Описание и функции органов чувств человека

Любой живой организм не может существовать без постоянной связи с окружающим его миром, восприятие которого он получает с помощью органов чувств. Благодаря им человек, животное могут ориентироваться в пространстве, оберегать себя от опасности и т. д.

Органы чувств — это периферические (наружные) части нервных образований, осуществляющие восприятие и анализ раздражений. Существуют они в виде так называемых рецепторов — специальных клеток или их отростков. Именно рецептор улавливает физические и химические сигналы от раздражителей, которые он переводит в набор нервных импульсов, передаваемых в центральную нервную систему.

Центры чувств в головном мозге, где обрабатывается информация об окружающем мире

Рецепторы обладают чрезвычайно высокой чувствительностью: например, всего два кванта света способны вызвать нервный импульс в сетчатке глаза, а лишь несколько молекул пахучего вещества улавливаются обонятельным рецептором. Каждый рецептор чувствителен только к одному типу раздражителей: зрительные улавливают только кванты света, вкусовые реагируют на растворенные химические вещества, притом одни из них воспринимают только кислое, другие — сладкое, третьи — горькое.

Однако рецепторы могут возбуждаться и не от специфического раздражителя: например, сильный удар по глазу вызовет ощущение вспышки света. От рецептора сигнал поступает по нервам в центральную нервную систему, в частности в кору больших полушарий, где происходит расшифровка нервных импульсов. В результате этого кора координирует адекватную реакцию организма в ответ на раздражение, полученное от органов чувств.

Иногда при повреждении какого-либо органа чувств происходит его частичная компенсация за счет других. Например, потеря зрения фантастически увеличивает чувствительность анализаторов слуха, осязания и обоняния.

Зрение — одна из самых важных способностей человека воспринимать окружающий мир. Благодаря зрению мы можем писать и читать.

Глаз имеет достаточно сложное строение. Весь глаз похож на шар, называемый глазным яблоком; расположен глаз в глазницах черепа. От стенки глазниц к глазному яблоку подходят мышцы, осуществляющие его движения.

Глазные мышцы — это самые быстрые мышцы нашего организма, благодаря им мы за малые доли секунды можем переводить взгляд с одного предмета на другой.

Глазное яблоко хорошо защищено: например, веки и ресницы предотвращают попадание в глаза различных мелких частичек и пылинок; конъюнктива — специальная слизистая оболочка, закрывающая переднюю часть глаза и часть, располагающуюся за веками, защищает глаз от инфекций и пыли. К защитным органам также относится слезная железа, расположенная у наружного края глаза. Она выделяет специальную жидкость — слезу, которая омывает глаз, не давая погибнуть его клеткам, она также смывает частички пыли, попавшие на глаз.

Глазное яблоко состоит из оболочек. Самая наружная — белковая, она защищает глаз от пыли и различных болезнетворных микроорганизмов. На большей поверхности глаза она белая и называется склерой, на передней части она переходит в прозрачную роговицу. Ее помутнение приводит к слепоте.

Преломляющая способность глаза измеряется в диоптриях. Это величина, обратная расстоянию в метрах между глазом и предметом. Например, глаз с преломляющей способностью 10 диоптрий может отклонять лучи света. достаточные для фокусирования предмета на расстоянии 0,1 м.

У людей, от рождения имевших нормальное зрение, преломляющая способность с возрастом снижается: в 10 лет, когда человек может фокусировать кончик своего носа, она составляет около 14 диоптрий: в 20 лет - приблизительно 9; на третьем десятке жизни - 4; на четвертом - 1 - 2, а к 70 годам падает почти до нуля. Глаз с нулевой преломляющей способностью (0 диоптрий) не может фокусировать ничего ближе бесконечности

Глазное яблоко в разрезе

Средняя оболочка — сосудистая, она выполняет трофическую (т. е. питательную) функцию, так как пронизана большим количеством кровеносных сосудов, по которым кровь приносит питательные вещества и кислород. На внутренней поверхности этой оболочки находится пигмент, поглощающий свет.

Спереди сосудистая оболочка переходит в радужку, в центре которой расположено отверстие, через которое проникает свет. Это зрачок. Цвет радужки — это цвет глаз; ребенок рождается с одним цветом глаз, однако потом цвет его радужки может меняться. Эти изменения связаны с накоплением в радужке особого пигмента, количество и состав которого определяют цвет глаз (от светло-голубого до практически черного).

Зрачок регулирует поступление света в глаз. Благодаря небольшим мышцам, расположенным в роговице, отверстие зрачка либо сужается при ярком свете, либо расширяется в темноте. Радужка и роговица не прилегают друг к другу плотно, между ними находится так называемая передняя камера глаза, заполненная прозрачной жидкостью.

Сразу за зрачком расположен прозрачный хрусталик, имеющий форму двояковыпуклой линзы, его роль — фокусировать изображение, попавшее через зрачок на сетчатку глаза, в которой находятся зрительные рецепторы. Хрусталик окружен реснитчатой мышцей, которая изменяет кривизну хрусталика, позволяя хрусталику настраиваться на более дальний или близкий предмет (это так называемый процесс аккомодации). Между хрусталиком и радужкой находится задняя камера глаза, также заполненная прозрачной жидкостью.

За хрусталиком расположено стекловидное тело, занимающее большую часть глазного яблока. Стекловидное тело — это прозрачная студенистая масса, плотно соединенная с сетчаткой. Стекловидное тело поддерживает внутриглазное давление и форму глаза.

Сетчатка — это внутренняя оболочка глаза. Именно сюда попадает свет, пройдя через зрачок, хрусталик и стекловидное тело. В сетчатке находятся зрительные рецепторы. Это два вида клеток, которые благодаря своей форме получили название палочек и колбочек. В сетчатке находится примерно 120 млн палочек и около 7 млн колбочек.

Палочки — это рецепторы сумеречного зрения, они дают черно-белое изображение, работают в темноте. Колбочки способны воспринимать только дневной свет, зато они формируют цветное изображение. Существуют три вида колбочек: одни чувствительны к синему, другие — к красному и третьи — к желтому цвету.

Самая большая концентрация колбочек находится на сетчатке в области так называемого желтого пятна. Оно находится как раз напротив зрачка. Это зона наилучшего видения. На сетчатке также имеется слепое пятно. В этой области нет рецепторных клеток, и это связано с тем, что здесь выходит зрительный нерв, который несет информацию от глаза в центральную нервную систему.

Колбочки и палочки превращают световую энергию в нервные импульсы

Нарушения зрения, такие, как близорукость или дальнозоркость, возникают из-за того, что преломленный хрусталиком световой луч фокусируется не точно на сетчатку, а перед ней или за ней. Эти нарушения связаны с изменением кривизны хрусталика, неотвратимо возникающим с возрастом.

Слух позволяет человеку лучше ориентироваться в окружающем мире и общаться с другими людьми, воспринимая звуки различной высоты и громкости. Как известно, звук распространяется в виде звуковых волн, имеющих частоту. Наше ухо — чрезвычайно тонкий инструмент, оно способно воспринимать звуки с частотой колебаний от 20 герц до 21 тыс. герц. Благодаря тому что слуховой анализатор — это парный орган, мы всегда можем определить с какой стороны раздается звук и примерно насколько далеко находится его источник.

Орган слуха у человека и млекопитающих имеет три отдела — наружное, среднее и внутреннее ухо.

Разрез уха

Наружное ухо состоит из ушной раковины (ее мы обычно называем просто ухом) и наружного слухового прохода, который уходит внутрь височной кости черепа. У животных к ушной раковине подходят мышцы, благодаря чему они могут ее поворачивать.

У человека же эти мышцы почти исчезли, хотя некоторые люди способны шевелить ушами. Ушная раковина благодаря своей форме позволяет лучше улавливать звуки и направляет их в наружный слуховой проход, находящийся в височной кости. Он имеет S-образную форму и заканчивается барабанной перепонкой, разделяющей наружное и среднее ухо.

В наружном слуховом проходе имеются специальные железы, выделяющие особое вещество — ушную серу, которая выполняет защитную функцию, не пропуская пыль и вредные микроорганизмы. Скопление серы необходимо регулярно удалять, иначе, накапливаясь, она может ухудшать слух.

Звуковые волны, прошедшие через слуховой проход, вызывают колебания барабанной перепонки, которые тем чаще, чем выше частота звука.

Барабанная перепонка — это граница между наружным и внутренним ухом. Она представляет собой полость внутри височной кости.

Среднее ухо имеет три косточки и две мышцы. Косточки благодаря своей форме получили названия: молоточек, наковальня и стремечко. Молоточек присоединен к барабанной перепонке, от которой он через наковальню и стремечко передает колебания на мембрану, разделяющую среднее и внутреннее ухо.

Помимо передачи звуков косточки и мышцы среднего уха регулируют силу колебаний, вызванных барабанной перепонкой, защищая таким образом, например звуков или, наоборот, усиливая тихие звуки.

Внутреннее ухо имеет достаточно сложное строение. Оно представляет собой систему полостей и каналов, заполненных жидкостью. Эта система называется перепончатым лабиринтом.

Перепончатый лабиринт, как в футляре, помещается в костном лабиринте височной кости. В перепончатом лабиринте выделяют полукружные каналы, отвечающие за чувство равновесия, и улитку, которая как раз и выполняет функцию восприятия звуков. Это происходит так: в результате колебания мембраны, которая разделяет внутреннее и среднее ухо, начинается движение жидкости в улитке; в ней находятся рецепторные клетки, тоненькие отростки которых и улавливают колебания.

Строение перепончатого лабиринта

В результате в клетках-рецепторах возникает возбуждение, которое по слуховому нерву передается в центральную нервную систему, где расшифровывается и анализируется. Слуховой анализатор имеет сложное строение, он слабо защищен, и его легко повредить, поэтому слуховой анализатор надо беречь от сильных звуков и постоянных шумов, которые могут приводить к уменьшению эластичности барабанной перепонки и как следствие к ухудшению или даже к полной потере слуха.

Обоняние позволяет нам воспринимать богатейший мир запахов и ароматов. Восприятие происходит благодаря специальным обонятельным рецепторам, которые расположены в слизистой оболочке носовой полости. Обонятельные рецепторы — это клетки, в огромном количестве сосредоточенные в верхнем носовом проходе, они способны реагировать

Строение обонятельной оболочки. только на вещества, находящиеся в газообразном состоянии. Обонятельные клетки чрезвычайно чувствительны, они могут улавливать запах в ответ на взаимодействие всего с несколькими молекулами вещества. В результате взаимодействия с пахучим веществом в рецепторе возникают нервные импульсы, которые по обонятельному нерву идут в обонятельную зону коры больших полушарий головного мозга, где и распознается запах.

Система обоняния

Огромное количество рецепторов в слизистой оболочке носа обусловлено тем, что они очень сильно подвержены гибели: ведь они находятся очень близко к внешней среде, и сильный холод или какой-нибудь резкий запах губителен для них.

От высыхания рецепторные клетки оберегаются веществами, которые вырабатываются специальными обонятельными железами.

Осязание позволяет нам на ощупь определять форму и размеры предметов, ощущать температуру: например, если человек дотрагивается до раскаленного предмета, он тут же рефлекторно отдергивает руку. Особенно хорошо развита у человека кожная чувствительность на кончиках пальцев рук, поскольку рука — главный орган труда человека. Кожная чувствительность обеспечивается наличием в коже и на слизистых оболочках (например, в ротовой полости) разнообразных рецепторов. Все они имеют очень сложное строение. Различают рецепторы давления, тепловые и боли.

Рецепторов давления больше всего на ладонях, пальцах рук и на языке.

Тепловые рецепторы бывают двух видов — реагирующие на тепло и на холод, им принадлежит важная роль в регуляции температуры тела.

Болевые рецепторы — это просто свободные нервные окончания, в огромном количестве находящиеся в коже и слизистых оболочках. Эти рецепторы реагируют на любые нарушения целостности ткани, они необходимы для защиты организма от опасности.

Вкус очень важен для нашего организма; так, по вкусу пищи мы можем определить, качественная ли она. Органы вкуса — это так называемые вкусовые почки. Это несколько рецепторных клеток, которые способны в ответ на действие пищи вырабатывать нервный импульс. Вкусовые почки расположены в выростах слизистой оболочки языка — во вкусовых сосочках. Рецепторы вкусовых почек реагируют только на вещества, растворенные в воде, поэтому мы не можем почувствовать вкус сухой пищи, пока она не смочится слюной. Больше всего почек находится на кончике языка, на его задней и боковых поверхностях.

Разные области языка воспринимают разный вкус, это связано с разнообразием рецепторов. Кончик языка наиболее чувствителен к сладкому, боковые поверхности — к кислому и соленому, а рецепторы, находящиеся на задней части языка, воспринимают горький вкус.

В результате взаимодействия с растворенными веществами во вкусовых клетках возникают нервные импульсы, которые по нескольким нервам передаются в центральную нервную систему, в частности во вкусовую зону коры больших полушарий головного мозга, где происходит анализ этих импульсов.

Помимо вкусовых рецепторов в слизистой полости рта могут находиться рецепторы, воспринимающие температуру и давление, что отчасти усиливает вкусовые ощущения.

Чувство равновесия — это так называемое шестое чувство человека. Благодаря ему мы способны определять положение нашего тела относительно земли и перемещаться в пространстве. Чувство равновесия позволяет нам ориентироваться и в темноте. Например, мы ощущаем, движемся ли мы вниз или поднимаемся наверх.

Это важное чувство формируется в результате работы вестибулярного анализатора. Анатомически, т. е. по расположению, он очень близок к слуховому анализатору. Вестибулярный анализатор так же, как и внутреннее ухо, находится в перепончатом лабиринте, в толще височной кости черепа.

К вестибулярному анализатору относятся несколько образований перепончатого лабиринта — два так называемых мешочка и три полукружных канала, расположенных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Вообще говоря, вестибулярный анализатор регистрирует положения и движения только головы, а не всего тела. Ощущение же положения тела передается при помощи органа зрения и особых рецепторов мышц (мышечного чувства).

Полукружные каналы и мешочки перепончатого лабиринта заполнены жидкостью, в которой находятся мелкие кристаллики, называемые отолитами. При изменении положения головы эта жидкость начинает двигаться, что приводит к раздражению рецепторных клеток, которые в большом количестве находятся в каналах и мешочках.

В результате в рецепторах возникают нервные импульсы, которые по вестибулярному нерву передаются в центральную нервную систему (в мозжечок, средний мозг и большие полушария), где происходит их анализ, и человек чувствует изменения положения головы.

Если по некоторым причинам (например, качка в море) начинается ритмическое возбуждение рецепторов, то человек ощущает тошноту и головокружение (морская болезнь).

Интересный феномен наблюдается при невесомости (в космосе): полукружные каналы не подвержены действию силы тяжести, и у людей, особенно при движениях головой, возникают чувство стремительного падения, тошнота и головокружение.

Вестибулярный анализатор в полной мере регистрирует только положение головы, для определения положения всего тела необходимо мышечное чувство, которое позволяет не глядя выполнять точные движения.

Мышечное чувство обеспечивают рецепторы, находящиеся в сухожилиях мышц и реагирующие на их растяжения.

Люди, у которых по каким-либо причинам нарушено мышечное чувство, теряют точность движений, им приходится всегда контролировать движения зрением. Этот вид ориентировки также не действует и в состоянии невесомости.