Вестибулярная сенсорная система

Вестибулярная сенсорная система играет ведущую роль в пространственной ори­ентировке человека. Она получает, передает и анализирует информацию об уско­рениях, возникающих в процессе прямолинейного или вращательного движения, а также при изменении положения головы относительно поля тяготения. Импуль­сы от вестибулярных рецепторов вызывают перераспределение тонуса скелетной

мускулатуры, что обеспечивает сохранение равновесия тела. Эти влияния осу­ществляются рефлекторным путем через ряд отделов ЦНС.

Периферический отдел вестибулярной системы — вестибулярный аппа­рат внутреннего уха, представленный преддверием и полукружными каналами, где расположены рецепторы, чувствительные к положению головы относительно гравитационного поля и ускорению.

Проводниковый отдел: вестибулярные воЯежна, вестибулярные ядра про­
долговатого мозга, ядра таламуса. V '

Центральный отдел расположен в коре геменной (постцентральная изви­лина) и височной доли (задние отделы верхней и средней височной извилины) (см. рис. 5.1).

Возрастн-ые особенности. Периферические структуры вестибулярной сенсорной системы закладываются одновременно со структурами слухового ана­лизатора на 4 неделе эмбриогенеза. Миелинизация'проводникового отдела проис­ходит на 4 месяце эмбрионального развития, тогда'же оформляется вестибуляр­ное ядро продолговатого мозга. С этого времени у-Зшода можно вызвать тоничес­кие рефлексы с рецепторов вестибулярного аппарата.

У новорожденных четко выражены такие рефлексы, как нистагм* глаз, реак­ции на положение головы в пространстве, реакции на ускорение.

Уже с 20-21 дня вырабатываются условные рефлексы на положение тела при кормлении грудью, рефлексы на покачивание — с 12-16 дня.

Возбудимость анализатора у детей ниже, чем у взрослых. Она резко возрас­тает после 10 лет.

5.3.5. Зрительная сенсорная система

Зрение для человека является одним из способов ориентировки в пространстве. С его помощью мы получаем информацию о смене дня и ночи, различаем окру­жающие нас предметы, движение живых и неживых тел, различные графические и световые сигналы. Зрение очень важно для трудовой деятельности человека.

Периферическим отделом зрительной сенсорной системы является глаз, который расположен в углублении черепа — глазнице.

Сзади и с боков он защищен от внешних воздействий костными стенками глаз­ницы, а спереди — веками. Глаз состоит из глазного яблока и вспомогательных струк­тур: слезных желез, ресничной мышцы, кровеносных сосудов и нервов. Слезная же­леза выделяет жидкость, предохраняющую глаз от высыхания. Равномерное распре­деление слезной жидкости по поверхности глаза происходит за счет мигания век.

Глазное яблоко ограничено тремя оболочками — наружной, средней и внут­ренней (рис. 5.4). Наружная оболочка глаза — склера, или белочная оболочка. Это

* Нистагм — непроизвольные быстрые ритмические движения глазных яблок.

Сетчатка Белочная оболочка

Роговица Хрусталик

Передняя камера глаза Радужная оболочка

Сосудистая оболочка

Рис. 5.4. Орган зрения

плотная непрозрачная ткань белого цвета, толщиной около 1 мм, в передней час­ти она переходит в прозрачную роговицу.

Под склерой расположена сосудистая оболочка глаза, толщина которой не превышает 0,2-0,4 мм. В ней содержится большое количество кровеносных со­судов. В переднем отделе глазного яблока сосудистая оболочка переходит в рес­ничное (цилиарное) тело к радужную оболочку (радужку). Вместе эти структуры составляют среднюю оболочку.

В центре радужки располагается отверстие — зрачок, его диаметр может из­меняться, отчего глаз воспринимает большее или меньшее количество света. Про­свет зрачка регулируется мышцей, находящейся в радужке.

В радужной оболочке содержится особое красящее вещество — меланин. От количества этого пигмента цвет радужки может колебаться от серого и голубого до коричневого, почти черного. Цветом радужки определяется цвет глаз. Если пигмент отсутствует (таких людей называют альбиносами), то лучи света могут проникать в глаз не только через зрачок, но и через ткань радужки. У альбиносов глаза имеют красноватый оттенок, зрение понижено.

В ресничном теле расположена мышца, связанная с хрусталиком и регулиру­ющая его кривизну.

Хрусталик — прозрачное, эластичное образование, имеет форму двояковыпук­лой линзы. Он покрыт прозрачной сумкой, по всему его краю к ресничному телу тя­нутся тонкие, но очень упругие волокна. Эти волокна держат хрусталик в растяну­том состоянии.

В передней и задней камере глаза находится прозрачная жидкость, которая снабжает питательными веществами роговицу и хрусталик. Полость глаза позади Хрусталика заполнена прозрачной желеобразной массой — стекловидным телом.

Оптическая система глаза представлена роговицей, камерами глаза, Хруста­ликом и стекловидным телом. Каждая из этих структур имеет свой показатель оп­тической силы.

Оптическая сила выражается в диоптриях. Одна диоптрия (дптр) равняется
оптической силе линзы, которая фокусирует параллельные лучи света в точке,
удаленной на расстояние 1 м после прохождения линзы. Оптическая сила систе­
мы глаза составляет 59 дптр при рассматривании.'далеких предметов и 70,5 дптр
при рассматривании близких предметов. Л¹ '

Глаз — чрезвычайно сложная оптическая система, которую можно сравнить с фотоаппаратом, в котором объективом выступают все части глаза, а фотоплен­кой — сетчатка. На сетчатке фокусируются лучи света, давая уменьшенное и пе­ревернутое изображение. Фокусировка происходите счет изменение кривизны хрусталика: при рассматривании близкого предмета он становится выпуклым, а при рассматривании удаленного — более плоским:.

Ребенок в первые месяцы после рождения путает верх и низ предмета. Если ему показать горящую свечу, то он, стараясь схватить пламя, протянет руку не вверх, а вниз.

Несмотря на то, что на сетчатке изображение получается перевернутым, мы видим предметы в нормальном положении благодаря повседневной тренировке зрительной сенсорной системы. Это достигается образованием условных рефлек­сов, показаниями других анализаторов и постоянной проверкой зрительных ощу­щений повседневной практикой.

Внутренняя поверхность глаза выстлана тонкой (0,2-0,3 мм), весьма сложной по строению оболочкой — сетчаткой, или ретиной, на которой находятся свето­чувствительные клетки, или рецепторы — палочки и колбочки (рис. 5.5). Колбочки сосредоточены в основном в центральной области сетчатки — в желтом пятне. По мере удаления от центра число колбочек уменьшается, а палочек — возрастает. На периферии сетчатки имеются только палочки. У взрослого человека насчитывается 6-7 млн палочек, которые обеспечивают восприятие дневного и сумеречного света. Колбочки являются рецепторами цветного зрения, палочки — черно-белого.

Местом наилучшего видения является желтое пятно, и особенно его цент­ральная ямка. Такое зрение называют центральным. Остальные части сетчатки участвуют в боковом, или периферическом, зрении. Центральное зрение позво­ляет рассматривать мелкие детали предметов, а периферическое — ориентиро­ваться в пространстве.

В палочках содержится особое вещество пурпурного цвета — зрительный пур­пур, или родопсин, в колбочках — вещество фиолетового цвета йодопсин, кото­рый, в отличие от родопсина, в красном свете выцветает.

Возбуждение палочек и колбочек вызывает появление нервных импульсов в волокнах зрительного нерва. Колбочки менее возбудимы, поэтому, если слабый

Рис. 5.5. Схема строения сетчатки '

свет попадает в центральную ямку, где находятся только колбочки, мы его видим очень плохо или не видим вовсе. Слабый свет хорошо виден, когда он попадает на боковые поверхности сетчатки. Следовательно, при ярком освещении функцио­нируют в основном колбочки, при слабом освещении — палочки.

В сумерках при слабом освещении человек видит за счет зрительного пур­пура. Распад зрительного пурпура под действием света вызывает возникновение импульсов возбуждения в окончаниях зрительного нерва и является начальным моментом передачи афферентной информации в зрительный нерв.

Зрительный пурпур на свету распадается на белок опсии и пигмент ретинен -производное витамина А. В темноте витамин А превращается в ретинен, который соединяется с опсином и образует родопсин, т. е. происходит восстановление зри­тельного пурпура. Витамин А является источником зрительного пурпура.

Недостаток в организме человека витамина А нарушает образование зритель­ного пурпура, что вызывает резкое ухудшение сумеречного зрения, так называе­мую куриную слепоту (гемералопию).

Зрительное ощущение возникает не сразу с началом раздражения, а после не­которого скрытого периода (0,1 с). Оно не исчезает с прекращением действия света, а остается в течение некоторого времени, необходимого для удаления из сетчатки раздражающих продуктов распада светореактивных веществ и их восстановления.

Рецепторы сетчатки передают сигналы по волокнам зрительного нерва, в ко­тором насчитывают до 1 млн нервных волокон, только один раз, в момент появ­ления нового предмета. Далее добавляются сигналы о наступающих изменениях в изображении предмета и о его исчезновении. Зрительные ощущения возникают только в момент фиксации взгляда в ряде последовательных точек предмета.

Непрерывные мелкие колебательные движения глаз, которые совершаются
постоянно в течение 25 мс, позволяют человеку видеть неподвижные предметы.
Например, у лягушек колебательных движений глаз нет, поэтому они видят толь­
ко те предметы, которые перемещаются. Отсюда ясно, насколько велика роль дви­
жений глаз в обеспечении зрения. ■_<!.

Электромагнитные волны вызывают определенные цветовые ощущения, ко­торые соответствуют следующим длинам волн: красный — 620-760 нм, оранже­вый — 510-585, голубой — 480-510, фиолетовый — 390-450 нм.

Проводниковый отдел зрительной сенсорной системы -— это зрительный
^х нерв, ядра верхних бугров четверохолмия •бреднего мозга, ядра промежуточного
мозга. <

Центральный отдел зрительного анализатора расположен в затылочной доле, причем первичная кора лежит в окрестностях шпорной борозды, в коре язычковой и клиновидной извилин (рис. 5.6). Вторичная кора располагается вокруг первичной. Нормальное зрение осуществляется двумя глазами — бинокулярное зрение. Левым и правым глазом человек видит неодинаково — на сетчатке каждого глаза получаются разные изображения. Но оттого, что изображение возникает на иден­тичных точках сетчатки, человек воспринимает предмет как единое целое. Иден­тичные точки — это точки, которые расположены от центральных ямок на одном расстоянии и в одном направлении. Если лучи от рассматриваемого предмета по­падут на неидентичные (несоответственные) точки сетчатки, то изображение пред-

Медиальная лобная извилина

мета окажется раздвоенным. Зрение двумя глазами необходимо для качественного восприятия и представления о рассматриваемом объекте. Восприятие движения предмета зависит от перемещения его изображения на сетчатке. Восприятие дви­жущихся предметов при одновременном движении глаз и головы и определение скорости движения предметов обусловлены не только зрительными, но и центро­стремительными импульсами от проприорецепторов глазных и шейных мышц.

Возрастные особенности. Элементы сетчатки начинают формироваться на 6-10 неделе внутриутробного развития, окончательное морфологическое со­зревание происходит к 10-12 годам. В процессе развития организма существенно меняются цветоощущения ребенка. У новорожденного в сетчатке функциониру­ют только палочки, обеспечивающие черно-белое зрение. Количество колбочек невелико и они еще не зрелы. Распознавание цветов в раннем возрасте зависит от яркости, а не от спектральной характеристики цвета. По мере созревания колбо­чек дети сначала различают желтый, потом зеленый, а затем красный цвета (уже с 3 месяцев удавалось выработать условные рефлексы на эти цвета). Полноценно колбочки начинают функционировать к концу 3 года жизни. В школьном возрас­те различительная цветовая чувствительность глаза повышается. Максимального развития ощущение цвета достигает к 30 годам и затем постепенно снижается.

Миелинизация проводящих путей начинается на 8-9 месяце внутриутробно­го развития, а заканчивается к 3-4 году жизни.

Корковый отдел зрительного анализатора в основном формируется на 6-7 ме­сяце внутриутробной жизни, окончательно он созревает к 7-летнему возрасту.

У новорожденного диаметр глазного яблока составляет 16 мм, а его масса — 3,0 г. Рост глазного яблока продолжается после рождения. Интенсивнее всего оно растет первые 5 лет жизни, менее интенсивно — до 9-12 лет. У взрослых диаметр глазного яблока составляет около 24 мм, вес — 8,0 г.

У новорожденных форма глазного яблока более шаровидная, чем у взрослых, в результате в 90 % случаев у них отмечается дальнозоркая рефракция (рис. 5.7). Повышенная растяжимость и эластичность склеры у детей способствует легкой деформаций глазного яблока, что важно при формировании рефракции глаза. На-

Дальнозоркость ^—< j

Норма

пример, если ребенок играет, рисует или читает, низко наклонив голову, то из-за давления жидкости на переднюю стенку глазное яблоко удлиняется и развивается близорукость (см. рис. 5.7).

В первые годы жизни радужка содержит мало пигментов и имеет голубова­то-сероватый оттенок, окончательное формирование ее окраски завершается к 10-12 годам. Зрачок у новорожденных узкий. Из-за преобладания тонуса симпа­тических нервов, иннервирующих мышцы радужной оболочки, в 6-8 лет зрачки становятся широкими, что увеличивает риск солнечных ожогов сетчатки. В 8-10 лет зрачок сужается. В 12-13 лет быстрота и интенсивность зрачковой реакции на свет становятся такими же, как у взрослого человека.

У новорожденных и детей дошкольного возраста хрусталик более выпуклый и более эластичный, чем у взрослого, его преломляющая способность выше. Это позволяет ребенку четко видеть предмет на меньшем расстоянии от глаза, чем взрослому. Однако привычка рассматривать предметы таким образом может при­вести к развитию косоглазия.

Сенсорные и моторные функции зрения развиваются одновременно. В пер­вые дни после рождения движения глаз несинхронны, при неподвижности одно­го глаза можно наблюдать движение другого. Способность фиксировать взглядом предмет формируется в возрасте от 5 дней до 3-5;месяцев.

Реакция на форму предмета отмечается уже у 5-месячного ребенка. У дошколь­ников первую реакцию вызывает форма предмета, затем его размеры и уже в по­следнюю очередь — цвет.

Острота зрения с возрастом повышается, улучшается и стереоскопическое зрение*.

Для сравнения приведем данные по остроте зрения (в условных единицах) у детей разного возраста:

1 неделя — 0,004-0,002; 3 года — 0,6-1,0;

1 месяц — 0,008-0,003; 5 лет — 0,8-1,0;

1 год — 0,3-0,6; 7-15 лет —0,9-1,0.

тереоскопическое зрение к 17-22 годам достигает своего оптимального уровня, ричем с 6 лет у девочек острота стереоскопического зрения выше, чем у маль-иков.

В 7-8 лет глазомер у детей значительно лучше, чем у дошкольников, но хуже, чем у взрослых; половых различий не имеет. В дальнейшем у мальчиков линейный глазомер (восприятие длины, расстояния) становится лучше.

Поле зрение интенсивно увеличивается. К 7 годам его размер составляет при­близительно 80 % от размера поля зрения взрослого.

Т

Близорукость Рис. 5.7. Схема рефракции 120

* Стереоскопическое зрение — восприятие формы, размеров и удаленности предмета за счет имеющегося у человека бинокулярного зрения. Головной мозг получает два различных изображения, поступающих в него от каждого глаза, а воспринимает их как одно трехмерное изображение.

Таблица 5.1. Пропускная способность зрительного анализатора

у детей и подростков (бит/с)

Девочки - Мальчики

7-8 лет 1,00 1,09

19-22 года 3,13 2,88

Размер поля зрения определяет пропускную способность зрительного анали­затора — объем информации, воспринимаемой человеком в единицу времени, и, следовательно, учебные возможности ребенка. В процессе онтогенеза пропускная способность зрительного анализатора изменяется (табл. 5.1).

Нарушения зрения

Среди дефектов зрения наиболее часто встречаются различные формы нарушения рефракции оптической системы глаза или нарушения нормальной длины глазного яблока. В результате лучи, идущие от предмета, преломляются не на сетчатке.

При слабой рефракции глаза вследствие нарушения функций хрусталика — его уплощения или при укорочении глазного яблока, изображение предмета ока­зывается за сетчаткой. Люди с такими нарушениями зрения плохо видят предме­ты на близком расстоянии; этот дефект называют дальнозоркостью (см. рис. 5.7).

При усилении физической рефракции глаза, например, из-за повышения кри­визны хрусталика или удлинении глазного яблока, изображение предмета фоку­сируется впереди сетчатки, что нарушает восприятия удаленных предметов. Этот дефект зрения называют близорукостью (см. рис. 5.7). При развитии близорукос­ти школьник плохо видит написанное на классной доске, просит пересадить его на первые парты, в кино или в театре стремится занять место поближе к экрану или сцене. При чтении он сильно склоняет голову во время письма, прищурива­ет глаза, рассматривая предметы. Чтобы сделать изображение на сетчатке более четким, он сильно приближает рассматриваемый предмет к глазам, вызывая тем самым значительную нагрузку на мышечный аппарат глаза. Нередко мышцы не справляются с такой работой, и один глаз отклоняется в сторону виска — возни­кает косоглазие. Близорукость может развиться также вследствие таких заболева­ний, как рахит, туберкулез, ревматизм.

Частичное нарушение цветового зрения получило название дальтонизма (по имени английского химика Дальтона, у которого впервые был обнаружен этот де­фект). Дальтоники, как правило, не различают красный и зеленый цвета, они им

кажутся серыми разных оттенков. Около 4-5 % всех мужчин страдают дальто­низмом. У женщин он встречается реже — 0,5 %. Для обнаружения дальтонизма используют специальные цветовые таблицы.