Какие бывают органы чувств человека. Пять основных чувств человека
Пять чувств позволяют нам познавать окружающий мир и реагировать наиболее соответствующим образом. За зрение отвечают глаза, за слух - уши, за обоняние - нос, за вкус - язык, а за осязание - кожа. Благодаря им мы получаем информацию о нашем окружении, которая анализируется и истолковывается головным мозгом . Обычно наша реакция направлена на продление приятных ощущений или на прекращение неприятных.
Зрение
Из всех доступных нам чувств мы чаще всего используем зрение . Мы можем видеть благодаря множеству органов: световые лучи проходят через зрачок (отверстие), роговицу (прозрачную мембрану), затем через хрусталик (орган, похожий на линзу), после чего на сетчатке глаза (тонкая мембрана в глазном яблоке) возникает перевернутое изображение. Изображение преобразуется в нервный сигнал благодаря выстилающим сетчатку рецепторам - палочкам и колбочкам, и передается в головной мозг через зрительный нерв. Мозг распознает нервный импульс как изображение, переворачивает его в нужном направлении и воспринимает в трехмерном виде.
Слух
По мнению ученых, слух - второе наиболее используемое человеком чувство. Звуки (колебания воздуха) через слуховой проход проникают к барабанной перепонке и заставляют ее вибрировать. Затем они проходят через окно преддверия - отверстие, закрытое тонкой пленкой, и улитку заполненную жидкостью трубку, раздражая при этом слуховые клетки. Эти клетки преобразуют колебания в нервные сигналы, посылаемые в головной мозг. Мозг распознает эти сигналы как звуки, определяя уровень их громкости и высоту.
Осязание
Миллионы рецепторов, расположенные на поверхности кожи и в ее тканях распознают прикосновение, нажатие или боль, затем посылают соответствующие сигналы спинному и головному мозгу. Головной мозг анализирует и расшифровывает эти сигналы, переводя их в ощущения - приятные, нейтральные или неприятные.
Обоняние
Мы способны различать до десяти тысяч запахов, некоторые из которых (ядовитые газы, дым) оповещают нас о близкой опасности. Расположенные в полости носа клетки выявляют молекулы, являющиеся источником запаха, затем посылают соответствующие нервные импульсы в мозг. Мозг опознает эти запахи, которые могут быть приятными или наоборот неприятными. Ученые определили семь основных запахов: ароматический (камфорный), эфирный, душистый (цветочный), амброзиевый (запах мускуса - вещества животного происхождения, используемого в парфюмерии), отталкивающий (гнилостный), чесночный (серный) и, наконец, запах горелого. Обоняние часто называют чувством памяти: действительно, запах может напомнить об очень давнем событии.
Вкус
Менее развитое чем обоняние, чувство вкуса сообщает о качестве и вкусовых особенностях потребляемой пищи и жидкостей. Вкусовые клетки, расположенные на вкусовых сосочках - маленьких бугорках на языке, определяют оттенки вкуса и передают соответствующие нервные импульсы в мозг. Мозг анализирует и идентифицирует характер вкуса.
Как мы пробуем пищу?
Чувства вкуса не достаточно, чтобы оценить пищу, и обоняние также играет очень важную роль. В носовой полости находятся две чувствительные к запахам обонятельные области. Когда мы едим, запах пищи достигает этих областей, которые «определяют», вкусная пища или нет.
Органы чувств - это специализированные периферические образования, обеспечивающие восприятие действующих на организм внешних раздражителей. Благодаря своей высокой специализированной возбудимости те или иные органы чувств обеспечивают восприятие только определенных видов раздражения. В связи с этим у человека выделяют органы: зрения, обоняния, вкуса, осязания. Не следует путать понятие «орган чувства» и « », на который действует раздражитель. Так, например, не следует путать глаз как орган зрения и сетчатку глаза - рецептор, который входит в состав органов чувств, но составляет только один из его компонентов. Помимо сетчатки, в состав органа зрения (глаза) входят и преломляющие среды глаза, и различные его оболочки, и его мышечный аппарат. Таким образом, понятие органы чувств относится к совершенно определенному периферическому образованию. Вместе с тем следует подчеркнуть, что понятие органы чувств является в значительной степени условным, так как сам по себе орган чувств не может обеспечить ощущения как такового. Для возникновения того или иного субъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило от них в центральную нервную систему - в специальные отделы коры больших полушарий. Именно с деятельностью высших отделов мозга связано возникновение субъективных ощущений. Таким образом, любой из органов чувств представляет собой лишь периферический отдел сложного соединения нервных структур, обеспечивающих возникновение специфической формы ощущения (см. Анализаторы).
Органы чувств - специализированные рецепторные образования, обеспечивающие восприятие организмом изменений, происходящих в окружающем мире и в самом организме. Биологическое назначение органов чувств заключается в их участии в сложной приспособительной деятельности организма, направленной на постоянное уравновешивание его со средой (). Наряду с этим органы чувств, будучи аппаратом восприятия внешнего мира, принимают участие в создании субъективного мира организма, являющегося отражением внешней, объективной действительности.
По мере эволюционного развития эта сторона их функции приобретает все большее значение, открывая перед организмом широкую возможность познавать внешний мир.
Органы чувств являются анализаторами (см.) химических, механических, световых, звуковых, температурных и других раздражений, падающих на рецепторы (см.), характеризующиеся тонкой специализацией. Так, часть зрительных рецепторов - палочки - служит для сумеречного зрения, а другая часть их - колбочки - для дневного зрения; механорецепторы делятся на фазные, воспринимающие динамическую, и статические, воспринимающие статическую деформацию, и т. д.
Отличительная особенность органов чувств - их высокая чувствительность (см.) и способность функционировать в широком диапазоне интенсивностей действующих адекватных раздражителей.
Основные закономерности деятельности органов чувств были установлены путем измерений ощущений человека с помощью так называемого психофизического метода. Одна из таких закономерностей, описанная еще в 19 веке, получила название закона Вебера-Фехнера, согласно которому величина ощущения (S) пропорциональна логарифму интенсивности действующего раздражения (J): S=algJ.
Этот закон, подтвержденный в дальнейшем и объективными методами исследования, является общим для различных органов чувств и соблюдается преимущественно в области диапазонов средней интенсивности раздражений.
Не все реакции органов чувств достигают сознания в виде ощущений. Реакции, протекающие во внутренних органах, мышцах, вестибулярном аппарате и т. д., остаются в форме «темного чувства» (И. М. Сеченов). Для изучения подобных реакций большое распространение получил электрофизиологический метод, позволивший изучать биоэлектрические явления (см.) в рецепторах, одиночных волокнах и отдельных нервных клетках. Вживление микроэлектродов позволило изучать реакции нервных центров и клеток на целом животном в сочетании с эмоциональными и поведенческими актами. Успехи кибернетики и бионики открыли возможность для моделирования функций рецепторов и невронов и создания протезов, компенсирующих в той или иной мере недостаток некоторых органов чувств. Большую роль в объективном изучении органов чувств человека и животных, особенно в сравнительно-физиологическом плане, по-прежнему играет метод условных рефлексов (см.).
В ответ на действие адекватного раздражителя рецептор того или иного органа чувств приходит в состояние возбуждения, в основе которого лежит медленное отрицательное изменение заряда (деполяризация) рецепторной мембраны, носящее название рецепторного, или генераторного, потенциала. Величина этого потенциала подчиняется закону Вебера - Фехнера. Рецепторный потенциал определяет возникновение в отходящем от рецептора нервном волокне импульсов, частота которых линейно связана с амплитудой потенциала. Увеличение интенсивности раздражения приводит к возрастанию частоты импульсов в отдельном нервном волокне и вовлечению в активность большего числа волокон. Возникающее ощущение определяется не простым частотным кодом, а комплексом импульсов во многих нервных волокнах, передающих информацию.
С точки зрения современной науки специфика ощущений зависит от организации корковых проекций (см. Архитектоника коры большого мозга). Так, электрическое раздражение коры головного мозга, осуществляемое во время нейрохирургических вмешательств, вызывает у оперируемого ощущение, качество которого зависит от места раздражения. Приложение электродов к зрительной проекции вызывает ощущение света, к вкусовой - вкуса и т. д. Специфическая чувствительность органов чувств к определенным раздражениям зависит от устройства рецепторов. Механизм передачи информации от рецепторов к мозгу является общим для всех органов чувств и выражается в потоке импульсов, характеризующихся разной частотой, длительностью и межимпульсными интервалами.
Первичная обработка поступающей информации осуществляется уже на периферии. Это происходит оттого, что рецепторы каждого органа чувств анатомически связаны между собой, образуя рецептивное поле, иннервируемое отдельным нервным волокном. Уже в отдельном рецепторе может происходить сложное взаимодействие возбуждения и торможения, осуществляемое с участием промежуточного нейрона, связанного через коллатерали с нервным волокном, отходящим от рецептора. Разряд импульсов в любом волокне, кроме того, зависит не только от параметров раздражения данной рецепторной единицы, но и от пространственно-временного распределения возбуждения по всей группе взаимодействующих рецепторов. В результате периферического взаимодействия подчеркиваются пространственные и временные контрасты раздражителя. Пространственная суммация возбуждения определяет значение площади раздражения для характеристики величины и порога реакции органов чувств. Для зрительного аппарата эта зависимость выражается формулой: J·S=K, в которой J - порог интенсивности, S - площадь, К - постоянная величина. Если учитывать, что на данной площади не все рецепторные элементы могут функционировать, то формула принимает вид: J·S(P-р)=К, где Р-р-количество функционирующих элементов (П. Г. Снякин).
В органах чувств выделяют сенсорные единицы, которые по-разному отвечают на действие раздражителя: одни отвечают на начало (включение) раздражения, другие - на его окончание (выключение), третьи - на начало и окончание, четвертые характеризуются непрерывной импульсацией, пятые тормозятся действием раздражителя. Такая специализация, а также существование элементов с различными порогами чувствительности обеспечивают своеобразную «фильтрацию» раздражений и способствуют более тонкому анализу внешнего мира.
Характерная особенность органов чувств - функциональная мобильность, т. е. способность реагировать не всей массой составляющих элементов, а дробно, парциально. Это свойство является одним из механизмов установления оптимума функционирования органов чувств (П. Г. Снякин).
При действии раздражителей (например, света или звука) происходит снижение чувствительности органов чувств; по прекращению их действия или в их отсутствии (темнота, тишина) наблюдается обратный процесс повышения чувствительности органов чувств. Изменение чувствительности органов чувств под влиянием раздражения носит название адаптации (см.). Она зависит как от изменения притока афферентных импульсов с рецепторов, так и от сдвигов функционального состояния вышележащих нервных структур.
Афферентные импульсы с рецепторов поступают в корковое представительство органов чувств как по специфическим, так и неспецифическим путям; последние связаны с ретикулярной формацией (см.) мозга. В коре головного мозга (см.) органы чувств представлены первичными проекциями, или ядрами (зрительными, вкусовыми, слуховыми и др.), и зонами перекрытий корковых проекций, куда поступают импульсы от разных органов чувств. Большинство корковых нейронов реагирует на приход импульсов определенной модальности (вкусовой, механической, температурной); лишь незначительное количество нейронов способно отвечать на импульсы разной модальности. Наличие зон перекрытия корковых проекций - один из механизмов взаимодействия органов чувств, объединения и синтезирования информации, поступающей от различных рецепторов. Органы чувств функционируют не изолированно, а оказывают тормозящее или активирующее влияние друг на друга. Многосторонность предметов и явлений внешнего мира отражает комплексная работа органов чувств, лежащая в основе предметного восприятия.
Функционирование органов чувств не ограничивается поступлением афферентных импульсов с рецепторов и расшифровкой их кода в нервных центрах мозга, а включает в себя также ответные влияния центров на воспринимающий аппарат. Эти рефлекторные по своей природе влияния носят характер «настройки» рецепторного аппарата на наилучшее восприятие раздражений и могут осуществляться посредством специальных эфферентных волокон, входящих в состав сенсорных нервов, волокон вегетативной нервной системы, нейрогуморальным путем, а также посредством аппарата мышечной рецепции. Большую роль в регуляции рецепторов и нейронов корковых проекций органов чувств играет ретикулярная формация. Существенное значение имеет также условнорефлекторная регуляция органов чувств. Центральная регуляция сенсорного притока лежит в основе экономичности работы нервных структур, в основе образования механизма временной связи, выполняет задачу переключения внимания, распознавания и т. д. См. также Вкус, Зрение, Обоняние, Осязание, Слух.
Органы чувств как источник ин
фо
рм
ац
ии
об
ок
ру
жа
ющ
ем
ми
ре
Мир, полный к ра с о к , з ву к о в и зап а х о в дарят нам наши органы чувств
Вероятно, в первый период существования жизни на Земле наша планета представлялась живым существам совершенно темным беззвучным миром. Постепенно они научились ощущать запахи, вкус, тепло и холод, прикосновения, приобретя тем самым осязание, обоняние, вкус - первые внешние чувства. С их помощью древние организмы искали пищу, уходили от опасностей. Постепенно первым существам открывался мир красок и звуков. Животные приобретали защитную окраску, научились тихо подкрадываться к добыче или затаиваться от врага. Все совершеннее становилось их восприятие, все разнообразнее воспринимаемый ими мир живой природы.
Представим себе, что человек стоит на берегу моря. Ветер бросает ему в лицо соленые брызги. Перед ним - бескрайняя синева и золотое солнце.
Он слушает шум моря, вдыхает его неповторимый запах. Человек чувствует себя сильным и счастливым, ощущает каждый свой мускул, все свое тело, крепко стоящее на земле. В его мозге рождается единый образ - море, который он уже никогда не забудет.
1. ОРГАН ЗРЕНИЯ
Через орган зрения человек получает наибольший объем информации по сравнению с другими органами чувств. «Стянутая рыбачья сеть, закинутая на дно глазного бокала и ловящая солнечные лучи» - так представил мудрый грек Герофил сетчатку глаза. Сетчатка, как доказал ученый, - именно сеть и именно ловящая… отдельные, единые и неделимые кванты лучистой энергии Солнца. Квантовый характер поглощения и возникновения излучения установлен в настоящее время для всего диапазона электромагнитного спектра. Впервые гипотезу о возникновении излучения порциями энергии высказал в 1900 г. ученый Планка (1858-1947 гг.)
По чувствительности глаз приближается к идеальному физическому прибору, т.к. нельзя создать прибор, который зарегистрировал бы энергию меньше одного кванта.
Где h - постоянная Планка, равная 6,624*10-27 эрг*с
v - частота излучения, с-1
Этим уникальным свойством глаза воспользовались ученые - пионеры атомной и ядерной физики. Уже столетия наука изучает глаз, открывает все новые его свойства и тайны. Неразгаданной пока тайной, одной из самых трудных и неизученных проблем современной физиологии органов чувств является цветное зрение. Совершенно неизвестно, как мозг расшифровывает приходящие к нему сигналы о цвете.
Глаз - это сложная оптическая система. Световые лучи попадают от окружающих предметов в глаз через роговицу. Роговица в оптическом смысле - это сильная собирающая линза, которая фокусирует расходящиеся в разные стороны световые лучи. Причем оптическая сила роговицы не меняется и дает всегда постоянную степень преломления.
Склера является непрозрачной наружной оболочкой глаза, соответственно, она не принимает участия в проведении света внутрь
глаза.
Доказано, что оптика глаза - всего лишь окно, в которое влетают кванты света; что сетчатка глаза и мозг делают полученное изображение четким, объемным, цветным и осмысленным
Но глаз человек не может воспринимать излучение сверх высокой интенсивности и различать короткие сигналы (длительностью до 0,05 с.).
Принято считать, что средний человеческий глаз в средних условиях дневного освещения воспринимает чрезвычайно узкий (по сравнению со спектром возможных излучений) диапазон длин волн: от 380
до 780 нм
(1 нанометр = 10-9м) или (0,38 ?0,78 мкм).
Очень невелика и разрешающая способность глаза: минимальный размер объекта, различаемого глазом, оказывается порядка одного микрометра (10-6м). Поэтому мир мы НЕ видим таким, каков он есть на самом деле
, а новые методы и идеи физики, математики, химии, биологии - залог грядущих открытий в этой области.
2. ОРГАНЫ СЛУХА. ЗВУК. РЕЗОНАНСНАЯ ТЕОРИЯ СЛУХА
Мир наполнен самыми разнообразными звуками. Шум ветра и волн, раскаты грома и стрекотание кузнечиков, пение птиц и голоса людей, крики животных и звуки движения транспорта - все эти звуки улавливаются ушной раковиной и вызывают вибрацию барабанной перепонки.
Человеческое ухо состоит из трёх частей: наружного, среднего и внутреннего, строение каждого из которых, в свою очередь, представляет довольно сложную систему. Давайте попробуем вместе разобраться в этом сложном процессе, который мы называем «слух».
С помощью ушной раковины мы определяем направление, откуда поступает звук. Наружный слуховой проход - это вытянутый канал, стенки которого продуцируют жидкую субстанцию, более известную нам как сера. Она предназначена для удаления инородных тел и предотвращения попадания различных насекомых за счет специфического запаха. Из-за глубины наружного слухового прохода температура и влажность у барабанной перепонки сохраняются практически постоянными, а последняя сохраняет свою подвижность. В то же время барабанная перепонка хорошо защищена от любых повреждений.
Частотный диапазон звуков, воспринимаемых ухом 16-20 до 20000 Гц
Частотный диапазон речи 1200-9000 Гц
Частота звуковых колебаний, к которым наиболее чувствительно ухо 1500-3000Гц
Через систему звуковых косточек среднего уха звуки превращаются в импульсы и передаются воспринимающим клеткам головного мозга
Как именно мозг расшифровывает эти импульсы и «узнает» звуки, ученым пока неясно.
Но звуки, воспринимаемые человеческим ухом, являются важным источником информации, позволяют легче приспосабливаться к окружающему миру. Что такое звук, как он возникает, распространяется, его параметры изучает специальный отдел физики - акустика.
Звук или звуковая волна может распространяться только в материальной среде, это упругая волна, вызывающая у человека слуховые ощущения. Более 20000 нитевидных рецепторных окончаний, находящихся во внутреннем ухе, преобразуют механические колебания в электрические импульсы, которые по 30000 волокон слухового нерва передаются в головной мозг человека и вызывают у него слуховые ощущения. Колебания воздуха с частотой от 16 Гц до 20 кГц в секунду мы слышим. 20000 колебаний в секунду - это самый высокий звук самого маленького деревянного инструмента в оркестре - флейты - пикколо, а 16 колебаниям соответствует звук самой низкой струны самого большого смычкового инструмента - контрабаса.
Колебания голосовых связок могут создать звуки в диапазоне от 80 до 1400 Гц
, хотя зафиксированы рекордно низкая (44 Гц) и высокая (2350 Гц) частоты.
Доказано, что длина и натяжение голосовых связок определяет высоту голоса певца. У мужчин она составляет (18?25) мм (бас - 25 мм, тенор - 18 мм),
а у женщин - (15?20) мм.
В телефоне, например, для воспроизведения голоса человека используется область частот от 300 Гц до 2 кГц. Диапазон частоты основных мод колебаний некоторых инструментов приведен на рисунке:
Первой подлинно научной теорией слуха была теория замечательного немецкого естествоиспытателя, физика и физиолога Германа Гельмгольца.Ее называют резонансной теорией, она подтверждалась сотнями опытов, проведенными многими учеными. Но в последние годы, с помощью электронного микроскопа, обнаружились некоторые неточности этой теории, в частности, в восприятии высоких и низких звуков. Гельмгольца и итальянца Корти считают пионерами в изучении слуха, хотя они сделали лишь первые шаги. За последние 100 лет пройден немалый путь к познанию науки о слухе, сейчас идет речь о том, чтобы ее уточнять и развивать дальше. Ведь любая научная теория обязательно должна развиваться, приносить людям новые факты. Таким образом, диапазон восприятия органов слуха ограничен небольшими пороговыми возможностями восприятия малой и большой интенсивности звука, а также малым частотным диапазоном воспринимаемых звуков.
3. ОРГАНЫ ЧУВСТВ КОЖИ
Удивительно приятно подставить лицо свежему ветру! На лице, губах есть множество специальных клеток, ощущающих и прохладу ветра и его давление. Кожа не только наша защита, но и огромный источник информации об окружающем нас мире, притом источник очень достоверный. Часто мы не верим ушам и глазам своим, а ощупываем предмет - хотим убедиться в том, что он есть, узнать, какой он на ощупь. Для всех этих ощущений есть специализированные клетки, неравномерно «разбросанные» по телу.
Ухо воспринимает только звук, глаз - свет, а кожа - прикосновение и давление, тепло и холод, и, наконец, боль. Главное кожное чувство - осязание, ощущение прикосновения. Кончик языка, губы и кончики пальцев обладают самой большой чувствительностью к давлению и прикосновению. Например, на коже кончиков пальцев ощущение прикосновения возникает при давлении всего лишь 0,028 - 0,170 г на мм2
кожи. Не вся кожа чувствует прикосновение, а только отдельные ее точки, которых около полумиллиона. В каждой точке находится нервное окончание, поэтому даже ничтожное давление передается нерву и мы ощущаем легкое прикосновение.
Органы осязания не позволяют отличить друг от друга слабые раздражители и достаточно мелкие шероховатости.
Концентрация вредных жидкостей на коже и диапазон воспринимаемой человеком температуры невелик и обеспечивает только режим биологического выживания организма.
3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА
Электрическое сопротивление отдельных участков тканей зависит преимущественно от сопротивления слоя кожи. Через, кожу ток проходит, главным образом, по каналам потовых и, отчасти, сальных желез; сила тока зависит от толщины и состояния поверхностного слоя кожи.
Кожа — наружный покров тела. Ее площадь составляет около 2 м2. Кожа состоит из трех основных слоев. Наружный слой — эпидермис — образован многослойной эпителиальной тканью, которая постоянно слущивается и обновляется за счет размножения более глубоко расположенных клеток. Под слоем эпидермиса расположен слой соединительной ткани — дерма. Здесь находятся многочисленные рецепторы, сальные и потовые железы, корни волос, кровеносные сосуды и лимфатические сосуды. Самый глубокий слой - подкожная клетчатка - образован жировой тканью, которая служит «подушкой» для органов, изолирующим слоем, «складом» питательных веществ и энергии.
Основная функция кожи — защитная, предохранение от механических воздействий, препятствие попаданию в организм посторонних веществ, болезнетворных микробов.
Электрическое сопротивление человеческого тела определяется в основном сопротивлением поверхностного рогового слоя кожи — эпидермиса. Тонкая, нежная и особенно покрытая потом или увлажненная кожа, а также кожа с поврежденным наружным слоем эпидермиса хорошо проводит электрический ток. Сухая, огрубевшая кожа является весьма плохим проводником. В зависимости от состояния кожи и пути тока, а также значения напряжения сопротивление тела человека составляет от 0,5—1 до 100 кОм.
4. ОРГАН ОБОНЯНИЯ
Как можно описать запах свежести, как объяснить разницу между запахом розы и тухлого яйца? Описать можно, если сравнить его с другим знакомым запахом! Есть физические приборы для измерения силы тока и силы света, но нет меры, которой бы можно было определить и измерить силу запаха. Хотя такой прибор очень нужен и современной химии, и парфюмерии, и пищевой промышленности и многим другим отраслям науки и практики. 
Мы удивительно мало знаем об естественном органе обоняния, органе, ловящем запахи.
Нет до сих пор теории восприятия запаха, нет и закона. Пока есть только опыты и научные гипотезы, хотя самый первый шаг к познанию запаха был сделан 2 тыс. лет назад. Великий Лукреций Кар предложил объяснение чувству обоняния: всякое пахучее вещество испускает крошечные молекулы определенной формы.
5. ОРГАН ВКУСА
Вкус - понятие сложное, не только язык чувствует «вкусное». Вкус ароматной дыни зависит и от ее запаха. Осязательные клетки в полости рта обеспечивают новый оттенок вкуса, например, вяжущий вкус неспелых плодов.
Вкус во рту воспринимается вкусовыми луковицами - микроскопическими образованиями в слизистой оболочке языка. У человека во рту их несколько тысяч. Каждая луковица состоит из 10?15 вкусовых клеток, расположенных в ней подобно долькам апельсина. Экспериментаторы научились регистрировать слабую биоэлектрическую реакцию отдельных вкусовых клеток, вводя в них тончайший микроэлектрод. Оказалось, что одни клетки реагируют сразу на несколько вкусов, а другие - только на какой-нибудь один.
Но неясно, как мозг разбирается во всей этой массе импульсов, которые несут информацию о вкусе: горьком или сладком, горько-соленом или кисло-сладком. Первая классификация вкусов была предложена М. В. Ломоносовым. Он насчитал семь простых вкусов, из которых сейчас общепринято только четыре: сладкий, соленый, кислый и горький. Это простые, самые первичные вкусы, у них нет никакого привкуса. Разные области языка у человека по-разному ощущают вкус.
На кончике языка находится скопление «сладких» луковиц, поэтому сладкое мороженое надо пробовать кончиком языка. За кислоту отвечает задний край языка, а за соленое - передний его край. Горькую редьку чувствует задняя стенка языка. Но вкус пищи мы ощущаем всем языком. Вместе с горьким лекарством врач приписывает еще какое-нибудь другое, которое отбивает неприятный вкус, т.к. из двух вкусов можно получить третий, не похожий ни на тот, ни на другой. Важнейшая проблема науки о вкусе состоит в отыскании взаимосвязи между молекулярной структурой вкусовой клетки, физико-химической природой вещества и самим вкусом. И на вопрос: «Чем же ограничен диапазон восприятия органа вкуса?» можно ответить, что для него характер на чувствительность только к ограниченному набору веществ и химических соединений, которые потребляет организм человека. Но человек - биологическое существо, все его органы чувств формировались в течение длительной эволюции, поэтому диапазон их восприятия был достаточным для адаптации к жизни в земных условиях. Но узкий диапазон восприятия органов чувств по сравнению с многообразием природных информационных сигналов всегда был тормозом в развитии научных представлений об окружающем мире.
Но человек - биологическое существо, все его органы чувств формировались в течение длительной эволюции, поэтому диапазон их восприятия был достаточным для адаптации к жизни в земных условиях. Но узкий диапазон восприятия органов чувств по сравнению с многообразием природных информационных сигналов всегда был тормозом в развитии научных представлений об окружающем мире.
6. ОРГАНЫ ЧУВСТВ И ПРОЦЕСС ПОЗНАНИЯ
Человек получает от каждого органа чувств ограниченный объем информации. Поэтому процесс познания окружающего мира можно сравнить с ситуацией, которая возникла в притче о пяти слепых, каждый из которых пытался представить себе, что такое слон.
Первый слепой взобрался на спину слона и считал, что это стена. Второй, ощупывая ногу слона, решил, что это колонна. Третий взял в руки хобот и принял его за трубу. Слепой, который дотронулся до бивня, подумал, что это сабля. А последнему, поглаживающему хвост слона, показалось, что это веревка.
Так и недостаток восприятий чувств приводит к противоречивым и неоднозначным представлениям о структуре окружающего мира. Жизненный опыт оказывается недостаточным при изучении явлений, определяемых временными интервалами и пространственными размерами, которые недоступны для наблюдения. В таких условиях дополнительная информация получается экспериментальными установками, с помощью которых можно расширить диапазон принимаемых сигналов, и парадоксальными физическими теориями, описывающими основные закономерности физических явлений. И, несмотря на ограниченный диапазон восприятия, человек пытается определить структуру вещества и понять природу многочисленных эффектов вне доступного органам чувств диапазонов колебаний.
С помощью органа обоняния, расположенного в эпителии верхней части полости носа, человек может различать предметы по запаху, определять качество пищи и вдыхаемого воздуха. Орган вкуса дает возможность определить вкус пищи, который человек воспринимает при помощи специальных нервных окончаний, находящихся в особых образованиях ротовой полости – вкусовых сосочках , расположенных на поверхности языка. Разные участки языка воспринимают разные вкусы: кончик языка – сладкое, корень – горькое, бока – кислое, края и кончик – солёное.
С помощью зрения человек различает цвета, формы, размеры наблюдаемых объектов. Глаза располагаются в глазницах черепа. Движение глазных яблок обеспечивают мышцы, прикрепляющиеся к их наружной поверхности. С помощью век, ресниц и слёзной железы обеспечивается защита глаз от инородных мелких частиц. Брови, расположенные над глазами, предохраняют их от попадания пота.
Глаз имеет белковую оболочку – склеру , которая определяет форму глазного яблока. Склера переходит спереди в прозрачную роговицу . Через роговицу хорошо видна радужная оболочка , которая регулирует размер зрачка и определяет цвет глаза. Внутренний слой глаза называется сетчаткой . Он состоит из фоторецепторных клеток, имеющих вид колбочек и палочек. За зрачком расположен хрусталик , прилегающий к радужке. Он имеет форму двояковыпуклой линзы. Пространство между роговицей и хрусталиком заполнено жидкостью. Само же глазное яблоко наполнено стекловидным телом – прозрачной массой желеобразной консистенции. К глазу подходят кровеносные сосуды и нервы. Свет, попадая на сетчатку, вызывает возбуждение в нервных окончаниях глаза – рецепторах, через которые в головной мозг – кору больших полушарий – передаётся возбуждение.
С помощью органа слуха человек получает возможность воспринимать различные звуки окружающего мира, благодаря чему он может ориентироваться в окружающей среде. Орган слуха образуют наружное, среднее и внутреннее ухо.
Наружное ухо состоит из ушной раковины , слухового прохода и барабанной перепонки . Евстахиева труба и три мелкие косточки – молоточек , наковальня и стремечко – относятся к среднему уху . И, наконец, внутреннее ухо состоит из сложной системы сообщающихся между собой каналов и полостей, напоминающих улитку. В улитке имеются жидкость и нервные окончания. Непосредственно с головным мозгом внутреннее ухо соединяет слуховой нерв .
Чувство осязания возникает у человека благодаря коже . В коже, особенно в пальцах рук, ладонях, подошвах, губах и т. д., находится большое количество нервных окончаний, что и обеспечивает их повышенную чувствительность. Чувствительность кожи подразделяют на четыре вида: болевую, тактильную (осязание и давление), холодовую и тепловую. Нарушение чувствительности кожи может быть связано с заболеванием внутренних органов. При помощи кожи человек защищается и от механических воздействий (удары, давление и т. д.), а также от ультрафиолетового облучения.
Человек живет и работает в окружающем его мире, в обществе других людей. Все явления материального мира воспринимаются нами, отражаются в нашем сознании посредством органов чувств. При помощи глаз (орган зрения) человек воспринимает свет, краски, форму и расположение предметов окружающего мира. Звуки и шумы воспринимаются органом слуха, вкусовые качества определяются при помощи органа вкуса, орган обоняния служит для восприятия различных запахов. Через орган осязания (кожу) человек получает представление о температуре, твердости и характере поверхности, форме предметов. Эти пять органов чувств воспринимают сигналы внешнего мира, действующие на человека. Сигналы из окружающей нас среды вызывают в нашем сознании ясное представление об источниках этих сигналов, их качествах, отражая существование вне нас объективного материального мира.
Периферические нервы содержат волокна, по которым в головной мозг поступают сигналы в виде нервных возбуждений от нервных окончаний, расположенных в мышцах, суставах и связках. На основе этих сигналов человек определяет положение своего тела в пространстве.
От всех внутренних органов в центральную нервную систему непрерывно приходят сигналы, отражающие состояние каждого органа. В обычных условиях эти сигналы чаще всего не воспринимаются нашим сознанием и проявляются только «общим самочувствием».
Органы чувств устроены так, что каждый из них наиболее приспособлен для восприятия определенных сигналов- световых, звуковых и т. д. Главной частью органов чувств являются нервные окончания, воспринимающие сигналы внешнего мира.
Глаза расположены в глазницах, образованных костями лицевой части черепа. Каждый глаз состоит из век, глазных мышц, глазного яблока и отходящего от него зрительного нерва. В наружных углах глазниц имеются слезные железки, выделяющие слезы. При движении век слезы смывают пылинки с глазного яблока и увлажняют его. Избыток слезной жидкости по особым канальцам попадает в носовую полость.
Глазное яблоко состоит из стекловидного тела, хрусталика и трех оболочек (рис. 1). Передняя часть наружной (белковой) оболочки, пропускающая лучи благодаря своей прозрачности, называется роговицей. За наружной оболочкой лежит сосудистая оболочка, в которой проходят кровеносные сосуды, питающие глаз. Передняя часть сосудистой оболочки называется радужкой, определяющей цвет глаз. В центре радужки имеется круглое отверстие- зрачок.
Внутренняя оболочка - сетчатка - расположена на задней стенке глазного яблока. В ней имеются особые клетки - палочки и колбочки, содержащие светочувствительное вещество, а также нервные клетки. Отходящие от этих клеток отростки дают начало зрительному нерву. Последний от заднего полюса глазного яблока направляется в полость черепа, где входит в головной мозг.
За зрачком расположен прозрачный хрусталик, имеющий форму чечевицы. Полость глазного яблока, ограниченная оболочками и хрусталиком, заполнена прозрачным стекловидным телом.
Световые лучи проникают через роговицу, зрачок, хрусталик, стекловидное тело и попадают на сетчатку. Под их действием в колбочках и палочках изменяется светочувствительное вещество, вызывая появление сигналов в нервных клетках сетчатки. Далее эти сигналы из нервных клеток идут в их отростки, составляющие зрительный нерв, и по нему попадают в головной мозг (кору затылочных долей), где возникает ощущение света, представление о форме.предметов окружающего мира.
Рис. 1. Схематический разрез через глаз и его добавочные органы.
1 - верхняя стенка глазницы; 2 - оболочки глаза; 3 - пространство между глазом и теноновой капсулой; 4 - тенонова капсула; 5 - мышца, поднимающая верхнее веко; 6 - верхняя прямая мышца; 7 - центральная артерия сетчатой оболочки; 8 - зрительный нерв; 9 - нижняя прямая мышца; 10 - нижняя стенка глазницы; 11 - стекловидное тело глаза; 12 - надкостница; 13 - нижняя косая мышца на поперечном разрезе; 14 - круговая мышца глаза, 15 - глазничная перегородка; 16 - нижний свод конъюнктивы; 17 - хрящ нижнего века, 18 - радужная оболочка; 19 - хрусталик; 20 - роговая оболочка; 21 - хрящ верхнего века; 22 - конъюнктива, покрывающая заднюю поверхность верхнего века; 23 - конъюнктива, покрывающая глазное яблоко; 24 - круговая мышца глаза; 25 – глазничная перегородка.
Зрачок обладает способностью суживаться и расширяться, в зависимости от яркости света, падающего на глаза. Достигается это при помощи гладких мышц, имеющихся в радужке. При ярком свете зрачок суживается, пропуская меньше световых лучей в глазное яблоко, при слабом освещении - расширяется. Регуляция ширины зрачка происходит рефлекторно, автоматически, что обеспечивает быстрое приспособление глаз к различным условиям освещения.
Орган слуха состоит из трех различно устроенных частей: наружного, среднего и внутреннего уха. Наружное и среднее ухо служат для проведения звуковых колебаний, во внутреннем ухе лежит нервный аппарат, преобразующий звуковые колебания в нервные сигналы (рис. 2 и 3).
Наружное ухо составляют ушная раковина и наружный слуховой проход - канал для проведения звуковых волн.
Рис. 2. Фронтальный разрез через орган слуха (схематично).
1 - ушная раковина; 2 - наружный слуховой проход, 3 - барабанная перепонка; 4 - полость среднего уха; 5 - слуховая труба; 6 - улитка; 7 - полукружные каналы; 8 - наковальня; 9 - молоточек; 10 - стремечко; 11 - эндолимфатический проток; 12 - маточка; 13 - мешочек; 14 - височная кость.
Конец слухового прохода закрыт барабанной перепонкой, за которой лежит полость среднего уха. Среднее и внутреннее ухо находится в толще височной кости. В полости среднего уха имеются слуховые косточки (молоточек, наковальня и стремечко), соединяющие барабанную перепонку с внутренним ухом. Узкой трубочкой, называющейся евстахиевой трубой, среднее ухо соединяется с глоткой, откуда поступает воздух, заполняющий полость среднего уха.
Рис. 3. Барабанная перепонка и слуховые косточки с внутренней стороны.
1 - головка молоточка; 2 - верхняя связка ее; 3 - пещера барабанной полости; 4 - наковальня; 5 - связка ее; 6 - барабанная струна; 7 - пирамидальное возвышение; 8 - стремечко; 9 - рукоятка молоточка; 10 - барабанная перепонка; 11- слуховая труба; 12 - перегородка между полуканалами для трубы и для мышцы; 13 - мышца, напрягающая барабанную перепонку; 14 - передний отросток молоточка.
Во внутреннем ухе имеется канал в виде завитка- улитки, заполненный жидкостью. В улитке имеются очень чувствительные волосковые клетки, воспринимающие колебательные движения жидкости. Из улитки начинается слуховой нерв (связанный с волосковыми клетками), который из височной кости входит в полость черепа и вступает в головной мозг, направляясь к височным долям.
Воздушная звуковая волна приводит в колебание барабанную перепонку и связанные с ней слуховые косточки. Последние передают колебания жидкости, заполняющей
улитку (через мембрану в стенке внутреннего уха). Движение жидкости раздражает чувствительные волосковые клетки, сигналы от которых по слуховому нерву доходят до коры головного мозга (височных долей). В коре головного мозга возникает ощущение звука, определяется его качество и направление.
Кроме слухового аппарата, во внутреннем ухе имеется еще аппарат равновесия (лабиринты), регулирующий положение тела в пространстве.
Запахи воспринимаются нервными клетками, расположенными в слизистой оболочке верхней части носовой полости. Волокна от этих клеток проникают в полость черепа через специальные отверстия и соединяются в обонятельный нерв, который проходит к височным долям головного мозга. По этим нервным путям сигналы, отображающие качество различных запахов, доходят до внутренних отделов височных долей (с каждой стороны).
Вкусовые клетки (вкусовые луковицы) расположены на поверхности языка. При попадании вкусовых веществ на язык во вкусовых клетках возникают сигналы, которые по нервным отросткам (отходящим от этих клеток) проходят в полость черепа и поступают,в соответствующие височные доли головного мозга. Здесь формируются ощущения вкуса и запаха.
В коже расположен орган осязания (кожной чувствительности). Помимо чувствительной функции, кожа человека выполняет еще несколько функций. Она является защитным покровом, предохраняющим мягкие ткани от внешних воздействий, органом. выделения (потовые железы), органом теплорегуляции. Построена кожа из покровной и соединительной ткани. В ее толще расположены многочисленные чувствительные тельца, к которым подходят окончания чувствительных нервных волокон, которые сливаются в нервные стволики и вместе с двигательными нервами, идущими к мышцам, образуют периферические нервы конечностей и туловища. Эти нервы через межпозвоночные отверстия позвоночного столба проникают в спинной мозг. В составе его белого вещества чувствительные волокна идут далее до головного мозга, где подходят к специальным чувствительным центрам в стволе головного мозга и далее к коре теменных долей больших полушарий.
Прикосновение к коже, воздействие на нее тепла или холода и болевые раздражения вызывают появление сигналов (возбуждения) в кожных чувствительных тельцах. От них по чувствительным нервным волокнам сигналы поступают в спинной мозг и доходят до коры больших полушарий головного мозга, где возникает ощущение, отображающее характер воздействия на кожу. Весь нервный аппарат, начиная от периферического органа чувств и кончая расположенными в коре головного8мозга чувствительными центрами, И. П. Павлов назвал анализатором. Посредством каждого данного анализатора человек воспринимает то или иное свойство окружающего мира, анализирует его, сопоставляет эти свойства.
Различают двигательный, слуховой, зрительный, обонятельный и кожный анализаторы. При помощи этих анализаторов кора головного мозга получает огромное количество сигналов, отражающих работу организма и состояние, внешней среды.
Большинство сигналов, возникающих в этих анализаторах, отражаются в нашем сознании. Кора головного мозга является также анализатором и для всех внутренних органов, от которых она постоянно получает сигналы об их работе. Эти сигналы обычно не осознаются нами, но при очень сильном раздражении нервов заболевшего органа они начинают отражаться в сознании в виде разнообразных неприятных ощущений и болей.
Результатом анализа всех этих сигналов является другая сторона деятельности нервной системы- ответная реакция, регулирующая работу отдельных органов (как в норме, так и при заболевании или ранении), вызывающая изменения психической деятельности человека. Подчеркивая роль анализа явлений внешней среды корой головного мозга, И.П.Павлов назвал кору совокупностью анализаторов.
Теплорегуляционная роль кожи осуществляется с помощью большого количества имеющихся в ней кровеносных сосудов. В жаркую погоду и при сильной мышечной работе кожные сосуды расширяются, при этом с поверхности кожи излучается больше тепла и таким путем предотвращается перегревание организма. Вся регуляция просвета кровеносных сосудов осуществляется через нервную систему (рефлекторным путем). Рефлекторная регуляция просвета кожных сосудов обеспечивает, таким образом, сохранение постоянной температуры тела.
