生理学英文课件-第9章感觉器官的功能.ppt

感觉器官的功能,一、感觉的第一站感受器(receptor) 1. 定义 (definition) 2. 分类 (classification) 按分布部位分: 内、外感受器 内感受器 (interoceptor) 本体感受器 (proprioceptor): 如肌梭等 内脏感受器 (visceral receptor): 如化学等,chapter 9, 外感受器 (exteroceptor) 距离感受器: 如视、听、嗅觉等 接触感受器: 如触、压、味、温度觉等 按刺激性质分: 光感受器 (photoreceptor) 机械感受器 (mechanoreceptor) 温度感受器 (thermoreceptor) 化学感受器 (chemoreceptor) 伤害性感受器(nociceptor), etc. 3. 感觉器官 (sense organ): 感受器+附属结构,二、感受器的一般生理特性 1. 适宜刺激 (adequate stimulation) 定义 (definition) 感觉阈值 (sensory threshold) 强度阈值 (intensity threshold) 时间阈值 (temporal threshold) 面积阈值 (area threshold) 感觉辨别阈 (discrimination threshold),2. 换能作用(transducer function) 定义(definition) 感受器电位(receptor potential)和 发生器电位(generator potential) 感受器电位的性质(nature): 与局部电位同 非全或无式(non-all or none) 电紧张扩布(electrotonic propagation) 总和(temporal & spatial summation),3. 编码(coding)作用 定义 (definition) 机制(mechanism): 感觉的性质某一专用线路 包括感受器、传入通路和中枢部位 感觉的强度单一神经纤维上ap的频率 参与传输ap的纤维数目 4. 适应(adaptation)现象 快适应(如触觉)和慢适应(如痛觉)感受器 意义和机制(例: 环层小体的快适应),三、视觉(vision) 1. 眼的适宜刺激(adequate stimulation) 380760nm的电磁波 2. 眼的折光系统(refraction system) 复杂的光学系统 介质: 角膜、房水、晶状体、玻璃体 折射面: 角膜前、后表面, 晶状体前、后表面 后主焦点位置: 视网膜(安静不调节时) 简化眼(reduced eye)模型单球面折光体 前后径20mm, 折射率1.333, 曲率半径5mm, 即节点在球面后5mm处,reduced eye,ab (物体大小),bn (物体至节点距离),ab (物像的大小),nb (节点至视网膜距离),=, 眼的调节(accommodation of the eye) 发生在视近物( 6 m)时 远点(far point of vision)和 近点(near point)的概念 眼的调节为神经调节, 包括: 晶状体的调节折光能力增强 瞳孔的调节球面像差和色像差 双眼球会聚物像落在两视网膜对称点 眼的调节异常老视(presbyopia) 晶状体弹性近点移远,* 晶状体变凸调节过程 模糊视觉视皮层皮层中脑束 中脑正中核动眼神经缩瞳核 副交感神经核睫状神经节 睫状环行肌收缩悬韧带放松 晶状体变凸(以前凸为主)折光力 物像前移在视网膜上清晰物像,* 瞳孔近反射 (near reflex of the pupil) 或瞳孔调节反射 (pupillary accommodation reflex) 动眼神经缩瞳核副交感神经核 瞳孔括约肌收缩瞳孔缩小 * 辐辏反射(convergence reflex) 中脑正中核动眼神经核 动眼神经双眼内直肌收缩双眼球会聚 辐辏反射异常复视(diplopia) 物像不能落在双眼视网膜的对称点上, 瞳孔对光反射 (pupillary light reflex) 或互感性对光反射 (consensual light reflex) 效应: 强光双瞳孔缩小 弱光双瞳孔扩大 反射通路: 入眼光量视网膜视神经 中脑顶盖前区双侧缩瞳核 意义：调节入眼光量, 防过强损伤视网膜,过弱影响视觉 判断中枢病变部位(中脑)，麻醉深浅等 注意：它不属于眼的近调节, 眼的折光能力异常 正视眼(emmetropia) 非正视眼(ametropia) * 近视(myopia)： 眼前后径过长，折光力过强 成像在视网膜前，用凹透镜纠正 * 远视(hyperopia)：与上相反 * 散光(astigmatism)： 角膜、晶状体表面不呈正球面 在视网膜上形成焦线，用柱面镜纠正,平行光线聚焦在视网膜上*,平行光线聚焦在视网膜前*,用凹透镜进行矫正,平行光线聚焦在视网膜后*,用凸透镜进行矫正,* 表示眼处于安静未进行调节时,角膜垂直径和水平径不等 (图中呈椭圆形), 平行光线聚焦于不同的焦平面上*,3. 眼的感光系统(photoreceptor system) 视网膜(retina)结构特点 透明的神经组织膜, 厚0.10.5mm 组织学10层, 4层细胞 色素上皮层: 营养、保护感光细胞, 避光 感光细胞层: 感光换能 视杆(rod)和视锥(cone)细胞 双极细胞层:传导发生器电位 神经节细胞层: 产生和传导神经冲动 横向联系: 水平和无长突细胞,纵向联系,c: 视锥细胞 r: 视杆细胞 mb: 侏儒双极细胞 rb: 视杆双极细胞 fb: 扁平双极细胞 a: 无长突细胞 h: 水平细胞 mg: 侏儒节细胞 dg: 弥散节细胞,视杆细胞 视锥细胞 数量 多(1.2108) 少(6106) 外段 呈圆柱 呈圆锥 分布 周边部 中央凹 连接 会聚式 单线式 视色素 视紫红质 三种视锥色素 功能 晚光觉 昼光觉 无色觉 有色觉 分辨力低 分辨力高, 两种感光细胞的比较,视杆细胞外段的超微结构示意图,生理盲点 (physiological blind spot) 的存在, 视锥细胞和视杆细胞在视网膜上的分布, 视网膜的两种感光换能系统,视锥系统 视杆系统,组成 光敏感性 色觉 分辨率,视锥细胞和与之相联系的双极细胞、神经节细胞 低 有 高(会聚程度低),视杆细胞和与之相联系的双极细胞、神经节细胞 高 无, 只辨明暗 低(会聚程度高), 两种相对独立的感光换能系统存在, 视杆细胞的感光换能机制 * 视杆细胞的视色素(visual pigment) 视紫红质(rhodopsin ), 其组成： 视蛋白(opsin) 视黄醛 (retinene, 11-顺视黄醛 ): 生色基团 * 视紫红质的光谱吸收曲线与 晚光觉的光谱敏感性曲线一致(见下页) 视紫红质的光化学作用可能是晚光觉基础 * 视紫红质的光化学反应及其代谢(见再下页), 视紫红质的光化学反应,视紫红质,视蛋白,异构酶 (耗能),11-顺型视黄醛,全反型视黄醛,11-顺型视黄醇,全反型视黄醇,血浆维生素a,nadh,nad+,视黄醇脱氢酶,异构酶 (耗能),肝维生素a,暗处 (合成),光照 (漂白), 视紫红质的光化学反应 (续), 夜盲症 (nyctalopia): 影响人在暗处的视力 长期维生素a摄入不足, 视杆细胞的感受器电位 (receptor potential) * 静息电位: 30 40mv 存在暗电流 (dark current) 即在无光照时na+通道开放, na+内流 * 感受器电位: 超极化慢电位 光照视紫红质变视紫红质(生色基团由 11-顺型视黄醛变构为全反型视黄醛过程 中的短寿中介物)传递蛋白pde cgmp(cgmp5-gmp) 化学门控na+通道关闭暗电流膜超极化,视杆细胞感受器电位的产生机制, 视锥系统的换能和颜色视觉 (color vision) 三原色学说 (trichromatic theory) * 证据: 视网膜上存在三类吸收光谱, 其 峰值分别为564、534和420nm, 相当于 红、绿和蓝色光的波长 * 推测: 视网膜上分布三种视锥细胞, 分别含 对红、绿和蓝色光敏感的视色素 某一波长的光线使三种视锥细胞按 一定的比例产生不同程度的兴奋 色盲和色弱(color blindness & weakness) 色对比现象和对比色学说 (contrast color ),人视网膜中三种不同视锥细胞 对不同波长光的相对敏感性,4. 视网膜的信息处理 (略) 5. 与视觉有关的若干生理现象 视力或视敏度 (visual acuity) 定义及其正常值 (1.01.5) 国际标准视力表的设计原理和缺点: 间隔不等 我国缪天荣设计的对数视力表: 间隔相等 影响视力的因素: 如眼的屈光能力、 光的波长(颜色)、物体大小、亮度的对比、 平均亮度、观察的时间、视杆和视锥细胞在 视网膜上的不同分布等, 暗适应和明适应(dark and light adaptation) 现象、定义及机制: 暗适应与视色素合成有关 暗适应曲线(见下页) 明适应与视杆色素分解及视锥色素感光有关 视野 (visual field) 定义 (definition) 在同一光照下: 白色黄蓝色红色绿色 颞侧和下方鼻侧和上方,暗适应曲线 视觉阈值于进入暗处的前7min内明显, 为视锥色素合成 以后再次明显, 2530min时到最低, 为视杆色素合成,甲:双眼(左眼为虚线,右眼为实线)视野 乙: 和单眼(右眼)视野, 视后像(after-image)与融合(fusion)现象 定义及影响因素(光照强度等) 临界融合频率(critical fusion frequency, cff) 中等光照强度下, 约为25次/秒 (电影和电视) 影响因素: 光照强度、闪光颜色、视角大小、 年龄、某些药物等 单眼视觉和双眼视觉(mono- & bino-cular vision) 双眼单视和复视 (diplopia) 双眼视觉的优点: 弥补盲区、扩大视野、 产生立体视觉 (stereopsis) 产生立体视觉的原因: 两眼视觉差异, 生活经验,四、听觉 (audition; hearing) 1. 耳的适宜刺激(adequate stimulation) 2020000hz的空气振动疏密波 2. 听阈(hearing threshold)、最大可听阈和听域 3. 外耳和中耳的功能 耳廓: 采音、协助判断声源 外耳道: 声波传导通路、共振增压作用 鼓膜: 传音(频响好, 失真小)和增压降幅 听骨链:传音(惰性小, 效率高)和增压降幅 鼓膜张肌和镫骨肌: 降幅增阻, 起保护作用 咽鼓管: 调节鼓室内压力,外耳,中耳,人耳的正常听阈和听图域,人耳结构的示意图,中耳结构细部, 声波传入内耳的途径 气传导 (air conduction): 正常途径 主要途径: 声波外耳道鼓膜听骨链卵圆窗内耳 正常时不重要, 听骨链障碍时有一定作用: 声波外耳道鼓膜鼓室空气圆窗内耳 骨传导 (bone conduction): 非正常途径 正常时几乎无作用, 气传导明显受损时增强: 声波颅骨振动颞骨岩部耳蜗内淋巴振动,4. 内耳耳蜗(cochlea)的功能 耳蜗的结构要点 骨质管腔绕骨轴21/223/4周 前庭膜和基底膜分管腔为: 前庭阶: 外接卵圆窗膜, 内充外淋巴, 顶部与鼓阶相通 蜗管: 内充内淋巴, 末端为盲管 鼓阶: 外接卵圆窗膜, 内充外淋巴 基底膜: 膜上有声音感受器螺旋器 或称柯蒂器(organ of corti) 由内、外毛细胞(hair cell)和支持细胞组成,耳蜗纵行剖面(甲)和耳蜗管的横断面(乙), 耳蜗的感音换能作用 基底膜的振动 若卵圆窗膜内移前庭膜和基底膜下移 圆窗膜外移; 若卵圆窗膜外移相反方向移 行波理论(traveling wave theory) 振动波自蜗底开始, 向蜗顶行走 高频波: 行波传播愈近, 最大振幅愈近蜗底 低频波: 行波传播愈远, 最大振幅愈近蜗顶 耳蜗初步分析声频的原理 基底膜不同部位的听神经纤维感受不同声频,不同声频引起不同部位基底膜 出现最大幅度振动, 毛细胞兴奋与感受器电位(receptor potential) 基底膜振动盖膜和基底膜交错移动 毛细胞顶部纤毛受剪切力作用而弯曲: 若静纤毛向动纤毛一侧弯曲 毛细胞顶膜机械门控阳离子通道开放 毛细胞膜去极化感受器电位 若动纤毛向静纤毛一侧弯曲 毛细胞顶膜机械门控阳离子通道关闭 毛细胞膜超极化,基底膜和盖膜的关系,基底膜和盖膜 振动时, 毛细胞 纤毛受力情况 上: 静息时 下: 基底膜上抬时, 耳蜗的生物电现象 耳蜗内电位(endocochlear potential) 又称内淋巴电位(endolymphatic potential) +80mv, 内含高k+, 血管纹细胞富含钠泵 毛细胞内70 80mv 毛细胞顶膜内外电位差为150160mv 耳蜗微音器电位(cochlear microphonic ) 毛细胞感受器电位的复合 特点: 与声波的频率和幅度完全一致、 无真正阈值、潜伏期、不应期、 不易疲劳、不发生适应,微音器电位(cm)和 听神经动作电位(ap) 注: 声音位相改变时, cm位相倒转, 而ap位 相不变,5. 听神经的动作电位 (action potential) 听神经复合动作电位(见前页) 由若干电位波动(图中n1、n2、n3)所组成 振幅由声强、兴奋纤维数和 不同神经纤维放电的同步化程度所决定 听神经单纤维动作电位 特征频率(characteristic frequency, cf) 又称最佳频率, 每一纤维都具有其cf 取决于纤维末梢在基底膜上的位置 声音强度与 单一纤维放电频率范围 及兴奋的纤维数有关, 但很复杂,五、前庭平衡感觉 1. 前庭器官的解剖和组织学 内耳前庭器(vestibular organ)官包括: 前庭: 椭圆囊(utricle)和球囊(saccule) 半规管(semicircular canal) : 上、外、后 感受器(receptor)： 椭圆囊和球囊: 囊斑(macula) 半规管: 壶腹嵴(crista ampularis),半规管(上)和 椭圆囊囊斑(下),半规管壶腹嵴,2. 前庭器官的感受细胞毛细胞 (hair cell) 形态,蛙球囊毛细胞纤毛的电镜扫描图, 毛细胞感受外界刺激的一般规律,纤毛受力情况与电位变化的关系,毛细胞感受外界刺激规律的图解,3. 前庭器官的适宜刺激和生理功能 椭圆囊和球囊囊斑直线加速度运动 囊斑上每个毛细胞排列方向都不同 人体直立不动时: 椭圆囊囊斑平面与地面平行, 位砂在上 球囊囊斑平面与地面垂直, 位砂在外 当头部位置改变或直线加速度运动时: 总有些毛细胞纤毛排列与运动方向一致 静毛向动毛一侧最大弯曲毛细胞兴奋, 半规管壶腹嵴旋转(或角)加速度运动 嵴内有一排毛细胞对着管腔, 动毛对着壶腹 以外半规管为例, 绕身体垂直轴向左转: 左侧外半规管内淋巴由管腔向壶腹移动 静毛向动毛一侧弯曲毛细胞去极化 右侧外半规管内淋巴由管腔向管腔移动 动毛向静毛一侧弯曲毛细胞超极化 当旋转突然停止时: 则发生相反变化,4. 前庭反应 前庭姿势调节反射 车前行时, 躯干屈肌和下肢伸肌紧张 电梯上升时, 四肢伸肌紧张, 下肢屈曲 自主神经反应(vestibular autonomic reaction) hr, bp, 呼吸频率, 出汗, 恶心, 呕吐等 眼震颤 (nystagmus) 定义、测试及意义 快动相(quick component)和 慢动相(slow component),眼震颤示意图,六、嗅觉(olfaction) 1. 感受器 (receptor) 嗅上皮(olfcatory mucous membrane) 嗅细胞(olfcatory cell) 顶部纤毛感受部