Зоо ТВ —
16 июня 2016
Вы наверняка слышали о том, что животные во многом превосходят людей. К примеру, все пять чувств человека не сравнятся с чутьем собаки. Но некоторые наши братья меньшие обладают необычными способностями, порой жутковатыми даже для животного мира.
В природе существует три вида летучих мышей-вампиров. Это единственные млекопитающие, которые питаются исключительно кровью позвоночных. Поразительно, но с помощью обоняния они способны улавливать тепло крови, струящейся по венам. И всё благодаря инфракрасным рецепторам, расположенным на мордочке. Вампировые мгновенно находят свою жертву и при укусе безошибочно попадают в вену.
У ямкоголовых змей, охотящихся на теплокровных животных, на голове имеются специальные углубления, в которых находятся чувствительные мембраны. Даже ослепнув, змея может продолжать охотиться, используя инфракрасное зрение.
Сомы — всеядные пресноводные рыбы, подводные санитары, которые доедают то, что не доели другие обитатели, а иногда и их останки.
У человека примерно 10 000 вкусовых рецепторов, которые находятся во рту. А у маленького 15-сантиметрового сома насчитывается более 250 000 рецепторов, расположенных по всему телу. В основном они сконцентрированы в усах, похожих на антенны. С их помощью сом различает запах добычи и гнили, исходящий от больной или мёртвой жертвы.
На протяжении многих лет учёные пытались разгадать природу нарвалов, удивительных морских созданий, похожих на ламантинов. Исследователям удалось выяснить предназначение огромного бивня, покрытого десятью миллионами нервных окончаний. Это не оружие для охоты, скорее, сенсорный орган, с помощью которого нарвалы определяют уровень солёности морской воды и температурные колебания. А оказавшись на поверхности, эти млекопитающие измеряют атмосферное давление.
Глубоководной костистой рыбке-призраку Dolichopteryx longipes постоянно приходится одновременно искать добычу и оглядываться по сторонам, чтобы самой не стать обедом для какого-нибудь хищника.
Тут очень пригодились бы глаза на затылке…. И благодаря необычному строению органов зрения она может видеть сразу в двух направлениях. Четырёхглазая рыба — один из древнейших видов морских обитателей и единственное позвоночное с такой особенностью. На самом деле, глаза у неё только два, но в каждом из них две части. Одна направлена вверх и предназначена для поиска пищи, а другая улавливает биолюминесценции, предупреждая о приближении хищника. Микроскопические зеркальца позволяют рыбе-призраку четко видеть изображение в двух проекциях: снизу и сверху.
Внешность западно-индийского ворсистого хитона не отличается яркостью. Однако панцирь этого моллюска уникален, он покрыт множеством маленьких глаз, позволяющих видеть во всех направлениях. Их внешняя оболочка состоит из минерала арагонита — одной из форм карбоната кальция, который также входит и в состав панциря. В ходе эволюции система органов зрения моллюска совершенствовалась, появился слой пигмента, сетчатка и линзы.
Дельфины пользуются эхолокацией, во много раз превосходящей зрение. Они издают щелчки и свисты, которые отражаются от окружающих объектов. Звуки, которые они слышат, преобразуются в их сознании в голографическую картинку, зрительные образы. Другими словами, они видят объекты в трёхмерном изображении. Их ультразвуковые импульсы проникают сквозь плоть живых организмов и как на рентгене сканируют внутренности и кости. Тесты на чувствительность подтверждают, что дельфины способны с расстояния пятнадцати метров отличить оружейную дробь от зёрен кукурузы, а с семи — найти различия между объектами, ширина которых отличается на десятые доли миллиметра. И ещё они могут оглушить рыбу концентрированным воздействием звука.
Утконос питается мелкими беспозвоночными, живущими на дне рек и озер. Когда он ныряет в воду, его глаза, ноздри и уши плотно затягиваются кожными складками. Клюв утконоса очень чувствителен и покрыт электрорецепторами, улавливающими даже самые слабые электрические поля, которые возникают при движении живых организмов.
Также он реагирует на малейшие колебания, возникающие в толще воды. Благодаря электрорецепции и механорецепции утконос с поразительной точностью определяет местоположение своей жертвы.
Пчёлы видят мир совсем не так как мы. Они различают несколько спектров видимого света: желтый, сине-зелёный, синий, пурпурный, фиолетовый и имеют специальные группы ячеек для улавливания ультрафиолета. Если посмотреть на цветок в ультрафиолетовом спектре, можно увидеть скрытые узоры, указывающие пчёлам нужное направление. У них есть кольцо из окиси железа вокруг брюшка, что позволяет определять магнитные поля и стороны света.
В экзоскелете пауков имеются мельчайшие отверстия, деформация которых позволяет определить силу и давление, оказываемые на панцирь. Так они познают окружающий мир и ориентируются в пространстве.
У акул есть особые рецепторы, чувствительные к электрическим и магнитным полям, причем их чувствительность составляет порядка 0.
005 микровольт/см. Напряженность от батарейки в сотни миллионов раз больше. Это позволяет хищнику определить местоположение добычи, например, рыбы, зарывшейся в песок, по ее электрическому полю.
Морская звезда имеет светочувствительные клетки на конечностях или лучах. Если посветить на луч фонариком, он зашевелится.
Клешни и туловище краба покрыты специальными волосками, с помощью которых он определяет направление течения воды.
Сверчок распознает звуки с помощью передних лапок, на них находится чувствительная мембрана.
Тело кузнечика покрыто волосками, реагирующими на движение воздуха.
Муравьи чувствуют вибрацию под пятисантиметровым слоем земли и различают поляризованный и неполяризованный свет.
У змеи между глаз есть специальный орган, в котором 7000 нервных окончаний. Благодаря этой особенности она способна уловить разницу температур в 0.
002 градуса и почувствовать мышь на расстоянии 40 см. Знаменитые дудочки заклинателей змеи не слышат, так как у них нет наружных ушей и барабанных перепонок. Однако есть слуховые косточки и волосковые клетки, по которым и передается звук.
Знаете, почему так трудно поймать таракана? Его тело покрыто мельчайшими волосками, чувствительными к перемещениям воздуха. К тому же, это насекомое реагирует на колебательные движения величиной в 0,0002 мм. Это сравнимо с 2000 атомов водорода.
Некоторые животные обладают способностями, которые присущи и людям, однако у зверей они развиты значительно лучше, в связи с чем мы воспринимаем окружающую нас действительность абсолютно по-разному.
Органы чувств рыб
☰
Как и подавляющее большинство позвоночных рыбы воспринимают из окружающей среды свет, звук, вкус, запах, прикосновение. Для этого имеются соответствующие органы чувств рыб: глаза (органы зрения), ухо (орган слуха), вкусовые, обонятельные и осязательные рецепторы (органы вкуса, обоняния и осязания).
Кроме этого, есть уникальный для рыб орган чувств — боковая линия. С ее помощью рыбы воспринимают давление воды, что позволяет им определять расстояние до предметов и др. Также рыбы могут чувствовать магнитные и электрические поля.
Все органы чувств связаны с нервной системой, где происходит обработка полученной от них информации.
Строение глаза рыб отличается от такового, например, у млекопитающих. У обоих групп организмов в глазу есть хрусталик. Но для наведения четкости изображения у рыб в глазу изменяется расстояние от сетчатки до хрусталика, т. е. хрусталик движется. У млекопитающих же хрусталик способен изменять свою форму. Хрусталик рыб более круглый.
Глаз — это важный орган чувств рыб, позволяющий им хорошо ориентироваться в пространстве. Глаза рыб так устроены, что хорошо видят лишь вблизи (примерно до 15 метров). Но в воде видеть вдаль часто в принципе невозможно из-за низкой прозрачности воды как среды обитания. У глубоководных видов рыб, обитающих там, куда не проникают лучи света, глаза могут быть редуцированы (недоразвиты или вообще отсутствовать).
В темноте рыбы ориентируются с помощью органа боковой линии.
Глаза рыб крупные и подвижные, имеют незакрывающееся веко. Расположение глаз по бокам головы позволяет видеть почти все пространство вокруг. Рыбы способны различать цвета.
Орган слуха рыб связан с органом равновесия
. У рыб нет наружного уха. В этом нет необходимости, так как в воде звуковые колебания распространяются лучше (большая звукопроводность) и могут проникать через кости черепа рыбы, сразу к внутреннему уху. Оно состоит из трех полукружных каналов и мешочков. Внутреннее ухо включат также орган равновесия (взвешенные мелкие камешки), позволяющий определять верх и низ, т. е. определять положение тела в пространстве.Рыбы не только слышат звуки, но и могут издавать их трением различных частей тела (например, зубов).
Такие органы чувств рыб как обоняние и вкус называют органами химического чувства. Вкусовые рецепторы у рыб расположены не только во рту (языке и других частях ротовой полости), но и на теле.
То есть рыба может попробовать на вкус, например, прикоснувшись к добычи губой, или даже головой и боком. Органы обоняния находятся в глубине ноздрей. С помощью восприятия запаха рыбы ищут пищу, а переходные рыбы также определяют места нереста (по химическому составу вод, где сами появились на свет).
Осязательные рецепторы дают возможность ощущать прикосновения. Они разбросаны по всему телу рыбы. У некоторых рыб есть осязательные усики на голове (например, у сомов).
Орган боковой линии — это особенный орган чувств рыб. Чаще всего представляет собой канал по бокам тела. В глубине этого канала находятся нервные окончания. А с внешней средой канал сообщается отверстиями, обычно видимыми невооруженным глазом как пунктир на чешуе по бокам рыбы. В эти отверстия заливается вода, и рыба может чувствовать ее давление. Это позволяет ей определять расстояние до предметов, скорость и направление течения, ориентироваться в стае.
Эдгар Адриан – Нобелевская лекция
- Эдгар Адриан
org/Person»> сэр Чарльз ШеррингтонНобелевская лекция, 12 декабря 1932 г.
Активность нервных волокон
Органы чувств реагируют на определенные изменения в окружающей среде, посылая сообщения или сигналы в центральную нервную систему. Сигналы быстро распространяются по длинным нитям протоплазмы, образующим сенсорные нервные волокна, а моторные волокна посылают новые сигналы, вызывая сокращение соответствующих мышц. Что это за сигналы и как они вырабатываются в одних и тех же органах и нервных клетках? На первую часть этого вопроса большинство физиологов ответили бы правильно много лет назад, но теперь на него можно ответить гораздо подробнее. На него можно ответить благодаря недавнему усовершенствованию электротехники. Нервы делают свою работу экономно, без видимых изменений и с наименьшими затратами энергии. Сигналы, которые они передают, могут быть обнаружены только как изменения электрического потенциала, и эти изменения очень малы и имеют очень короткую продолжительность.
Я буду касаться главным образом некоторых результатов, которые вытекали из этой новой техники, но нынешнее состояние наших знаний станет более ясным после краткого обзора положения, которое было двадцать лет назад, когда я был студентом в Кембриджском университете. лаборатории.
В последние годы прошлого века усовершенствование капиллярного электрометра ознаменовало новый этап. Уже было известно, что какой-то вид быстрой волны, называемый нервным импульсом, может вызываться в нерве электрическим раздражителем, и были веские основания предполагать, что обычно передаваемые сигналы состоят из подобных импульсов. Возмущение, вызванное электрическим раздражителем, распространялось почти с той же скоростью, что и естественные сигналы, и оказывало такое же влияние на мышцы или центральную нервную систему.
В тот же период Готч обнаружил, что потенциальная волна в нерве имеет одинаковую продолжительность независимо от того, была ли она вызвана сильным или слабым раздражителем. Поскольку маловероятно, что слабое и сильное возмущение будут длиться в течение одного и того же времени, Готч предположил, что в каждом нервном волокне нарушение всегда одинаковой интенсивности и что сильный раздражитель создает большую потенциальную волну только потому, что он вызывает большее возбуждение. волокна в активность. Это согласуется с тем фактом, что скорость проведения и продолжительность рефрактерного периода также не зависели от силы раздражителя. Таким образом, казалось, что каждый импульс активности в нервном волокне должен иметь постоянную интенсивность и задействовать все ресурсы волокна, какова бы ни была сила стимула, приводящего его в движение. Волокно было единицей, дающей всегда максимальную реакцию, ведущей себя как сердечная мышца в этом отношении, а также в рефрактерном состоянии.
Я упомянул об этой работе Кейта Лукаса (подтвержденной позднее Праттом), потому что она была первым прямым свидетельством неградуированного характера волны активности в возбудимых тканях, кроме сердца. Кроме того, это была первая успешная попытка записать поведение единиц мышц и нервов вместо того, чтобы делать выводы о поведении единиц из поведения всей совокупности. Несколько лет спустя мне посчастливилось работать с ним, чтобы оценить его техническое мастерство и его проницательную мысль. Я не могу пройти мимо этого случая, не написав, сколь многим я обязан его вдохновению.
После работы Кита Лукаса с мышцами были предприняты попытки получить больше доказательств реакции нервного волокна по принципу «все или ничего». Верворн и его школа показали, что сила раздражителя не влияет на способность импульса проходить через наркотизированную область, и мы с Лукасом использовали тот же метод. Его ценность, по-видимому, заключалась в том, что он предлагал средство измерения импульса с точки зрения его способности распространяться, но с тех пор Като указал на заблуждения, возникшие из-за предположения, что импульс становится все меньше по мере прохождения через пораженную область.
Более прямых доказательств не было, но в конце этого периода у нас были веские основания полагать, что нервный импульс представлял собой краткую волну активности, никоим образом не зависящую от интенсивности стимула, который его вызвал.
Именно в этот момент возникла потребность в более чувствительной электрической технике. При стимуляции нервного ствола электрическим током каждое волокно приводится в действие одновременно, и общее изменение потенциала во всем нерве достаточно велико, чтобы его можно было непосредственно зарегистрировать. Но в более нормальных условиях нервные волокна работают как независимые проводящие единицы, и одновременная активность многих волокон — редкое явление. Потенциальные изменения можно было обнаружить, когда были основания полагать, что сигналы проходят, но анализ этих изменений был гораздо более сложной задачей. Если предположить, что они были вызваны прохождением импульсов знакомого типа, мало или совсем ничего не показывало, как импульсы были распределены.
Записи электрических изменений в сокращающихся мышцах, по мнению одной школы, подразумевают очень высокую частоту разрядов в каждом нервном волокне. Другие считали, что частота была ниже, но ни одна из сторон не могла найти убедительных доказательств. Чтобы ясно показать, какие сигналы передаются от органов чувств к мозгу и от мозга к мышцам, необходимо было бы регистрировать электрические события в отдельных нервных волокнах. Потенциалы, с которыми нужно иметь дело, имеют порядок нескольких микровольт и длятся несколько тысячных долей секунды. Они были вне досягаемости инструментов, доступных в то время, и нужно было следовать другим линиям доказательств. Они были косвенными и, по сути, большинство из них ни к чему не привели.
Революция в технике произошла не от повышения чувствительности гальванометров и электрометров, а от применения термоэмиссионного клапана для усиления изменений потенциала. Используемые в настоящее время записывающие устройства на самом деле гораздо менее чувствительны, чем их предшественники.
Поскольку доступная энергия почти не ограничена, можно выбрать любую систему, которая будет реагировать достаточно быстро, и ограничивающим фактором стал не период инструмента, а период усилительных цепей. Существует нижний предел чувствительности лампы, но, к счастью, изменение всего на один-два микровольта находится в пределах диапазона полезного усиления. Многие ученые внесли свой вклад во внедрение этого метода в физиологию, особенно Форбс из Гарварда, Гассер из Сент-Луиса, который первым применил очень сильное усиление, и Мэтьюз из Кембриджа, который изобрел удобный осциллограф с движущимся железом, который сейчас находится в стадии разработки. общего пользования; всем этим моя собственная работа глубоко обязана.
Семь лет назад мне стало ясно, что комбинация капиллярного электрометра с усилителем позволит регистрировать гораздо меньшие изменения потенциала, чем это делалось ранее, и может позволить нам работать с единицами нервного ствола вместо по совокупности. Предварительное обследование подтвердило это, так как показало, что нормальная деятельность чувствительных и двигательных волокон всегда сопровождалась возможными изменениями знакомого типа.
Проблема заключалась в том, чтобы ограничить активность только одним или двумя нервными волокнами. В этом я был счастлив сотрудничать с доктором Зоттерманом из Каролинского института. Мы обнаружили, что грудино-кожная мышца лягушки может постепенно делиться, пока не останется только один орган чувств; это можно было бы стимулировать растяжением мышцы, и мы могли бы регистрировать последовательность импульсов, которые проходили вверх по одному чувствительному нервному волокну.
В настоящее время существует множество методов изучения таким образом активности отдельных чувствительных и двигательных нервных волокон. Было сделано много записей о сигналах, которые они передают при нормальной работе организма, и во всех случаях эти сигналы оказывались чрезвычайно простыми. Они состоят из более или менее быстро повторяющихся нервных импульсов, импульсов, ничем не отличающихся от уже изученных классическими методами электрофизиологии. Это могло показаться не более чем доказательством того, что уже было очевидно, но наши записи показали другой момент, который был более ярким.
Чтобы проиллюстрировать это, мы можем взять разряд, вызванный растяжением мышечного веретена. Запись потенциальных изменений нерва показывает последовательность коротких двухфазных волн, каждая из которых обусловлена прохождением одного импульса по нервному волокну. Волны имеют постоянный размер и продолжительность, но начинаются они с частотой около 10 в секунду, а по мере увеличения протяженности их частота возрастает до 50 в секунду и более. Частота зависит от степени и скорости растяжения; это зависит, так сказать, от интенсивности возбуждения в органе чувств, и таким образом импульсное сообщение может сигнализировать гораздо больше, чем просто факт возникновения возбуждения.
Во всех органах чувств, дающих продолжительный разряд при постоянном раздражении, сообщение в нервном волокне состоит из ритмической серии импульсов различной частоты. Хартлайн, например, показал, что выделения из одного из светочувствительных рецепторов в глазу Limulus являются довольно близкой копией выделений из мышечного веретена лягушки.
У некоторых видов органов чувств происходит быстрая адаптация к раздражителю, и нервный разряд слишком краток, чтобы показать определенный ритм, хотя он по-прежнему состоит из повторяющихся импульсов неизменной величины.
Нервное волокно, несомненно, является сигнальным механизмом ограниченного масштаба. Он может передавать только последовательность коротких взрывных волн, и сообщение может быть изменено только изменением частоты и общего числа этих волн. Причем частота зависит от скорости развития раздражителя, а также от его интенсивности; кроме того, чем короче разряд, тем меньше возможностей для передачи сигналов изменением частоты. Но это ограничение на самом деле невелико, так как в организме нервные единицы не действуют изолированно, как это происходит в наших опытах. Сенсорный раздражитель обычно воздействует на ряд рецепторных органов, и его результат будет зависеть от сложного сообщения во многих нервных волокнах. Хороший пример этого можно найти в разряде, который проходит вверх по нерву из каротидного синуса при каждом сердечном сокращении.
Бронк и Стелла показали, что по мере повышения кровяного давления частота импульсов в каждом нервном волокне увеличивается, и в действие вступает все больше и больше волокон. Поскольку быстрые потенциальные изменения можно услышать в виде звуковых волн, граммофонная пластинка проиллюстрирует это, и вы сможете услышать два вида градации: изменения частоты в каждой единице и количества действующих единиц.
Легче всего исследовать таким образом органы чувств, реагирующие на механическую деформацию, — тактильные окончания, мышечные веретена и тому подобное. Они снабжаются более крупными нервными волокнами, в которых можно легко обнаружить потенциальное изменение. Но есть много чувствительных нервных волокон, которые чрезвычайно малы. Недавняя работа Эрлангера, Гассера и Рэнсона сделала весьма вероятным, что некоторые из этих волокон связаны с болью, и уже одно это делает необходимым больше узнать об их нормальной деятельности. Для таких задач наши современные методы все еще едва ли адекватны, поскольку в мельчайших волокнах изменения потенциала, вероятно, слишком малы, чтобы проявиться над случайными флуктуациями, вызванными работой термоэмиссионного клапана.
Но мы можем надеяться, что эта неудача будет исправлена в ближайшее время.
Есть еще одна область сенсорной физиологии, которая вначале казалась сопряженной с особыми трудностями, но теперь является более многообещающей. Это поле особых органов чувств. Вместе с миссис Мэтьюс я исследовал активность зрительного нерва позвоночных, но, хотя обычные импульсные сообщения могли быть записаны, они давали очень мало информации о работе рецепторных органов в сетчатке. Причина в том, что сетчатка представляет собой сложную нервную структуру. Сообщения в волокнах зрительного нерва были разработаны за счет взаимодействия многих нервных клеток, даже несмотря на то, что стимул ограничен, чтобы попасть на очень небольшое количество палочек и колбочек. Мы узнали кое-что о процессах, происходящих в группах нервных клеток с синаптическими связями, но мало о действии света как сенсорного раздражителя. К счастью, эту трудность преодолел Хартлайн, который обнаружил, что в глазах Limulus нет признаков такого взаимодействия и нет оснований ожидать его на основании структуры.
А поскольку его работа показывает, что происходит в самих рецепторах, сложность сетчатки позвоночных становится менее сложной.
Сообщения в зрительный нерв позвоночных поступили не от рецепторных органов, а от нервных клеток. Следовательно, они сравнимы с сообщениями, которые посылаются от двигательных нервных клеток к мышцам. Градация и координация мышечной активности — это предмет, который был так хорошо освещен моим другом сэром Чарльзом Шеррингтоном, что я упоминаю свою собственную работу как очень небольшое дополнение к его. Он по-прежнему имел дело с сигналами, посылаемыми отдельными нервными волокнами, и его результаты подчеркивают тесное соответствие между сенсорной и двигательной активностью нервной системы. Сообщения, которые передаются по двигательным волокнам к мышцам, имеют, конечно, те же ограничения, что и сенсорные сообщения, и снова мы обнаруживаем, что эффект градуируется изменениями частоты разряда импульса и количества единиц в импульсе. действие. При сокращении с постепенно возрастающей силой нервные волокна передают последовательность импульсов, начиная с очень низкой частоты (от 5 до 10 в секунду) и повышаясь до 40 или 50 в секунду в разгар сокращения; и по мере повышения частоты в одном нервном волокне другое будет начинаться с более низкой частоты, а затем все больше и больше, пока не станет невозможно различать отдельные ритмы.
Сила сокращения зависит от частоты импульса, потому что в мышечном волокне каждый импульс вызывает механический эффект относительно большой продолжительности, а последовательные эффекты серии импульсов можно суммировать, чтобы вызвать большее сокращение. Таким образом, результатом прерывистого сообщения в каждом нервном волокне является гораздо менее прерывистое сокращение в группе мышечных волокон, а во всей мышце так много этих групп волокон, работающих независимо, что сокращение плавно нарастает и затухает.
В целом оказывается, что частота импульсов изменяется в более ограниченном диапазоне в двигательном, чем в сенсорном разряде, но оба они настолько сходны, что механизм органа чувств и двигательной нервной клетки должен иметь много общего. в общем. У них есть, конечно, общий фактор нервного волокна, которое может реагировать только одним образом, но сходство выходит за рамки этого. Кроме того, часто встречающиеся частоты ниже, чем они были бы, если бы они определялись исключительно характеристиками нервного волокна.
Например, при спокойном дыхании при каждом расширении легких органы чувств блуждающего нерва посылают вверх серию импульсов, повышающихся до частоты около 20 в секунду на высоте вдоха, и одновременно движение расширения производится последовательности двигательных импульсов, восходящие почти к той же частоте и почти неотличимые от разряда в чувствительных волокнах. На самом деле двигательные нервные клетки действуют точно так же, как набор органов чувств, реагирующих на ритмическое растяжение.
Сходства такого рода показывают, что в основе лежит единство ответа в различных частях нейрона, несмотря на их дифференцировку в аксон, дендриты или концевые разветвления. Они также показывают, что знание механизма конечного сенсорного органа может очень далеко завести нас в поисках механизмов центральной нервной системы. Здесь мы должны войти в более спекулятивную область, но есть определенные указания, которые помогут нам. В нервном волокне, например, из поврежденного участка может возникнуть ритмичный разряд импульсов.
Электрически такая область ведет себя так, как если бы она была активна постоянно, а не кратковременно. Он находится под отрицательным потенциалом по отношению к остальной части волокна из-за разрушения поляризованной поверхностной мембраны, и у нас есть все основания предполагать, что ритмический разряд является следствием этой деполяризации. Более тесную параллель с органом чувств представляет мышечное волокно, погруженное в раствор NaCl вместо обычной жидкости Рингера. Рано или поздно такое волокно становится спонтанно активным, активность состоит в последовательном разряде импульсов из какой-либо точки. Однако на более ранней стадии деятельность может начаться, как и в случае с органом чувств, механической деформацией, и она прекращается, когда деформация закончена. Таким образом, мышечное волокно может испускать импульсы в ответ на растяжение или прикосновение почти так же, как если бы оно было преобразовано в мышечное веретено или рецептор прикосновения, хотя, естественно, это гораздо менее совершенный инструмент для преобразования механического напряжения в импульсное сообщение.
Здесь снова есть основания предполагать, что разрядка импульсов происходит из-за пробоя поляризованной поверхности, пробоя, который восстанавливается, как только снимается механическое напряжение.
Аналогии такого рода предполагают, что органы чувств и нервные клетки посылают импульсы, потому что какая-то часть их поверхности стала деполяризованной. Есть определенные трудности, с которыми придется столкнуться, прежде чем это можно будет рассматривать как нечто большее, чем грубая рабочая гипотеза, но она имеет важные последствия. Если области, из которых исходит разряд, остаются частично или полностью деполяризованными до тех пор, пока они возбуждаются, то должна быть возможность обнаружить потенциальные относительно длительные изменения в органах чувств и в двигательных нервных центрах. Хорошо известно, что такие изменения происходят в глазах, и они были обнаружены в стволе мозга позвоночных и в нервных ганглиях насекомых. К сожалению, структуры, в которых они встречаются, настолько сложны, что трудно быть уверенным в их интерпретации, но, по крайней мере, они предполагают возможность получения прямых записей об активности серого вещества.
Извлечение большого количества информации из таких записей, вероятно, будет гораздо более сложной задачей, чем в случае с периферическим нервом. В последнем наша главная задача — выяснить, что происходит в частях, а это оказывается довольно простой серией событий. В центральной нервной системе события в каждой единице не так важны. Нас больше интересуют взаимодействия больших чисел, и наша проблема состоит в том, чтобы найти способ, которым могут происходить такие взаимодействия*.
*Лекция была проиллюстрирована диапозитивами и грампластинками.
Из Нобелевских лекций, физиологии и медицины 1922–1941 , издательства Elsevier Publishing Company, Амстердам, 1965 г.
Авторское право © Нобелевский фонд, 1932 г. Чтобы процитировать этот раздел
стиль MLA: Эдгар Адриан — Нобелевская лекция. Нобелевская премия.org. Nobel Prize Outreach AB 2023. Сб. 10 июня 2023 г.
Наверх Back To TopВозвращает пользователей к началу страницы
Четырнадцать лауреатов были удостоены Нобелевской премии в 2022 году за достижения, которые принесли наибольшую пользу человечеству.
Их работа и открытия варьируются от палеогеномики и клик-химии до документирования военных преступлений.См. все представленные здесь.
Выберите категорию или категории, по которым вы хотите отфильтровать Физика Химия Лекарство Литература Мир Экономические науки
Выберите категорию или категории, которые вы хотите отфильтровать поФизика
Химия
Лекарство
Литература
Мир
Экономические науки
Уменьшить год на один Выберите год, в котором вы хотите искать Увеличить год на один
органов чувств, мозга и нервной системы | Урок естествознания для детей
1%
Обработка, пожалуйста, подождите…
Он успешно обработан!
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧУВСТВ
Мы используем наши органы чувств для сбора информации об окружающем нас мире. Чувства относятся к способности видеть, ощущать вкус, осязать, обонять и слышать. Наши сенсорные рецепторы посылают сигналы в мозг.
Мозг анализирует сенсорную информацию и сообщает телу, что делать в ответ. Животные используют сенсорную информацию, чтобы найти пищу, избежать опасности и найти себе пару.
Чтобы лучше понять, как человеческий мозг обрабатывает сенсорную информацию….
ДАВАЙТЕ РАЗЪЯСНИМ!
Информация, полученная через органы чувств, обрабатывается нервной системой.
Наши глаза, уши и нос помогают нам собирать сенсорную информацию. Каждый орган имеет специальные структуры, которые собирают информацию и отправляют ее в мозг через нервную систему. Мозг также является частью нервной системы и говорит нам, как действовать и реагировать на сенсорную информацию. Нервная система также включает спинной мозг и множество нервов, разбросанных по всему телу. Нервы похожи на провода, которые посылают электрические сигналы в мозг и из него.
Пример: Лягушки обладают удивительным слухом. Когда уши лягушки слышат шум другой лягушки, уши посылают информацию в мозг.
Затем мозг обрабатывает информацию и сообщает лягушке, как реагировать. Такой реакцией может быть уход из зоны обитания другой лягушки или приближение к другой лягушке в надежде найти себе пару. Лягушки также слышат и реагируют на многие другие звуки, которые помогают им находить пищу и избегать хищников.
Животные используют сенсорную информацию, чтобы помочь себе выжить.
Когда сенсорная информация собирается и отправляется в мозг, мозг сообщает животному, как реагировать. Такой реакцией может быть бегство от хищников или поиск партнера. Эта информация помогает животному выжить.
Пример: Хамелеоны обладают уникальным зрением. Они могут видеть во всех направлениях, потому что их глаза движутся независимо. Это означает, что один глаз может смотреть вперед, в то время как другой глаз смотрит назад. Хамелеоны могут использовать свои удивительные глаза, чтобы собирать важную информацию об окружающей среде, например, о местонахождении хищника.
Животные собирают сенсорную информацию разными способами.
Большинство животных способны собирать сенсорную информацию так же, как и мы, посредством осязания, вкуса, обоняния, слуха и зрения. Способы сбора этой информации могут быть самыми разными. У некоторых животных могут быть более обостренные чувства, чем у нас. Например, собаки и кошки могут слышать более высокие звуки, чем мы.
Другие животные обладают более развитыми органами чувств, которые позволяют им собирать информацию способами, недоступными нам.
Некоторые летучие мыши, киты и дельфины могут находить добычу с помощью эхолокации. Эти животные издают звуки, которые отражаются эхом и позволяют им «увидеть» свою добычу.
Змеи нюхают языком, а затем передают запах специальным органам на нёбе.
Акулы чувствительны к электрическим полям, создаваемым другими животными, движущимися в воде. Они используют эту информацию, чтобы найти свою добычу.
Животные по-разному реагируют на сенсорную информацию.
Большинство животных рождаются, зная, как использовать свои чувства.
Когда приближается осень, некоторые виды птиц чувствуют смену времени года и улетают на юг на зимовку. Вместо этого другие животные предпочитают впадать в спячку.
Оба вида животных собирают информацию об изменении температуры, количестве дневного света и различных запахах в окружающей среде. Однако реакция каждого животного на информацию отличается.
В начале видео Зои и Иззи пытались найти собаку. Они предпочитают использовать пронзительный свист, чтобы вызвать его. Болт не родился, зная, что свисток означает время обеда. Его приучили к тому, что когда он услышит свист, он получит еду.
ПРИМЕРЫ НАШИХ ЧУВСТВ И КАК РАБОТАЕТ МОЗГ
Этот термит идет по следу запаха. Термиты посылают сигналы другим термитам через обоняние, чтобы привести их к еде.
Медоносные пчелы обнаруживают магнитное поле Земли. Они могут использовать эту информацию для навигации.
Тарантулы собирают сенсорную информацию с помощью крошечных волосков.
Волоски позволяют им обнаруживать химические вещества, вибрации и даже направление ветра.
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ЧУВСТВА И ОБРАБОТКА МОЗГА СЛОВАРЬ
Чувства
Способы, с помощью которых живые существа могут обнаруживать, что происходит вокруг них.
Нервная система
Состоит из головы, спинного мозга и сети нервов. Он говорит нам, как действовать и реагировать на вещи.
Нервы
Посылать электрические сигналы в мозг и из него.
Сенсорные рецепторы
Определенная часть тела, которая воспринимает одно из чувств, например, вкусовые рецепторы на нашем языке.
Сигнал
Сообщение в мозг или из него.
Вкусовые почки
Находятся на нашем языке и помогают нам ощущать вкус.
Время реакции
Время, необходимое вам для обработки информации и принятия мер.
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ЧУВСТВА И ОБРАБОТКА МОЗГА ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
Все ли животные имеют одинаковые органы чувств? Какие чувства вы увидели в видео?
У животных множество различных органов чувств.
Некоторые из них — это осязание тарантула, обоняние змеи, слух лягушки и способность медоносной пчелы обнаруживать магнитное поле Земли.
Опишите путь в теле живого существа от ощущения чего-либо до совершения действия.
Путь начинается с того, что одно из ваших чувств что-то обнаруживает. Когда это происходит, сигнал посылается через нервную систему в мозг. Мозг обрабатывает информацию, а затем принимает решение о дальнейших действиях. Затем он посылает сигнал через нервную систему к части тела, чтобы принять меры. Весь этот процесс занимает долю секунды.
Животные учатся использовать свои чувства или они рождаются, зная, как их использовать?
Животные учатся использовать свои чувства по мере своего роста и развития, но они также рождаются с инстинктивной реакцией на поступающую от них информацию.
Как вы думаете, что может повлиять на время реакции животного и какое значение это имеет для его выживания?
На время реакции животного могут влиять многие факторы — если оно больно, устало, хочет спать, голодно или напугано.
Это будет иметь значение для выживания животного, потому что, если оно будет слишком медленным, оно может быть съедено хищником, умереть от голода или не сможет найти себе пару.
Как реакция Иззи на то, что она испугалась на кладбище, помогла ему?
Реакция Иззи была вызвана повышенным уровнем адреналина в его теле, что помогло ускорить время его реакции, чтобы он мог либо быстрее убежать, либо сильно бороться с тем, кто напал на него. Его реакция была реакцией «бей или беги», которая помогает ему выживать в угрожающих ситуациях.
Можно ли улучшить время реакции? Почему или почему нет?
Да, это возможно! Ваш мозг создаст нервные пути специально для повторяющихся действий. Это правда, что практика может сделать совершенным!
Как можно повысить точность результатов по времени реакции на задание «Сделай сам»?
Иногда очень быстрый или очень медленный улов может не соответствовать времени нашей реакции. Чем больше данных вы соберете, тем точнее будут ваши результаты.