Біологія. Міні-довідник. ЗНО

Сенсорні системи. Їх функції та будова

Аналізатор — система, яка забезпечує сприйняття, передачу й обробку інформації про певне явище всередині організму або від зовнішнього подразника.

Будова аналізатора: рецептори, чутливі нейрони, ділянка кори великих півкуль головного мозку.

Органи чуттів — це периферичні частини аналізаторів.

Людина має п’ять головних сенсорних систем: зорову, слухову, смакову, дотикову та нюхову, за допомогою яких вона в основному сприймає довкілля. Крім того, людина відчуває температуру, зміну положення тіла в просторі, біль, спрагу, голод і низку змішаних відчуттів, які складно чітко визначити.

Процес сприйняття та аналізу інформації з довкілля для кожної сенсорної системи має свою специфіку, але є спільні властивості, які об’єднують їх: для кожної сенсорної системи (аналізатора) характерна наявність рецепторного поля — ділянки поверхні органа, що сприймає подразнення, у якій розгалужене чутливе волокно одного нейрона. Між рецепторними полями і певними ділянками кори великих півкуль головного мозку є чітка відповідність, тобто кожна найменша частинка рецепторного поля спрямовує імпульс в однозначно визначене місце в корі головного мозку.

Так, кожна ділянка сітківки ока, що сприймає зображення, передає свої сигнали певній ділянці зорової зони кори. Усі ділянки чутливих зон кори великих півкуль нагадують екран, який відображає розташування рецепторів у тілі. Така впорядкованість локалізації рецепторних полів дозволяє мозку одержувати об’єктивну інформацію про стан простору.

Аналізатори характеризує висока чутливість до адекватного, тобто відповідного їм подразника. Наприклад, щоб виникло збудження рецепторів ока, достатньо надходження до нього 1-2 квантів світла. Чутливість деяких органів обмежена, бо інакше мозок був би перевантажений інформацією, неістотною для людини. Так, ми не відчуваємо впливу власне йонізуючого або радіоактивного випромінювання, а лише його наслідки.

Важливою загальною властивістю всіх сенсорних систем є адаптація — здатність сенсорних систем пристосувати рівень своєї чутливості до інтенсивності подразника. Зокрема, за високої інтенсивності подразника чутливість організму до нього знижується і навпаки. Аналізатори під впливом багаторазових вправ здатні підвищувати свої можливості, тобто «тренуватися».

Діяльність аналізаторів координує мозок, тому в разі ушкодження одного з аналізаторів його функція може заміщуватися роботою інших аналізаторів. Так, у незрячих людей надзвичайно розвинені слух і дотик.

Будова ока людини

Око розміщене в очній ямці; утворене очним яблуком та допоміжним апаратом ока (брови, повіки, вії, слізні залози).

Будова сітківки: пігментний шар, рецепторний шар (колбочки і палички), шар біполярних нейронів, шар мультиполярних нейронів, від яких відходить зоровий нерв.

Сприйняття світла. У сітківці ока людини нараховують понад 130 млн паличок та 7 млн колбочок. У центральній частині сітківки зібрані лише колбочки (жовта пляма). Колбочки збуджуються під дією яскравого (денного) світла і малочутливі до слабкого світла. Палички дуже чутливі до світла і тому збуджуються навіть під дією слабкого освітлення.

Сприйняття кольору. Існує три типи колбочок, кожен з яких реагує на певну довжину хвилі сонячного спектра: колбочки першого типу реагують на червоний колір, другого — на зелений, третього — на синій. Під дією хвиль світла з певними довжинами різні типи колбочок збуджуються неоднаково і виникає відчуття кольору. Під дією повного спектра світлових хвиль усі палички збуджуються одночасно і виникає відчуття білого кольору. Розлад колірного зору, пов’язаний з відсутністю в сітківці колбочок, що сприймають червоний та зелений кольори, називають вродженим дальтонізмом. Сліпота на синій колір є здебільшого набутою.

Сприйняття простору забезпечується здатністю кришталика до акомодації (зміни кривизни). Кришталик ока людини являє собою плоско-опуклу лінзу. Під час збільшення кривизни кришталика око чітко сприймає предмети, розташовані на невеликій відстані від нього, а під час зменшення кривизни — предмети, розміщені далеко.

Основні захворювання очей

  • близькозорість та далекозорість пов’язані з порушенням здатності кришталика змінювати свою кривизну;
  • астигматизм — нерівномірне заломлення світла різними частинами оптичної системи ока через неправильну форму кришталика або нерівномірну товщину рогівки;
  • косоокість — порушення бінокулярності зору, що спричиняється порушенням іннервації м’язів ока та зниженням гостроти зору на одне око;
  • глаукома може призвести до сліпоти внаслідок стискання кровоносних судин очного нерва через підвищення тиску всередині ока;
  • катаракта — помутніння кришталика внаслідок змін у протеїнових волокнах, що входять до його складу;
  • кон’юнктивіт — запалення слизової оболонки ока.

Сприйняття звуків. Звукові хвилі, що поширюються в повітрі, спрямовуються вушною раковиною в слуховий прохід. На межі між зовнішнім та середнім вухом є барабанна перетинка, яка коливається під впливом звукових хвиль (коливання повітря перетворюються на механічні коливання). Ці механічні коливання від барабанної перетинки передаються по слухових кісточках (молоточок, коваделко, стремінце) до овального вікна завитки. Вона поділена двома мембранами на три канали. Верхній та нижній канали заповнені перилімфою, а середній — ендолімфою і містить кортіїв орган, що складається з чутливих клітин, які перетворюють механічні коливання у нервові імпульси. Механічні коливання зі слухових кісточок передаються на овальне вікно верхнього каналу завитки і поширюються по перилімфі до гелікотреми, що розміщена у верхівці завитки. Там коливання переходять у нижній канал і поширюються у зворотному напрямку, до круглого вікна. За цей час кортіїв орган сприймає ці коливання і перетворює їх на нервові імпульси, які йдуть по слуховому нерву в головний мозок.

Механізм сприймання звуку. Звукові коливання повітря спричиняють коливання барабанної перетинки і через слухові кісточки у посиленому вигляді передаються до внутрішнього вуха. Там вони спричиняють коливання рідини, що заповнює канал завитки. При цьому починають коливатись і волокна основної мембрани. Вони коливаються перпендикулярно до площини основної мембрани. Разом з ними коливаються й клітини кортієвого органа, і під час кожного підйому вони волосками впираються в покривну мембрану. Волоски клітин згинаються, унаслідок чого мембранний потенціал цих клітин зменшується, а в нервових волокнах, що обплітають волоскові клітини, виникає потенціал дії та збудження.

Відомо, що різні звуки відрізняються за частотою. Розрізнювання звуків різної частоти ґрунтується на явищі резонансу. Ширина основної мембрани, тобто довжина її волокон, неоднакова: волокна довші біля верхівки завитки і коротші біля її основи, хоча ширина каналу завитки тут більша. Від довжини волокон залежить їх власна частота коливань: що коротше волокно, то на звук більшої частоти воно резонує. Коли у вухо надходить звук високої частоти, на нього резонують короткі волокна основної мембрани і збуджуються розташовані на них чутливі клітини. Низькі звуки сприймають чутливі клітини кортієвого органа, розташовані на довгих волокнах основної мембрани біля вершини завитки.

Органи рівноваги. Функцію рівноваги — контроль положення тіла в просторі — виконує частина внутрішнього вуха, яку називають вестибулярним апаратом. Він складається з трьох півколових каналів і двох мішечків присінка в кожному вусі.

У стінках мішечків групами розташовані волоскові клітини; їх волоски занурені в драглисту речовину, на поверхні якої містяться дрібненькі вапняні кристали. Ці утворення розкидані по всій внутрішній поверхні мішечків, так що за будь-якого положення тіла вапняні кристали своєю масою тиснуть на якусь групу волосковых клітин, деформуючи їх волоски. Це спричиняє збудження в нервових волокнах, що закінчується на цих клітинах. Збудження надходить у нервовий центр, розташований у довгастому мозку, і в разі незвичного положення тіла рефлекторно спричиняє ряд рухових реакцій, які повертають тіло в нормальне положення.

Півколові канали виконують трохи іншу функцію. В основі кожного з них є розширення, у якому теж містяться волоскові клітини. Рідина, що заповнює канал, своїм рухом відхиляє волоски і цим обумовлює збудження в нервових волокнах, які контактують із цими клітинами. Коли людина починає рухатись, рідина внаслідок інерції ще деякий час зберігає нерухомий стан, тому починається рух стінок півколового каналу та волоскових клітин стосовно рідини.

Органи нюху і смаку. Рецептори, що входять до складу цих органів, подразнюються хімічними речовинами і тому називаються хеморецепторами. У людини ці рецептори відіграють головну роль у визначенні якості їжі, підготовці травної системи до її перетравлення (умовно- та безумовно-рефлекторне соковиділення).

Нюхові рецептори розташовані в слизовій оболонці носа. Це веретеноподібні нейрони, один з відростків яких закінчується на поверхні слизової оболонки. Пахучі речовини, потрапляючи разом з повітрям до носа, взаємодіють з нюховими клітинами і викликають у них збудження. Це збудження по волокнах нюхового нерва надходить до нюхового центру, де відбувається розрізнення запахів. Нюхові рецептори дуже чутливі до пахучих речовин. Для збудження рецептора достатньо, щоб на нього подіяло кілька молекул пахучої речовини. Особливо чутливі до запахів хижі ссавці, комахи та деякі інші тварини. У них нюх служить не тільки для пошуків їжі, а й для орієнтування в навколишньому середовищі.

Смакові рецептори розміщені на слизовій оболонці рота і на язику у вигляді скупчень чутливих нервових клітин — смакових цибулин. Смакові цибулини розміщені в глибині смакових сосочків — виростів слизової оболонки різної форми. Смакові рецептори подразнюються речовинами, розчиненими у воді. Збудження в них також виникає внаслідок взаємодії хімічної речовини з нервовою клітиною. Збудження від різних рецепторів надходить у центр смаку, розташований поблизу від нюхового центру на внутрішній поверхні кори між півкулями головного мозку, і там виникають чотири різні відчуття: солоного, гіркого, кислого й солодкого.

Шкірна чутливість. У шкірі міститься величезна кількість рецепторів, які сприймають дотик, біль, холод, тепло. За допомогою цих рецепторів людина визначає форму та масу предметів, гладкість їх поверхні, температуру тощо. Шкірні рецептори не утворюють спеціальних органів чуття, а розкидані в товщі шкіри по всій поверхні тіла так, ще в ролі органа чуття виступає сама шкіра. Рецептори мають складну й різноманітну будову. Здебільшого це багатоклітинні тільця різної форми, всередину яких заходить і розгалужується чутливе нервове волокно. Між клітинами шкіри трапляються голі нервові закінчення, що сприймають больові подразнення. Збудження від рецепторів шкіри по доцентрових нервах через спинний мозок надходить у зону шкірної чутливості в корі великих півкуль.

М'язова чутливість. У скелетних м’язах також є рецептори, які посилають до головного мозку інформацію про стан м’язів — їх скорочення чи розтягнення. Тому людина, навіть не дивлячись, завжди знає, у якому положенні перебувають різні частини її тіла. Рецептори, розташовані в м’язах, називають пропріорецепторами. Вони мають складну будову. Наприклад, м’язові веретена являють собою вкрите сполучнотканинною капсулою скупчення кількох видозмінених м’язових волокон, обплетених одним чи кількома чутливими нервовими волокнами. Розтягнення або скорочення м’язових волокон обумовлює в нервовому волокні збудження, яке направляється в зону м’язової чутливості кори великих півкуль та до мозочка.