Giống như các bộ phận cảm biến, các thụ quan có thể chuyển tác dụng của kích thích thành hưng phấn, tuy nhiên, khác với bộ phận cảm biến, các thụ quan thực hiện các quá trình biến đổi [r]
(1)SINH LÝ CÁC GIÁC QUAN I - Mở đầu
1.1 Tầm quan trọng
Hệ thần kinh trung ương thu nhận thông tin mơi trường ngồi mơi trường thụ quan Từ hình thành phản ứng đối phó với mơi trường cách xác Sự thu nhận thơng tin xác giúp cho hệ thần kinh phân tích mơi trường cách xác hình thành phản ứng trả lời xác Tồn đường thu nhận cảm giác, kể từ thụ quan, đến đường hướng tâm đại diện vỏ não đường hướng tâm Pavlov gọi phân tích quan Ví dụ, phân tích quan có chun hố cao, thể việc cấu tạo thích ứng để thu nhận kích thích định có tính hưng phấn cao dạng kích thích
1.2 Cơ chế hưng phấn thụ quan
Giống phận cảm biến, thụ quan chuyển tác dụng kích thích thành hưng phấn, nhiên, khác với phận cảm biến, thụ quan thực q trình biến đổi lượng thân chúng, nhờ vào nguồn lượng bên
Cơ chế hưng phấn thụ quan : kích thích bên ngồi trong, tác dụng lên thụ quan làm xuất điện thụ quan Điện thụ quan xuất tăng tính thấm ion Na+ màng tế bào thụ quan, điện thụ quan cộng hưng phấn, không lan truyền Khi điện thụ quan tăng lên đến trị số tới hạn làm xuất xung lan truyền eo Ranvie gần dây thần kinh hướng tâm Vì tần số xung hướng tâm tỷ lệ thuận với điện thụ quan tần số xung tỷ lệ thuận với logarit cường độ kích thích cường độ kích thích điện thụ quan có mối liên hệ logarit
1.3 Quy luật Vêbe - Fechner
(2)muốn cảm giác tăng áp lực ta phải đặt thêm 3g ; giống vậy, cân 200g, ta phải đặt thêm 6g ; cân 600g phải đặt thêm 18g…
Trong giới hạn định quy luật với loại thụ quan khác thị giác, thính giác… Về sau Fechner xác định xác thấy rằng, trị số kích thích tăng theo cấp số nhân trị số cảm giác tăng theo cấp số cộng, mà tốn học trị số tăng theo cấp số cộng log tăng theo cấp số nhân, Fechner cho cảm giác log cường độ kích thích Trên sở đó, phương trình Vêbe bổ sung lại gọi quy luật Vêbe -Fechner sau :
S = alogR + b Trong : S : trị số cảm giác
R : trị số kích thích a, b : số
1.4 Sự thích ứng thụ quan
Tính chất chung hầu hết thụ quan tính thích ứng ; biểu giảm mức độ nhạy cảm kích thích kéo dài Ví dụ, bước vào phịng có nhiều người hút thuốc ta thấy ngột ngạt, khó chịu, ngồi lúc ta khơng cịn cảm giác thấy mùi thuốc Đó tế bào thụ cảm khứu giác ta thích ứng với mùi thuốc
Trừ thụ quan tiền đình thụ quan thể hai loại thụ quan khó thích ứng
1.5 Sự mã hố thơng tin hệ thần kinh
(3)tức mã hoá theo tập hợp khác hai số (0 khơng có xung : có xung) Khối lượng thơng tin tối thiểu truyền đơn vị thời gian gọi đơn vị thơng tin (bít thơng tin) Ví dụ : dây thần kinh truyền 100 xung giây Như khoảng thời gian 1/100 giây kịp chuyển xung khoảng trống : không xung Người ta gọi dây thần kinh chuyển 100 bít thơng tin/ giây
Ngồi ra, tuỳ cường độ kích thích mà số lượng thụ quan hưng phấn nhiều Trong võng mạc mắt, người ta phát có thụ quan hưng phấn vào đầu kích thích, có thụ quan khác hưng phấn vào cuối kích thích, loại thứ ba hưng phấn liên tục
Mặc khác, kích thích gây hưng phấn thụ quan khác hưng phấn dẫn theo kênh thụ cảm khác vùng khác vỏ não Tất điều góp phần giúp cho hệ thần kinh trung ương phân tích kích thích mơi trường Do giới hạn chương trình, chúng tơi giới thiệu vài loại cảm giác
II - Sự thu nhận âm
Cơ quan thu nhận âm tai cá xương có tai đơn giản, ếch nhái có thêm tai giữa, bị sát có thêm tai ngồi thú người có tai trong, tai tai ngồi đáy tai ngồi màng nhĩ mỏng có dạng hình nón, đỉnh quay vào trong, dày 0,1mm Màng nhĩ có cấu tạo khơng đồng nhất, khơng có dao động riêng, rộng 70mm2
(4)các màng nhĩ màng cửa bầu dục có tác dụng giữ cho chúng không rung với biên độ lớn
2.1 Chức tai
Tai có mê lộ xương, bên mê lộ màng, ngoại dịch Mê lộ gồm có hai phần :
- ốc tai : quan thu nhận âm thanh, - Tiền đình : thu nhận thăng
Từ ốc tai có nhánh ốc tai từ tiền đình có nhánh tiền đình, hai nhánh hợp lại tạo thành dây thần kinh thích giác
Giáp với tai phía có cửa bầu dục, phía có cửa tròn ốc tai ống dài, chim thẳng, cịn người xoắn vịng rưỡi, dài 20 - 30mm Đường kính gốc ống 6,04mm, đỉnh ống 0,05m
Nếu kéo thẳng ống có ba ống nhỏ chạy dọc suốt chiều dài ống, ống gọi ống tiền đình, nối thơng với ống (ống màng nhĩ) đỉnh ống ống ống màng (chứa nội dịch, màng đáy ống gọi màng sở) ống ống chứa ngoại dịch
Trên màng sở có quan nhận cảm âm thanh, gọi quan Corti, gồm - dãy tế bào nâng đỡ Mỗi dãy có chừng 5.000 tế bào thụ cảm Các tế bào thụ cảm có dạng hình thoi, đầu dính với màng sở, đầu có khoảng 60 - 70 lơng tơ (dài 4àm) ngâm nội dịch Trên thảm lông tơ có màng đậy đè lên Khi màng sở rung làm cho lơng bị rung tế bào thụ cảm bị hưng phấn
2.2 Cơ chế thu nhận độ cao âm
Thuyết cộng hưởng Helmholtz (1863) cho rằng, màng sở có sợi nằm ngang trạng thái căng khác Sợi có tần số rung phù hợp với âm bị cộng hưởng rung Thực tế cho thấy khơng có sợi căng có âm có nhiều sợi hưng phấn số sợi
(5)- Thuyết cho rằng, âm thấp (tần số từ 20 - 100Hz) thực theo chế điện thoại : tần số xung phù hợp với tần số âm thanh, âm cao (tần số từ 100 - 2400Hz) thực theo thuyết cộng hưởng, cộng hưởng với số sợi, mà cộng hưởng với nhiều sợi nằm phần màng sở Đối với âm cao phần màng bị lôi vào dao động ngắn (ở sát cửa bầu dục), số tế bào bị hưng phấn ít, âm thấp phần màng bị dao động dài hơn, số tế bào bị hưng phấn nhiều
2.3 Cơ chế thu nhận cường độ âm
Cho dựa vào tỷ lệ tế bào thụ cảm hưng phấn dãy dãy Để đánh giá cường độ âm thanh, người ta dùng đơn vị đêxiben Đêxiben độ nghe to âm có cường độ lớn cường độ ngưỡng 26% Nói thầm 10 đêxiben, tiếng tích tắc đồng hồ 20 đêxiben, nói chuyện bình thường 40 đêxiben tiếng sấm to 140 đêxiben Các âm mạnh gây cảm giác đau tai
III - Sự thu nhận ánh sáng
Mắt quan thu nhận ánh sáng, gồm có hệ quang học để quy tụ ánh sáng lên võng mạc phần thu nhận ánh sáng võng mạc
3.1 Hệ quang học
Bao gồm môi trường chiết quang : màng sừng (giác mạc), dịch phòng trước, thể thuỷ tinh dịch phòng sau mắt Các mơi trường có tác dụng hội tụ tia sáng Khả hội tụ đo điốp Một điốp cường độ khúc xạ thấu kính với tiêu cự 100cm Lực khúc xạ hệ thống quang học mắt 59D nhìn vật xa 70,5D nhìn vật gần
(6)Thể thủy tinh vốn lồi, thể bị dây chằng kéo căng xẹp, nhìn vật xa Khi muốn nhìn gần mi co lại làm chùng dây chằng, thể thủy tinh nhờ tính đàn hồi phồng lên rút ngắn tiêu cự Khi tuổi già, tính đàn hồi thể thủy tinh giảm, mi co lại thể thủy tinh không phồng lên được, gây viễn thị người già Để khắc phục cần phải đeo kính lồi hai mặt Có trường hợp trục cầu mắt ngắn (viễn thị) dài (cận thị) cần phải đeo kính lồi hai mặt kính lõm hai mặt để trợ lực cho mắt
3.2 Võng mạc thu nhận ánh sáng
Võng mạc màng cầu mắt, chứa tế bào que, tế bào nón tế bào liên lạc
Ngoài cùng, sát với thành cầu mắt lớp tế bào bì chứa sắc tố đen có tác dụng hấp thụ ánh sáng, chống tượng phản chiếu, chống nhoè ảnh động vật ăn đêm, lớp thụ quan ánh sáng lớp sắc tố thêm lớp phản chiếu ánh sáng tinh thể hình kim hình sợi, có lẽ để tận dụng ánh sáng phản chiếu điều kiện ăn đêm Tiếp đến lớp tế bào cảm thụ ánh sáng Mỗi tế bào sắc tố có hai đốt : đốt chứa sắc tố thị giác, đốt chứa nhân ty lạp thể để trao đổi chất Đốt chứa khoảng 400 - 800 túi dẹp (gọi đĩa), đường kính 6àm Sắc tố thị giác Rodopxin Tiếp nữa, sát với khối dịch phòng sau mắt, tế bào hai cực có tác dụng chuyển hưng phấn từ tế bào cảm thụ cảm ánh sáng đến tế bào hạch có sợi trục chập lại tạo thành dây thần kinh thị giác (hình 41)
Mắt người có - triệu tế bào nón, 110 - 125 triệu tế bào que Hố tập trung nhiều tế bào nón (140 nghìn/1mm2) gọi điểm vàng Nơi dây thần kinh thị giác gọi điểm mù
Số lượng tế bào cảm quang nhiều nhất, tiếp đến tế bào hai cực tế bào hạch cịn nữa, tạo điều kiện cho tập trung hưng phấn : tế bào hạch nhận hưng phấn từ hàng nghìn, hàng vạn tế bào cảm quang
(7)Sắc tố thị giác rodopxin retinen (andehyt vitamin A) kết hợp với protein opxin Dưới tác dụng ánh sáng, retinen chuyển thành chất đồng phân phá huỷ liên kết retinen với opxin Nhờ tác dụng men khử retinen, retinen chuyển thành vitamin A chuyển vào tế bào sắc tố để tái tạo lại thành rodopxin
Trong tế bào nón, sắc tố thị giác lodopxin thu nhận ánh sáng màu, protein khác với opxin kết hợp với retinen Q trình quang hóa thực tiết kiệm ánh sáng mạnh tác dụng phân huỷ rodopxin Ví dụ, ánh sáng 100 lux tác dụng 5s tế bào que phân huỷ hết 1200 phân tử rodopxin tổng số 18 triệu phân tử rodopxin có, nghĩa phân huỷ hết 0,006% rodopxin
Rodopxin phân huỷ mạnh ánh sáng xanh (bước sóng 500mà), cịn iodopxin phân huỷ mạnh ánh sáng vàng (bước sóng 560mà)
3.4 Độ tinh mắt (thị lực)
Được đo khoảng cách bé hai điểm mà mắt phân biệt Mắt bình thường phân biệt hai điểm góc 60 giây Điểm vàng có độ tinh lớn Ngồi cịn phụ thuộc vào độ sáng vật, độ tương phản vật Người ta đo thị lực bảng chữ : dịng bé có góc rộng 3mm, cách 3mm Đứng xa 10m nhìn góc 60 giây Diện thấy nhìn cố định vào điểm gọi thị trường Phân tích thị trường cho thấy rằng, phía phía nhìn thấy 600, phía ngồi 900 phía 700 Thị trường rộng ánh sáng trắng, sau đến ánh sáng xanh
3.5 Độ nhạy mắt