Біологія. 8 клас. Страшко

§ 47. Органи рівноваги та м’язове відчуття. Чутливість шкіри

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: відчуття рівноваги, вестибулярний апарат, отолітовий апарат, отоліти, м’язова чутливість, чутливість шкіри.

Механізм відчуття рівноваги. Майже всі рухи людини, хода, їзда на велосипеді, катання на ковзанах, акробатичні вправи можливі за умов збереження рівноваги тіла. За це відповідають рецептори рівноваги, які безперервно (навіть у стані фізичного спокою) подають головному мозку інформацію про місце й положення тіла та його частин у просторі. Вони містяться в суглобах, скелетних м’язах і вестибулярному апараті внутрішнього вуха.

Вищі рухові центри кори головного мозку подають команди до мозочка, а від нього — до м’язів і суглобів. Це відбувається автоматично, поза свідомістю людини, але за потреби в процес вступають вищі (кіркові) центри регулювання довільними рухами.

Вестибулярний апарат (з латин. передпокій, присінок) — основний орган рівноваги (рис. 139, 140). Він розміщений у внутрішньому вусі й складається з двох функціональних частин — присінка та трьох напівколових каналів, заповнених рідиною.

Присінок складається з овального й круглого мішечків, де розміщуються органи рівноваги, або отолітовий апарат (з латин. вухо та камінь).

В отолітовому апараті є чутливі рецепторні волоскові клітини — механорецептори. Їхні волоски занурені в драглисту рідину з вапняними кристалами — отолітами, які утворюють отолітову мембрану, щільність якої вища за щільність середовища, що її оточує. Тому під дією сили ваги чи прискорення мембрана зміщується (ковзає) щодо рецепторних клітин, волоски яких згинаються за нею. Виникає збудження клітин. Отолітовий апарат розміщений вертикально в овальному мішечку й горизонтально — у круглому. Отже, він контролює положення тіла в просторі щодо сили тяжіння; реагує на прямолінійні прискорення при вертикальних і горизонтальних рухах тіла.

Друга частина вестибулярного апарату — три напівколові канали діаметром приблизно 2 мм (рис. 139, 141). Кожен із них сполучається з овальним мішечком і на одному кінці має розширення — ампулу, у середину якої висунутий гребінь (рис. 140). Він є скупченням рецепторних клітин, волоски яких занурені в драглисту масу, що утворює купол. Прискорення, яке виникає при рухах голови по колу, спричиняє зміщення рідини всередині напівколових каналів. Купол гребеня, а з ним і волоски прогинаються. Виникає збудження рецепторних клітин. Напівколові канали розміщені в трьох взаємно перпендикулярних площинах, і тому їхні рецепторні клітини реагують на колові й обертальні рухи голови та тулуба (рис. 141).

З рецепторів вестибулярного апарату відходять тоненькі чутливі нервові волоконця, які, сплітаючись, утворюють вестибулярний нерв (рис. 139). Від нього надходять імпульси про положення тіла в просторі до довгастого мозку, зокрема у вестибулярний центр, який з’єднаний нервовими шляхами з мозочком, підкірковими утвореннями та корою головного мозку й зоровими центрами. Відомо, що, утрачаючи зір, людина на деякий час утрачає відчуття рівноваги й орієнтації в просторі. А коли функція вестибулярного апарату порушена, зір допомагає орієнтуватися в просторі.

Є люди, у яких вестибулярний апарат має підвищену збудливість. Вони бояться висоти, погано почувають себе в літаку, під час морської подорожі, закачуються в транспорті. Закачування супроводжується неприємними відчуттями: кволістю, млістю, запамороченням, нудотою чи блюванням, оскільки вестибулярний центр довгастого мозку розміщений недалеко від центрів дихання, кровообігу, травлення, через збудження яких і виникають такі нездужання.

Водночас вестибулярний апарат людини має великі резервні можливості, які можна розвинути тренуванням. Про це свідчить досвід космонавтів і пілотів реактивних літаків.

Рис. 139. Розміщення вестибулярного апарату у внутрішньому вусі: 1 — присінок; 2 — напівколові канали; 3 — овальний мішечок; 4 — круглий мішечок; 5 — ампули; 6 — вестибулярний нерв; 7 — отолітовий апарат

Рис. 140. Рецептори рівноваги та їх розміщення у вестибулярному апараті: а) чутлива ділянка внутрішнього вуха в спокійному стані; б) зміщення драглистої маси під час нахилення голови; в) ампульний гребінець у спокійному стані; г) ампульний гребінець під час обертання: 1 — ендолімфа; 2 — драглиста маса з отолітами; 3 — волоскові чутливі клітини; 4 — опорні клітини; 5 — волокна вестибулярного нерва

Чутливість м’язів. Здорова людина, навіть із заплющеними очима, знає, у якому положенні перебуває її тіло. Це відбувається завдяки тому, що скелетні м’язи постійно надсилають до центральної нервової системи інформацію про свій стан за допомогою спеціальних рецепторів, які ще називають м’язовими веретенами. Вони розміщені в сполучнотканинних оболонках м’язів і мають по два полюси. Від одного полюса відходять тоненькі нервові волоконця, які, з’єднуючись у чутливі нерви, ідуть до спинного мозку, а звідти — до мозочка й вищих центрів кори головного мозку. До м’язів підходять рухові волокна, по яких збудження передається у зворотному напрямку — від вищих центрів руху кори головного мозку, мозочка та спинного мозку, несучи до них відповідні команди про скорочення або розслаблення м’яза чи групи м’язів для руху або збереження рівноваги. Відчуття рівноваги й чутливість м’язів пов’язані між собою.

Чутливість шкіри. Це загальне поняття, що об’єднує больову, дотикову й температурну чутливість шкіри (рис. 142), у якій містяться мільйони чутливих нервових рецепторів. У середньому на кожний квадратний сантиметр шкіри (її загальна площа становить 1,52 м²) припадає 100-200 больових, 12-15 холодових, 1-2 теплових і 25-30 дотикових рецепторів. Рецептори шкіри, ніби чутливі локатори, сприймають інформацію з довкілля й передають її до головного мозку.

Рис. 141. Рецептори напівколових каналів реагують на колові й обертальні рухи голови

Рис. 142. Чутливість шкіри: а) дотикова; б) температурна; в) больова: 1 — епідерміс; 2 — волосина; 3 — дерма; 4 — жирова клітковина; 5 — рецептори тактильної чутливості; 6 — рецептори, що реагують на вібрацію та зміни тиску; 7 — вільні нервові закінчення, які сприймають дотик, тиск, біль, зміни температури; 8 — рецептори стрижня волосини, що реагують на дотик і легкі зміщення її кореня

Відчуття болю. Біль сигналізує організмові про небезпеку й мобілізує його на різні захисні реакції, що відбуваються за участю симпатичної нервової системи. Больові рецептори — основний тип рецепторів шкіри, їх ще називають вільними нервовими закінченнями. На шкірі майже немає ділянок, де б їх не було. Вони розміщені нерівномірно: більше — під пахвою і в паху, а найменше — на підошвах, долонях, вушних раковинах. Подразнення цих рецепторів викликає їхнє збудження; імпульси передаються чутливими доцентровими шляхами до вищих кіркових і підкіркових центрів болю.

Механізм відчуття дотику й тиску. Різниця між цими відчуттями визначається силою подразнення. Рецептори відчуття дотику чутливіші до слабкого тиску. Це численні тоненькі нервові закінчення, розміщені близько до поверхні шкіри або прикріплені до волосяних мішечків. Вони реагують на розтягнення шкіри чи рух волосся на ній. Так ми відчуваємо дотик найлегшого павутиння, що потрапило на руки чи обличчя.

На дотик реагують також особливі рецептори шкіри, що мають вигляд одного звивистого нервового закінчення, одягненого в капсулу.

Відчуття тиску сприймають менш чутливі рецептори, що складаються з нервового закінчення, оточеного сполучнотканинними пластинками.

Навіть із заплющеними очима людина точно визначає місце дотику або тиску завдяки контролю з боку центральної нервової системи, а також взаємозв’язку інших органів чуттів. У новонародженої дитини відчуття дотику найбільше біля слизової оболонки губ. З віком воно локалізується переважно на шкірі кінчиків пальців рук.

Незрячі люди можуть навіть читати спеціальні книжки (літери в них вибито на картоні) за допомогою пальців (рис. 143). Завдяки високій чутливості дотикових рецепторів вони можуть читати за точковою абеткою Л. Брайля (1809-1852), сліпого з дитинства. У 1826 р. (у 17 років) він запропонував цю абетку, якою дотепер користуються всі незрячі люди світу.

Надзвичайного розвитку набуває відчуття дотику в людей сліпоглухонімих від народження, які можуть спілкуватися з навколишнім світом тільки завдяки рукам. Їх змалку навчають користуватися спеціальною ручною абеткою (рис. 144).

Температурна чутливість. У шкірі є два види рецепторів, одні з них реагують на холод, інші — на тепло. Перші розміщені ближче до поверхні шкіри. Їх приблизно 250 тис., і вони дуже швидко реагують на подразнення. Глибше розміщені теплові рецептори, їх значно менше — майже 30 тис. Вони повільніше реагують на теплове подразнення.

Рис. 143. Шрифт Брайля (українська азбука для читання)

Такі рецептори є і на слизових оболонках, наприклад травних шляхів. Однак їхня чутливість значно слабша. Тому ми можемо пити гарячий чай, хоча склянку з ним тримати в руці майже неможливо. Надто сильне теплове подразнення шкіри (наприклад, вогнем) спричиняє відчуття болю через подразнення больових рецепторів надзвичайним подразником.

Рис 144. Абетка сліпоглухонімих

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Визначте біологічне значення відчуття рівноваги. 2. Поясніть взаємозв’язок будови та функцій вестибулярного апарату. 3. Визначте взаємозв’язок будови та функцій отолітового апарату. 4. Назвіть провідні шляхи відчуття рівноваги, його центри та зв’язок центрів рівноваги з іншими утвореннями головного мозку. 5. Визначте взаємозв’язок будови та функцій аналізатора м’язової чутливості. 6. Обґрунтуйте, чому сенсорні системи рівноваги та м’язової чутливості анатомічно й функціонально пов’язані між собою.

Самостійна робота з підручником. Поясніть походження терміна «вестибулярний».

Домашнє завдання. 1. Запропонуйте декілька вправ для тренування вестибулярного апарату. 2. Подумайте й обґрунтуйте, чому серед сліпоглухонімих людей трапляються поети, які оспівують красу світу, його барви, звуки, почуття.

Дослідницький практикум № 4

ТЕМА. Дослідження температурної адаптації рецепторів шкіри

МЕТА: з’ясувати механізм адаптації терморецепторів шкіри, явище контрасту.

ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: ванночки для рук із холодною, гарячою та помірною температурою води, термометр для води, секундомір або годинник із секундною стрілкою, рушник.

ХІД РОБОТИ

1. Опустіть праву руку в посудину № 1 (температура води — 10-15 °С), а ліву — у посудину № 3 (температура води — 40-45 °С).

2. Через 1-2 хв перенесіть обидві руки в посудину № 2 (температура води — 25-30 °С).

3. Визначте різницю в сприйнятті цієї температури правою й лівою руками. Поясніть отримані результати.

ВИСНОВОК

• 1. Перерахуйте структури, які входять до складу шкіряного аналізатора.
• 2. Яка кількість теплових і холодових рецепторів розміщується на 1см² шкіри в різних ділянках тіла? Поясніть різницю в їх кількості.
• 3. Назвіть особливості холодових і теплових рецепторів і поясніть механізм адаптації терморецепторів, явище контрасту.