Определение функционального состояния зрительной сенсорной системы человека

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ СПОРТА И ЗДОРОВЬЯ ИМЕНИ П.Ф. ЛЕСГАФТА»

 

 

 

 

 

 

Кафедра физиологии

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

«Определение функционального состояния зрительной сенсорной системы человека».

 

 

 

 

Исполнитель:

                                                                                 студент 2 курса,

пед. факультета,

26 группы  

                                                                                 Козлов А.В.

 

 

Защищена    __________________

                                 (дата)      

                           

С оценкой    __________________                  

 

Проверил    __________________

(подпись)

 

 

Санкт-Петербург

2013г

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Первичный контакт человека с окружающим миром и собственным организмом, дающий ему исходную информацию, о свойствах и состояниях внешней и внутренней среды, происходит посредством ощущений (в классической терминологии) или сенсорных процессов (в современной терминологии). Это непосредственно чувственное отражение отдельных свойств, воспринимаемого объекта или явления.

Исследование динамических аспектов зрительной переработки началось в 70-х годах, а в последние годы привлекает все больше работ на нейрофизиологическом, поведенческом и модельном уровнях. Появились свидетельства того, что рецептивное поле (РП) нейрона первичной зрительной коры может динамически перестраиваться, что обеспечивает изменение во времени такой его фильтровой характеристики, как ориентационная настройка (ОН). Рецептивным полем нейрона зрительной коры принято называть совокупность рецепторов, посылающих к нему сигналы через элементы промежуточных уровней зрительной системы. В дополнение к этому, "морфологическому" определению, существуют понятия "функционального" и "регистрируемого" РП, т.е. совокупность рецепторов, опосредованно конвергирующих на нейрон в данных конкретных условиях и в определенный момент времени. Предполагают, что интеграция сигналов для выделения достаточно сложных признаков изображения начинается уже в первичной зрительной коре. И, наконец, взамен представлений о связях в первичной зрительной коре, фиксированных после созревания в онтогенезе, все больше принимается идея о возможности их широких кратковременных и долговременных перестроек, обеспечивающих зрительную адаптацию, адаптивность к контексту изображений, восстановление утраченных функций, обучение и память.

В настоящее время существует достаточное многообразие теорий на физиологию зрительных систем. Начиная с дискуссии Т.Рида в 1785 году о возможности экспериментального и количественного изучения ощущений (Г. Феххер), о единстве сенсорно-перцептивных процессов (Дж.Гибсон); о природе чувственного отражения (А.Н. Леонтьев), созерцательно-сенсуалистической психологии XIX в. (Э.Титченер); атрибутивные особенности ощущений (О.Кюльт, С.Стивенс). Современные концепции сенсорных процессов (Blackwell, vonBekesy, Luce, М.Б. Михалевская, К.В. Бардин и т.д.) позволяют всесторонне ознакомиться с данной проблемой. Однако, на мой взгляд данные концепции и теории не находят должного отражения в практике.

Таким образом, имеет место противоречие между значимостью проблемы и ее теоретической разработкой в науке и практической необходимостью изучаемого предмета.

Учитывая актуальность исследуемой проблемы, недостаточность ее раскрытия в практике, а также научные предпосылки, способствующие ее дальнейшему изучению, выбрана данная тема исследования.

Цель работы является исследование функционального состояния зрительной сенсорной системы человека.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

• изучить особенности функционального состояния световоспринимающей части зрительной сенсорной системы;
• изучить особенности функционального состояния вспомогательных структур зрительной сенсорной системы;
• определить информативные критерии, позволяющие оценить функциональное состояние зрительной сенсорной системы.

В ходе работы были использованы различные источники информации: учебные издания по физиологии и анатомии, монографии разных авторов и статьи из периодических журналов, Internet – ресурсы и т.д.

Глава 1. Литературный обзор

 

1.1 Общий план организации зрительной сенсорной системы

 

Зрительная сенсорная система состоит из следующих отделов:

1) периферический отдел – это сложный орган – глаз, в котором находятся фоторецепторы (рис. 1) и тела 1-х (биполярных) и 2-х (ганглиозных) нейронов;

2) проводниковый отдел – зрительный нерв (вторая пара черепно-мозговых нервов), представляющий собой волокна 2-х нейронов и частично перекрещивающийся в хиазме. Передает информацию третьим нейронам, часть которых расположена в переднем двухолмии среднего мозга, другая часть – в ядрах промежуточного мозга – наружных (латеральных) коленчатых телах и в ядрах подушки (рис. 1);

3) корковый отдел – 4-е нейроны находятся в затылочной области коры больших полушарий. Это образование представляет собой первичное (проекционное) поле или ядро анализатора, функцией которого является возникновение ощущений. Рядом с ним находится вторичное поле или периферия анализатора, функция которого – опознание и осмысливание зрительных ощущений, что лежит в основе процесса восприятия. Дальнейшая обработка и взаимосвязь зрительной информации с информацией других сенсорных систем происходит в ассоциативных задних третичных полях коры – нижнетеменных областях.

Рис. 3. Проводящий путь зрительного анализатора (по М.Р. Сапину, З.Г.Брыксиной, 1995): 1-схема строения сетчатки и формирования зрительного нерва (длинная стрелка – направление света в сетчатке); 2-короткие ресничные нервы; 3-ресничный узел; 4-глазодвигательный нерв; 5-ядро глазодвигательного нерва; 6-покрышечно-спинномозговой путь; 7-зрительная лучистость; 8-латеральное коленчатое тело; 9-зрительный тракт; 10-зрительный перекрест; 11-зрительный нерв; 12-глазное яблоко.

 

1.2 Физиология зрения

 

Зрительное восприятие начинается с возбуждения фоторецепторов сетчатки – палочек и колбочек. От палочек и колбочек берут начало волокна, образующие зрительный нерв. В области основания черепа оба зрительных нерва соединяются, образуя зрительный перекрест (хиазму) (рис. 2). Половина всех нервных волокон (от внутренних половин сетчатки глаза) перекрещивается и переходит на противоположную сторону. Другая половина волокон (от внешних половин сетчатки глаза) – не перекрещивается. В результате перекреста в правом четверохолмии среднего мозга и подушке таламусе оканчивается часть волокон от левой половины глаза, а в левом – от правой половины глаза. Из таламуса импульсы поступают на новый нейрон и далее в составе зрительной лучистости заканчиваются в затылочной области коры больших полушарий, где анализируется зрительное изображение. Повреждение, травма или сдавление зрительного нерва на любом уровне приводят к практически необратимой потере зрения даже при нормальном функционировании остальных анатомических структур глаза и прозрачности глазных сред1.

Рис. 9. Зрительный нерв (по М.М. Курепиной и др., 2005): 1-6-мышцы глазных яблок; 7-зрительный нерв; 8-хиазм (перекрест зрительного нерва).

 

1.3 Механизмы, обеспечивающие ясное видение в различных условиях

 

При рассмотрении объектов, находящихся на разном удалении от наблюдателя используются следующие механизмы:

1. Виргентные движения  глаз. Различают два вида: конвергенция (схождение) зрительных осей, которая наблюдается при рассмотрении близко расположенных объектов; дивергенция (расхождение) зрительных осей – при фиксации взора на далеко расположенном объекте. При этом зрительные оси могут настолько расходиться, что становятся практически параллельными. Эти движения обеспечивают фиксацию изображения в области центральной ямки.

2. Конвергентная реакция  зрачков. Выражается в их сужении  при конвергенции зрительных осей, когда рассматриваются близко расположенные предметы, что делает более четким изображение на сетчатке.

3. Аккомодация. Является  главным механизмом, обеспечивающим ясное видение разноудаленных предметов. Она сводится к фокусированию изображения от далеко или близко расположенных предметов на сетчатке. Основной механизм аккомодации (непроизвольное изменение кривизны хрусталика глаза) включается конвергентным сужением зрачка.

Изменение кривизны хрусталика осуществляется при помощи цилиарной мышцы.

Гладкомышечные волокна цилиарной мышцы иннервируются постганглионарными нейронами, тела которых располагаются в цилиарном ганглии. Стимулом для изменения степени кривизны хрусталика является нечеткость изображения на сетчатке, которая регистрируется нейронам первичной коры. За счет нисходящих связей коры происходит изменение степени возбуждения нейронов претектальной области, что в свою очередь вызывает активацию или торможение преганглионарных нейронов глазодвигательного ядра и постганглионарных нейронов цилиарного ганглия. Сужение зрачка происходит при сокращении кольцевых гладкомышечных волокон роговицы, которые иннервируются парасимпатическими постганглионарными нейронами цилиарного ганглия.

Возбуждение последних происходит при высокой интенсивности падающего на сетчатку света, которая воспринимается нейронами первичной зрительной коры. Расширения зрачка осуществляется при сокращении радиальных мышц роговицы, которые иннервируются симпатическими нейронами. Активность последних находится под контролем цилиоспинального центра и претектальной области. Стимулом для расширения зрачка является уменьшение уровня освещенности сетчатки2.

Часть волокон ганглиозных клеток следуют к нейронам верхних бугров четверохолмия (средний мозг), которые связаны с ядрами глазодвигательного, блокового и отводящего нервов, нейроны которых иннервируют поперечнополосатые мышечные волокнамышц глаза. Нервные клетки верхних бугров получат синоптические входы от вестибулярных рецепторов, проприорецепторов мышц шеи, что позволяет организму координировать движения глаз с перемещениями тела в пространстве.

При нормальной рефракции глаза лучи от далеко расположенных предметов после прохождения через светопреломляющую систему глаза собирается в фокусе на сетчатке в центральной ямке. Нормальная рефракция глаза носит название эмметропии, а такой глаз называют эмметропическим.

Наряду с нормальной рефракцией наблюдаются ее аномалии, например, миопия (близорукость), гиперметропия (дальнозоркость). При первом виде нарушения рефракции лучи от предмета после прохождения через светопреломляющий аппарат фокусируются не на сетчатке, а впереди нее. При гиперметропии лучи фокусируются засетчаткой.

4. Важную роль в восприятии разноудаленных предметов и определении расстояния до них играет бинокулярное зрение – зрение двумя глазами. Оно дает более выраженное ощущение глубины пространства по сравнению с монокулярным зрением (однимглазом). Изображение, которое видит человек двумя глазами, прежде всего определяется его ведущим глазом. Ведущий глаз обладает более высокой остротой зрения, мгновенным и особенно ярким восприятием цвета, более обширным полем зрения, лучшим ощущением глубины пространства. При прицеливании воспринимается лишь то, что входит вполе зрения этого глаза. В целом, восприятие объекта в большей мере обеспечивается ведущим глазом, а восприятие окружающего фона – неведущим глазом.

Произвольные движения глаз при движении объектов

Глаз человека приводится в движение шестью глазными мышцами (четыре прямые и две косые), которые иннервируются тремя черепно-мозговыми нервами – глазодвигательным, блоковым и отводящим. Эти мышцы обеспечивают два типа перемещений глазного яблока – быстрые скачкообразные (саккады) и плавные следящие движения.

Рис. 3. Мышцы глазного яблока: 1-3; 4, 5-косые; 2-прямые (по М.М. Курепиной и др, 2005).

 

Скачкообразные движения глаз (саккады) возникают при рассматривании неподвижных предметов. Быстрые повороты глазного яблока (10-80 мс) чередуются с периодами неподвижной фиксации взгляда в одной точке (200-600 мс). Угол поворота глазного яблока в течение одной саккады колеблется от нескольких угловых минут до 10°, а при переводе взгляда с одного объекта на другой может достигать 90°. При больших углах смещения саккады сопровождаются поворотом головы; смещение глазного яблока обычно опережает движение головы. Если заблокировать эти движения, то окружающий нас мир вследствие адаптации рецепторов сетчатки станет трудно различимым.

Плавные движения глаз сопровождают перемещающиеся в поле зрения объекты. Угловая скорость таких движений соответствует угловой скорости объекта. Если последняя превышает 80°/с, то слежение становится комбинированным: плавные движения дополняются саккадами и поворотами головы.

При появлении объекта в новом участке поля зрения срабатывает фиксационный рефлекс – быстрое непроизвольное движение глаз, обеспечивающее совмещение изображение предмета на сетчатке с центральной ямкой3.

Приспособление глаза к изменившимся условиям освещенности обеспечивают зрачковый рефлекс, темновая и световая адаптация.

Зрачок регулирует интенсивность светового потока, действующего на сетчатку, путем изменения своего диаметра. Ширина зрачка может колебаться от 1,5 до 8,0 мм. Сужение зрачка – миоз – происходит при увеличении освещенности, а также при рассматривании близко расположенного предмета и во сне. Расширение зрачка – мидриаз – происходит при уменьшении освещенности, а также при возбуждении рецепторов, любых афферентных нервов, при эмоциональных реакциях напряжения, связанных с повышением тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы (боль, гнев, страх, радость ит.д.).