Презентация на тему «Сенсорные системы уха»

МОЗГ, равновесие и слух Лектор: д.б.н. Вячеслав Альбертович Дубынин

1

1

1

1

1

Сенсорные системы с волосковыми рецепторами – слуховая и вестибулярная

Волосковые рецепторы относятся к группе механо-рецепторов и возбуждаются (генери-руют РП) при изгибе волосков от меньшего к большему.

Общий «орган чувства» – внутреннее ухо. Состоит из улитки (слуховая часть), а также вестибулярных мешочков и каналов, наполненных лимфой.

2

Появляются волосковые рецепторы в органе боковой линии рыб (система

подкожных каналов, соединенных с внешней средой); дополнение к осязанию. Позже часть каналов головы отделяется от общей системы, давая внутреннее ухо (сначала вестиб., а затем и слуховую часть).

Рецепторы несут чувствительные волоски-цилии. Киноцилия – одиночный бывший жгутик с микротрубочками; только в вестиб. системе. Стереоцилии – от 10 до 50-60; выросты с актиновыми нитями-филаментами. Волоски выходят в полость внутреннего уха; в нижней части рецептора – синапс.

3

Волосковые рецепторы возбуждаются при изгибе волосков от меньшего к

большему. Почему? Длительное время считали, что здесь работают механочувствительные ионные каналы, которые меняют размер «прохода» при деформации (как в системах кожной и мышечной чувствительности).

Рецепторы несут чувствительные волоски-цилии. Киноцилия – одиночный бывший жгутик с микротрубочками; только в вестиб. системе. Стереоцилии – от 10 до 50-60; выросты с актиновыми нитями-филаментами. Волоски выходят в полость внутреннего уха; в нижней части рецептора – синапс.

4

Волосковые рецепторы возбуждаются при изгибе волосков от меньшего к

большему. Почему? Длительное время считали, что здесь работают механочувствительные ионные каналы, которые меняют размер «прохода» при деформации (как в системах кожной и мышечной чувствительности).

5

Реакция на линейное ускорение: смещение желеобразной массы за счет

инерции при появлении ускорения (либо изменения положения головы в пространстве) ведет к деформации волосков и возбуждению (торможению) некоторой части рецепторов.

В вестибулярных мешочках и каналах над волосковыми клетками в лимфе плавает особая желеобразная масса, укрепленная «слуховыми камнями» – отолитами (отолитовая мембрана).

6

- -

+ +

Отолиты – карбонат кальция.

Два правых рецептора – активация, два левых – торможение. В целом гребень волосков каждого рецептора настроен на «свое» направление ускорения.

7

Сигнал от каждого рецептора топически («поточечно») передается в

вестибулярные ядра, нейроны которых врожденно связаны с восприятием соответствующих направлений ускорения. Чувствительность мешочков и вестибулярной системы в целом к линейным ускорениям составляет примерно 2 см/cек2. Порог различения наклонов головы рецепторами мешочков вперед-назад составляет около 2о, вправо-влево – 1о. Рецепторы каналов реагируют на угловое ускорение (вращения, повороты); при этом каналы взаимно перпендикулярны и характеризуют вращение в трех измерениях пространства.

8

Дальнейшая быстрая передача вестибу-лярной информа-ции (прежде всего,

для коррекции движений): в спинной мозг (вестибулярные рефлексы) в средний мозг (глазодвигательные рефлексы) в мозжечок (автоматизация движений) в таламус (далее – кора больших полу-шарий).

4

2

3

1

9

4

3

2

1

Таламус: фильтр инф-ии (функция внимания)

В коре больших полушарий вестиб. сигналы используются для построения и коррекции произвольных движений. Расположение: стенка боковой борозды со стороны височной доли; граничит со слуховой корой и центром вкуса (на дне боковой борозды в островковой доле).

4

10

Наружное ухо: «рупор» для сбора колебаний воздуха

Среднее ухо: энергия колебаний воздуха улавливается барабанной перепонкой и передается слуховыми косточками на стенку улитки («овальное окно»). В результате возникают колебания лимфы, наполняющей улитку («бегущая волна»), что приводит к изгибу волосков и возбуждению расположенных вдоль улитки рецепторов.

11

Membrana tympanica: барабанная перепонка

Соотношение S барабанной перепонки к S овального окна = 20 : 1 (система сбора энергии колебаний воздуха; «принцип канцелярской кнопки»)

12

Распространение колебаний по каналам улитки: из верхнего канала в

нижний + колебания базилярной мембраны.

Улитка: две мембраны, три канала.

Овальное окно

Перилимфа

Л-ца преддверия

Улитковый проток

Стремя

Барабанная л-ца

Круглое окно

Эндолимфа

13

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

шире базилярная мембрана.

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

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

14

Улитка: разные части базилярной мембраны отвечают на разные частоты

(20-20000 Гц)

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

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

Высокие частоты

Низкие частоты

Оваль- ное окно

Оваль- ное окно

15

Улитка – частотно-амплитудный анализатор («на выходе» возникает спектр

звука). В ЦНС – тонотопические карты.

Нч

Вч нч

Вч

Активность волосковых клеток

Расстояние от овального окна

Слуховые ядра ЦНС

Оваль- ное окно

16

Слуховые центры головного мозга

2. Нижние холмики четверохолмия. 3. Медиальные коленчатые тела таламуса.

1. Улитковые ядра; ядра верхней оливы. Сравнение сигна-лов от правой и левой улитки = определение направления на источник звука (ближе с той стороны, где громче и раньше).

17

Слуховая кора:

Первичная – височная доля, по границе боковой борозды. Завершение частотно-амплитудного анализа, наиболее точная тонотопическая карта. В передних зонах – низкие частоты; особенно детально анализируется речевой диапазон – 50-500Гц; точность – до 1 Гц. Способность к разли-чению частот в зна-чительной степени задана врожденно.

18

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.

19

Задняя часть височной доли – третичная слуховая кора: узнавание

наиболее сложных слуховых образов (музыки, речи). Узнавание речи на слух – зона Вернике (доминантное полушарие). Зона Брока – речедвигательная зона. Основная проблема: нужно реагировать не на частоты и их совокупность, а общую форму спектра (вне зависимости от конкретных частот) + делать это в реальном времени.

Женский мужской голос голос

20