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9感觉系统资料
第九章感觉器官
第一节感受器
一、基本概念
(一)感受器
1.定义:
专门感受机体内外环境变化的装置
2.结构形式:
-感觉神经末梢(如痛觉)
-感觉神经末梢+结缔组织(如触觉)
-结构.功能高度特化的细胞(如听觉毛细胞)
3.分类
(1)部位:
内外感受器中枢和外周
(2)性质:
机械.化学.光和温度等
(二)感觉器官
1.定义
专门精细感受机体内外环境变化的器官
如眼.耳
2.结构形式
感受细胞+非神经附属结构
3.特殊感觉器官
分布于头部的眼.耳.前庭.嗅和味等感觉器官
二、感受器的一般生理特性
(一)适宜刺激(adequatestimulus)
1.定义
一种感受器只对一种性质的刺激最敏感(极低刺激强度即可引起感受器兴奋)
如眼(光).耳(声波)
2.意义
一种感受器仅向中枢传递一种刺激信息,有利CNS精确分析,并产生特定感觉和反射.
(二)换能作用
1.定义
各种感受器均能将作用于它们的各种形式的刺激能量转变成传入神经纤维上的动作电位
2.意义
CNS能接受的信息形式
3.感受器电位
刺激转变为动作电位的中介
性质类似局部电位
(三)编码作用(coding)
1.定义
换能过程中,将刺激的信息(质和量)包含在新的动作电位之中.
2.方式
(1).性质编码
部位学说或专用线路学说
特定性质的刺激特定感受器+特定传导通路特定中枢兴奋特定感觉或反射
(2).量(强度)编码
A.传入神经纤维动作电位的频率
B.产生动作电位的传入神经纤维的数量
3.意义
CNS信息处理的基础
(四)适应现象
1.定义
刺激持续作用感受器一段时间后,传入神经纤维的冲动频率逐渐下降.
2.分类
快适应:
刺激开始起作用,很快不起作用.
如皮肤触觉.嗅觉
慢适应:
刺激开始不久后作用略有下降,然后较长时间稳定在这一水平.
如肌梭.颈动脉窦压力感受器
3.意义
快适应:
探索新异刺激
慢适应:
长期持续监测
第二节眼的视觉功能
人脑70%的信息来自视觉系统
人眼的适宜刺激是380-760nm的电磁波
眼由两个功能系统构成:
折光系统-角膜.房水.晶状体和玻璃体等
感光系统-视网膜感光、双极细胞和神经节细胞等
一、眼的折光系统
(一)有关光学原理
1.折射
光波是直线前进传播的,从一种传播介质进入另一介质时,方向发生改变.
2.球面折射
两个传播介质的分界面为球面时发生的折射
3.透镜
玻璃等磨制而成
凸透镜:
会聚光线
凹透镜:
发散光线
当物体距凸透镜无限远时,其成像于后主焦点;凡小于无限远的物体,其成像于后主焦点之后.
(二)眼折光系统的光学特性
1.非单一球面折光体
由系列曲率半径和折光指数不同的折光体构成的复杂折光系统
2.简化眼(reducedeye)
人工假想,折光效果与正常眼等同的等效光学系统.
(1).前后径为20mm的单球面折光体
R=5mm,F1=15mm,F2=20mm,n2=1.333
(2).后主焦点的位置在视网膜上,远处(6米外)平行光线正好聚焦在视网膜上,6米内的光线将聚焦在视网膜之后.
(3).相似三角形原理计算物体在视网膜上的大小
物体大小=物象大小
物体至节点距离节点至视网膜距离
(三)眼的调节
眼看近物(6米内)物体的反射性活动.
1.晶状体的调节
(1)结构与功能特点
双凸透明体,有良好弹性;
附着于悬韧带,后者又系于睫状体;
睫状肌收缩悬韧带松弛晶状体变凸折光力
(2)反射过程
视近物(成像于视网膜后)视皮层视觉模糊皮层-中脑束中脑正中核动眼神经缩瞳核睫状神经节睫状体环形肌收缩悬韧带松弛晶状体变凸折光力成像于视网膜
(3)意义
起主要调节作用
(4)近点
眼能看清物体的最近距离,反映晶状体的最大调节能力.
年龄是重要影响因素.
2.瞳孔的调节
(1)瞳孔近反射
A.眼看近物,瞳孔反射性缩小.
B.意义:
a.减少入眼光量,保护视网膜;
b.减少球面像差
电光源发出的光锥通过透镜后所形成的像不是一个理想清晰点,而是一个小亮园.这是因为透镜愈边缘部分的折光力愈大,愈近中央部分的折光力愈小.
c.减少色像差
透镜对不同色光的折射率不同,故白光经透镜后不是清晰的点像,而是一个有色彩边缘的小园.透镜边缘部分的这种折射率的差异较中央部分大.
(2)瞳孔对光反射
A.弱光瞳孔扩大(保证清晰像)
强光瞳孔缩小(保护视网膜)
B.强光视网膜视神经中脑顶盖前区双侧动眼神经缩瞳核动眼神经中的副交感神经纤维瞳孔括约肌收缩双侧瞳孔缩小
C.重要临床意义
麻醉深度和病情危重的判断指标
3.双眼汇聚
(1)视近物,双眼同步内旋.
(2)使物像落在双眼视网膜的对称位置上,形成单一清晰的像.
(四).眼的折光缺陷
1.近视(myopia)
眼球前后径过长或折射力过强平行光线在视网膜前聚焦视远物模糊及近点近移
凹透镜矫正
2.远视(hyperopia)
眼球前后径过短或折射力太弱平行光线在视网膜后聚焦视远物要调节(易疲劳)及近点远移
凸透镜矫正
3.散光(astigmatism)
角膜表面非正球面(不同方位的折光率不同)平行光线在视网膜上形成焦线视物不清或物像变形
柱面镜矫正
二、眼的感光系统
(一)视网膜的结构和功能特点
1.主要细胞层
色素上皮
感光细胞:
视杆细胞
视锥细胞
双极细胞层与感光细胞终足发生突触联系
与神经节细胞发生突触联系
神经节细胞层
2.有大量电突触
3.视网膜的两种感光换能系统
(1)视杆系统
分布:
视网膜周边
联系:
会聚式联系
多个视杆细胞与一个双极细胞联系
多个双极细胞与一个节细胞联系
感光色素:
一种(视紫红质)
功能:
暗视觉(光敏感度高)
无色觉
分辨力差
(2)视锥系统
分布:
视网膜中央
联系:
单线式联系
一个视锥细胞与一个双极细胞联系
一个双极细胞与一个节细胞联系
感光色素:
红.绿.蓝三种光敏感色素
功能:
昼光视觉(光敏感度低)
有色觉
分辨力高
(3)举例说明
鸡视网膜仅有视锥细胞(无暗视觉)
猫头鹰视网膜仅有视杆细胞(无昼光视觉)
(二)视杆细胞的感光换能机制
1.结构特点
由外段、内段、胞体和终足构成。
外段:
圆柱状
膜盘(近千个)
视紫红质(100万个)
2.视紫红质的光化学反应
(1)视紫红质的结构
结合蛋白
一分子是视黄醛(retinal,11-顺视黄醛,生色基团)
一分子是视蛋白(opsin,348AA,7个螺旋区)
(2)分解反应
光照视紫红质视黄醛变构为全反型视蛋白分子变构信号转导系统感受器电位
(3)合成反应
A.在暗光条件下
B.关键是全反型视黄醛复转为11-顺视黄醛
a.色素上皮摄取全反型视黄醛
异构酶将其转为11-顺视黄醛
11-顺视黄醛返回视杆细胞与视蛋白结合
b.全反型视黄醛转变为全反型视黄醇
异构酶将其转为11-顺视黄醇
11-顺视黄醇转为11-顺视黄醛
C.维生素A(全反型视黄醇)可用于合成和补充消耗
维生素A缺乏夜盲症
(4)分解与合成反应的平衡点取决于光强度
暗光:
合成分解
亮光:
分解合成
2.视杆细胞感受器电位的产生
(1)视杆细胞的静息电位
-30~-40mV
外段膜有一定数量的化学(cGMP)门控Na+通道开放:
A.一定Na+内流(暗电流)去极化状态
B.少量Ca2+内流抑制鸟苷酸环化酶(GC),加强磷酸二脂酶(PDE)对通道负反馈调控
(2)视杆细胞的感受器电位的产生过程
外段膜视紫红质吸收光量子视黄醛变构为全反型变视紫红质Ⅱ激活膜盘传递蛋白(transducin,Gt)激活邻近磷酸二酯酶(GC)cGMP大量分解胞浆cGMPcGMP门控Na+通道关闭Na+内流超极化终足释放递质神经节细胞AP
(三)视锥系统与色觉
1.与视杆系统的比较
(1).视盘含三种视锥色素
(2).仅视蛋白分子结构与视紫红质稍不同
(3).感光换能机制相似
(4).有色觉
2.颜色视觉的机制
(1)颜色的物理特性
-视觉光波波长范围:
400-750nm
-波长3-5nm的变化:
不同颜色(150多种)
-任何一种颜色可由红.绿.蓝(三原色)光线混合而得
(2)颜色视觉的三原色学说
A.视网膜有对红.绿.蓝色特敏感的三种视锥细胞(含三种相应的光敏感色素);
B.三种视锥细胞不同比例兴奋引起不同色觉
如同等比例兴奋白色觉
仅感红视锥细胞兴奋红色觉
C.色盲:
缺乏某种或某些视锥细胞
色弱:
某种或某些视锥细胞光反应较弱
(四)视网膜的信息处理
1.初步处理
2.建立在特定细胞构筑和化学构筑的基础上
3.神经节细胞的总和与分工负责
如小感受野细胞物体形状与表面特征
大感受野细胞物体定位
复杂感受野细胞物体移动
传递波长信息的节细胞
传递亮度信息的节细胞
传递强度信息的节细胞
(五)与视觉有关的现象
1.视力(visualacuity)
(1)定义
眼对物体细小结构的分辨能力。
(2)测量原理
正常眼能看清楚的最小视网膜象为指标,相当于视网膜中央凹处一个视锥细胞的平均值经(4-5m)
(3)方法
Snellen图标(几组大小不一的字母E)
A.正常标准视力(1.0):
5m处,E字符笔画的宽度1.5mm,视角为1分,视网膜象4-5m
B.测试视力:
-改变距离
V=d/D
d-受试者看清E字符笔画的距离
D-1.0视力者看清该E字符笔画的距离
-改变E字符笔画的宽度
V=1.0/B
B-受试者看清最小E字符笔画的宽度为1.5mm的倍数
2.明暗适应
(1)明适应
现象:
暗处进入亮光处,最初一片耀眼光亮,不能看清物体,片刻之后恢复视觉.
机制:
暗处积蓄的大量视紫红质在亮光处迅速分解
(2)暗适应
现象:
亮光处进入暗处,最初看不清任何物体,一段时间后方能看清物体.
机制:
视紫红质在暗处逐渐合成.
3.视野
单眼固定注视前方一点所能看到的空间范围
白色黄蓝红绿
颞侧鼻侧下方上方
临床意义重要
第三节耳的听觉功能
适宜刺激:
20-20000Hz振动
听阈、痛阈与听域:
每一频率的声波刚能引起听觉的最小强度称听阈,引起耳疼痛的最小强度称痛阈,所有声
频的听阈和痛阈所包含的面积称听域。
一、传音系统的功能
(一)外耳的功能
1.耳廓
集音
辨别声源
2.外耳道
传音
提高声强:
一段封闭的管道可与波长4倍于管长的声波发生共振.
3500Hz声波提高声强10倍.
(二)中耳的功能
1.传音
(1)鼓膜
频率响应佳(2400Hz以下,复制声波)
无固有和残余振动(与声波同始同终)
(2)听骨链
锤骨(柄附着在鼓膜纤维层和粘膜层间)
砧骨
镫骨(脚板与内耳卵园窗膜接触)
2.提高声强
(1)机制
A.鼓膜有效振动面积/卵园窗膜面积=17.2/1
提高声强约17倍
B.听骨链杠杆长臂/短臂=1.3/1=1.3
提高声强1.3倍
上述两者作用共提高声强22.1倍
(2)意义声阻抗匹配
空气声阻抗/内淋巴声阻抗=1/20,声波由中耳传向内耳,声强将衰减20倍.中耳提高声强22.1倍用于补偿这一声强衰减,从而保证内耳声感受器能有效地接受声波刺激.
(三)声波传入内耳的途径
1.气导
声波外耳道鼓膜听骨链内耳
主要途径
1.骨导
声波颅骨内耳
作用甚微
2.临床意义
传音性聋:
气导骨导正常或
感音性聋:
气导骨导
二、感音系统的功能
(一)耳蜗感音换能的过程
蜗管内淋巴振动基底膜振动螺旋器振动毛细胞听毛在盖膜作用下发生剪切运动毛细胞顶部膜机械门控钾通道开放去极化与超极化耳蜗微音器电位毛细胞基底部释放谷氨酸听神经纤维动作电位
(二)耳蜗对声音的初步分析
1.对声音频率的分析
(1)基底膜的行波振动
方向:
底部顶部
最大振动:
声频愈高愈近底部
声频愈低愈近顶部
基底膜物理特性所决定
(2)耳蜗微音器电位
静毛向动毛方向弯曲去极化
静毛背离动毛方向弯曲去极化
毛细胞顶部机械门控钾通道开放和关闭的变化非常迅速,故微音器电位的频率与声频一致.
(3)听神经纤维动作电位
每一条听神经纤维对某一特定频率的声音特敏感(阈强度最小),该频率称其特征频率.
(4)基本分析过程
特定频率声音基底膜特定部位最大振动特定的毛细胞兴奋产生特定频率的耳蜗微音器电位特定频率特征听神经纤维兴奋听觉各级中枢特定神经元兴奋大脑皮层特定音调感觉
2.对声音强度的分析
声音强度大基底膜振幅大兴奋毛细胞数量多耳蜗微音器电位波幅大兴奋的听神经纤维数量多听觉各级中枢兴奋神经元数量多大脑皮层大响度感觉
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