Текст книги "Биология. Человек. 8 класс"

§ 47. Соматический и вегетативный отделы нервной системы

1. Почему скелетные мышцы подвластны нашей воле, а сердце, сосуды и другие внутренние органы – нет?

2. Почему внутренние органы регулируются двумя подсистемами, влияние которых противоположно?

Значение функционального разделения нервной системы на соматический и вегетативный отделы. В процессе эволюции позвоночных животных произошло разделение функций нервной системы.

Её соматический отдел специализируется на восприятии информации, поступающей из окружающей среды, и управлении движениями тела в пространстве. Вегетативный (автономный) отдел управляет внутренними органами, сосудами и железами.

Разделение функций нервной системы дало большие преимущества в борьбе за существование. Постройка жилища, бегство от хищника, поиск пищи требовали точной ориентировки в окружающей среде и выработки определённой линии поведения, которая выражалась в произвольных движениях, регулируемых соматической системой. Организация же сложного «внутреннего хозяйства», например установление необходимого для данной работы ритма и силы сердечных сокращений, давления крови, продвижение пищи по желудку и кишечнику, проходила автоматически благодаря точно очерченной для каждого вида генетической программе, осуществляемой вегетативным отделом нервной системы.

Вегетативная нервная система слабо подчиняется волевому контролю, и в этом есть определённое её преимущество, поскольку она не даёт нам возможности вмешиваться в веками отлаженную программу работы внутренних органов.

Соматическая нервная система регулирует работу поперечнополосатой мышечной ткани скелетных мышц.

Высшим центром соматической нервной системы является кора больших полушарий. Сюда стекается вся информация от органов чувств и внутренней среды организма. Здесь изыскиваются способы удовлетворения потребностей. В лобных долях коры созревает план будущих действий, который реализуется соматической нервной системой. Цели человека много сложнее, чем цели животных, но и они в конечном счёте сводятся к мышечному движению, будь то работа на станке, письмо, речевое общение или даже чтение (движение глаз, произнесение слов про себя и т. д.). Приспособление к природной и социальной среде, связанное с изменением поведения, осуществляет соматическая нервная система.

Вегетативная (автономная) нервная система, как и соматическая, имеет центральную и периферическую части. Высшим центром вегетативной регуляции является гипоталамус.

Автономная нервная система подразделяется на два подотдела – симпатический и парасимпатический (рис. 131).

Симпатический подотдел автономной нервной системы. Этот подотдел называют системой аварийных ситуаций, так как он активизируется всякий раз, когда организм находится в напряжении. Его высшие центры расположены в боковых столбах верхней и средней частей спинного мозга. От них идут нервы к симпатическим нервным узлам, расположенным вдоль позвоночника. Это парные узлы нервного ствола. Кроме того, имеются и дополнительные узлы, например, в области живота – солнечное сплетение, а также в некоторых других местах.

Под влиянием симпатической нервной системы сердце усиливает свою работу, повышается кровяное давление, увеличивается содержание сахара в крови, сосуды кожи сужаются, перераспределяя кровь к сердцу, мозгу и мышцам, человек бледнеет. Органы пищеварения под действием симпатических нервов затормаживают свою деятельность.

Парасимпатический подотдел автономной нервной системы. Высшие парасимпатические центры находятся в стволе головного мозга и в крестцовой части спинного мозга. Самый крупный из них – центр блуждающего нерва – находится в продолговатом мозге на дне IV желудочка. Блуждающие нервы управляют всеми внутренними органами грудной и брюшной полостей. Половые органы, мочевой пузырь и конечный отдел кишечника контролируются крестцовым отделом спинного мозга. Нервные узлы парасимпатической системы располагаются либо в самих органах, либо недалеко от них (рис. 132).

Рис. 131. Схема строения автономной (вегетативной) нервной системы: 1 – парасимпатические ядра; 2 – симпатические ядра; 3 – узлы симпатического ствола; 4 – блуждающий нерв парасимпатической системы; 5 – парасимпатические узлы в органах

Парасимпатическую систему называют системой отбоя или системой покоя. Она возвращает деятельность сердца в состояние покоя, уменьшает давление и содержание сахара в крови. Под её влиянием дыхание становится более редким, но более глубоким, что позволяет избавиться от продуктов неполного окисления, оставшихся после напряжённой работы. Блуждающий нерв расширяет кожные сосуды и активизирует органы пищеварения.

Рис. 132. Схема симпатической и парасимпатической иннервации вегетативной нервной системы: 1 – нейроны вегетативной нервной системы, находящиеся в головном и спинном мозге; 2 – вегетативные нервные узлы; 3 – иннервируемые органы

Взаимодействие симпатического и парасимпатического подотделов. Оба подотдела автономной нервной системы работают по принципу дополнительности. В состоянии ли покоя, в состоянии ли интенсивной работы находится человек, его внутренние органы получают нервные импульсы как от симпатического, так и от парасимпатического подотдела.

Представим, что человек увидел на остановке нужный ему автобус и побежал. Включилась симпатическая система, просвет сосудов стал сужаться, давление повысилось, и скорость крови возросла. Но если сужение чрезмерно, просвет сосуда становится настолько узким, что кровь по нему вообще не может пройти (это бывает при спазмах сосудов). Но этого не происходит, так как по обратным связям в мозг идут сигналы о неблагополучии и включается парасимпатическая система, которая расширяет сосуды. Так определяется оптимальная величина просвета сосудов, обеспечивающая необходимое давление и скорость крови.

СОМАТИЧЕСКИЙ И ВЕГЕТАТИВНЫЙ (АВТОНОМНЫЙ) ОТДЕЛЫ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ; СИМПАТИЧЕСКАЯ И ПАРАСИМПАТИЧЕСКАЯ ПОДСИСТЕМЫ.

Вопросы

1. Каково значение вегетативной нервной системы?

2. Чем вегетативная нервная система отличается от соматической нервной системы?

Задания

1. Сравните функции симпатического и парасимпатического подотделов нервной системы. Составьте и заполните таблицу «Влияние симпатической и парасимпатической нервной системы на деятельность некоторых органов».

2. Известно, что симпатические нервы сужают кровеносные сосуды кожи, а парасимпатические нервы их расширяют. Ногтём проведите по коже. Почему вначале появляется белая полоска, а спустя некоторое время – красная? Объясните, почему через некоторое время эта полоска исчезает и никаких следов от раздражения не остаётся.

3. Обсудите в классе, почему в процессе эволюции произошло разделение нервной системы на соматическую и вегетативную.

Основные положения главы 11

Нервную систему образуют нейроны и другие клетки нервной ткани. Она регулирует работу органов и организма в целом, обеспечивая постоянство внутренней среды, согласованную работу органов, приспособление организма как целого к внешней среде, психическую деятельность.

Морфологически нервная система подразделяется на центральную часть (спинной и головной мозг) и периферическую часть (нервы и нервные узлы).

Спинной мозг находится в позвоночном канале, головной мозг в черепе. Тела нейронов спинного мозга сосредоточены в серых столбах, которые занимают центральную часть спинного мозга и тянутся вдоль всего позвоночника. Тела нейронов головного мозга расположены в сером веществе коры и ядрах, разбросанных среди белого вещества головного мозга. Белое вещество состоит из нервных волокон, связывающих различные центры головного и спинного мозга. В спинном мозге оно занимает его периферическую часть.

Головной мозг подразделяется на отделы: задний мозг, включающий продолговатый мозг, мост и мозжечок, средний мозг и передний мозг, состоящий из промежуточного мозга и полушарий большого мозга. Все отделы мозга выполняют проводниковую и рефлекторную функции.

Работа центральной нервной системы многоуровневая. Спинной и низшие отделы головного мозга находятся под контролем высших отделов. Самую сложную функцию выполняют полушария большого мозга. Новая кора больших полушарий получает информацию от всех органов чувств и использует её для удовлетворения возникающих потребностей, прогнозируя будущие события и ответы на них. В лобных долях коры головного мозга формируются цели деятельности и разрабатывается программа действий, через низшие отделы мозга её «приказы» поступают к органам, а по обратным связям от органов идут сигналы о выполнении этих «приказов» и их эффективности.

Функционально нервная система образует два отдела: соматический и вегетативный. Соматический отдел регулирует работу скелетных мышц. Его работа подконтрольна воле человека. Вегетативный отдел регулирует работу внутренних органов, кровеносных сосудов и желёз. Он слабо подчиняется волевому контролю и действует по программе, сформировавшейся в результате естественного отбора и закреплённой наследственностью организма.

Вегетативный отдел состоит из двух подотделов – симпатического и парасимпатического, которые действуют по принципу дополнительности. Благодаря их совместной работе устанавливается оптимальный режим работы внутренних органов для каждой конкретной ситуации.

Глава 12. Анализаторы. Органы чувств

Из этой главы вы узнаете

• как работают органы чувств и анализатор в целом;

• как предупредить возможные нарушения их работы;

• насколько истинна получаемая нами информация.

Вы научитесь

• выделять существенные признаки строения и функционирования органов чувств, анализаторов;

• оценивать работу органов чувств;

• предупреждать зрительные и слуховые расстройства;

• использовать некоторые методы тренировки ряда анализаторов.

§ 48. Анализаторы

1. Чем анализатор отличается от органа чувств?

2. В чём выражена специфичность анализатора?

3. Что такое иллюзии и отчего они происходят?

4. Верную ли информацию о внешнем мире дают нам анализаторы?

Ощущения. Строение и функции анализаторов. Долгое время считалось, что окружающий мир мы познаём только с помощью органов чувств: глазами видим, унтами слышим, языком ощущаем вкус, носом чувствуем запахи, кожей – шероховатость, давление, температуру. На самом деле органы чувств являются лишь начальным звеном восприятия. Оптика нашего глаза фокусирует изображение на зрительные рецепторы сетчатки глаза. Ухо превращает звуковые колебания в механические колебания жидкости внутреннего уха, которые улавливаются слуховыми рецепторами. В любом случае анализ внешних событий и внутренних ощущений начинается с раздражения рецепторов – чувствительных нервных окончаний, или специализированных клеток, реагирующих на физические или химические показатели окружающей их среды, и кончается в нейронах головного мозга.

Рецепторы строго специализированы. Каждая их группа способна воспринимать и переводить на язык нервных импульсов только определённый набор раздражений. Но их опознание возможно только в коре большого мозга, где показания всех рецепторов, вызванные раздражением предмета, объединяются в единый образ.

Анализаторами называют системы, обеспечивающие восприятие, доставку в мозг и анализ в нём какого-либо вида информации (зрительной, слуховой, обонятельной и т. д.). Анализаторы состоят из рецепторов, проводящих путей и центров в коре большого мозга. Каждый анализатор обладает своей модальностью, то есть способом получения своей информации: зрительной, слуховой, вкусовой и т. д. Возбуждения, возникающие в рецепторах органов зрения, слуха, прикосновения, имеют одну и ту же природу – нервные импульсы. Но путаницы не происходит, потому что каждый из нервных импульсов поступает в соответствующую ему зону коры большого мозга. Здесь, в первичных чувствительных зонах, происходит анализ ощущений, во вторичных зонах – формирование образов, полученных от органов чувств одной модальности (например, только от зрения или только от слуха или осязания). Наконец, в третичных зонах коры воспроизводятся образы или ситуации, полученные от органов чувств разных модальностей, например от зрения и слуха.

Значение анализаторов. События, которые развёртываются перед нами в данный момент, мы воспринимаем чётко и ярко. Но мы можем представить себе и прошлые события, хотя они не будут такие яркие. Поэтому спутать их с образами живой действительности невозможно. (Правда, иногда в сознании могут возникать образы, которых на самом деле нет. Тогда говорят о галлюцинациях. Их появление может привести человека к ошибочным, а то и опасным действиям.)

Достоверность получаемой информации. Как правило, анализаторы дают верное представление об окружающей действительности. Однако возможны и ошибки, которые связаны с воздействием на рецепторы раздражителей, которые им несвойственны. Например, при механическом раздражении рецепторов глаза (надавливание на глазное яблоко, удар) могут возникать различные световые ощущения, например «искры из глаз». Однако такие ощущения трудно спутать с картинами окружающей обстановки, потому что эти изображения возникают как бы внутри глаза.

Некоторые ошибки восприятия вызываются физическими причинами. Ложка, опущенная в стакан с водой, кажется сломанной, поскольку преломление света в воде и в воздухе различно. Кажущиеся (ошибочные) изображения называют иллюзиями.

Несмотря на иллюзорные восприятия, мы получаем более или менее верное представление об окружающей нас действительности, поскольку анализаторы взаимно дополняют и уточняют друг друга.

Важное значение имеет и прошлый опыт. Например, может показаться, что вдали рельсы сходятся в одной точке. Но сколько бы мы ни пытались этой точки достичь, она всё время как бы отодвигается, то есть постоянно находится от нас на одном и том же расстоянии. В конце концов человек приходит к твёрдому убеждению, что схождение рельсов в одной точке лишь кажущееся, что это – иллюзия.

ОРГАН ЧУВСТВ, АНАЛИЗАТОР, МОДАЛЬНОСТЬ, РЕЦЕПТОРЫ, НЕРВНЫЕ ПУТИ, ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЗОНЫ КОРЫ БОЛЬШОГО МОЗГА: ПЕРВИЧНЫЕ, ВТОРИЧНЫЕ, ТРЕТИЧНЫЕ; ГАЛЛЮЦИНАЦИИ, ИЛЛЮЗИИ.

Вопросы

1. В чём выражается специализация рецепторов и органов чувств?

2. Что входит в состав анализаторов?

3. Всегда ли наши анализаторы правильно отражают окружающую действительность?

4. Как вы считаете, достаточно ли знать, в какой области коры больших полушарий происходит анализ ощущений, чтобы определить, какое раздражение (слуховое, зрительное, обонятельное и т. д.) подействовало на организм?

Задания

1. Объясните, как можно исправить ошибки восприятия, если они есть.

2. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, найдите материал о разновидностях иллюзий. Подготовьте сообщение или презентацию на эту тему.

§ 49. Зрительный анализатор

1. В чём уникальность зрения?

2. Как защищено глазное яблоко? Каково его строение?

3. Какую функцию выполняют глазные мышцы?

4. Как функционирует зрительный анализатор в целом?

Значение зрения. Уникальность зрения по сравнению с другими анализаторами состоит в том, что оно позволяет не только опознавать предмет, но и определять его место в пространстве, следить за перемещениями.

Большую часть информации человек получает с помощью зрения.

Положение и строение глаза. Глаза, точнее глазные яблоки, расположены в глазницах – парных углублениях черепа (рис. 133). В глубине глазницы заметна щель, через которую в глаз входят сосуды и нервы. К глазному яблоку подходят мышцы, сокращение которых обеспечивает движение глаз. Спереди глаз защищён веками, ресницами и бровями.

В верхнем углу глаза со стороны щеки находится слёзная железа (рис. 134). При опускании подвижного верхнего века железа выделяет слёзы, которые увлажняют и промывают глаз. Слёзная жидкость от наружного верхнего угла глаза идёт в нижний внутренний угол и отсюда попадает в слёзный канал, который выводит избыток слёз в носовую полость. Именно поэтому плачущий человек начинает хлюпать носом.

Рис. 133. Положение глазного яблока в глазнице: 1 – глазное яблоко; 2 – зрительный нерв; 3 – мышцы, приводящие в движение глазное яблоко

Рис. 134. Слёзный аппарат: 1 – слёзная железа; 2 – носослёзный канал

Снаружи глазное яблоко покрыто белочной оболочкой, или склерой, которая в передней части переходит в прозрачную роговицу. Роговица свободно пропускает лучи света.

За склерой находится сосудистая оболочка. Она содержит множество кровеносных сосудов, по которым осуществляется питание глаза. В передней части глаза сосудистая оболочка переходит в радужную. Цвет радужной оболочки и определяет цвет глаз.

В середине радужной оболочки находится круглое отверстие – зрачок. Он играет роль диафрагмы: благодаря клеткам гладкой мышечной ткани зрачок может расширяться и суживаться, пропуская количество света, необходимое для рассмотрения предмета.

За зрачком располагается хрусталик, напоминающий двояковыпуклую линзу. С помощью окружающих его гладких мышц, образующих ресничное тело, хрусталик может менять форму: становиться то более выпуклым, то более плоским. (Хрусталик можно сравнить с механизмом точной настройки резкости изображения в оптических приборах.) Когда предмет находится далеко от глаз, хрусталик делается более плоским, когда близко – более выпуклым, фокусируя световые лучи на задней внутренней стенке глаза, которая называется сетчатой оболочкой или сетчаткой (рис. 135). Сетчатая оболочка – тонкий и очень нежный слой клеток – зрительных рецепторов.

Рис. 135. Строение глаза: А – внутреннее строение глаза; Б – восприятие света; 1 – склера (белочная оболочка); 2 – роговица; 3 – хрусталик; 4 – радужная оболочка со зрачком; 5 – ресничное тело; 6 – сосудистая оболочка; 7 – стекловидное тело; 8 – сетчатка; 9 – колбочки; 10 – палочки; 11 – зрительный нерв

Внутренняя часть глаза заполнена стекловидным телом, а пространство между роговицей и радужкой, между радужкой и хрусталиком – прозрачной жидкостью. Поэтому внутри глаза свет проходит через однородную прозрачную среду.

Ход лучей через прозрачную среду глаза. Световой поток из воздушной среды проходит через роговицу и преломляется в ней, так как её оптическая плотность близка к оптической плотности воды. На пути светового потока располагается радужка, которая пропускает его через зрачок. Если свет, попадающий на сетчатку, слишком яркий, зрачок суживается до диаметра, при котором освещённость на сетчатке станет оптимальной. Если освещённость слабая – зрачок расширяется.

В этом процессе участвует вегетативная нервная система: блуждающий нерв суживает зрачок, а симпатический – расширяет (см. рис. 131). Благодаря совместной работе этих нервов устанавливается нужный диаметр зрачка.

С помощью аналогичных рефлексов изменяется и кривизна хрусталика. Пройдя через стекловидное тело, лучи света попадают на сетчатку, где образуется уменьшенное перевёрнутое изображение объекта.

Строение сетчатки. Рецепторы сетчатки – это светочувствительные клетки (фоторецепторы) палочки и колбочки. Они примыкают к чёрной сосудистой оболочке. Её волоконца окружают каждую из этих клеток с боков и сзади, образуя чёрный футляр, обращённый открытой стороной к свету.

Рис. 136. Обнаружение слепого пятна. Смотрите на чёрную точку правым глазом так, чтобы точка была напротив него. Левый глаз закрыт. Если лист приблизить к глазам примерно на 25 см, фигура справа «потеряет» голову

Колбочки обладают меньшей светочувствительностью, но способны реагировать на цвет. Они сосредоточены преимущественно в центральной части сетчатки, в так называемом жёлтом пятне. В остальной части сетчатки находятся и колбочки, и палочки, однако по её периферии преобладают палочки. Последние передают только чёрно-белое изображение. Зато они обладают большей чувствительностью и могут действовать даже при слабом освещении. Перед палочками и колбочками располагаются нервные клетки, которые воспринимают и обрабатывают информацию, полученную от зрительных рецепторов. (Свет проходит через них.) Аксоны нейронов образуют зрительный нерв. В месте, где он выходит из глаза, зрительных рецепторов нет. Здесь находится слепое пятно, которое, как правило, человеком не замечается, но его можно выявить довольно простыми опытами (рис. 136).

Корковая часть зрительного анализатора. Зрительные нервные пути устроены так, что левая часть поля зрения от обоих глаз попадает в правое полушарие коры большого мозга, а правая часть поля зрения – в левое. Если изображения от правого и левого глаза попадают в соответствующие мозговые центры, то они создают единое объёмное изображение. Зрение двумя глазами называют бинокулярным зрением.

Итак, на сетчатке получается уменьшенное и перевёрнутое изображение предмета, но мы видим изображение прямое и в реальных размерах. Почему? Это происходит потому, что наряду со зрительными образами в мозг поступают нервные импульсы от глазных мышц. Нетрудно убедиться: когда мы смотрим вверх, зрачки движутся вверх, а когда вниз – то и зрачки опускаются вниз. Более того, глазные мышцы работают непрерывно. Они как бы описывают контуры предмета, а эти движения фиксируются головным мозгом и могут воспроизводиться другими органами, например рукой. О том, что это возможно, говорит тот факт, что, научившись писать рукой, мы можем знакомые буквы изобразить ногой или даже зажав в зубах карандаш.

Бинокулярное зрение не только позволяет воспринимать объёмное изображение, поскольку одновременно охватывается и левая, и правая части объекта, но и определять расстояние до него. Чем дальше предмет, тем мельче его изображение на сетчатке. Это помогает нам определять расстояние до предмета.

ГЛАЗНОЕ ЯБЛОКО, ГЛАЗНИЦА, ГЛАЗНЫЕ МЫШЦЫ, СЛЁЗНАЯ ЖЕЛЕЗА, СЛЁЗНЫЙ КАНАЛ, БЕЛОЧНАЯ ОБОЛОЧКА (СКЛЕРА), РОГОВАЯ ОБОЛОЧКА (РОГОВИЦА), ЗРАЧОК, РАДУЖНАЯ ОБОЛОЧКА (РАДУЖКА), ХРУСТАЛИК, РЕСНИЧНОЕ ТЕЛО, СТЕКЛОВИДНОЕ ТЕЛО, СЕТЧАТКА, ПАЛОЧКИ И КОЛБОЧКИ, ЖЁЛТОЕ ПЯТНО, СЛЕПОЕ ПЯТНО, БИНОКУЛЯРНОЕ ЗРЕНИЕ.

Вопросы

1. Какие функции выполняют брови, ресницы, веки, слёзные железы?

2. Что такое зрачок? Каковы его функции?

3. Как работает хрусталик?

4. Где располагаются колбочки и палочки? Каковы их свойства?

5. Из каких частей состоит зрительный анализатор и как работает его корковая часть?

6. Как вы считаете, существует ли взаимосвязь между строением глаза и средой, в которой обитает тот или иной организм?

7. Попробуйте предположить, что произойдёт со зрением человека, если он наденет очки, которые переворачивают изображение, и будет носить их не снимая.

Задания

1. Нарисуйте схему глазного яблока.

2. Изобразите схематично ход лучей через прозрачную среду глаза.

3. Благодаря изменению кривизны хрусталика у человека осуществляется аккомодация – «наведение на резкость». Вспомните из предыдущих курсов биологии, каков механизм аккомодации у земноводных. Что такое двойная аккомодация и представителям какого класса позвоночных она характерна?

4. Объясните, нарушение в работе каких фоторецепторов приводит к развитию дальтонизма.

Лабораторная работа

Иллюзия, связанная с бинокулярным зрением

Оборудование: трубка, свёрнутая из листа бумаги.

Ход работы

Один конец трубки приставьте к правому глазу. Ко второму концу трубки приставьте левую руку так, чтобы трубка лежала между большим и указательным пальцами. Оба глаза открыты и должны смотреть вдаль. Если изображения, полученные в правом и левом глазах, попадут на соответствующие участки коры большого мозга, возникнет иллюзия – «дырка в ладони».