Органы чувств

На человека постоянно действует непрерывный поток внешних раздражителей и разно-образная информация о процессах внутри и вне организма. Принять эту информацию и правильно отреагировать на большое число происходящих вокруг событий позволяют человеку органы чувств: глаз, ухо, язык как орган вкуса, нос как орган обоняния и др. Органы чувств (organa sensuum) представляют собой рецепторы, или периферические отделы анализаторов, воспринимающие различные виды раздражений, поступающих из внешней среды.

Каждый из этих органов устроен таким образом, что реагирует только на определенные явления окружающей среды: глаз — на свет, ухо — на звук и т. д. Органы чувств преобразуют сигналы внешнего мира (свет, запах, звук, механические воздействия) в сигналы нервной системы — нервные импульсы

Мозг (рис. 402) получает сигналы от органов чувств, перерабатывает их и посылает «приказ» исполнительным органам: человек останавливается, увидев красный свет светофора; спешит на кухню, почувствовав запах подгоревшей еды; снимает трубку, услышав телефонный звонок. Органы чувств работают постоянно, они направляют действия и контролируют их.

В органе чувств рецептор преобразует сигналы внешнего мира в нервные импульсы. Каждый вид рецепторов преобразует только один вид раздражений, например рецепторы глаза — свет, рецепторы уха — звук. К «своим» раздражителям рецептор обладает высокой чувствитель-ностью. Всего несколько квантов света достаточно для возникновения зрительного ощущения, слуховые рецепторы начинают посылать сигналы в мозг, когда барабанная перепонка смещается на величину, в десять раз меньшую атома водорода; достаточно двух-трех молекул пахучего вещества, чтобы почувствовать запах.

Рисунок 402. Все рецепторы, улавливающие изменения во внешней среде, назы-ваются экстерорецепторами. В мышцах, сухожилиях находятся проприорецепторы, сигна-лизирующие в мозг о сокращении мышц, движениях суставов и тем самым обеспечивающие постоянную информацию от двигательного аппарата. Во внутренних органах находятся многочисленные интерорецепторы, улавливающие тончайшие изменения во внутренней среде организма. Имеются рецепторы, реагирующие на изменения в химическом и газовом составе крови — хеморецепторы; в осмотическом давлении крови — осморецепторы; в температуре — терморецепторы; в объеме крови, притекающей к левому предсердию — волюмрецепторы; механорецепторы реагируют на давление и растяжение органа. Большинство рецепторов находится в слизистых оболочках пищеварительного тракта, в стенках кровеносных сосудов и других органах (мочевой пузырь, легкие, сердце и др.). Многие из них еще недостаточно изучены.

Для каждого рецептора имеется определенный порог раздражения и порог различения. Ощущение возникают в том случае, когда раздражитель имеет определенную силу и длитель-ность действия.

Основной характеристикой анализатора является чувствительность, которая характе-ризуется величиной порога ощущения. Различают абсолютный и дифференциальный пороги ощущения.

Абсолютный порог ощущения — это минимальная сила раздражения, способная вызвать появление реакции.

Дифференциальный порог ощущения — это минимальная величина, на которую нужно изменить раздражение, чтобы вызвать изменение ответа. Психофизическими опытами установлено, что величина ощущений изменяется медленнее, чем сила раздражителя.

Время, проходящее от начала воздействия раздражителя до появления ощущений, называют латентным периодом.

Нижний абсолютный порог чувствительности — минимальная величина раздражителя, на который начинает реагировать анализатор.

Если раздражитель вызывает боль или нарушение деятельности анализатора — это будет верхний абсолютный порог чувствительности. Интервал от минимума до максимума определяет диапазон чувствительности (для звука от 20 Гц до 20 кГц).

У человека рецепторы настроены на следующие раздражители:

• 
  электромагнитные колебания светового диапазона — фоторецепторы в сетчатке глаза;
  
• 
  механические колебания воздуха — фонорецепторы уха;
  
• 
  изменение гидростатического и осмотического давления крови — баро- и осморецепторы;
  
• 
  изменение положения тела относительно вектора гравитации — рецепторы вестибу-лярного аппарата.
  

В ответ на изменение условий окружающей среды, чтобы внешние раздражители не вызывали повреждений и гибели организма, в нём формируются компенсаторные реакции, которые могут быть: поведенческими (изменение места пребывания, отдёргивание руки от горячего или холодного) или внутренними (изменение механизма терморегуляции в ответ на изменение параметров микроклимата).

С увеличением силы растет интенсивность ощущения. Почти все рецепторы обладают свойством адаптации, т.е. приспособления к силе действующего раздражителя. Субъективно это выражается в привыкании к действию запаха, шума, давления одежды.

От рецепторов по чувствительным нейронам импульсы передаются в определенную зону коры больших полушарий. Физиологическая природа ощущений, тонкое различение раздражений связаны с возбуждением нейронов коры.

Рецепторы, пути, по которым от них проводится возбуждение, и специальные зоны коры больших полушарий головного мозга составляют единую систему, где рождается ощущение и происходит различение раздражений. Такая система была названа И.П.Павловым анализатором.

Нельзя путать понятия «органы чувств» и «рецептор». Например, глаз — это орган зрения, а сетчатка — фоторецептор, один из компонентов органа зрения. Органы чувств сами по себе не могут обеспечить ощущение. Для возникновения субъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило в соответствующий отдел коры больших полушарий.

Повреждение любой из трех частей анализатора ведет к потере способности различать определенные раздражения. Так, человек может потерять зрение из-за нарушения функций рецепторов глаза, повреждения зрительного нерва или при поражении зрительной зоны коры больших полушарий.

Все богатство восприятия окружающего мира обеспечивается работой многих анализаторов: зрительного, слухового, обонятельного, вкусового, кожно-мышечного.

С помощью анализаторов человек получает информацию о внешнем мире, которая определяет работу функциональных систем организма и поведение человека.

Максимальные скорости передачи информации, принимаемой человеком с помощью различных органов чувств, приведены в таб. 24 и 25.

Таблица 24. Характеристика органов чувств

Воспринимаемый сигнал	Содержание сигнала	Максимальная скорость передачи информации Бит\с
Зрительный	Длина линии. Цвет. Яркость	3,25; 3,1; 3,3
Слуховой	Громкость. Высота тона	2,3; 2,5
Вкусовой	Солёность	1,3
Обонятельный	Интенсивность	1,53

Продолжение таблицы 24

Воспринимаемый сигнал	Содержание сигнала	Максимальная скорость передачи информации Бит\с
Тактильный (осязательный)	Интенсивность. Продолжительность. Расположение на теле	2,0; 2,3; 2,8

Таблица 25.

Эмбриональное развитие зрительного анализатора начинается сравнительно рано (на 3 неделе) и к моменту рождения ребенка зрительный анализатор морфологически сформирован. Однако совершенствование его структуры происходит и после рождения, заканчиваясь уже в школьные годы.

Органом зрения является глаз. Форма глаза шаровидная, у взрослых его диаметр составляет около 24 мм, у нворожденных 16 мм, причем форма глазного яблока более шаровидная, чем у взрослых. В результате этого новорожденные дети от 80 до 94% случаев обладают дальнозоркой реакцией. Рост глазного яблока продолжается и после рождения, но интенсивнее всего в первые 5 лет жизни и менее интенсивно до 10-12 лет.

Роговица у детей (новорожденных) толще и более выпуклая. К 5 годам толщина роговицы уменьшается, за счет чего уменьшается и ее преломляющая сила (за счет уплотнения). Хрусталик у новорожденных и детей дошкольного возраста более выпуклой формы, прозрачен и обладает большей эластичностью.

Зрачок у новорожденных узкий. В 6-8 лет зрачки широкие вследствие преобладания тонуса симпатических нервов, иннервирующих мышцы радужной оболочки (радиальные и кольцевые). В 8-10 лет зрачок вновь становится узким и очень быстро реагирует на свет. К 12-13 годам быстрота и интенсивность зрачкового рефлекса на свет такая же, как у взрослых.

У новорожденных детей рецепторы в сетчатке дифференцированы, а число колбочек в желтом пятне начинает возрастать после рождения и к концу первого полугодия морфологическое развитие центральной части сетчатки заканчивается.

Обобщая изложенное выше, нужно отметить, что в основном морфогенез периферической части зрительного анализатора заканчивается к моменту рождения.

Дифференцировка центрального отдела коркового представительства зрительного анализатора у человека не оканчивается и к моменту рождения. Хотя область коры имеет у новорожденного все признаки коры взрослого, она обладает меньшей толщиной (1,3 мм вместо 2 мм у взрослого) и более густым расположением клеток и заканчивается к 7 летнему возрасту.

Наиболее рано в онтогенезе развивается светопринимающая функция. О наличии свето-ощущения у очень маленьких детей можно судить по рефлекторным реакциям, возникающим при засвете глаз (зрачковый рефлекс, смыкание век и отведение глаз).

Измерение чувствительности к свету у детей с помощью адаптометров становится возможным с 4-5-летнего возраста. Исследования показали, что чувствительность к свету в первые два десятилетия резко нарастает, а затем постепенно падает.

Острота зрения является очень важной характеристикой зрительного анализатора, измеряемая способностью не только колбочкового аппарата, но и прозрачностью роговицы и стекловидного тела, фокусирующей способностью хрусталика, его астигматических свойств. Доставляет трудность определение этого показателя у детей, особенно в периоды 1 и 2 детства. Для детей до 1 года в поле зрения ребенка на разном расстоянии от глаз вводится шарик на тонкой нити. Расстояние, на котором ребенок перестает следить за шариком, характеризует остроту его зрения. Измерение разных авторов показали, что острота зрения в первые месяцы и даже годы жизни ниже, чем у взрослого. В период с 18 до 60 лет острота зрения практически не изменяется, а затем снижается. Причем с возрастом изменяется и распределение людей, обладающих различной остротой зрения. Процент людей с нормальным зрением с возрастом уменьшается.

Цветоощущение, как и острота зрения, является функцией колбочкового аппарата. Психологические опыты с названием цветных объектов выявили очень поздние сроки появления цветоощущения: 2-3 года (метод исследования — фиксация взора на цветном пятне, движущемся на фоне другого цвета). Это, по-видимому, связано с незаконченностью к моменту рождения морфологического строения колбочкового аппарата. В старческом возрасте повышаются пороги цветоощущения и цветоразличения. Частично это зависит от общего снижения остроты зрения. Больше всего при этом снижается восприятие голубого цвета, что определяется пожелтением хрусталика.

Аккомодация — это способность глаза к четкому видению разноудаленных предметов за счет изменения кривизны хрусталика. Доказано, что понижение величины аккомодации начинается с 10-летнего возраста, хотя практически это не сказывается на зрении в течение многих лет. Основной причиной снижения аккомодации является уплотнение хрусталика, утрата эластических свойств — теряет изменять свою кривизну.

Поле зрения формируется в онтогенезе на довольно поздних стадиях. У детей перифери-ческое зрение появляется только к 5 месяцам жизни. До этого времени у них не удается вызвать оборонительного мигательного рефлекса при введении объекта с периферии. С возрастом поле зрения растет. Особенно сильное расширение границ поля зрения наблюдается в период от 6,5 до 7,5 лет, когда величина поля зрения возрастает примерно в 10 раз. В старости величина этого показателя несколько уменьшается. Старческие изменения зависят от целого ряда факторов, в том числе и от профессии.

К слуховому анализатору относится ухо (наружное, среднее и внутреннее). Рецепторный аппарат расположен в улитке (кортиев орган). Звуковые колебания передаются к ним через целую систему вспомогательных образований, обеспечивающих совершенное восприятие звуковых раздражений.

Орган слуха у новорожденных детей еще не вполне развит, поэтому нередко считалось, что ребенок рождается глухим. Такое мнение ошибочно. У новорожденных детей имеет место относительная глухота, которая связана с особенностями строения уха. Наружный слуховой проход у них короткий и узкий, расположен при рождении вертикально. У детей до одного года наружный слуховой проход состоит из хрящевой ткани и лишь постепенно его основа окостеневает. Барабанная перепонка такая же, как у взрослых, и расположена почти горизонтально.

Полость среднего уха у новорожденного заполнена амниотической жидкостью, что затруд-няет колебания слуховых косточек. Постепенно эта жидкость рассасывается и вместо нее из носоглотки через евстахиеву трубу проникает воздух. Слуховая труба уже и короче, что облегчает попадание микробов в среднее ухо. Именно этим объясняется довольно частое у детей воспаление среднего уха.

Новорожденный ребенок реагирует на громкие звуки вздрагивает, изменением дыхания, прекращением плача. Вполне отчетливым слух у детей становится к 2-3 месяцу. В 4-5 месяцев звуки становятся условнорефлекторными раздражителями. К 1-2 годам дети способны различать звуки, разница между которыми составляет 1-2. В процессе онтогенеза происходит постепенное уменьшение порогов, которое особенно заметно в первые 3 года жизни. Например, у взрослого человека порог слышимости лежит в пределах 10-12 дБ; у детей 6-9 лет — 17-24; 10-12 лет — 12-14 дБ. Наибольшая острота слуха достигается в старшем школьном возрасте (14-19 лет). Чувствительность слухового анализатора к чистым тонам является максимальной в 19-30 лет. После 30 лет начинается снижение слуховой чувствительности, особенно выражен-ное в области высоких частот. Например, пожилые люди часто не слышат звуки, издаваемые сверчком. В старческом возрасте снижается также и восприятие речи.

К собственно вестибулярному анализатору относятся преддверие и полукружные каналы. Рецепторы вестибулярного анализатора расположены в мешочках и маточке преддверия (отолитов прибор) и в ампулярных расширениях лабиринта. Основной функцией вестибу-лярного аппарата является анализ положения и движения тела в пространстве.

Закладка вестибулярного аппарата происходит одновременно со слуховым в виде единого слухового пузыря. После разделения слухового пузыря на две части верхняя дает начало утрикулюсу и полукружным каналам, а нижняя сакулюсу и улитке. Исследования возбудимости вестибулярного анализатора в различные периоды немногочисленны. Наиболее убедительными данными являются изменение хронаксии. Само возникновение и характеристика глазного нистагма —- важный показатель состояния вестибулярной системы и широко используется в космической, авиационной и морской медицине, в клинической практике.

Возбудимость вестибулярного аппарата у детей меньше. Чем старше ребенок, чем больше продолжительность нистагма, но по сравнению со взрослыми ниже. У старых людей отме-чается увеличение порогов, то есть снижение возбудимости, что сопровождается увеличением длительности субъективных эффектов после вращения (ЧСС, дыхание и т.д.).