Narządy zmysłów

Oko - narząd wzroku

Budowa oka

Oko:

Ściany gałki ocznej mają budowę trójwarstwową:

1. Warstwa zewnętrzna zbudowana jest z tkanki łącznej, która tworzy błonę włóknistą. Ochrania ona gałkę oczną od zewnątrz i nadaje jej odpowiednią sztywność. Dzieli się na:

- twardówkę - białą, nieprzeźroczystą, sztywną błonę otaczającą tylną, większą część gałki ocznej

- rogówkę - znajdującą się w przedniej części gałki ocznej, ma wypukły kształt, jest delikatniejsza i przeźroczysta.

Zewnętrzna powierzchnia rogówki oraz wewnętrzna powierzchnia powieki wyścielone są spojówką - cienką, przeźroczystą błoną ochraniającą oko.

2. Warstwa środkowa utworzona przez błonę naczyniową. Składa się ona z:

- naczyniówki - stanowiącej tylną, większą część błony i składającej się z licznych naczyń krwionośnych odżywiających gałkę oczną

- tęczówki - stanowiącej przednią części błony, zbudowanej z mięśni gładkich. Reguluje ilość światła wpadającego do oka. Tęczówka zawiera barwnik decydujący o kolorze oczu. Pośrodku tęczówki znajduje się otwór - źrenica.

- ciałka rzęskowego, które łączy naczyniówkę z tęczówką. Zbudowane jest z mięśni gładkich, podtrzymuje soczewkę i zmienia jej krzywiznę, umożliwiając dostosowanie ostrości widzenia do odległości oglądanego przedmiotu (akomodacja oka).

3. Warstwa wewnętrzna - siatkówka - delikatna błona, znajdująca się tylko w środkowej i tylnej części gałki ocznej. Zbudowana jest ze światłoczułych komórek:

- pręcików - są bardzo czułymi receptorami reagującymi już na niewielkie ilości światła. Umożliwiają widzenie przy minimalnym oświetleniu, np. w nocy. Nie reagują na barwy, stąd przy braku światła nie rozróżniamy kolorów. Pręciki występują w bardzo dużej ilości, głównie na obrzeżach siatkówki

- czopki - są mniej wrażliwe na światło, odpowiadają za powstawanie ostrych obrazów i rozróżnianie kolorów. Wyróżnia się trzy rodzaje czopków reagujących na różną długość fal świetlnych i tym samym odpowiedzialnych za widzenie różnych barw: niebieskiej, zielonej i czerwonej. Widzenie innych kolorów jest możliwe dzięki odpowiedniej kombinacji pobudzeń różnych czopków. Równomierne pobudzenie wszystkich czopków odbierane jest jako barwa biała. Czopki występują w znacznie mniejszej ilości niż pręciki i są skupione w centralnej części siatkówki.

Na terenie siatkówki na uwagę zasługują dwa punkty:

- plamka żółta, znajdująca się naprzeciwko źrenicy, jest miejscem największego skupienia czopków i jednocześnie miejscem najostrzejszego widzenia

- plamka ślepa, jest miejscem, w którym nie ma ani czopków ani pręcików. W miejscu tym odchodzi nerw wzrokowy powstający z pojedynczych wypustek neuronów odbierających impulsy z fotoreceptorów.

Wnętrze gałki ocznej składa się z dwóch komór:

- komory przedniej, znajdującej się pomiędzy rogówką a soczewką, wypełnionej wodnistą cieczą

- komory tylnej, znajdującej się pomiędzy soczewką a tylną ścianą oka, wypełnionej galaretowatą substancją, zwaną ciałkiem szklistym.

Wszystkie elementy oka, przez które przechodzą promienie świetlne są przezroczyste.

Funkcjonowanie oka

Człowiek odbiera fale świetlne w granicach od około 400 do 700 nm. Promienie świetlne docierające do oka przechodzą kolejno przez:

- rogówkę, gdzie ulegają załamaniu,

- przednią komorę oka i znajdującą się na jej końcu źrenicę,

- soczewkę, gdzie ulegają skupieniu,

- ciałko szkliste.

Ostatecznie docierają do siatkówki, tworząc na niej obraz obiektu rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony.

W obrębie siatkówki dochodzi do pobudzenia właściwych fotoreceptorów: pręcików i czopków. Komórki te zawierają rodopsynę (purpurę wzrokową), składającą się z białka - opsyny i retinalu (pochodna witaminy A) w formie cis. Pod wpływem światła forma cis przekształca się w formę trans, co prowadzi do rozpadu cząsteczki i wygenerowania impulsu nerwowego.

Po pewnym czasie rodopsyna zostaje odtworzona. Proces ten zachodzi w ciemności. Źródłem retinalu w formie cis jest jego forma trans oraz witamina A (retinol).

Powstały sygnał zostaje przekazany neuronami czuciowymi przez nerw wzrokowy do mózgu, do ośrodka wzroku znajdującego się w płacie potylicznym kory mózgowej. Tam obraz poddany zostaje analizie i syntezie, co umożliwia jego prawidłową interpretację. „Obróbka” otrzymanego obrazu polega na:

- odwróceniu go do właściwej pozycji (na siatkówkę pada „do góry nogami”)

- porównaniu obrazów otrzymanych z lewego i prawego oka i utworzeniu na tej podstawie wizerunku przestrzennego (stereoskopowe widzenie)

- uzupełnieniu brakujących elementów obrazu, np. wypełnienie obszaru widzenia, który padł na ślepą plamkę.

Regulacja widzenia:

1. Adaptacja oka do intensywności oświetlenia

Ilość wpadającego do oka światła jest regulowana dzięki skurczom mięśni tęczówki, co powoduje rozszerzanie się i zwężanie źrenicy. Mechanizm ten umożliwia widzenie zarówno w ostrym świetle (zwężona źrenica), jak i przy niewielkiej jego ilości (rozszerzona źrenica).

2. Akomodacja oka

Dzięki skurczom mięśni ciałka rzęskowego możliwa jest zmiana krzywizny soczewki, a tym samym zmiana jej ogniskowej. Pozwala to widzieć ostro przedmioty znajdujące się w różnej odległości.

Zdolność do zmiany wypukłości soczewki umożliwiająca ostre widzenie przedmiotów znajdujących się w różnych odległościach nazywana jest akomodacją oka.

Punkt dali jest to taka odległość obserwowanego obiektu, powyżej której oko jest rozluźnione i nie męczy się. Przeciętnie wynosi około 6 m. W miarę przybliżania się obiektu mięśnie rzęskowe napinają się, a soczewka staje się coraz bardziej wypukła. Punkt bliży to taka odległość obserwowanego obiektu, przy której soczewka jest maksymalnie wypukła. Przedmioty oglądane z jeszcze bliższej odległości widziane są nieostro. Punkt bliży dla młodych osób wynosi ok. 10 cm i powiększa się wraz z wiekiem.

Wady wzroku i choroby oczu

Krótkowzroczność i dalekowzroczność

Są to wady wzroku wynikające z dysproporcji pomiędzy załamywaniem światła przez rogówkę i soczewkę a kształtem gałki ocznej. Powoduje to skupianie się promieni świetlnych przed siatkówką w przypadku krótkowzroczności lub za siatkówką w przypadku dalekowzroczności. W obydwu sytuacjach obraz padający na siatkówkę jest nieostry. Wady te koryguje się przez stosowanie odpowiednich szkieł lub przez zabieg chirurgiczny.

Astygmatyzm

Jest wadą spowodowaną nieprawidłową krzywizną rogówki, co powoduje nierównomierne załamywanie promieni świetlnych i daje na siatkówce nieostry obraz. Wadę tę można skorygować, stosując szkła cylindryczne.

Daltonizm

Objawia się niewidzeniem barwy czerwonej, zielonej lub niebieskiej. Jest wadą genetyczną, polegająca na upośledzeniu funkcjonowania czopków rejestrujących odpowiednią długość fali. Całkowita ślepota na barwy spotykana jest rzadko, najczęściej zaburzenia dotyczą poszczególnych odcieni.

Ślepota zmierzchowa

Wada jest skutkiem braku retinolu, czyli witaminy A. Jest ona niezbędna do syntezy rodopsyny w fotoreceptorach. Spadający poziom tego białka w siatkówce obniża wrażliwość komórek światłoczułych. Objawia się to upośledzeniem widzenia w warunkach słabego oświetlenia, np. o zmierzchu. Choroba potocznie nazywana jest kurzą ślepotą (od kur, które słabo widzą o zmierzchu).

Jaskra

Terminem tym określa się wiele różnych chorób, których wspólnym objawem jest podwyższone ciśnienie płynu w gałce ocznej oraz zaburzenia w krążeniu krwi w błonie naczyniowej. Choroba wymaga podawania środków farmakologicznych. Nieleczona jaskra prowadzi do upośledzenia, a następnie degeneracji elementów nerwowych siatkówki. Objawia się to zmianami (ubytkami) w polu widzenia i prowadzi do całkowitej utraty wzroku.

Zaćma (katarakta)

Polega na zmętnieniu soczewki oka, najczęściej jest skutkiem starzenia się organizmu. Objawia się systematycznie pogarszającym się widzeniem. Przy bardzo silnym zmętnieniu stosuje się wymianę soczewki drogą operacyjną.

Ucho - narząd słuchu i równowagi

Budowa ucha

Ucho człowieka składa się z trzech części:

Błędnik dzieli się na:

- błędnik kostny, stanowiący rodzaj zewnętrznej „obudowy” ucha środkowego.

- błędnik błoniasty, znajdujący się we wnętrzu błędnika kostnego, w nim znajdują się właściwe receptory słuchu i równowagi.

Przestrzeń pomiędzy obydwiema częściami błędnika wypełniona jest płynem.

Odbieranie fal akustycznych

Droga fali dźwiękowej

Dźwięki wychwytywane są przez małżowinę uszną i kierowane przez przewód słuchowy do wnętrza ucha. Docierają do błony bębenkowej i wprawiają ją w drgania. Drgania błony bębenkowej są wzmacniane i przenoszone przez kosteczki słuchowe - kolejno młoteczek, kowadełko i strzemiączko. Ta ostatnia kostka wprawia w drgania błonę okienka owalnego. Drgania błony okienka owalnego przenoszone są na wypełniającą wnętrze ślimaka endolimfę.

Drgająca endolimfa drażni receptory narządu Cortiego. Są nimi orzęsione komórki, znajdujące się na delikatnej błonie podstawnej. Nad nimi znajduje się druga błona. Drgania endolimfy wywołują drgania błony podstawnej. Wtedy komórki trącają rzęskami błonę znajdującą się powyżej, a każde dotknięcie generuje impuls nerwowy.

Dendryty neuronów znajdujące się w narządzie Cortiego przesyłają poprzez nerw słuchowy impuls do ośrodków słuchu znajdujących się w płacie skroniowym kory mózgowej.

Odbiór wrażeń dźwiękowych zachodzi w narządzie Cortiego znajdującym się wewnątrz ślimaka w uchu wewnętrznym. Człowiek odbiera dźwięki o częstotliwości od 16 do 20 000 Hz. Częstotliwość rozpoznawana jest jako wysokość dźwięku. Fale o różnej częstotliwości pobudzają receptory narządu Cortiego w innych częściach ślimaka. Na tej podstawie mózg odczytuje wysokość dźwięku.

Natężenie dźwięku mierzone jest w decybelach (dB). Najlepiej odbierane są dźwięki w zakresie 20-80 dB. Dźwięki dochodzące do 100 dB odbierane są jako męczący hałas. Częsty lub długotrwały hałas prowadzi do upośledzenia słuchu.

Zmysł równowagi

Za odbiór informacji o ruchu i położeniu ciała odpowiadają kanały półkoliste oraz woreczek i łagiewka położone w przedsionku. Struktury te tworzą narząd równowagi.

Kanały półkoliste to zespół trzech łukowato wygiętych kanałów, położonych w trzech prostopadłych do siebie płaszczyznach. Wypełnione są płynem i wyścielone orzęsionym nabłonkiem zmysłowym. Ruch głową w którąkolwiek stronę powoduje przemieszczanie się płynu w przynajmniej jednym kanale i podrażnienie receptorów. Kanały pozwalają odbierać informacje o ruchu obrotowym i przyspieszeniu kątowym.

Woreczek i łagiewka, podobnie zawierające płyn i wyścielone orzęsionym nabłonkiem zmysłowym, zawierają ponadto kryształki węglanu wapnia - tzw. otolity, które przy ruchu głowy przemieszczają się i uciskają komórki zmysłowe. Woreczek i łagiewka odpowiadają za rejestrację informacji o prędkości poruszania się ciała i o przyspieszeniu liniowym.

Informacje z obydwu części narządu równowagi przekazywane są do mózgu, gdzie następuje ich analiza i w razie potrzeby pobudzenie odpowiednich mięśni w celu zachowania właściwej pozycji ciała.

Inne narządy zmysłów

Chemiczne narządy zmysłów

Smak

Komórki smakowe rejestrują obecność różnych substancji chemicznych w pożywieniu. Tworzą skupienia otoczone komórkami podporowymi, zwane kubkami smakowymi. Kubki rozmieszczone są na powierzchni języka oraz, w mniejszej ilości, na podniebieniu.

Człowiek rozróżnia cztery podstawowe smaki: słodki, kwaśny, słony i gorzki. Poszczególne kubki smakowe rejestrują wszystkie smaki, ale w stosunku do jednego wykazują szczególną wrażliwość. Smak pikantny odbierany jest przez pobudzenie receptorów bólowych na języku. Na odbiór wrażeń smakowych wpływ ma też zapach potrawy.

Węch

Komórki węchowe znajdują się w nabłonku węchowym w górnej części jamy nosowej. Reagują na substancje chemiczne znajdujące się we wdychanym powietrzu lub przenikające do jamy nosowej z jamy ustnej przez nozdrza wewnętrzne. Receptory są zmodyfikowanymi komórkami nerwowymi posiadającymi rzęski, które w obecności substancji chemicznej ulegają podrażnieniu. Pozostała część neuronu przekazuje powstały w rzęskach impuls do ośrodków mieszczących się w opuszce węchowej kresomózgowia.

Węch jest najbardziej wrażliwym zmysłem człowieka - komórki węchowe ulegają pobudzeniu przy minimalnej ilości substancji w otoczeniu. Człowiek rozróżnia około 3000 różnych zapachów.

Receptory skórne

Receptory dotyku mogą znajdować się tuż pod powierzchnią skóry - wtedy reagują na najlżejszy dotyk, lub głębiej - odbierają wtedy silniejszy nacisk.

Receptory bólu są to wolne zakończenia nerwowe w skórze. Mogą być pobudzane przez różne bodźce, najczęściej są to bodźce mechaniczne, ale ból odczuwamy też np. przy oparzeniu (bodziec termiczny). Impulsy nerwowe przewodzone są do mózgu, do znajdujących się we wzgórzu (część międzymózgowia) i korze mózgowej ośrodków bólu.

Zakończenia nerwowe będące receptorami bólu występują też w mięśniach i narządach wewnętrznych.

Termoreceptory położone są w głębszych warstwach skóry. Występują w dwóch rodzajach: inne reagują na ciepło, a inne na zimno. Informacje o temperaturze otoczenia przesyłane są do ośrodka termoregulacji w podwzgórzu oraz do ośrodków czucia temperatury w płacie ciemieniowym kory mózgowej.

Termoreceptory występują też na terenie ośrodkowego układu nerwowego i rejestrują temperaturę krwi.