Структурно-функциональная характеристика анализаторов

ФИЗИОЛОГИЯ АНАЛИЗАТОРНЫХ СИСТЕМ

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма необходимы постоянство его внутренней среды, а также связь и приспособление к непрерывно меняющимся условиям окружающей внешней среды. Информацию о состоянии внешней и внутренней среды организм получает с помощью сенсорных систем, которые анализируют (различают) эту информацию, обеспечивают формирование представлений и образов, а также специфических форм приспособительного поведения.

В процессе развития в организме сформировались особые скопления чувствительных образований – рецепторов, связанные с афферентными нервными волокнами. Эти скопления получили название органов чувств. В результате эволюции скопления рецепторов специализировались, стали особенно чувствительны к определенному виду раздражения.

Так, рецепторные образования глаза воспринимают световые раздражения, уха – звуковые, кожи – механические, температурные и т.д. Соответственно выделяют различные органы чувств: вкуса, обоняния, зрения, слуха и др.

Объективно деятельность органов чувств выражается в возникновении возбуждения в их рецепторных образованиях, а субъективно она проявляется в ощущении. Однако, для возникновения ощущения необходимо, чтобы возбуждение от органов чувств было передано по афферентным путям в ЦНС. Исходя из этого, И.П.Павлов ввел в физиологию понятие анализатора.

По И.П.Павлову, 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 3-х 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); коркового, или центрального (в нем происходит окончательная обработка сенсорной информации и возникает ощущение – субъективный образ сигнала).

В общем виде работа анализатора заключается в том, чтобы в рецепторах закодировать информацию, а в нейронах мозга провести декодирование информации и превратить ее в факт осознаваемого (ощущение).

Периферический отдел анализатора включает рецепторы, воспринимающие определенный вид раздражителя. Существует множество классификаций рецепторов, в зависимости от того, какой признак положен в ее основу.

Так, все рецепторы человеческого организма можно разделить на две группы – внешние (экстерорецепторы) и внутренние (интерорецепторы) в зависимости от их расположения.

В зависимости от характера действующего раздражителя различают фото-, термо-, баро-, хемо-, механорецепторы.

В зависимости от специфичности рецепторных образований к действующему раздражителю их делят на мономодальные (приспособлены к восприятию только одного вида раздражителей) и полимодальные (приспособлены к восприятию нескольких видов раздражителей). Например, к мономодальным относят рецепторы сетчатки, а к полимодальным – рецепторы кожи.

Рецепторы могут быть контактные (если раздражитель вызывает возбуждение при непосредственном соприкосновении с рецепторами, например, рецепторы кожи) и дистантные (если рецепторы приходят в возбуждение при действии раздражителя, расположенного на расстоянии, например, обонятельные рецепторы).

В зависимости от структурной организации рецепторные образования делят на первичные и вторичные. Первичные (мышечные веретена, рецепторы сухожилий, обонятельные, болевые) образуются волокном чувствительного нейрона, которое непосредственно подвергается раздражению, т.е. это нервные окончания. Вторичные (вкусовые, фото-, фоно-, вестибуло-, механорецепторы) – это специализированные рецепторные клетки.

Проводниковый отдел анализатора проводит возбуждение с периферии (от рецепторов) в ЦНС. Он образован нейронами и их отростками. Как правило, проводниковый путь в кору трехнейронный.

Первыми нейронами проводникового отдела анализатора, которые участвуют в обработке сенсорной информации, являются афферентные нейроны. Это биполярные клетки, расположенные в ганглиях, обычно вблизи рецепторов (спинномозговые ганглии, ганглии головы и шеи: вестибулярный, спиральный, коленчатый и т.д.). Исключением является зрительный анализатор, так как афферентные нейроны его проводникового отдела находятся непосредственно в сетчатке.

Следующий нейрон (второй), принимающий участие в обработке информации, расположен в спинном, продолговатом или среднем мозге. Отсюда идут пути к таламусу, к его специфическим ядрам, в которых у большинства анализаторов располагается следующий (третий) нейрон, участвующий в обработке сенсорной информации. Исключением является обонятельный анализатор (после обонятельной луковицы информация направляется сразу же в обонятельную кору, не заходя в таламус.

Центральный отдел анализатора. От общего сенсорного коллектора (таламуса) информация поступает в соответствующие проекционные и ассоциативные зоны коры (или по Павлову – ядерные и рассеянные зоны). Для каждого анализатора имеются свои конкретные участки, куда приходят импульсы от рецепторного аппарата.

В коре мозга осуществляется высший анализ и синтез поступившей информации.

Анализ заключается в том, что с помощью возникающих ощущений мы различаем действующие раздражители и определяем силу, время и место, т.е. пространство на которое действует раздражитель, а также его локализацию (источник звука, света, запаха).

Синтез реализуется в узнавании известного предмета, явления или в формировании образа, впервые встречаемого предмета, явления.

Узнавание явления или предмета в целом по совокупности восприятия отдельных характеристик раздражителя достигается в результате сличения поступающей в данный момент информации со следами памяти. Без сличения ощущений со следами памяти узнавание невозможно.

Если информация о предмете или явлении поступает в корковый отдел анализатора впервые, то формируется образ нового предмета, явления благодаря взаимодействию нескольких анализаторов. Но и при этом идет сличение поступающей информации со следами памяти о других подобных предметах или явлениях.

Этот путь поступления импульсов от рецепторов до коры больших полушарий мозга называется специфическим. Одновременно 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. Все импульсы независимо от их модальности (от каких рецепторов они бегут), обязательно «заходят» в ретикулярную формацию и вызывают активацию этих структур. Отсюда неспецифический путь идет к таламусу, но уже к другим его ядрам – неспецифическим, откуда информация диффузно (во все участки) передается в кору. Благодаря этому происходит активация нейронов коры, что способствует восприятию ими информации, приходящей по специфическому пути.

Если затормозить работу неспецифического канала обработки сенсорной информации, то восприятие информации от рецепторов (специфический канал) также затормозится, ощущения не будут возникать.

Т.о. неспецифический путь (ретикулярная формация + неспецифические ядра таламуса) является важнейшим фактором, определяющим возможность декодирования поступающей в центральный отдел информации.

Когда информация от рецепторов идет к коре, ее непрерывно используют различные структуры мозга для процесса управления.

Например, импульсы от мышечных веретен переключаются в спинном мозге на a-мотонейроны и вызывают их активацию, что приводит к миотатическому рефлексу. Импульсы, идущие от фоторецепторов, в области верхних бугров четверохолмия переключаются на мотонейроны, управляющие мышцами глаз – это позволяет совершать движения глаз, выполнять сторожевые рефлексы. Т.о., пока информация доходит до «верхних этажей», где совершается процесс декодирования, она используется в процессах регуляции двигательной активности или вегетативной регуляции.

Итак, анализатор – это совокупность нейронов, участвующих в восприятии раздражения, проведении возбуждения, а также сенсорные клетки коры больших полушарий, к которым поступает возбуждение, и где возникают определенные ощущения.