51. Органы равновесия и мышечного чувства

Определения и обозначения

Вестибулярный аппарат — совокупность органов внутреннего уха, воспринимающих положение и движения головы. Иначе говоря, это часть системы, которая сообщает мозгу, меняет ли голова положение и движется ли она. Такие сведения нужны, чтобы тело могло удерживать равновесие и согласовывать движения.

Полукружные каналы — три взаимно перпендикулярных канала, воспринимающих вращательные движения головы. Их расположение позволяет улавливать повороты в разных направлениях, а не только движение по одной линии. Благодаря этому нервная система получает данные о вращении головы.

Отолитовый аппарат — рецепторная часть внутреннего уха, воспринимающая наклоны головы и прямолинейные ускорения. Он помогает определить, как голова ориентирована относительно силы тяжести и меняется ли её движение по прямой. Эти сведения нужны для сохранения позы.

Мышечное чувство — способность ощущать положение и движение частей тела благодаря сигналам от рецепторов мышц, сухожилий и суставов. Оно действует и тогда, когда человек не видит конечность. Мозг использует эти сигналы, чтобы оценивать движение и напряжение мышц.

Как это устроено

Полукружные каналы расположены в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях, потому что голова может вращаться вокруг разных осей. При повороте головы движение жидкости в соответствующем канале воздействует на чувствительные клетки. Так мозг получает сигнал о направлении и изменении вращения, необходимый для координации движений.

Внутри полукружных каналов находится жидкость, которая перемещается при движении головы. Она смещается не сразу вместе с каналом: из-за инерции возникает воздействие на чувствительные клетки. Клетки преобразуют это воздействие в нервные импульсы, которые поступают в центральную нервную систему. В отолитовом аппарате на рецепторы давят или смещаются отолиты — мелкие образования, поэтому чувствительные клетки реагируют на наклон и прямолинейное ускорение.

Полукружные каналы и отолитовый аппарат воспринимают разные виды движения. Первые реагируют на вращение головы, а второй — на её наклон и ускорение по прямой. Такое разделение позволяет мозгу отличать поворот от изменения положения относительно силы тяжести и точнее выбирать ответ для поддержания позы.

Рецепторы мышц, сухожилий и суставов называют проприорецепторами. Они реагируют на изменение длины и напряжения мышцы, натяжение сухожилия и положение суставов. Возникающие нервные сигналы сообщают центральной нервной системе, где находятся конечности и насколько напряжены мышцы. Благодаря этой информации мозг может корректировать движение без постоянного зрительного контроля.

Для устойчивой позы и координации одного источника сведений недостаточно. Головной мозг объединяет сигналы вестибулярного аппарата с данными от проприорецепторов и зрением, а затем регулирует работу мышц. Если сведения согласуются, движения выполняются точнее; если зрение недоступно, мозг опирается на сигналы внутреннего уха и тела. В регуляции движений участвуют центральная нервная система и мозжечок.

Органы равновесия и мышечного чувства

Чтобы разобраться в ситуации, сначала найдите в таблице воспринимаемое раздражение, а затем сопоставьте его с органом или рецепторами. Последний столбец показывает, для чего организму нужна полученная информация. Несколько видов сигналов обычно работают совместно, а не по отдельности.

Разбор задач

Вращение на месте

Человек быстро вращается на месте и после остановки некоторое время ощущает вращение. Нужно определить, какие рецепторы вызвали это ощущение. Важно учесть, что движение тела уже прекратилось, но внутреннее ухо может ещё посылать сигнал о движении.

1. Во время вращения головы жидкость в полукружных каналах приходит в движение.
2. После остановки жидкость не останавливается мгновенно: она продолжает двигаться по инерции и воздействует на чувствительные клетки.
3. Эти клетки посылают нервные импульсы, которые мозг воспринимает как сигнал о вращении.

Ответ: ощущение вызывают рецепторы полукружных каналов, раздражаемые продолжающим движение потоком жидкости. Это не означает, что тело после остановки всё ещё вращается.

Наклон и поворот головы

Нужно объяснить, какие органы воспринимают наклон головы вперёд и какие — поворот головы в сторону. Оба движения связаны с головой, но представляют разные виды раздражения. Поэтому ответ зависит от того, меняется ли наклон относительно силы тяжести или происходит вращение.

1. Наклон вперёд меняет положение головы относительно силы тяжести.
2. На такое изменение реагирует отолитовый аппарат, а также он воспринимает прямолинейное ускорение.
3. Поворот в сторону является вращением, поэтому его воспринимают полукружные каналы.

Ответ: наклон головы вперёд воспринимает отолитовый аппарат, а поворот в сторону — полукружные каналы. В обоих случаях сигналы поступают в нервную систему и помогают согласовать позу и движения.

Попадание пальцем в кончик носа

Человек с закрытыми глазами может коснуться пальцем кончика носа. Нужно объяснить, откуда мозг узнаёт положение руки и как обеспечивается точность движения. Зрение не даёт подсказки, поэтому особенно важны сигналы от рецепторов тела.

1. Проприорецепторы мышц, сухожилий и суставов сообщают о положении руки, её движении и напряжении мышц.
2. Нервная система сопоставляет эти сигналы и уточняет направление движения по мере его выполнения.
3. Мозжечок участвует в согласовании движений, а вестибулярные сигналы помогают учитывать положение головы и тела.

Ответ: точность обеспечивает прежде всего мышечное чувство, основанное на работе проприорецепторов; в координации участвуют центральная нервная система и мозжечок. Вестибулярный аппарат дополняет информацию о положении тела, хотя сам по себе не определяет положение пальца.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что равновесие обеспечивает только внутреннее ухо. Такое представление возникает потому, что вестибулярный аппарат действительно воспринимает положение и движения головы, но мозгу нужны и другие сведения. Проверьте себя: назовите также зрение и мышечное чувство, сигналы которых объединяются в центральной нервной системе.

Ошибка — путать полукружные каналы с отолитовым аппаратом. Оба относятся к внутреннему уху и связаны с движением, поэтому их функции легко смешать. Для проверки спросите себя, что именно воспринимается: вращение — каналы, наклон и прямолинейное ускорение — отолитовый аппарат.

Ошибка — объяснять мышечное чувство только работой рецепторов мышц. При таком ответе забывают, что сведения о положении и нагрузке поступают также от сухожилий и суставов. Проверьте себя: перечислите все три источника сигналов — мышцы, сухожилия и суставы.

Ошибка — считать, что головокружение после вращения вызвано продолжающимся движением тела. Ощущение может сохраняться и после остановки, поэтому причина не обязательно в движении человека. Проверьте себя: вспомните, что жидкость в полукружных каналах движется по инерции и продолжает раздражать чувствительные клетки.

Связь с другими темами

Для понимания работы органов равновесия нужно знать строение внутреннего уха, роль рецепторов и общий путь нервного сигнала. Рецепторы преобразуют раздражение в импульсы, которые передаются нервной системе. Поэтому знания о строении и работе нервной системы помогают объяснить, как возникает ощущение движения.

Эта тема связана с рефлексами, работой мозжечка и координацией движений. Сигналы от органов чувств помогают нервной системе подобрать ответ и согласовать сокращение мышц. При дальнейшем изучении можно применить эти знания к причинам головокружения и морской болезни, спортивной координации и нарушениям работы анализаторов.

Что запомнить

• Органы равновесия расположены во внутреннем ухе.
• Полукружные каналы воспринимают вращательные движения головы.
• Отолитовый аппарат воспринимает наклоны головы и прямолинейные ускорения.
• Мышечное чувство информирует мозг о положении и движении частей тела.
• В поддержании равновесия участвуют вестибулярный аппарат, зрение и мышечное чувство.
• Сигналы от рецепторов поступают в центральную нервную систему, где формируются ощущения и регулируются движения.