Раздел 7. Связь организма с внешней средой. Сенсорные системы

Определения и обозначения

Сенсорная система, или анализатор, — система, которая воспринимает раздражение, передаёт нервные импульсы и анализирует информацию в мозге. Она включает рецепторы, проводящие нервные пути и участок мозга, связанный с этим видом чувствительности. Такое устройство позволяет не просто обнаружить воздействие, но и понять, что оно означает.

Рецептор — чувствительная клетка или нервное окончание, воспринимающее определённый вид раздражения и преобразующее его в нервный импульс. Например, рецепторы глаза реагируют на свет, а слуховые рецепторы — на звуковые колебания. Благодаря рецепторам организм получает сведения о происходящем вокруг и внутри него.

Раздражимость — способность организма воспринимать воздействия среды и отвечать на них. Она помогает замечать изменения и соответствующим образом менять поведение или работу организма. Без этой способности организм не мог бы своевременно реагировать на опасность, пищу или изменение условий.

Адаптация — изменение чувствительности рецепторов при длительном или повторном воздействии раздражителя. Из-за неё постоянный запах или прикосновение со временем может ощущаться слабее. Адаптация помогает не уделять одинаковое внимание неизменным сигналам и замечать новые воздействия.

Как это устроено

Раздражители внешней и внутренней среды отличаются по природе: это могут быть свет, звуковые колебания, химические вещества, температура или давление. Поэтому существуют разные рецепторы, каждый из которых особенно чувствителен к определённому воздействию. Такая специализация нужна, чтобы клетки могли надёжно распознавать свой сигнал среди множества других воздействий.

Когда подходящий раздражитель действует на рецептор, тот преобразует его в нервный импульс. Импульс передаётся по нервным путям к центральной нервной системе, а мозг обрабатывает поступившую информацию и формирует ощущение. Поэтому ощущение не возникает непосредственно в рецепторе: рецептор начинает передачу сигнала, а мозг определяет его значение.

Сенсорная система состоит из рецепторной части, проводящих нервных путей и соответствующих участков головного мозга. Каждое звено выполняет свою задачу: обнаруживает воздействие, передаёт сигнал или обрабатывает его. Если нарушено хотя бы одно звено, информация может не дойти до мозга или не быть правильно обработана, и восприятие ослабевает либо исчезает.

Разные сенсорные системы воспринимают разные виды информации, потому что их рецепторы настроены на разные раздражители. При этом системы могут дополнять друг друга: зрение помогает увидеть предметы, а слух — определить направление звука. Используя несколько видов сигналов, человек точнее ориентируется в окружающей среде, чем опираясь только на один.

При адаптации чувствительность рецепторов меняется под действием длительного или повторного раздражителя. Если воздействие остаётся примерно постоянным, ощущение часто становится менее заметным, чем вначале. Это не обязательно означает, что раздражитель исчез: например, запах может сохраняться в комнате, хотя человек перестал его замечать.

Сенсорные системы человека и воспринимаемые ими раздражители

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите вид воздействия, а затем определите, какая система и какие рецепторы его воспринимают. Последний столбец показывает, для чего организму нужна эта информация. Некоторые виды ощущений помогают дополнять друг друга, поэтому ориентирование часто опирается сразу на несколько систем.

Разбор задач

Задача 1. Человек почувствовал запах дыма. Назовите сенсорную систему, воспринимающий раздражитель и последовательность передачи информации к мозгу. Нужно определить, к какому виду воздействий относится запах, и проследить путь сигнала. Сам факт обнаружения запаха ещё не описывает работу всей системы.

1. Запах связан с пахучими веществами, попавшими в воздух и достигшими обонятельных рецепторов.
2. Рецепторы воспринимают эти вещества и преобразуют воздействие в нервные импульсы.
3. Импульсы передаются по нервным путям в мозговой центр, где информация обрабатывается и возникает ощущение запаха.

Ответ: работает обонятельная система; раздражитель — пахучие вещества дыма. Информация проходит от обонятельных рецепторов по нервным путям к мозговому центру, где формируется ощущение.

Задача 2. Сравните реакцию на яркий свет и на громкий звук: укажите, какие сенсорные системы и рецепторы воспринимают эти воздействия. Сначала нужно не сравнивать силу ощущений, а определить природу каждого раздражителя. Затем можно связать его с подходящими рецепторами.

1. Яркий свет является зрительным раздражителем, поэтому его воспринимают фоторецепторы сетчатки глаза.
2. Громкий звук возникает как звуковые колебания; их воспринимают слуховые рецепторные клетки внутреннего уха.
3. В обоих случаях рецепторы преобразуют воздействие в нервные импульсы, но сигналы поступают в разные сенсорные системы.

Ответ: свет воспринимает зрительная система, а звук — слуховая. Их принимают разные рецепторы, потому что те специализируются на разных видах раздражения.

Задача 3. После нескольких минут в комнате человек перестал замечать её запах. Объясните явление и укажите, означает ли это, что запах исчез. Здесь важно отличить изменение ощущения от изменения самого воздействия. Для этого нужно применить понятие адаптации.

1. Если пахучие вещества продолжают находиться в воздухе, раздражитель по-прежнему действует на обонятельные рецепторы.
2. При длительном воздействии чувствительность рецепторов может измениться, поэтому сигнал ощущается слабее.
3. Ослабление ощущения не доказывает, что запах исчез: для этого нужно отдельно установить, сохраняются ли пахучие вещества в комнате.

Ответ: вероятно, произошла адаптация обонятельной системы. Запах мог остаться, но человек стал замечать его меньше из-за изменения чувствительности.

Типичные ошибки

Ошибка — считать рецептор всей сенсорной системой. Так думают, потому что именно рецептор первым встречает раздражитель, однако он лишь воспринимает его и запускает передачу сигнала. Проверьте себя: назовите также нервные пути и мозговой центр — без них описание системы неполно.

Ошибка — путать раздражитель с ощущением. Раздражитель действует на рецептор, а ощущение формируется после обработки информации нервной системой; эти события связаны, но не одинаковы. Чтобы проверить себя, спросите: это воздействие, например свет, или результат его восприятия, например ощущение яркости?

Ошибка — полагать, что каждый рецептор воспринимает любые воздействия. Путаница возникает, если забыть о специализации рецепторов: разные их виды лучше реагируют на разные сигналы. Проверьте ответ, связав конкретный раздражитель с подходящим рецептором, например свет — с фоторецепторами.

Ошибка — считать, что при адаптации раздражитель обязательно исчезает. Ощущение может ослабнуть, хотя воздействие продолжается, потому что изменилась чувствительность рецепторов. Чтобы проверить себя, отдельно оцените, что изменилось: наличие раздражителя или сила реакции на него.

Связь с другими темами

Для понимания сенсорных систем нужно знать строение нервной системы, устройство нейронов и передачу нервных импульсов. Эти знания помогают проследить, как сигнал проходит от рецептора к мозгу. Без представления о нервных путях трудно объяснить, почему восприятие зависит не только от органа чувств.

Тема связана со строением органов чувств и их защитой, а также с рефлексами и поведением человека. Полученные сигналы могут помогать организму распознавать изменения и выбирать ответную реакцию. Поэтому изучение сенсорных систем объясняет связь восприятия с действиями человека.

Понимание общего устройства анализатора пригодится при изучении зрения, слуха, равновесия, обоняния и вкуса. В каждом случае можно найти рецептор, путь передачи сигнала и участок мозга, который его обрабатывает. Так общая схема помогает разбираться в особенностях отдельных систем.

Что запомнить

• Сенсорные системы связывают организм с внешней и внутренней средой.
• Основные части сенсорной системы — рецептор, проводящие нервные пути и мозговой центр.
• Рецептор воспринимает раздражение и преобразует его в нервный импульс.
• Мозг анализирует поступившую информацию и формирует ощущение.
• Разные рецепторы воспринимают разные виды раздражителей.
• Адаптация — изменение чувствительности при длительном воздействии раздражителя.