Обонятельная, вкусовая, интероцептивные системы

 

2.2 Мышечная  и суставная рецепция

 

В мышцах человека содержатся три типа специализированных рецепторов: первичные окончания веретен, вторичные окончания веретен и сухожильные рецепторы Гольджи. Эти рецепторы реагируют на механические раздражения и участвуют в координации движений, являясь источником информации о состоянии двигательного аппарата.

Мышечное веретено имеет длину несколько миллиметров, ширину в десятые доли миллиметра, одето капсулой и расположено в толще мышцы. Внутри капсулы находится пучок интрафузальных мышечных волокон. Веретена расположены параллельно внешним по отношению к капсуле экстрафузальным волокнам, поэтому при растяжении мышцы нагрузка на веретена увеличивается, а при сокращении - уменьшается. В расслабленной мышце импульсация, идущая от веретен невелика, но они реагируют повышением частоты разрядов на удлинение мышцы. Таким образом, веретена дают мозгу информацию о длине мышцы и ее изменениях. Импульсация, которая идёт от веретен, в спинном мозге возбуждает мотонейроны своей мышцы и тормозит мотонейроны мышцы-антагониста, а также возбуждает мотонейроны сгибателей и тормозит мотонейроны разгибателей.

Сухожильные рецепторы  Гольджи находятся в зоне соединения мышечных волокон с сухожилием и расположены последовательно по отношению к мышечным волокнам. Они слабо реагируют на растяжение мышцы, но возбуждаются при ее сокращении.

Поэтому сухожильные  рецепторы информируют мозг о  силе, развиваемой мышцей. Идущие от этих рецепторов волокна в спинном мозге вызывают торможение мотонейронов собственной мышцы и возбуждение мотонейронов мышцы-антагониста. Информация от мышечных рецепторов по восходящим путям спинного мозга поступает в высшие отделы ЦНС, включая кору большого мозга.

 

2.3.Болевая  рецепция

 

Болевая чувствительность (ноцицепция) служит для распознавания потенциально опасных стимулов. Болевые рецепторы имеют самое плотное (по сравнению с тактильными и терморецепторами) расположение в коже (рис. 65). Однако распределены они не равномерно, образуя скопления — «болевые точки». Ноцицепторы являются свободными окончаниями. Они чувствительны к механическим, термическим и химическим стимулам, т.е. являются полимодальными.

Рецепторы боли (ноцицепторы) кожи и слизистых оболочек представлены свободными неинкапсулированными нервными окончаниями, которые могут иметь самую разнообразную форму (спиралей, пластинок, волосков и др.).

По механизму возбуждения  ноцицепторы делятся на две группы:

• механоноцицепторы;

• хемоноцицепторы.

Механоноцицепторы реагируют на механические повреждения открытием каналов для ионов натрия. Этот тип ноцицепторов реагирует не только на механические повреждения, но и на чрезмерные тепловые и холодовые раздражители.

Хемоноцицепторы реагируют на химические вещества (алгогены), под воздействием которых их субсинаптическая мембрана деполяризуется.

 

2.4 Нейронная  организация анализатора и кодирование  соматосенсорной информации.

 

Последовательность импульсов, поступающих в нервные центры, представляет собой нервный код, который несет информацию о разных характеристиках стимула. Кодирование информации осуществляется несколькими способами - числом и частотой спайков в разряде, интервалами между разрядами, конфигурацией разрядов.

На разных уровнях  анализатора обнаружены высоко специализиро­ванные  нейроны, избирательно реагирующие  на определенный признак стимула - ориентацию, направление движения, интенсивность. Они по­лучили название детекторов. Нейроны-детекторы, выделяющие разные признаки стимула (цвет, движение, ориентация), расположены в разных слоях коры и образуют объединения (нейронные ансамбли).

Для проекционных корковых зон наиболее характерны вертикально  ориентированные нейронные ансамбли - колонки, впервые обнаруженные Маунткаслом в соматосенсорной коре. Одни колонки реагировали на прикосновение к поверхности тела, другие на давление. Часть колонок реагировала на стимуляцию только одной половины тела. Колонки обнаруживаются и в других областях коры. По сложности обрабатываемой информации выделяют три типа колонок: микроколонки, макроколонки и гиперколонки, или модули.

Микроколонки реагируют  лишь на определенную градацию какого-либо признака, например, вертикальную или  горизонтальную ориентацию; макроколонки, объединяя микроколонки, выделяют общий признак ориентации, реагируя на разные ее значения. Модуль выполняет обработку самых разных характеристик стимула (интенсивность стимула, цвет, ориентация, движение).

Дальнейшая обработка  сенсорно специфических сигналов осуществ­ляется с участием так называемых гностических нейронов, получающих информацию об отдельных при знаках от системы нейронов-детекторов. В гностический нейронах отдельные признаки интегрируются в целостный одномодальный (зрительный или слуховой) образ воспринимаемого объекта. Гностические нейроны, интегрирующие признаки одной сенсорной модальности, составляют 4-5 % в первичных проекционных зонах и широко представлены во вторичных полях.

 

3. Управление  движениями

 

3.1.Общая характеристика  скелетно-мышечной системы

 

Каждая мышца состоит  из параллельных пучков поперечнополосатых мышечных волокон. Каждый пучок одет оболочкой. И вся мышца снаружи  покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой, защищающей нежную мышечную ткань. Каждое мышечное волокно также  имеет снаружи тонкую оболочку, а внутри него находятся многочисленные тонкие сократительные нити - миофибриллы и большое количество ядер. Миофибриллы, в свою очередь, состоят из тончайших нитей двух типов - толстых (белковые молекулы миозина) и тонких (белок актина). Так как они образованы различными видами белка, под микроскопом видны чередующиеся темные и светлые полосы. Отсюда и название скелетной мышечной ткани - поперечнополосатая. У человека скелетные мышцы состоят из волокон двух типов - красных и белых. Они различаются составом и количеством миофибрилл, а главное - особенностями сокращения. Так называемые белые мышечные волокна сокращаются быстро, но быстро и устают; красные волокна сокращаются медленнее, но могут оставаться в сокращенном состоянии долго. В зависимости от функции мышц в них преобладают те или иные типы волокон. Мышцы выполняют большую работу, поэтому они богаты кровеносными сосудами, по которым кровь снабжает их кислородом, питательными веществами, выносит продукты обмена веществ. Мышцы крепятся к костям с помощью нерастяжимых сухожилий, которые срастаются с надкостницей. Обычно мышцы одним концом крепятся выше, а другим ниже сустава. При таком креплении сокращение мышц приводит в движение кости в суставах.

Рис. 3.1. Мышечная система человека:

1 — мышцы лица; 2 — мышцы шеи; 3 — дельтовидная мышца; 4 — большая грудная мышца; 5 — двуглавая мышца плеча; 6 —- наружная косая мышца живота; 7 — прямая мышца живота; 8 — мышцы предплечья; 9 — мышцы кисти; 10 — четырехглавая мышца бедра; Ц — мышцы голени; 12 — икроножная мышца; 13 — двуглавая мышца бедра; 14 — большая ягодич-ная мышца; 15 — широчайшая мышца спины; 16 — трехглавая мышца плеча; 17 — трапециевидная мышца.

 

3.2. Структуры ЦНС,участвующие  в управлении движениями

 

Центральная нервная  система получает информацию от рецепторов, обрабатывает ее и формирует ответ. В ряде случаев этот ответ носит рефлекторный характер и выражается в движении, поддержании позы или, реже, в изменении секреторной активности. Регуляция запуска и выполнения всех движений с участием скелетной мускулатуры осуществляется двигательными центрами ЦНС. Движения могут быть автоматическими, за их осуществление ответственны центры спинного мозга и ствола, и произвольными, происходящими под контролем вышележащих центров (кора, базальные ганглии). Однако в случае частого повторения одного и того же вида движений в ЦНС формируется программа, управляющая этими движениями; они становятся неосознанными, автоматическими. В качестве примера можно привести некоторые профессиональные навыки: гимнастические движения, печатание на машинке и т.д.

На уровне спинного мозга  замыкаются дуги довольно простых рефлексов, названных спинальными. К ним  относится, например, коленный рефлекс, относящийся к рефлексам растяжения. Информация от мышечных и сухожильных рецепторов поступает через задние корешки в спинной мозг и в передних его рогах переключается на мотонейроны, образующие двигательные окончания в мышцах. В других случаях между чувствительным и двигательным нейронами существует один и более вставочных нейронов, передающих импульсы в соседние сегменты спинного мозга. Эти рефлексы важны для поддержания длины мышцы на оптимальном уровне и тонуса мышц, участвующих в поддержании позы. При ее растяжении возбуждаются рецепторы в мышечных веретенах и сухожилиях; импульс, приходящий от мотонейронов, вызывает сокращение мышцы.

Импульсы, приходящие от кожных рецепторов (болевые, тактильные)

часто возбуждают мотонейроны  не только своей, но и противоположной  стороны. В результате может возникнуть перекрестный разгибательный рефлекс, при котором конечность своей стороны сгибается, а противоположной – разгибается.

В спинном мозге существуют восходящие и нисходящие межсегментарные  рефлекторные пути, которые никогда  не покидают спинной мозг. Их называют также проприоспинальными трактами или собственными пучками (сегментарный аппарат) спинного мозга. Они образованы отростками вставочных нейронов, которые могут быть расположены в виде отдельных скоплений. Эти нейроны ответственны за выполнение автоматических движений. Благодаря им обеспечиваются сложные согласованные движения в ответ на сигнал с периферии или из других отделов ЦНС.

 

3.3. Программы движений и координация движений

 

В планировании, преобразовании и исполнении двигательной программы  участвуют различные структуры  нервной системы, организованные по иерархическому принципу. Двигательная программа может быть реализована различными способами. В простейшем случае центральная нервная система посылает заранее сформированную последовательность команд к мышцам, не подвергающуюся во время реализации никакой коррекции. В этом случае говорят о разомкнутой системе управления. Такой способ управления используется при осуществлении быстрых, так называемых баллистических движений. Чаще всего ход осуществления движения сравнивается с его планом на основе сигналов, поступающих от многочисленных рецепторов, и в реализуемую программу вносятся необходимые коррекции — это замкнутая система управления с обратными связями. Однако и такое управление имеет свои недостатки. Вследствие относительно малой скорости проведения сигналов, значительных задержек в центральном звене обратной связи и времени, необходимых для развития усилия мышцей после прихода активирующей посылки, коррекция движения по сигналу обратной связи может запаздывать. Поэтому во многих случаях целесообразно реагировать не на отклонение от плана движения, а на само внешнее возмущение еще до того, как оно успело вызвать это отклонение. Такое управление называют управлением по возмущению.

В осуществлении координации  движений участвуют все отделы центральной  нервной системы — от спинного мозга до коры большого мозга. У человека двигательные функции достигли наивысшей сложности в результате перехода к прямостоянию и прямохождению (что осложнило задачу поддержания равновесия), специализации передних конечностей для совершения тонких движений, использования двигательного аппарата для коммуникации (речь, письмо). В управление движениями человека включены высшие формы деятельности мозга, связанные с сознанием, что дало основание называть соответствующие движения произвольными.

 

3.4.Схема тела

 

 

Схема тела - представление человека о расположении его конечностей и отдельных частей тела.

Тело человека - это  материальная физическая составляющая живого организма человека. Она является низшей в иерархии трех частей, несводящихся друг к другу и неразделимых частных  сущностей, составляющих человека: Дух - душа - тело.

Части тела: голова, шея, туловище, верхние конечности (руки) и нижние конечности (ноги). Специалисты  исследовали топографию поверхностей тела, и разделили поверхности  частей тела на определенные области. Топографическая анатомия поверхностей тела содержит единые для всех ориентиры для исследований тела человека, для обмена информацией о результатах исследований и для медицинских манипуляций. Эти ориентиры являются индивидуальными и относительными. Основными областями поверхностей частей тела являются: в голове - область свода черепа и область лица, в туловище - область груди, область живота и область спины.

Рис 3.2. Квадранты тела

 

3.5.Типы движений

 

Движение определяют как форму реакции организма, выражающейся в перемещении его составных частей или целого организма в пространстве. Все многообразие видимых форм движений человека основывается на физических законах перемещения тел в инерционном пространстве. Конечности и тело представляют собой кинематические цепи, которыми можно управлять, если задавать желаемую траекторию движения. Для этого необходимо связать избыточные степени свободы. Это и является основной функцией центральной нервной системы при организации координированных движении.

При классификации движений учитывают изменение взаимного поло­жения частей тела (сгибание, разгибание), функциональное значение движений (ориентировочные, ударные, нажимные и т. д.), морфофупкциоиальную организацию (дыхательные, мышечные, движения глаз и т. д.), степень осознанности (автоматические, произвольные и непроизвольные, трудовые).