Сенсорные системы

Определения и обозначения

Сенсорная система, или анализатор, — система, которая воспринимает раздражение, передаёт сигнал в мозг и обеспечивает его анализ. Она нужна, чтобы человек получал сведения о мире и своём теле, а не просто подвергался воздействиям.

Рецептор — чувствительная клетка или нервное окончание, воспринимающее определённый раздражитель. Рецепторы нужны для того, чтобы улавливать воздействие и преобразовывать его в нервный сигнал, который может передаваться по нервам.

Рецепторное поле — участок тела или органа чувств, где расположены рецепторы одного типа. Оно помогает понять, откуда именно поступает сигнал: например, какие рецепторы кожи среагировали на прикосновение.

Адекватный раздражитель — воздействие, к которому данный тип рецепторов наиболее чувствителен. Такая специализация позволяет разным рецепторам надёжно воспринимать свои сигналы: свет, звук, химические вещества или прикосновение.

Как это устроено

Сенсорная система включает рецепторы, проводящие нервные пути и участки коры головного мозга. Рецептор улавливает воздействие, потому что его строение и свойства подходят для восприятия определённого раздражителя. Нервные пути доставляют возникший сигнал в мозг, а мозговые центры анализируют поступившую информацию. Если убрать любое из этих звеньев, информация не сможет пройти весь путь от воздействия до ощущения.

Когда раздражитель действует на рецептор, в нём возникает нервный сигнал. Это происходит потому, что рецептор преобразует энергию воздействия — например, световую или механическую — в сигнал, который может передаваться нервной системой. Далее сигнал идёт по чувствительным нервным путям к мозгу. Так мозг получает сведения о том, что произошло и откуда они поступили.

В мозге сигналы анализируются и сопоставляются с прежним опытом. Сравнение помогает отличить один сигнал от другого: например, распознать знакомый голос или понять, что предмет горячий. Поэтому нервный импульс сам по себе ещё не является осознанным ощущением. Оно возникает, когда мозг обработал информацию и человек может осознать воздействие и распознать его источник.

Рецепторы разных типов приспособлены к разным воздействиям. Зрительные воспринимают свет, слуховые — звуковые колебания, обонятельные и вкусовые — химические вещества, а кожные реагируют на прикосновение, давление и температуру. Такая специализация нужна, чтобы каждый сигнал улавливался подходящими рецепторами. Поэтому, например, звуковая волна не воспринимается как запах.

Надёжное восприятие зависит от согласованной работы всех звеньев сенсорной системы. Если рецепторы повреждены, сигнал может не возникнуть; если нарушен нервный путь, он не дойдёт до мозга. Повреждение мозгового центра мешает анализировать информацию, даже когда первые звенья работают. По этой причине нарушение в разных частях системы может привести к похожему результату — ослаблению или потере ощущения.

Сенсорные системы человека и воспринимаемые ими раздражители

В таблице показано, какие воздействия воспринимают основные сенсорные системы, где находятся их рецепторы и какой результат ощущает человек. Графа о сигнале описывает, какая информация передаётся в мозг, а не то, как человек её называет. Пользуйся таблицей, чтобы сравнить системы и увидеть, что каждому виду восприятия соответствуют свои рецепторы.

Разбор задач

Задача 1. Ученик почувствовал прикосновение к ладони. Нужно назвать звенья сенсорной системы, которые участвовали в возникновении ощущения. Чтобы ответить, проследим не только место воздействия, но и путь информации к мозгу.

1. Прикосновение действует на чувствительные рецепторы кожи ладони. Именно они воспринимают механическое воздействие и запускают возникновение сигнала.
2. Сигнал проводится по чувствительным нервным путям от рецепторов к мозгу. Если передача прервётся, мозг не получит информацию о прикосновении.
3. Мозговой центр анализирует полученный сигнал. После обработки ученик осознаёт прикосновение и связывает его с ладонью.

Ответ. В ощущении участвовали кожные рецепторы, чувствительные нервные пути и мозговой центр. Все эти звенья должны работать последовательно, чтобы прикосновение стало осознанным.

Задача 2. Объяснить, почему повреждение чувствительного нерва может привести к потере чувствительности на участке кожи, хотя рецепторы там сохранны. Здесь нужно различить восприятие раздражения и проведение сигнала к мозгу. Наличие исправных рецепторов ещё не гарантирует, что ощущение возникнет.

1. Рецепторы кожи могут улавливать прикосновение или температуру и создавать нервный сигнал. Значит, начальное звено системы сохранено.
2. Повреждённый чувствительный нерв не может нормально провести этот сигнал к мозговому центру. Информация не поступает туда, где её можно обработать.
3. Без анализа сигнала мозг не формирует соответствующее осознанное ощущение. Поэтому участок кожи может стать нечувствительным, хотя его рецепторы не повреждены.

Ответ. Причина — нарушение проводящего звена сенсорной системы. Для ощущения необходимы и работа рецепторов, и доставка сигнала в мозг.

Задача 3. Человек различает запах пищи, но не чувствует её вкус. Нужно предположить, какое звено может быть нарушено, и обосновать ответ. Сначала важно не смешивать обонятельную и вкусовую системы: запах и вкус воспринимаются разными рецепторами.

1. Различение запаха показывает, что обонятельная система в этом случае передаёт информацию. Но оно не доказывает, что исправна вкусовая система.
2. Нарушение вкуса может быть связано с вкусовыми рецепторами во рту, проводящими путями или мозговым центром, обрабатывающим вкусовые сигналы. Каждое из этих звеньев необходимо для ощущения вкуса.
3. По одному наблюдению нельзя точно определить, какое звено повреждено. Чтобы установить причину, нужно отдельно проверить работу рецепторов и передачу сигналов.

Ответ. Возможны нарушения рецепторов, нервных путей или мозгового центра вкусовой системы. Сохранённое обоняние не исключает нарушения любого из этих звеньев.

Типичные ошибки

Ошибка: считать орган чувств всей сенсорной системой. Так думают, потому что именно орган — глаз, ухо или кожа — заметнее всего и связан с ощущением. Но в нём находятся главным образом рецепторы, а сигналу ещё нужно пройти по нервам и быть обработанным мозгом. Проверь себя: можешь ли ты назвать проводящие пути и мозговой центр?

Ошибка: путать раздражитель с ощущением. Раздражитель действует на рецептор, а ощущение появляется после обработки сигнала мозгом. Путаница возникает, когда говорят, например, что «тепло ощущается рецептором», не различая воздействие и результат восприятия. Для проверки спроси себя: что действует на тело, а что человек осознаёт?

Ошибка: полагать, что все рецепторы одинаково воспринимают любые воздействия. Такое представление кажется простым, но большинство рецепторов специализировано и особенно чувствительно к адекватному раздражителю. Свет воспринимают зрительные рецепторы, а химические вещества — рецепторы обоняния и вкуса. Проверь ответ, назвав, какой тип рецепторов должен первым среагировать на конкретное воздействие.

Ошибка: считать, что сигнал от рецептора сразу становится осознанным ощущением. Рецептор только создаёт нервный сигнал, а для осознания тот должен дойти до мозга и быть обработан. Можно проверить себя, перечислив весь путь сигнала, а не останавливаясь на рецепторе. Если в ответе нет нервных путей и мозгового центра, объяснение неполное.

Связь с другими темами

Для изучения сенсорных систем нужно знать строение нервной системы, роль нейронов и то, как передаются нервные импульсы. Эти знания помогают понять, каким путём сигнал достигает мозга. Без них трудно объяснить, почему повреждение нерва нарушает чувствительность.

Тема связана со строением органов чувств, особенно глаза, уха и кожи. В них расположены рецепторы, воспринимающие разные раздражители, но сами органы не составляют всю сенсорную систему. Их строение объясняет, как начинается восприятие света, звука или прикосновения.

Понимание работы сенсорных систем пригодится при изучении высшей нервной деятельности, условных рефлексов и гигиены органов чувств. Мозг использует полученную информацию для распознавания сигналов и выбора реакции. Знание устройства рецепторов помогает также понять, почему органы чувств нужно беречь.

Что запомнить

• Сенсорная система включает рецептор, проводящие нервные пути и мозговой центр.
• Рецептор воспринимает раздражение и преобразует его в нервный сигнал.
• Нервные пути передают сигнал от рецепторов к мозгу.
• Мозговые центры анализируют поступившую информацию.
• Разные рецепторы специализируются на разных видах раздражителей.
• Нарушение любого звена может ухудшить или лишить человека соответствующего ощущения.