Физиология. Нормальная физиология ответы на экзамен с задачами. Нормальная физиология как предмет, её задачи и значение для медицины. Связь физиологии с другими науками. Роль физиологии в деятельности человека
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
Физиология анализаторов, их строение и функции. Классификация рецепторов. Механизм активации рецепторов. Закон Вебера-Фехнера. Основные свойства рецепторов. Анализатор - это совокупность рецепторов и нейронов мозга, участвующих в обработке информации о сигналах внешнего или внутреннего мира и в получении о них представления (ощущения, восприятия). Все анализаторы, по И.П. Павлову, состоят из трех основных отделов: периферического - в нем происходит превращение сигнала внешнего мира в электрический процесс; проводникового - в нем происходит обработка информации и проведение ее в высшие отделы мозга и центрального (коркового), в котором происходит окончательная обработка сенсорной информации и возникает субъективный образ сигнала. ОБЩИЙ ПРИНЦИП СТРОЕНИЯ АНАЛИЗАТОРОВ Вспомогательные структуры могут быть очень сложными. Например, оптическая система глаза, или более простыми - тактильные рецепторы в коже. Через вспомогательные структуры внешний стимул доходит до рецептирующего субстрата, определяющего модальность рецептора, и взаимодействует с ним. Рецептор - это специализированная структура (клетка или окончание афферентного волокна), которая в процессе эволюции приспособилась к восприятию соответствующего раздражителя внешнего или внутреннего мира. Стимул, который является эффективным в данном случае, называют адекватными раздражителем. В физиологических исследованиях было обнаружено, что каждый рецептор реагирует чаще всего на стимулы какого-то одного типа (мономодальный рецептор). Все рецепторы по характеру воспринимаемой среды делятся на: экстерорецепторы, принимающие раздражения из внешней среды (рецепторы органов слуха, зрения, обоняния, вкуса, осязания);интерорецепторы, реагирующие на раздражения из внутренних органов;проприорецепторы, воспринимающие раздражения из двигательного аппарата (мышц, сухожилий, суставных сумок). По виду воспринимаемых раздражении различают:хеморецепторы (рецепторы вкусовой и обонятельной сенсорных систем, хеморецепторы сосудов и внутренних органов); механорецепторы (проприорецепторы двигательной сенсорной системы, барорецепторы сосудов, рецепторы слуховой, вестибулярной, тактильной и болевой сенсорных систем); фоторецепторы (рецепторы зрительной сенсорной системы);терморецепторы (рецепторы температурной сенсорной системы кожи и внутренних органов). По характеру связи с раздражителем различают: дистантные рецепторы, реагирующие на сигналы от удаленных источников и обусловливающие предупредительные реакции организма (зрительные и слуховые); контактные, принимающие непосредственные воздействия (тактильные и др.). По структурным особенностям различают: первичные рецепторы – это окончания чувствительных биполярных клеток, тело которых находится вне ЦНС, один отросток подходит к воспринимающей раздражение поверхности, а другой направляется в ЦНС (например, проприорецепторы, терморецепторы, обонятельные клетки); вторичные рецепторы, которые представлены специализированными рецепторными клетками, расположенными между чувствительным нейроном и точкой приложения раздражителя (например, фоторецепторы глаза). Таким образом, все рецепторы любой сенсорной системы являются обязательной частью периферического отдела анализатора С периферии информация передается в ЦНС в закодированной форме, в виде потенциалов действия (нервных импульсов) по афферентным нервным волокнам. К проводниковому отделу каждого анализатора относятся афферентные нервные волокна и нервные клетки спинного, продолговатого и промежуточного отделов мозга, аксоны которых проводят импульсы к коре больших полушарий. Афферентные нейроны - это первые нейроны, которые участвуют в обработке сенсорной информации, поступающей от рецепторов кожи, мышц, суставов и внутренних органов. Как правило, тела афферентных нейронов лежат в различных ганглиях (спинномозговых, головы и шеи. вестибулярном, спиральном, коленчатом и т.д.), за исключением зрительного анализатора, афферентные нейроны которого (ганглиозные клетки) находятся непосредственно на сетчатке. От всех частей тела, за исключением головы, периферические нервы (афферентные волокна) идут к спинномозговым ганглиям и аксоны этих клеток в составе задних корешков поступают в спинной мозг. Таким образом, основная функция афферентных нервных волокон - это передача информации с рецепторного аппарата. Второй нейрон, участвующий в обработке информации, может быть расположен в спинном или продолговатом мозге. Отсюда импульсы через средний мозг идут к ядрам таламуса. в которых располагается у большинства анализаторов следующий (предпоследний) нейрон, участвующий в обработке сенсорной информации. Исключением из этого правила является обонятельный анализатор - после обонятельной луковицы информация направляется в обонятельную кору, не заходя в таламус. От общего сенсорного коллектора (таламуса) информация поступает в центральный отдел анализатора. Для каждого анализатора имеются свои соответствующие проекционные и ассоциативные зоны коры, куда приходят импульсы от рецепторного аппарата. В проекционных зонах происходит декодирование информации, возникает представление о модальности сигнала, о его силе и качестве, а в ассоциативных участках коры происходит определение «что это такое?» - акцепция сигнала. Это происходит с участием процессов памяти. Центральный отдел так же контролирует процесс обработки информации в нижележащих структурах мозга. Например, усиление чувствительности фоторецепторов в условиях темновой адаптации.  На первом этапе под влиянием адекватного раздражителя в рецепторной клетке или в окончании афферентного волокна происходит изменение проницаемости для ионов, что приводит к генерации рецепторного (РП) или генераторного потенциалов (ГП). Если стимул поддерживается некоторое время на постоянном уровне, то величина рецепторного потенциала может уменьшаться. Этот процесс называют адаптацией. По скорости развития данного процесса все рецепторы делятся на быстро- и медленно адаптирующиеся. Причем процесс адаптации имеет место на всех уровнях сенсорной системы. Возникновение того или другого потенциала зависит от анатомических взаимоотношений между чувствительным нервом и рецептором, в котором возникает потенциал. Этот рецептор может представлять собой либо окончание чувствительного нерва, выполняющее функцию преобразования сенсорной информации, либо отдельную клетку, образующую с чувствительным окончанием химический синапс. В первом случае потенциал, возникающий в специализированных сенсорных окончаниях афферентных нервов, называется ГП. Во втором же случае в начале возникает РП, под действием которого из "пресинаптической" чувствительной клетки высвобождается химический медиатор, вызывающий возникновение ГП в "постсинаптическом" сенсорном окончании. Далее в афферентном нерве, в результате суммации (одновременной или последовательной) может возникнуть потенциал действия (ПД). Если изменение мембранного потенциала в начальном сегменте достигает уровня критической деполяризации. Таким образом происходит обнаружение и передача сигналов. Кроме того, данные процессы сопровождаются различением, преобразованием и кодированием информации. А также анализаторным системам свойственно детектирование и опознание образа. Закон Вебера — Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональноа логарифму интенсивности стимула. Кодирование информации в ЦНС. Обнаружение, различение, передача, преобразование, детектирование, опознание сигналов. Адаптация анализаторов. Кодирование информации. Кодированием называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму — код. В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, т. е. наличием или отсутствием электрического импульса в тот или иной момент времени. Такой способ кодирования крайне прост и устойчив к помехам. Информация о раздражении и его параметрах передается в виде отдельных импульсов, а также групп или «пачек» импульсов («залпов» импульсов). Амплитуда, длительность и форма каждого импульса одинаковы, но число импульсов в пачке, частота их следования, длительность пачек и интервалов между ними, а также временной «рисунок» пачки различны и зависят от характеристик стимула. Сенсорная информация кодируется также числом одновременно возбужденных нейронов, а также местом возбуждения в нейронном слое. Различение сигналов. Важная характеристика сенсорной системы — способность замечать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. Различение начинается в рецепторах, но в этом процессе участвуют нейроны всей сенсорной системы. Оно характеризует то минимальное различие между стимулами, которое сенсорная система может заметить (дифференциальный, или разностный, порог). Передача и преобразование сигналов. Процессы преобразования и передачи сигналов в сенсорной системе доносят до высших центров мозга наиболее важную (существенную) информацию о раздражителе в форме, удобной для его надежного и быстрого анализа.Преобразования сигналов могут быть условно разделены на пространственные и временные. Среди пространственных преобразований выделяют изменения соотношения разных частей сигнала. Так, в зрительной и соматосенсорной системах на корковом уровне значительно искажаются геометрические пропорции представительства отдельных частей тела или частей поля зрения. В зрительной области коры резко расширено представительство информационно наиболее важной центральной ямки сетчатки при относительном сжатии проекции периферии поля зрения («циклопический глаз»). В соматосенсорной области коры также преимущественно представлены наиболее важные для тонкого различения и организации поведения зоны — кожа пальцев рук и лица («сенсорный гомункулюс»).Для временных преобразований информации во всех сенсорных системах типично сжатие, временная компрессия сигналов: переход от длительной (тонической) импульсации нейронов на нижних уровнях к коротким (фазическим) разрядам нейронов высоких уровней. Детектирование сигналов. Это избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение. Такой анализ осуществляют нейроны-детекторы, избирательно реагирующие лишь на определенные параметры стимула. Так, типичный нейрон зрительной области коры отвечает разрядом лишь на одну определенную ориентацию темной или светлой полоски, расположенной в определенной части поля зрения. При других наклонах той же полоски ответят другие нейроны. В высших отделах сенсорной системы сконцентрированы детекторы сложных признаков и целых образов. Примером могут служить детекторы лица, найденные недавно в нижневисочной области коры обезьян (предсказанные много лет назад, они были названы «детекторы моей бабушки»). Многие детекторы формируются в онтогенезе под влиянием окружающей среды, а у части из них детекторные свойства заданы генетически. Опознание образов. Это конечная и наиболее сложная операция сенсорной системы. Она заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, т. е. в классификации образов. Синтезируя сигналы от нейронов-детекторов, высший отдел сенсорной системы формирует «образ» раздражителя и сравнивает его с множеством образов, хранящихся в памяти. Опознание завершается принятием решения о том, с каким объектом или ситуацией встретился организм. В результате этого происходит восприятие, т. е. мы осознаем, чье лицо видим перед собой, кого слышим, какой запах чувствуем.Опознание часто происходит независимо от изменчивости сигнала. Мы надежно опознаем, например, предметы при различной их освещенности, окраске, размере, ракурсе, ориентации и положении в поле зрения. Это означает, что сенсорная система формирует независимый от изменений ряда признаков сигнала (инвариантный) сенсорный образ. Зрительный анализатор. Оптическая система глаза, аккомодация, аномалии рефракции глаза. Зрачок и зрачковый рефлекс. Зрительный анализатор является сложной нервно-рецепторной системой, предназначенной для восприятия и анализа световых раздражений. В нем, как и в любом анализаторе, имеются три основных отдела - периферический, проводниковый и центральный. Периферический отдел зрительного анализатора особенно сложен. Он представлен глазным яблоком, которое содержит не только рецепторы, но и специфический светопреломляющий аппарат (роговицу, жидкость передней камеры глаза, хрусталик и стекловидное тело). Преломляющую силу оптической системы выражают в диоптриях. Одна диоптрия равна преломляющей силе линзы с фокусным расстоянием 100 см. Преломляющая сила здорового глаза составляет 59 диоптрий (при рассматривании далеких предметов) и 70,5 диоптрий (при рассматривании близких предметов). Неодинаковая кривизна преломляющих поверхностей оптической системы глаза в горизонтальном и вертикальном меридианах (чаще всего роговой оболочки) приводит к развитию астигматизма. Изменение длины глазного яблока приводит к развитию миопии (близорукости) или гиперметропия (дальнозоркости). Снижение эластических свойств хрусталика – к развитию пресбиопии (старческой дальнозоркости). Имеющаяся радужная оболочка регулирует интенсивность светового потока. Заложенные в ней мышцы имеют различную иннервацию. Радиальные мышцы иннервируются симпатическими нервами, поэтому при активации симпатического отдела автономной нервной системы зрачок расширяется. Кольцевые мышцы иннервируются парасимпатическим отделом и при его возбуждении диаметр зрачка уменьшается. Аккомодация Для видения предмета нужно, чтобы лучи от отдельных точек его были сфокусированы на сетчатке. Эту функцию и выполняют Заломного среды глаза. В обычных условиях Заломного сила глаза молодого человека обеспечивает фокусировку лучей, идущих от далеко расположенного предмета. Предметы, которые лежат рядом, при этом видим расплывчато, поскольку лучи от них сфокусированы за сетчаткой. Для того чтобы видеть четко близко расположенные предметы, нужно увеличить Заломного силу глаза. Отсюда становится понятным, почему одновременно нельзя четко видеть далеко и близко расположенные предметы. Приспособление глаза к видению разноудаленные предметов называется аккомодацией. Оптическая система имеет два основных приспособительных механизмы-зрачок и хрусталик, которые позволяют регулировать интенсивность светового потока и его направление. Аккомодация обеспечивается хрусталиком, кривизна которого может меняться. У молодого человека рефракционной способность хрусталика может изменяться от 15 до 29 D, т.е. диапазон аккомодации составляет около 14 D. Хрусталик находится в тонкой капсуле, которая переходит на краях в циннова связи, прикрепленную с другого конца к цилиарного тела. Кривизна хрусталика зависит от взаимодействия сил эластичности его структур и упругости, которая возникает в цилиарной аппарате и склере, к которой прикреплена цилиарную связи. Механический натяжение склеры в свою очередь зависит от внутриглазного давления. Поскольку обычно волокна связи натянуты, то форма хрусталика менее выпуклая. Регуляция аккомодации. В регуляции натяжения циннова связи главная роль отводится цилиарных мышцы. При сокращении он ослабляет натяжение капсулы хрусталика, и под действием эластических сил кривизна его увеличивается. Диапазон аккомодации (интервал изменения силы преломления) хрусталика крупнейший в молодом возрасте. Максимальная сила заломления хрусталика может достичь 29D. В этом случае ближайшая точка ясного видения глаза находится на расстояния 7 см. С возрастом хрусталик теряет эластичность, и ближайшая точка ясного видения постепенно удаляется. Это явление носит название пресбиопии (старческая дальнозоркость). Цилиарную мышцу иннервируется парасимпатическими волокнами глазодвигательного нерва, и при их возбуждении глаз начинает четко видеть близко расположенные предметы. Поэтому при длительном чтении глаза начинают «уставать». Если закапать в глаза лекарственные препараты, которые блокируют медиаторные передачи сигналов парасимпатического нерва (например, атропина сульфат), то глаз перестает четко «видеть» близко расположенные предметы. Структура и функции сетчатки глаза. Фотохимические и электрические явления в сетчатке. Роль движения глаза в зрении. Внутреняя оболочка глаза-сетчатка-является рецепторным отделом зрительного анализатора,в котором происходит восприятие света и првичный анализ зрительных ощущений. Луч света,проходя через роговицу,хрусталик,стекловидное тело и всю толщу сетчатки,вначале попадает на наружный(наиболее удаленный от зрачка слой клеток пигментного эпителия. Пигмент,расположенный в этих клетках,поглощает свет,препятствую тем самым его отражению и рассеиванию,что способствует четкости восприятия.К пигментному слою изнутри прилегают фоторецепторные клетки-палочки и колбочки,расположенные неравномерно(в области желтого пятна находятся только колбочки,по направлению к периферии кол-во колбочек уменьш,а палочек увелич)Палочки отвечают за сумеречное видение,колбочки-за цветовое.Микроскопически сетчатка представляет собой цепь 3х нейронов: фоторецепторы-наружный нейрон,ассоциативный-средний,ганглионарный-внутр.Передачу нервного импульса с 1 на 2 нейрон обеспечиваю синапсы в наружном(плексиформном) слое.2нейрон-биполярная клетка,кот одним отростком контактирует с фотосенсорной клеткой,а другим-с с дентридами ганглиозным клеток.Биполярные клетки контактирую с несколькими палочками и лишь с одной колбочкой.Фоторецепторы,соединенные с одной клеткой,образуют рецетивное поле ганглиозной клетки.Аксоны третьих клеток,слваясь,образуют ствол зрительного нерва. Фотохимические процессы в сетчатке глаза. В рецепторных клетках сетчатки находятся светочувствительные пигменты — сложные белковые вещества хромопротеиды, которые обесцвечиваются на свету. В палочках на мембране наружных сегментов содержится родопсин, в колбочках — йодопсин и другие пигменты. Родопсин и йодопсин состоят из ретиналя (альдегид витамина А,) и гликопротеида оп-сина. Если в организме снижается содержание витамина А, то процессы ресинтеза родопсина ослабевают, что приводит к нарушению сумеречного зрения — так называемой «куриной слепоте». При постоянном и равномерном освещении устанавливается равновесие между скоростью распада и ресинтеза пигментов. Когда количество света, падающего на сетчатку, уменьшается, это динамическое равновесие нарушается и сдвигается в сторону более высоких концентраций пигмента. Этот фотохимический феномен лежит в основе темновой адаптации. Особое значение в фотохимических процессах имеет пигментный слой сетчатки, который образован эпителием, содержащим фусцин. Этот пигмент поглощает свет, пре- пятствуя отражению и рассеиванию его, что обеспечивает четкость зрительного восприятия. Отростки пигментных клеток окружают светочувствительные членики палочек и колбочек, принимая участие в обмене веществ фоторецепторов и в синтезе зрительных пигментов. В фоторецепторах глаза при действии света вследствие фотохимических процессов возникает рецепторный потенциал вследствие гиперполяризации мембраны рецептора. Это отличительная черта зрительных рецепторов, активация других рецепторов выражается в виде деполяризации их мембраны. Амплитуда зрительного рецепторного потенциала увеличивается при увеличении интенсивности светового стимула. |