Нормальная физиология ПЗ 18 Физиология сенсорных систем

Нормальная физиология ПЗ № 18. Физиология сенсорных систем. Физиология зрительной сенсорной системы Глаза умеют говорить, Кричать от счастья или плакать, Глазами можно ободрить, С ума свести, пуститься в драку. . . Словами можно обмануть, Глазами это - невозможно. Во взгляде можно утонуть, Если смотреть неосторожно. . . Не знают устали глаза, Что видят всюду, то внимают, Пусть не коснется их слеза, Лишь счастьем пусть они сияют.

Актуальность темы: • Знание изучаемой темы необходимо для приобретения умений и навыков исследования функционального состояния зрительного анализатора.

Цели занятия: • Учебная: • Знать учение И. П. Павлова об анализаторах. • Знать виды и свойства рецепторов, закономерности их адаптации. • Знать современные представления о функциях зрительного анализатора. • Научиться применять терминологию по изучаемой теме.

Цели занятия: • Развивающая: • Формирование системного подхода к изучению функций органов и систем органов, поддержанию гомеостаза. • Воспитательная: • Формирование способности и готовности реализовать этические и деонтологические аспекты врачебной деятельности в общении с коллегами.

Межпредметные связи Фармакология Патологическая физиология Пропедевтика внутренних болезней Биохимия Гистология, цитология, эмбриология Физиология сенсорных систем. Физиология зрительной СС. Физика. Математика Анатомия

Внутрипредметные связи Физиология возбудимых тканей Физиология сенсорных систем. Физиология зрительной СС. Физиология ЦНС Физиология эндокринной системы

1. Установите соответствие К ПЕРИФЕРИЧЕСКИМ ОТДЕЛАМ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ А дистантных 1 Б контактных 2 3 4 ОТНОСЯТСЯ РЕЦЕПТОРЫ вкусовые. тактильные. фоторецепторы. волосковые клетки Кортиева органа.

2. Установите соответствие ВИДЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ АДАПТАЦИИ СОБОЙ А десенсибилизация 1 увеличение возбудимости рецепторов. Б сенсибилизация 2 увеличение числа активных рецепторов. В демобилизация 3 уменьшение числа активных рецепторов. Г мобилизация 4 уменьшение возбудимости рецепторов.

3. Установите соответствие ОТДЕЛ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ А периферический Б проводниковый В центральный ВКЛЮЧАЕТ СТРУКТУРЫ СИСТЕМ 1 афферентные пути, подкорковые ядра. 2 проекционные зоны коры. 3 рецепторы и вспомогательные структуры.

4. Установите соответствие А Б В Г АНОМАЛИИ ЦВЕТНОГО ЗРЕНИЯ протанопия дейтеранопия тританопия ахромазия 1 2 3 4 5 ВОЗНИКАЮТ ПРИ НАРУШЕНИИ ВОСПРИЯТИЯ ЦВЕТА сине-фиолетового. темно-красного. темно-зеленого. желтого. всех цветов.

5. Установите соответствие АНОМАЛИЯ РЕФРАКЦИИ ГЛАЗА ВОЗНИКАЕТ, КОГДА ГЛАВНЫЙ ФОКУС НАХОДИТСЯ А Миопия 1 на сетчатке. Б Гиперметропия 2 перед сетчаткой. 3 за сетчаткой.

• Сенсорная система (анализатор по И. П. Павлову) обеспечивает поступление информации из внешней или внутренней среды организма в мозг и её анализ. • – – – – – Психофункциональная классификация сенсорных систем: зрительная осязательная температурная проприоцептивная интероцептивная (висцеральная) болевая слуховая обонятельная вкусовая вестибулярная

Сенсорная система состоит из трех отделов: • периферический отдел (рецепторные клетки); • проводниковый отдел (цепочка нейронов); • центральный отдел (нейроны коры больших полушарий).

Периферический отдел анализатора • • • Периферический отдел представлен рецепторами. Рецептор – клетка, эволюционно предназначенная для: восприятия раздражителей внешней и внутренней среды организма; преобразования энергии раздражителей в электрическую энергию (рецепторный потенциал); кодирования информации о раздражителе.

Рецепторы • Первично чувствующие - это рецепторы обоняния, тактильные и проприорецепторы. Восприятие и преобразование энергии раздражения в энергию возбуждения происходит в них самих. • Вторично чувствующие - это рецепторы вкуса, зрения, слуха, вестибулярного аппарата. У них между раздражителем и первым рецепторным нейроном находится высокоспециализированная рецепторная клетка (не нервная).

Рецепторный и генераторный потенциалы • Рецепторный потенциал возникает при раздражении рецептора как результат деполяризации и повышения проводимости участка его мембраны, который называется рецептивным. • Рецептивный участок мембраны имеет специфические свойства, в том числе биохимические, отличающие его от мембраны тела и аксона. • Возникший в рецептивных участках мембраны рецепторный потенциал электротонически распространяется на аксонный холмик рецепторного нейрона, где возникает генераторный потенциал.

• Возникновение генераторного потенциала в области аксонного холмика объясняется тем, что этот участок нейрона имеет более низкие пороги возбуждения и ПД в нем развивается раньше, чем в других частях мембраны нейрона. • Чем выше генераторный потенциал, тем интенсивнее частота разрядов распространяющегося ПД от аксона к другим отделам нервной системы. • Следовательно, частота разрядов рецепторного нейрона зависит от амплитуды генераторного потенциала.

• Таким образом, реакция рецепторного нейрона, предназначенного для передачи информации из области восприятия, имеет 5 стадий: • 1) преобразование сигнала внешнего раздражения; • 2) генерация рецепторного потенциала; • 3) распространение рецепторного потенциала по нейрону; • 4) возникновение генераторного потенциала; • 5) генерация нервного импульса.

Быстро адаптирующиеся рецепторы • Быстро адаптирующиеся рецепторы сильнее возбуждаются в ответ на быстрое нарастание интенсивности стимула (фазический ответ), а их быстрая адаптация способствует освобождению восприятия от биологически незначительной информации (например, контакт между кожей и одеждой).

Медленно адаптирующиеся рецепторы • Возбуждение медленно адаптирующихся рецепторов мало зависит от скорости изменения стимула и сохраняется при его длительном действии (тонический ответ), • поэтому, например, медленная адаптация проприоцепторов позволяет человеку получать нужную ему для сохранения позы информацию в течение всего необходимого времени.

Кодирование информации в рецепторах • Информация о силе действующего на рецепторы стимула кодируется двумя способами: • частотой потенциалов действия, возникающих в сенсорном нейроне (частотное кодирование), • числом сенсорных нейронов, возбудившихся в ответ на действие стимула. • При увеличении силы действующего на рецепторы раздражителя повышается амплитуда рецепторного потенциала, что, как правило, сопровождается увеличением частоты потенциалов действия в сенсорном нейроне первого порядка.

• Длительность ощущения зависит от реального времени между началом и прекращением воздействия на рецепторы, а также от их способности уменьшать или даже прекращать генерацию нервных импульсов при продолжительном действии адекватного стимула. • При длительном действии стимула порог чувствительности рецепторов к нему может повышаться, что определяется как адаптация рецепторов.

Проводниковый отдел • Афферентные нейроны – это первые нейроны, которые участвуют в обработке сенсорной информации. • Следующий нейрон расположен в спинном, продолговатом или среднем мозге. Оттуда пути идут к специфическим ядрам таламуса, в которых у большинства сенсорных систем располагается следующий (предпоследний) нейрон. • От общего сенсорного коллектора (таламуса) информация поступает в соответствующие проекционные и ассоциативные зоны коры. • В проводниковом отделе происходит обработка сенсорной информации.

Центральный отдел • Для каждой сенсорной системы имеются свои конкретные участки коры больших полушарий, куда приходят импульсы от рецепторного аппарата. • В проекционных зонах происходит декодирование информации, возникает представление о модальности сигнала, о его силе и качестве. • В ассоциативных участках коры происходит акцепция сигнала с участием памяти.

Таким образом, специфический путь: рецептор афферентный нейрон спинного, продолговатого или среднего мозга специфические ядра таламуса проекционные и ассоциативные зоны коры больших полушарий

Зоны коры больших полушарий

Неспецифический путь • Одновременно со специфическим путем существует и неспецифический путь, в котором исчезает модальность сигнала, т. е. мы не можем, получив информацию по этому каналу, сказать, что это за сигнал, вызывающий поток импульсов. • Неспецифический путь представляет собой ответвление информации по коллатералям к ретикулярной формации, которая расположена в продолговатом и среднем мозге. Отсюда неспецифический путь идет к неспецифическим ядрам таламуса, а затем информация передается во все участки коры.

Неспецифический путь

Благодаря неспецифическому пути: • • • Активируются нейроны коры, что способствует восприятию ими информации, приходящей по специфическому пути; Образуются связи с центрами автономной регуляции в стволе мозга, гипоталамусе, лимбической системе; Возникает эмоциональная окраска восприятия (удовольствие, отвращение); контролируется состояние сознания; Возникают ориентировочные рефлексы (поворот в сторону новых стимулов).

Общие принципы строения сенсорных систем • Многослойность, т. е. наличие нескольких слоев нервных клеток. • Многоканальность, т. е. наличие в каждом слое множества первичных клеток (до миллионов), связанных с множеством клеток следующего слоя. • Разное число элементов в соседних слоях ( «сенсорные воронки» ). • Значение: «расширяющаяся воронка» обеспечивает сложный анализ разных признаков сигнала; «суживающаяся воронка» - препятствует поступлению избытка информации, перегрузке ЦНС благодаря тормозным механизмам: • А) латеральное торможение – ограничение рецептивных полей; • Б) возвратное торможение – ограничение верхнего предела частоты импульсов; • В) эфферентное торможение – нисходящие влияния с более высоких уровней сенсорных систем.

Латеральное торможение

Основные функции сенсорной системы: • • • обнаружение сигнала; различение сигнала; преобразование сигнала; кодирование сигнала (в основе – двоичный код: «да» - потенциал действия возник; «нет» - потенциал действия не возник; частотное кодирование); детектирование признаков сигнала (избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение); опознавание образов (отнесение образа к тому или иному классу объектов, которые хранятся в памяти).

Методы изучения сенсорных систем • • • выработка условных рефлексов; внутриклеточное отведение; регистрация афферентной импульсации; методика вызванных потенциалов; клинические наблюдения и т. д.

Зрительная сенсорная система. Основные системы глаза • Оптическая система, обеспечивающая фокусировку лучей на сетчатке; • фоторецепторная система, обеспечивающая преобразование световых раздражителей в электрические сигналы; • система регуляции светового потока, то есть просвета зрачка; • система аккомодации, то есть регуляции кривизны хрусталика; • глазодвигательная система; • слезный аппарат и веки; • система секреции и всасывания водянистой влаги (внутриглазной жидкости).

Зрительная сенсорная система. Глаз

Оптическая система глаза Оптическая система – диоптрический аппарат – система линз, которая дает перевернутое, сильно уменьшенное изображение окружающего мира на сетчатку. Преломляющая сила линзы измеряется ее фокусным расстоянием. Фокусное расстояние (f) – это то расстояние позади линзы, на котором параллельные пучки света сходятся в одной точке. Преломляющая сила (рефракция) выражается в диоптриях (Д).

Преломляющие среды глаза • Задача оптической системы – фокусировать изображение на сетчатке. • Существуют четыре преломляющие среды глаза: • роговица (около 2/3 диоптрий); • водянистая влага; • хрусталик (около 1/3 диоптрий); • стекловидное тело.

В нормальном глазу с рефракцией 58, 6 Д на сетчатке возникает четкое изображение бесконечно далеких предметов (например, звезд). Если человек смотрит на бесконечно далекие предметы (на звезды), ресничная (цилиарная) мышца расслаблена → циннова связка натягивает сумку хрусталика → эластичный хрусталик становится относительно плоским.

При рассматривании близких предметов ресничная (цилиарная) мышца сокращается (влияние парасимпатических волокон в составе глазодвигательного нерва) → циннова связка расслаблена → натяжение сумки хрусталика снижается → кривизна хрусталика увеличивается (хрусталик становится более круглым); фокусное расстояние сокращается.

Зрачковые реакции Рефлекс на изменение освещенности Элементы рефлекторной дуги: фоторецепторы сетчатки → афферентный путь → средний мозг → эфферентный путь (парасимпатические волокна глазодвигательного нерва) → сокращение круговой мышцы–сфинктера в радужной оболочке. В результате диаметр зрачка уменьшается. Изменение освещенности одного глаза влияет на просвет зрачка не только этого глаза (прямая реакция на свет), но и противоположного глаза (содружественная реакция на свет).

Зрачковый рефлекс на аккомодацию – сужение зрачка при увеличении кривизны хрусталика. Зрачковый рефлекс на конвергенцию – сужение зрачка при конвергенции глаз. Зрачковый рефлекс на боль – расширение зрачка; опосредовано симпатическими влияниями на дилататор зрачка (мышца с радиальными волокнами).

Аномалии рефракции В глазу с нормальной рефракцией (58, 6 Д) четкое изображение далекого предмета образуется на сетчатке только в том случае, если расстояние между передней поверхностью роговицы и сетчаткой составляет 24, 4 мм.

Аномалии рефракции • Дальнозоркость, или гиперметропия. При этом состоянии лучи фокусируются за сетчаткой. Для исправления этого дефекта перед глазом помещают выпуклые (фокусирующие) линзы. • Близорукость, или миопия. При этом состоянии лучи фокусируются перед сетчаткой. Для исправления этого дефекта перед глазом помещают вогнутые (рассеивающие) линзы. • Астигматизм. При этом состоянии преломляющая сила глаза в разных направлениях различна. Для исправления этого дефекта перед глазом помещают цилиндрические линзы (с разным преломлением по разным осям).

Периферический отдел зрительной сенсорной системы представлен палочками и колбочками ( «вторичные» , фото-, зрительные рецепторы) сетчатки.

Слои сетчатки В сетчатке преобладает конвергенция

• Фоторецепторы, биполярные клетки и ганглиозные клетки отвечают за фоторецепцию и проведение зрительной информации: • Фоторецепторы преобразуют световой раздражитель в электрический сигнал, от них этот сигнал передается к биполярным клеткам и далее – к ганглиозным клеткам, аксоны которых покидают глазное яблоко, образуя зрительный нерв. • Горизонтальные и амакриновые клетки отвечают за первичную обработку зрительной информации, образуя вместе с остальными клетками различные нейронные контуры.

Рецептивное поле ганглиозной клетки в сетчатке состоит из всех функционально связанных с ней фоторецепторов, биполярных клеток, горизонтальных и амакриновых клеток.

Палочки воспринимают световые лучи в условиях сумеречного зрения. Колбочки функционируют в условиях яркой освещенности и воспринимают цвета. Палочки содержат пигмент родопсин; максимум поглощения при длине волны 500 нм (сине-зеленая часть спектра). В колбочках три разных пигмента. Их максимумы поглощения: 420 нм ( синяя часть спектра) 531 нм (зеленая часть спектра) 558 нм (красная часть спектра)

Механизм фоторецепции • В темноте потенциал покоя фоторецептора составляет от - 20 до - 40 м. В • Освещение глаза: поглощение кванта света фоторецептором (палочка) распад молекул пигмента (родопсина) снижение проницаемости мембраны фоторецептора (особенно для ионов натрия) возникает рецепторный потенциал (ГИПЕРПОЛЯРИЗАЦИЯ) → уменьшается выделение медиатора (глутамата) рецепторной клеткой.

Преобразования в фоторецепторах • 1. Фотон поглощается ретиналем зрительного пигмента. • 2. Ретиналь изомеризуется, что приводит к распаду зрительного пигмента на опсин и ретиналь. • 3. Распад зрительного пигмента приводит к изменению активности внутриклеточных систем вторых посредников (усилению распада ц. ГМФ). • 4. Снижается проницаемость натриевых каналов. • 5. Возникает рецепторный потенциал (в фоторецепторах этот потенциал гиперполяризующий, так как обусловлен уменьшением входа натрия в клетку). • 6. Под действием рецепторного потенциала уменьшается выделение из фоторецепторов тормозного медиатора, действующего на следующую клетку сетчатки. • 7. Одновременно со всеми этими процессами зрительный пигмент ресинтезируется и становится снова готовым к реакции с фотоном.

Главный поток сигналов в сетчатке Фоторецепторы биполярные клетки → ганглиозные клетки (отростки ганглиозных клеток формируют зрительный нерв). Потенциалы действия возникают в ганглиозных клетках! Латеральный поток Передача сигнала по слоям горизонтальных и амакриновых клеток.

Периферический, проводниковый и центральный отделы зрительной сенсорной системы

Маленький центральный отдел сетчатки (желтое пятно) • Посередине желтого пятна располагается центральная ямка. • Желтое пятно и особенно центральная ямка характеризуются: • Наибольшей остротой зрения, то есть способностью различать мелкие детали; • Цветовым зрением за счет преобладания колбочек (в центральной ямке имеются только колбочки); • Преимущественно дневным зрением, то есть плохим видением в темноте.

Большой периферический отдел сетчатки • характеризуется: • малой остротой зрения; • черно-белым зрением – из-за отсутствия колбочек; • Преимущественно сумеречным зрением, то есть хорошим видением в темноте. • Таким образом, центральное зрение позволяет различать детали и цвета, а периферическое (боковое) – быстро реагировать даже на небольшие изменения освещенности, слабо освещенные предметы и движущиеся тени.

Цветовое зрение Хроматический цветовых качеств. ряд – разнообразие Ахроматический ряд – (белый → серый → чёрный). Воспринимаемая окраска объектов характеризуется: 1) цветовым тоном; 2) насыщенностью (красный + чёрный → коричневый); 3) светлотой – относительное положение на шкале белое → серое → чёрное.

Спектры чувствительности колбочек трех типов

Теория зрения Лазарева • теория зрения ионная (син. Лазарева теория зрения) - теория, согласно которой при действии светового раздражителя на светочувствительные элементы сетчатки (палочки и колбочки) в последних происходят фотохимические процессы распада молекул светочувствительного вещества с изменением концентрации ионов и определенным сдвигом в соотношении между ними.

Теория цветного зрения М. В. Ломоносова • Суть теории заключается в идее о том, что "цвета происходят от света"… Причину света Ломоносов ищет в его физико-химической природе, определяет как колебательные и "коловратные" движения эфира. • В соответствии с различными видами частиц эфира, отличающимися по размерам, Ломоносов выделяет три основные "простые « цвета: ". . . от первого рода эфира происходит цвет красный, от второго – желтый, от третьего - голубой". • Все остальные цвета Ломоносов расценивает как вторичные, "смешанные", возникающие на основе вышеуказанных базовых цветов, "от смешения первых": ". . . Из красного, желтого и голубого все прочие цвета происходят"…. • В возможности огромного разнообразия в смешении простых цветов Ломоносов видел причину существования большого числа "сложных" цветов.

Трихроматическая теория Юнга и Гельмгольца: есть три типа колбочек, которые действуют как независимые системы приемников в фотопическом зрении (зрение при дневном свете).

Оппонентная теория цветов Геринга: Существуют антагонистические нейронные процессы для оппонентных цветов: зеленый/красный; желтый/синий; черный/белый. Подтверждается: Организацией рецепторных полей цветоспецифичных нейронов сетчатки и латерального коленчатого тела. Таким образом, теории «правильны» на разных уровнях афферентной зрительной системы.

Нарушения цветовосприятия • Нормальные трихроматы. • Аномальные трихроматы. • 1% людей дихроматы (например, красно-зелёная слепота). • Менее 0, 01% - цветослепые – их палочки и колбочки содержат родопсин. Воспринимают только различные оттенки серого.

Проводниковый отдел зрительного анализатора • От сетчатки отходят зрительные нервы, образованные аксонами ганглиозных клеток→ • → в области зрительного перекреста медиальные волокна зрительных нервов перекрещиваются, латеральные – нет → • → от зрительных перекрестов отходят зрительные тракты → • → ЗТ переключаются в латеральных коленчатых телах таламуса → • → от ЛКТТ идут зрительные лучистости → • → ЗЛ оканчиваются в шпорной борозде затылочной доли коры БП.

Корковый отдел зрительного анализатора • Первичная зрительная кора локализована в шпорной борозде затылочной доли, куда поступает информация от латеральных коленчатых тел; организована ретинотопически: каждому участку коры соответствует определенный участок сетчатки; • Вторичные зоны отвечают за распознавание сложных образов, например, геометрических фигур, написанных букв, слов и цифр, и пр.

Бинокулярное зрение • Простое бинокулярное зрение – рассматривание двумя глазами одновременно только одного объекта. • Изображение объекта должно падать на совершенно определенные части сетчатки в обоих глазах. • Объединение обоих монокулярных изображений объекта называется бинокулярным слиянием. При этом усилено впечатление пространственной глубины.

Некоторые методы исследования 1. Определение остроты зрения. Остротой зрения называется максимальная способность глаза различать отдельные объекты. Ее определяют по наименьшему расстоянию между двумя точками, которые глаз видит раздельно, а не слитно. 2. Определение поля зрения. Поле зрения - пространство, различаемое глазом при фиксации взгляда в одной точке.

Поля зрения

Глазодвигательные рефлексы • Фиксация взора – осуществляется за счет обратной связи от зрительной коры затылочной доли. Дуга рефлекса : • сетчатка → латеральное коленчатое тело → зрительная кора → верхние холмики четверохолмия → ядра нервов глазодвигательных мышц.

Глазодвигательные рефлексы • Перенесение взора – осуществляется за счет путей, идущих от префронтальной коры (центры произвольных движений глаз) к претектальным ядрам и далее – к ядрам нервов глазодвигательных мышц. • Слежение за движущимся объектом – осуществляется за счет обратной связи от зрительной коры затылочной доли.

Глазодвигательные рефлексы • Реагирование на внезапный раздражитель – представляет собой поворот головы и глаз в сторону внезапного раздражителя – звукового или светового. Данный рефлекс замыкается через четверохолмие и называется поэтому четверохолмным. Дуга рефлекса (для световых раздражителей): сетчатка → верхние холмики четверохолмия → ядра нервов глазодвигательных мышц и (через медиальный продольный пучок) мышц шеи

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ