Отделы анализатора, их назначение. Классификация рецепторов. Кодирование информации

Анализатор (орган чувств, сенсорная система) – совокупность центральных и периферических образований, воспринимающих и анализирующих изменения внешней и внутренней сред организма. Понятие сенсорная система, появившееся позже, заменило понятие анализатор, включив механизмы регуляции различных его отделов с помощью прямых и обратных связей.

Деятельность анализаторов обычно связывают с возникновением шести чувств – зрения, слуха, вкуса, осязания, положения в пространстве, обоняния, с помощью которых осуществляется связь организма с внешней и внутренней средой. Однако в реальной действительности их значительно больше. Например, чувство осязания в широком понимании кроме тактильных ощущений, возникающих от прикосновения, включает чувство давления и вибрации. Температурное чувство включает ощущения тепла или холода и т.д.

Сенсорная система выполняет следующие основные функции: 1) обнаружение; 2) различение; 3) передачу и преобразование; 4) кодирование; 5) детектирование признаков; 6) опознание сигналов.

В анализаторе выделяют следующие отделы: 1. Периферический – рецепторы. 2. Проводниковый – проводящие пути и подкорковые нервные центры. 3. Корковый – области коры, которым адресуется данная информация.

Обнаружение и первичное различение сигналов обеспечивается рецепторами, а детектирование и опознание сигналов — нейронами коры больших полушарий. Передачу, преобразование и кодирование сигналов осуществляют нейроны всех слоев сенсорных систем.

Периферический отдел анализатора представлен рецепторами. Его назначение – восприятие и первичный анализ изменений внешней и внутренней сред организма. В рецепторах происходит трансформация энергии раздражителя в нервный импульс, а также усиление сигнала за счет внутренней энергии метаболических процессов. Та часть рецепторной поверхности, от которой сигнал получает одно афферентное волокно, называется его рецептивным полем. Рецептивные поля могут иметь различное количество рецепторных образований и перекрывать друг друга. Последнее обеспечивает большую надежность выполнения функции и играет существенную роль в механизмах компенсации.

Проводниковый отдел анализатора включает афферентные (периферические) и промежуточные нейроны стволовых и подкорковых структур ЦНС, которые составляют как бы цепь нейронов, находящихся в разных слоях на каждом уровне ЦНС. Проводниковый отдел обеспечивает проведение возбуждения от рецепторов в кору большого мозга и частичную переработку информации.

Центральный (корковый) отдел анализатора, согласно И.П. Павлову, состоит из двух частей: центральной части, т.е. «ядра», представленной специфическими нейронами, перерабатывающими аф-ферентную импульсацию от рецепторов, и периферической части, т.е. «рассеянных элементов» – нейронов, рассредоточенных по коре большого мозга. Выделяют проекционные (первичные и вторичные) и ассоциативные третичные зоны коры. Возбуждение от соответствующих рецепторов в первичные зоны направляется по быстропроводяшим специфическим путям. Активация вторичных и третичных (ассоциативных) зон происходит по полисинаптическим неспецифическим путям (в дополнение с импульсами из первичных зон). Кроме того, корковые зоны связаны между собой многочисленными ассоциативными волокнами. Нейроны по толщине коры распределены неравномерно и образуют шесть слоев. Основные афферентные пути в кору заканчиваются на нейронах IV слоя. Этот слой наиболее сильно развит в центральных отделах зрительного, слухового и соматосенсорного анализаторов.

Сенсорным системам характерна высокая чувствительность к адекватному раздражителю. Все отделы анализатора, и прежде всего рецепторы, обладают высокой возбудимостью. Так, фоторецепторы сетчатки могут возбуждаться при действии лишь нескольких квантов света, обонятельные рецепторы информируют организм о появлении единичных молекул пахучих веществ.

Оценка чувствительности осуществляется с помощью ряда критериев:

- порог ощущения (абсолютный порог) – минимальная сила раздражения, вызывающая такое возбуждение анализатора, которое воспринимается субъективно в виде ощущения.

- порог различения (дифференциальный порог) – минимальное изменение силы действующего раздражителя, воспринимаемое субъективно в виде изменения интенсивности ощущения.

Сенсорным системам характерна способность к адаптации к постоянной силе длительно действующего раздражителя, заключающаяся в основном в понижении абсолютной и повышении дифференциальной чувствительности. Это свойство присуще всем отделам анализатора, но наиболее ярко оно проявляется на уровне рецепторов и заключается в изменении не только их возбудимости и импульсации, но и показателей функциональной мобильности, т.е. в изменении числа функционирующих рецепторных структур.

В каждом анализаторе выделяют 4 нейрона нервного пути: 1-ый (чувствительный) нейрон расположен вне ЦНС – в спинномозговых узлах, узлах черепномозговых нервов и т.п.; 2-ой нейрон находится в спинном, продолговатом или среднем мозге; 3-ий нейрон – в специфических ядрах таламуса; 4-ый нейрон представляет собой корковую клетку первичной проекционной зоны коры больших полушарий.

Классификации рецепторов. Основное физиологическое значение сенсорных рецепторов состоит в обеспечении поступления и ЦНС информации о состоянии внешней и внутренней среды, что обеспечивает регуляцию функций внутренних органов и организацию взаимодействия организма и окружающей среды. В зависимости от вида воспринимаемого раздражителя различают пять типов рецепторов:

1. Механорецепторы возбуждаются при их механической деформации, расположены в коже, сосудах, внутренних органах, опорно-двигательном аппарате, слуховой и вестибулярной системах.

2. Хеморецепторы воспринимают химические изменения внешней и внутренней среды организма. К ним относятся вкусовые и обонятельные рецепторы, а также рецепторы, реагирующие на изменение состава крови, лимфы, межклеточной и цереброспинальной жидкости (изменение напряжения О₂ и СО₂, осмолярности и рН, уровня глюкозы и других веществ). Такие рецепторы есть в слизистой оболочке языка и носа, каротидном и аортальном тельцах, гипоталамусе и продолговатом мозге.

3. Терморецепторы воспринимают изменения температуры. Они подразделяются на тепловые и холодовые рецепторы и находятся в коже, слизистых оболочках, сосудах, внутренних органах, гипоталамусе, среднем, продолговатом и спинном мозге.

4. Фоторецепторы в сетчатке глаза воспринимают световую (электромагнитную) энергию.

5. Осморецепторы – реагируют на величину осмотического давления (в крови, тканевой жидкости, ликворе).

Кодирование информации – преобразованиеинформации в условную форму (код), удобную для передачи по каналу связи. Универсальным кодом нервной системы являются нервные импульсы, которые распространяются по нервным волокнам. При этом содержание информации определяется не амплитудой импульсов (они подчиняются закону «все или ничего»), а частотой импульсов (интервалами времени между отдельными импульсами), объединением их в пачки, числом импульсов в пачке, интервалами между пачками. Передача сигнала от одной клетки к другой во всех отделах анализатора осуществляется с помощью химического кода, т.е. различных медиаторов. Для хранения информации в ЦНС кодирование осуществляется с помощью структурных изменений в нейронах (механизмы памяти).