Зрительная сенсорная система состоит из трёх отделов: рецепторного отдела, представленного сетчаткой глаза, проводникового отдела представленного глазными нервами и центрального отдела, представленного зрительной зоной коры больших полушарий.
Рецепторный отдел имеет сложное строение и кроме сетчатки включает множество вспомогательных структур глаза. Глаз располагается в глазнице и состоит из глазного яблока и вспомогательного защитного аппарата. Вспомогательный защитный аппарат включает брови задерживают стекающий со лба пот, ресницы и веки защищают глаза от пылевых частиц, слезные железы вырабатывают слезную жидкость, которая увлажняет глазное яблоко и слизистую век и обладает бактерицидными свойствами и глазодвигательные мышцы которые обеспечивают прикрепление и движение глазного яблока в глазных орбитах.
Рис. 8. Строение периферического отдела зрительного анализатора.
Глазное яблоко имеет шаровидную форму (рис.8) и состоит из внутреннего ядра, которое окружают три оболочки: наружная фиброзная, средняя сосудистая и внутренняя сетчатая. Наружная фиброзная оболочка подразделяется на заднюю часть — белочную оболочку, или склеру, и прозрачную переднюю часть — роговицу. Склера, образованная плотной соединительной тканью, толщиной 0,3—0,6 мм и осуществляет защитную функцию. Через заднюю часть склеры из глазного яблока выходит зрительный нерв. В толще передней части склеры, у ее границы с роговицей, имеется круговой узкий канал — венозный синус склеры, в который оттекает жидкость из передней камеры глаза. Прозрачная роговица является выпукло-вогнутой линзой, через которую свет преломляется и проникает внутрь глаза. Толщина роговицы достигает 0,8—0,3 мм в ее центре и до 1,1 мм — у ее границы со склерой. В роговице очень много нервных окончаний, обеспечивающих высокую чувствительность и нет кровеносных сосудов.
Сосудистая оболочка глазного яблока расположена под склерой и состоит из трех частей - собственно сосудистой оболочки, ресничного тела и радужки. Собственно сосудистая оболочка состоит из небольшого количества соединительной ткани и сети кровеносных сосудов, которые обеспечивают кровоснабжение структур глазного яблока. Кпереди собственно сосудистая оболочка переходит в утолщенное ресничное тело кольцевидной формы, которое состоит из различно направленных гладкомышечных пучков и участвует в аккомодации (приспособлении) глаза к видению предметов, расположенных на различном расстоянии. Ресничное тело продолжается в радужку, которая представляет собой круглый диск с отверстием в центре (зрачок), расположенный между роговицей и хрусталиком. Передняя и задняя поверхности радужки покрыты эпителием. В толще радужки имеется две мышцы, которые образуют сфинктер зрачка, регулирующий поступление света на сетчатку. Наличие в радужке пигментных клеток, содержащих пигмент меланин и образующих пигментный слой, обусловливает цвет глаз — карий, черный (при наличии большого количества пигмента) или голубой, зеленоватый (если пигмента мало), защищает сетчатую оболочку от ультрафиолетовой радиации и представляет собой темный экран, не пропускающий свет внутрь глазного яблока.
Кнутри от сосудистой оболочки глаза располагается внутренняя (светочувствительная) оболочка глазного яблока — сетчатка. Сетчатка подразделяется на две части — заднюю зрительную и переднюю — ресничную. Последняя, покрывает сзади ресничное тело и не содержит светочувствительных клеток. Задняя зрительная часть сетчатки состоит из трёх видов нейронов – фоторецепторных клеток палочек и колбочек, вставочных и ганглионарных. Клетки палочки представляют собой биполярные нейроны в количестве около 130 млн. и являются клетками сумеречного зрения. Клетки колбочки также являются биполярными нейронами в количестве 6-7 млн. и являются клетками цветного зрения. Глубокий слой сетчатки, прилежащий к собственно сосудистой оболочке, образован пигментными клетками. Светочувствительные (фоторецепторные) клетки сетчатки через посредство вставочных биполярных клеток соединяются с ганглиозными клетками сетчатки, аксоны которых сходятся в задней части глазного яблока, где образуют толстый зрительный нерв, прободающий сосудистую и белочную оболочку и уходящий в сторону верхушки глазницы. Место выхода из сетчатки аксонов ганглиозных клеток называют диском зрительного нерва (слепым пятном). В этом месте палочки и колбочки отсутствуют. В области диска в сетчатку входит ее центральная артерия. Латеральнее от диска зрительного нерва (на 4 мм) располагается желтоватого цвета пятно с центральной ямкой, которая является местом наилучшего видения и где сосредоточено большое количество колбочек.
Внутреннее ядро глазного яблока на 2/3 заполнено прозрачным желеобразным веществом – стекловидным телом, перед которым располагается хрусталик – двояковыпуклая линза пропускающая и преломляющая свет.
В глазном яблоке выделяют два аппарата. Оптический аппарат включает роговицу, хрусталик, стекловидное тело и жидкость обеих камер глаза. В результате деятельности оптического аппарата изображение на сетчатке оказывается действительным, уменьшенным и перевернутым. Чтобы четко видеть предметы находящиеся на разном расстоянии глазное яблоко снабжено аккомодационным аппаратом глаза, который включает хрусталик, циннову связку и ресничную мышцу.
Возрастные особенности органа зрения
Глазное яблоко у новорожденного относительно большое, его передне-задний размер равен 17,5 мм, масса — 2,3 г. Растет глазное яблоко на первом году жизни ребенка быстрее, чем в последующие годы. К 5 годам масса глазного яблока увеличивается нa 70%, а к 20—25 годам — в 3 раза по сравнению с новорожденным.
Роговица у новорожденного относительно толстая, кривизна ее в течение жизни почти не меняется; хрусталик почти круглый, радиусы его передней и задней кривизны примерно равны. Особенно быстро растет хрусталик в течение первого года жизни, в дальнейшем темпы роста его снижаются. Радужка выпуклая кпереди, пигмента в ней мало, диаметр зрачка равен 2,5 мм. По мере увеличения возраста ребенка толщина радужки увеличивается, количество пигмента в ней возрастает к двум годам, диаметр зрачка становится большим. В возрасте 40—50 лет зрачок немного суживается.
Ресничное тело у новорожденного развито слабо. Рост и дифференцировка ресничной мышцы осуществляются довольно быстро. Способность к аккомодации устанавливается к 10 годам. Зрительный нерв у новорожденного тонкий (0,8 мм), короткий. К 20 годам жизни диаметр его возрастает почти вдвое.
Мышцы глазного яблока у новорожденного развиты достаточно хорошо, кроме их сухожильной части. Поэтому движения глаза возможны сразу после рождения, однако координация этих движений наступает со второго месяца жизни ребенка.
Слезная железа у новорожденного имеет небольшие размеры, выводные канальцы железы тонкие. На первом месяце жизни ребенок плачет без слез. Функция слезоотделения появляется на втором месяце жизни ребенка.
Глазная щель у новорожденного узкая, медиальный угол глаза закруглен. В дальнейшем глазная щель быстро увеличивается. У детей до 14—15 лет она широкая, поэтому глаз кажется большим, чем у взрослого человека.
Адаптация глаз к свету. При переходе из темного помещения на свет или из светлого помещения в темное необходимо некоторое время для привыкания, адаптации. Привыкание к яркому свету (световая адаптация) происходит быстро, в течение 4—6 мин. Значительно медленнее глаза привыкают к темноте. При переходе из светлого помещения в темное темновая адаптация длится до 45 мин и более. При этом резко повышается чувствительность палочковидных нейроцитов (палочек).
Цветовое зрение обеспечивают колбочковидные нейроциты (колбочки). В темноте функционируют только палочки, цвета они не различают. В восприятии цветов участвуют не только колбочковидные фоторецепторы глаза (колбочки), но и зрительные центры головного мозга. Нарушение цветового зрения (дальтонизм) встречается примерно у 8% мужчин и 0,5% женщин. В таких случаях отсутствует восприятие или красного, или зеленого, или синего цветов. Полная цветовая слепота (ахромазия) встречается редко. Нарушение зрения, зависящее от увеличения продольной оси глаза или от увеличения силы его преломляющих сред, названо близорукостью. При этом параллельный пучок лучей, попадая в глаз, собирается в фокусе впереди желтого пятна, а на сетчатку падает пучок расходящихся лучей. Изображение предмета получается расплывчатым. Для получения четкого изображения человек приближает рассматриваемый предмет к глазам или наклоняет к нему голову. Для исправления близорукости пользуются вогнутыми стеклами, которые исправляют преломляющее действие сред глаза, отодвигая фокус на сетчатку. Близорукость бывает врожденной и приобретенной. Среди старших школьников близоруких гораздо больше, чем среди младших. Это свидетельствует о том, что ухудшение зрения происходит в процессе ученья, в частности сказывается плохая освещенность рабочего места. Нарастающая близорукость – явление угрожающее, при отсутствии лечения она может привести к полной слепоте. Помимо ношения очков, которые исправляют зрение и предупреждают прогрессирование заболевания, лицам, страдающим близорукостью необходимо общеукрепляющее лечение и занятия физкультурой, необходимо также усиленное питание и соблюдение правил личной и общественной гигиены. Нарушение зрения, зависящее от укорочения передне-задней оси глаза или от ослабления силы преломляющих сред глаза, названо дальнозоркостью. Фокус лучей в таком глазу помещается за сетчаткой и желтым пятном. Изображение получается расплывчатое. Ближайшая точка ясного видения находится дальше, чем у нормального, и гораздо дальше близорукого глаза. Дальнозоркие пользуются очками с выпуклыми стеклами, что исправляет преломление и переносит изображение на сетчатку. Одним из нарушений зрения является гемералопия (куриная слепота), которая имеет преимущественно функциональную природу и болеют ею люди, в пище которых отсутствует витамин А, принимающий участие в образовании родопсина.
Анатомия, физиология и возрастные особенности слуховой и вестибулярной сенсорных систем.
Слуховая сенсорная система, имеющая важнейшее значение в речевой деятельности, воспринимает звуковые колебания внешней среды. Рецепторный отдел слуховой сенсорной системы представлен ухом (рис.9). Ухо подразделяется на три части: наружное ухо, среднее и внутреннее.
Рис. 9. Строение периферического отдела слухового анализатора.
Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Длина наружного слухового прохода у взрослого человека около 33—35 мм, диаметр его просвета колеблется на разных участках от 0,8 до 0,9 см. Выстлан наружный слуховой проход кожей, в которой имеются трубчатые железы (видоизмененные потовые), вырабатывающие секрет желтоватого цвета — ушную серу, которая служит смазкой и обладает бактерицидными свойствами. Наружное ухо отделяется от среднего тонкой слабо растяжимой барабанной перепонкой.
Среднее ухо представляет собой небольшую воздушную (барабанную) полость, объемом около 1 см3, с тремя слуховыми косточками: молоточком, наковальней и стремячком. Среднее ухо соединяется с полостью носоглотки через Евстахиеву (слуховую) трубу. Стремячко примыкает к закрытому мембраной (перепонкой) овальному окну, через которое звуковые колебания передаются во внутреннее ухо, а молоточек сращен с барабанной перепонкой.
Внутреннее ухо расположено в каменистой части височной кости и представляет собой костный лабиринт внутри которого находится перепончатый лабиринт повторяющий его форму. Лабиринт делится на улитку, где находится орган слуха и вестибулярный аппарат, относящийся к органу равновесия. Улитка представляет собой спирально закрученный канал с диаметром 0,04 мм образующий два с половиной оборота вокруг костного стержня. Полость канала улитки разделена мембранами (перепонками) на три отдела: верхний – вестибулярный канал или лестницу; нижний – барабанная лестница – оба заполнены перилимфой; и средний – улитковый канал – заполнен эндолимфой. В улитковым канале на базиллярной мембране располагается спиральный или кортиев орган. Базиллярная мембрана представляет собой соединительнотканную пластинку, в основе которой лежат тонкие коллагеновые волокна (струны), которые тянутся в виде непрерывного радиального пучка от спиральной костной пластинки до спиральной связки. На базиллярной мембране в 5 рядов располагаются опорные и волосковые чувствительные клетки, являющиеся слуховыми рецепторами. Над волосковыми клетками нависает покровная пластинка, которая представляет собой лентовидную пластинку желеобразной консистенции.
Функцию слухового анализатора в восприятии и дифференцировании звуковых раздражений объяснили И. П. Павлов и его ученики. В предложенной ими теории слуховой анализатор рассматривается как единая целостная система, в которой каждый отдел (звено) выполняет определенную функцию. Нарушение целостности звеньев влияет на восприятие звука и, следовательно, на получение нормального слухового ощущения.
Периферический отдел анализатора (наружное, среднее и часть внутреннего уха) осуществляет доставку звуковых волн к рецептору. Волнообразно перемещающаяся от преддверия к вершине улиткового хода прелимфа колеблет основную мембрану и расположенный на ней кортиев орган. Это обеспечивает соприкосновение слуховых волосков с нижней поверхностью покровной мембраны, которая в спокойном состоянии с ними не соприкасается. От каждого такого соприкосновения энергия физического колебания трансформируется в импульсы биотоков, так называемое воздушное проведение звуковых волн. Осознание восприятия звуков, высший их анализ и синтез происходит в корковом центре слухового анализатора, который находится в височной зоне коры.
Однако известен и другой вид проведения звуковых колебаний - костная звукопроводимость. Новейшие электрофизиологические исследования звуковосприятия показывают, что генерируемые в улитке переменные электрические потенциалы можно по форме и частоте преобразовать в звуковые колебания (волны). Следовательно, улитка выполняет роль микрофона, трансформирующего звуковые колебания в электрические. Ухо человека способно воспринимать звуки разной частоты — от 16 (нижняя граница) до 20 000 Гц (верхняя граница). Этот предел звуков составляет область слухового восприятия. Его большую часть представляют звуки нашей речи и поэтому он назван областью речи. Звуки, не достигающие нижней границы, получили название инфразвуков, а превышающие верхнюю границу — ультразвуков. При полной тишине воспринимаемость слухового аппарата повышается; при воздействии сильных звуков вначале понижается, а затем восстанавливается. Однако систематическое воздействие сильного шума и высоких звуков может привести к тугоухости и даже глухоте вследствие необратимых изменений в кортиевом органе. Повышение слышимости в условиях сильного шума и полной тишины получило название слуховой адаптации. Она пропорциональна силе действующего звука и зависит от индивидуальных особенностей организма. После травм и перенесенных болезней область слухового восприятия может суживаться, так как происходит повышение ее нижнего уровня или снижение верхнего. Наблюдаются и одновременные изменения обоих уровней, что еще более резко отражается на слуховом восприятии. В пределах слухового восприятия ухо человека различает звуки по высоте, силе и тембру (специфическая окраска звука), своеобразному для каждого человека. Местонахождение, направление звуков человек способен определять при одновременной работе обоих ушей. Глухой на одно ухо должен приспосабливаться, чтобы уловить направление звука.
Вестибулярный аппарат выполняет функции восприятия положения тела в пространстве, сохранения равновесия. При любом изменении положения тела (головы) раздражаются рецепторы вестибулярного аппарата. Импульсы передаются в мозг, из которого к соответствующим мышцам поступают нервные импульсы с целью коррекции положения тела и движений.
Вестибулярный аппарат состоит из двух частей: преддверия и трёх полукружных каналов. В костном преддверии находятся два расширения, одно эллиптической формы и другое сферической. В эллиптическую маточку открываются отверстия трёх полукружных каналов, ориентированных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Один конец каждого полукружного канала при впадении в маточку расширен, образуя ампулу. На внутренней поверхности сферического и эллиптического мешочков и ампул полукружных каналов имеются участки, содержащие чувствительные волосковые клетки, воспринимающие положение тела в пространстве и нарушения равновесия.
В мешочке и маточке эти участки называются пятнами, а в ампулах – гребешками. Пятна мешочков, состоят из скоплений чувствительных волосковых и опорных клеток, на поверхности которых, располагается студенистая отолитовая мембрана, содержащая кристаллы углекислого кальция — отолиты. Волоски рецепторных клеток погружены в отолитовую мембрану. В ампулах полукружных каналов рецепторные волосковые клетки располагаются на вершинах складок, получив название ампулярных гребешков. На волосковых клетках гребешков располагается желатиноподобный прозрачный купол, имеющий форму колокола, лишенного полости.
И пятна мешочков, и гребешки ампул полукружных каналов являются структурами, где чувствительные рецепторные волосковые клетки очень чутко реагируют на любые изменения положения головы (и тела) в пространстве. При любых изменениях положения головы рецепторные волосковые клетки улавливают изменения состояния, движения студенистой отолитовой мембраны с ее отолитами у пятен мешочков или желатиноподобного купола ампулярных гребешков, в них возникает нервный импульс. Чувствительные клетки пятен воспринимают линейные ускорения, земное притяжение, вибрационные колебания. Чувствительные волосковые клетки в ампулярных гребешках генерируют нервный импульс при различных вращательных движениях головы.
Возрастные особенности органа слуха и равновесия
Ушная раковина у новорожденного уплощена, хрящ ее мягкий, покрывающая его кожа тонкая. Долька ушной раковины (мочка) имеет небольшие размеры. Наиболее быстро ушная раковина растет в течение первых 2 лет жизни ребенка и после 10 лет. В длину она растет быстрее, чем в ширину. Наружный слуховой проход у новорожденного узкий, длинный (около 15 мм), круто изогнут, имеет сужения на границе расширенных медиального и латерального его отделов. Стенки наружного слухового прохода хрящевые, за исключением барабанного кольца. Выстилающая наружный, проход кожа тонкая, нежная. У ребенка 1 года длина наружного слухового прохода около 20 мм, у ребенка 5 лет — 22 мм. Барабанная перепонка у новорожденного относительно велика. Ее высота равна 9 мм, ширина, как и у взрослого, — 8 мм. Наклонена барабанная перепонка у новорожденного сильнее, чем у взрослого. Угол, который она образует с нижней стенкой наружного слухового прохода, равен 35—40°.
Барабанная полость у новорожденного по размерам мало отличается от таковой у взрослого человека, однако она кажется узкой из-за утолщенной в этом возрасте слизистой оболочки. К моменту рождения в барабанной полости находится жидкость, которая с началом дыхания поступает через слуховую трубу в глотку и проглатывается. Слуховые косточки имеют размеры, близкие к таковым у взрослого человека. Слуховая труба у новорожденного прямая, широкая, короткая (17—21 мм). В течение первого года жизни ребенка слуховая труба растет медленно, на втором году быстрее. Длина слуховой трубы у ребенка 1 года равна 20 мм, 2 лет — 30 мм, 5 лет — 35 мм, у взрослого человека составляет 35—38 мм. Просвет слуховой трубы суживается постепенно: от 2,5 мм в 6 мес. до 2 мм в 2 года и до 1—2 мм у 6-летнего ребенка.
Внутреннее ухо у новорожденного развито хорошо, его размеры близки к таковым у взрослого человека. Костные стенки полукружных каналов тонкие, постепенно утолщаются за счет слияния ядер окостенения в пирамиде височной кости.
Вестибулярный аппарат у детей созревает раньше других рецепторов и у 6-месячного плода развит почти как у взрослого. Возбудимость вестибулярного аппарата существует с рождения и тренируется у ребенка при его укачивании, вызывающем засыпание. Однако новорожденный еще не может определять положение тела во внешней среде. В раннем возрасте глазной нистагм слабо выражен. У детей вестибулярный аппарат более возбудим, чем у взрослых. С возрастом хронаксия вестибулярного аппарата увеличивается: у детей 6—10 лет она меньше, чем в 10—15 лет, у 15—20-летних еще больше.