Кратко о том, как устроены и работают наши органы чувств (с интересными фактами)

Зрение

Строение. Глаз — это «камера»: роговица и хрусталик фокусируют свет на сетчатке. В сетчатке два типа фоторецепторов — палочки (чувствительны в сумерках, видят в основном яркость) и колбочки (три типа — чувствительны к коротким, средним и длинным волнам, дают цветное зрение). В центре сетчатки находится жёлтое пятно с фовеей — зона максимальной остроты.

Как работает. Фоторецепторы при поглощении света… гиперполяризуются (то есть уменьшают частоту «исходных» импульсов) и через биполярные/ганглиозные клетки передают сигнал в зрительный нерв, далее — в зрительную кору. Микродвижения глаз (саккады) не дают изображению «исчезнуть» из-за адаптации.

Интересное.

• На сетчатке есть слепое пятно (выход зрительного нерва), но мозг «дорисовывает» картинку.

• В самой центральной ямке почти нет «синих» колбочек, зато плотность «красно-зелёных» колбочек максимальна.

• Хрусталик растёт всю жизнь, поэтому с возрастом он становится менее эластичным (пресбиопия).

Слух и равновесие

Строение. Ухо делят на наружное (раковина, слуховой проход), среднее (перепонка, молоточек-наковальня-стремя) и внутреннее (улитка и вестибулярный аппарат — полукружные каналы и отолитовые мешочки).

Как работает слух. Колебания воздуха двигают барабанную перепонку, кости усиливают их и передают на жидкость в улитке. Внутри по всей длине улитки лежит базилярная мембрана: у основания она «настроена» на высокие частоты, у вершины — на низкие (тонотопия). Отклонение волосковых клеток открывает ионные каналы — это и есть преобразование механики в электрический сигнал.

Равновесие. Полукружные каналы реагируют на угловые ускорения, отолитовые органы — на линейные ускорения и положение головы. Благодаря вестибуло-окулярному рефлексу взгляд остаётся стабильным даже при тряске.

Интересное.

• «Щёлканье» в ушах при взлёте — работа евстахиевой трубы, выравнивающей давление.

• У людей слышимый диапазон примерно 20 Гц – 20 кГц, но верхняя граница падает с возрастом.

Обоняние

Строение. В верхней части носовой полости — обонятельный эпителий с нейронами, на которых тысячи вариантов рецепторов (семейство GPCR). Каждый запах распознаётся комбинацией активированных рецепторов.

Как работает. Молекулы запаха связываются с рецепторами → запускают каскад → сигналы сходятся в обонятельной луковице и дальше идут в лимбические структуры (отсюда сильные «запах-воспоминание» ассоциации).

Интересное.

• Обонятельные нейроны — редкий пример нейронов, которые регулярно обновляются (в среднем раз в несколько недель).

• Значительная часть «вкуса» блюда — это ретроназальное обоняние (ароматы изо рта поднимаются в нос при жевании).

Вкус

Строение. Вкусовые почки расположены на сосочках языка, а также на мягком нёбе и надгортаннике. Вкусовые клетки — не нейроны, но образуют синапсы с волокнами нескольких черепных нервов.

Как работает. Базовые качества: сладкое, солёное, кислое, горькое, умами. Умами — ответ на аминокислоты (например, глутамат). Солёное/кислое чаще связаны с ионными каналами, сладкое/горькое/умами — с рецепторами-GPCR.
Важно: «жгучесть» перца — не вкус, а активация болевого рецептора TRPV1.

Интересное.

• «Карта языка» с отдельными зонами — миф: все вкусы ощущаются по всему языку, просто чувствительность локально чуть различается.

• Средний срок жизни вкусовых клеток — около 10–14 дней.

Осязание (тактильные, температурные и болевые ощущения)

Строение. В коже множество рецепторов:

• Мейсснеровские тельца (быстрое касание),

• Меркелевы диски (статическое давление, форма),

• Пачиниевы тельца (вибрации),

• Руффини (растяжение кожи).
  Боль и температура передают тонкие волокна: быстрые A-δ (острая боль, холод) и медленные C (тупая, ноющая боль, тепло/зуд).

Как работает. Механическое/термическое/химическое воздействие → открытие специфичных ионных каналов (TRP-семейство для температуры) → импульсы в спинной мозг и кору. Мозг использует латеральное торможение, чтобы повышать контраст прикосновений.

Интересное.

• Способность различать две близкие точки (двухточечная дискриминация) сильно варьирует: на кончиках пальцев — доли миллиметра, на спине — сантиметры.

• Реферированная боль: внутренние органы «отдают» в кожу (например, сердце — в левую руку) из-за общих путей в спинном мозге.

Проприоцепция и интероцепция — «незримые» чувства

• Проприоцепция (чувство положения тела) идёт от мышечных веретён и сухожильных органов Гольджи — именно благодаря ей можно закрыть глаза и коснуться носа.

• Интероцепция — сигналы от внутренних рецепторов (барорецепторы, хеморецепторы и т. п.), формирует ощущения жажды, одышки, переполнения желудка, сердцебиения.

Несколько любопытных фактов напоследок

• Фоторецепторы в темноте стреляют чаще, а свет их «успокаивает» — редкая для рецепторов история.

• Палочек у человека десятки миллионов, колбочек — примерно в 20 раз меньше, но именно колбочки дают высокую чёткость и цвет.

• Есть редкий вариант тетрахроматии (обычно у женщин-носительниц), когда присутствует дополнительный тип колбочек и чуть более тонкая цветоразличительная способность.

• Вестибуло-окулярный рефлекс работает за миллисекунды — быстрее, чем мы осознаём движение, поэтому картинка не «смазывается» при ходьбе.

• «Вкус банана» или «ванили» мы «едим носом»: без обоняния большинство продуктов кажутся почти безвкусными (остаётся лишь сладость/солёность/кислота/горечь/умами).

• Кожа — самый большой орган чувств: площадь — примерно 1,5–2 м² у взрослого, с миллионами рецепторов разной специализации.

• Ощущение «мурашек» и зуд — это отдельные сенсорные каналы, а не просто «слабая боль».

• Слуховые волосковые клетки у млекопитающих почти не восстанавливаются — поэтому акустические травмы и громкая музыка оставляют долговременный след.

• У многих людей есть лёгкая разная чувствительность правого и левого уха/глаза/рук — следствие индивидуальных различий в анатомии и корковых картах.

Так устроена наша «сенсорная команда»: свет — в электрический сигнал, звук — в волну жидкости и движение ресничек, молекулы — в «коды» рецепторов, давление/температура — в импульсы нервов. Всё это мозг собирает в единую, согласованную картину мира.