生理学第九章 感官ppt课件.ppt

第九章 感觉器官,第一节 感受器及其一般生理特性第二节 眼的视觉功能第三节 耳的听觉功能第四节 前庭器官的平衡感觉功能第五节 嗅觉和味觉,一、感觉、感受器和感觉器官(一)感觉：是客观事物在人脑的主观反映。感觉的产生,第一节 感受器及其一般生理特性,感受器或感觉器官的感受刺激传导通路的信息传入中枢的整合分析,(二)感受器（receptor）1.概念：是指分布在体表或组织内部的专门感受机体内、外环境变化的特殊结构或装置。2.分类：根据分布部位分：内、外感受器。根据刺激性质分：机械、化学、温度、光和声感受器等。根据适应性分：快适应、慢适应感受器 根据结构形式分：简单：N末梢、感受细胞 复杂：感受细胞非N附属结构=感觉器官,(三)感觉器官（sense organ）1.概念：简称为感官，是机体接受内外环境变化的结构和装置，由一些结构和功能上高度分化了的感受细胞连同它们的附属结构所组成。2.特殊感觉器官：视觉、听觉、平衡觉、嗅觉、味觉,二、感受器的一般生理特性,（一）感受器的适宜刺激（adequate stimulus）：一种感受器通常只对某种特定刺激形式最敏感，这种形式的刺激称为该感受器的适宜刺激。适宜刺激必须具有一定的刺激强度才能引起感觉，引起某种感觉所需要的最小刺激强度称为感觉阈（sensory threshold），感觉阈受刺激面积和时间的影响。感受器并不只对适宜刺激有反应，对于一些非适宜刺激也可起反应，但所需的刺激强度常常要比适宜刺激大得多。,（二）感受器的换能作用(transducer function)：各种感受器都能把所感受的刺激能量最后转换为传入神经的动作电位，这种能量转换称为感受器的换能作用。在换能过程中，一般不是直接把刺激能量转变为神经冲动，而是先在感受器细胞内或感觉神经末梢引起相应的电位变化，前者称为感受器电位（receptor potential），后者称为发生器电位（generator potential）。感受器电位和发生器电位属局部电位。,（三）感受器的适应现象（adaptation）:当某种刺激持续作用于感受器时，经过一段时间后，其传入神经的冲动频率会逐渐下降的现象。,快适应感受器：如触觉感受器和嗅觉感受器慢适应感受器：如肌梭感受器、颈动脉窦压力感受器、痛觉感受器等生理意义：快适应有利于机体再接受其它新的刺激；而慢适应则有利于对机体某些功能进行经常性的调节。,（四）感受器的编码作用（coding function）：感受器把外界刺激转换成神经动作电位时，不只发生了能量形式的转换，更重要的是把刺激所包含的环境变化的信息也转移到了动作电位的序列之中，这就是感受器的编码作用。在同一感觉系统或感觉类型的范围内，外界刺激的量或强度不仅可通过单一神经纤维上动作电位的频率高低来编码，还可通过参与电信息传输的神经纤维数目的多少来编码。,眼的适宜刺激:是可见光(波长380760nm的电磁波)。,可见光,眼的折光系统,折射成像,视网膜的感光系统,换能作用,感受器电位视神经AP,视觉中枢视觉,第二节 眼的视觉功能,一、眼的折光系统及其调节(一)光线在眼内的折射与简化眼,1.折光系统,2.简化眼,(二)视近物时眼的调节,远物（眼前方6m以外）入眼光线可认为是平行光线。正常眼在安静时，不须作任何调节即能在视网膜上形成清晰的像。近物（眼前方6m以内）入眼光线由平行变为辐散，经折射后聚焦于视网膜之后，因此必须经过眼的调节，才能在视网膜上形成清晰的像。,1.晶状体变凸,物像落在视网膜后,视物模糊,皮层-中脑束,中脑正中核,动眼神经副交感核,睫短N,睫状肌收缩,悬韧带松弛,晶状体前后凸,折光能力,物像落在视网膜上,持续高度紧张睫状肌痉挛近视弹性老视（矫正：视近物时配戴适宜凸透镜）,调节前后晶状体的变化,晶状体调节的能力有一定的限度。这个限度用近点(能看清物体的最近的距离)表示。,近点越近，说明晶状体的弹性越好。,不同年龄的调节能力,2.瞳孔缩小,瞳孔调节反射（瞳孔近反射）：当视近物时,除发生晶状体的调节外,还反射性的引起双侧瞳孔缩小。瞳孔近反射意义：瞳孔缩小后,可减少折光系统的球面像差和色像差,使视网膜成像更为清晰。,瞳孔对光反射：概念：瞳孔的大小还随光照强度而变化,强光下瞳孔缩小,弱光下瞳孔扩大,称为瞳孔对光反射。特点：具有双侧效应(互感性对光反射),即不仅光照侧瞳孔缩小,而且对侧瞳孔也缩小。,当双眼凝视一个向前移动的物体时,两眼球同时向鼻侧会聚的现象称为眼球会聚。,3.眼球会聚,意义：使物像分别落在两眼视网膜的对称点上,使视觉更加清晰和防复视的产生。,(三)眼的折光能力和调节能力异常,正视眼：非正视眼：若眼的折光能力异常,或眼球的形态异常,平行光线不能在视网膜上清晰成像,称为屈光不正(非正视眼）。,1.近视（myopia）多数是由于眼球的前后径过长（轴性近视）引起的，也有一部分人是由于折光力过强（屈光性近视），致使平行光线聚焦在视网膜之前，故视远物模糊不清。,矫正：配戴适宜凹透镜,2.远视（Hyperopia）多数是由于眼球前后径过短（轴性远视）引起的，常见于眼球发育不良（多系遗传因素所致）；也可由于折光系统的折光力过弱（屈光性远视）引起，如角膜扁平等。,矫正：配戴适宜凸透镜,3.散光（astigmatism）是由于眼的角膜表面不呈正球面，即角膜表面不同方位的曲率半径不相等，致使经折射后的光线不能聚焦成单一的焦点，导致视物不清。除角膜外，晶状体表面曲率异常也可引起散光。矫正：配戴适当的柱面镜,在曲率半径过大的方向上增加折光能力,(一)视网膜的结构特点,二、视网膜的感光换能功能,1.视网膜的结构,2.感光细胞,外段,内段,胞体,视网膜由黄斑向鼻侧约3mm处有一直径约1.5mm、境界清楚的淡红色圆盘状结构，称为视神经盘，是视神经的始端。因为该处无感光细胞，所以无光的感受作用，在视野中形成生理盲点（blind spot）。,项 目 视锥细胞 视杆细胞,主要分布 视网膜中心部 视网膜周边部,联系方式 视锥:双极:节细胞=1:1:1 视杆:双极:节细胞=多:少:1,(呈单线式,分辨力强)(呈聚合式,分辨力弱),感光色素 有感红、绿、蓝光色素3种 只有视紫红质1种,(不同的视蛋白+视黄醛)(视蛋白+视黄醛),物种差异 鸡、爬虫类仅有视锥细胞 鼠、猫头鹰仅有视杆细胞,适宜刺激 强光 弱光,光敏感度 低(强光兴奋)高(弱光兴奋),分 辨 力 强(分辨微细结构)弱(分辨粗大轮廓),专司视觉 明视觉+色觉 暗视觉+黑白觉,结构特征,功能作用,两种感光细胞的结构、功能比较,(二)视网膜的两种感光换能系统视觉的二元理论,（三）视杆系统的感光换能机制,视杆细胞感受器电位（超极化慢电位）的产生,光 照,视紫红质分解,无 光 照,激活盘膜上的G蛋白,激活磷酸二酯酶,分解cGMPcGMP,cGMP依赖性Na+通道关闭,外段膜Na+内流(内段膜Na+泵继续),感受器电位(超极化型),电紧张性扩布,终足,cGMP含量高,cGMP依赖性Na+通道开放,外段膜Na+持续内流(内段膜Na+泵泵出Na+),静息电位（-30-40mv）,视杆细胞感受器电位(超极化型),电紧张性扩布,终足递质释放减少,双极细胞(去或超极化型),电-化学-电,电-化学-电,神经节细胞(动作电位),（四）视锥系统的感光换能和色觉,1.视锥细胞的感光换能机制 视锥细胞分别含有感红光色素、感绿光色素、感蓝光色素三种。三种视锥色素的区别是视蛋白的分子结构稍有不同，这种微小差异决定了对特定波长光线的敏感程度。视锥细胞的感光换能机制，目前认为与视杆细胞类似。,2.色觉 色觉是感光细胞受到不同波长的光线刺激后,产生的视觉信息传入视觉中枢引起的主观感觉。色觉是一种复杂的物理和心理现象。人眼可区分波长在380-760nm之间的约150种颜色，但主要是光谱上的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色。,19世纪初,Young和Helmoltz依据物理学上三原色混合理论提出了视觉三原色学说。三原色学说可以较好地解释色盲和色弱的发病机制。,若红、绿、蓝三种视锥细胞兴奋程度=111白色觉 若红、绿、蓝三种视锥细胞兴奋程度=410红色觉 若红、绿、蓝三种视锥细胞兴奋程度=281绿色觉,三、几种视觉生理现象(一)暗适应与明适应,1.暗适应 概念：指从明处暗处,最初看不清逐渐恢复暗视觉的过程(约2530min)。机制：是视紫红质的含量在暗处恢复的过程。,在亮处视锥和视杆细胞中的感光色素都被分解杆素剩余量低+锥素对光的敏感度低最初看不清任何东西。当锥素的合成量+对光的敏感度第一时相；当杆素的合成量+本来对光的敏感度高第二时相(暗视觉)。,2.明适应 概念：从暗处明处,最初看不清(耀眼的光感)片刻后恢复明视觉的过程(约1min)。机制：是视紫红质分解的过程。杆素在暗处大量蓄积+对光的敏感度强,到明亮处被迅速大量分解,产生和传入大量视觉冲动,从而出现耀眼的光感。,(二)视野 概念：指单眼固定不动注视前方一点时,该眼所看到的空间范围。,范围：上眼框和鼻粱遮挡的缘故，单眼视野的下方上方；颞侧鼻侧。三种视锥细胞在视网膜中的分布不均,视野的白色黄蓝红色绿色。,绿,红,蓝,白,（三）视敏度(视力)：指人眼分辨精细程度的能力。由简化眼模型，根据已知的物距和物体大小，可算出物像及视角大小。正常人眼在光照良好的情况下，在视网膜上的物像4.5m(视角1)能产生清晰的视觉。,1角的物像可分别刺激不相邻的两个感光细胞，其各自的感光信息传入才能分辨两个点。,视敏度的限度：用能分辨两点的最小视网膜上的物像(4.5m)或视角(1)表示。视力表是根据此原理设计的。E 字的笔画粗细和缺口皆为1。,视角=1=1.0(5.0)视角=10=0.1(3.3),(四)双眼视觉和立体视觉 1.双眼视觉:概念：指双眼同视一物体时的视觉。特点：单视 优点：弥补盲点 扩大视野 产生立体视觉 2.立体视觉:概念：指双眼视觉对物体的“深度”(三维特性)的视觉。,第三节 耳的听觉功能,概述：耳是听觉的外周感觉器官。外耳：耳廓、外耳道。中耳：鼓膜、听小骨、咽鼓管和中耳肌。内耳：耳蜗。,人耳的适宜刺激：是空气振动的疏密波(声频：1620000Hz),声波振动外耳(耳廓外耳道)中耳(鼓膜听小骨卵圆窗)内耳(淋巴振动螺旋器声-电转换)神经冲动听觉中枢听觉。,听觉的产生过程,一、外耳和中耳的传音功能(一)外耳的功能,2.外耳道:,1.耳廓:利于集音;判断声源：依据声波到达两耳的强弱和时间差判断声源。,传音的通路;增加声强:与波长4倍于外耳道长的声波(正常语言交流的波长)发生共振,从而增加声强。,结构特点:是一个具有一定紧张度、动作灵敏、斗笠状的半透明膜,面积约5090mm2,对声波的频率响应较好,失真度较小。,外耳道,鼓膜,镫骨,锤骨,砧骨,半规管,(二)中耳的功能 1.鼓膜:,功能作用:,能如实地把声波振动传递给听小骨。,2.听骨链:结构特点:,由锤骨-砧骨-镫骨依次连接成呈弯曲杠杆状的听骨链。这一杠杆系统的长臂为锤骨柄、短臂为砧骨长突、支点恰好在整个听骨链的重心上。,长臂长度短臂长度=1.3 1 功能作用:,外耳道,鼓膜,镫骨,锤骨,砧骨,半规管,增强振压(1.3倍),减小振幅(约1/4),防止卵圆窗膜因振幅过大造成损伤。,经听骨链的传递使声压增强1.3倍;,鼓膜有效振动面积与卵圆窗面积之比为：鼓膜的传递将使声压增强17.2倍;,55mm23.2mm2=17.21,3.鼓膜-听骨链-卵圆窗:功能：构成传音的有效途径,具有中耳传音增压效应(17.21.322倍)。机制:,4.中耳肌鼓膜张肌和镫骨肌 这两条肌肉收缩时总的效应是使听骨链振动时的阻力加大，使中耳的传音效能降低，因此，当强烈声波传入时，对感音装置能起到一定的保护作用。,5.咽鼓管:(1)结构特点:是鼓室与咽腔相通的管道,其鼻咽部的开口通常呈闭合状态,当吞咽、打呵欠或喷嚏时则开放。(2)功能作用:调节鼓膜两侧气压平衡、维持鼓膜正常位置、形状和振动性能。咽鼓管粘膜上的纤毛运动可排泄中耳内的分泌物。,(三)声波传入内耳的途径 1.气传导：,(2)中耳气导:在正常情况下并不重要,仅当听骨链损坏时才起作用,但听觉敏感度要大为减低。,声 波,外耳道,鼓 膜,听骨链,卵圆窗,前庭阶外淋巴,基底膜,鼓室内空气,圆 窗,鼓阶外淋巴,(1)中耳骨导:为正常听觉传音途径。,声 波,外耳道,鼓 膜,基底膜,2.骨传导：声波颅骨耳蜗壁蜗管内淋巴基底膜。骨导在正常时敏感性比气导要低得多,当气导明显受损时,骨导才相对增强。3.声波传入内耳的途径特点：正常时：气导的传音效应骨导;传音性耳聋时：骨导气导;感音性耳聋时：气导和骨导都减弱甚至消失。,二、内耳耳蜗的感音换能功能,(一)结构特点,耳蜗似蜗牛壳,其蜗管腔被前庭膜和基底膜分隔为三个腔:前庭阶、蜗管和鼓阶。,前庭阶和鼓阶:在蜗顶部以蜗孔使二阶相互沟通，其内充满外淋巴。蜗管:是个盲管,管内充满内淋巴。基底膜:其宽度愈近蜗底部愈窄,愈近蜗顶部愈宽。,螺旋器:由内、外毛细胞和支持细胞等构成。毛细胞的顶部与蜗管内淋巴液相接触，毛细胞周围和基底部则与外淋巴液相接触。每一个毛细胞的顶部表面都有上百条整齐排列的听毛，外毛细胞中较长的一些听毛埋植于盖膜的胶冻状物质中。盖膜的内侧连耳蜗轴，外侧游离在内淋巴液中，毛细胞的底部有丰富的听神经末梢。,听毛,毛细胞,听神经,声 波,外耳道,鼓 膜,听骨链,卵圆窗,前庭阶外淋巴,前庭膜,毛细胞顶端膜上的机械门控离子通道开放,感受器电位(微音器电位),螺旋器上下振动,内、外毛细胞的听毛弯曲,外毛细胞的听毛与盖膜发生交错的移行运动,听神经动作电位,(二)耳蜗的感音换能作用 耳蜗的功能之一是声-电转换的换能作用。换能过程:,蜗管内淋巴,基底膜,行波学说:当声音振动中耳听骨链振动卵圆窗振动前庭阶外淋巴+基底膜上下振动：以行波方式从蜗底向蜗顶传播,同时振幅也逐渐加大,到基底膜的某一部位,振幅达到最大,以后则很快衰减。基底膜的最大振幅区为兴奋区,该部位的毛细胞受到刺激而兴奋,从而引起不同音调的感觉。,高频声波最大振幅区,低频声波最大振幅区,不同频率的声波行波传播在基底膜上的最大振幅部位图,HZ,距卵圆窗的距离/mm,不同频率的声波,其行波传播的远近和最大振幅出现的部位不同：高频声波(波长短)传播近,最大振幅位于蜗底部;低频声波(波长长)传播远,最大振幅位于蜗顶部。,-70-80mV,1.耳蜗静息电位,+160mV,+80mV,是正值；与蜗管外侧壁的血管纹细胞膜上的Na+-K+泵作用：泵K+入内淋巴量泵Na+入血浆量。,毛细胞RP,耳蜗内电位（内淋巴电位）,0电位,参照电极,探测电极,（三）耳蜗的生物电现象,0电位,耳蜗静息电位,2.耳蜗微音器电位（cochlear microphonic potential，CMP）,特点：（1）它的波形和频率与声波振动完全一致；（2）潜伏期极短，小于0.1ms；（3）没有不应期；（4）对缺氧和深麻醉相对不敏感。,耳蜗受到声波刺激时所产生的一种交流电性质的、频率与幅度与作用于耳蜗的声波振动完全一致的电位变化称为耳蜗微音器电位。耳蜗微音器电位是多个毛细胞在接受声波刺激时所产生的感受器电位的复合表现，它可以诱发听神经纤维产生动作电位。,CMP,.听神经动作电位 耳蜗微音器电位是引发听神经动作电位的关键因素。毛细胞顶部膜的微音器电位以电紧张的形式扩布到毛细胞底部，促使底部膜释放某种递质（可能是谷氨酸或门冬氨酸），释放的递质作用于纤维末梢，末梢膜产生一种去极化的局部电位，后者达到阈电位水平时引起神经轴突产生动作电位。,CMP,听神经动作电位是耳蜗对声波刺激进行换能和编码作用的总结果，它的作用是传递声音信息。,三、听觉器官对声音的感受(一)声音的物理参量 1.频率音调 2.强度响度,(二)人耳的听阈和听域听阈：某一声频引起听觉的最小声强。最大可听阈：听觉忍受某一声频的最大声强。听域：听阈曲线与最大可听阈曲线之间的面积。,听阈曲线,最大可听阈曲线,第四节 前庭器官,前庭器官,前庭(耳石器官),椭圆囊,球囊,半规管,后半规管,外半规管,前半规管,+,椭圆囊,球囊,作用：检测人体自身运动状态和头在空间的位置，以维持身体的平衡。,囊斑和壶腹嵴是感受人体在空间的位置以及运动状态的装置。,（一）囊斑和壶腹嵴的结构,动毛：1条，一侧边缘 静毛：60-100条,一、前庭器官的感受装置,（二）毛细胞的电生理现象,纤毛的偏曲方向,当向动毛侧偏曲时兴奋当向静毛侧偏曲时抑制,导致纤毛偏曲的因素 适宜刺激 囊斑直线变速运动：耳石膜与纤毛之间发生相对位移纤毛偏曲。壶腹嵴角变速运动：淋巴液流动终帽倾倒终帽与纤毛之间发生相对位移纤毛偏曲。,二、前庭器官的适宜刺激和生理功能,（一）椭圆囊：感受水平平面上头部的直线加减速运动,产生运动感觉。,因惯性躯体后仰,丘 脑,前庭核,前庭-脊髓束,前庭N,内侧纵束,皮层前庭投射区,躯干前倾,运动觉,耳石膜因惯性、重力前移下压,囊斑有些毛细胞纤毛偏曲,囊斑毛细胞兴奋,躯干屈肌与下肢伸肌紧张,汽车突然启动(面朝前),乘汽车时的功能反应过程,脑干网状结构的内脏运动核,植物神经性反应,恶心、呕吐、眩晕等,（二）球囊：感受垂直平面上头部的直线加减速运动,产生运动感觉。,电梯突然上升,躯体上移,耳石膜因惯性、重力下压,囊斑有些毛细胞纤毛偏曲,囊斑毛细胞抑制,丘 脑,前庭核,前庭-脊髓束,前庭N,内侧纵束,皮层前庭投射区,下肢伸肌紧张,下肢屈曲(腿软),运动觉,乘电梯时的功能反应过程,脑干网状结构的内脏运动核,植物神经性反应,恶心、呕吐、眩晕等,（三）半规管：感受角加减速运动，产生旋转感觉。,转椅(开始左转)实验功能反应动画,旋转开始时：出现前庭-脊髓反射(歪头踢腿)及前庭性眼球震颤等功能反应。匀速旋转时：不出现上述反应。旋转突停时：出现上述相反的反应。,转椅(匀速与突停)实验功能反应动画,转椅实验,结论：半规管壶腹嵴的适宜刺激是角加减速运动。只有在旋转开始或停止时才形成刺激,匀速旋转时不形成刺激。,转椅（左转）实验功能反应机制,向左旋转开始,内淋巴因惯性向右流动,冲击壶腹帽向右侧倾倒,右半规管壶腹嵴毛细胞的纤毛朝静毛侧偏曲,左半规管壶腹嵴毛细胞的纤毛朝动毛侧偏曲,右半规管壶腹嵴毛细胞抑制,左半规管壶腹嵴毛细胞兴奋,前庭神经,前 庭 核,脑干网状结构的内脏运动核,前庭-脊髓束,内侧纵束,外展N核动眼N核,右眼外直肌收缩左眼内直肌收缩,慢动相向右(快动相向左),右侧颈肌紧张,头歪向右侧,左下肢伸肌紧张,左脚向前踢,恶心、眩晕、面色苍白等,植物N性反应,转椅(左转)实验功能反应机制,三、前庭反射和眼球震颤 前庭反射：来自前庭器官的传入冲动，除引起运动和位置觉外，还能引起各种不同的骨骼肌和自主神经功能的改变，这些现象称前庭反射。（一）前庭器官的姿势反射 当进行直线变速运动时，可刺激椭圆囊和球囊，反射性地改变颈部和四肢肌紧张的强度。同样，在作旋转变速运动时，也可刺激半规管，反射性地改变颈部和四肢肌紧张的强度。运动姿势反射所引起的反射动作，都是和发动这些反射的刺激相对抗的。其意义在于维持机体一定的姿势和保持身体平衡。,（二）前庭自主神经反射 人类前庭器官受到过强或过久的刺激，常可引起自主神经系统的功能反应，从而表现出一系列相应的内脏反应，如恶心、呕吐、眩晕、皮肤苍白、心率加快、血压下降等现象。,病态：晕车、晕船、航空病等,前庭功能检查方法：受试者坐在转椅上,头前倾30,以每两秒一周旋转10周后，立即检查眼球震颤持续时间。结果判定：正常：15-40秒 过长：40秒 前庭功能过敏 过短：15秒 前庭功能减弱,（三）眼球震颤（nystagmus）躯体旋转运动引起眼球发生特殊的往返运动，称为眼球震颤。眼球震颤主要是由于半规管受刺激，反射性地引起某些眼外肌的兴奋和一些眼外肌的抑制所致，而且眼球震颤的方向与受刺激的半规管有关。,第五节 嗅觉和味觉,一、嗅觉 嗅觉的感受器是嗅细胞，位于鼻腔上端的嗅上皮中。嗅觉的适宜刺激是可挥发性化学物质。嗅觉有明显的适应现象，但这并不等于嗅觉的疲劳。,嗅细胞呈杆状，细胞的游离端（朝向鼻腔的一端）有68根嗅纤毛，其底端的突起形成嗅丝，属于无髓纤维，穿过筛孔到达嗅球，进而传到更高级的嗅觉中枢（大脑边缘叶的前底部区域），引起嗅觉。,二、味觉 味觉的感受器是味蕾，主要分布在舌背部和舌周边部位的粘膜内。味蕾是一种化学感受器，适宜刺激是一些溶于水的物质。味觉的敏感度可受刺激物温度的影响，在2030之间，味觉的敏感度最高。味觉的辨别能力也受血液中某些化学成分的影响。,