8. СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ
Анализаторы - аппараты нервной системы, осуществляющие анализ внешних и внутренних раздражений. Они состоят из трех основных отделов:
периферического, содержащего рецепторы; проводникового, включающего в себя восходящие пути и подкорковые центры; коркового, представляющего собой
проекционные зоны коры больших полушарий.
Современное представление об анализаторах как о сложных многоуровневых системах, не только передающих информацию от рецепторов к коре больших
полушарий, но и включающих регулирующие влияния на рецепторы и нижележащие нервные центры, привело к появлению более общего понятия «сенсорные системы».
Основные функции сенсорных систем заключаются в сборе и обработке информации, осуществлении обратных связей, поддержании оптимального тонуса мозга.
Рецепторы представляют собой образования, трансформирующие энергию внешнего раздражения в специфическую энергию нервного импульса,
называемую кодированием информации. Существуют экстерорецепторы и интерорецепторы, а также хеморецепторы, механорецепторы, фоторецепторы, терморецепторы.
Их можно разделить на дистантные и контактные, первичные и вторичные. Специфическим свойством рецепторов является их избирательная чувствительность и адекватность
раздражителю, что в значительной мере снижает порог раздражения. Кодирование информации рецепторами осуществляется методом изменения частоты и распределения
воспринимаемых импульсов.
ЗАНЯТИЕ 1.14
Острота и поле зрения. Мышечный баланс глаза
Зрительная сенсорная система служит для восприятия и анализа световых раздражений. Через нее человек получает до 80-90% всей
информации о внешней среде. Глаз человека воспринимает световые лучи лишь в видимой части спектра - в диапазоне длины волны от 400 до 800 нм.
Важными характеристиками органа зрения являются острота и поля зрения.
Остротой зрения называется способность различать отдельные объекты. Острота зрения зависит от количества рецепторов, от свойств
преломляющих сред глаза, формирующих четкость изображения на сетчатке, от степени аккомодации, от размеров зрачка. В центре сетчатки в области желтого пятна рецепторов
больше, поэтому центральное зрение более острое, чем периферическое.
Полем зрения называется часть пространства, видимая при неподвижном положении глаза. Для черно-белых сигналов полезрения ограничено
строением костей черепа. Для цветных раздражителей поле зрения меньше, так как воспринимающие их колбочки расположены преимущественно в центральной части сетчатки.
При этом наименьшее поле зрения отмечается для зеленого цвета. При утомлении поле зрения уменьшается.
Восприятие глубины пространства связано с бинокулярным зрением, т.е. зрением двумя глазами. Четкость этого восприятия обеспечивается
хорошей координацией движений обоих глаз, которые должны точно наводиться на рассматриваемый объект. Четкий поворот глазных яблок зависит от мышечного баланса глаза.
Нарушение мышечного баланса глаза приводит к нечеткости и раздвоению изображения. При небольших нарушениях сбалансированности мышечных усилий наблюдается небольшое
скрытое, или физиологическое, косоглазие, которое в бодром состоянии человек компенсирует волевой регуляцией. При значительных нарушениях
формируется явное косоглазие.
Цель работы: ознакомиться с различными функциями зрительной сенсорной системы.
Оборудование: специальные таблицы для определения остроты зрения, периметр Форстера, большая шкала Меддокса, специальные очки, лампочка.
Организация и содержание занятия.
Определение остроты зрения. Таблицы для определения остроты зрения состоят из нескольких рядов букв или незамкнутых окружностей с
различным расположением по часовой стрелке их «разрывов». Знаки одного ряда имеют одинаковый размер, но в каждом нижнем ряду они меньше, чем в верхнем. У каждой
строки стоит число, означающее то расстояние в метрах, при котором нормальный глаз должен видеть детали знаков данной строки. Справа от каждой строки указана острота
зрения.
Острота зрения рассчитывается по формуле:
где V - острота зрения, а - расстояние исследуемого глаза от таблицы, d - расстояние, с которого прочитанная строка видна нормальному глазу.
Например, если испытуемый может прочесть первую строку только на расстоянии 5 м от таблицы, которую нормальный глаз должен был бы прочесть на
расстоянии 50 м, то острота зрения испытуемого определяется как 5\50 = 0,1 от нормальной остроты зрения.
Если на расстоянии 5 м испытуемый читает 12 строку, которую нормальный глаз может читать лишь с 2,5 м, то острота зрения испытуемого равна
5\2.5 = 2,0 . т.е выше нормы.
Для определения остроты зрения испытуемому предлагается сесть на расстоянии 5 м от таблицы и закрыть один глаз. Экспериментатор
показывает испытуемому букву или кольцо, выясняя, какую из строк он отчетливо видит. Острота зрения определяется по строке с отчетливым различением знаков отдельно
для правого и левого глаза с учетом средних количественных показателей. Нормальная острота зрения составляет от 0,9 до 1,3, пониженная острота зрения - от 0,8 и
ниже, повышенная острота зрения - от 1,4 и выше.
Определение полей зрения - Принцип построения периметра Форстера (рис. 1.16) заключается в том, что по металлическому полукругу,
имеющему шкалу в угловых градусах, перемещается объект - кружки различного цвета. Световое пятно проецируется на экране металлического полукруга, что облегчает
пользование прибором и создает условия для более точных измерений поля зрения. Кроме того, исследования при помощи проекционных периметров позволяют изменять величину
объекта и его освещенность. Металлический полукруг может быть установлен в любой плоскости по отношении к глазу испытуемого. Специальный штатив прибора служит для
фиксации лица в процессе исследования.
Для определения поля зрения испытуемый садится спиной к свету так, чтобы свет падал на внутреннюю поверхность мета кого полукруга. Экспериментатор
устанавливает штатив для подбородка, при этом верхняя часть штатива должна быть на уровне нижнего края глазницы. При исследовании левого глаза подбородок фиксируют
на правой выемке штатива. Определяя величину поля зрения одного глаза, другой глаз закрывают.
Полукруг периметра устанавливают в горизонтальном положении и предлагают
испытуемому смотреть точно на белый кружок в центре дуги. Слева и справа экспериментатор медленно передвигает белый объект от периферии к центру и отмечает точки на
шкале периметра, в которых испытуемый впервые увидел объект. Линия, проведенная от глаза через эти точки, при фиксации зрения на центральном пятне периметра
характеризует наружную и внутреннюю границу поля зрения для черно-белого изображения. Затем дугу периметра устанавливают вертикально и тем же способом определяют
верхнюю и нижнюю границы поля зрения. Потом белый объект заменяют цветным и еще раз также измеряют границы поля зрения для данного цвета. Цвет объекта и положение
дуги периметра можно менять неоднократно. Чем больше меридианов поля зрения будет определено, тем точнее данные.
Измеряется наружная внутренняя, верхняя и нижняя граница поля зрения каждого глаза для черно-белого и цветного объекта. Результаты в виде
полученных соответствующих точек следует нанести в виде графика полей зрения. Оцениваются полученные данные с учетом средних количественных показателей.
Границы поля зрения для черно-белого объекта:
наружная - 90°,
верхняя - 55°,
внутренняя - 60°,
нижняя - 60°.
Границы поля зрения для зеленого объекта:
наружная - 40°,
верхняя - 22°,
внутренняя - 30°,
нижняя - 20°.
Мышечный баланс глаза. Для определения функционального состояния глазодвигательного аппарата и выявления скрытого косоглазия следует
временно нарушить бинокулярное зрение. Для этого к ведущему глазу приставляют специальную оптическую призму основанием кверху либо используют специальные очки. Для
исследования мышечного баланса глаза с использованием большой шкалы Меддокса в центре шкалы устанавливают светящуюся лампочку на расстоянии 5 м от глаза.
Испытуемый садится на расстоянии 5 м от большой шкалы Меддокса, в специальных очках фиксируя обоими глазами светящуюся лампочку. Исследование
продолжается в течение 1 мин. Показания испытуемого о местонахождении кажущегося изображения лампочки регистрируют через каждые 10 с. По окончании исследования из 6
показаний вычисляют среднюю величину отклонения кажущегося изображения от действительного.
Мышечный баланс глаза оценивается с учетом следующих данных:
физиологической нормой при фиксации предмета, расположенного на расстоянии 5 м от глаза, принято считать отклонение кажущегося изображения от
действительного не более чем на 3 деления;
при наличии идеального мышечного баланса кажущееся изображение предмета (лампочка или стрелка) расположено над действительным или около него;
при наличии скрытого косоглазия кажущееся изображение удалено от действительного более чем на 3 деления, при этом, чем больше удаление, тем резче выражено косоглазие.
Полученные результаты заносятся в протокол занятия, в котором регистрируются данные об остроте и нолях зрения, мышечном балансе глаза. Делаются
выводы о характеристиках исследуемых параметров.
На основе полученных данных делаются выводы о функциональном состоянии центральной нервной системы испытуемого.
Контрольные вопросы
1. Общие свойства и значение сенсорных систем.
2. Физиологическая организация зрительной сенсорной системы.
3. Преломление света. Понятие о рефракции и аккомодации.
4. Фоторецепция. Функции палочек и колбочек.
5. Острота и поля зрения.
6. Бинокулярное зрение.
ЗАНЯТИЕ 1.15
Исследование восприятия звука и устойчивости вестибулярного аппарата
Слуховая сенсорная система служит для восприятия и анализа звуковых колебаний внешней среды. Восприятие звука основано на двух
процессах: разделения звуков различной частоты и преобразования механических колебаний в нервное возбуждение.
Различают костную и воздушную проводимость звука. В обычных условиях у человека преобладает воздушная проводимость - проведение
звуковых колебаний через наружное и среднее ухо к рецепторам внутреннего уха. В случае костной проводимости звуковые колебания передаются через кости черепа
непосредственно улитке, как, например, в условиях подводного плавания. Человек обычно воспринимает звуки частотой от 15 до 20 ООО Гц.
Бинауральный слух характеризуется восприятием звука одновременно симметрично с двух сторон, что дает возможность определения
направления звука. Звуковые колебания доходят до ближайшего уха на 0,0006 с раньше, чем до противоположного. Этой разницы во времени прихода звука к обоим ушам
достаточно, чтобы определить его направление.
Вестибулярная сенсорная система служит для анализа положения и движения тела в пространстве. Это - одна из древнейших систем,
развившаяся в условиях действия силы тяжести на земле. Помимо основной анализаторной функции, важной для управления позой и движениями человека, работа вестибулярной
системы связана с различными побочными влияниями на многие функции организма. Эти влияния возникают в результате иррадиации возбуждения на другие нервные центры при
низкой устойчивости вестибулярного аппарата и предрасположения к укачиванию. Сильные вестибулярные раздражения приводят к нарушениям координации движений и походки,
изменению частоты сердечных сокращений и величины артериального давления, увеличению времени двигательной реакции и снижению частоты движений, ухудшению воспрятия
чувства времени, изменению психических функций - внимания, оперативного мышления, кратковременной памяти, эмоциональных проявлений. В условиях невесомости, когда у
человека выключены вестибулярные влияния, возникает утрата представления о гравитационной вертикали и пространственном положении тела, теряются навыки ходьбы и бега,
ухудшается состояние нервной системы, возникает повышенная раздражительность, нестабильность настроения.
Цель работы: ознакомиться с функциями слуховой и вестибулярной сенсорных систем.
Оборудование: камертон, молоточек, резиновые трубки длиной 0,5-1,0 м с наконечниками для вкладывания в ушные раковины, кресло Барани
для дозированных вращательных нагрузок, аппарат для измерения кровяного давления, специальный прибор для проверки точности движений до и после вращения, секундомер.
Организация и содержание занятия.
Исследование костной и воздушной проводимости звуковых волн. По камертону ударяют молоточком и подносят
его поочередно к правому и левому уху, измеряя время (в секундах), на протяжении которого слышен звук. После удара молоточком по камертону приставляют его ручку к
верхней части затылка и отмечают момент исчезновения звука при костном проведении звуковых волн. Измеряется время слышимости звука при такой постановке опыта.
Механизм восприятия направления звука. В середине резиновой трубки делается отметка - 0, от нее вправо и влево наносятся деления по 1
см. Наконечники трубки вкладывают в уши. Трубку располагают сзади испытуемого таким образом, чтобы нулевая черта приходилась точно посредине затылка, и наносят
легкие удары карандашом по нулевой черте. При этом обычно положение источника звука определяется как «звук в затылке». Нанося легкие удары карандашом вправо и влево
от нуля, в сантиметрах отклонения от 0 отмечают порог чувствительности слухового анализатора к изменениям в направлении звука. Этот опыт доказывает значение
бинаурального слуха для определения направления звука.
Исследование функциональной устойчивости вестибулярного анализатора к вращательным нагрузкам путем оценки величины двигательных и
вегетативных изменений. В специальном приборе для определения точности движений на специальном штативе используются наборы клавишей шириной 0,5 см. 
Клавиши
располагаются таким образом, чтобы при ударе по ним носком стопы или пальцем руки они вдвигались внутрь, что дает возможность в сантиметрах оценивать отклонение
движения от цели. Целью является центральная клавиша, окрашенная в темный цвет (рис. 1.17).
Для учета величины двигательных изменений при ходьбе после вращения следует мелом нарисовать на полу линию, чтобы можно было отмечать
отклонения от заданного направления при ходьбе, выражая их в сантиметрах.
Испытуемому несколько раз проводят испытание на точность движений руками и ногами при ударе по цели, а также на точность ходьбы по
нарисованной на полу линии.
Затем испытуемый садится в кресло Барани, опускает голову и закрывает глаза. (рис. 1.18). Исследователь 5 раз за 10 с вращает кресло.
Сразу после остановки кресла испытуемый повторяет те же самые двигательные задания. Проводится оценка различий в двигательных реакциях испытуемого до и после вращения.
Следует учесть, что чем более выражены различия, тем менее устойчив к вращательным нагрузкам вестибулярный анализатор испытуемого.
При оценке вегетативных сдвигов в организме измеряются исходные значения пульса и артериального давления. Так же и в том же объеме дается
нагрузка на вестибулярный анализатор, т.е. 5 вращений за 10 с. После нагрузки (сразу после остановки вращения) измерения повторяются. Вычисляется полученная разница
в величинах артериального давления и пульса. Результаты оцениваются в сравнении с данными в табл. 1.16.
Оценка результатов
1. В случаях повышения максимального кровяного давления при одновременном падении или подъеме минимального давления более чем на 10 мм рт. ст.
балловую оценку снижают по следующему расчету: при изменении минимального кровяного давления на ±11... ±15 мм рт. ст. снимается 0,5 балла; на ±16 ... ±20 мм - 1,0 балл;
на ±21 мм и более - 1,5 балла.
2. В случаях когда максимальное кровяное давление не изме7няется или падает, а минимальное - повышается, производится снижение балла по следующему
расчету: при повышении минимального кровяного давления на 3-5 мм снимается 0,5 балла, на 6-10 мм - 1,0 балл, на 11-15 мм - 1,5 балла, на 16-20 мм - 2,0 балла, на
21 мм и более - 2,5 балла.
3. Оценка ниже 3 баллов говорит о недостаточной функциональной устойчивости вестибулярного анализатора, от 3 до 4,5 балла - о достаточной его
устойчивости, выше 4,5 балла - об отличной устойчивости.
Полученные результаты заносятся в протокол. На примерах результатов двух опытов дается характеристика функций слухового и вестибулярного анализаторов.
Контрольные вопросы
1. Физиологическая организация слуховой сенсорной системы.
2. Функции наружного, среднего и внутреннего уха.
3. Барофункция уха. Бинаурапьный слух.
4. Физиологический механизм восприятия звука.
5. Физиологическая организация вестибулярной сенсорной системы.
6. Функции вестибулярной сенсорной системы.
7. Функциональная устойчивость вестибулярной сенсорной системы и методики ее исследования.
КОЛЛОКВИУМ 1.8
Сенсорные системы
1. Общие свойства и значение сенсорных систем.
2. Физиологическая организация зрительной сенсорной системы.
3. Понятие рецепторы, их разновидности.
4. Адекватные и неадекватные раздражители.
5. Преломление света (рефракция и аккомодация).
6. Фоторецепция. Функции палочек и колбочек.
7. Желтое и слепое пятно сетчатки глаза.
8. Острота зрения, поля зрения.
9. Функции наружного, среднего и внутреннего уха.
10. Барофункция уха. Бинауральный слух.
11. Функции вестибулярной сенсорной системы.
12. Функциональная устойчивость вестибулярной сенсорной системы и методики ее исследования.
13. Рефлексы, возникающие с рецепторов вестибулярного аппарата.
14. Общая функциональная организация двигательной сенсорной системы.
15. Разновидности и функции проприорецепторов.
16. Взаимодействие сенсорных систем. Кинестетическая чувствительность.
17. Значение сенсорных систем в спорте.
