第九章感觉器官的功能(1).ppt

第二节眼的视觉功能 眼的折光系统的光学特征眼的感光换能系统 一 视网膜的结构特点 二 视网膜的两种感光换能系统 三 视杆细胞的感光换能机制 四 视锥系统的换能和颜色视觉视网膜的信息处理与视觉有关的若干生理现象 二 视网膜的两种感光换能系统 两种感光系统存在的主要依据 视杆细胞和视锥细胞的分布不同两种感光细胞与双极细胞 神经节细胞的联系方式不同动物种系视色素 两种感光系统存在的主要依据 视杆细胞和视锥细胞的分布不同已知 中央凹处只有视锥细胞 周边部分主要是视杆细胞观察 看亮处的物体时 直视 物象落在中央凹 对物体的微细结构和颜色进行精细的分辨看暗处的物体时 非直视 物象落在周边部分 无法分辨细节与颜色 两种感光系统存在的主要依据 两种感光细胞与双极细胞 神经节细胞的联系方式不同 两种感光系统存在的主要依据 两种感光细胞与双极细胞 神经节细胞的联系方式不同视杆系统 较多会聚现象多个视杆细胞 一个双极细胞多个双极细胞 一个神经节细胞视锥系统 较少会聚现象一个视杆细胞 一个双极细胞一个双极细胞 一个神经节细胞 无高分辨能力总和的结构基础 高分辨能力 两种感光系统存在的主要依据 动物种系白昼活动的动物 鸡 鸽 松鼠等 视锥细胞为主夜间活动的动物 猫头鹰等 只有视杆细胞 两种感光系统存在的主要依据 视色素视杆细胞视紫红质视锥细胞三种吸收光谱特性不同的视色素 第二节眼的视觉功能 眼的折光系统的光学特征眼的感光换能系统 一 视网膜的结构特点 二 视网膜的两种感光换能系统 三 视杆细胞的感光换能机制 四 视锥系统的换能和颜色视觉视网膜的信息处理与视觉有关的若干生理现象 三 视杆细胞的感光换能机制 视紫红质 暗处呈紫红色 吸收峰在 500nm 视紫红质的光化学作用可能是晚光觉的基础 视紫红质 一种结合蛋白 由视蛋白和视黄醛组成的生色基团组成视黄醛由维生素A转变而来 即VA氧化成视黄醛 视蛋白 11 顺型视黄醛 化学反应 暗处视物时 视紫红质的分解与合成同时存在光线愈暗 合成 分解 对弱光敏感亮光处 分解 合成 几乎失去感受光刺激的能力 维生素A 全反型视黄醇 可用于合成和补充消耗维生素A缺乏 夜盲症 视杆细胞的感受器电位 视杆细胞的静息电位 30 40mV无光照时 视杆外段膜上相当数量的钠通道开放 Na 内流内段膜上 钠泵把Na 排出细胞外 维持平衡内段到外段的电流 称为暗电流 Ca2 内流 抑制GC的活性 光照视紫红质 变视紫红质 传递蛋白G蛋白 磷酸二酯酶 cGMP分 cGMP 化学门控Na 通道关闭 暗电流 膜超极化 光照视紫红质 钠通道关闭 Ca2 内流减少 对GC的抑制减少 cGMP合成增加 调节Na 通道开放 终足释放递质 神经节细胞AP 第二节眼的视觉功能 眼的折光系统的光学特征眼的感光换能系统 一 视网膜的结构特点 二 视网膜的两种感光换能系统 三 视杆细胞的感光换能机制 四 视锥系统的换能和颜色视觉视网膜的信息处理与视觉有关的若干生理现象 四 视锥系统的换能 视色素 视蛋白 11 顺视黄醛视蛋白的分子结构与视紫红质的视蛋白略有不同 使视黄醛分子对某种波长更为敏感 三种不同的视锥色素感光换能机能光线 视锥细胞外段 膜两侧 超极化型感受器电位 相应的神经节细胞上产生动作电位 颜色视觉 颜色视觉 不同颜色的识别不同波长的光线作用于视网膜后在人脑引起不同的主观映像正常视网膜 380 760nm间的150种不同颜色 辨别阈3 5nm 颜色视觉 三原色学说 19世纪 Young Helmholtz提出红 绿 蓝三种视锥细胞含有相应的视色素某一波长的光线 使三种视锥细胞不同程度的反应 色盲 对全部颜色或某些颜色缺乏分辨能力的色觉障碍全色盲 极为少见 单色视觉部分色盲 红色盲 绿色盲 蓝色盲相应的颜色色素基因的丢失或被杂合基因取代遗传因素 后天因素色弱 某种视锥细胞的反应能力较弱后天因素 遗传因素 第二节眼的视觉功能 眼的折光系统的光学特征眼的感光换能系统 一 视网膜的结构特点 二 视网膜的两种感光换能系统 三 视杆细胞的感光换能机制 四 视锥系统的换能和颜色视觉视网膜的信息处理与视觉有关的若干生理现象 视网膜的信息处理 视杆和视锥细胞 水平细胞和双极细胞无法产生动作电位信号到达神经节细胞之前 以电紧张性扩布的方式传递信息少数神经节细胞及少数无长突细胞能产生动作电位感光细胞 超极化型慢电位 总和 神经节细胞的去极化达到阈电位 动作电位 此为视网膜的最后输出信号 第二节眼的视觉功能 眼的折光系统的光学特征眼的感光换能系统 一 视网膜的结构特点 二 视网膜的两种感光换能系统 三 视杆细胞的感光换能机制 四 视锥系统的换能和颜色视觉视网膜的信息处理与视觉有关的若干生理现象 与视觉相关的若干生理现象 视力 视敏度能看清楚的最小视网膜像的大小正视眼 4 5 m中央凹处一个视锥细胞的平均直径测量方法 与视觉相关的若干生理现象 视力 视敏度能看清楚的最小视网膜像的大小正视眼 4 5 m中央凹处一个视锥细胞的平均直径测量方法V d D d 受试者看清E字符笔画的距离D 1 0视力者看清该E字符笔画的距离 暗适应和明适应暗适应 长时间在明亮环境 暗处 最初看不见任何东西 视敏度逐渐提高视紫红质在暗处逐渐合成明适应 长时间在暗处 明亮处 最初感到耀眼的光亮 片刻后恢复视觉暗处积蓄的大量视紫红质在亮光处迅速分解 暗适应曲线 视野单眼固定注视前方一点所能看到的空间范围在同一光照条件下 白色 黄蓝色 红色 绿色视野颞侧与下方较大 鼻侧与上方较小 视后像 注视一个光源或较亮的物体 闭上眼睛后会感觉一个光斑若给予闪光刺激 主观上的光亮感觉的持续时间比实际长后效应的持续时间与光刺激的强度成正比 重复的闪光刺激频率增加到一定程度时 感受连续光感 此为融合闪光的间歇时间 视后像临界融合频率 引起闪光融合的最低频率中等光照 25次 秒光线较暗 可低至6次 秒光线较强 可高达60次 秒接近中央凹 临界融合频率增加 人 24帧 秒苍蝇 3000帧 秒海龟 约1 2帧 秒 双眼视觉和立体视觉单眼视觉双眼视觉可弥补单眼视野中的盲区缺损 扩大视野 并立体视觉单视 主观上单一物体的视觉复视 主观上 一定程度互相重叠的两个物体的感觉立体视觉 产生被视物体的厚度及空间深度或距离等感觉 主要内容 眼的两种感光换能系统两种系统的差异特点视杆细胞的感光换能机制视紫红质的光化学反应颜色视觉的三原色学说生理现象的理解和解释视力的测量 明适应 暗适应 视野 视后像 融合现象 双眼视觉和立体视觉 一 外耳和中耳的功能二 内耳 耳蜗 的功能三 听神经动作电位 第三节耳的听觉功能 听觉功能 声源 空气振动产生的疏密波 传音系统 外耳 中耳 内耳换能 大脑皮层的听觉中枢 产生听觉 人耳的一些特征 适宜刺激 种类 空气振动的疏密波频率 20 20000Hz 敏感频率1000 3000Hz 语言频率300 3000Hz 强度 0 0002 1000dyn cm2听阈 对于特定频率 刚能引起听觉的最小强度听觉感受正比于强度 最大可听阈 不引起听觉之外的疼痛感觉的限度 一 外耳和中耳的功能 一 外耳的功能 外耳 耳廓 外耳道耳廓 收集声波判断声源的方向外耳道 声波传导的通路 介于耳廓与鼓膜之间长度为2 5cm 共振频率3800Hz强度放大作用 增强10dB 二 中耳的功能 中耳的组成 鼓膜 听骨链 鼓室 咽骨管等作用 将空气中的声波振动能量传递到内耳淋巴液 其中鼓膜和听骨链起重要作用 听骨链 鼓膜 压力承受装置频率 2400Hz 复制外加振动的频率听骨链 锤骨 砧骨 镫骨咽骨管 调节鼓室与大气的压力平衡 听骨链 中耳的增压作用 声波 鼓膜 听骨链 卵圆窗膜鼓膜 55mm2 卵圆窗膜 3 2mm2 17 2 1听骨链杠杆长短臂之比 1 3 1总的增压作用 17 2 1 3 22 4 保护作用 强音中耳两条小肌反射性收缩 鼓膜张肌 镫骨肌 听骨链振动幅度 阻力 保护感音装置 三 声波传入内耳的途径 气传导骨传导 听骨链 卵圆窗膜 耳蜗 外耳道 声波 鼓膜振动 空气振动 声波传导的主要途径 声波 颅骨振动 颞骨骨质中的耳蜗内淋巴的振动 二 内耳 耳蜗 的功能 内耳 迷路 耳蜗 前庭器官 一 耳蜗的结构要点 一条骨质管腔围绕一锥形骨轴旋转2 23 4周 前庭膜 基底膜三个腔 前庭阶 外淋巴 鼓阶 外淋巴 蜗管 内淋巴 声音感受器基底膜上的螺旋器 由内 外毛细胞及支持细胞组成毛细胞的顶部为内淋巴液 周围为外淋巴液毛细胞的底部有丰富的听神经末梢 二 耳蜗的感音换能作用 基底膜的振动和行波理论振动以行波的方式由基底膜的底部向耳蜗的顶部传播 听骨链 声波 卵圆窗膜内移 基底膜下移 圆窗膜外移 圆窗膜内移 卵圆窗膜外移 基底膜上移 特点 最大行波振幅部位靠近蜗顶 最大行波振幅部位靠近卵圆窗处 不同频率的声音在基底膜上形成最大振幅的部位不同 最大振幅所在部位的毛细胞受到最大刺激 与此联系的听神经纤维的传人冲动最多 自基底膜不同部位的听神经纤维的冲动到听觉中枢的不同位置产生不同音调的感觉 耳蜗顶部损伤 影响低频听力耳蜗底部损伤 影响高频听力 二 耳蜗的感音换能作用 毛细胞兴奋与感受器电位基底膜与盖膜的附着点不在同一个轴上基底膜震动 两膜间交错移行 纤毛弯曲或偏转内毛细胞呈游离状态 内淋巴液的运动使其弯曲或偏转毛细胞的弯曲或偏转是引起毛细胞兴奋 并机械能转变为生物电的开始 三 耳蜗的生物电现象 耳蜗内电位前庭阶和鼓阶中 外淋巴液 蜗管中 内淋巴液内外淋巴液成分差异大 K 内淋巴液 外淋巴液30倍Na 外淋巴液 内淋巴液10倍鼓阶内外淋巴的电位为参考0电位 耳蜗内电位 80mV 毛细胞的细胞内电位 70 80mV毛细胞顶部的电位差是160mV毛细胞基底部的电位差是80mV 耳蜗外侧壁血管纹细胞的膜上含大量高活性的ATP酶 具有钠泵作用 将血中K 泵入内淋巴液 Na 泵入血液 因此 保持较高的正电位 内淋巴电位对影响ATP生成和利用的因素敏感 如缺氧 耳蜗内电位对基底膜的机械位移敏感基底膜移向鼓阶方向 耳蜗内电位 10 15mV基底膜移向前庭阶方向 耳蜗内电位 10mV 耳蜗微音器电位概念 当耳蜗受声音刺激时 耳蜗及附近结构所记录到的 与声波的频率和幅度一致的电位变化微音器电位是多个毛细胞产生的感受器电位的复合表现 无阈值 无潜伏期 无不应期 不易疲劳 无适应现象低频范围内 耳蜗微音器电位的振幅与声压呈线性关系 声压超过一定范围时 非线性失真 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 三 听神经动作电位 听神经复合动作电位由若干电位波动 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声频 400Hz 听神经按声音频率冲动声频400 5000Hz 听神经纤维分组 冲动错开 同时间各纤维组的冲动的总和与声频相近 声频 400Hz 三 听神经动作电位 听神经单纤维动作电位每一纤维对不同频率最敏感 此为该听神经纤维的特征频率 最佳频率特征频率与纤维末梢在基底膜上的位置有关耳蜗底部 特征频率高耳蜗顶部 特征频率低声音强度 兴奋的纤维数 给中枢传递声音的频率和强度的信息 第四节前庭器官的平衡感觉功能 一 前庭器官的感受细胞和适宜刺激二 前庭反应 前庭器官 组成 三个半规管 椭圆囊 球囊作用 作为人体对自身的姿势和运动状态 头部在空间位置的感受器 对身体的平衡有重要作用 一 前庭器官的感受细胞 感受细胞 毛细胞动纤毛 最长一条 位于细胞顶端的一侧边缘处静纤毛 数量多 一个毛细胞中有60 100条 呈阶梯状系列感觉神经纤维在毛细胞的底部适宜刺激 与纤毛的生长面呈平行方向的机械力的作用 一 前庭器官的感受细胞和适宜刺激 毛细胞的作用 纤毛自然状态时 80mV 与此联系的神经纤维以一定频率持续放电 兴奋效应的过程抑制效应的过程 机体的运动状态和头部空间位置的改变能改变毛细胞纤毛的倒向 水平半规管 外半规管 内淋巴往壶腹移动时 毛细胞兴奋 反之亦然 上 后半规管 内淋巴离开壶腹时 毛细胞兴奋 朝向壶腹毛细胞被抑制 二 前庭器官的适宜刺激和生理功能 角加速度 水平方向上的直线变速运动 重力加速度 以外半规管为例 绕身体垂直轴向左转 左侧外半规管 内淋巴向壶腹移动 静毛向动毛一侧弯曲 毛细胞兴奋 去极化右侧外半规管 内淋巴向管腔移动 动毛向静毛一侧弯曲 毛细胞抑制 超极化匀速状态 内淋巴和半规管相同角速度 毛细胞不受刺激 中枢获得的信息与不转时相同 椭圆囊和球囊囊斑 直线加速度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 辨别运动方向 二 前庭反应 一 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 二