Transcript 05-Schematy dla zmyslow

Schematy dla zmysłów
Magdalena Kiełbasiewicz
Karolina Kmieciak
Magdalena Łaszewska
Martyna Soborska
Zmysły
Zmysły ludzkie powstały w toku ewolucji i ich
pierwotną funkcją było podniesienie szans na
przetrwanie gatunku. Obecnie wiele z nich
zostało przytłumionych, a ich dawne role i funkcje
uległy zmianie. Warto bliżej przyjrzeć się ludzkim
zmysłom, dzięki którym mamy zdolność
odbierania bodźców zewnętrznych.
Zmysły
Na każdy ze zmysłów
składają się odpowiednie
narządy
zmysłów,
w
których najważniejszą rolę
odgrywają
receptory
wykształcone w kierunku
reagowania na konkretny
rodzaj
bodźców
oraz
odpowiednie
funkcje
mózgu.
Zmysły
Dzięki działaniu zmysłów możemy poznawać
świat, porozumiewać się, odbierać bodźce z
otoczenia i uczyć się. Zmysły pozwalają nam
sprawnie funkcjonować w codziennym życiu.
Możemy nie tylko odnaleźć się w panujących
świecie, ale także korzystać z jego dobrodziejstw.
Wzrok
Trzeba przyznać, że Natura miała niezłą fantazję,
wyposażając człowieka w zmysł wzroku. Oczy są
jednym z najbardziej skomplikowanych narządów,
jakimi dysponujemy, od których sprawności
i zdrowia zależy nasze funkcjonowanie w świecie
zewnętrznym.
Układ wzrokowy to doskonały, precyzyjny,
a jednocześnie tak czuły i delikatny mechanizm…
Wzrok
Wzrok jest to zdolność do odbierania bodźców
wywołanych przez pewien zakres promieniowania
elektromagnetycznego ze środowiska oraz ogół
czynności związanych z analizą tych bodźców,
czyli widzeniem.
Budowa oka oraz funkcje jakie spełnia różnią się
w zależności od organizmu.
U człowieka ta część widma nazywa się światłem
widzialnym.
Światło widzialne
Wzrok
Niektóre zwierzęta mają zdolność widzenia takiego
spektrum fali elektromagnetycznej, które nie jest
widoczne dla człowieka. Na przykład pszczoły i ptaki
widzą w nadfiolecie (UV), dzięki czemu wiedzą,
gdzie jest słońce, którym się kierują nawet w
pochmurny
dzień.
Żółwie
błotne
widzą
w podczerwieni, dzięki czemu mogą rozpoznawać
niektóre kształty w mętnej wodzie.
W początkowych fragmentach drogi wzrokowej
ptaków drapieżnych jest znacznie mniejsza
konwergencja nerwów niż u człowieka, co pozwala
uzyskać tym ptakom znacznie lepszą zdolność
rozdzielczą.
Dlaczego mamy oczy z przody
głowy ?
W przeciwieństwie do większości kręgowców
nasze oczy są skierowane nie na boki, lecz do
przodu. Czy tak było zawsze? O tym, że
wyewoluowaliśmy od organizmów mających oczy
po bokach, świadczy rozwój ludzkiego płodu.
Pojawiające się już w 18. dniu od zapłodnienia
oczy rosną początkowo z obu stron mózgu. To
m.in. za ich sprawą ludzki zarodek przez kilka
tygodni przypomina rybę. Później z wolna oczy
przesuwają się do przodu, a ich pola widzenia
zaczynają stopniowo się pokrywać.
Dlaczego mamy oczy z przody
głowy ?
Osadzone na przodzie głowy i skierowane
równolegle przed siebie oczy charakteryzują
zwierzęta drapieżne. Takie ustawienie ułatwia
oszacowanie odległości dzielącej je od ofiary.
Z kolei oczy zwierząt nękanych przez większe i
silniejsze umieszczone są bardziej z boku. Po
co? By w porę dostrzec czającego się z tyłu
napastnika. Zebra, mysz czy królik posiadają
umiejętność
widzenia
panoramicznego,
w
zakresie 360. Przodkowie człowieka utracili ją na
rzecz widzenia przestrzennego.
Dlaczego mamy oczy z przody
głowy ?
Nasze pole widzenia, czyli to, co postrzegamy
bez poruszania oczami, wynosi około 120 w
płaszczyźnie pionowej i 200 w poziomie (z czego
około 120 stanowi obszar nakładających się pól
widzenia obu oczu).
Co daje drugie oko ?
Największą korzyścią z faktu posiadania dwojga
oczu jest widzenie przestrzenne zwane też
stereopsją (z gr. - pełne widzenie). Stereopsja
umożliwia poczucie głębi i ocenę odległości.
Gdyby nasi przodkowie musieli polować na
zwierzynę, dysponując tylko jednym okiem,
prawdopodobnie pomarliby z głodu. Świat
widziany w ten sposób byłby płaski jak
pocztówka.
Co daje drugie oko ?
Część naukowców uważa jednak, że główną korzyścią z
widzenia dwuocznego jest zdolność identyfikacji obiektu
częściowo zasłoniętego albo zlewającego się z tłem.
Chodzi o zdemaskowanie przyczajonego napastnika lub
stosującej kamuflaż ofiary. Co prawda w obu przypadkach
główny ciężar zadania spoczywa na mózgu, lecz rozpoznanie
przezeń obiektu staje się prostsze, gdy informacje płynące z
jednego oka znajdują potwierdzenie w drugim.
Wreszcie najbardziej oczywista z przyczyn: zdaniem wielu
ewolucjonistów ranga wzrokowych informacji jest tak wielka, że
zdublowanie narządów służących do ich pozyskiwania
niejednokrotnie musiało ratować życie tym, którzy tracili jedno z
oczu. Mając "w zapasie" drugie oko, wciąż mogli cieszyć się
życiem w świecie podzielonym na drapieżców i ofiary.
Dlaczego mamy tylko parę oczu ?
Skoro wzrok jest dla nas głównym kanałem
informacyjnym, to można dojść do wniosku, że im
więcej oczu, tym lepiej. Dodatkowe oko mogłoby
uczynić
jego
posiadacza
bardziej
spostrzegawczym
i
uchronić
od
np.
niespodziewanego ataku z góry. A jednak, nie
licząc kilku ryb kręgoustych i nowozelandzkiego
gada - tuatary - trzecie oko nie wykształciło się u
żadnego z kręgowców.
Dlaczego mamy tylko parę oczu ?
Dlaczego? O ile przewaga widzenia dwuocznego
nad jednoocznym jest bezdyskusyjna, tak korzyść
z posiadania trzeciego oka byłaby wątpliwa. Z
dwóch co najmniej powodów. Pierwszy to kłopoty
z koordynacją.
Zważywszy na to, że dodatkowy oczodół
zmniejszyłby pojemność czaszki o prawie 30 ml,
można stwierdzić, że na trzecie oko - i jest to
drugi z powodów - zwyczajnie nie ma miejsca.
Pająki
Wyjątkowo szczodrze natura potraktowała pająki:
spoglądają na świat sześcioma, a niektóre nawet
ośmioma oczami, z których dwa środkowe, zwane
głównymi lub dziennymi, mogą być wykształcone
teleskopowo, pozostałe, tzw. boczne lub nocne,
nawet w cieniu pozwalają dostrzec zarysy
szamoczącej się w sieci ofiary. Te oczy albo patrzą w
różnych kierunkach z dziurami między ich polami
widzenia, albo też np. powiększają to, co inne widzą
w szerszym planie. Rozrzutność ewolucji jest w tym
przypadku zrozumiała: pająki - podobnie jak owady przede wszystkim muszą dostrzegać ruch. Ostrość
wzroku ma w ich przypadku drugorzędne znaczenie.
Ewolucja oka
Prekursorem oka było jakieś miejsce na ciele,
pokryte cieńszą warstwą skóry, zawierające
komórki z barwnikiem pochłaniającym niektóre
fale świetlne. Dzięki temu nasz żyjący w morzu
praprzodek rozróżniał ciemność i jasność. Ta
drobna z pozoru umiejętność musiała dawać
wyraźną przewagę obdarzonym nią osobnikom.
W efekcie zostawiały one więcej potomstwa, a
przekazywane następnym pokoleniom praoczy
ulegały stopniowej komplikacji.
Ewolucja wzroku
Budowa oka
Rogówka
Podstawową funkcją rogówki jest ochrona
wewnętrznych
struktur
oka.
Ponadto
rogówka jest elementem układu optycznego oka
i wraz z soczewką ogniskuje promienie świetlne
na siatkówce.
Tęczówka
Tęczówka posiada liczne włókna mięśniowe,
które kurcząc się lub rozkurczając sprawiają, że
działa jak przysłona i reguluje dopływ światła
do soczewki.
Źrenica
Otwór
występujący
przed
soczewką,
odpowiedzialny za ilość światła padającego
na siatkówkę. Chroni wnętrze gałki ocznej przed
nadmierną ilością oświetlenia.
Jej średnica wynosi 3 do 8 mm, zmienia się w
zależności od zmian oświetlenia oraz skurczów
mięśni zwieracza i rozwieracza źrenicy.
Szerokość źrenic jest także związana z nastrojem
-dobry nastrój powoduje ich rozszerzenie, a zły
zwężenie.
Soczewka
Część
oka,
przezroczysty,
elastyczny
narząd ogniskujący promienie świetlne tak, by
tworzyły obraz odwrócony i pomniejszony
na siatkówce.
Twardówka
Gruba, biała warstwa ochronna, nadająca kształt
gałce ocznej, otaczająca oko od strony oczodołu,
w przedniej części gałki ocznej przechodzi
w rogówkę. W części tylnej, w miejscu gdzie
twardówka przechodzi w pochewkę nerwu
wzrokowego, grubość jej jest największa i wynosi
1,3 mm. W części przedniej jest najcieńsza i jej
grubość równa się 0,3 mm. Twardówka jest słabo
unaczyniona i mało czuła.
Naczyniówka
Tylna, największa część błony naczyniowej gałki
ocznej; położona pomiędzy siatkówką a
twardówką gęsta trójwarstwowa sieć naczyń
krwionośnych odżywiających i dotleniających
fotoreceptory i ciało szkliste.
Brunatna
barwa
naczyniówki
poprawia
własności optyczne oka.
Ciało szkliste
Ciało szkliste to żelowa, przejrzysta substancja
wypełniająca 2/3 gałki ocznej. W 98% składa się
z wody, pozostała część to kwas hialuronowy i
siateczka kolagenowa. Odgrywa rolę odżywczą
oraz jest podporą dla położonych obwodowo
tkanek oka.
Siatkówka
Część oka, która jest elementem odbierającym
bodźce wzrokowe.
Podstawowymi elementami budowy siatkówki są
ułożone w kilka warstw komórki nerwowe, które z
mózgiem łączy nerw wzrokowy.
Siatkówka
Uproszczona osiowa organizacja siatkówki. Siatkówka jest stosem kilku warstw neuronalnych. Światło
skupiane na oku przechodzi przez te warstwy (od lewej do prawej) trafiając na fotoreceptory (warstwa po
prawej). To wywołuje chemiczną transformację umożliwiającą przenoszenie (propagację) sygnału do
komórek dwubiegunowych i horyzontalnych (środkowa żółta warstwa). Sygnał jest następnie przewodzony
do komórek amakrynowych i neuronów zwojowych. Te neurony ostatecznie mogą wytworzyć potencjał
czynnościowy rozchodzący się do ich aksonów.
Fotoreceptory
Pręciki
• jest ich ponad 100
milinów w każdym oku
• wszystkie są jednego
rodzaju
• reagują głównie w
przyćmionym oświetleniu
•są wrażliwe na natężenie
światła i pozwalają na
widzenie czarno-białe
Czopki
• jest ich ponad 7 milionów
• uaktywniają się w jasnym
świetle
• odpowiadają za widzenie
barwne
•Zawierają trzy barwniki
wrażliwe na światło
niebieskie, zielone i
czerwone. Czopki są też
odpowiedzialne za ostrość
widzenia
Komórki zwojowe
Neurony przekazujące informacje wzrokową z
„oczu do mózgu”. Ciała komórkowe i drzewa
dendrytyczne komórek zwojowych znajdują się w
siatkówce oka, a ich aksony zbiegają się i tworzą
nerw wzrokowy.
Komórki M
M - od łacińskiego magnus, co znaczy duży
Są większe i mają większe pola recepcyjne niż
komórki P
Ich aksony są grubsze, co pozwala wysyłanym przez
nie sygnałom szybciej podążać do mózgu
Główne zadanie: sygnalizowanie zmian w polu
widzenia
Komórki P
P – od łacińskiego parvus, czyli drobny
Są liczniejsze
Siła ich reakcji zmienia się w sposób bardziej liniowy
(proporcjonalnie do siły bodźca) niż większość komórek
M
Bardziej zainteresowane drobniejszymi szczegółami,
silniejszymi kontrastami, a zwłaszcza kolorem
Istnieje wiele podtypów komórek P, z których każdy
reaguje na określoną parę kontrastowych kolorów
Schemat dla zmysły wzroku
Komórki M i P
Aksony komórek zwojowych dwóch podstawowych
rodzajów, a więc M i P sięgają do ciała kolankowatego
bocznego, czyli obszaru wzgórza, który przekazuje
informacje
do
kory
mózgowej.
Siatkówka przekazuje jednak informacje również do
wzgórka górnego. Połączeń takich nie wysyłają
komórki P, ale czynią to niektóre komórki M oraz wiele
mniej
licznych
różnorodnych
klas
komórek.
Ponieważ wzgórek górny nie otrzymuje żadnych
informacji od komórek P, nie potrafi „rozpoznawać”
kolorów.
Schemat dla zmysłu wzroku
Różnice warstw drobno- i
wielkokomórkowych
Neurony warstw drobnokomórkowych przekazują
sygnały dotyczące :
Koloru,
Faktury,
Kształtu,
Widzenia stereoskopowego,
podczas gdy neurony warstw wielkokomórkowych
specjalizują się w wykonywaniu ruchu i błysków.
Schemat dla zmysłu wzroku
Funkcje LGB
Ciało kolankowate boczne:
- Przetwarza informacje, które służą ustaleniu
odpowiedzi na pytanie CO?
- Wzmacnia informacje o kontraście
- Porządkuje informacje o kolorze, ruchu, formie
- Dopasowuje poziom przetwarzania sygnału
Funkcje SC
Wzgórek górny pokrywy:
-jest istotny przy określaniu położenia przedmiotów
w otoczeniu,
-można powiedzieć, że docierające do niego
informacje służą znalezieniu odpowiedzi na
pytanie GDZIE ?
-potwierdza to chociażby fakt, że wychodzące stąd
włókna kierują się do systemu kontrolującego
ruchy oczu, położenie głowy oraz zmiany pozycji
ciała
Funkcje poduszki
Największe, tylne jądro wzgórza. Posiada
obukierunkowe połączenia z korą kojarzeniową
potyliczną, ciemieniową i skroniową; otrzymuje
impulsację z ciał kolankowatych bocznych i
przyśrodkowych oraz wzgórków górnych.
Funkcją poduszki jest integracja informacji
wzrokowych, słuchowych i czuciowych.
Kora wzrokowa
Kora wzrokowa pierwszorzędowa
Kora ta podobnie jak LGN ma budowę
warstwową złożoną z sześciu warstw, lecz tutaj
podobieństwa się kończą. Informacja pochodząca
od komórek zwojowych do LGN trafia do
wszystkich warstw, natomiast w korze V1
informacja pochodząca z LGN trafia głównie
do warstwy czwartej.
Informacja z warstw drobnokomórkowych w LGN
trafia w dolne obszary warstwy 4c, natomiast z
warstw wielkokomórkowych LGN do obszarów
górnych.
Kora wzrokowa drugorzędowa
Kora drugorzędowa składa się z kilku
pól: V2 i V3, mieszczących się w polu 18 wg
Brodmanna, oraz V4 i V5 (MT) mieszczących się
w polu 19.
Każde z tych pól specjalizuje się w analizie
różnych aspektów informacji wzrokowej, takich
jak barwa, kształt, ruch czy głębia i każdy z nich
otrzymuje wejścia z innych obszarów kory
pierwotnej.
Funkcje kory wzrokowej
V1:
- Główne
pole odbioru informacji, wrażeń
wzrokowych
- Znaczna część środkowego obszaru reaguje na
sygnały dochodzące od okolic plamki żółtej oka
V2:
- podobnie jak kora V1, przetwarza bardzo
elementarne informacje, jednakże są one
przydzielone różnym grupom neuronów zależnie
od aspektu informacji – ruchu, głębi, barwy i
kształtu.
Funkcje kory wzrokowej
V3:
- Rozpoznawanie
charakterystycznych ruchów
obiektów o określonych kształtach (dynamiczne
kształty)
- Analiza głębi i odległości
V4:
- Analizuje barwy oraz kontrasty (kolor oraz kształt
z kolorem)
- Brak reakcji na ruch
V5:
- Ogólne postrzeganie ruchu w polu widzenia i jego
kierunku (ruch)
Struktury mózgowe
Słuch
Dźwięk słyszalny dla człowieka powstaje w
wyniku jakiejś zmiany – wibracji obiektów,
zderzenia przedmiotów, ich przemieszczania.
Słuch to zmysł dotyczący zdarzeń, nie scen.
Zasadniczym
zadaniem
słuchu
jest
zawiadamianie, że coś się dzieje.
Słuch
Słuch jest ostatnim zmysłem, który przestaje
funkcjonować, gdy tracimy świadomość i
jednocześnie pierwszym zmysłem, który zaczyna
funkcjonować kiedy przytomność odzyskujemy.
Słuch
Ucho ludzkie odbierze jednak dźwięki w
ograniczonym zakresie– od 20 Hz do 20.000 Hz,
podczas gdy np. nietoperz słyszy dźwięki powyżej
tej skali, czyli ultradźwięki. Procesy starzenia się
jeszcze bardziej ograniczają skalę tego, co
słyszymy, gdyż górna granica słyszenia dla osób
powyżej 60. roku życia schodzi poniżej 15.000
Hz.
Ucho
Budowa ucha
Ucho można podzielić na 3 części:
 Ucho zewnętrzne – występuje jedynie u ssaków
 Ucho środkowe – odpowiada głównie za słuch
(wraz z uchem zewnętrznym)
 Ucho wewnętrzne – zawiera także elementy
odpowiedzialne za równowagę
Narząd Cortiego
Komórkami odpowiedzialnymi za przetwarzanie
drgań mechanicznych w sygnały elektryczne są
komórki włoskowate, które znajdują się w
narządzie spiralnym ślimaka – narządzie
Cortiego.
Narząd ten spoczywa na błonie podstawnej
przewodu ślimakowego.
Narząd Cortiego
Narząd Cortiego
Bodźce słuchowe różnej częstotliwości powodują
drgania określonych części błony podstawnej. W
wyniku tego poszczególne grupy komórek
włoskowatych ulegają depolaryzacji i pobudzają
neurony znajdujące się w zwoju spiralnym
ślimaka.
Słuch
Dlaczego mamy dwoje uszu?
Tylko dzięki dwojgu uszu możemy precyzyjnie
określić kierunek pochodzenia dźwięku. W
procesie, który nosi nazwę syntezy akustycznej
mózg porównuje bodźce pochodzące z obojga
uszu, a wykrytą różnicę przetwarza na wrażenie
słyszenia dźwięku dobiegającego z określonego
kierunku.
Wykrywanie źródła dźwięku
Nasze uszy informują nas, z którego mniej więcej
kierunku pochodzą docierające do nas dźwięki.
Niektóre z tych dźwięków, na przykład echo, nie
zawsze mają wartość informacyjną, dlatego
wykształciliśmy odpowiedni mechanizm filtracji.
Wykrywanie źródła dźwięku
Nasz mózg posługuje się całym szeregiem
wskazówek w celu rozwiązania trudności z
lokalizacją źródła dźwięku
 międzyuszna różnica czasu
 międzyuszna różnica natężenia
Model Jeffressa
Klasyczny model prezentujący, w jaki sposób są
przetwarzane międzyuszne różnice czasu.
Model Jeffressa
Komórki śródmózgowia wskazują na lokalizację
dźwięku, zwiększając częstotliwość wysyłanych
sygnałów, w odpowiedzi na dźwięk, a każda
komórka otrzymuje informacje z obu uszu.
Komórka, która najczęściej podlega wzbudzeniu,
jest tą komórką, która jednocześnie otrzymuje
dany sygnał z obu uszu. Ponieważ takie komórki
są najbardziej aktywne, gdy dane z obu stron są
synchroniczne,
neurony
te
nazywamy
detektorami koincydencji.
Wykrywanie źródła dźwięku
Początkowe
operacje
wykorzystywane
do
lokalizowania dźwięków są przeprowadzone w
pniu mózgu, w górnym jądrze oliwki.
Ustalanie lokalizacji dźwięku rozpoczyna się w
pniu mózgu, więc zaskakujące dźwięki mogą
wywołać odruchowe zwrócenie głowy lub ciała w
kierunku dźwięku, aby ustalić co się dzieje,
można było wykorzystać zmysł o najwyższej
rozdzielczości – wzrok.
Jądro oliwki
Jądra oliwek w rdzeniu przedłużonym obliczają
informację słuchową, szczególnie różnice czasu
dotarcia dźwięków do lewego i prawego ucha, co
umożliwia przestrzenną lokalizację bodźców
słuchowych.
Lokalizacja dźwięku w jądrach górnych przyśrodkowych oliwki
(medial superior olive)
Komórki MSO określają pozycje dźwięku poprzez różnice czasowe dochodzenia sygnałów z obu uszu. Dana
komórka MSO odpowiada najmocniej gdy wejścia z obu uszu przychodzą równocześnie. Następuje to w
wyniku kompensacji (poprzez różną długość aksonów) opóźnienia spowodowanego różnicą w czasie
docierania dźwięku do obu uszu. Systematyczna (i odwrotna) zależność w opóźnieniu obu wejść tworzy mapę
źródła dźwięku. Na rysunku, komórka E byłaby najbardziej czuła na dźwięki z lewej strony, A – na dźwięki z
prawej. Komórka C odpowiada na dźwięki z przodu.
Mierzenie czasu uszami
Rozdzielczość czasowa słuchu jest bez
porównania lepsza od rozdzielczości czasowej
wzroku.
Wiele elementów układu słuchowego jest
wyraźnie wyspecjalizowanych w pomiarze czasu,
ale zasadnicze znaczenie ma tu budowa ucha.
Mierzenie czasu uszami
Analiza częstotliwości odbieranych bodźców
przeprowadzana jest już w ślimaku, a konkretnie
w narządzie Cortiego.
Poszczególne komórki włoskowate „nastrojone
są” tylko na określoną częstotliwość wibracji, a
mimo
to
czułość
wszystkich
komórek
włoskowatych ślimaka pokrywa zakres dźwięków
słyszalnych przez człowieka.
Mierzenie czasu uszami
W przypadku dźwięków o niskiej częstotliwości
każdy cykl dźwięków może wywołać odrębną
grupę impulsów elektrycznych, natomiast przy
wyższych częstotliwościach nie są kodowane
pojedyncze cykle, lecz ich średnie natężenie.
Mierzenie czasu uszami
Tę
wrażliwość
na
różnice
czasowe
wykorzystujemy na wiele sposobów – zwłaszcza
gdy rozkoszujemy się muzyką lub gdy pojawienie
się nowych dźwięków ostrzega nas, że w naszym
otoczeniu nastąpiła jakaś zmiana.
Droga słuchowa
Pierwszorzędowa kora słuchowa
 Reprezentacja pierwszorzędowa pobudzana jest
wyłącznie przez projekcję ciała kolankowatego
przyśrodkowego.
 Stwierdza się tu, podobnie jak w całej drodze
słuchowej, reprezentację tonotopową.
Organizacja tonotopowa
Ważną cechą przewodnictwa
w drodze słuchowej jest
orientacja przestrzenna dla
dźwięków
o
różnej
częstotliwości,
czyli
organizacja
tonotopowa
wrażliwości
na
różne
częstotliwości dźwięków.
Pierwszorzędowa kora słuchowa
 Reprezentacja
poszczególnych tonów tworzy
jeden wymiar szeregu. W sąsiadujących ze sobą
kolumnach zmienia się preferowana częstotliwość
od niskiej do wysokiej.
 Druga oś dwuwymiarowego szeregu składa się z
kolumn
obuusznych.
Wszystkie
neurony
otrzymują impulsację zarówno z lewego jak i
prawego ucha. Dzielimy je na:
 Kolumny sumowania – lewe i prawe ucho
 Kolumny tłumienia – jedno ucho
Pierwszorzędowa kora słuchowa
Pierwszorzędowa kora słuchowa
Kora słuchowa
Pola Brodmanna:
 Pole 41/42 – pierwszorzędowa kora słuchowa –
przyśrodkowa część zakrętów
poprzecznych (Heschla)
skroniowych
 Pole 22 – kora słuchowa asocjacyjna – zakręt
skroniowy górny
Kora słuchowa
Pierwszorzędowa kora słuchowa
analizuje impulsacje słuchowe
wywołane dźwiękami o różnej częstotliwości,
natężeniu, czasie trwania i kierunku pochodzenia,
 Odbiera
i
 Dzięki niej powstają proste wrażenia słuchowe
Drugo- i trzeciorzędowa kora słuchowa
 Reprezentacja drugo- i trzeciorzędowa otrzymuje
impulsację
zarówno
z
reprezentacji
pierwszorzędowej jak i z ciała kolankowatego
przyśrodkowego.
 Rola drugorzędowej kory słuchowej polega na
różnicowaniu i porównywaniu poszczególnych
tonów, zwłaszcza w odniesieniu do ich wysokości
i natężenia.
Dodatkowe pola Brodmanna
 Pole 21 – przetwarzanie złożonych dźwięków,
aktywacja podczas obserwacji mowy (razem z
polem 45)
 Pole 8, 9,10 – wyobraźnia słuchowa
 Pole 43 – selektywna uwaga na mowę (lewa
półkula), odpowiedź na bodźce dźwiękowe,
identyfikacja znajomych głosów (prawa półkula)
Dodatkowe pola Brodmanna
Zmysł równowagi
Szósty zmysł.
Dostarcza informacji o kierunku działania siły ciężkości,
przyspieszeniach kątowych i liniowych oraz o ruchach
głowy w przestrzeni.
Mieści się w błędniku błoniastym, w uchu wewnętrznym.
Zachowanie równowagi wymaga współdziałania układu
przedsionkowego ucha, wzroku, receptorów nacisku stóp
oraz propriocepcji.
Zmysł równowagi
W przeciwieństwie do innych zmysłów, informacja
przedsionkowa w ośrodkowym układzie nerwowym
staje
się
natychmiast
multisensoryczna
i
multimodalna.
Niełatwo rozpoznać jakieś świadome uczucie
płynące z tego narządu. Jednak sygnały
przedsionkowe wiążą się również z takimi funkcjami
mózgu jak automatyczny refleks, percepcja
przestrzenna oraz koordynacja ruchowa.
Zmysł równowagi
Drogi przedsionkowe aferentne są stale aktywne,
nawet w spoczynku, i są bardzo wrażliwe na sygnały
przyspieszenia ruchu, kiedy głowa obraca w
przestrzeni. Nawet gdy pozostajemy bez ruchu
narządy otolitowe, woreczek i łagiewka, wyczuwają
przyciąganie ziemskie (przyspieszenie liniowe).
Zmysł równowagi
Układ ten różni się od układów innych zmysłów pod
wieloma względami. Przede wszystkim centralne
przedsionkowe przetwarzanie jest silnie multimodalne.
Np. kanałowe/otolitowe interakcje odbywają się w pniu
mózgu i móżdżku natychmiast przy pierwszej synapsie.
Wzrokowe/przedsionkowe
i
proprioceptywne/przedsionkowe interakcje występują w
centralnych drogach przedsionkowych i są niezbędne do
kontroli wzroku i postawy. Sygnały z mięśni, stawów,
skóry i oczu są w sposób ciągły zintegrowane z
napływem przedsionkowym. Stymulacja przedsionkowa
nie powoduje odrębnego świadomego czucia.
Zmysł równowagi
Unikalną cechą systemu przedsionkowego jest to, że
dużo neuronów czuciowych drugiego rzędu w pniu
mózgu jest również neuronami przedruchowymi. Te
same neurony, które otrzymują aferentne informacje
wysyłają bezpośrednio projekcje do motoneuronów
(neuronów ruchowych).
Zmysł równowagi
Wyróżnia się 3 główne neurony:
1. zwój przedsionkowy
2. jądro przedsionkowe
3. wzgórze
• woreczek,
• łagiewka,
przedsionek
Zmysł równowagi tworzą:
• 3 kanały półkoliste.
Zwój przedsionkowy
Tzw.
zwój
Scarpa,
jest
zwojem
nerwu
przedsionkowego. Zawiera ciała komórek bipolarnych
pierwotnych neuronów doprowadzających, których
obwodowe procesy tworzą kontakt synaps z
komórkami włosowatymi końcowych przedsionkowych
narządów zmysłów.
Jego rozmiar po urodzeniu, prawie się nie zmienia.
Jądro przedsionkowe
Wyróżniamy 4 jądra przedsionkowe:
 Jądro przedsionkowe przyśrodkowe
 Jądro przedsionkowe dolne
 Jądro przedsionkowe boczne
 Jądro przedsionkowe górne
Wzgórze
Wzgórze jest stacją przekaźnikową, do której
dochodzą sygnały ze wszystkich zmysłów poza
węchem.
Nawiązując do ewolucji..
Przypuszcza się, że przejściu z czworonożności do
dwunożności towarzyszyć musiały zmiany zmysłu
równowagi.
Promień kanału półkolistego ma związek ze
zręcznością poruszania się naczelnych i innych
ssaków.
U człowieka duże są tylko łuki 2 kanalików
pionowych.
Nawiązując do ewolucji..
Zwiększone wymiary kanalików półkolistych mają
związek z szybszymi ruchami głowy, co można
kojarzyć z przyjęciem przez człowiekowate postawy
dwunożnej.
Nie ma 100% zgodności między charakterystyczną
dla człowieka budową błędnika kostnego i
dwunożnością.
Ewolucja kanałów półkolistych, chociaż nie miała
bezpośredniego związku z przyjęciem postawy
dwunożnej, została jednak pośrednio przez nią
ukształtowana.
Pola Brodmanna dla zmysłu
równowagi
W przeciwieństwie do narządu wzroku czy słuchu, zmysł
równowagi nie ma jednej, ściśle zlokalizowanej
reprezentacji w obrębie kory mózgowej.
Pole Brodmanna 2 – pierwszorzędowa kora czuciowa –
propriocepcja palca, głęboka propriocepcja.
Pole Brodmanna 13, 14 – wyspa - przetwarzanie informacji
przedsionkowej.
Pole Brodmanna 40 – płacik ciemieniowy dolny – integracja
informacji dotykowej i proprioceptywnej.
Pola Brodmanna dla zmysłu
równowagi
System przedsionkowy
Układ ten jest w stanie wykryć tylko przyspieszenie lub
zwolnienie, natomiast nie sam ruch jako taki. Wyjaśnia to,
dlaczego odnosimy wrażenie przemieszczania się kiedy
duża część naszego pola widzenia porusza się w tym
samym kierunku.
System przedsionkowy
W przypadku ruchu, który zaczyna się powoli, informacja
o przyspieszeniu jest zbyt słaba abyśmy zostali
przekonani o tym, iż się poruszamy.
Gdyby nie to, że system wykrywa tylko przyspieszenie, a
nie sam bezwzględny ruch, odczuwalibyśmy fakt, że
poruszamy się w przestrzeni kosmicznej wokół słońca z
prędkością 70tys mil na godzinę. W sposób bezpośredni
doświadczylibyśmy względności.
Drogi przedsionkowe związane są również z innymi
funkcjami czuciowymi, takimi jak orientacja przestrzenna.
Woreczek i łagiewka
Część
ucha
wewnętrznego,
która
mieści
pomiędzy ślimakiem a kanałami półkolistymi.
się
Receptory zmysłu równowagi w łagiewce i woreczku maja
zdolność do rejestrowania przyspieszeń liniowych komórki łagiewki w poziomie, a woreczka w kierunku
pionowym.
Wysyłają sygnały do mózgu na temat swojej pozycji w
przestrzeni
w
odniesieniu
do
grawitacji,
która
jest równowagą statyczną.
Woreczek
Bezpośrednio łączy się ze ślimakiem leżącym pod nim, oraz łagiewką
znajdującą się ponad nim.
Służy do utrzymania równowagi ciała, czyli błędnika błoniastego.
Zawiera zgrubienie nabłonka zmysłowego, zwane plamką woreczka. A
w jego wnętrzu znajdują się kamyki – otolity. Kiedy człowiek się
porusza, otolity także się poruszają, uciskając komórki receptorowe
wyścielające wnętrze woreczka. Pojawiający się impuls zostaje wysłany
do mózgu. Na podstawie tych impulsów jest określany stan ruchu
człowieka.
Choroba lokomocyjna.
Łagiewka
Dostarcza informacji o zmianach położenia głowy w
przestrzeni oraz reaguje na liniowe przyspieszenie i
zwolnienie.
Stanowi podstawę kanałów półkolistych.
Reakcja lądowania.
Kanały półkoliste
Wyróżnia się kanały: przedni, tylny i boczny.
Znajdują się one w błędniku – wewnętrznej części ucha.
Dostarczają informacji na temat ruchów obrotowych głowy,
określanych jako dynamiczna równowaga.
Stabilizują wzrok podczas ruchu.
Kanały półkoliste
U człowieka są one tak usytuowane, że każdy z nich jest
ustawiony mniej więcej prostopadle do płaszczyzn dwóch
pozostałych. Zakończone są bańkami błoniastymi, w
których znajdują się komórki zmysłowe uzbrojone we
włoski.
Przewody półkoliste wypełnione są śródchłonką, której ruch
spowodowany obrotem głowy (wskutek siły bezwładności)
podrażnia włoski powodując pobudzenie komórek
nerwowych, i pozwala zachować równowagę.
Funkcja kanałów półkolistych w
utrzymaniu równowagi
(A, B) plamka wykrywa orientację przestrzenną głowy w stosunku do
grawitacji i przyspieszenia liniowego lub siły hamowania.
Funkcja kanałów półkolistych w
utrzymaniu równowagi
(C-E) odpowiedź grzebieni na
przepływ endolimfatyczny.
Wykrywają odchylenie kątowe
przyspieszenia lub zwolnienia
(ruch obrotowy) głowy (jak obrót
lub przechylanie głowy).
Jak osoba w stanie spoczynku
(C) zaczyna się obracać (D),
grzebień bańkowy jest odchylony
przez przepływ endolimfy w
przeciwnym kierunku do kierunku
obrotu.
Kiedy osoba przestaje się
obracać (E), grzebień bańkowy
odchylony
jest
w
tym
samym kierunku co obrót.
Położenie błędnika błoniastego w
obrębie podstawy czaszki
Droga przedsionkowo-rdzeniowa
boczna i przyśrodkowa
Droga przedsionkowo-móżdżkowa
Odruch przedsionkowo-oczny
Pionowy ruch gałki ocznej – w górę
Pionowy ruch gałki ocznej – w dół
Czucie bólu
Ból jest podstawowym objawem wielu chorób.
Czucie bólu wywoływane jest przez bodźce
uszkadzające tkanki i stanowi główny mechanizm
obrony organizmu, gdyż aktywuje odruchy w celu
uniknięcia lub usunięcia bodźca uszkadzającego.
Pola Brodmanna dla czucia bólu
Pole Brodmanna 1, 2, 3 – pierwszorzędowa kora czuciowa
– lokalizacja czucia, temperatury, wibracji, bólu, antycypacja
czucia i bólu (2, 3).
Pole Brodmanna 5, 7 – wtórna kora czuciowo-ruchowa –
percepcja bólu.
Pole Brodmanna 13 – 16 – kora wyspy – przetwarzanie
trzewne bólu, termiczne, dotykowe, wibracyjne.
Pole Brodmanna 24, 32, 33 – przedni zakręt obręczy wytrzymałość na ból.
Struktury mózgowe
Czucie bólu
Oto proste wyjaśnienie tego,
co się dzieje, gdy czujesz
się jeden rodzaj bólu.
Czucie bólu
Jak ból jest modyfikowany?
 Istnieje kilka punktów szlaku bólu, gdzie sygnał może zostać
zmodyfikowany. Jednym z nich jest róg tylny rdzenia kręgowego. W
tym obszarze mechanizm bramkowy zarówno przepuszcza sygnał
bólu albo go blokuje przed pójściem dalej. Jest to teoria sterowania
bramy bólu.
 Sygnały bólowe docierając do rdzenia kręgowego i ośrodkowego
układu nerwowego (zanim jeszcze dostaną się do mózgu) mogą być
wzmacniane, odrzucane bądź blokowane.
 np. słyszymy często jak ludzie ranni na polu bitwy lub w grach sportowych nie
czują bólu po swoich urazach aż do pewnego czasu. Ma to coś wspólnego z
mózgiem, który w tym momencie jest zajęty innymi rzeczami związanymi z innymi
sygnałami.
 Kiedy dziecko się przewróci i boli je kolano, pociera je. Sygnał uzyskany z tego
dotyku tymczasowo blokuje sygnał bólu z kolana.
Czucie bólu
Co wpływa na doświadczenie bólu?
 Ostry ból szybko zwraca uwagę i zwykle wywołuje
silniejszą reakcję fizyczną niż łagodny ból.
 Lokalizacja bólu może również wpływać na sposób jego
postrzegania. Np. ból pochodzący z głowy trudniej
zignorować niż ból pochodzący z innych części ciała.
 Niełatwo wskazać lokalizację bólu. Na przykład ból z
powodu zawału serca może być odczuwalny w szyi,
szczęce, ramionach lub brzuchu. Dzieje się tak dlatego,
że sygnały z różnych części ciała często zbiegają się z
tych samych neuronów w rdzeniu kręgowym.
Czucie bólu
Co wpływa na doświadczenie bólu?
 Wydaje się, że kilka czynników może mieć wpływ na
sposób interpretowania bólu:





emocjonalny i psychiczny stan,
wspomnienia z poprzedniego doświadczenia bólu,
wywołanie bólu, oczekiwania i nastawienie do niego,
wiek i płeć,
wpływy kulturalne i społeczne.
Stąd doświadczenie bólu różni się w zależności od osoby.
Czucie temperatury
Skóra zdolna jest do rozpoznawania ciepła i zimna.
Zdolność skóry do rozpoznania zmian temperatury jest dokładna,
jednakże zdolność oceny całościowej stopnia temperatury jest
niewielka.
Czas potrzebny na przebycie wrażeń temperatury w mózgu jest
długi w porównaniu do tempa, w jakim docierają impulsy
zwykłego
dotyku.
Aby
w
sposób
zadowalający
ocenić
temperaturę obiektu, musimy czuć go przez pewien czas.
Każda zmiana temperatury otoczenia powoduje uczucie zmiany
temperatury, która jest jednak względnym tylko osądem.
Czucie temperatury
Jeśli umieścimy rękę w zimnej wodzie, najpierw
odczuwamy zimno, do którego skóra dłoni szybko się
przyzwyczaja i już zimna nie czujemy. Kiedy teraz
umieścimy rękę w wodzie trochę cieplejszej – ale nie o
temperaturze wyższej niż temperatura powietrza – mamy
poczucie ciepła.
Jeśli umieścimy rękę w wodzie tak gorącej jaką skóra
może znieść, czujemy z początku nieprzyjemne gorąco,
ale to uczucie szybko mija i uczucie staje się wygodne.
Jeśli z tej gorącej wody ponownie umieścimy rękę w
wodzie o temperaturze powietrza – w której czuliśmy
ciepło, teraz poczujemy zimno.
Czucie temperatury
Muszą być specjalne zakończenia nerwowe, które są zdolne do
odbierania wrażeń ciepła, ponieważ ciepło zaaplikowane do
samych
włókien
nerwowych
nie
jest
zdolne
spowodować
uczucia
ciepła.
Bodźce
termiczne,
bez
wątpienia wpływają na włókna nerwowe, ale powodują tylko uczucie
bólu.
Zakończenia nerwowe czucia temperatury nie są takie same jak te,
które
otrzymują
wrażenia
dotykowe
i ciśnienia, ponieważ ocena różnic temperatur nie jest tak wrażliwa
w części, gdzie dotykowe wrażenia są najbardziej dotkliwe.
Im większa powierzchnia ciała narażona jest na zmiany temperatury
tym większe prawdopodobieństwo, że odczujemy niewielkie zmiany
temperatury.
Czucie temperatury
Ekstermalne ciepło lub zimno w rzeczywistości
będzie działać jako bodźce do włókien nerwowych.
Nie daje to wrażeń o stopniu temperatury, ale po
prostu wzbudza uczucie bólu.
Jeśli zatem zanurzyć rękę w mieszaninie
zamrażającej lub w wodzie o wysokiej temperaturze
trudno mówić o odczuciu zimna czy ciepła, ponieważ
w obu przypadkach jedynym odczuciem jest ból.
Pola Brodmanna dla czucia
temperatury
Pole Brodmanna 1, 2, 3 – pierwszorzędowa kora czuciowa
– lokalizacja czucia, temperatury, wibracji, bólu, antycypacja
czucia i bólu (2, 3).
Pole Brodmanna 4 – pierwotna kora ruchowa – termiczna
hiperalgezja.
Pole Brodmanna 13 – 16 – kora wyspy – przetwarzanie
trzewne bólu, termiczne, dotykowe, wibracyjne.
Struktury mózgowe
Droga czucia temperatury
http://www.medmovie.com/d_1190/1190_001_Pain_Temp
erature.swf
Zmysł smaku
Zmysł ten wraz ze zmysłem powonienia
umożliwia krytyczną ocenę jakości pokarmów i
płynów przechodzących przez jamę ustną i
gardło.
Komórki receptorowe odbierające uczucie smaku
znajdują się w błonie śluzowej głównie języka,
gdzie tworzą skupienia zwane kubkami
smakowymi. Są one rozmieszone także na
podniebieniu, w nabłonku gardła, nagłośni oraz w
górnej części przełyku.
Zmysł smaku
Liczba kubków u dorosłego człowieka waha się w
granicach 10000. Dostarczają one informacji o
czterech podstawowych rodzajach smaku: słodki,
słony, kwaśny, gorzki. W 2001 roku odkryto
również receptory wykrywające tak zwany "piąty
smak" - umami.
Zmysł smaku
Kubki smakowe składają się z wielu komórek, a
ich centralną część stanowią komórki smakowe.
Bodźcem dla komórek smakowych są związki
chemiczne rozpuszczone w ślinie lub płynie
obecnym w jamie ustnej. Pod ich wpływem
dochodzi do powstania potencjału generującego
potencjały czynnościowe w oplatających komórki
smakowe zakończeniach nerwowych.
Zmysł smaku
Czucie smaku, czyli czucie słodyczy, goryczy,
smaku słonego lub kwaśnego powstaje na skutek
przekazywania do kory somatosensorycznej
impulsacji włóknami aferentnymi, które unerwiają
czuciowo kubki.
Przednie 2/3 języka unerwione jest przez
zakończenia czuciowe nerwu twarzowego (VII
nerw czaszkowy), a tylna 1/3 część- przez
zakończenia nerwu językowo- gardłowego (IX
nerw czaszkowy). Kubki smakowe krtani, gardła i
głośni są zaopatrywane czuciowo przez nerw
błędny (X nerw czaszkowy).
Schemat dla zmysłu smaku
Korowy ośrodek smaku
Zmysł powonienia
Wrażenia węchowe powstają po zadziałaniu
cząsteczek zawartych we wdychanym powietrzu
na komórki zmysłowe nabłonka węchowego
znajdującego się w górnej części jamy nosowej.
Nabłonek ten składa się m.in. z komórek
węchowych.
Zmysł powonienia
Każda taka komórka węchowa pełni podwójną
funkcję, jest chemoreceptorem i jednocześnie
przewodzi impulsy.
Zmysł powonienia
 Zmysł
ten służy jako ostrzeżenie przed
zagrożeniami, wiąże się z odczuwaniem
przyjemności, a nawet wpływa na życie
seksualne.
 Niemal u wszystkich kręgowców węch decyduje o
przetrwaniu – pozwala znaleźć pokarm, wykryć
wroga, odszukać partnera, zorientować się w
przestrzeni.
Zmysł powonienia
W jaki sposób percepcja specyficznych zapachów
wywołuje określone zachowania, skojarzenia i
wspomnienia?
Schemat dla zmysłu powonienia
Pola Brodmanna dla zmysłu
powonienia
Pole 28- grzbietowa część
kory śródwęchowej
Pole 34- korowy ośrodek węchu,
przednia kora węchu
Pole 35- kora okołowęchowa
Kora śródwęchowa
Położona jest w obszarze płata skroniowego.
Jest
ściśle
powiązana
anatomicznie
i
funkcjonalnie z formacją hipokampa, a także ze
strukturami węchowymi kresomózgowia, ciałem
migdałowatym
oraz
obszarami
kory
asocjacyjnej. Pełni funkcje związane z
procesami pamięciowymi oraz przetwarzaniem
węchowym.
Bibliografia
 Clark D. L., Boutros N. N., Mendez M. F., The Brain and





Behavior, Cambridge University Press, 2010.
Light D., The Senses (Your Body, How It Works), Chelsea House
Publications, 2005.
Nieuwenhuys R., Voogd J., C. van Huijzen, The Human
Central Nervous System, Berlin: Springer, 2008.
Wilson R. A., Keil F. C., The MIT Encyclopedia of the Cognitive
Sciences, Massachusetts Institute of Technology, 1999.
Patestas M., A Textbook of Neuroanatomy, 2006.
Greenstein B., Color Atlas of Neuroscience, 1999.
Bibliografia
 Netter Frank H., Atlas neuroanatomii i neurofizjologii Nettera,




Urban & Partner, Wrocław, 2010.
Konturek S., Fizjologia człowieka, tom IV, Wydawnictwo
Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków, 1998.
Matthews Gary G., Neurobiologia od cząsteczek i komórek do
układów, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa, 2000.
Narkiewicz O., Moraś J., Neuroanatomia czynnościowa i
kliniczna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa,2003.
Staffort Tom, Webb Matt, 100 sposobów na zgłębienie tajemnic
mysłu, tłum. Daria Kuczyńska-Szymala, Ewa Borówka,
Wydawnictwo HELION, 2006.