитуду колебания, которую еще называют звуковым давлением, величина звукового давления измеряется в микроваттах или децибелах. При естественных условиях человек чаще воспринимает интенсивность звуков в большом диапазоне. Разница минимальной (пороговой) интенсивностью максимальной составляет 1012 триллион.
Человеческое ухо способно воспринимать колебания звуков от 16Гц. До 20 тыс. Гц. Частота которая ниже 16Гц. называется инфразвуком, а частоту выше 20кГц ультразвуком. Человек неспособен воспринимать ухом ни инфразвуки, ни ультразвуки, эти звуки влияют на ткань человека. С помощью ультразвука можно проникать глубоко в тело человека и прогревать его ткани. Так же ультразвуки, отражаясь от поверхности ткани, могут показывать на специальном приборе (рентгеновские лучи) органы человека, не оказывая на них вредных влияний.

У человека орган слуха выполняет еще одну чрезвычайно важную функцию. Ухо есть частью человеческой системы, которое обеспечивает способность к членораздельной речи, в процессе развития человека слуховые восприятие очень сильно связанны с речью. Человек, который потерял слух в детстве (до того, как научился говорить), теряет речевую способность, хотя весь голосовой (артикуляционный) аппарат остается неповрежденным.
Строение слуховой сенсорной системы. Периферической частью слуховой сенсорной системы является орган слуха, состоящий у человека из трех частей:
1. Наружного;
2. Среднего;
3. Внутреннего уха.

К наружному уху относится наружный слуховой проход и ушная раковина. Ушная раковина состоит из эластичного хряща. Она имеет характерные завитки, направляющие звуковые колебания в наружный слуховой проход. Внизу ушной раковины находится мочка уха. У взрослого человека длина наружного слухового прохода равна 2,5 см. В коже слухового прохода имеются видоизмененные потовые железы и волосинки, которые вырабатывают ушную серу.

Между наружным и средним ухом имеется барабанная перепонка. Это тонкая соединительнотканная пластинка толщиной 0,1 мм. Барабанная перепонка колеблется под действием звуковых колебаний соответственно длине их волн.

Среднее ухо с наружной стороны ограничено барабанной перепонкой, а с внутренней — перепонкой овального окна. В полости среднего уха расположены, соединенные между собой, слуховые косточки— молоточек, наковальня и стремя. Рукоятка молоточка одним концом прикреплена к барабанной перепонке, а другим соединяется с наковальней, которая с помощью сустава подвижно соединена со стременем. К стремени крепится стременная мышца, удерживающая стремя возле перепонки овального окна. Барабанная полость среднего уха связана с носоглоткой слуховой (евстахиевой) трубой. Через слуховую трубу при открытой ротовой полости или во время глотания происходит давление воздуха, по двум сторонам барабанной перепонки.

Внутреннее ухо находится в глубине височной кости черепа и состоит из костного лабиринта, внутри которого расположен перепончатый лабиринт. Функцию слуха в этом сложном лабиринте выполняет улитка — спирально закрученный канал, образующий 2,5 оборота. По всей длине улитки костный канал разделен двумя перепонками: тонкой вестибулярной мембраной (мембраной Рейснера) и более толстой и упругой основной мембраной. Эти мембраны делят канал улитки верхний, средний и нижний. Верхний и нижний каналы на верхушке улитки соединяются через отверстие — геликотрему. У основания улитки верхний канал начинается овальным окном, а нижний оканчивается круглым окном. Оба канала заполнены жидкостью — перилимфой. Средний канал отделен от верхнего и нижнего и заполнен эндолимфой. Внутри этого канала на основной мембране расположен звуковое принимающий аппарат — спиральный (кортиев) орган, состоящий из слуховых рецепторов — волосковых клеток и опорных клеток. Слуховые рецепторы передают возбуждение волокнам слухового нерва, от которого оно через ряд нейронов поступает к височной зоне коры большого мозга. Там уже происходит, анализ силы высоты, и характера звука, его местонахождения в пространстве. Направления звука мы можем определять только с помощью нармально слышащих двух ушей. Если звуковые волны попадают в оба уха одновременно, мы воспринимаем звук посредине (сзади и спереди). Если волны звука приходят в одно ухо чуть раньше чем в другое, так же и воспринимается звук человеком справа, или слева.

Тема. Строение слуховой сенсорной системы

Наличие в кристаллах разориентированных областей (блоков), повернутых друг относительно друга на небольшие углы, отмечалось еще в ранних исследованиях кристаллов. Вскоре после открытия дифракции рентгеновских лучей кристаллами было установлено, что кристалл не обладает идеальной структурой: дифрагированные пучки, вопреки теории, распространились в области углов порядка не нескольких секунд, а нескольких минут, и обладали интенсивностью, на два порядка превосходящей расчетное значение. Пришлось предположить наличие в кристалле мозаики мелких (диаметром порядка 1 мкм) слабо разориентированных блоков. Это явление стали называть блочностью, или мозаичностью кристаллических структур (рис. 14.14).

грани DE и EF. Все лишние плоскости оканчиваются внутри бикристалла в единственной испорченной области, т. о. на границе блоков. Торец каждой оборванной плоскости образует краевую дислокацию, так что вся граница блоков представляется в виде вертикального ряда краевых дислокации. Угол разориентации блоков определяется отношением вектора Бюргерса b к расстоянию h между дислокациями в границе

Такая граница называется «границей наклона». Ее моделью может служить ряд дислокаций, параллельных оси поворота, обладающих вектором Бюргерса вдоль нормали к границе и располагающихся вдоль границы.

Блоки мозаики являются примером трехмерных (объемных) дефектов структуры кристалла. Практическая важность в исследовании причин образования и особенностей явления мозаичности заключается в том, что на границах блоков мозаики в кристаллах возникают значительные механические напряжения, что в ряде случаев нежелательно.

Тема. Строение слуховой сенсорной системы

Вопросы:

2. Барабанная перепонка. Строение, значение, возрастные особенности.

5. Характеристика проводникового и коркового отделов слухового анализатора. Их значение.

1. Наружное ухо: ушная раковина, наружный слуховой проход. Строение, значение, возрастные особенности.

Слуховая сенсорная система состоит из 3 отделов:

Периферический,

Проводниковый,

Корковый.

Периферический отдел представлен наружным, средним, внутренним ухом (рисунок 1).

Рисунок 1. Строение уха

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода.

1. Ушная раковина состоит из эластического хряща, покрытого кожей. Особенно кожный этот хрящ у ребёнка, поэтому даже незначительные удары по уху могут привести к образованию гематомы, с последующим её нагноением и деформации раковины. Хрящ имеет множество завитков и углублений - это связано с его защитной функцией. Ухо имеет воронкообразную форму, которая способствует улавливанию звуков и локализацию их в пространстве. В нижней части ушной раковины хрящ отсутствует - точка уха. Она состоит целиком из жировой клетчатки. Величина ушной раковины, её форма, уровень прикрепления к голове у каждого человека индивидуально (наследуется генетически). Однако отлично характерное строение ушной раковины у детей (наследственными заболеваниями, болезнь Дауна). Ушная раковина прикрепляется к голове при помощи мышц и связок, причём мышцы, двигающие ушную раковину, носят рудиментарный характер (недоразвиты).

2. Наружный слуховой проход начинается углублением в центре ушной раковины и направлен вглубь височной кости, заканчивается барабанной перепонкой. Т.о. барабанная перепонка не относится ни к наружному, ни к среднему уху, а лишь отделяет их. У взрослых наружный слуховой проход имеет длину 2,5-3 см. У детей он короче из-за недоразвития костного отдела. У новорождённого слуховой проход имеет вид щели и заполнен слущившимися эпителиальными клетками. Только к 3месяцам этот проход полностью очищается. Наружное ухо по своим параметрам приближается к уху взрослого = 12 годам. Его просвет становится овальным, и диаметр составляет 0,7-1см. Нормальный слуховой проход состоит из 2 частей:

Наружная часть (перепончато-хрящевая) - является продолжением ушного хряща.

Внутренняя часть (костная) - в плотную подходит к барабанной перепонке. Особенностью строения является то, что, самый узкий участок наружного прохода расположен вместе перехода одной части в другую. Поэтому, именно здесь излюбленное место образования серной пробки. В коже наружного слухового прохода имеются волоски и серные железы, которые продуцируют серу.

Причина образования серной пробки:

1. избыточное продукция серы;

2. изменение свойств серы (повышенная вязкость);

3. анатомическая (врожденная) узость и изогнутость наружного слухового прохода.

Наружный слуховой проход имеет 4 стенки. Его передняя стенка прилегает к головке нижнечелюстного сустава, поэтому при ударах по подбородку происходит травматизация головкой нижнечелюстного сустава наружного слухового прохода и кровотечения.

2. Барабанная перепонка. Строение, значение, возрастные особенности

Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от среднего. Представляет собой тонкую, но эластичную мембрану толщиной 0,1 мм, диаметр 0,8-1см. Барабанная перепонка имеет 3 слоя:

1. кожный (эпидермальный);

2. соединительнотканный;

3. слизистый.

Первый слой является продолжением кожи наружного слухового прохода. Второй слой состоит из густо переплетенных циркулярных и радиальных волокон. Третий слой является продолжением слизистой оболочки барабанной полости.

К центру барабанной перепонки прикрепляется рукоятка молоточка. Это место называется пупок. Барабанная перепонка имеет 3 слоя только в наружной части. Во второй её части расслабленной она имеет только 2 слоя без среднего. Осмотр барабанной перепонки называется отоскопия. При осмотре здоровая перепонка имеет перламутрово-белый цвет, форму конуса, выпуклостью обращённой внутрь, т.е. в ухо.

Рисунок 2. Строение барабанной перепонки

3. Среднее ухо: барабанная полость, слуховые косточки, слуховые мышцы, слуховая труба, сосцевидный отросток. Строение, значение.

Среднее ухо состоит из:

Барабанной полости, в ней находятся слуховые косточки, слуховые мышцы и евстахиевы трубы;

Ячейки воздухоносного сосцевидного отростка;

Барабанная полость имеет вид шестигранника:

а/ верхняя стенка барабанной полости - крыша. У маленьких детей она имеет отверстие. Поэтому очень часто у детей гнойные отиты осложняются прорывом гноя на мозговые оболочки (гнойный менингит);

б/ нижняя стенка - дно, имеет отверстие, что может приводить к прорыву инфекции в кровь, в кровеносные русла. Так как нижняя стенка расположена над луковицей яремной вены. Это может привести к осложнению (сепсис онтогенный);

в/ передняя стенка. На передней стенке расположены отверстия - вход в евстахиеву трубу;

г/ задняя стенка. На ней расположен вход в пещеру сосцевидного отростка. Задней стеной барабанной полости является костная пластинка, которая отделяет средне ухо от внутреннего. На ней имеются 2 отверстия: одно из них называют овальное и круглое окно. Овальное окно закрыто стременем. Круглое окно прикрыто вторичной барабанной перепонкой. В области задней стенки проходит костный канал лицевого нерва. При воспалении среднего уха инфекция может переходить на этот нерв, вызывая неврит лицевого нерва, и как следствие перекосы лица.

Слуховые косточки соединены в определённой последовательности:

молоточек, наковальня, стремя.

Рисунок 3. Строение слуховых косточек

Рукоятка молоточка соединяется с центром барабанной перепонки. Головка молоточка соединяется с помощью сустава с телом наковальни. Подножная пластинка стремени вставляется в овальное окно, которое расположено на костной стенке внутреннего уха. Т.о. колебания барабанной перепонки через систему слуховых косточек передаются на внутреннее ухо. Слуховые косточки подвешены в барабанной полости при помощи связок. В полости среднего уха есть слуховые мышцы (их 2):

Мышца, натягивающая барабанную перепонку. Она принадлежит защитной функции. Она предохраняет барабанную перепонку от повреждения при действии сильных раздражителей. Это связано с тем, что при сокращении этой мышцы движение барабанной перепонки ограничено.

Мышца стременная. Она отвечает за подвижность стремени в овальном окне, что имеет большое значение для проведения звуков во внутреннее ухо. Установлено, что при блокаде овального окна развивается глухота.

Слуховая «евстахиева» труба. Это парное образование, которое соединяет носоглотку и полость среднего уха. Вход в евстахиеву трубу расположен на задней стенке барабанной полости. Евстахиева труба состоит из 2 отделов: костного (1/3 трубы), перепончатого (2/3 трубы). Костный отдел сообщается с барабанной полостью, а перепончатый - носоглоткой.

Длина слуховой трубы у взрослого человека = 2,5см, диаметр = 2-3мм. У детей она короче и шире чем у взрослого. Это связано с недоразвитием костной кости слуховой трубы. Поэтому у детей инфекция может легко переходить из барабанной перепонки на слизистую слуховой трубы и носоглотку, и наоборот, из носоглотки поступать в среднее ухо. Поэтому дети часто болеют отитом, источником которого является воспалительный процесс в носоглотке. Слуховая труба выполняет вентиляционную функцию. Установлено, что в спокойном состоянии её стенки прилегают друг к другу. Открытие труб происходит во время глотания, зевания. В этот момент воздух из носоглотки поступает в полость среднего уха - дренажная функция трубы. Она является той трубой, которая способствует оттоку гноя или другого ээксудата из полости среднего уха при воспалении. Если этого не происходит, возможен прорыв инфекции через крышу на мозговые оболочки, либо разрыв барабанной перепонки (прободение).

Рисунок 4 - Строение среднего уха.

Воздухоносные ячейки сосцевидного отростка.

Сосцевидный отросток находится на безволосом пространстве позади ушной раковины. На разрезе сосцевидный отросток напоминает «пористый шоколад». Самая большая воздухоносная ячейка сосцевидной кости называется пещера. Она имеется уже у новорождённого. Она выстлана слизистой оболочкой, которая является продолжением слизистой оболочки барабанной полости. Благодаря соединению пещеры и барабанной полости, инфекция может переходить из среднего уха в пещеру, а затем на костное вещество сосцевидного отростка, вызывая его воспаление - мастоидит.

4. Внутреннее ухо: костный и перепончатый лабиринт. Кортиев орган, строение, значение.

Внутреннее ухо (лабиринт) состоит из 2 частей: костного и перепончатого лабиринтов. Между ними находится перелимфотическое пространство, которое заполнено ушной жидкостью - перилимфой. Внутри перепончатого лабиринта также есть лимфа - эндолимфа. Т.о. во внутреннем ухе имеется 2 ушные жидкости, которые отличаются по составу и функциям. Перилимфа - по своему составу напоминает спинномозговую жидкость, но содержит при этом больше белка и ферментов. Её основная функция - это приведение в колебательное состояние основной мембраны. Эндолимфа - по своему составу похожа на внутриклеточную жидкость. В ней много растворимого кислорода, и поэтому она служит питательной средой для кортиевого органа.

Лабиринт имеет 3 отдела: преддверие, полукружные каналы, улитка. Преддверие и полукружные каналы относятся к вестибулярному аппарату. Улитка относится к слуховой сенсорной системе. Она по форме напоминает садовую улитку, образована спиральным каналом, который закруглён в 2,5 оборота. Диаметр канала уменьшается от основания к вершине улитки. В центре улитки находится спиральный гребень, вокруг которого закручена спиральная пластина. Эта пластина выдаётся в просвет спирального канала. На разрезе этот канал имеет следующее строение: двумя мембранами основной и вестибулярный аппарат делится на 3 части, в центре образуя улитковый вход. Верхняя мембрана называется вестибулярная, нижняя - основная. На основной мембране периферический рецептор уха - кортиев орган. Т.о кортиев орган расположен в улитковом ходу, на основной мембране.

Основная мембрана - это наиболее значимая стенка улиткового хода, состоит из множества натянутых струн, которые называются слуховые струны. Установлено, что длина струн и их степень натяжения зависит от того, на каком завитке улитки они находятся. Выделяют 3 завитка улитки:

основной (нижний), средний, верхний. Установлено, что в нижнем завитке находятся короткие и тугонатянутые струны. Они резонируют на высокие звуки. На верхнем завитке находятся длинные и слабонатянутые струны. Они резонируют на низкие звуки.

Кортиев орган является периферическим рецептором слуха. Состоит из 2 видов клеток:

1.Опорные клетки (столбовые) - имеют вспомогательное значение.

2.Волосковые (наружные и внутренние). В них происходит трансформация звуковой энергии в физиологический процесс нервного возбуждения, т.е. образование нервных импульсов.

Опорные клетки расположены под углом друг к другу, образуя тоннель. В нём, в один ряд, располагаются внутренние волосковые клетки. По своей функции эти клетки являются вторичночувствующими. Их головной конец закруглён и имеет волоски. Сверху волоски покрывает мембрана, которая называется покровной. Установлено, что при смещении покровной мембраны относительно волосков, возникают ионные токи.

Рисунок 5 – Строение внутреннего уха.

Общая физиология сенсорных систем

Сенсорной системой (анализатором, по И.П.Павлову) называют часть нервной системы, состоящую из воспринимающих элементов - сенсорных рецепторов, получающих стимулы из внешней или внутренней среды, нервных путей, передающих информацию от рецепторов в мозг, и тех частей мозга, которые перерабатывают эту информацию. Таким образом, сенсорная система вводит информацию в мозг и анализирует ее. Работа любой сенсорной системы начинается с восприятия рецепторами внешней для мозга физической или химической энергии, трансформации ее в нервные сигналы и передачи их в мозг через цепи нейронов. Процесс передачи сенсорных сигналов сопровождается многократным их преобразованием и перекодированием и завершается высшим анализом и синтезом (опознанием образа), после чего формируется ответная реакция организма.

Информация, поступающая в мозг, необходима для простых и сложных рефлекторных актов вплоть до психической деятельности человека. И.М. Сеченов писал, что «психический акт не может явиться в сознании без внешнего чувственного возбуждения». Переработка сенсорной информации может сопровождаться, но может и не сопровождаться осознанием стимула. Если осознание происходит, говорят об ощущении. Понимание ощущения приводит к восприятию.

И.П. Павлов считал анализатором совокупность рецепторов (периферический отдел анализатора), путей проведения возбуждения (проводниковый отдел), а также нейронов, анализирующих раздражитель в коре мозга (центральный отдел анализатора).

Методы исследования сенсорных систем

Для изучения сенсорных систем используют электрофизиологические, нейрохимические, поведенческие и морфологические исследования на животных, психофизиологический анализ восприятия у здорового и больного человека, методы картирования его мозга. Сенсорные функции также моделируют и протезируют.

Моделирование сенсорных функций позволяет изучать на биофизических или компьютерных моделях такие функции и свойства сенсорных систем, которые пока недоступны для экспериментальных методов. Протезирование сенсорных функций практически проверяет истинность наших знаний о них. Примером могут быть электро-фосфеновые зрительные протезы, которые восстанавливают зрительное восприятие у слепых людей разными сочетаниями точечных электрических раздражений зрительной области коры большого мозга.

Общие принципы строения сенсорных систем

Основными общими принципами построения сенсорных систем высших позвоночных животных и человека являются следующие:

1) многослойность , т.е. наличие нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторами, а последний - с нейронами моторных областей коры большого мозга. Это свойство дает возможность специализировать нейронные слои на переработке разных видов сенсорной информации, что позволяет организму быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на первых уровнях сенсорной системы. Создаются также условия для избирательного регулирования свойств нейронных слоев путем восходящих влияний из других отделов мозга;

2) многоканальность сенсорной системы, т.е. наличие в каждом слое множества (от десятков тысяч до миллионов) нервных клеток, связанных с множеством клеток следующего слоя. Наличие множества таких параллельных каналов обработки и передачи информации обеспечивает сенсорной системе точность и детальность анализа сигналов и большую надежность;

3) разное число элементов в соседних слоях, что формирует «сенсорные воронки». Так, в сетчатке глаза человека насчитывается 130 млн. фоторецепторов, а в слое ганглиозных клеток сетчатки нейронов в 100 раз меньше («суживающаяся воронка»).

На следующих уровнях зрительной системы формируется «расширяющаяся воронка»: число нейронов в первичной проекционной области зрительной области коры в тысячи раз больше, чем ганглиозных клеток сетчатки. В слуховой и в ряде других сенсорных систем от рецепторов к коре большого мозга идет «расширяющаяся воронка». Физиологический смысл «суживающейся воронки» заключается в уменьшении избыточности информации, а «расширяющейся» - в обеспечении дробного и сложного анализа разных признаков сигнала; дифференциация сенсорной системы по вертикали и по горизонтали. Дифференциация по вертикали заключается в образовании отделов, каждый из которых состоит из нескольких нейронных слоев. Таким образом, отдел представляет собой более крупное морфофункциональное образование, чем слой нейронов. Каждый отдел (например, обонятельные луковицы, кохлеарные ядра слуховой системы или коленчатые тела) осуществляет определенную функцию. Дифференциация по горизонтали заключается в различных свойствах рецепторов, нейронов и связей между ними в пределах каждого из слоев. Так, в зрении работают два параллельных нейронных канала, идущих от фоторецепторов к коре большого мозга и по-разному перерабатывающих информацию, поступающую от центра и от периферии сетчатки глаза.

Основные функции сенсорной системы

Сенсорная система выполняет следующие основные функции, или операции, с сигналами: 1) обнаружение; 2) различение; 3) передачу и преобразование; 4) кодирование; 5) детектирование признаков; 6) опознание образов. Обнаружение и первичное различение сигналов обеспечивается рецепторами, а детектирование и опознание сигналов - нейронами коры больших полушарий. Передачу, преобразование и кодирование сигналов осуществляют нейроны всех слоев сенсорных систем.

Обнаружение сигналов. Оно начинается в рецепторе - специализированной клетке, эволюционно приспособленной к восприятию раздражителя определенной модальности из внешней или внутренней среды и преобразованию его из физической или химической формы в форму нервного возбуждения.

Классификация рецепторов. В практическом отношении наиболее важное значение имеет психофизиологическая классификация рецепторов по характеру ощущений, возникающих при их раздражении. Согласно этой классификации, у человека различают зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые, осязательные рецепторы, термо-, проприо - и вестибулорецепторы (рецепторы положения тела и его частей в пространстве) и рецепторы боли.

Существуют рецепторы внешние (экстерорецепторы) и внутренние (интерорецепторы). К экстерорецепторам относятся слуховые, зрительные, обонятельные, вкусовые, осязательные. К интерорецепторам относятся вестибуло - и проприорецепторы (рецепторы опорно-двигательного аппарата), а также висцерорецепторы (сигнализирующие о состоянии внутренних органов).

По характеру контакта со средой рецепторы делятся на дистантные, получающие информацию на расстоянии от источника раздражения (зрительные, слуховые и обонятельные), и контактные - возбуждающиеся при непосредственном соприкосновении с раздражителем (вкусовые, тактильные).

В зависимости от природы раздражителя, на который они оптимально настроены, рецепторы могут быть разделены на фоторецепторы, механорецепторы, к которым относятся слуховые, вестибулярные рецепторы, и тактильные рецепторы кожи, рецепторы опорно-двигательного аппарата, барорецепторы сердечно-сосудистой системы; хеморецепторы, включающие рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы; терморецепторы (кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны); болевые (ноцицептивные) рецепторы.

Все рецепторы делятся на первично-чувствующие и вторично-чувствующие. К первым относятся рецепторы обоняния, тактильные и проприорецепторы. Они различаются тем, что преобразование энергии раздражения в энергию нервного импульса происходит у них в первом нейроне сенсорной системы. К вторично-чувствующим относятся рецепторы вкуса, зрения, слуха, вестибулярного аппарата. У них между раздражителем и первым нейроном находится специализированная рецепторная клетка, не генерирующая импульсы. Таким образом, первый нейрон возбуждается не непосредственно, а через рецепторную (не нервную) клетку.

Общие механизмы возбуждения рецепторов. При действии стимула на рецепторную клетку происходит преобразование энергии внешнего раздражения в рецепторный сигнал, или трансдукция сенсорного сигнала. Этот процесс включает в себятри основных этапа:

1) взаимодействие стимула, т.е. молекулы пахучего или вкусового вещества (обоняние, вкус), кванта света (зрение) или механической силы (слух, осязание) с рецепторной белковой молекулой, которая находится в составе клеточной мембраны рецепторной клетки;

Тема. Строение слуховой сенсорной системы

Вопросы:

1. Периферический отдел слуховой системы: строение внешнего, среднего и внутреннего уха.

2. Ход проводящих путей слуховой сенсорной системы.

3. Корковый отдел.

Слуховая сенсорная система состоит из 3 отделов: периферирический, проводниковый, корковый.

Строение периферического отдела

Периферический отдел представлен наружным, средним, внутренним ухом (рисунок 1).

Рисунок 1. Строение уха

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода.

Наружная часть (перепончато-хрящевая) - является продолжением ушного хряща.

Причина образования серной пробки:

1. избыточное продукция серы;

2. изменеие свойств серы (повышенная вязкость);

3. анатомическая (врожденная) узость и изогнутость наружного слухового прохода.

Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от среднего. Представляет собой тонкую, но эластичную мембрану толщиной 0,1 мм., диаметр 0,8-1см. Барабанная перепонка имеет 3 слоя:

1. кожный (эпидермальный);

2. соединительнотканный;

3. слизистый.

Рисунок 2. Строение барабанной перепонки

Среднее ухо состоит из:

Барабанной полости, в ней находятся слуховые косточки, слуховые мышцы и евстахиевы трубы;

Ячейки воздухоносного сосцевидного отростка;

Барабанная полость имеет вид шестигранника:

в/ передняя стенка. На передней стенке расположены отверстия - вход в евстахиеву трубу;

г/ задняя стенка. На ней расположен вход в пещеру сосцевидного отростка. Задней стеной барабанной полости является костная пластинка, которая отделяет средне ухо от внутреннего. На ней имеются 2 отверстия: одно из них называют овальное и круглое окно. Овальное окно закрыто стременем. Круглое прикрыто вторичной барабанной перепонкой. В области задней стенки проходит костный канал лицевого нерва. При воспалении среднего уха инфекция может переходить на этот нерв, вызывая неврит лицевого нерва, и как следствие перекосы лица.

Слуховые косточки соединены в определённой последовательности:

Молоточки;

Наковальня;

Рисунок 3. Строение слуховых косточек

Костного 1/3 трубы;

Перепончатого 2/3 трубы.

Костный отдел сообщается с барабанной полостью, а перепончатый - носоглоткой.

Воздухоносные ячейки сосцевидного отростка.

Рисунок 4. Строение среднего уха.

Внутреннее ухо (лабиринт) – 2 части:

1. Костный лабиринт.

2. Перепончатый лабиринт, который находится в костном как в футляре.

Между ними есть пространство, которое называется перелимфотическое. В нём находится ушная жидкость - перилимфа. Внутри перепончатого лабиринта также есть лимфа - эндолимфа. Т.о. во внутреннем ухе имеется 2 ушные жидкости, которые отличаются по составу и функциям. Лабиринт имеет 3 части:

Преддверие;

Полукружные каналы;

Преддверие и полукружные каналы относятся к вестибулярному аппарату. Улитка относится к слуховой сенсорной системе. Она по форме напоминает садовую улитку, образована спиральным каналом, который закруглён в 2,5 оборота. Диаметр канала уменьшается от основания к вершине улитки. В центре улитки находится спиральный гребень, вокруг которого закручена спиральная пластина. Эта пластина выдаётся в просвет спирального канала. На разрезе этот канал имеет следующее строение: двумя мембранами основной и вестибулярный аппарат делится на 3 части, в центре образуя улитковый вход. Верхняя мембрана называется вестибулярная, нижняя - основная. На основной мембране периферический рецептор уха - кортиев орган. Т.о кортиев орган расположен в улитковом ходу, на основной мембране.

1. основной (нижний);

2. средний;

3. верхний.

Установлено, что в нижнем завитке находятся короткие и тугонатянутые струны. Они резонируют на высокие звуки. На верхнем завитке находятся длинные и слабонатянутые струны. Они резонируют на низкие звуки.

Кортиев орган является периферическим рецептором слуха. Состоит из 2 видов клеток:

1.Опорные клетки (столбовые) - имеют вспомогательное значение.

2.Волосковые (наружные и внутренние).

Главное значение имеют внутренние волосковые клетки. В них происходит трансформация звуковой энергии в физиологический процесс нервного возбуждения, т.е. образование нервных импульсов.

Ушные жидкости.

Перилимфа - по своему составу напоминает спинномозговую жидкость, но содержит при этом больше белка и ферментов. Её основная функция - это приведение в колебательное состояние основной мембраны.

Эндолимфа - по своему составу похожа на внутриклеточную жидкость. В ней много растворимого кислорода, и поэтому она служит питательной средой для кортиевого органа.

Ход проводящих путей слуховой сенсорной систем

Проводникового отдела слуховой сенсорной системы состоит из 4 нейронов:

1-ый нейрон расположен в спиральном узле улитки. Спиральный узел находится у основания спирального гребля. Периферические отростки образованы внутренними волосковыми отростками кортиева органа. Аксоны (центральные отростки) образуют слуховой нерв. Он покидает полость внутреннего уха через внутренние слуховые отверстия и направляется к продолговатому мозгу, где находится 2-ой нейрон – это слуховые ядра продолговатого мозга; 3-ий нейрон расположен также в структурах продолговатого мозга (в оливах); 4 ый нейрон находится в первичных слуховых центрах среднего мозга – это нижние бугры четверохолмия и в промежуточном мозге – это медиальное коленчатое тело.

Слуховой путь, как и зрительный, является частичноперекрещенным. Меньшая часть не перекрещивается и идёт по своей стороне, а большая часть перекрещивается и идёт на противоположную сторону.

Т.о. улитка связана с обоими полушариями головного мозга. При поражении слуховой коры с одной стороны снижение слуха наблюдается с двух сторон, причём с большим поражением противоположного уха.

3. Корковый отдел

Корковый отдел состоит из:

1.Ядерной зоны, к которой относится извилина «Гешле», что соответствует 4 полю по Бауману.

2.Периферическая зона, 4 и 22 поле по Бродману.

Литература

1. Нейман Л.В., Богомильский М.Р. Анатомия, физиология и патология органов слуха и речи. М., 2003.

2. Слуховая система. Ред. Я.А. Альтман. Л., 1990.