Слайд 1
Красноярский Государственный медицинский университет
им. В.Ф. Войно-Ясенецкого
Кафедра физиологии им.
А.Т. Пшоника
ФИЗИОЛОГИЯ АНАЛИЗАТОРОВ
Лекция для студентов 2 курса, обучающихся
по специальности 060201 –«Стоматология»
профессор Пац Ю.С.
Красноярск, 2013
Слайд 2
План лекции:
Понятие об анализаторе
Структура и функции элементов анализаторных
систем
Свойства сенсорных систем
Принципы кодирования и обработки информации
Зрительный анализатор
Слуховой анализатор
Слайд 3АНАЛИЗАТОР
(сенсорная система по И.П.Павлову)
совокупность нейронов, участвующих:
в восприятии раздражений,
проведении возбуждения,
и сенсорные клетки коры больших полушарий, осуществляющие
анализ и синтез этих раздражений и формирование ощущения и восприятия
Слайд 5Субъект истолковывает свои ощущения, включая их в то, что он
уже испытал и чему обучился, при этом ощущение становится восприятием
Слайд 6 ОЩУЩЕНИЕ:
– БЕЛЫЕ ПЯТНА НА
ГОЛУБОМ ФОНЕ
ВОСПРИЯТИЕ (ЗАВИСИТ ОТ ОПЫТА):
- КУЧЕВЫЕ
ОБЛАКА
- БЕЛЫЕ ОВЦЫ НА
СИНЕЙ ЛУЖАЙКЕ
И Т.Д.
СИГНАЛ ОЩУЩЕНИЕ ВОСПРИЯТИЕ
Слайд 8Первым признаком того, что подействовал простой стимул служит
сенсорное впечатление
Сенсорные
впечатления составляют элементы ощущения
Слайд 9Группа одинаковых сенсорных впечатлений, возникающих через посредство органа определенного вида
называется модальностью
Слайд 10Разные виды сенсорных впечатлений в пределах одной модальности называются
качествами
Слайд 11Функции сенсорной системы
1. Обнаружение сигналов
2. Различение сигналов
3. Передача и преобразование
сигналов
4. Ограничение избыточности информации и выделение существенных признаков сигналов
5. Кодирование
информации
6. Декодирование сигналов
7. Опознание образов
Слайд 12Структура и функции анализаторной системы
СС-симпатические влияния;
РФ-влияние ретикулярной формации; К-кора мозга
Слайд 14Все анализаторные системы функционируют
на основе следующих общих принципов:
1) анализа информации
с помощью специальных нейронов-детекторов;
2) параллельной многоканальной переработки информации, обеспечивающей ее
надежность;
3) селекции информации в промежутке от рецептора до проекционного поля;
4) последовательного усложнения переработки информации от уровня к уровню;
5) целостной представленности сигнала в ЦНС во взаимосвязи с другими сигналами;
6) реализации принципов повышения надежности обработки разных признаков сигнала.
Слайд 15Принципы строения сенсорных систем
1. Многослойность, т.е.наличие нескольких слоев нервных клеток,
первый из которых связан с рецепторами а последний с моторной
корой.
2. Многоканальность
3. Сенсорная воронка (суживающаяся или расширяющаяся)
4. Вертикальная и горизонтальная дифференциация
Слайд 16Корковый отдел анализаторов
Основу корковых отделов анализаторов составляют первичные или проекционные
зоны коры (поля), выполняющие узкоспециализированную функцию отражения только стимулов одной
модальности.
Их задача — идентифицировать стимул по его качеству и сигнальному значению, в отличие от периферического рецептора, который дифференцирует стимул лишь по его физическим или химическим характеристикам.
Основная функция первичных полей — тончайшее отражение свойств внешней и внутренней среды на уровне ощущения.
Слайд 17Взаимодействие сенсорных систем
Осуществляется на спинальном,
ретикулярном, таламическом и корковом
уровнях
ЗРИТЕЛЬНЫЙ
СЛУХОВОЙ
ТАКТИЛЬНЫЙ
Слайд 18
Обнаружение сигналов – начинается в рецепторе
Выделяют:
Экстеро- и интерорецепторы
Контактные и дистантные
Первично-чувствующие
и вторично-чувствующие (со специальными клетками, преобразующими энергию
внешнего раздражения в нервный импульс)
Слайд 19 Рецепторы- специализированные периферические образования нервной системы
Обнаружение сигналов – начинается
в рецепторе
НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ РЕЦЕПТОРОВ
Слайд 20Локализация рецепторов
Клеточная мембрана или цитоплазматические белки
рецепторы
Специализированные клетки или структуры трансформирующие
различные стимулы в биологический сигнал
Центральные рецепторы
Периферические рецепторы
Слайд 21Свойства рецепторов
Прием сигналов
Трансформация разнородных по природе сигналов в энергию нервного
импульса
Способность обнаруживать изменения интенсивности, временных показателей или пространственных признаков стимула
Адаптация
рецепторов
Кодирование информации
Слайд 22Специфичность – чувствительность рецепторов к действию адекватных раздражителей
Слайд 23Различение сигналов
Разностный порог – минимальное различие между стимулами, которое сенсорная
система может заметить
У тактильных рецепторов – 3%
Закон Вебера
– Фехнера : ощущение увеличивается пропорционально логарифму силы раздражения
Е= а* log R+ b
Слайд 24Для пространственного различения стимулов
необходимо, чтобы между возбуждаемыми ими рецепторами находился
хотя бы один невозбужденный элемент
Слайд 25Принципы классификации
Рецептор представляет собой либо свободное нервное окончание, либо является
специализированной рецепторной клеткой.
Рецепторы возбуждаются стимулами одной модальности, но, при
действии высокой степени интенсивности воздействия, могут отвечать и не на специфический сигнал.
Основная классификация рецепторов основывается на виде модальности возбуждающего сигнала.
Слайд 26ПО ХАРАКТЕРУ КОНТАКТА
СО СРЕДОЙ
Контактные – ВОЗБУЖДАЮЩИЕСЯ ПРИ КОНКРЕТНОМ СОПРИКОСНОВЕНИИ
С РАЗДРАЖИТЕЛЕМ (вкусовые,тактильные)
Дистантные – ПОЛУЧАЮЩИЕ ИНФОРМАЦИЮ НА РАССТОЯНИИ ОТ ИСТОЧНИКА
РАЗДРАЖЕНИЯ (зрительные, слуховые и обонятельные)
Слайд 27Экстерорецепторы
воспринимают раздражение
из внешней среды:
зрительные,
слуховые,
тактильные,
температурные ,
вкусовые
,
обонятельные
Слайд 28Интерорецепторы –
возбуждаются под влиянием изменений, происходящих внутри организма:
1.Висцерорецепторы
2.Вестибулорецепторы
3.Проприорецепторы
Слайд 29В зависимости
от природы раздражителя
Механорецепторы
Фоторецепторы
Фонорецепторы
Хеморецепторы
Терморецепторы
Слайд 30
По характеру ощущений:
Зрительные
Слуховые
Обонятельные
Вкусовые
Осязательные
Рецепторы положения тела в пространстве
Рецепторы боли
Слайд 31
По механизму возбуждения:
Первично-чувствующие - восприятие и преобразование в энергию нервного
импульса происходит в самих чувствительных образованиях.
Вторично-чувствующие – между раздражителем и
первым чувствительным нейроном находятся высокоспециализированные чувствительные клетки
Слайд 32Механизм возбуждения рецепторов
При действии раздражителя происходит изменение конфигурации белковых рецепторных
молекул, встроенных в мембрану
Изменяется проницаемость мембраны для ионов (чаще для
натрия)
Возникает – рецепторный потенциал
Слайд 33ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ВЕЛИЧИНОЙ СТИМУЛА И АМПЛИТУДОЙ РЕЦЕПТОРНОГО ПОТЕНЦИАЛА
Слайд 34В первично-чувствующих рецепторах
Рецепторный потенциал действует на чувствительные участки мембраны, способные
генерировать
потенциал действия (генераторный потенциал)
Слайд 35Во вторично-чувствующих рецепторах
Рецепторный потенциал вызывает выделение квантов медиатора из пресинаптического
окончания рецепторной клетки
Медиатор деполяризует постсинаптическую мембрану чувствительного нейрона, т.е. вызывает
-
генераторный потенциал
Слайд 36Адекватный стимул
Сенсорный рецептор
Первичный афферентный
нейрон
синапс
Нейрон 2-го порядка
Градуальный
рецепторный
потенциал
порог
Генерация активного
потенциала (ПД)
Частота
кодирования ПД
понижается в первичном
афферентном нейроне
synaptic integration
Уменьшение частоты ПД
При
передаче в нейроне
2-го порядка
Активация рецептора, передача сигнала
и его трансформация
Величина и
продолжительность
стимула
Воздействие стимула и генерация
рецепторного потенциала
Слайд 37Кодирование информации
1. Двоичный код
2.Числом одновременно возбужденных нейронов
3.Местом возбуждения в
нейронном слое (позиционное кодирование)
4. Числом пачек импульсов
5.
Изменения числа импульсов в пачке
6. Частота импульсов в пачке
7.Длительность пачек импульсов
8.Интервалы между пачками импульсов
9.Изменение временного рисунка пачки
Слайд 38Особенности кодирования в биологических системах
ОТСУТСТВИЕ ДЕКОДИРОВАНИЯ
(т.е. восстановления стимула в его
исходной форме)
МНОЖЕСТВЕННОСТЬ И ПЕРЕКРЫТИЕ КОДОВ (для одного и того
же признака сигналов) т.е. в анализаторе используется несколько вариантов кодов (частота импульсов, число возбужденных элементов и их локализация),
«ЗАШУМЛЕННОСТЬ» БОЛЬШИНСТВА СЕНСОРНЫХ КОДОВ т.е. добавление к импульсам, несущим информацию, фоновой импульсации и без действия раздражителей создается, так называемый, шумовой эффект).
Слайд 39Детектирование сигналов
Детектирование – избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного
признака раздражителя, имеющего поведенческое значение.
Нейроны – детекторы простых и сложных
образов.
Слайд 40Адаптация сенсорной системы
Адаптация рецепторов – снижение чувствительности к постоянно действующему
раздражителю
Повышении его дифференциальной чувствительности к стимулам, близким по силе к
адаптирующему
Слабо адаптирующиеся – вестибуло- и проприорецепторы
Быстро адаптирующиеся – зрительные, слуховые, термо-, тактильные рецепторы
Медленно адаптирующиеся – болевые, химические
Слайд 42Зрительный анализатор
включает в себя:
периферическую часть (глазное яблоко),
проводящий
отдел (зрительные нервы, подкорковые зрительные центры) и
корковую часть анализатора.
Орган зрения - глаз - включает в себя рецепторный аппарат (сетчатку) и оптическую систему, которая фокусирует световые лучи и обеспечивает четкость
изображения предметов в сетчатке в уменьшенном и обратном виде.
Слайд 44Мышцы глаза. А – вид спереди, Б – вид сверху
Слайд 46Оптическая система глаза
- состоит из светопреломляющих образований:
роговицы,
водянистой влаги
передней камеры,
хрусталика и стекловидного тела.
Роговица является фактически линзой,
преломляющей свет.
Преломляющую силу принято выражать в диоптриях (Д). Д - это преломляющая сила линзы с фокусным расстоянием в 100 см.
Вычислено, что для роговицы она составляет 43 Д,
Хрусталика, в зависимости от расстояния до рассматриваемого объекта от 19 до 33 Д.
Суммарная преломляющая сила глаза 62-76Д.
Слайд 47 Система аккомодации представлена
Хрусталиком , который имеет форму двояковыпуклой линзы.
Основные
функции - преломляющая и, следовательно, фокусировка изображения на сетчатке (преломляющая
сила - 19-33Д). Это достигается путем аккомодации - изменения формы хрусталика.
Изменение формы хрусталика происходит за счет расслабления или сокращения цилиарной мышцы, прикрепляющейся к капсуле хрусталика посредством цинновой связки.
С возрастом хрусталик утрачивает свою прозрачность и эластические свойства - сила аккомодации уменьшается и появляется старческая дальнозоркость - пресбиопия.
Слайд 51Радужная оболочка
практически не проницаемая для лучей. В центре она имеет
отверстие, зрачок, диаметр которого меняется (подобие диафрагме фотоаппарата) от 2
до 8 мм - поток света соответственно меняется.
Диаметр зрачка меняется медленно под влиянием рефлекторных механизмов (парасимпатические - суживают кольцевые мышцы, симпатические - расширяют - радиально).
Основная функция зрачка - он регулирует величину светового потока, а также пропускает световой поток на центральную сферическую часть
Слайд 52Световоспринимающая система глаза
Это - сетчатка; расположенная на задней стенке
глазного яблока, основная роль - преобразование света в электрические потенциалы.
Электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 400 до 750 нм воспринимается человеком как свет.
Основу зрения составляет восприятие контраста между светлым и темным, а не восприятие абсолютной яркости.
Если объекты отличаются по степени отражения разных спектральных компонентов, то при нулевом яркостном контрасте различать их нам помогает цветовой контраст.
Порог световой чувствительности глаза очень низкий – ощущается уже 6–7 фотонов на участке с 50 палочками.
Слайд 54Световоспринимающая система глаза
Функцию фоторецепторов выполняют колбочки и палочки. Они обладают
разной чувствительностью к цвету и свету:
колбочки слабо чувствительны к
цвету, колбочки - обеспечивают дневное восприятие света. Палочки - не чувствительны к цвету, но чувствительны к свету (сумеречное зрение).
У человека слой рецепторов в сетчатке состоит приблизительно из 120 млн. палочек и 6 млн. колбочек, отличающихся друг от друга по характерным гистологическим признакам. Палочки и колбочки расположены по площади сетчатки неравномерно.
Слайд 56Распределение палочек и колбочек в сетчатке
Слайд 57Зрительные пигменты
Палочки в 500 раз более чувствительны к свету, чем
колбочки. Однако палочки не реагируют на изменение длины волны света,
т.е. не проявляют цветочувствительность. Такое функциональное различие объясняется химическими особенностями процесса зрительной рецепции, в основе которой лежат фотохимии.
Эти реакции протекают с помощью зрительных пигментов. В палочках содержится зрительный пигмент родопсин или «зрительный пурпур». Свое название он получил потому, что, будучи извлеченным в темноте, имеет красный цвет, так как особенно сильно поглощает зеленые и синие световые лучи.
Слайд 58Фотохимические реакции
в палочках и колбочках сходны. Они начинаются с поглощения
кванта света – фотона, – что переводит молекулу пигмента на
более высокий энергетический уровень.
Далее запускается процесс обратимого изменения молекул пигментов.
В палочках - родопсин (зрительный пурпур), в колбочках иодопсин.
В результате энергия света превращается
в электрические сигналы - импульсы.
Так, родопсин под влиянием света претерпевает ряд химических изменений - превращается в ретинол (альдегид витамина А) и белковый остаток - опсин.
Затем под влиянием фермента редуктазы он переходит в витамин А, который поступает в пигментный слой.
В темноте происходит обратная реакция - витамин А восстанавливается, проходя ряд стадий.
Слайд 59Механизм реакции палочек на фотон света
МРН-2 - метародопсин-2;
Т - трансдуцин
ФДЭ - фосфодиэстераза
Слайд 62Электроретинография
Р1 – компонент палочек; Р2 – реакция биполярных клеток;
Р3
– торможение в рецепторных клетках
Слайд 63Перекрытие рецептивных полей соседних нейронов в зрительной коре
Слайд 64Исследование цветового зрения с помощью таблиц Рабкина
Испытуемый с нормальным цветовым
зрением видит 26, протаноп -6, а дейтераноп м-2
Слайд 65Поле зрения для объектов разного цвета. Пунктир – белый цвет
Слайд 66Движения глаз при рассматривании лица. ЭОГ. Испытуемый несколько минут рассматривал
фото слева
Слайд 68Основные показатели зрения
В число основных показателей, описывающих функцию зрительной сенсорной
системы, входят следующие:
диапазон воспринимаемых длин волн,
диапазон восприятия интенсивностей
от порога до болевого ощущения,
острота зрения,
время суммации и критическая частота слияния мельканий,
порог чувствительности и
адаптация,
способность к восприятию цветов,
восприятие глубины пространства – стереоскопия.
Слайд 70Слуховым органом как таковым является улитка
Улитка состоит из трех,
свернутых вместе каналов – барабанной лестницы,
средней лестницы,
вестибулярной лестницы.
Барабанная
и вестибулярная лестницы сообщаются в окончании улитки. В основании барабанной лестницы имеется еще одно отверстие, закрытое мембраной, называемое круглым окном.
Слайд 71Среднее и внутреннее ухо в разрезе
Слайд 72Кортиев орган
Основная мембрана разделяет барабанную и среднюю лестницы. Утолщение вдоль
основной мембраны представляет собой звуковоспринимающий кортиев орган, содержащий рецепторы –
волосковые клетки.
Общее число волосковых клеток достигает 25 000. Волосковые клетки являются рецепторами второго типа и относятся к механоцепторам. Название «волосковые» они получили оттого, что каждая чувствительная клетка увенчана пучком волосков или ресничек. Одним концом реснички прикреплены к нижней поверхности текториальной мембраны.
Слайд 74Колебания основной мембраны и других структур улитки вызывают механические движения
ресничек.
Микродеформация мембраны рецептора преобразуется в нервный импульс в форме
рецепторного потенциала.
Образование рецепторного потенциала опосредовано разностью электрических потенциалов между полостями вестибулярной и средней лестниц.
Предполагается, что в формировании рецепторного потенциала участвуют ионные токи, возникающие при колебаниях ресничек.
Слайд 75Возникающий рецепторный потенциал вызывает выброс медиатора из рецептора, который возбуждает
афферентные нервные волокна. Каждое волокно слухового нерва приходит из строго
определенного участка улитки, т.е. от строго определенных рецепторов.
Каждое волокно сильнее всего возбуждается от звуков одной, определенной частоты.
Длительность звукового стимула кодируется продолжительностью нервной активности, а интенсивность кодируется уровнем активности, т.е. частотой импульсов.
Слайд 76Микрофонный потенциал улитки и потенциал действия, зарегистрированный у овального окна
в ответ на щелчок
Слайд 77Блок-схема слухового анализатора
Слайд 78Слуховые ощущения
Человек воспринимает звуковые колебания с частотой 16—20 000
Гц. Этот диапазон соответствует 10—11 октавам.
Верхняя граница частоты воспринимаемых
звуков зависит от возраста человека: с годами она постепенно понижается и старики часто не слышат высоких тонов.
Различение частоты звука характеризуется тем минимальным различием по частоте двух близких звуков, которое еще улавливается человеком.
При низких и средних частотах человек способен заметить различия в 1—2 Гц. Встречаются люди с абсолютным слухом: они способны точно узнавать и обозначать любой звук даже при отсутствии звука сравнения.
Слайд 80Бинауральный слух
Человек и животные обладают пространственным слухом, т. е.
способностью определять положение источника звука в пространстве.
Это свойство основано
на наличии бинаурального слуха, или слушания двумя ушами.
Для него важно и наличие двух симметричных половин на всех уровнях слуховой системы.
Острота бинаурального слуха у человека очень высока: положение источника звука определяется с точностью до 1 углового градуса.
Основой этого служит способность нейронов слуховой системы оценивать интерауральные (межушные) различия времени прихода звука на правое и левое ухо и интенсивности звука на каждом ухе.
Слайд 81Литература
Основная:
1. Нормальная физиология: учебник / ред.
В.М. Покровский М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005
2. Лекции по
физиологии: / Ю.И. Савченков. Т.1-2 , Красноярск: Литтерра – принт, 2009
Дополнительная:
1. Савченков Ю.И., Пац Ю.С. Стоматологическая физиология: учебное пособие. Ростов на/Д.: Феникс, 2007
Электоронные ресурсы:
Современный курс классической физиологии (электронный ресурс) /ред. Ю.Н. Наточин.
