§ 59. Вестибулярный аппарат. Рецепторы кожи и мышц

Определения и обозначения

Вестибулярный аппарат — рецепторная система внутреннего уха, воспринимающая положение и движения головы. Она нужна, чтобы мозг получал сведения о перемещениях тела и мог поддерживать равновесие. Благодаря ей движения головы не остаются для организма незамеченными.

Вестибулярные рецепторы — чувствительные клетки, возбуждающиеся при смещении жидкости и отолитов во внутреннем ухе. Отолиты — небольшие образования, которые при изменении положения головы смещаются и воздействуют на чувствительные клетки. Такие рецепторы превращают механическое воздействие в нервные сигналы для мозга.

Рецепторы кожи — чувствительные окончания, воспринимающие прикосновение, давление, температуру и боль. Их сигналы помогают обнаружить воздействие на кожу и понять, какого оно вида. Поэтому кожа служит не только внешним покровом, но и органом чувств.

Мышечные рецепторы — чувствительные образования в мышцах и сухожилиях, сообщающие о растяжении и напряжении. По их сигналам мозг оценивает положение частей тела и работу мышц. Эта информация нужна для точного управления движениями, в том числе без зрительного контроля.

Как это устроено

Вестибулярный аппарат расположен во внутреннем ухе и включает преддверие и полукружные каналы. Их строение связано с тем, что голова может наклоняться, двигаться прямо и вращаться, а эти движения вызывают разные смещения внутри органа. Поэтому отдельные его части помогают воспринимать разные виды изменения положения и движения.

При наклоне головы или прямолинейном ускорении меняется положение отолитов и жидкости во внутреннем ухе. Отолиты смещаются под действием силы тяжести или ускорения и воздействуют на чувствительные клетки. Клетки возбуждаются и передают в мозг сигнал, по которому можно определить, что положение головы изменилось.

Когда голова вращается, жидкость внутри полукружных каналов не сразу движется вместе с их стенками. Возникающее относительное движение жидкости отклоняет чувствительные волоски рецепторных клеток. По сигналам от них мозг распознаёт направление и ускорение вращения, а после остановки остаточное движение жидкости может ещё некоторое время создавать ощущение вращения.

Сигналы от вестибулярных рецепторов поступают в мозг, где сопоставляются с другими сведениями о положении тела. Мозг использует их, чтобы поддерживать равновесие и позу: например, вовремя менять напряжение мышц, если тело начинает наклоняться. Вестибулярная информация также помогает согласовывать движения глаз и головы, чтобы взгляд оставался устойчивым при движении.

Кожные рецепторы отличаются тем, на какое воздействие реагируют. Одни возбуждаются при прикосновении или давлении, другие — при нагревании или охлаждении кожи. Болевые рецепторы реагируют на повреждение или угрозу повреждения тканей, поэтому мозг получает предупреждение о возможной опасности.

Рецепторы мышц и сухожилий сообщают мозгу об изменении длины мышц и их напряжении. Благодаря этим сигналам можно оценивать положение частей тела, даже если их не видно. Мозг объединяет мышечную информацию с сигналами кожи и зрения, чтобы выбирать силу и направление движения и вовремя его корректировать.

Рецепторы: где расположены и какую информацию передают

В таблице сопоставлены места расположения рецепторов, воспринимаемые воздействия и их значение. Сначала найдите нужный вид рецепторов, затем проследите, какую информацию он передаёт организму. Так проще увидеть, что разные рецепторы дополняют друг друга.

Разбор задач

Почему после вращения предметы кажутся движущимися?

Условие. После вращения на месте человеку кажется, что окружающие предметы продолжают двигаться. Нужно объяснить причину этого ощущения. Для решения важно определить, какая часть вестибулярного аппарата воспринимает вращение и что происходит с ней при остановке.

1. Во время вращения головы жидкость в полукружных каналах приходит в движение и отклоняет чувствительные волоски.
2. Когда человек останавливается, каналы прекращают вращаться, но жидкость некоторое время движется по инерции.
3. Движущаяся жидкость продолжает возбуждать рецепторы, и мозг получает сигнал о продолжающемся вращении.

Ответ. Ощущение возникает из-за остаточного движения жидкости в полукружных каналах. Она отклоняет чувствительные волоски уже после остановки, поэтому мозг ещё некоторое время воспринимает вращение.

Как определить наклон головы с закрытыми глазами?

Условие. Человек наклонил голову, не открывая глаз. Нужно назвать систему, которая помогает обнаружить изменение положения, и объяснить её работу. Зрение здесь не участвует, поэтому следует обратить внимание на рецепторы внутреннего уха.

1. Наклон головы меняет положение отолитов в преддверии внутреннего уха.
2. Сместившиеся отолиты воздействуют на чувствительные клетки и вызывают их возбуждение.
3. Нервные сигналы поступают в мозг, который использует их, чтобы определить изменение положения головы.

Ответ. Изменение помогает определить вестибулярный аппарат, прежде всего рецепторы преддверия. При наклоне смещаются отолиты, и это вызывает сигналы, сообщающие мозгу о новом положении головы.

Как коснуться кончика носа с закрытыми глазами?

Условие. Человек закрывает глаза и касается пальцем кончика носа. Нужно выяснить, какие рецепторы помогают ему выполнить движение и как их сигналы дополняют друг друга. Для ответа важно учесть сведения и о движущейся руке, и о прикосновении.

1. Рецепторы мышц и сухожилий сообщают мозгу о растяжении и напряжении мышц руки, помогая оценивать положение конечности.
2. Кожные рецепторы передают сведения о прикосновении и давлении, когда палец соприкасается с носом или другими поверхностями.
3. Мозг сопоставляет сигналы от рецепторов и корректирует движение руки, даже не получая зрительной информации.

Ответ. Движение помогают контролировать мышечные и сухожильные рецепторы, а кожные рецепторы сообщают о прикосновениях. Их сигналы поступают в мозг и дополняют друг друга, позволяя направить палец к цели с закрытыми глазами.

Типичные ошибки

Вестибулярный аппарат иногда ошибочно помещают в среднее ухо. Так можно решить, если путать части уха и не вспомнить, где находятся рецепторы равновесия; проверьте себя, назвав нужную часть — внутреннее ухо. Именно в нём расположены преддверие и полукружные каналы.

Другая ошибка — считать, что преддверие и полукружные каналы выполняют одну и ту же задачу. Они воспринимают разные изменения движения головы, поэтому полезно отдельно вспомнить наклоны и прямолинейное ускорение, а затем вращение. Если ответ не различает эти ситуации, функции частей перепутаны.

Неверно думать, что кожа чувствует только прикосновение. Такое впечатление возникает из-за того, что контакт с предметами легко заметить, но кожа воспринимает также давление, температуру и боль; проверьте себя, перечислив все четыре вида ощущений. Это помогает не сводить работу кожи к одному воздействию.

Наконец, положение тела нельзя объяснять только зрением. Если закрыть глаза, мозг всё равно получает сведения от вестибулярных, кожных и мышечных рецепторов; мысленная проверка проста — вспомните, можно ли двигать конечностями, не глядя на них. Зрение помогает контролировать движение, но не является единственным источником информации.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об органах чувств, рецепторах и передаче нервных импульсов в центральную нервную систему. Работа вестибулярных, кожных и мышечных рецепторов связана с координацией движений, рефлексами и деятельностью нервной системы. Сведения о кожных рецепторах пригодятся при изучении терморегуляции, болевых ощущений и защиты организма.

Что запомнить

• Вестибулярный аппарат находится во внутреннем ухе.
• Преддверие и полукружные каналы воспринимают разные изменения положения и движения головы.
• Смещение жидкости и отолитов раздражает чувствительные клетки вестибулярного аппарата.
• Вестибулярные сигналы помогают поддерживать равновесие и согласовывать движения.
• Кожные рецепторы воспринимают прикосновение, давление, температуру и боль.
• Мышечные и сухожильные рецепторы сообщают о положении частей тела и напряжении мышц.