Функционирование вестибулярного аппарата

Периферический отдел вестибулярной сенсорной системы нахо­дится во внутреннем ухе. Каналы и полости в височной кости образу­ют костный лабиринт вестибулярного аппарата, который частично заполнен перепончатым лабиринтом. Между костным и перепонча­тым лабиринтами находится жидкость — перилимфа, а внутри пере­пончатого лабиринта — эндолимфа.

Аппарат преддверия предназначен для анализа действия силы тяжести при изменениях положения тела в пространстве и ус­корений прямолинейного движения. Перепончаты й лабиринт преддве­рия разделен на 2 полости — мешочек и маточку, содержащих отолитовые приборы. Механорецепторыотолитовыхприборов представляют собой волосковые клетки. Они склеены студнеобраз­ной массой, образующей поверх волосков отолитовуюмембрану, в которой находятся кристаллы углекислого кальция — отолиты (рис.16-В). В маточке отолитовая мембрана расположена в горизон­тальной плоскости, а в мешочке она согнута и находится во фрон­тальной и сагиттальной плоскостях. При изменении положения го­ловы и тела, атакже при вертикальных или горизонтальных ускоре­ниях отолитовые мембраны свободно перемащаются под действием

силы тяжести во всехтрех плоскостях, натягивая, сжимая или сгибая при этом волоски механорецепторов. Чем больше деформация во­лосков, тем выше частота афферентных импульсов в волокнах вести­булярного нерва.

Аппарат полукружных каналов служит для анализа действия центробежной силы при вращательных движениях. Адек­ватным его раздражителем является угловое ускорение. Три дуги по­лукружных каналов распложены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: передняя — во фронтальной плоскости, боковая — в го­ризонтальной, задняя — в сагиттальной. В одном из концов каждого канала имеется расширение — ампула. Находящиеся в ней волоски чувствительных клеток склеены в гребешок — ампулярную купулу. Она представляет собой маятник, который может откло­няться в результате разности давления эндолимфы на противопо­ложные поверхности купулы (рис. 16-Г). При вращательных движе­ниях в результате инерции эндолимфа отстает от движения костной части и оказывает давление на одну из поверхностей купулы. Откло­нение купулы изгибает волоски рецепторных клеток и вызывает по­явление нервных импульсов в вестибулярном нерве. Наибольшие из­менения в положении купулы происходят в том полукружном канале, положение которого соответствует плоскости вращения.

В настоящее время показано, что вращения или наклоны в одну сторону увеличивают афферентную импульсацию, а в другую сторо­ну— уменьшают ее. Это позволяет различать направление прямоли­нейного или вращательного движения.

ВЛИЯНИЯ РАЗДРАЖЕНИЙ ВЕСТИБУЛЯРНОЙ СИСТЕМЫ НА ДРУГИЕ ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА

Вестибулярная сенсорная система связана со многими центрами спинного и головного мозга и вызывает ряд вестибуло-соматических и

вестибуло-вегетативных рефлексов.

Вестибулярные раздражения вызывают установочные рефлексы изменения тонуса мышц, лифтные рефлексы, а также особые движе­ния глаз, направленные на сохранение изображения на сетчатке, — нистагм (движения глазных яблок со скоростью вращения, но в противоположном направлении, затем быстрое возвращение к исходеной позиции и новое противоположное вращение).

Помимо основной анализаторной функции, важной для управле­ния позой и движениями человека, вестибулярная сенсорная система оказывает разнообразные побочные влияния на многие функции организма, которые возникают в результате иррадиации возбужде­ния на другие нервные центры при низкой устойчивости вестибулярного аппарата. Его раздражение приводит к снижению

возбудимости зрительной и кожной сенсорных систем, ухудшению точности движений. Вестибулярные раздражения приводят к нару­шениям координации движений и походки, изменениям частоты сер­дцебиения и артериального давления, увеличению времени двига­тельной реакции и снижению частоты движений, ухудшению чув­ства времени, изменению психических функций — внимания, опера­тивного мышления, кратковременной памяти, эмоциональных проявлений, В тяжелых случаях возникают головокружения, тош­нота, рвота. Повышение устойчивости вестибулярной системы дос­тигается в большей мере активными вращениями человека, чем пассивными.

В условиях невесомости (когда у человека выключены вестибу­лярные влияния) возникает утрата представления о направлении гравитационной вертикали и пространственном положении тела. Те­ряются навыки ходьбы, бега. Ухудшается состояние нервной систе­мы, возникает повышенная раздражительность, нестабильность на­строения.

ДВИГАТЕЛЬНАЯ СЕНСОРНАЯ СИСТЕМА

Двигательная сенсорная система служит для анализа состояния двигательного аппарата — его движения и положения. Информация о степени сокращения скелетных мышц, натяжении сухожилий, изме­нении суставных углов необходима для регуляции двигательны ак­тов и поз.

ОБЩИЙ ПЛАН ОРГАНИЗАЦИИ

Двигательная сенсорная система состоит из следующих 3-х от­делов:

периферический отдел, представленный проприо-рецепторами, расположенными в мышцах, сухожилиях и суставных сумках;

2) проводниковый отдел, который начинается биполяр­ными клетками (первыми нейронами), тела которых расположены вне ЦНС — в спинномозговых узлах. Один их отросток связан с ре­цепторами, другой входит в спинной мозг и передает проприоцептивные импульсы ко вторым нейронам в продолговатый мозг (часть путей от проприорецепторов направляется в кору мозжечка), а далее к третьим нейронам — релейным ядрам таламуса (в промежуточный мозг);

3) корковый отдел находится в передней центральной извилине коры больших полушарий.

ФУНКЦИИ ПРОПРИОРЕЦЕПТОРОВ

К проприорецепторам относятся мышечные веретена, сухожиль­ные органы (или органы Гольджи) и суставные рецепторы (рецепторы суставной капсулы и суставных связок). Все эти рецепторы представляют собой механорецепторы, специфическим раздражителем которых является их растяжение.

Мышечные веретена прикрепляются к мышечным волокнам параллельно — один конец к сухожилию, а другой — к волокну. Каж­дое веретено покрыто капсулой, образованной несколькими слоями клеток, которая в центральной части расширяется и образует ядер­ную сумку. Внутри веретена содержится несколько (от 2 до 14) тонких внутри веретенных или так называемых интрафузальных мышечных волокон. Эти волокна в 2-3 раза тоньше обычных волокон скелетных мышц (экстрафузальных).

Интрафузалъные волокна подразделяются на два типа: 1) длин­ные, толстые, с ядрами в ядерной сумке, которые связаны с наиболее толстыми и быстропроводящими афферентными нервными волок­нами — они информируют о динамическом компоненте движения (скорости изменения длины мышцы) и 2) короткие, тонкие, с ядра­ми, вытянутыми в цепочку, информирующие о статическом компоненте (удерживаемой в данный момент длине мышцы). Оконча­ния афферентных нервных волокон намотаны на интрафузальные волокна рецептора. При растяжении скелетной мышцы происходит растяжение и мышечных рецепторов, которое деформирует окон­чания нервных волокон и вызывает появление в них нервных им­пульсов. Частота проприоцептивной импульсации возрастает с уве­личением растяжения мышцы, а также при увеличении скорости ее растяжения. Тем самым нервные центры информируются о скорос­ти растяжения мышцы и ее длине. Вследствие малой адаптации импульсация от мышечных веретен продолжается в течение всего периода поддержания растянутого состояния, что обеспечивает по­стоянную осведомленность центров о длине мышцы. Чем более тонкие и координированные движения осуществляют мышцы, тем больше в них мышечных веретен: у человека в глубоких мышцах шеи, связывающих позвоночник с головой, среднее их число со­ставляет 63, а в мышцах бедра и таза—менее 5 веретенна 1 г массы мышцы (рис. 16-Д).

ЦНС может тонко регулировать чувствительность проприоре­цепторов. Разряды мелких гамма-мотонейронов спинного мозга вызывают сокращение интрафузальных мышечных волокон по обе стороны от ядерной сумки веретена. В результате средняя несократимая часть мышечного веретена растягивается, и дефор­мация отходящего отсюда нервного волокна вызывает повышение

его возбудимости. При той же длине скелетной мышцы в нервные центры при этом будет поступать большее число афферентных им­пульсов. Это позволяет, во-первых, выделять проприоцептивную им пульсацию на фоне другой афферентной информации и, во-вто­рых, увеличивать точность анализа состояния мышц. Повышение чувствительности веретен происходит во время движения и даже в предстартовом состоянии. Это объясняется тем, что в силу низкой возбудимости гамма-мотонейронов их активность в состоянии по­коя выражена слабо, а при произвольных движениях и вестибуляр­ных реакциях она активируется. Чувствительность проприорецеп-торов повышается также при умеренных раздражениях симпатичес­ких волокон и выделении небольших доз адреналина.

Сухожильные органы расположены в месте перехода мышечных волокон в сухожилия. Сухожильные рецепторы (оконча­ния нервных волокон) оплетают тонкие сухожильные волокна, ок­руженные капсулой. В результате последовательного крепления сухожильных органов к мышечным волокнам (а в ряде случаев — к мы­шечным веретенам), растяжение сухожильных механорецепторов происходит при напряжении мышц. Таким образом, в отличие от мышечных веретен, сухожильные рецепторы информируют нервные центры о степени напряжения мышц и скорости его развития.

Суставные рецепторы информируют о положении отдельных частей тела в пространстве и относительно друг друга. Эти рецепторы представляют собой свободные нервные окончания или окончания, заключенные в специальную капсулу. Одни сустав­ные рецепторы посылают информацию о величине суставного угла, т. е. о положении сустава. Их импульсация продолжается в течение всего периода сохранения данного угла. Она тем большей частоты, чем больше сдвиг угла. Другие суставные рецепторы возбуждаются только в момент движения в суставе, т. е. посылают информацию о скорости движения. Частота их импульсации возрастает с увеличени­ем скорости изменения суставного угла.

Сигналы, идущие от рецепторов мышечных веретен, сухожиль­ных органов, суставных сумок и тактильных рецепторов кожи, на­зывают кинестетическими, т. е. информирующими о движении тела. Их участие в произвольной регуляции движений различно. Сигналы от суставных рецепторов вызывают заметную реакцию в коре больших полушарий и хорошо осознаются. Благодаря им человек лучше воспринимает различия при движениях в суставах, чем различия в степени напряжения мышц при статических положе­ниях или поддержании веса. Сигналы же от других проприорецепто-ров, поступающие преимущественно в мозжечок, обеспечивают бессознательную регуляцию, подсознательный контроль движе­ний и поз.