БИОФИЗИКА АНАЛИЗАТОРОВ

МОДАЛЬНОСТЬ – КАЧЕСТВО ОЩУЩЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ОПРЕДЕЛЕННЫХ РАЗДРАЖИТЕЛЕЙ.
5 КЛАССИЧЕСКИХ МОДАЛЬНОСТЕЙ:
ЗРИТЕЛЬНАЯ
СЛУХОВАЯ
ТАКТИЛЬНАЯ
ОБОНЯТЕЛЬНАЯ
ВКУСОВАЯ

ЗАКОН СПЕЦИФИЧЕСКИХ ЭНЕРГИЙ И.МЮЛЛЕРА
(I-я половина XIX века)

1801-1858

Иоганнес Мюллер

ПОРОГИ РАЗДРАЖЕНИЯ

АБСОЛЮТНЫЙ ПОРОГ – минимальная величина раздражителя, вызывающая ответ анализатора
ПОРОГ определяет возбудимость

E

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ПОРОГ – ОТНОШЕНИЕ МИНИМАЛЬНО ВОСПРИНИМАЕМОГО ПРИРОСТА СТИМУЛА К ИСХОДНОЙ ВЕЛИЧИНЕ.

Г.Т. Фехнер
(1801-1887)
Основатель психофизики

Э.Г. Вебер
(1795-1878)
Сформулировал закон различной

ОЩУЩЕНИЕ изменяется пропорционально логарифму раздражителя.
Закон справедлив для любых раздражителей.

Закон Вебера-

ЗАКОН С. СТИВЕНСА

Интенсивность ощущения описывается степенной функцией

I – интенсивность ощущения
S0 -

n определяется углом наклона α

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

рецептор

Проводниковый отдел

Центральный отдел (кора больших полушарий)

РЕЦЕПТОР:воспринимает и преобразует определенный стимул внешней среды

МЕХАНИЗМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В СЕНСОРНОЙ КЛЕТКЕ: ЭНЕРГИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО СТИМУЛА ПРЕОБРАЗУЕТСЯ В ЭНЕРГИЮ

МЕХАНИЗМ СЕНСОРНОЙ ТРАНСДУКЦИИ

РЕЦЕПТОР + СТИМУЛ (свет, химический агент и др.)

Активация G-белка

G-белок

Схема основных путей сенсорной трансдукции с участием внутриклеточных посредников.

БИОФИЗИКА СЛУХОВОГО АНАЛИЗАТОРА

АДЕКВАТНЫЙ РАЗДРАЖИТЕЛЬ – ЗВУК
ДИАПАЗОН ВОСПРИНИМАЕМЫХ ЗВУКОВ
от 15 – 16

наружное среднее внутреннее

ФУНКЦИИ НАРУЖНОГО УХА
АКУСТИЧЕСКАЯ
ЗАЩИТНАЯ
ЭСТЕТИЧЕСКАЯ

1 – БАРАБАННАЯ ПЕРЕПОНКА
2 – ЕВСТАХИЕВА ТРУБА
3 – 5 СЛУХОВЫЕ КОСТОЧКИ
3

ФУНКЦИИ СРЕДНЕГО УХА
ТРАНСФОРМАЦИЯ ЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ ВОЗДУХА В КОЛЕБАНИЯ ЖИДКОСТИ В УЛИТКЕ
УСИЛЕНИЕ

УСИЛЕНИЕ СИГНАЛА
ДВА МЕХАНИЗМА:
ПЛОЩАДЬ БАРАБАННОЙ ПЕРЕПОНКИ БОЛЬШЕ ПЛОЩАДИ ОВАЛЬНОГО ОКНА в 14

ДВА ТИПА КОЛЕБАНИЯ СТРЕМЕЧКА
А- вращение стремечка вокруг вертикальной оси (слабая, средняя

БИОФИЗИКА ВНУТРЕННЕГО УХА

ВЕСТИБУЛЯРНЫЙ И БАРАБАННЫЙ КАНАЛЫ
ЗАПОЛНЕНЫ ПЕРИЛИМФОЙ,
УЛИТКОВЫЙ КАНАЛ – ЭНДОЛИМФОЙ
ПЕРИЛИМФА: 140

Схематическое изображение улитки ( А ) и ее поперечный разрез (

Особенности основной мембраны

ОСОБЕННОСТЬ ОСНОВНОЙ (БАЗИЛЯРНОЙ МЕМБРАНЫ)
НАРАСТАНИЕ ЖЕСТКОСТИ ОТ ВЕРШИНЫ УЛИТКИ К ОСНОВАНИЮ

КОРТИЕВ ОРГАН

ВОЛОСКОВАЯ КЛЕТКА

СТЕРЕОЦИЛИИ

ЦИТОСКЕЛЕТ ВОЛОСКОВЫХ КЛЕТОК

ЭЛЕКТРОНОГРАММА ВОЛОСКОВОЙ КЛЕТКИ МОРСКОЙ СВИНКИ
1- стереоцилии 2- кутикулярная

ТЕОРИИ КОДИРОВАНИЯ ЗВУКА В УЛИТКЕ

РЕЗОНАНСНАЯ ТЕОРИЯ Г.ГЕЛЬМГОЛЬЦА
ТЕЛЕФОННАЯ ТЕОРИЯ Э.РЕЗЕРФОРДА
ТЕОРИЯ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Г. ГЕЛЬМГОЛЬЦ

РЕЗОНАНСНАЯ ТЕОРИЯ
ОСНОВНАЯ МЕМБРАНА СОСТОИТ
ИЗ МНОЖЕСТВА НАТЯНУТЫХ
СТРУН, НАСТРОЕННЫХ В

ТЕЛЕФОННАЯ ТЕОРИЯ Э.РЕЗЕРФОРДА

ОСНОВНАЯ МЕМБРАНА – ЖЕСТКАЯ ПЛАСТИНКА
ПОСТОЯННЫЙ ТОН ЗАСТАВЛЯЕТ ВСЮ МЕМБРАНУ

Г. БЕКЕШИ

ТЕОРИЯ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1961

Улитка помещена под водой и открыта на своей вершине. Маленькая металлическая

Когда прикладывается давление (см. направление стрелки), то улиточный ход вдавливается в

А – бегущая волна в базилярной мембране,
Б – амплитуда

АМПЛИТУДЫ СМЕЩЕНИЯ ВДОЛЬ ОСНОВНОЙ МЕМБРАНЫ ДЛЯ РАЗНЫХ ЧАСТОТ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ УЛИТКИ

МИКРОФОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ (МФ)
ОБНАРУЖЕН УИВЕРОМ И БРЕЕМ В 1930 ГОДУ.
ПРИЗНАКИ:
НЕ ИМЕЕТ ПОРОГА
ПАРАМЕТРЫ

ЭНДОКОХЛЕАРНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ

ПЕРИЛИМФА

ЭНДОЛИМФА

+ + +

ВЕСТИБУЛЯРНЫЙ КАНАЛ

УЛИТКОВЫЙ КАНАЛ

-2 Мв

- 40 Мв

ОСНОВНАЯ МЕМБРАНА

ЭНДОЛИМФА

СТЕРЕОЦИЛИИ

-

+

До150 мВ

эндолимфа
+60…+80

перилимфа

0

Цитоплазма волосковой клетки

- 35… -70 мВ

перилимфа

Формирование эндокохлеарного потенциала

МЕЖДУ ЭНДОЛИМФОЙ

СМЕЩЕНИЕ ОСНОВНОЙ МЕМБРАНЫ

МОДУЛЯЦИЯ ЭНДОКОХЛЕАРНОГО ПОТЕНЦИАЛА

ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОЛОСКОВЫХ КЛЕТОК

МИКРОФОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ

Электрические реакции слухового рецептора на раздражение.
2 – стереоцилии, 3 – киноцилия,

БИОФИЗИКА ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА

ВИДИМЫЙ СВЕТ ОТ 400 ДО 750 НМ
ЗРЕНИЕ БАЗИРУЕТСЯ НА ВОСПРИЯТИИ
КОНТРАСТОВ

ЯДРО ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА: ХРУСТАЛИК, ВОДЯНИСТАЯ ВЛАГА, СТЕКЛОВИДНОЕ ТЕЛО
КАПСУЛА ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА: ОБОЛОЧКИ

ЯДРО ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА

ХРУСТАЛИК:
ДВОЯКОВЫПКУЛАЯ ЛИНЗА
ПРОЗРАЧНЫЙ И БЕСЦВЕТНЫЙ
НАХОДИТСЯ В ПРОЗРАЧНОЙ КАПСУЛЕ
ВОЛОКНА ХРУСТАЛИКА

КАПСУЛА ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА

БЕЛОЧНАЯ ОБОЛОЧКА: СКЛЕРА + РОГОВИЦА
СОСУДИСТАЯ ОБОЛОЧКА: СОБСТВЕННО СОСУДИСТАЯ ОБОЛОЧКА

ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА СЕТЧАТКЕ

РЕДУЦИРОВАННЫЙ ГЛАЗ

ИЗОБРАЖЕНИЕ НА СЕТЧАТКЕ РЕДУЦИРОВАННОГО ГЛАЗА:
ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЕ
УМЕНЬШЕННОЕ
ПЕРЕВЕРНУТОЕ

СТРОЕНИЕ СЕТЧАТКИ

СВЕТ

ФУНКЦИИ ПИГМЕНТНОГО СЛОЯ:
ПИТАНИЕ ДЛЯ ФОТОРЕЦЕПТОРОВ
ОБНОВЛЕНИЕ ФОТОРЕЦЕПТОРОВ
ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА, НЕ ПОГЛОТИВШЕГОСЯ ФОТОРЕЦЕПТОРАМИ
ФУНКЦИЯ СЕТЧАТКИ:
ВОСПРИЯТИЕ

СТРОЕНИЕ ПАЛОЧЕК И КОЛБОЧЕК

7млн.
сосредоточены в центре сетчатки
Цветное зрение

120 млн.
Сосредоточены на

У ЧЕЛОВЕКА 1000 ФОТОРЕЦЕПТОРНЫХ ДИСКОВ НА ОДИН НАРУЖНЫЙ СЕГМЕНТ

СОСТАВ ФОТОРЕЦЕПТОРНЫХ ДИСКОВ

БЕЛКИ – ОКОЛО 60%, ЛИПИДЫ – ОКОЛО 40%, УГЛЕВОДЫ

БЕЛКОВЫЙ СОСТАВ
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МЕМБРАННЫЕ: РОДОПСИН (95% )
ЭКСТРАГИРУЕМЫЕ:
G-БЕЛОК ТРАНСДУЦИН
ФОСФОДИЭСТЕРАЗА цГМФ
РОДОПСИНКИНАЗА
ГУАНИЛАТЦИКЛАЗА

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ ФОТОРЕЦЕПТОРОВ

ИОННЫЕ КАНАЛЫ цГМФ-ЗАВИСИМЫЕ, ОТКРЫТЫ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С цГМФ
В ТЕМНОТЕ: ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ

БЕЛКИ ЗРИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

РОДОПСИН
G-белок ТРАНСДУЦИН
ЦГМФ-ФОСФОДИЭСТЕРАЗА

РОДОПСИН – АКЦЕПТОР ФОТОНА
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ БЕЛОК
ОПСИН + 11-ЦИС-РЕТИНАЛЬ (ПРОИЗВОДНОЕ ВИТАМИНА А, СЛУЖИТ

11-ЦИС-РЕТИНАЛЬ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СВЕТА ИЗОМЕРИРУЕТСЯ В ТРАНС-РЕТИНАЛЬ
ЭТО ИЗМЕНЯЕТ ПРОСТРАНСТ-ВЕННУЮ СТРУКТУРУ ОПСИНА

НАДЕЮСЬ, ЧТО КУРС ЛЕКЦИЙ ПО БИОФИЗИКЕ ПОМОЖЕТ В ВАШЕЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ