Общая характеристика вестибулярного аппарата человека, его строения и механизма функционирования. Роль вестибулярного анализатора в восприятии информации о положении тела. Функциональные связи и спонтанная импульсация. Особенности сенсорной системы.
Функция вестибулярной сенсорной системы состоит в обеспечении мозга информацией о положении головы в пространстве, о действии гравитации и сил, вызывающих линейные или угловые ускорения. Вестибулярная система включает в себя периферический отдел, состоящий из расположенного во внутреннем ухе вестибулярного аппарата, проводящие пути, переключательные центры, представленные вестибулярными ядрами продолговатого мозга и таламусом, и проекционную область коры в постцентральной извилине. Адекватными раздражителями вестибулярной системы являются гравитация и силы, сообщающие телу линейное или угловое ускорение. Вестибулярная система взаимодействует на нескольких уровнях своей иерархической организации со зрительной и соматосенсорной системами; три эти системы дополняют друг друга в предоставлении человеку информации, необходимой для его пространственной ориентации. Именно вестибулярный анализатор помогает передавать и анализировать информацию об ускорениях и замедлениях, возникающих в процессе прямолинейного и вращательного движения, а также при изменении положения головы в пространстве (акселерационное чувство).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 трех полукружных каналов. 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.
Введение
На современном этапе развития общества, в связи с развитием новых сфер жизнедеятельности человека предъявляются повышенные требования к организму детей, и в частности к их вестибулярной функции. Передвижение в скоростных видах транспорта и разнообразная двигательная деятельность, неизбежно сопровождается разными по силе вестибулярными нагрузками. Функциональное состояние вестибулярного анализатора не только значительно влияет на состояние растущего организма, но и может стать предопределяющим в выборе спортивной специализации и профессии.
Функция вестибулярной сенсорной системы состоит в обеспечении мозга информацией о положении головы в пространстве, о действии гравитации и сил, вызывающих линейные или угловые ускорения. Эта функция необходима для поддержания равновесия, т.е. устойчивого положения тела в пространстве, и для пространственной ориентации человека. Вестибулярная система включает в себя периферический отдел, состоящий из расположенного во внутреннем ухе вестибулярного аппарата, проводящие пути, переключательные центры, представленные вестибулярными ядрами продолговатого мозга и таламусом, и проекционную область коры в постцентральной извилине. Адекватными раздражителями вестибулярной системы являются гравитация и силы, сообщающие телу линейное или угловое ускорение. Специфическая особенность вестибулярной системы состоит в том, что значительная часть перерабатываемой в ней сенсорной информации используется для автоматической регуляции функций, осуществляемой без сознательного контроля. Вестибулярная система взаимодействует на нескольких уровнях своей иерархической организации со зрительной и соматосенсорной системами; три эти системы дополняют друг друга в предоставлении человеку информации, необходимой для его пространственной ориентации.
1. Вестибулярная сенсорная система, ее строение и механизм функционирования
Вестибулярная сенсорная система служит для анализа положения и движения тела в пространстве. Это одна из древнейших сенсорных систем, развывшаяся в условиях действия силы тяжести на земле. Импульсы вестибулярного аппарата используются в организме для поддержания равновесия тела, для регуляции и сохранения позы, для пространственной организации движений человека.
Чем больше двигательная активность, тем точнее требуется информация о положении тела. Ориентация человека в окружающей среде связана с информацией не только от мышечных, сухожильных и кожных рецепторов, органа зрения, но и от специальных сенсорных органов. Таким органом и является вестибулярный аппарат. Он расположен в височной кости черепа в непосредственном контакте с улиткой внутреннего уха.
Вестибулярная система, как и слуховая, относится к механорецепторным. Она воспринимает информацию о положении тела, его линейных и угловых перемещениях и отличается очень высокой чувствительностью.
Именно вестибулярный анализатор помогает передавать и анализировать информацию об ускорениях и замедлениях, возникающих в процессе прямолинейного и вращательного движения, а также при изменении положения головы в пространстве (акселерационное чувство). При равномерном движении, а также в условиях покоя рецепторы вестибулярного анализатора не возбуждаются. Импульсы от вестибулорецепторов вызывают перераспределение тонуса скелетной мускулатуры, что обеспечивает сохранение равновесия тела. Эти влияния осуществляются рефлекторным путем через ряд отделов центральной нервной системы. Вестибулярная сенсорная система состоит из трех отделов.
Периферический (рецепторный) отдел вестибулярного анализатора представлен вестибулярным аппаратом, расположенным в лабиринте пирамиды височной кости. Он состоит из преддверия и трех полукружных каналов. Полукружные каналы отходят от маточки под прямыми углами друг к другу. Кроме вестибулярного аппарата, в лабиринт входит улитка, в которой находятся слуховые рецепторы.
За сложную геометрию вестибулярный аппарат был назван лабиринтом. Все компоненты вестибулярного аппарата образованы тонкими перепонками, образующими замкнутые структуры. Снаружи они окружены перилимфой. Один из концов каждого канала расширен и образует специфическую ампулу.
В преддверии вестибулярного аппарата находятся два мешочка: первый расположен ближе к улитке, второй - к полукружным каналам. В этих мешочках концентрируются рецепторные клетки (вторичночувствующие механорецепторы или макулы (пятна)). Выступающая в полость мешочка часть рецепторной клетки оканчивается одним более длинным подвижным волоском и 60-80 склеенными неподвижными волосками, которые пронизывают желеобразную мембрану, содержащую кристаллики карбоната кальция - отолиты (не случайно эта часть вестибулярной системы получала название отолитовый аппарат). Возбуждение волосковых клеток преддверия происходит вследствие скольжения отолитовой мембраны по волоскам и их сгибания. Рецепторными клетками вестибулярного органа являются волосковые клетки. От каждой клетки отходит одна длинная ресничка - киноцилия и многочисленные (от 60 до 80) тонкие и короткие отростки - стереоцилии. Их длина по мере удаления от киноцилии уменьшается. Рецепторные клетки одинаковы в макулах оттолитова органа и в гребешках полукружных каналов, но окружающие их вспомогательные структуры различны.
В макулах поверх волосков лежат мелкие кристаллы углекислого кальция - оттолиты, склеенные желеобразной массой. При наклоне головы кристаллы кальция давят на отростки рецепторных клеток, в результате чего они изгибаются. В сенсорных нервных волокнах, подходящих к рецепторным клеткам, возникает импульсный разряд, величина которого зависит от угла наклона. В зависимости от того, в каком направлении действует сгибающая реснички сила, в волосковой клетке возникает возбуждение или торможение.
Клетки в каждом пятне ориентированы в разных направлениях. Благодаря этому общая картина возбуждений и торможений в области макулы отражает направление действующей силы. При прямом положении тела овальный мешочек (маточка) находится в горизонтальном, а круглый мешочек - в вертикальном положении. При изменении положения головы студенистая масса, содержащая оттолиты, смещается, и волосковые клетки реагируют на это смещение. Все отделы вестибулярного аппарата крайне чувствительны: они реагируют на изменение положения даже на 0,5°. Маточка и мешочек воспринимают также линейное ускорение, вызванное внезапным изменением скорости движения вперед или назад.
Для волосковых клеток преддверия адекватным раздражителем являются ускорение или замедление прямолинейного движения тела, а также наклоны головы. Под действием ускорения отолитовая мембрана скользит по волосковым клеткам, а при изменении положения головы меняет свое положение по отношению к ним, что вызывает отклонение ресничек и возникновение возбуждения в рецепторных волосковых клетках. При сопутствующих раздражениях (вибрация, качка, тряска) происходит снижение чувствительности вестибулярного аппарата.
Для волосковых клеток полукружных каналов адекватным раздражением является ускорение или замедление вращательного движения в какой-либо плоскости. При поворотах головы или вращении тела, т.е. при появлении углового ускорения, эндолимфа полукружных каналов в силу своей инерции в первый момент остается неподвижной, а если и движется, то с иной скоростью, чем полукружные каналы, что вызывает сгибание ресничек рецепторов и их возбуждение. В зависимости от характера вращательного ускорения при замедления происходит неодинаковое раздражение рецепторов различных полукружных каналов. По картине импульсов, приходящих в центральные структуры вестибулярного анализатора из полукружных каналов с каждой стороны, мозг получает информацию о характере вращательного движения.
Каждый из трех полукружных каналов реагирует на угловое ускорение, т.е. на внезапный поворот головы в одной из тех плоскостей: при повороте головы и туловища вокруг вертикальной оси, при наклоне головы вперед и назад, а также влево и вправо.
Рецепторные волосковые клетки в ампулах полукружных каналов, образующие гребешок, имеют реснички, покрытые колпачком студенистого вещества - купулой. Ориентация всех клеток в пределах каждого гребешка одинакова. Купула выступает в просвет канала и легко смещается при движениях эндолимфы. Угловое ускорение воспринимается в силу инерции эндолимфы. При повороте головы эндолимфа сохраняет прежнее положение и смещает купулу в сторону, противоположную движению. Волоски гребешковых рецепторных клеток наклоняются и клетки возбуждаются (при наклоне волосков в сторону киноцилии) или тормозятся (при их смещении в противоположную сторону). Возбуждение рецепторных клеток вызывает возникновение импульсов в афферентных нервных волокнах. Таким образом, рецепторные образования вестибулярного аппарата реагируют на силу тяжести (гравитацию). Такое строение сенсорного аппарата универсально для всех наземных организмов.
Проводниковый отдел. К рецепторам подходят периферические волокна биполярных нейронов вестибулярного ганглия, расположенного во внутреннем слуховом проходе (первый нейрон). Аксоны этого нейрона в составе вестибулярного нерва направляются к вестибулярным ядрам продолговатого мозга (второй нейрон). Вестибулярные ядра продолговатого мозга (верхнее - ядро Бехтерева, медиальное - ядро Швальбе, латеральное - ядро Дейтерса и нижнее - ядро Роллера) получают дополнительную информацию по афферентным нейронам от проприорецепторов мышц или суставных сочленений шейного отдела позвоночника. Эти ядра вестибулярного анализатора тесно связаны с различными отделами центральной нервной системы (спинной мозг, мозжечок, глазодвигательные ядра, кора большого мозга, ретикулярная формация и вегетативные ганглии), что позволяет обеспечивать контроль и управление эффекторными реакциями соматического, вегетативного и сенсорного характера. Третий нейрон расположен в ядрах зрительного бугра, откуда возбуждение направляется в кору полушарий.
Рисунок 1. Вестибулярный орган (схема): 1, 2, 3 - полукружные каналы; 4 - ампулы каналов; 5, 6 - преддверие, которое разделяется на два мешочка (пунктиром отмечены слуховые пятна); 7 - улитка.
Центральный отдел вестибулярного анализатора, по предположению ученых, локализован в височной области коры большого мозга, несколько кпереди от слуховой проекционной зоны. Однако это лишь предположительные данные. Окончательно место локализации вестибулярной зоны коры человека не выяснено.
2. Функциональные связи вестибулярного аппарата
Клинические исследования показали, что даже в полном покое в вестибулярном нерве регистрируется спонтанная импульсация. Частота разрядов в нерве повышается при поворотах головы в одну сторону и тормозится при поворотах в другую (детекция направления движения). Кроме того, нейроны вестибулярных ядер обладают способностью реагировать на изменение положения конечностей, повороты тела, сигналы от внутренних органов, т.е. осуществлять синтез информации, поступающей из разных источников. При этом они обеспечивают контроль и управление различными двигательными реакциями. Важнейшими из них являются вестибулоспинальные, вестибуловегетативные, вестибуло-окулярная, вестибуло-мозжечковая и вестибулоглазодвигательные системы, которые являются центрами нервной системы.
С ними связано управление положением тела во время движения, благодаря сенсорной информации, поступающей как от вестибулярного аппарата, так и от соматических рецепторов шеи и органов зрения.
В вестибуловегетативные реакции вовлекаются сердечно-сосудистая система, желудочно-кишечный тракт и некоторые другие органы. При сильных и длительных нагрузках на вестибулярный аппарат возникает патологический симптомокомплекс, названный болезнью движения (например, морская болезнь, которая проявляется в изменении сердечного ритма - его учащении, а затем замедлении; сужением, а затем расширением сосудов; усиление движения желудка; головокружением; тошнотой). Повышенная склонность к болезни движения может быть уменьшена специальными тренировками (качели, вращения и пр.), а также применением лекарственных препаратов.
Вестибуло-спинальная система через вестибуло-, ретикуло- и руброспинальные тракты обеспечивают изменения импульсации нейронов сегментарных уровней спинного мозга, что обеспечивает динамическое перераспределение тонуса скелетной мускулатуры и рефлекторные реакции, необходимые для сохранения равновесия и стабильное по отношению к центру тяжести тела положение головы. При каждом движении голова остается неподвижной по отношению к окружающему пространству, в то время как тело плавно движется. Движения головы, туловища и конечностей согласовываются благодаря шейным рефлексам. Мозжечок при этом ответствен за фазность этих реакций. Во время произвольных движений вестибулярные влияния на спинной мозг ослабляются.
Вестибуло-окулярная система регулирует движения глаз, что необходимо для сохранения стабильного изображения на сетчатке во время движений тела. Содружественное движение глаз обеспечивается шестью парами мышц глазного яблока. Саккадные (скачкообразные) движения глаз (нистагмы) при неподвижной голове, всегда наблюдаемые при чтении или рассматривании близких предметов, обеспечиваются импульсами, идущими от вестибулярных афферентов к мотонейронам глазных мышц. При повороте головы глаза попеременно совершают медленные движения в том же направлении и быстрые - в противоположном направлении. Рефлексы состоят в ритмическом медленном движении глаз в противоположную вращению сторону, сменяющимся скачком глаз обратно.
Вестибуло-мозжечковая система обеспечивает сенсомоторную координацию. Часть волокон от вестибулярных ядер поступает к нейронам мозжечка, а от них - обратно на эти ядра. Таким образом, мозжечок осуществляет тонкую "настройку" вестибулярных рефлексов. При нарушении этих связей человек не в состоянии поддерживать равновесие, его движения приобретают повышенную амплитуду, особенно при ходьбе.
Полеты в космос и подготовка к ним позволили изучить влияние невесомости на чувство равновесия. Космонавты описывают отсутствие ощущения пространства и положения своего тела в нем в первые дни пребывания в невесомости, однако через несколько дней наступает привыкание к этому состоянию. В свою очередь, после приземления у них не сразу восстанавливается способность удерживать равновесие в положении стоя с закрытыми глазами.
Длительное пребывание в невесомости оказывает влияние на механизмы поддержания позы, в которых участвует также соматосенсорная система, в частности ее мышечный компонент в связи с измененной активностью мышечно-суставных рецепторов. Кроме того, невесомость изменяет интеграцию сигналов в ЦНС практически от всех рецепторов, это тоже временно нарушает координацию движений.
3. Особенности вестибулярной сенсорной системы
Функция вестибулярной сенсорной системы состоит в обеспечении мозга информацией о положении головы в пространстве, о действии гравитации и сил, вызывающих линейные или угловые ускорения. Эта функция необходима для поддержания равновесия, т.е. устойчивого положения тела в пространстве, и для пространственной ориентации человека. вестибулярный анализатор импульсация сенсорный
Адекватными раздражителями вестибулярной системы являются гравитация и силы, сообщающие телу линейное или угловое ускорение.
Специфическая особенность вестибулярной системы состоит в том, что значительная часть перерабатываемой в ней сенсорной информации используется для автоматической регуляции функций, осуществляемой без сознательного контроля. Вестибулярная система взаимодействует на нескольких уровнях своей иерархической организации со зрительной и соматосенсорной системами; три эти системы дополняют друг друга в предоставлении человеку информации, необходимой для его пространственной ориентации.
При раздражении вестибулярной сенсорной системы возникают разнообразные двигательные и вегетативные рефлексы. Двигательные рефлексы проявляются в изменениях мышечного тонуса, что обеспечивает поддержание нормальной позы тела. Вращение тела вызывает изменение тонуса наружных мышц глаза, что сопровождается их особыми движениями - нистгамом. Раздражение вестибулярных рецепторов вызывает целый ряд вегетативных и соматический реакций. Наблюдается учащение или замедление сердечной деятельности, изменение дыхания, усиливается кишечная перистальтика, появляется бледность. Возбуждение ядер вестибулярного нерва распространяется на центры рвоты, потоотделения, а также на ядра глазодвигательных нервов. Вследствие этого и появляются вегетативные расстройства: тошнота, рвота, усиленное потоотделение.
Уровень функциональной устойчивости вестибулярной сенсорной системы измеряется величиной двигательных и вегетативных реакций, возникающих при ее раздражении. Чем меньше выражены эти рефлексы, тем выше функциональная устойчивость. При низкой устойчивости даже несколько быстрых поворотов тела вокруг вертикальной оси (например, во время танца) вызывают неприятные ощущения, головокружение, потерю равновесия, побледнение.
Значительные раздражения вестибулярного аппарата возникают при укачивании на корабле или в самолете (морская и воздушная болезни).
Многие вестибулярные рефлексы (разведение рук при подбрасывании ребенка) наблюдаются только в первые месяцы жизни. Показано, что возбудимость вестибулярного аппарата уменьшается с возрастом. Высокая его возбудимость во внутриутробном периоде объясняется влиянием, которое он оказывает на развитие нервной системы. Предполагают, что раннее морфологическое и функциональное созревание вестибулярного анализатора важно для развития связанных с ним нейронов спинного и головного мозга. Импульсы, идущие по нервным волокнам от вестибулярных рецепторов, способствуют созреванию нейронов вестибулярных ядер продолговатого мозга и миелинизации аксонов, направляющихся к мотонейронам спинного мозга, нейронам мозжечка и ядрам глазодвигательного нерва.
Вывод
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 трех полукружных каналов. В костном преддверии находятся два расширения, одно эллиптической формы и другое сферической. В эллиптическую маточку открываются отверстия трех 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.
Список литературы
1. Покровский В.М. Физиология человека: учеб. пособие для студентов медицинских вузов / под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько; режим доступа: http://lechebnik.info/447/210.htm/ - Дата доступа: 26.03.2014 г.
2. Сенсорные системы /Электронный ресурс/ - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki /Сенсорные_системы/ - Дата доступа: 26.03.2014 г.
3. Фомин Н.А. Физиология человека: Учеб. пособие для студентов фак. физ. воспитания пед. ин-тов. - М.: Просвещение, 1982. - 320 с.
4. Физиология человека: Учебник для техн. физ. культ. Ф50 / Под ред. В.В. Васильевой. - М.: Физкультура и спорт, 1984.-319 с., ил.
5. Физиология сенсорных систем / Электронный ресурс/ - Режим доступа: http://kineziolog.bodhy.ru/content/fiziologiya-sensornykh-sistem#1/ - Дата доступа: 26.03. 2014 г.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
