Анатомия чувств: как мы видим, слышим, осязаем и чувствуем
Шестой сезон встреч интеллектуального клуба «Химия слова», организованного ПАО «ТОАЗ» в форме городского лектория, продолжили сразу два лектора: химик-органик Алексей Паевский и врач лучевой диагностики Анна Хоружая.
Ученые не первый раз общаются с аудиторией клуба «Химия слова» в ДК ТОАЗа и с удовольствием приезжают в Тольятти вновь.
«Мы часто приезжаем на лекции. Я в третий раз, Алексей уже в шестой раз», — говорит Анна Хоружая.
«Здесь одна из самых лучших аудиторий, это здорово, — признается Алексей Паевский. — Для нас большая честь и большая радость во второй раз в этом году побывать в Тольятти, ведь мы были здесь прошлый раз в мае. За это время изменилось очень многое. Главное, что изменилось: у нас в стране появилась работа на десять лет вперед. В стране объявлено Десятилетие науки и технологии. Очень важное и полезное дело делает «Тольяттиазот», когда постоянно, регулярно, ежегодно приучает людей к науке.
Опыт «Тольяттиазота» — передовой опыт популяризации науки в России. Мы всегда его показываем и хотим удачно масштабировать и ставить в пример другим крупным предприятиям».
1 Один раз увидеть
«Мы сегодня расскажем про историю изучения органов чувств: как это все развивалось; как знание совершенствовалось и что мы знаем сейчас; как работают органы чувств, а также что узнали совсем недавно, последние самые значимые открытия», — говорит Анна Хоружая. — Я думаю, начать стоит с того, что мы с вами сегодня будем обсуждать сразу пять интересных тем, которые входят в понимание анатомии чувств и того, как мозг воспринимает информацию, которая находится вокруг нас».
«Начнем мы со зрения. Зрение — одно из самых основных наших чувств. Без зрения человек слеп, видеть нам крайне важно. Очень давно люди Задумывались, как мы видим», — говорит Алексей Паевский.
Если не обладать современными знаниями, это вопрос не самый банальный, потому что еще в Античности были две конкурирующие теории.
Первая теория была более умозрительная — это эмиссионная теория. «Считалось, что у нас из глаз идет некий поток зрительных лучей, и вот им мы видим. Евклид, Птолемей считали именно так», — говорит Паевский.
Вторая теория — это интервизионная.
«Аристотель и Гоген считали наоборот, что мы видим от предметов то, что идет к нам. То, что это отраженный свет, понятно стало не сразу. Мы воспринимаем, здесь мы не активны, элемент зрения пассивный: то, что к нам идет, мы воспринимаем», — рассказывает ученый.
Лектор напомнил аудитории, что исторически складывались две конкурирующие теории о том, где находится орган чувств, чем мы воспринимаем чувство. Кто-то говорил, что пустоты в мозге, кто-то — что это сердце. И сердце побеждало.
Только в Средние века стали звучать некие анатомические детали, которые связаны со зрением. Эсмаил Джорджани впервые увидел зрительный перекрест, а Андреас Везалий сделал важнейшее открытие. Он показал, что нервы, по которым идут сигналы, это не пустые трубки.
Евстахий показал, что эти зрительные нервы идут не в пустоты мозга, желудочки, а дальше. Фаллопий описал очередные нервы, все 12 пар.
«В XIX веке начинается настоящая наука, и приходит понимание, как это все работает. Дэвид Ферриер стал первым человеком, который даже был осужден за опыты над животными. До этого считалось, что с животными можно делать все что угодно, а потом был принят закон ближе к концу XIX века. Ферриера осудили задним числом, но он показал, что область мозга, которая отвечает за зрение, расположена не во лбу, как раньше считалось, а в затылке», — рассказывает Паевский.
Фото: ПАО «ТОАЗ»Дальше уже в XX веке работал Кирстен. Он был физиком, но получил премию по физиологии, потому что изучил всю оптику, которая происходит в глазу. Все, что происходит в хрусталике до сетчатки. Дальше зрение изучала уже клеточная биология, во второй половине XX века.
«Те участки глаза, которыми мы воспринимаем свет, состоят из трех типов, мы видим на самом деле только три цвета, а потом происходит смешение этого всего», — говорит Паевский, напоминая, что Джордж Уолд ушел еще глубже, он ушел в молекулярную структуру, разбирался, как белки видят свет.
Процесс это такой: попадает кусочек кванта света на одну молекулу, и с этого белка начинается фантастический процесс преобразования кванта света в картинку у нас в мозге.
«Конечно, это еще не все, и наши знания будут пополняться еще не одним фактом. Общее представление у нас уже есть, но будет пополняться более детальными представлениями», — убеждена Анна Хоружая.
…Органы чувств называются анализаторами. Это такое понятие, куда входит несколько отделов. Наш глаз не единственный, его нельзя назвать в полной мере анализатором.
Он, скорее, является периферическим отделом. Наш анализатор состоит из периферического отдела — это приемник информации; то, через что информация попадает; потом распространяется в мозг, то есть попадает в области мозга, которые анализируют информацию (проводниковый отдел).
И, наконец, центральный отдел, где в мозге вся информация обрабатывается, синтезируется, и мы получаем представление о чем-либо.
«Если по подобному принципу разложить зрительный анализатор, то мы увидим следующую вещь. Это азы, которые меняться не будут. Периферический отдел — это сетчатка, которая находится в глазном яблоке. Проводниковый отдел — это зрительный нерв. У нас всего двенадцать пар черепно-мозговых нервов. У нас единственная десятая пара, нерв, который другой в семье. Эти нервы имеют небольшую длину. А зрительная — это вторая пара нервов. Центральный отдел — то, что обрабатывает зрительный сигнал, затылочная кора больших полушарий», — рассказывает Хоружая.
Существует сетчатка, колбочки и палочки. У нас всего два вида фоторецепторов, клеток, которые воспринимают сигнал. Колбочки и палочки, колбочки более пухлые.
Фото: ПАО «ТОАЗ»«Свету, чтобы попасть в глаз, быть максимально воспринятым, у нас есть точка, на которой мы фокусируемся, а все остальное в периферии. И вот в этой точке, где мы фокусируемся, на сетчатке, куда попадает максимальное количество света, волн, именно там сфокусированы основные цветовые рецепторы», — говорит Хоружая.
Есть три вида колбочек, отвечающих за красный, за синий, за зеленый цвет. Каждый вид сопровождается определенными химическими веществами. И все лучи концентрируются там, где больше веществ, чтобы это все случилось, хрусталик принимает такую форму, чтобы туда попадали лучи.
В сетчатке есть желтое пятно. В этом месте максимальное количество колбочек, а по периферии постепенно становится меньше колбочек, но больше палочек. Палочки отвечают за сумеречное зрение и за градацию серого.
Еще в середине XX века было теоретическое предположение о том, насколько человеческий глаз может быть чувствительным.
Провели мысленный эксперимент, а потом теоретически предположили, что глаз может увидеть один фотон, один квант света, единственный.
Если мы посмотрим, то мы увидим одну вспышку со стороны фотона. И только в 2018 году смогли поставить подобный эксперимент и подтвердилось, что да, действительно, человек способен увидеть в абсолютно пустой комнате один фотон. Сложность была в производстве черной краски, которая поглощала бы любой свет.
Если посмотреть на сетчатку схематически, то мы увидим, что она состоит из десяти слоев и шести типов клеток.
Может показаться, что свет должен поступать сразу на фоторецепторы, чтобы быть хорошо обработанным и сразу пойти в мозг, но это не так. Наша сетчатка работает иначе. Фоторецепторы находятся в самом последнем слое: сначала свету нужно пройти сквозь все эти типы клеток, поэтому сетчатка практически прозрачная. Это для того, чтобы свет хорошо проходил и попадал на фоторецепторы.
Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1967 года Уолд описал строение фоторецепторов.
«Интересно, чтобы фоторецептор поймал свет и послал световую волну в электрический сигнал, а точнее, выделил что-то в сигнал и он пошел к мозгу. Фоторецепторы не нейроны, потому что рецепторный аппарат у этой клетки каждый раз, когда на нее попадает фотоны света, ломается. Должны произойти биохимические реакции, которые его возрождают, чтобы он снова мог реагировать на новые потоки света. Если вы были ослеплены светом солнца, случайно на него посмотрев, то могли заметить, что на глазу появляется какое-то пятно и нужно время, чтобы оно прошло. Это происходит из-за того, что биохимический аппарат должен успеть восстановиться», — рассказывает Алексей Паевский.
Формируют зрительный нерв отростки последнего слоя коричневого цвета — ганглионарные клетки.
Фото: ПАО «ТОАЗ»Интересно, что их много типов. У их нейронов, в свою очередь, есть свои типы. В ганглионарных клетках есть механизм, который еще и реагирует на освещенность за окном, подстраивает нас на смену дня и ночи, циркадные ритмы.
Интересно также, что информация сначала собирается с правого и левого зрительных полей каждого глазного яблока, а потом несколько раз перекрещивается. Невролог по тому, какое поле зрения выпадает, очень хорошо должен знать анатомию, чтобы понять, где произошло повреждение.
Зрительные нервы проходят небольшое расстояние, перекрещиваются и превращаются в зрительные тракты, поступают в таламус.
Таламус — эдакий хаб, который собирает все сенсорные сигналы, а потом распределяет по разным областям коры головного мозга для анализа. Потом это все отправляется на зрительную кору в затылочную долю, чтобы обработать информацию.
«Недавно мы поняли, что зрительная кора тоже имеет зоны обработки, а они очень хорошо коррелируют с тем, как все устроено в сетчатке: сигнал, который пойман в какой-то определенной области сетчатки, будет анализироваться именно приспособленной под эту область участком коры головного мозга. Это было названо кластерами зрительных зон», — акцентирует внимание слушателей на новых открытиях Анна Хоружая.
С коллегой согласен Алексей Паевский: «По зрению у нас постоянно что-то происходит интересное. Мы знаем, что, когда человек слепнет, наша зрительная кора не остается пустой, она не просто не работает, а перестраивается, начинается иначе собирать информацию. Как в активности серого вещества, так и в активности между участками она начинает заниматься другими делами. Мозг сам себя пересобирает, чтобы человек мог жить дальше».
Оказывается, область мозга, которая отвечает за распознавание лиц, постоянно растет. Мы с каждым годом встречаем новых людей, и новые образы записываем. Если у человека эта зона повреждена, он начинает страдать и не распознает лица: узнает близких только по голосу, не по лицу.
Новые технологии позволяют нам восстанавливать зрение, даже когда погибли палочки и колбочки.
Теперь мы можем вставить те самые опсины, те самые светочувствительные белки в следующие слои клеток, и эти клетки снова вернут зрение. В прошлом году первый человек увидел свет благодаря такой операции после 30 лет полной темноты.
Фото: ПАО «ТОАЗ»2 Сто раз услышать
«Клавдий Гален нашел слуховой нерв и показал, что он чуть другой, чем другие нервы человека. Главный элемент слуха, который преобразовывает колебания, он пропустил. Барабанной перепонки в его учениях нет», — рассказывает Паевский.
Джироламо да Карпи описал две из трех главных косточек, которые передают и преобразуют сигнал. Потом Инграсия позже описал третью косточку — стремя.
Благодаря Евстахию мы узнали, что ухо может заложить, потому что есть канал выравнивания давления между средним ухом и носоглоткой. Фаллопий все нервы описал, перешел к внутреннему уху, где происходит чудо превращения колебаний жидкости в нервные импульсы.
Меркуриали в XVI веке стал первым фониатром. Он первым написал медицинское руководство по лечению и уходу за слухом.
Даже физики пришли к слуху. Галилей создал идею, что звук — это волны, которые распространяются в воздухе. Дюверни описал ту самую улитку. Звук — это несколько колебаний воздуха, которые воспринимает эта улитка.
«У нас здесь есть слуховой анализатор, который выглядит следующим образом: волосковые клетки, которые представляют собой клетки раздаражающиеся, когда их дергают. Проводниковым отделом здесь является вестибулярный нерв — это восьмая пара черепно-мозговых нервов. Он объединяет в себе и от слуха путь, и от вестибулярного аппарата. А также височная кора больших полушарий, центральный отдел, где находятся слуховые центры», — поясняет Анна Хоружая.
У нас есть внешнее ухо, наша ушная раковина, которая представляет собой резонатор, усиливающий звуковые волны. Она передает их на барабанную перепонку. Там колеблются волны, а барабанная перепонка колеблет самые маленькие косточки нашего организма, а они в свою очередь колеблют окошки.
В нашем внутреннем ухе нет воздушных полостей, там полости наполнены жидкостью со специальным составом. Колебания окошек, которые ведут из среднего во внутреннее ухо, вызывают колебания жидкости. Они куда более сильные и очень хорошо елозят по волосковым клеткам, трогая и цепляя их, тем самым вызывая нервный отклик.
«В нашей улитке есть не только орган слуха, но и полукружные каналы, которые представляют вестибулярный аппарат. Они реагируют на повороты головы, там есть жидкость, которая проходит по куполу, и механическим воздействием вызывается сигнал. Также в полукружных каналах находятся такие же клетки, которые фиксируют движение головой вверх и вниз», — напоминает Хоружая.
Фото: ПАО «ТОАЗ»Сигнал обязательно редактируется в среднем мозге, там стоят контроллеры, которые могут вычленить голос знакомого в шуме. А потом сигнал поступает в слуховую кору. Есть разные области, два пути.
Для речи есть зона для обработки моторной речи и сенсорный участок речи, которым мы понимаем, что нам говорят.
3 На запах
«Обоняние — меньше всего писали про этот орган, и даже до сих пор есть мифы», — говорит Паевский.
Греки начали писать о нем. Алкмеон считал, что запахи-частицы попадают в нос и мы их воспринимаем. Но потом с запахами что-то пошло не так.
Платон тоже прав, что вкус и запах зависят от формы частиц, так и есть. Демокрит тоже считал, что запах зависит от формы.
Аристотель начинает дальше думать, он начинает разделять запахи на классы. Конечно же, это достаточно примитивно, он считал, что есть семь типов запахов. Первый труд о запахах появился в IV веке до нашей эры.
До XIX века только Клавдий Гален описал анатомическую часть запаха, а именно обонятельные луковицы.
Запах — это разновидность вкуса.
Андреас Везалий тоже оказался близок, что запах воспринимает сам мозг, а не дырки в нем. Дальше впервые мы поняли, что есть обонятельные нервы. Карл Линней строит классификацию запахов, мы пользуемся его системами до сих пор.
Но вот начинается настоящая наука. Цваардемакер впервые придумал, как измерить силу запаха. Есть линейка, и мы приближаем ее к себе, чтобы понять, когда появится запах. За столько лет ничего лучше не придумали.
Джон Хьюлингс Джексон определил обонятельную кору, и дальше мы уходим в клетки. После этого прошел еще век, пока мы не добрались до белковых клеток, когда Линда Бак и Ричард Аксель открыли те самые белки.
Обоняние — это самая непонятная история.
«Весь наш обонятельный аппарат состоит из обонятельных клеток, которые находятся в верхней полости носовой. Это уже нейронные клетки. Проводниковый отдел — это первая пара нервов. Центральный отдел — это спорный момент. Каждая область мозга будет реагировать на запах, но основные — это обонятельные луковицы и орбитофронтальная кора, а еще гиппокамп», — рассказывает Хоружая.
Почему сложился миф про собак? Анатомы XIX века были уверены, что мы чувствуем хуже, сравнив соотношение мозга и обонятельных луковиц, в том числе и у людей. Поняли, что у человека хорошо развито зрение, ну и ладно.
Только в нулевых годах появилось научное направление, которое стало разбираться с этими мифами. Если провести линию, то собака и человек смогут хорошо справиться с этим. Человек прекрасно пройдет по следу запаха.
Линда Бак и Ричард Аксель установили, что 3% всех генов, а это примерно 28 тысяч генов, принадлежат обонянию. Только представьте себе: 3% всех генов отданы одному чувству. Это очень много. Многое мы даже не знаем, почему это так.
«Наши обонятельные клетки очень чувствительные: хватает 10-15 молекул на один миллиард, чтобы мы смогли ее почувствовать. Мы знаем, что у нас есть 400 типов рецепторов, которые имеются в обонятельных нейронах. Запах — это не одна молекула, а сложная система из десятка молекул. Каждый запах может состоять из многих компонентов. Различить все триллионы запахов может наш мозг», — утверждает Хоружая.
Фото: ПАО «ТОАЗ»4 Попробуй на вкус
«Вкус и запах сложно отделить друг от друга. Вкус формируется благодаря запахам, благодаря простой системе: мы выдыхаем воздух, часть которого попадает в верхнюю носовую полость и регистрируется обонятельными клетками. Нейрогастрономия сегодня очень бурно развивается и дает нам новые поводы для открытий», — продолжает Хоружая.
Очень много вещей происходит, связанных с обонянием. Как оказалось, после ковида через полгода 20% людей не восстановили свое обоняние, а 5% даже через год не смогли.
Оказывается, что запаховые рецепторы есть даже на языке. Запах подстегивает наши воспоминания, запах очень помогает нам запоминать, как выяснили ученые.
«В изучении вкуса первыми были индусы, самая первая классификация была у аюрведов 2600 лет назад», говорит Паевский.
Как и запахи, это все специальные атомы, только не по рецепторам, а по трубочкам попадают в мозг. Первая классификация у Аристотеля: все основные вкусы — сладкий, соленый, горький, кислый. Везалий описал правильный путь от языка к мозгу, все нервы, которые передают вкус.
Первая научная работа о вкусах появилась в 1500-х годах «О вкусе сладком и горьком». Дальше добавили еще пресный и жирный вкус.
«На рубеже XIX и XX веков ученые добавляли и убирали вкусы. Густав Швальбе открыл те самые клетки, которыми мы воспринимаем вкус, те самые вкусовые сосочки. Пятый вкус добавил Кикунаэ Икэда — японский гастрономический химик. Он открыл мясной вкус, который сейчас мы знаем как глутамат натрия», — рассказывает Паевский.
Когда мы говорим о вкусах, невозможно не подумать о еде, такова наша природа. Как устроен вкусовой анализатор?
Со школы мы знаем, что на языке есть рецепторы вкуса, а проводниковым отделом будут сразу несколько нервов, ведь у языка несколько нервов. Сразу четыре пары нервов участвуют в переносе от языка к мозгу. Это все обрабатывает островковая кора.
Фото: ПАО «ТОАЗ»«Вкусовых сосочков несколько. Они содержат вкусовые почки, в которых есть вкусовые клетки. Уже у эмбриона на 7-й неделе сформированы вкусовые сосочки. На нашем языке находятся всего 10 тысяч вкусовых почек. Они и на языке, и на щеках, и на небе есть. Мы вкусы чувствуем всем языком. Каждая вкусовая почка отвечает за свой вкус. Разделение на зоны вкуса нет», — говорит Анна Хоружая.
Клетки вкуса — это не нейроны. Недавно в 2012 году нобелевские лауреаты установили устройство рецепторного аппарата.
Потом мы установили рецептор к жирному вкусу, а в 2019-м нашли и металлические рецепторы.
«Есть также ложные вкусы, например, ментоловый или острый. Это не вкусы, а реакция на холод или тепло. Получается, что это реакция, а не сам вкус», — рассказывает доктор Хоружая.
150 миллисекунд — это скорость поступления вкуса в мозг. Оказывается, что сладкое бывает разным, ведь разные рецепторы отвечают за сладкое. Можно улучшать вкус виртуальной реальностью. Сложные клетки вкуса есть, которые по-разному реагируют на вкус.
«Некоторые вкусы идут прямо через кишечник. Мы пристращаемся к сладкому не языком, а кишечником. Бактерии руководят нашими предпочтениями к еде», — говорит удивительные вещи Алексей Паевский.
5 Трогать разрешается
«Самое сложное чувство — это осязание. Здесь много чего интересного. В осязание также входит боль. Хотя боль долго не относили к чувствам», — рассказывает Паевский.
Первую теорию осязания начал создавать Декарт. Он показал, как работает боль. Он показывал, как в мозг движется боль. Он считал, что чувства текут по телу.
Чарльз Бэлл разобрал все чувства по рецепторам, добавив осязание. Мы стали открывать разные клетки, которые отвечают за ощущения: тельца Краузе, Меркеля, Руффини и другие. У нас много разных осязаний.
Ощущение поглаживания — одно, ощущение боли — другое.
Все привело к тому, что мы стали искать, где это обрабатывается в мозге. Нейрохирург Уайлдер Пенфилд в 20-30-е годы делал операции на мозге, тогда он прокартировал отдельные участки, которые отвечают за ощущения в теле.
Последние рецепторы изучили недавно двое ученых — Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян, а в прошлом году получили за это Нобелевскую премию. Получили премию за рецепторы тепла, а также рецепторы холода и рецепторы проприоцепции.
Это чувство можно отнести как к осязанию, так и к другому чувству. Внутри мышц есть рецепторы, которые мы осязаем.
«Про осязание мы знаем сейчас следующее: есть много разных осязательных рецепторов, которые реагируют на прикосновения, по чувствительным волокнам это приходит в спинной мозг, где поднимается в головной мозг, проходя таламус, в теменную кору. Сенсорный гомункулос расположен в теменной коре. Рецепторное поле — это то, что нам нужно для мелкой моторики. Мы потрогали что-то кончиками пальцев и поняли, что это такое. Чем оно шире, тем меньше детализация чувства происходит. Все эти клетки разделяются на подтипы: они реагируют на механическое воздействие, температуру, либо на что-то химическое, либо на болевые стимулы», — разбирает осязание по полочкам Хоружая.
Фото: ПАО «ТОАЗ»Есть быстрые рецепторы и медленные. На теле именно медленные рецепторы, потому что частью спины мы ничего не трогаем, но важно получать какое-то ощущение.
Есть холодовые и тепловые рецепторы, но холодовых больше. Они расположены у каждого человека по-разному, поэтому кто-то мерзнет руками, кто-то ногами. Кому как повезет.
Скорость передачи информации зависит от толщины нервного волокна. Сначала информация приходит по быстрому волокну, а только потом по медленному. Ноющая боль приходит позже, а резкая — почти сразу. Разница распространения достигает несколько тысяч раз.
Информация приходит в спинной мозг, а потом поднимается до головного мозга в теменной доле. У каждого чувства есть свои нервные тракты.
Интересно, что пути боли от болевых рецепторов выглядят немного иначе, но тоже приходят в теменную зону, но там уже совершенно другие процессы происходят.
«На самом деле мы не знаем о чувствах практически все, — делает почти сенсационное признание Алексей Паевский. — Даже за то время, которое прошло с последней нашей лекции об органах чувств, уже вышло много новых открытий, которые меняют наше представление о них. Все постоянно меняется».
— Марина Ярцева
Удивительные органы чувств, которыми обладают животные
Если у нас, людей, в чём-то и есть превосходство перед животными, то на органы чувств это точно не распространяется.
Сом – гигантский плавучий язык
У человека в среднем имеется 10 000 вкусовых сосочков. И все они сосредоточены в одном месте – на языке. Согласно утверждениям одного нейрофизиолога и, по совместительству, специалиста по рыбам, у сомика длиной в 15 сантиметров вкусовых рецепторов не меньше 250 000. И расположены они у него по всему телу. То есть, в каком бы месте вы к нему не прикоснулись, он всегда почувствует, каковы вы на вкус.
Летучие мыши “видят” нашу кровеносную систему
Летучие мыши (вид, который называют “вампирами”) – единственные млекопитающие, которые питаются кровью. С этим гастрономическим пристрастием связано необычайно тонкое развитие чувства, благодаря которому, кстати говоря, летучие мыши получили от матери природы свой крайне неэстетичный нос. Это чувство позволяет животным “видеть” кровь, бегущую по вашим венам.
Нос “вампиров” снабжён своего рода инфракрасным детектором, реагирующим на изменения температуры тела – на расстоянии. Это уже удивительно, потому что другим млекопитающим, включая нас с вами, нужно дотронуться до предмета, чтобы сказать, тёплый он или холодный. Но самое поразительное другое: они умеют определять, какая вена представляет для них наибольший интерес.
Их “тепловые датчики” настолько совершенны, что им не приходится терять время, по нескольку раз запуская зубы в плоть своей жертвы. “Вампиры” попадают прямо в вену, и всегда с первой попытки.
Бивень нарвала – гигантский чувствительный орган
Долгое время учёные недоумевали, зачем нарвалу этот странный бивень, точащий из головы. И, наконец, выяснили. Прежде всего, бивень оказался вовсе даже и не бивнем, а зубом. Это один (изредка два) длинный закрученный спиралью зуб, покрытый десятью миллионами нервных окончаний.
Исследования показали, что нарвал может своим зубом определить степень солёности воды. Зачем им это надо? Содержание соли влияет на замерзание воды. А если вы живёте среди плавучих льдин и дышите воздухом, то вам очень важно знать, что в любой момент вы сможете подняться на поверхность.
Так что бивень-зуб – это прибор, который умеет предсказывать формирование льда. И не только. Он может определять температуру, давление воды, а если его поднять в воздух – то и барометрическое давление.
Рыба-привидение охотится и ведёт наблюдение одновременно, при помощи зеркального зрения
Рыба-привидение (семейство опистопроктовые) – одна из самых необычных обитательниц морских глубин. Ассоциации с ночным кошмаром она удостоилась благодаря глазам – двум большим оранжевым сферам.
Чтобы не попасться в зубы хищнику, эта рыба должна быть начеку постоянно, даже когда охотится сама. То есть ей необходим круговой обзор. И у неё такой есть.
Глаза рыбы-привидения разделены на две части, благодаря чему она может смотреть и вперёд и назад в одно и то же время. Это всё равно, что иметь дополнительную пару глаз на затылке. Только в случае с нашей рыбкой это не отдельная пара глаз, а сложная система со встроенными искривлёнными пластинами, напоминающими зеркало, которые позволяют улавливать тончайшее свечение в полукилометре под поверхностью воды. То есть это скорее даже не глаза на затылке, а пара специальных очков со встроенными зеркалами, которые позволяют видеть происходящее сзади.
Когда рыба-привидение отправляется на охоту, маленькие чёрненькие глазки, которые вы видите по бокам, ищут будущую еду. А то, что похоже на большие оранжевые глаза сверху – это обратная сторона зеркальной поверхности, которая улавливает свечение и предупреждает о появлении хищников.
Моллюск с каменными глазами
Панцирный моллюск или хитон на вид ничего интересного из себя не представляет – на мокрицу похож. Но и у него есть кое-что действительно поразительное – каменные глаза. Мы не хотим сказать, что у этого существа глаза выглядят как камень. Они состоят из арагонита – формы известняка, того самого, который входит в состав раковин моллюсков.
И таких каменных глаз на раковине моллюска может быть несколько сотен.
Моллюски как-то ухитряются добиться оптических качеств от материала, из которого мы строим дома, и «делать» из него оптическую линзу. Как – это учёным только предстоит выяснить. И хотя зрение у хитонов не так, чтобы очень, но они своими каменными глазами вполне в состоянии отличить свет от тени и даже различить форму объекта.
Структура и функции человеческого глаза с маркированной схемой
Глаз является одним из органов чувств тела. В этой статье мы рассмотрим анатомию глаза
.Строение глаза является важной темой для понимания, так как это один из важных органов чувств в организме человека. Он в основном отвечает за зрение, различение цветов (человеческий глаз может различать примерно 10–12 миллионов цветов) и поддержание биологических часов человеческого организма. Человеческий глаз можно сравнить с фотоаппаратом, так как оба работают, собирая, фокусируя и пропуская свет через линзу для создания изображения объекта.
Содержание
- Структура и функции
- Внешняя структура
- Внутренняя структура
Схема человеческого глаза: Вопреки распространенному мнению, глаза не имеют идеальной сферической формы; вместо этого он состоит из двух отдельных сегментов, слитых вместе.
Чтобы узнать больше о нашем глазе и о том, как он функционирует, нам нужно изучить строение человеческого глаза.
Рекомендуемое видео:
Структура и функции глаза человека
Человеческие глаза являются самыми сложными органами чувств в человеческом теле. От мышц и тканей до нервов и кровеносных сосудов каждая часть человеческого глаза отвечает за определенное действие. Кроме того, вопреки распространенному мнению, глаз не имеет идеальной сферической формы; вместо этого это два отдельных сегмента, слитых вместе. Он состоит из нескольких мышц и тканей, которые вместе образуют примерно сферическую структуру. С анатомической точки зрения человеческий глаз можно разделить на внешнюю структуру и внутреннюю структуру.
Внешнее строение глаза
Части глаза, видимые снаружи, включают следующее:
Склера: Белая видимая часть. Он состоит из плотной соединительной ткани и защищает внутренние части.
Конъюнктива: Выстилает склеру и состоит из многослойного плоского эпителия. Он сохраняет наши глаза влажными и ясными и обеспечивает смазку, выделяя слизь и слезы.
Роговица: Это прозрачная передняя или передняя часть нашего глаза, которая покрывает зрачок и радужную оболочку. Основная функция – преломлять свет вместе с линзой.
Радужная оболочка: Это пигментированная окрашенная часть глаза, видимая снаружи. Основная функция радужной оболочки — контролировать диаметр зрачка в зависимости от источника света.
Зрачок: Это маленькое отверстие, расположенное в центре радужки. Это позволяет свету проникать и фокусироваться на сетчатке.
Дополнительная литература: Стереоскопическое зрение
Внутреннее строение глаза
Внутренние компоненты глаза:
Хрусталик: Прозрачный двояковыпуклый хрусталик глаза. Хрусталик прикрепляется к цилиарному телу связками. Хрусталик вместе с роговицей преломляет свет так, что он фокусируется на сетчатке.
Сетчатка: Это самый внутренний слой глаза. Он чувствителен к свету и действует как пленка фотоаппарата. В них присутствуют три слоя нервных клеток, это ганглиозные, биполярные и фоторецепторные клетки. Он преобразует изображение в электрические нервные импульсы для зрительного восприятия мозгом.
Зрительный нерв: Расположен в задней части глаза. Зрительные нервы передают все нервные импульсы от сетчатки к человеческому мозгу для восприятия.
Водянистая жидкость: Это водянистая жидкость, присутствующая между роговицей и хрусталиком. Он питает глаз и держит его надутым.
Стекловидное тело: это прозрачное желеобразное вещество, находящееся между хрусталиком и сетчаткой. Содержит воду (99%), коллаж, белки и др. Основная функция стекловидного тела – защита глаза и поддержание его шарообразной формы.
См. также: Типы и причины заболеваний глаз.
Подробное объяснение структуры глаза
Узнайте больше о структуре глаза и его функциях или ознакомьтесь с другими связанными темами на сайте BYJU’S Biology.
Часто задаваемые вопросы
Q1
Кратко объясните строение человеческого глаза. Человеческий глаз представляет собой примерно сферический орган, отвечающий за восприятие зрительных раздражителей. Он заключен внутри глазниц в черепе и закреплен мышцами внутри глазниц.
Анатомически глаз состоит из двух компонентов, слитых в один; следовательно, он не обладает идеальной сферической формой. Внешние компоненты включают структуры, которые можно увидеть снаружи глаза, а внутренние компоненты включают структуры, присутствующие внутри.
Внешние компоненты включают:
- Склера
- Конъюнктива
- Роговица
- Ирис
- Ученик
Внутренние компоненты включают:
- Линза
- сетчатка
- Зрительный нерв
- Водянистый юмор
- Стекловидное тело
Q2
Каковы внешние структуры глаза?К внешним структурам глаза относятся:
- Склера
- Конъюнктива
- Роговица
- Ирис
- Ученик
Q3
Какова функция конъюнктивы?Конъюнктива смазывает переднюю поверхность глаза. Он также защищает глаза от мусора, пыли и инфекционных микроорганизмов.
Q4
Какова функция радужной оболочки? Сколько у него слоев? Радужная оболочка регулирует количество света, попадающего в глаза, контролируя диаметр и размер зрачка.
Радужка состоит из двух слоев:
- Строма, передний пигментированный фиброваскулярный слой
- Клетки пигментного эпителия.
Какие внутренние компоненты глаза?
Q5
Внутренние компоненты глаза включают:
- Хрусталик
- сетчатка
- Водянистая влага
- Зрительный нерв
- Стекловидное тело
Проверьте свое понимание этой концепции, ответив на несколько вопросов MCQ. Нажмите «Начать викторину», чтобы начать!
Выберите правильный ответ и нажмите кнопку «Готово».
Проверьте свои баллы и ответы в конце викторины
Поздравляем!
Посетите BYJU’S, чтобы получить ответы на все вопросы, связанные с биологией, и учебные материалы
Ниже приведен ваш результат
Структура кожи. Изучение ее частей и функций
Кожа — самый большой орган человеческого тела. Это впечатляющий и жизненно важный орган. Это мясистая поверхность с волосами, нервами, железами и ногтями. Он состоит из волосяных фолликулов, которые прикрепляют пряди волос к коже.
Действует как барьер между внешней и внутренней средой.
Кожа имеет разную толщину и текстуру. Например. кожа под глазами тонкая, как бумага, но толстая на подошвах стоп и ладонях.
Кожа на поверхности нашего тела занимает площадь 20 квадратных футов.
Он защищает нас от внешних воздействий, регулирует температуру тела, выделяя воду в виде пота, и позволяет ощущать такие ощущения, как прикосновение, тепло и холод. Он также охраняет кости, мышцы и другие жизненно важные органы нашего тела.
Содержание
- Структура
- Эпидермис
- Дерма
- Гиподерма
- Функция
Чтобы узнать больше о коже, очень важно иметь общее представление о структуре кожи. Читайте дальше, чтобы подробно изучить структуру и функции кожи.
Структура кожи
Он обеспечивает защитное покрытие всего нашего тела и действует как первоначальный барьер организма от внешних вредных веществ или инородных частиц. Волосы состоят из белка под названием кератин, и такой же белок содержится в копытах, рогах, когтях и ногтях других животных.
Структура кожи состоит из трех слоев, а именно:
Эпидермис
Дерма
Гиподерма
Эпидермис
Это самый внешний слой кожи. Клетки этого слоя называются кератиноцитами. Кератиноциты состоят из белка, называемого кератином. Кератин укрепляет кожу и делает ее водонепроницаемой.
Меланоциты, вырабатывающие меланин, также присутствуют в этом слое. Кроме того, на коже присутствуют клетки Меркеля, необходимые для ощущения легкого прикосновения, и клетки Лангерганса, часть иммунной системы.
Эпидермис подразделяется на следующие слои:
Роговой слой
Слой зернистых клеток
Шиповатый клеточный слой
Базально-клеточный слой
находится под всеми остальными слоями эпидермиса, где постоянно производятся новые клетки. В результате клетки получают толчок вверх за счет непрерывного образования новых клеток. Они активно растут из-за кровоснабжения ниже этого слоя за счет наличия кровеносных сосудов.
Когда эти клетки приближаются к следующему слою, они изменяют свою форму и размер. Эти неровности дают начало следующему слою, шиповатому слою, выше которого клетки переходят в зернистый слой. Таким образом, клетки начинают сморщиваться и умирать из-за того, что они находятся далеко от кровоснабжения. Это приводит к образованию белка под названием кератин.
Роговой слойСамый наружный слой эпидермиса — это роговой слой, который состоит из мертвых и однородных чешуйчатых клеток, перекрывающихся друг с другом. Эти клетки содержат большое количество кератина и обеспечивают жесткость кожи. Эти клетки регулярно отслаиваются от поверхности кожи, что уравновешивается клетками базального слоя.
Дополнительное чтение: Симптомы псориаза
Типы эпидермальных клеток
В эпидермисе есть три основных типа клеток:
Меланоциты – Эти клетки расположены в базальном клеточном слое и производят пигмент меланин, который поглощается новыми клетками для защиты от вредных солнечных лучей. Два фактора, которые регулируют количество меланина в организме, — это гены и количество воздействия солнечного света.
Кератиноциты – Это основные клетки, которые образуются в базальном слое и приближаются к самому наружному слою.
Лангерганс – Эти клетки специализируются на защите организма от инородных частиц и, следовательно, являются частью иммунной системы.
Эпидермис и слой дермы соединены дермо-эпидермальным соединением и содержат базальную мембрану.
Читайте также: Разница между эпидермисом и дермой
Дерма
Под эпидермисом находится слой дермы.
Состоит из сосочков, образующих пальцевидные выросты.
Этот слой состоит из жира, волокон и коллагена, который делает кожу эластичной и прочной. Дерма синтезирует витамин D для поглощения кальция при воздействии солнечного света.
Он состоит из кровеносных сосудов, которые снабжают кровью для образования новых клеток.
Они также необходимы для регулирования температуры тела. Нервы в дерме чувствительны к факторам окружающей среды, таким как давление и температура. Кроме того, он содержит волосяные фолликулы и сальные железы, которые производят кожное сало.
Действует как смазка и защищает кожу, действуя против микробов.
Потовые железы образуются по всей коже и выделяют пот через специальные протоки. Они помогают организму выводить соли и минералы, такие как мочевина.
К каждому волосяному фолликулу прикрепляется мышца, выпрямляющая волоски. Это помогает поднять волосы, когда мы испытываем холод или сильные эмоции.
Гиподерма
Этот подкожный слой состоит из жира и образует самый внутренний слой.
Толщина зависит от области, где они появляются и варьируются. Например, область вокруг глаза сравнительно тоньше для легкого движения глаз.
Накопленный жир обеспечивает энергию и имеет решающее значение для реакции на температуру окружающей среды. Изолирует тело от жары и холода. Он смягчает внутренние органы, мышцы и кости и защищает их от любых травм
Функция кожи
Ниже приведены несколько важных функций кожи в организме человека:
Защита от окружающей среды
Это главная и самая важная функция кожи. Он удерживает болезнетворные микроорганизмы, чтобы они не проникали в кожу и не причиняли вреда.
Предотвращает потерю воды
Люди обладают толстой кожей, которая теряет меньше воды. В пустынях человеческая кожа становится толще, чтобы предотвратить потерю воды в сухой воздух.
Организмы с тонкой кожей имеют возможность все время терять воду и должны оставаться рядом с водой, чтобы предотвратить ее высыхание.
Ощущение
Кожа является основным органом чувств, который может ощущать прикосновение, тепло, давление, холод, боль и удовольствие. Сеть нервов передает эти сигналы в мозг. Таким образом, мы можем адекватно реагировать на конкретный стимул.
Регулировка температуры
Наша кожа теряет воду через пот и охлаждается, тем самым отводя тепло от тела. Это также позволяет горячей крови двигаться к поверхности кожи, где ее тепло излучается из кожи. Феномен «мурашек по коже» также является реакцией терморегуляции.
Камуфляж
Многие животные демонстрируют явление камуфляжа, когда их кожа приобретает цвета и узоры, которые сливаются с окружающей средой и защищают их от хищников. Кроме того, хищникам легче поймать свою добычу, делая себя невидимыми в окружении.
Кожа хамелеонов может выделять различное количество пигментов по своему желанию.
Хранение
Кожа может запасать жиры и воду в своих тканях. Они обеспечивают дополнительную изоляцию для нашего тела.
У животных, живущих в более холодных регионах, образуются толстые слои жира, чтобы защитить себя от внешнего холода.
Выделяющие ароматические сигналы
Пот, выделяемый нашей кожей, также может служить сигналом для других организмов. Многие животные отмечают свои территории, выделяя из кожных желез некоторый запах, который содержит информацию о его возрасте, здоровье, поле и доступности для партнера.
Расширенное чтение: Органы чувств
Чтобы узнать больше о коже, ее структуре и функциях, продолжайте посещать веб-сайт BYJU или загрузите приложение BYJU для дальнейшего использования.
Еще от BYJU’S:
- Правило Бергмана
- Криптобиоз
- Анатомия Кранца
- Закон ограничивающего фактора
- Фотоморфогенез
- Теория скользящей нити
- Ригор Мортис
Часто задаваемые вопросы
Q1
Какие существуют слои кожи?
Различные слои кожи включают:
- Эпидермис – Внешний слой, который действует как барьер
- Дерма – Средний слой, включающий потовые железы, волосяные фолликулы и соединительные ткани
- Гиподерма – Самый внутренний слой, состоящий из жира и соединительной ткани
Q2
Как кожа приобретает свой цвет?
Цвет кожи определяется пигментом меланином, который синтезируется в эпидермисе.