OGÓLNE ZASADY FUNKCJONOWANIA RECEPTORÓW Sekwencja zjawisk związana z odbiorem bodźców jest taka sama we wszystkich rodzajach czucia. Została ona przedstawiona na rycinie 1. Stale zachodzące zmiany w środowisku wewnętrznym oraz zewnętrznym stanowią bodźce będące podstawą regulacji procesów fizjologicznych zachodzących w organizmie. Za pośrednictwem receptorów następuje przetwarzanie energii bodźca w potencjały czynnościowe, które drogami czuciowymi dostarczane są do ośrodkowego układu nerwowego (OUN), gdzie następuje integracja ośrodkowa. OUN zbiera, analizuje i przechowuje informacje, które może wykorzystać do sterowania czynnościami organizmu (ryc. 1).
Bodziec
Receptor
Integracja ośrodkowa
Droga czuciowa
Ryc. 1. Sekwencja zjawisk związana z odbiorem bodźców.
BODZIEC Bodziec – każda dostatecznie silna i szybka zmiana prowadząca do pobudzenia receptora.
postać energii, która w zetknięciu z receptorem może wywołać w nim zmianę potencjału błonowego.
KLASYFIKACJA TYP ENERGII BODŹCA
energia bodźca
mechaniczna
dotyk
ucisk
rozciąganie
wibracje
elektromagnetyczna
ciśnienie krwi
fala akustyczna
światło
ciepło
chemiczna
stężenie jonów
stężenie CO2
SWOISTOŚĆ BODŹCA
bodziec adekwatny (=swoisty) to taki rodzaj bodźca, na który receptor odpowiada przy najniższym progu pobudliwości (a więc najłatwiej pobudza receptor) jednocześnie wywołując specyficzne wrażenie zmysłowe bodziec nieadekwatny (=nieswoisty) to taki rodzaj bodźca, który nie jest charakterystyczny dla danego receptora, lecz przy odpowiednio dużym natężeniu może wywołać specyficzne wrażenie zmysłowe, np. mechaniczne pobudzenie gałki ocznej powoduje pobudzenie fotoreceptorów (tzw. gwiazdy w oczach)
1
RECEPTOR Receptor – komórka, grupa komórek lub narząd pobudliwy wyspecjalizowany w odbieraniu konkretnych bodźców ze środowiska zewnętrznego bądź wewnętrznego.
dostarcza do OUN informacje o środowisku zewnętrznym i wewnętrznym ustroju
BUDOWA Morfologicznie receptorem może być:
wolne, bezosłonkowe (=bezmielinowe) zakończenie obwodowe neuronu czuciowego, np. termoreceptory wyspecjalizowany neuron, np. czopki lub pręciki siatkówki, komórki węchowe odrębna komórka receptorowa (=komórka zmysłowa), np. komórka rzęsata narządu Cortiego
KLASYFIKACJA Ze względu na rozmieszczenie w organizmie oraz rodzaj przetwarzanej energii receptory można podzielić na: RECEPTORY
EKSTERORECEPTORY
PROPRIORECEPTORY
Telereceptory
INTERORECEPTORY BARORECEPTORY OSMORECEPTORY
FOTORECEPTORY czopki, pręciki AUDIORECEPTORY komórki rzęsate narządu Cortiego
Kontaktoreceptory MECHANORECEPTORY ciałko Pacciniego CHEMORECEPTORY kubki smakowe
eksteroreceptory (receptory powierzchniowe) wrażliwe na bodźce pochodzące ze środowiska zewnętrznego o telereceptory, odbierające bodźce z odległości o kontaktoreceptory, zlokalizowane w skórze proprioreceptory (receptory głębokie) zlokalizowane w narządach ruchu i w narządzie równowagi, dostarczające informacji o wzajemnym ułożeniu części ciała, położeniu ciała w przestrzeni trójwymiarowej oraz o zakresie wykonywanych ruchów interoreceptory (receptory trzewne) zlokalizowane w narządach wewnętrznych i naczyniach krwionośnych, odbierające bodźce środowiska wewnętrznego
ZASADA DZIAŁANIA PRZEKSZTAŁCANIE ENERGII DOCIERAJĄCEGO BODŹCA W IMPULSY NERWOWE
ETAPY TRANSDUKCJI ENERGII BODŹCA
Potencjał receptorowy potencjał generujący potencjał czynnościowy lub wydzielenie neurotransmitera
2
POTENCJAŁ RECEPTOROWY Potencjał receptorowy - lokalna zmiana potencjału rejestrowanego na błonie receptora, będąca wynikiem zmiany dystrybucji jonów w poprzek błony.
w zależności od typu komórki może spowodować: o wydzielenie neurotransmitera o przekształcić się w potencjał czynnościowy.
Cechy potencjału receptorowego:
zależy od natężenia bodźca o amplituda potencjału receptorowego jest wprost proporcjonalna do natężenia bodźca o zwiększanie natężenia bodźca wyzwala większą reakcję niski próg reakcji lokalny o rozprzestrzenia się na zasadzie elektrotonusu (maleje w funkcji czasu i odległości) sumowanie czasowe i przestrzenne brak okresu refrakcji
POTENCJAŁ GENERUJĄCY Potencjał generujący - minimalna wartość potencjału receptorowego wyzwalająca impuls nerwowy we włóknie wstępującym lub powodująca wydzielenie neurotransmitera z komórki receptorowej
w wyniku sumowania potencjałów generujących powstają impulsy nerwowe przewodzone przez włókno wstępujące (aferentne, czuciowe, dośrodkowe) do ośrodka nerwowego nie każdy potencjał receptorowy wywołuje powstanie potencjału czynnościowego
ADAPTACJA Adaptacja - zmniejszanie się wartości potencjału generującego (lub nawet jego całkowity zanik) podczas działania bodźca o stałym natężeniu. Ze względu na zdolność do adaptacji wyróżniamy receptory: Fazowe szybko adaptujące się
Toniczne wolno adaptujące się
Długotrwały bodziec wywołuje potencjał generujący, który szybko wygasa
Potencjał czynnościowy jest generowany, mimo pewnego spadku częstotliwości, przez cały czas trwania bodźca
rejestrowane potencjały czynnościowy
rejestrowane potencjały czynnościowy
bodziec
bodziec
Receptory najintensywniej odpowiadają na gwałtowne zmiany.
3
DROGA CZUCIOWA Droga czuciowa (=sensoryczna) – łańcuch neuronów i ośrodków nerwowych uczestniczących w przekazywaniu informacji z narządu zmysłu do OUN
włókna w drogach sensorycznych odzwierciedlają topografię narządu recepcyjnego pierwszy neuron czuciowy nazywany jest protoneuronem.
KLASYFIKACJA WŁÓKIEN CZUCIOWYCH Podział średnica szybkość I A II A III A IV C
Typ włókna
Średnica aksonu
Szybkośc przewodzenia
z osłonką mielinową z osłonką mielinową z osłonką mielinową bez osłonki mielinowej
12-20 m 6-12 m 1-6 m 1 m
80 – 120 m/s 35 – 75 m/s 5 – 30 m/s 0,5 – 2 m/s
KODOWANIE INFORMACJI O CHARAKTERZE BODŹCA Do zakodowania są: natężenie bodźca, czas trwania oraz jego lokalizacja Potencjał czynnościowy ma zawsze taką samą amplitudę– intensywność bodźca nie zmienia jego wielkości dlatego istnieją następujące sposoby kodowania informacji:
zmiana częstotliwości potencjałów czynnościowych w aksonie o częstotliwość jest wprost proporcjonalna do natężenia bodźca rekrutacja jednostek czuciowych o wraz ze wzrostem siły bodźca wzrasta liczba uczynnionych receptorów
LOKALIZACJA BODŹCA Jednostka fizjologiczna czucia – wszystkie receptory wraz z pojedynczym neuronem, który je unerwia. Pola recepcyjne – obszary na którym znajdują się receptory pobudzające dany neuron czuciowy posiadający swoją reprezentacje ośrodkową.
posiadają różny kształt oraz wielkość mogą się nakładać na siebie im większe znaczenie danego obszaru tym mniejsze jest pole recepcyjne
INTEGRACJA OŚRDKOWA Sygnały docierające drogą czuciową są opracowywane i analizowane w wyższych piętrach OUN. Przetworzenie w ośrodkowym układzie nerwowym polega na wielokierunkowej analizie docierającego sygnału w korze mózgowej w wyniku której może wystąpić:
wyzwolenie odpowiedzi odruchowej zmiana zachowania uświadomione odczucie
4
CZUCIE Czucie – najbardziej elementarne i ogólne doznanie związane z pobudzeniem receptorów
czucie protopatyczne - nieprecyzyjne czucie epikrytyczne – precyzyjne
FUNKCJE WZGÓRZA Wzgórze – podkorowy ośrodek czucia
przełącznik czuciowo-czuciowym o wysyła impulsację otrzymaną z dróg czuciowych do kory czuciowej przełącznik czuciowo-ruchowym o wysyła impulsację otrzymaną z prążkowia i móżdżku do kory ruchowej i prążkowia ośrodek syntezy prostych wrażeń czuciowych o dotyk protopatyczny ośrodek czucia bólu część układu niespecyficznej aktywacji kory mózgowej
GŁÓWNE GRUPY JĄDER WZGÓRZA I ICH FUNKCJE JĄDRA SPECYFICZNE jądra przednie brzuszne przednie ruchowe
brzuszne boczne
brzuszne jądra brzusznoboczne
brzuszne tylno-boczne czuciowe
brzuszne tylne
brzuszne tylnoprzyśrodkowe
grzbietowoboczne
boczne
boczne tylne jądra przyśrodkowe poduszka ciała kolankowate
boczne przyśrodkowe JĄDRA NIESPECYFICZNE
jądra śródblaszkowe jądra linii pośrodkowej j. siatkowate
FUNKCJE limbiczne, o projekcjach z podwzgórza do kory obręczy impulsację z pallidum przekazuje do kory przedruchowej - pole 6 pobudzenie z pallidum i móżdżku (jądra zębatego) przekazuje do kory zakrętu przedśrodkowego - pole 4 i 6 otrzymuje impulsację z pęczka smukłego i klinowatego, przekazuje do zakrętu zaśrodkowego otrzymuje impulsację z wstęgi nerwu trójdzielnego i drogi rdzeniowowzgórzowej, przekazuje do zakrętu zaśrodkowego asocjacyjne, o projekcjach do kory ciemieniowej i do kory obręczy asocjacyjne, o projekcjach do kory ciemieniowej asocjacyjne, o projekcjach do kory czołowej asocjacyjne, o projekcjach do kory ciemieniowej, skroniowej i klinka pobudzenie z siatkówki wysyła do kory wzrokowej pobudzenie z narządu Cortiego wysyła do kory słuchowej FUNKCJE
największe - j. środkowo-pośrodkowe rozlane pobudzenie kory
5
FIZJOLOGIA WYBRANYCH RECEPTORÓW MECHANORECEPTORY BODZIEC ADEKWATNY dotyk, ucisk, rozciągnięcie, wibracja, ruch włosa
RECEPTOR
skóra owłosiona
skóra nieowłosiona
BUDOWA RECEPTOR
MODALNOŚĆ
WRAŻENIE
Ciałko dotykowe (ciałko Meissnera)
prędkość
dotknięcie, rozciągnięcie
Ciałko blaszkowate (ciałko Paciniego)
przyspieszenie
wibracje
Łąkotka dotykowa (łąkotka Merkela)
prędkość i przemieszczanie
dotknięcie, ucisk
Ciałko zmysłowe (ciałko Ruffiniego)
przemieszczanie
rozciąganie
Receptor koszyczkowy mieszka włosowego
przemieszczanie
ruchy włosa
BUDOWA
ROZMIESZCZENIE MECHANORECEPTORÓW Czucie dotyku możliwe jest tylko w ściśle określonych obszarach skóry nazwanych punktami dotykowymi.
nierównomiernie w różnych okolicach skóry: o najwięcej na opuszkach palców, czubku nosa oraz wargach o najmniej na plecach, udach i ramionach skutek: różna wrażliwość na ucisk rozmaitych okolic skóry. o aby wywołać rekcję w skórze czubka nosa wystarczy ucisnąć ją z minimalna siłą wynoszącą jedynie 2g/mm2. o aby spowodować podobny efekt na skórze ramion, trzeba ją ucisnąć niemal 20-krotnie mocniej.
Wykonaj zadanie 1.
DZIAŁANIE MECHANORECEPTORÓW Wielkość pola recepcyjnego określa najmniejszy dystans pomiędzy dwoma punktami, który odczuwa się jeszcze jako oddzielne. Wielkość pól recepcyjnych mechanoreceptorów:
6
WIELKOŚĆ POLA RECEPCYJNEGO (RF) Małe (I) Duże (II) Szybka (F)
Ciałko Meissnera
Ciałko Paciniego
Wolna (S)
Łąkotki Merkela
Ciałko Ruffiniego
ADAPTACJA (A)
szybko adaptujących się: 1,5-5 cm2 wolno adaptujących się: 1-12 mm2 Receptory AS – reagują na bodźce stacjonarne, tzn. na stale przyłożoną siłę Receptory AF – informacje o ruchu przedmiotu przesuwającego się po powierzchni skóry, wibracjach
Wykonaj zadanie 2.
DROGA CZUCIOWA I neuron: zwój nerwu rdzeniowego II neuron: róg tylny rdzenia kręgowego lub jądro smukłe i kinowate rdzenia przedłużonego III neuron: jądro przekaźnikowe wzgórza ( jądro brzuszne tylno-boczne wzgórza)
INTEGRACJA OŚRODKOWA Zakręt zarodkowy: pola 1,2,3 wg Brodmana
TERMORECEPTORY BODZIEC ADEKWATNY
różnica temperatur pomiędzy receptorem a przedmiotem o niemożliwa do określenia jest absolutna temperatura przedmiotu, lecz kierunek przepływu ciepła między skórą a przedmiotem.
Zero fizjologiczne – stan, w którym notuje się jednakową temperaturę powierzchni skóry oraz otoczenia.
wówczas nie są pobudzane żadne receptory.
RECEPTOR
Termoreceptory ciepła Termoreceptory zimna
BUDOWA
bezosłonkowe zakończenia dendrytów bardzo małe pola recepcyjne 3 do 10 razy więcej receptorów zimna
RECEPTOR Termoreceptor ciepła Termoreceptor zimna
BODZIEC PROGOWY wzrost temp. 0,0001C/s spadek temp. 0,0004C/s
ADAPTACJA
WRAŻENIE
WŁÓKNA
Zakres temperatury
wolna
Wzrost temperatury skóry
C
30-50C
wolna
Spadek temperatury skóry
A
12-35C
7
temperatura 15-30C odczuwana jest jako chłód, a poniżej 15C jako dokuczliwe zimno wysoka temperatura w pewnym stopniu pobudza także receptory zimna pod wpływem niskiej lub bardzo wysokiej temperatury pobudzane są receptory bólowe
częstotliwośc wyładowań [Hz]
DZIAŁANIE TERMORECEPTORÓW receptory ciepła
10
ból receptory zimna
6
ból
2 12
35
50 O
Temperatura [C]
Wykonaj zadanie 3 i 4.
DROGA CZUCIOWA Identyczna jak w przypadku mechanoreceptorów
REPREZENTACJA KOROWA Reprezentacja korowa czucia: pole 1-3 wg. Brodmana
SŁUCH BODZIEC ADEKWATNY Fala akustyczna
częstotliwość: 16 – 20 000 Hz o zmniejsza się z wiekiem natężenie: 0 – 120 dB
Próg słyszenia - najmniejsze natężenie danego tonu, przy którym jest on słyszalny
największa ostrość (rozdzielczość): 1000 – 4000 Hz zakres mowy ludzkiej: 300-3000Hz najlepiej słyszalne tony: 500 – 5000 Hz
Poziom intensywności dźwięku [dB]
próg bólu
rejon muzyki rejon mowy
próg słyszalności
Częstotliwość [Hz]
Próg bólu górna granica słyszenia
natężenie przy którym występuje uczucie bólu (ok. 120 dB)
Wykonaj zadanie 5.
RECEPTOR
wyspecjalizowanym narządem odbiorczym bodźców jest ucho natomiast właściwym receptorem są komórki narządu spiralnego (Cortiego)
8
BUDOWA UCHA Ucho zewnętrzne:
Małżowina uszna o
zbiera i kieruje fale dźwiękowe do przewodu słuchowego zewnętrznego.
o
stanowiąc zasłonę dla fal dźwiękowych przychodzących z tyłu ma pewne znaczenie w podniesieniu ostrości słuchu,
o
odgrywa więc pomocniczą rolę w lokalizacji źródła dźwięku
o
u człowieka pełni niewielką funkcję
Przewód słuchowy zewnętrzny o
ochrania błonę bębenkową,
o
ukształtowanie przewodu oraz wydzieliny gruczołów pomagają utrzymać odpowiednią temperaturę i wilgotność, od czego zależy sprężystość błony bębenkowej
Ucho środkowe:
Błona bębenkowa (membrana tmpani) o
fala akustyczna, po przejściu przez przewód słuchowy zewnętrzny, uderza w błonę bębenkową i wprawia ją w drgania. Za pośrednictwem błony bębenkowej zostaje wprawiony w ruch zespół kosteczek słuchowych
Kosteczki słuchowe – młoteczek, kowadełko, strzemiączko o
połączone ze sobą powierzchniami stawowymi
o
strzemiączko ma bezpośredni kontakt z błoną okienka owalnego
o
ruch strzemiączka powoduje przesuwanie płynów ucha wewnętrznego i w ten sposób pobudzenie narządu spiralnego (=Cortiego)
o
w wyniku działania układu dźwigni kosteczek drgania błony bębenkowej zostają wzmocnione dwukrotnie przed przeniesieniem na podstawę strzemiączka.
mięśnie śróduszne: mięsień napinacz błony bębenkowej, mięsień strzemiączkowy o
Odruch bębenkowy: pod wpływem dźwięków o wysokim natężeniu następuje skurcz mięśni śródusznych. Działają one synergistycznie, usztywniając łańcuch kosteczek przez wciągnięcie błony bębenkowej (m. napinacz błony bębenkowej) i zmniejszenie wychylenia podstawy strzemiączka (m. strzemiączkowy). Usztywnienie łańcucha kosteczek tłumi głównie tony niskie i średnie.
Ucho wewnętrzne:
Ślimak (cochlea) o
stanowi część błędnika kostnego
o
jego oś stanowi wrzecionko (modiolus)
o
w nim umieszczony jest błędnik błoniasty
Przewód błoniasty ślimaka o
Schody przedsionka
o
Schody bębenka
o
Schody środkowe
wypełnione przychłonką (perilympha) wypełnione śródchłonką (endolympha)
Narząd spiralny ślimaka (=Cortiego)
9
BUDOWA NARZĄDU SPIRALNEGO Receptorami słuchu (audioreceptorami) są komórki rzęsate:
wewnętrzne o pojedynczy rząd komórek o ok. 3,5 tys. o rzęski zatopione są w błonie nakrywkowej zewnętrzne o trzy rzędy komórek o ok. 12 tys. o bezpośredniej bliskości błony nakrywkowej
Komórki rzęsate oplecione są zakończeniami włókien nerwowych (I neuronu drogi słuchowej):
obwodowe wypustki neuronów dwubiegunowych zwoju spiralnego ślimaka
UNERWIENIE NARZĄDU SPIRALNEGO włókna aferentne
włókna nerwu słuchowego o ok. 30 tys. większość (93%) unerwia komórki rzęsate wewnętrzne pozostałe unerwiają komórki rzęsate zewnetrzne
włókna eferentne
tworzą szlak oliwkowo-ślimakowy o biegną od górnej oliwki na obwód do ślimaka o hiperpolaryzują komórki rzęsate o skutkiem jest zwiększanie zdolności różnicującej ucha w zakresie dźwięków o różnej częstotliwości
POWSTAWANIE POTENCJAŁU RECEPTOROWEGO ruch płynów ucha wewnętrznego odchylenie błony podstawnej ku górze ugięcie rzęsek komórek słuchowych pobudzenie komórek słuchowych wewnętrznych wydzielanie neurotransmitera potencjał czynnościowy w nerwie słuchowym
TRANSFORMACJA ENERGII FAL DŹWIĘKOWYCH W trakcie przechodzenia przez ucho energia fali dźwiękowej przechodzi trzy transformacje: Drgania błony bębenkowej oraz kostek ucha środkowego drgania płynu w uchu wewnętrznym przenoszone na błonę podstawną potencjały receptorowe komórek rzęsa tych generują potencjały czynnościowe włókna nerwowego Wykonaj zadanie 6,7,8.
DROGA SŁUCHOWA komórka rzęsata I neuron: zwój spiralny II neuron: jądra ślimakowe III neuron: ciało czworoboczne lub wzgórek dolny pokrywy śródmózgowia IV neuron: ciała kolankowate przyśrodkowe V neuron: pierwszorzędowa kora słuchowa
10
KODOWANIE INFORMACJI SŁUCHOWEJ Parametrami kodowanymi w drodze słuchowej są: wysokość dźwięku, jego głośność i kierunek
CZĘSTOTLIWOŚĆ DŹWIĘKU
dla częstotliwości dźwięku do ok. 3000 Hz o kodowanie czasowe o potencjały czynnościowe są generowane podczas określonej fazy fali dźwiękowej dla częstotliwości dźwięku powyżej 3000 Hz o kodowanie przestrzenne o zdolność rozróżniania wysokości słyszanych dźwięków zależy od umiejscowienia pobudzanej komórki na błonie podstawnej ślimaka o tłumaczy je teoria „biegnącej fali” Bekesy’ego
TEORIA „BIEGNĄCEJ FALI” BEKESY’EGO
miejsce drgań błony podstawnej zależy od częstotliwości obieranego dźwięku o niskie tony wprawiają w wibracje koniuszek narządu spiralnego o wysokie tony wprawiają w wibracje okolice wejścia do ślimaka tam gdzie wibracje są najsilniejsze, narząd spiralny generuje najwięcej sygnałów nerwowych
GŁOŚNOŚĆ DŹWIĘKU
im wyższe natężenie dźwięku tym większa częstotliwość wyładowań w neuronach aferentnych organizacja tonotopową włókien nerwowych. o podobna organizacja tonotopowa na kolejnych piętrach drogi słuchowej
INTEGRACJA OŚRODKOWA
integracja obu uszna: zespół jąder dolnych oliwki lokalizacja bodźców słuchowych: zespół jąder górnych oliwki Ośrodek korowy: kora słuchowa płata skroniowego o zakręt skroniowy górny o pole 41 i 42 wg. Brodmanna . tonotopowa reprezentacja ślimaka
RÓWNOWAGA
wykrywanie ruchu i pozycji głowy w trójwymiarowej przestrzeni czucie położenia ciała o kierunek działania siły ciężkości o ustawienie środka ciężkości względem kierunku działania siły ciężkości kontrolowanie postawy i ruchu ciała ustawienie punktu fiksacji oczu
11
BODZIEC ADEKWATNY
Siła ciążenia
RECEPTOR BUDOWA APARATU PRZEDSIONKOWEGO
błędnik błoniasty wypełniony endolimfą: o woreczek narządy otolitowe o łagiewka o 3 przewody półkoliste rozszerzają się na końcach w bańki
Aparat przedsionkowy zlokalizowany jest w uchu wewnętrznym, w części kości klinowej nazwanej błędnikiem kostnym
WŁAŚCIWE RECEPTORY
komórki włoskowate o kinocylium – najdłuższa rzęska o stereocilia – zespół rzęsek połączonych ze sobą
W woreczku i łagiewce komórki te:
pokryte są galaretowatym osklepkiem o zanurzone w nim otolity zbudowane z węglanu wapnia
W bańce
zlepek komórek włoskowatych tworzy grzebień bańkowy (krista) o brak otolitów
DZIAŁANIE Woreczek i łagiewka o o o
otolity zanurzone w leżą w różnych płaszczyznach reagują na przyspieszenie liniowe
Przewody półkoliste o o o o o o o
informacje o przyspieszeniu kątowym obrót głowy połączone z łagiewką ułożone prostopadle względem siebie brak otolitów pobudzane przez ruchy śródchłonki trzy różne płaszczyzny – ruchy głowy wywołują ruch przynajmniej w jednym z kanałów przemieszczają się (pod działaniem sił bezwładności) wraz z endolimfą, co prowadzi do pobudzenia leżących pod nimi komórek zmysłowych (receptorowych)
Wykonaj zadanie 9 i 10.
12
DROGA CZUCIOWA I neuron: nerw przedsionkowo-ślimakowy (VIII) II neuron: jądra przedsionkowe (w pniu mózgu):
górne, dolne, boczne, przyśrodkowe
III neuron:
kora móżdżku jądra ruchowe nerwów czaszkowych rdzeń kręgowy
INTEGRACJA OŚRODKOWA
zmiany w napięciu mięśni kończyn i tułowia odpowiednie ustawienie gałek ocznych
WZROK Najważniejszy zmysł człowieka, który umożliwia:
percepcję kształtu o identyfikowanie kształtów jako określonych obiektów percepcję głębi o stereoskopowe mechanizmy percepcji przestrzeni percepcję ruchu rozróżnianie barw
BODZIEC ADEKWATNY
Światło o promieniowanie elektromagnetyczne o długość fali od 400 do 700 nm o komórka czopkonośna jest w stanie zareagować na pojedynczy foton
RECEPTOR
wyspecjalizowanym narządem odbiorczym jest narząd wzroku: złożony układ gałki ocznej oraz narządów dodatkowych gałki ocznej właściwymi komórkami receptorowymi są czopki i pręciki
BUDOWA I FUNKCJE NARZĄDU WZROKU BUDOWA GAŁKI OCZNEJ Gałka oczna ma w przybliżeniu kształt kulisty, średnicę ok. 25 mm; jej ścianę tworzą warstwy:
zewnętrzna błona włóknista o nieprzejrzysta twardówka
13
utrzymuje kształt i strukturę oka pełni funkcje ochronne o przezroczysta rogówka bardzo silnie unerwiona promień krzywizny mniejszy od promienia twardówki środkowa błona naczyniowa o naczyniówka gęsta sieć naczyń krwionośnych odżywianie zwewnetrznych warstw siatkówki o ciało rzęskowe pierścień na granicy tęczówki i naczyniówki zbudowany z mięśnia rzęskowego (mięśniówka gładka) reguluje za pośrednictwem włókien obwódkowych krzywiznę soczewki oka produkuje ciecz wodnistą o tęczówka spełnia funkcje przesłony regulującej ilość światła wpadającego do oka źrenica - otwór o wielkości zmienianej przez mięśnie zwieracz i rozszerzacz źrenicy wewnętrzna błona nerwowa o siatkówka właściwy element światłoczuły oka
Wykonaj zadanie 11.
ZAWARTOŚĆ GAŁKI OCZNEJ
komora przednia o wypełniona cieczą wodnistą komora tylna ciało szklistym soczewka o położona pomiędzy tęczówką a ciałem szklistym o dwuwypukła o otoczona torebką soczewki o zawieszona na włóknach obwódkowych
NARZĄDY DODATKOWE OKA
aparat ruchowy gałki ocznej powieki o rzęsy spojówka brwi narząd łzowy o gruczoł łzowy o drogi łzowe
aparat ochronny gałki ocznej
OKO JAKO ZŁOŻONY UKŁAD OPTYCZNY Układ optyczny oka – zespół przezroczystych elementów skupiających promienie świetlne na siatkówce rogówka płyn komory przedniej soczewka ciało szkliste
14
elementy są przezroczyste lecz mają różne współczynniki załamania światła o ogólna siła refrakcji układu optycznego oka wynosi ok. 59 dioptrii (D) 30% mocy optycznej przypada na soczewkę ilość światła docierającego do siatkówki zależy od szerokości źrenicy obraz powstający na siatkówce jest rzeczywisty, odwrócony, pomniejszony
Zaćma (=katarakta) – choroba prowadząca do zmętnienia soczewki, będąca jedną z przyczyn ślepoty, głównie u osób po 60 roku życia Gałka oczna w celu poprawnego wypełniania swoich zadań jako układu optyczny wykonuje dodatkowe ruchy (odruch konwergencyjny), reguluje liczbę promieni światła docierających do siatkówki (odruch źreniczny) oraz zmienia krzywiznę soczewki (odruch akomodacyjny).
RUCHY GAŁKI OCZNEJ MIĘŚNIE ODPOWIEDZIALNE ZA RUCHY GAŁKI OCZNEJ
mięsień prosty górny (m. rectus superior) – przywodzi i zwraca gałkę oczną ku górze i ku stronie przyśrodkowej mięsień prosty dolny (m. rectus inferior) – przywodzi i zwraca gałkę oczną ku dołowi i ku stronie bocznej mięsień prosty przyśrodkowy (m. rectus medialis) – przywodzi gałkę oczną mięsień prosty boczny (m. rectus lateralis) – odwodzi gałkę oczną mięsień skośny górny ( m. obliquus superior) – odwodzi, obniża gałkę oczną i zwraca ją ku stronie bocznej mięsień skośny dolny (m. obliquus inferior) – odwodzi, unosi gałkę oczną i zwraca ją ku stronie bocznej
Mięśnie te (oprócz mięśnia skośnego górnego) maja przyczep początkowy w pierścieniu ścięgnistym wspólnym, zaś przyczep końcowy znajduje się na twardówce.
TYPY RUCHÓW GAŁEK OCZNYCH:
szybkie o przy przenoszeniu wzroku z jednego przedmiotu na drugi np. obserwacja drzew w czasie jazdy pociągiem wolne o obserwacja poruszającego się punktu konwergencyjne o zbieżność oczu; ustawienie „punktu fiksacji” (=wpatrywania) generowane z narządu równowagi
DROGA ODRUCHU KONWERGENCYJNEGO Fiksacja (=wpatrywanie) – automatyczne dopasowanie osi widzenia obu oczu w taki sposób, że przecinają się one dokładnie w miejscu oglądanego przedmiotu.
odbywa się na drodze odruchowej (odruch konwergencyjny) pobudzenie mięśnia prostego przyśrodkowego
AKOMODACJA Akomodacja – zdolność zmiany siły refrakcyjnej oka w celu zogniskowania obrazu na siatkówce podczas patrzenia na punkty położone blisko lub daleko od niego.
15
MECHANIZM AKOMODACJI:
zmiana krzywizny soczewki o odruchowy skurcz mięśni akomodacyjnych oka o za pośrednictwem włókien obwódkowych zmiany krzywizny soczewki przyjmuje kształt bardziej kulisty o zwiększona zdolność skupiającą. zwężenie źrenicy zbieżność gałek
ODRUCH ŹRENICZNY Odruch źreniczny – mechanizm pozwalające na obniżenie lub podniesienie czułości oka
średnica źrenic zależna jest od: o natężenia światła o odległości obserwowanego przedmiotu impulsacja wysyłana jednocześnie do prawego i lewego oka źrenice pełnią funkcję przesłony skurcz mięśni okrężnych – pobudzenie przywspółczulne skurcz mięśni promienistych – pobudzenie współczulne
Wykonaj zadanie 12.
DROGA ODRUCHU ŹRENICZNEGO
odruch źreniczny wywołany światłem aktywacja fotoreceptorów jądro przedpokrywowe przywspółczulne jądro dodatkowe nerwu okoruchowego (jądro Westphala – Edingera) zwój rzęskowy skurcz mięśnia zwieracz źrenicy
OSTROŚĆ WZROKU
zdolność ostrego rozróżniania szczegółów i konturów oglądanych przedmiotów. największa ostrość widzenia w dołu środkowym (na wykresie oznaczone jako 100%) w części obwodowej siatkówki zdolność jest znacznie mniejsza, lecz wystarczająca do wykrywania ruchów przedmiotów
Ostrość widzenia [%]
Ostrość wzroku (=rozdzielczość wzroku) – najmniejsza odległość między dwoma punktami, które gołym okiem można odróżnić jako dwa punkty.
Plamka ślepa
Do określania ostrości wzroku stosuje się tablice Snellena Wykonaj zadanie 13.
16
WADY REFRAKCJI 1. Dalekowzroczność (hypermetropia): zbyt małe rozmiary przednio-tylne oka lub niewystarczającą siłą łamiącą układu optycznego oka wzrasta z wiekiem wskutek postępującego osłabienia aparatu nastawczego oka, w wyniku zmniejszenia sprawności mięśnia rzęskowego i elastyczności soczewki Promienie równoległe W celu poprawy ostrości ogniskowane za siatkówką widzenia stosuje się soczewki wrażenie wzrokowe jest nieostre. skupiające. Żeby dobrze zobaczyć przedmiot Ich moc optyczną podaje się w dalekowidz odsuwa przedmiot dioptriach ze znakiem plus (+). od oczu. 2. Krótkowzroczność (myopia): jedna z najczęściej spotykanych wad refrakcyjnych oka ludzkiego zbyt duże rozmiary przednio - tylnych oka lub zbyt duża siła łamiąca układu optycznego oka.
promienie równoległe ogniskowane są przed siatkówką. Żeby dobrze zobaczyć przedmiot krótkowidz przysuwa przedmiot bliżej oczu
W okularach stosuje się soczewki rozpraszające. Ich moc optyczną podaje się w dioptriach dodając znak minus (-).
3. Astygmatyzm: zniekształcenie widzenia wskutek niesymetryczności rogówki oka. Jeżeli promień krzywizny rogówki oka w płaszczyźnie pionowej jest inny niż w płaszczyźnie poziomej, to promienie świetlne padające na różne części rogówki załamywane są w różnym stopniu. Aby skorygować taką wadę stosuje się okulary z soczewkami cylindrycznymi. 4. Starczowzroczność (presbiopia) trudności z akomodacją pojawiające się wraz z wiekiem przyczyną jest zmniejszanie elastyczności soczewki spowodowane jej odwodnieniem.
WIDZENIE OBUOCZNE Polem widzenia określa się wycinek otoczenia dostrzegany nieporuszającym się okiem.
granice pola widzenia wynikają z anatomicznego ukształtowania oczodołu i nosa pola widzenia obu oczu nakładą się na siebie za wyjątkiem najbardziej zewnętrznych części rozstawienie oczu powoduje niewielkie różnice w obrazie padającym na odpowiadające sobie pola siatkówek
Wykonaj zadanie 14.
17
BUDOWA I FUNKCJE FOTORECEPTORÓW SIATKÓWKI BUDOWA SIATKÓWKI
kierunek padania promieni świetlnych
ciało szkliste włókna n. II komórka zwojowa komórka amakrynowa
komórka dwubiegunowa komórka pozioma
pręcik czopek warstwa komórek nabłonka barwnikowego naczyniówka
FOTORECEPTORY SIATKÓWKI PRĘCIKI ok. 130 milionów cienka, wydłużona komórka bardzo wrażliwe na światło – mogą zostać pobudzone pojedynczym kwantem światła
CZOPKI ok. 7 milionów niższe, ostro zakończone stosunkowo wysoki próg pobudliwości w porównaniu do pręcików, ok. 100 razy mniej czułe dyski
segment zewnętrzny mitochondria
jądro wypustka dośrodkowa buławka końcowa PRĘCIK
wydzielany neurotransmiter: glutaminian czarno-białe widzenie w nocy pobudzenie daje nieprecyzyjny obraz zarysu przedmiotu barwnik: rodopsyna (purpura wzrokowa)
CZOPEK
barwne widzenie w dzień z dużą ostrością pobudzenie skutkuje powstaniem precyzyjnego widzenia kształtów barwnik: jodopsyna
Dyski komórek światłoczułych stale są produkowane są u podstawy segmentu zewnętrznego, na szczycie złuszczają się
18
ROZMIESZCZENIE FOTORECEPTORÓW W SIATKÓWCE
plamka żółta
plamka ślepa
2
w obrębie plamki żółtej dominują czopki w centrum brak pręcików o dołek środkowy o miejsce najostrzejszego widzenia barwnego w miarę oddalania się od dołka liczba czopków maleje pręciki rozmieszczone obwodowo, poza plamką żółtą plamka ślepa o miejsce fizjologicznie niewrażliwe na bodźce o tu aksony neuronów zwojowych opuszczają gałkę oczną tworząc nerw wzrokowy w miejscu zwanym tarczą nerwu wzrokowego.
liczba czopków i pręcików na 1 mm
pręciki pręciki
czopki
czopki
70 60 50 40 30 20 10
0
10 20 30 40 50 60 70
kąt perymetru
Wykonaj zadanie 15
ABSORBCJA FOTORECEPTORÓW Ze względu na maksimum absorbcji fali świetlnej wyróżniamy następujące typy czopków:
Long (L) o fale najdłuższe –ok. 559 nm. o kolor czerwony Medium (M) o fale średniej długości –ok. 531 nm. o kolor zielony Short (S) o fale najkrótsze –ok. 419 nm., o kolor niebieski o najmniej, ok. 3-5%
Pręciki
maksimum absorpcji 498 nm
MECHANIZM WIDZENIA BARWNEGO
Barwniki światłoczułe: rodopsyna pręcików (purpura wzrokowa) = retinal + opsyna o daltonizm - mutacja genu kodującego powstawanie opsyn powoduje ślepotę barwną -. Najczęściej występuje czerwowno-zielona ślepota barwna (chromosom X, ok. 9% populacji mężczyzn pewien stopień niedowidzenia koloru zielonego lub czerwonego), rzadko ślepota niebieskiego (chromosom 7)
Wykonaj zadanie 16
19
ADAPTACJA RECEPTORÓW
zdolność przystosowywania się siatkówki do oświetlenia o różnym natężeniu. zmiana wrażliwości na bodźce
ADAPTACJA DO CIEMNOŚCI
krzywa składa się z dwu części: komponenta czopkowa (do 10 minut) oraz komponenta pręcikowa największa wrażliwość pręcików osiągana dopiero po 30 min. przebywania w ciemności – tzw. absolutny próg widzenia duża ok. 92% rodopsyny musi zosteać zresyntetyzowane, aby oko zaadaptowało się do ciemności
ADAPTACJA DO ŚWIATŁA
zmiana szerokości źrenic adaptacja fotoreceptorów o zachodzi bardzo szybko, po 2-3 min. o w pierwszym momencie występuje zjawisko „olśnienia” nerwowa – zmiana szybkości przewodzenia impulsów
Intensywność światła
czopki
pręciki mała
Czas przebywania w ciemności [minuty]
Wykonaj zadanie 17
DROGA WZROKOWA I neuron: pręciki i czopki II neuron: komórki dwubiegunowe III neuron: komórki zwojowe aksony tworzą nerw wzrokowy (n. II) skrzyżowanie wzrokowe (tu krzyżują się włókna z donosowych części siatkówki, pozostałe nieskrzyżowane) pasmo wzrokowe IV neuron: ciało kolankowate boczne (80 % włókien; informacja: CO?) lub wzgórek górny pokrywy śródmózgowia (20% włókien; informacja: GDZIE?) V neuron: pierwszorzędowa kora wzrokowa (pole 17) Część włókien dąży do podkorowych ośrodków wzrokowych:
pola przedpokrywowego o odruch źrenic na światło o odruch akomodacyjny wzgórka górnego pokrywy śródmózgowia o odruch konwergencyjny
INTEGRACJA OŚRODKOWA
Włókna z przynosowych części siatkówek krzyżują się o reprezentacja prawego pola widzenia znajduje się w lewej półkuli o reprezentacja lewego pola widzenia w półkuli prawej. Ośrodek korowy: kora wzrokowa płata potylicznego o pierwotna: pole 17, kora prążkowa, V1 (vision 1) wokół bruzdy ostrogowej o wtórna: pole 18 (V2 i V3) i 19 (V4 i V5) każde z pól zawiera retinotopową reprezentację powierzchni siatkówki
Wykonaj zadanie 18 i 19.
20