Органы чувств
С помощью органов чувств мы запахи, осязаем, слышим, видим, чувствуем вкус. Органы чувств воспринимают свет, колебания воздуха, мельчайшие частички веществ в воздухе и передают в мозг в виде нервных сигналов.
Зрение
Народная мудрость гласит: «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». И действительно, еще античный философ Гераклит отметил, что глаза – более надежные свидетели, чем уши. Человеческий глаз – одно из самых удивительных устройств, созданных природой.
Немецкий физик Гельмгольц доказал, что человеческий глаз подобен фотоаппарату. После того как свет попадает в глаз, изображение появляется на сетчатке уменьшенным и перевернутым.
Глазное яблоко располагается в глазнице, стенки которой образуют кости черепа. От стенок идут шесть мышц, которые прикрепляются к глазному яблоку и управляют его движением. Из-за этого угол обзора глаза составляет приблизительно 125 градусов.
Веки оберегают глаза от грязи и пыли. Изнутри их выстилает тонкая оболочка – конъюнктива. Оболочка переходит в глазное яблоко и покрывает всю его переднюю часть, кроме роговицы.
Ресницы нужны для того, чтобы смыкание век было как можно более плотным и к глазному яблоку не попала даже крошечная пылинка. На каждом веке у человека располагается по 80 ресниц. За сотню дней они успевают появиться, вырасти и выпасть. За жизнь у человека сменяется почти сто тысяч ресниц. На наружных стенках глазниц есть по одной слезной железке. За сутки эта пара вырабатывает примерно 1 мл слез, необходимых для смачивания поверхности глазного яблока, которое должно всегда оставаться влажным.
Вырост сосудистой оболочки, выстилающей глазное яблоко, называется радужкой. У каждого человека она неповторима – двух одинаковых найти невозможно. Цвет глаз определяется цветом радужки и зависит от количества пигмента меланина.
Зрачок – это отверстие, которое впускает световые лучи внутрь глаза. Самые крупные зрачки у подростков. Затем отверстие начинает постепенно сокращаться и к 70 годам становится крошечным, уменьшившись почти на треть.
Хрусталик, маленькая двояковыпуклая линзочка, встречает свет после того, как он проходит через зрачок. Свое название хрусталик получил за прозрачность и необычайную гладкость поверхности. Его задача – преломлять, подобно линзам объектива фотоаппарата, световые лучи и фокусировать их на сетчатке.
Фоторецепторы воспринимают свет и превращают его энергию в нервные импульсы в третьей, внутренней части глаза, который называется сетчаткой. Сетчатка каждого человеческого глаза состоит из 132 млн клеток – фоторецепторов. 7 млн из них, колбочки, отвечают за восприятие цвета, и примерно 125 млн, палочки, улавливают яркость света.
Колбочек насчитывается всего 7 видов. Каждый из них настроен на свой цвет. Человеческий глаз различает до 10 млн цветов и оттенков.
В сумраке все предметы кажутся серыми, потому что колбочки не «видят» в темноте, и за них это делают палочки. Постепенно глаза привыкают, и окружающее обретает очертания благодаря тому, что чувствительность палочек возрастает в 400 раз. Эта особенность помогает нам видеть в темноте.
Наиболее четким изображение бывает в той части сетчатки, где больше всего колбочек и палочек – напротив зрачка. Это место называется желтым пятном, здесь острота зрения наивысшая.
Зрительный нерв выходит из глаза через слепое пятно. В нем нет палочек и колбочек, поэтому оно не улавливает свет, но головной мозг достраивает изображение, используя информацию от соседних отделов сетчатки или другого глаза.
Дальтонизм – явление, связанное с дефектом одного из видов колбочек. Расстройство названо по фамилии английского ученого Джона Дальтона. Дальтонизмом страдает примерно 8% мужчин и 0.5% женщин. Обычно при дальтонизме человек не воспринимает один цвет, но очень редко случается так, что дальтоник видит мир, как в черно-белом кино.
Слух
В древности люди обладали чрезвычайно чутким слухом, совсем как дикие животные. Даже во сне они прекрасно «читали» звуки окружающей природы, шум леса, треск веток под лапами хищника, пение ночных птиц. Для того чтобы понять, какой звук сигналит об опасности, а какой безопасен, даже не нужно было просыпаться. Умение спать, не реагируя на внешние шумы, – привилегия современного человека, жителя крупных городов.
Удивительно, но у человека не два уха, как это принято считать, а целых шесть. Анатомы выделяют с каждой стороны наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо.
Наружное ухо образуют ушная раковина, наружный слуховой проход и барабанная перепонка.
Звук, специфический для органа слуха раздражитель, входит в слуховую систему через ушную раковину, которая плотно крепится связками к височной кости черепа. Свое название этот орган получил не зря. Раковина действительно по форме похожа на морскую ракушку.
Основу ушной раковины составляет обтянутый кожей плотный хрящ. Его нет лишь в мочке, поэтому она остается мягкой. Наружный загнутый край уха называется завиток, а лежащий рядом валик – противозавиток. Небольшой выступ, расположенный у переднего края ушной раковины, называется козелок. Он делает раковину похожей на рупор, усиливая звук. Противокозелок отделен от него небольшой выемкой.
Нижняя часть ушной раковины, мочка, лучше всего развита у жителей Азии, у европейцев она значительно меньше, и совсем маленькая – у африканцев. Некоторые племена Африки до сих пор подвешивают к мочкам ушей гирьки, чтобы оттянуть их.
Проходя через ушную раковину, звук попадает в слуховой проход. Его стенки выстланы кожей, богатой серными железами. Из-за их работы в ушах нередко образуются так называемые серные пробки, которые, впрочем, легко удалить.
Звуковая волна, двигаясь по слуховому проходу, упирается в барабанную перепонку, за которой начинается среднее ухо. Оно расположено в толще височной кости и соединено с глоткой при помощи слуховой трубки. Трубка обеспечивает одинаковое давление по обе стороны от барабанной перепонки, чтобы предотвратить ее возможный разрыв.
Некоторые обладают редким умением, они могут шевелить ушами. Этим умением хвастаются обычно в шутку, демонстрируют как домашний аттракцион, а ведь не так давно им всерьез гордились. Сохранились свидетельства восхищенных современников императрицы Екатерины II, гласящие, что царственная особа мастерски умела шевелить ушами.
Внутреннее ухо
Внутри среднего уха расположены три слуховые косточки, соединенные между собой суставчиками: молоточек, наковальня и стремечко. Молоточек получает энергию колебаний от барабанной перепонки, бьет по наковальне, а та давит на стремечко.
Внутреннее ухо находится в самой прочной части височной кости. Оно принадлежит одновременно и к слуховой системе, и к системе, отвечающей за чувство равновесия. Вход в него закрывает маленькое затянутое плотной перепонкой окошко, к которому крепится стремечко. Его колебания – результат достигающей окошка звуковой волны.
Во внутреннем ухе скрывается главный орган слуха, улитка. Внутри костного лабиринта улитки находится перепончатый лабиринт. Оба лабиринта заполнены жидкостью.
Внутри перепончатого лабиринта улитки тянутся пять рядов волосковых слуховых клеток. В одной улитке их насчитывается около 24 тысяч. Нижней стороной клетка крепится к мембране, которая состоит из отдельных волокон. Колебание этих «струн», собственно, и слышит наш мозг.
При расстройстве слуха на выручку приходит слуховой аппарат. Его действие основано на передаче звуковых колебаний непосредственно височной кости, от которой они идут к окончаниям слухового нерва.
Обоняние
Основная функция обоняния очень проста и прозаична – тестировать на пригодность воздух и пищу. Поэтому люди так редко оказываются невосприимчивы к запахам, ведь именно запах заблаговременно предупреждает об опасности и помогает покинуть опасную территорию, и запах же позволяет отличить съедобную пищу от несъедобной.
Обонятельная поверхность состоит из верхней носовой раковины и верхней части носовой перегородки. Ее площадь составляет всего-навсего 3 см2 , не больше почтовой марки.
Молекулы пахучих веществ попадают в полость носа с током вдыхаемого воздуха. Здесь они соприкасаются с обонятельной поверхностью. На ней теснится около 200 млн «нюхательных» клеток. Обонятельные рецепторы расположены на пути вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, что позволяет нам принюхиваться, гоняя пахучие молекулы туда и обратно вдоль чувствительной к запахам зоны.
У каждой из обонятельных клеток на верхушке, обращенной в сторону носовой полости, располагается вырост, окутанный слизью. В нем растворяются молекулы пахучих веществ. На основании обонятельной клетки-рецептора расположен отросток, переходящий в нервное волокно.
Сигнал от обонятельной клетки до мозга проходит за очень короткий промежуток времени, поэтому идущие от клеток нервные волокна не объединены в нервы, а в виде 15–20 нитей поднимаются вверх, проникают через свод носа и оказываются внутри черепа.
В черепе располагаются особые выросты мозга – обонятельные луковицы. Туда поступают нити нервных волокон, идущих от обонятельных клеток. Высшие отделы обонятельного анализатора расположены в коре левой и правой височных долей головного мозга.
Молекула любого запаха, как будто ключ, открывающий замок – белковую структуру на поверхности обонятельной клетки. К каждому «замку» подходит один-единственный запах-ключ. При их совмещении рождается нервный импульс.
При насморке человек не чувствует запахов, потому что они буквально тонут в обильной слизи и не успевают достичь обонятельных клеток. В древности считалось, что эта слизь стекает в полость носа из мозга и является переизбытком мозгового вещества.
По сравнению с остротой нюха некоторых представителей дикой природы человек и его ближайшие сородичи, обезьяны, занимают довольно скромное место. Человеческий нос улавливает запах, только если концентрация несущих его молекул составляет не менее 500 миллионов в 1 кубическом метре вдыхаемого воздуха. Для сравнения: собака уловит запах, если концентрация молекул будет в 2500 раз меньше. К тому же человеческий нос различает всего лишь 3 тыс запахов, в то время как многие животные – более 100 тыс.
Жители современных городов становятся невосприимчивыми к 70% городских запахов. А жители далеких от цивилизации поселений способны уловить в дикой природе запах человека, который проходил в определенном месте несколько часов назад.
Обоняние животных
Чувствительность обоняния наших меньших братьев довольно-таки специфична. Так, например, обонятельная система собак блестяще улавливает запах всякого зверья. Запахи растений собаки различают так же, как это могут делать люди, так как для них, плотоядных, эта функция не является приоритетной. У китообразных обоняние еще более слабое, чем у людей, а дельфины даже не догадываются, что на свете есть запахи, так как с рождения лишены органов обоняния.
Первый хорошо знакомый каждому запах – запах материнского молока. С рождения он ассоциируется у нас с чувством умиротворенности и покоя. С возрастом у каждого человека оформляется своя «коллекция любимых ароматов», поднимающих настроение, улучшающих самочувствие и ассоциирующихся с успехом у противоположного пола. Свойства ароматов оказывать благостное воздействие на организм с успехом используют в своей работе врачи-ароматерапевты.
Вкус
Вы наверное согласитесь, что все мы любим вкусно поесть. Какое это наслаждение, когда вожделенная пища попадает нам в рот и мы тут же чувствуем ее вкус, такой разный и порой такой необычный! Вы когда-нибудь задумывались, почему мы чувствуем вкус еды и как работает наша вкусовая сенсорная система?
Первичное значение вкусового ощущения состоит в умении отличить съедобную пищу от несъедобной. Незнакомое блюдо человек пробует самым кончиком языка. Вкусовые рецепторы его анализируют, и если все в порядке, сигналят организму «кушать подано».
Вкусовая сенсорная система не только подскажет съедобно или несъедобно, но и запомнит вкус особенно понравившегося блюда. Эта память побуждает людей регулярно питаться.
Как работает вкусовая сенсорная система? Язык – главный орган вкусовой сенсорной системы организма. На его кончиках и боковых поверхностях расположено больше всего вкусовых рецепторов. Но рецепторы реагируют только на вещества, растворимые в воде. Нерастворимые вещества не имеют вкуса.
На языке человека находится более 5 тысяч сосочков разной формы, содержащих вкусовые рецепторы. Основное количество сосочков встречается у верхушки и по краям языка. В задней части языка расположены сосочки, окруженные овалом. Их совсем немного, всего 7–12. Они как будто образуют римскую букву V. Сосочки листовидной формы облюбовали края языка.
Каждый из сосочков содержит вкусовые почки. Вкусовая почка внешне похожа на крошечную бутылочку, горлышко которой направлено в полость рта. Внутрь этой бутылочки направлены ворсинки чувствительных вкусовых клеток. Всего таких бутылочек в человеческом организме более 10 тыс. Они расположены по всей поверхности языка и собраны в особые сосочки.
Почки имеют свой специфический набор вкусовых рецепторов. Так, на кончике языка больше рецепторов к сладкому – он чувствует его гораздо лучше, края языка лучше ощущают кислое и соленое, а его основание — горькое. Восприимчивость вкусовых рецепторов очень велика: чтобы почувствовать вкус сладкой пищи, достаточно всего 0,5% сахара, 0,25% соли – и мы почувствуем, что пища соленая. Чтобы распознать кислый вкус, достаточно всего 0,1% кислоты, а лишь 0,02% горечи позволят почувствовать горький вкус.
Информацию о вкусе в мозг передают три нерва: языкоглоточный, лицевой и блуждающий. По их волокнам биоимпульсы, образующиеся во вкусовых сосочках под воздействием химических веществ, проходят к центральному отделу вкусового анализатора в коре головного мозга. Помимо вкусовых рецепторов на полноту вкусовых ощущений влияют тактильные и температурные рецепторы, расположенные в полости рта, а также обоняние и зрительные сигналы. Органы вкуса у детей более восприимчивы, чем у взрослых: их вкусовые ощущения отличаются большей интенсивностью. С возрастом ощущение вкуса притупится.
Язык и речь
Язык не только помогает нам распознавать вкусы. Этот орган участвует в процессе речи. Формирование звуков речи осуществляется артикуляционным аппаратом. В артикуляции речевых звуков принимают участие многочисленные мышечные органы ротоглоточного канала: губы, язык, мягкое небо, зев, глотка, а также мускулатура, двигающая нижнюю челюсть. Главным артикуляционным органом является язык. Язык, обладая мускулатурой, идущей в различных направлениях, способен к самым разнообразным изменениям своей конфигурации. Его перемещения в ротоглоточном канале меняют размеры глоточной и ротовой полости. При языке, уложенном максимально назад, – глоточная полость имеет минимальные размеры, а ротовая – максимальные. При языке, поднятом вверх и выдвинутом вперед, – глоточная полость имеет максимальные размеры, а ротовая – минимальные.
Осязание
Кожа – главный сенсорный орган человеческого тела. В кожном покрове находится множество клеток-рецепторов, позволяющих чувствовать изменения температуры, давление, боль и т.д. Кожа – самый большой орган. Ее площадь у взрослого человека приблизительно 2 м2 , а вес составляет около 15% от общей массы тела. Основная функция кожного покрова – защитная.
Осязательные рецепторы
Большая часть клеток-рецепторов относится к болевым. Этот тип рецепторов по реакции самый быстрый: чтобы в болевом рецепторе возник нервный импульс, требуется всего 0,9 секунды. Кроме того, болевые рецепторы умеют перекладывать на своих «соседей» часть собственных функций: к примеру, если вы обожжетесь, температурные рецепторы отправят в мозг сигнал о боли. Главные температурные рецепторы кожи – свободные нервные окончания. В ней есть два типа рецепторов, отвечающих за температурную чувствительность, – тельца Руффини, реагирующие на тепло, и колбочки Краузе, реагирующие на холод. Осязание посылает в мозг сигнал о месте и характере прикосновения к коже, позволяет оценить силу давления, вибрацию и т. д. Больше всего рецепторов, ответственных за чувство осязания, находится на руках и ногах. Тактильные рецепторы расположены на поверхности кожи и слизистых оболочек, особенно много их на кончиках пальцев рук и губах. Особенной чувствительностью отличаются подушечки пальцев и ладонь. Кончик пальца способен реагировать на вибрацию амплитудой всего 0,02 мкм.
Тактильная память
Распознавать предметы на ощупь людям помогает тактильная чувствительность в сочетании с костно-мышечным чувством. При помощи органов осязания мы можем оценить форму, консистенцию, вес, температуру и характер ощупываемой поверхности. Если похожий предмет уже бывал в руках, совокупность этих признаков позволит мозгу безошибочно понять, что у человека в руках.
Язык
Самый чувствительный осязательный орган у человека – язык. Маленькие дети доверяют ему больше, чем глазам, и каждый новый объект исследуют, пробуя его «на вкус». Взрослым язык помогает не только определить пригодность пищи по вкусу, но и почувствовать, например, кость внутри мясного блюда, которая может нанести вред здоровью, если ее проглотить.
Волосы дыбом
Рефлекс, приводящий к возникновению «гусиной кожи», достался нам в наследство от животных. Мышцы волосяных фолликулов сокращаются и приподнимают волоски – в результате шерсть животного встает «дыбом». При реакции на холод это помогает дольше удерживать тепло тела, при реакции на опасность – делает зверя более массивным и устрашающим. У людей же в процессе эволюции волос на теле осталось мало, и этот рефлекс не имеет практического смысла.
Защита от солнца
Цвет кожи у человека определяется, в основном, коричневым пигментом меланин. Доля меланина в коже обусловлена генетически, однако она зависит и от интенсивности ультрафиолетового излучения, попадающего на кожу.
Одна из важнейших функций меланина – это защитная. Она призвана обезопасить покровы от ультрафиолетовых лучей. Эти пигменты поглощают излучение, защищая таким образом более глубокие ткани от лучевого повреждения, а также усваивают излучение.
При небольшом количестве меланина человек имеет светлую кожу, в то время как большое количество приводит к темному цвету.
Веснушки на коже говорят о том, что в организме снижен уровень меланина и кожа чрезвычайно уязвима к ультрафиолету. Чаще всего веснушки появляются у подростков, а с возрастом могут просто исчезнуть.
У женщин кожа в среднем на 3–4% светлее, чем у мужчин. У альбиносов меланин отсутствует полностью в связи с генетической мутацией. Вследствие этого у них светлая не только кожа, но и волосы.