Сенсорные системы с волосковыми рецепторами

Содержание

Слайд 2

Слуховая система: реакция на колебания окружающей среды (в ходе эволюции сначала

Слуховая система: реакция на колебания окружающей среды
(в ходе эволюции сначала

водной, затем – воздушной).
Периферическая часть: наружное ухо, среднее ухо, улитка.
Слайд 3

Слуховая система: «количество стимула» = громкость звука, «качество стимула» = тональность,

Слуховая система: «количество стимула» = громкость звука, «качество стимула» = тональность,

частота звуковых волн.
Вестибулярная система: «количество стимула» = величина ускорения, «качество стимула» = направление ускорения.
«Количество стимула» = его энергия; качественно разные стимулы =
стимулы, на которые настроены разные рецепторы одной сенсорной системы (или подсистемы).

В зрительной системе – яркость («количество») и место точки в пространстве («качество»).
В системе кожной чувствитель-
ности – сила прикосновения («количество») и место прикосновения («качество»).

Слайд 4

Наружное ухо: «рупор» для сбора колебаний воздуха, ушные раковины важны для

Наружное ухо: «рупор» для сбора колебаний воздуха, ушные раковины важны для

определения направления на источник звука + защита барабанной перепонки.
Среднее ухо: начнем с роли слуховой трубы (выравнивание давления за и перед барабанной перепонкой; риск проникновения инфекции).
Слайд 5

Membrana tympanica: барабанная перепонка Соотношение S барабанной перепонки к S овального

Membrana tympanica: барабанная перепонка

Соотношение S барабанной перепонки к
S овального окна

= 20 : 1
(система сбора энергии колебаний воздуха;
«принцип канцелярской кнопки»)
Слайд 6

4. Мышцы и связки: мышца, напрягающая барабанную перепонку (m. tensor tympani)

4. Мышцы и связки: мышца, напрягающая
барабанную перепонку (m. tensor tympani)


и стременная мышца (m. stapedius) –
адаптация к громким звукам.
5. Овальное и круглое окна в стенке улитки; наличие круглого окна предотвра-щает слишком быстрое угашение колебаний эндолимфы.

СРЕДНЕЕ УХО:
1.Барабанная полость
(Cavitas tympanica).
2. Слуховая (евстахиева)
труба (Tuba auditiva).
3. Слуховые косточки: моло-
точек (malleus), наковальня (incus), стремя (stapes).

Слайд 7

Перепончатый лабиринт (labirinthus membranaceus). 1. Эллиптический мешочек utriculus 2. Сферический мешочек

Перепончатый лабиринт (labirinthus membranaceus).

1. Эллиптический мешочек utriculus
2. Сферический мешочек sacculus
5. Улитковый

проток ductus cochlearis
19. Лестница преддверия scala vestibuli
20. Барабанная лестница scala tympani
Слайд 8

Распространение колебаний по каналам улитки. Улитковый проток Л-ца преддверия Барабанная л-ца

Распространение
колебаний по
каналам улитки.

Улитковый проток

Л-ца преддверия

Барабанная л-ца

Слайд 9

Поперечный разрез улитки. Лестница преддверия, барабанная лестница и улитковый проток; Рейснерова

Поперечный разрез улитки.

Лестница преддверия, барабанная лестница и улитковый проток; Рейснерова и

базилярная мембраны, текториальная мембрана над волосковыми рецепторами.
Слайд 10

1. Улитковый проток 2. Лестница преддверия 3. Барабанная лестница 4. Рейснерова

1. Улитковый проток
2. Лестница преддверия
3. Барабанная лестница
4. Рейснерова мембрана
5.

Базилярная мембрана
6. Текториальная мембрана
7. Stria vascularis
8. Волокна VIII нерва
9. Костный лабиринт
Слайд 11

Улитка (растянутое изображение): чем дальше от овального окна, тем шире базилярная

Улитка (растянутое изображение): чем дальше от овального окна, тем шире базилярная мембрана.

Георг

Бекеши:
чем ниже частота колебаний, тем дальше от овального окна оказывается пик «бегущей волны»

Герман Гельмгольц: резонансная теория слуха (базилярная мембрана как «арфа»).
Но анатомически «струны» не обнаруживаются.

Слайд 12

Улитка: разные части базилярной мембраны отвечают на разные частоты (20-20000 Гц)

Улитка: разные части базилярной мембраны
отвечают на разные частоты (20-20000 Гц)

Высокие


частоты

Низкие
частоты

У препарата улитки низкая частотная избирательность
(улучшается за счет работы наружных волосковых клеток).

Чем ниже частота колебаний, тем дальше от овального окна оказывается пик «бегущей волны»

Слайд 13

Кортиев орган (organum spirale). Внутренние ВК – 1 ряд (собственно сенсорные).

Кортиев орган
(organum spirale).
Внутренние ВК – 1 ряд
(собственно сенсорные).
Наружные ВК –

3 ряда
(«сенсорно-двигательные»).
Слайд 14

1.Ядро 2. Стереоцилии 3. Кутикулярная пластина 4 и 6. Афферентнын окончания

1.Ядро
2. Стереоцилии
3. Кутикулярная пластина
4 и 6. Афферентнын
окончания
5 и 7. Эфферентные

окончания (Ацх).

Внутренняя ВК

Наружная ВК
(обладает сокра-
тимостью)

Слайд 15

Звук вызывает смещение базилярной мембраны относительно текториальной, изгиб волосков и возбуждение

Звук вызывает смещение базилярной мембраны относительно текториальной, изгиб волосков и возбуждение

рецепторов. Сигнал от ВК идет в слуховые ядра, где (за счет латерального торможения) его пик выделяется и возвращается на наружные ВК.

Принцип работы
кортиева органа
Наружные ВК начина-ют сокращаться и «тянут на себя» текто-риальную мембрану, усиливая колебания в зоне пика (резкий рост частотной избира-тельности).

50
Гц

Слайд 16

Принцип работы кортиева органа Наружные ВК начина-ют сокращаться и «тянут на

Принцип работы
кортиева органа
Наружные ВК начина-ют сокращаться и «тянут на себя»

текто-риальную мембрану, усиливая колебания в зоне пика (резкий рост частотной избира-тельности).

50
Гц

Слайд 17

Улитка – частотно-амплитудный анализатор («на выходе» - спектр звука, тонотопия). Поскольку

Улитка – частотно-амплитудный анализатор («на выходе» - спектр звука, тонотопия).

Поскольку латентный

период развития рецепторного потенциала (РП) очень мал (0.1 мс), то РП способен «отслеживать» не только факт появления звука, но и каждую отдельную звуковую волну («микрофонный потенциал»); это справедливо и для частоты ПД в слух. нерве.

ВЧ

НЧ

Слайд 18

Улитка – частотно-амплитудный анализатор («на выходе» - спектр звука). ВЧ НЧ

Улитка – частотно-амплитудный анализатор («на выходе» - спектр звука).

ВЧ НЧ

Слайд 19

Диапазон слышимости от 20-30 Гц до 10-20 кГц. «Ля» 1-й октавы

Диапазон слышимости от 20-30 Гц до 10-20 кГц.
«Ля» 1-й октавы –

440 Гц
Контроктава (32-65 Гц), большая
октава (65-131 Гц), малая (131-262),
первая (262-523), вторая (523-1047),
третья (до 2093), четвертая (до 4184).
Средний тон мужского голоса 130 Гц,
женского – 220 Гц, детского – 265 Гц.
Наиболее тонкое различение тональ-
ностей – именно в речевом диапазоне.
Оперные рекорды – от 44 до 2300 Гц
(«ре» четвертой октавы).
Слайд 20

Импланты улитки используют при нарушениях работы волосковых клеток (как правило, генетически

Импланты улитки используют при нарушениях работы волосковых клеток (как правило, генетически

обусловленных).
Пример: нарушение состава эндолимфы, недостаток ионов калия и потеря способности генерировать нормальный рецепторный потенциал (прежде всего, на высоких частотах).
Количество электродов – 20 и более; требуется индивид. на-стройка речевого процессора после операции; стоимость 20-30 тыс. у.е.; оказывается гос. под-держка по программе «Дети-инвалиды» (~ 200 операций/год).
Слайд 21

Слуховые центры головного мозга. 1. Дорзальные и вентральные улитковые ядра; ядра

Слуховые
центры
головного
мозга.

1. Дорзальные и вентральные улитковые ядра; ядра верхней оливы.
Взаимодействие с

улиткой (с наружны-ми ВК; сравнение сигналов от правой и левой улитки = оп-ределение направ-ления на источник звука. На этой осно-ве – эхолокация.
Слайд 22

Слайд 23

Слуховые центры головного мозга. 2. Нижние холмики четверохолмия: новизна (изменение частоты

Слуховые
центры
головного
мозга.

2. Нижние холмики четверохолмия: новизна (изменение частоты и громкости, движение

источника звука).
3. Медиальные коленчатые тела таламуса: контрастирование сигнала перед передачей в кору.
Слайд 24

Слуховые центры головного мозга. 2. Нижние холмики четверохолмия: новизна (изменение частоты

Слуховые
центры
головного
мозга.

2. Нижние холмики четверохолмия: новизна (изменение частоты и громкости, движение

источника звука).
3. Медиальные коленчатые тела таламуса: контрастирование сигнала перед передачей в кору.
Слайд 25

Слуховая кора: Первичная – височная доля, по границе латер-альной борозды. Завершение

Слуховая
кора:

Первичная – височная доля,
по границе латер-альной борозды.
Завершение час-тотно-амплитудного анализа,

наиболее «детальная» тоно-топическая карта;
способность к разли-чению частот в зна-чительной степени задана врожденно («абсолютный музыкальный слух»).
Слайд 26

Слуховая кора: Первичная – височная доля, по границе латер-альной борозды. Завершение

Слуховая
кора:

Первичная – височная доля,
по границе латер-альной борозды.
Завершение час-тотно-амплитудного анализа,

наиболее «детальная» тоно-топическая карта;
способность к разли-чению частот в зна-чительной степени задана врожденно («абсолютный музыкальный слух»).

Ниже расположена вторичная слуховая кора – опознавание звуковых образов как совокупности частот (шумы, «звуки природы» и т.п.).
Как правило, свойства нейронов этой области – результат обучения.
Невербальная коммуникация (плач, смех и т.п.) опознается врожденно.

Слайд 27

Ниже расположена вторичная слуховая кора – опознавание звуковых образов как совокупности

Ниже расположена вторичная слуховая кора – опознавание звуковых образов как совокупности

частот (шумы, «звуки природы» и т.п.).
Как правило, свойства нейронов этой области – результат обучения.
Невербальная коммуникация (плач, смех и т.п.) опознается врожденно.
Слайд 28

Спектрограммы песни зебровой амадины (около 10 сек) и русской народной песни (около 3 сек).

Спектрограммы песни зебровой амадины (около 10 сек)
и русской народной песни

(около 3 сек).
Слайд 29

41, 42 – первичная слуховая кора. Задняя часть 21 и 22

41, 42 – первичная слуховая кора.
Задняя часть 21 и 22 –

третичная слух. кора (в т.ч. зона Вернике).
Доминантное полушарие – узнавание речи на слух, субдоминантное – узнавание музыки.
Основная проблема: нужно узнавать не частоты и их совокупность, а общую форму спектра (вне зависи-мости от тональности).

женский мужской
голос голос

Слайд 30

Позитронно-эмиссионная томография: слева – накопление меченной глюкозы в опухоли; внизу –

Позитронно-эмиссионная томография:
слева – накопление меченной глюкозы в опухоли;
внизу – при

зрительном и слуховом восприятии слов.
Слайд 31

44, 45 – зона Брока: речедвигательная область. Вокализация может быть звукоподражанием

44, 45 – зона Брока: речедвигательная область.
Вокализация может быть звукоподражанием (сигнал

идет из слуховой коры), а может – результатом процессов мышления (сигнал идет из ассоциативной теменной коры – теменно-височно-затылочная зона).

женский мужской
голос голос

Слайд 32

Позитронно-эмиссионная томография: сверху – активность мозга про произнесении слов с обычной громкостью; снизу – шепот.

Позитронно-эмиссионная томография:
сверху – активность мозга про произнесении слов с обычной громкостью;

снизу – шепот.
Слайд 33

Функции различных зон новой коры: 1. Затылочная доля – зрительная кора

Функции различных зон новой коры:
1. Затылочная доля – зрительная кора
2. Височная

доля – слуховая кора
3. Передняя часть теменной доли – болевая, кожная и мышечная чувст-ть
4. Внутри боковой борозды (островковая доля) – вестибуляр-ная чувст-ть и вкус
5. Задняя часть лобной доли – двигательная кора

1

2

3

4

5

6

7

6. Задняя часть теменной и височной долей – ассоциативная теменная кора: объединяет потоки сигналов от разных сенсорных систем, речевые центры, центры мышления

7. Передняя часть лобной доли – ассоциативная лобная кора: с учетом сенсорных сигналов, сигналов от центров потребностей, памяти и мышления принимает решения о запуске поведенческих программ («центр воли и инициативы»)

Запуск
поведения

Функции различных зон новой коры:
1. Затылочная доля – зрительная кора
2. Височная доля – слуховая кора
3. Передняя часть теменной доли – болевая, кожная и мышечная чувст-ть
4. Внутри боковой борозды (островковая доля) – вестибулярная чувст-ть и вкус
5. Задняя часть лобной доли – двигательная кора

1

2

3

4

5

6

7

Слайд 34

Нейрон слухового обобщения Нейрон зрительного обобщения Нейрон речевого обобщения (неск. уровней)

Нейрон слухового обобщения
Нейрон зрительного обобщения
Нейрон речевого обобщения (неск. уровней)

Слайд 35

Уошо: конфета, пить, веревка, книга

Уошо: конфета, пить, веревка, книга

Слайд 36

Нейрон слухового обобщения Нейрон зрительного обобщения Нейрон речевого обобщения (неск. уровней)

Нейрон слухового обобщения
Нейрон зрительного обобщения
Нейрон речевого обобщения (неск. уровней)

Н.П. Бехтерева: «Нейронные

коды мозга»
Береза +
Роза -
Ель +
Сосна +
Сирень -
Кливна -

+

Слайд 37

В 2 года – около 500 речевых центров; В 3 года

В 2 года – около 500 речевых центров;
В 3 года –

около 2000: момент возникновения «речевой модели внешнего мира» – основы процессов мышления и прогнозирования успешности возможной деятельности.

Н.П. Бехтерева: «Нейронные коды мозга»
Береза +
Роза -
Ель +
Сосна +
Сирень -
Кливна -

+