Зрительный анализатор животных

Министерство сельского хозяйства РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ

Кафедра физиологии

Реферат на тему:

«Зрительный анализатор животных»

                                                    Выполнила: студентка 18 гр.

                                                                      Смирнова В. Ю.

                                                    Проверила: доцент Эйсымонт Т. А.

Санкт-Петербург

2014 г.

Содержание:

Введение

Орган зрения занимает особое место среди других органов чувств в связи с его исключительной ценностью, обеспечивающего тесный контакт с внешней средой и дающего человеку и некоторым животным основную информацию об окружающем мире.

Имеется много фактов, свидетельствующих об огромном влиянии зрительного анализатора на разнообразные процессы, происходящие в организме, в частности обмен веществ, созревание половых желез, регуляцию меланоформного гормона иммунитета и др.

Зрительный анализатор - сложная система у высших животных и человека, связанная с восприятием и анализом зрительных раздражений. Биологическое значение зрительного анализатора заключается в осуществлении ориентировочного рефлекса. В состав зрительного анализатора входит орган зрения, зрительный нерв, зрительные пути (тракты) и затылочные доли коры головного мозга. С его помощью происходит более обширное осведомление о внешнем мире, чем за счет прочих анализаторных систем. Среди органов чувств это единственный, для которого не имеет значения расстояние от объекта восприятия, поэтому его называют дистанционным органом чувств. Через него поступает более 80% информации о внешнем мире.

Зрительные ощущения складываются из восприятия прямого и отраженного света. Свет имеет определённые количественные и качественные показатели, которые создают многообразие световых, цветовых и контрастных нюансов. Зрительный анализ основан на определении цвета, формы, величины, движения удалённости и взаиморасположения предметов. Вслед за анализом в коре происходит синтез полученной информации.

Представления о внешнем мире складываются на основании единства анализа и синтеза комплекса ощущений органа зрения. Среди них имеются ощущения с фоторецепторов сетчатки глаз, нервных окончаний наружных мышц глаз, с реснитчатой мышцы, с мышц радужки. Связь между этими ощущениями возникает в процессе онтогенеза.

Зрительный анализатор связан со слуховым, вестибулярным, проприорецептивным, вкусовым обонятельным, тактильным и температурным анализаторами. Это свидетельствует о большом биологическом значении зрительного анализатора.

Глава 1. Сигналы зрительного нерва

Электрические импульсы, возникающие в сетчатке, передаются нервными волокнами. Они выходят из глаза через решётчатую пластину склеры и образуют зрительный нерв. В зрительном нерве около миллиона волокон, по которым информация передаётся со скоростью около миллиарда бит в секунду.

В сетчатке сформирована цепь из трех нейронов: фоторецепторного (палочковидные и колбочковидые клетки), биполярного и ганглионарного. В эти радиально направленные цепи включаются горизонтальные и амакринные клетки, образующие связи в горизонтальном направлении. Фоторецепторные клетки с помощью синаптических контактов передают сигналы на биполярные клетки. Биполярные клетки, через синапс, расположенный на другом их полюсе, передают возбуждение на дендриты ганглиозных клеток.

Горизонтальные клетки объединяют несколько синапсов биполярных клеток с фоторецепторами, а амакриновые клетки - синапсы биполярных клеток с ганглиозными.

В нейронах сетчатки при передаче сигналов активно проявляются процессы конвергенции и дивергенции. Биполярные клетки объединяют несколько фоторецепторов, а каждая ганглиозная клетка на входе получает импульсы от нескольких биполярных клеток. В результате происходит конвергенция зрительных стимулов. В конвергенции ведущее значение принадлежит горизонтальным и амакриновым клеткам, которые ответственны за передачу сигналов латерального торможения. (Квинихидзе Г.С. 1985.)

Степень дивергенции зависит от величины дендритного дерева ганглиозной клетки и контактирующих с ней нейронов. На периферии до 300 палочек конвергирует на одну ганглиозную клетку, что обеспечивает суммацию ВПСП. В результате такой суммации при расширении зрачка чувствительность глаза в сумерках повышается. Хотя при этом одновременно снижается острота зрения. В сетчатке преобладают процессы конвергенции над дивергенцией.

Нервный сигнал, возникший в светочувствительных клетках, передается биполярным и от них ганглиозным нейроцитам, аксоны которых формируют зрительный нерв. На вентральной поверхности головного мозга зрительный нерв правого и левого глаза перекрещиваются и после перекреста продолжаются в виде зрительных путей к подкорковым центрам - коленчатому телу зрительных бугров и ядрам назального отдела четверохолмия. Волокна с аксонами клеток наружного коленчатого тела идут в затылочную область коры больших полушарий, которая является корковым центром зрительного анализатора. Аксоны нейронов зрительного отдела коры головного мозга образуют многочисленные центробежные пути. Часть волокон достигает сетчатки и обеспечивает корковый контроль деятельности нейронов сетчатки. Из назальных холмов четверохолмия волокна образуют центробежные пути, по которым импульс передается на моторные клетки шейно-грудной части спинного мозга. Через них осуществляются рефлекторные движения головы, шеи и глазных мышц. При участии нейронов парасимпатического ядра и нейронов ресничного узла происходят рефлекторные сокращения сфинктера зрачка и мышцы ресничного тела.

Аксоны, поступающие из сетчатки, оканчиваются в зрительных структурах промежуточного и среднего мозга. Выявлен ряд типов ганглиозных клеток и показано, что в состав каждого из параллельных путей от сетчатки в мозг входят аксоны ганглиозных клеток определенных типов. Такое строение связей изначально определяет ряд физиологических свойств структур промежуточного и среднего мозга. Рассмотрим подробнее, как происходит передача нервного импульса.

Для ганглиозных клеток наиболее употребляемыми являются две классификации: первая подразделяет на α-, β-, γ-, δ- и ε-типы, вторая - на Х-, Y- и W-типы. При этом первая классификация основана только на морфологических различиях, вторая - на функционально-морфологических признаках нейронов. Х-, Y- и W-классификация получила более широкое распространение. По своим свойствам нейроны Y-типа соответствуют α-нейронам, Х-типа - β-нейронам, W-тип объединяет более разнообразные по свойствам клетки.

Сравнительно недавно стала известной ещё одна функционально значимая особенность ганглиозных клеток: тела клеток каждого типа расположены на сетчатке с определенной упорядоченностью (эксперименты проводили на кошке). Исследования показали, что тела ганглиозных клеток отстоят друг от друга на определенные расстояния, и совокупности клеток каждого типа образуют достаточно строгие мозаичные структуры, которые авторы назвали растрами.

Не менее строгая упорядоченность обнаружена и для on- и off-центральных ганглиозных нейронов а- и (3-типов. Оказалось, что on- и off-клетки (клетки с on- и off-центральными рецептивными полями) для каждого типа имеют собственные растры, причем в пространстве тела клеток совмещены, поэтому on- и off-клетки, как правило, располагаются парами, на различной глубине слоя ганглиозных клеток.

В афферентных параллельных связях сетчатки со зрительными структурами промежуточного и среднего мозга существует тонкая пространственная упорядоченность, обусловленная растровым расположением в сетчатке отдельных типов ганглиозных клеток, раздельными растрами-матрицами для on- и off-клеток каждого типа. Так же существуют закономерностями изменения размера и степени перекрытия РП нейронов различных типов в зависимости от их эксцентриситета на сетчатке. Пространственная организация выходных элементов сетчатки, как и структура ее связей с вышележащими образованиями мозга, может определять ряд условий и ограничений. (Бызов А.Л. 1992).

В промежуточном мозге аксоны ганглиозных клеток сетчатки оканчиваются на нейронах дорсального и вентрального ядер наружного коленчатого тела, подушки зрительного бугра, ретикулярного ядра таламуса и ядер гипоталамуса. После импульс передаётся в зрительный тракт, а оттуда - на зрительную кору (задняя доля больших полушарий), где происходит обработка полученной информации (см. прил. 3).

анализатор животное анатомический глаз

Глава 2. Функции органа зрения

Свет является общебиологическим раздражителем на нашей планете. Способность воспринимать свет и реагировать на него присуща всему живому, однако только высокоспециализированные ткани, которые формируют орган зрения, могут воспринимать свет как специфический раздражитель. У высших животных и человека орган зрения и зрительный анализатор являются единой системой. Функции органа зрения возникают и развиваются в следующем порядке:

• светоощущение,
• цветоощущение,
• периферическое зрение,
• центральное зрение,
• бинокулярное зрение,
• стереоскопическое зрение.

Каждая функция органа зрения обеспечивается соответствующей анатомо-физиологической структурой зрительного анализатора.

2.1 Светоощущение

Светоощущение - наиболее древний в природе вид зрения. Светоощущение - это восприятие различных оттенков света и тени. Даже простейшие организмы имеют на своей поверхности светочувствительные клетки. У высших животных и человека восприятие света функция палочек. В наружных члениках этих клеток, содержатся молекулы зрительных веществ, или зрительных пигментов.

Световая чувствительность имеет большое значение для световой и темновой адаптации. Различают световую и темновую адаптацию.

Световая адаптация - приспособление органа зрения к высокому уровню освещенности, происходит примерно за 50-60 сек. Например, если животное из темного амбара попадает на улицу в солнечный день. У него возникает временное ослепление, которое быстро проходит. Животные с нарушенной световой адаптацией на свету видят хуже, чем в сумерках.

Темновая адаптация - приспособление органа зрения к пониженному освещению - например, при переходе из светлого помещения в темное. Снижение темновой адаптации возникает при заболеваниях сетчатки - пигментной дегенерации, при недостатке витамина А - куриная слепота, при близорукости высокой степени, глаукоме, отслойке сетчатки, при семейно-наследственных заболеваниях.

Первыми признаками таких состояний является то, что животное начинает спотыкаться и часто падать в сумерках и темноте, отказывается выходить вечером на прогулку. Ветеринару необходимо знать, что животные с такими заболеваниями нуждаются в более ярком, индивидуальном освещении; на прогулку в сумерках отпускать таких животных не рекомендуется.

2.2 Цветоощущение

Такой вещи, как цвет, в физическом смысле вообще не существует. Есть только электромагнитные волны различной длины, которые возбуждают в нашей зрительной системе ощущение цвета.

В концевых отделах колбочек имеется крупная молекула белка, соединенная с йодопсином. Механизм возникновения биотока в колбочках при попадании определенной световой волны (от 380 нм до 800 нм) аналогичен тому, что был описан для палочек. В сетчатке находятся колбочки трех типов с различной чувствительностью к длине световой волны. В зависимости от того, от какой части спектра световых волн возникает биоток, колбочки разделяют на "красные", "зеленые" и "синие". Три типа колбочек имеют широкие зоны чувствительности к световым волнам разной длины со значительным перекрыванием друг друга. Каждый цвет имеет три характеристики: тон, насыщенность и яркость. (Хьюбел Д. 1990)

Цветовой тон - это качество цвета (синий, красный, зеленый). Он определяется длиной световой волны спектра.

Насыщенность, контрастность, густота цвета - зависят от количества основного тона в цвете.

Яркость - это интенсивность цвета. Она зависит от количества белого в основном цвете. Яркость обозначает степень разбавления основного тона белым. Смешение определенных цветов для получения другого - это уникальное свойство зрительной системы. Каким-то образом люди и животные видят цвета правильно независимо от количества и качества света. Головной мозг вмешивается в восприятие цветов и их границ, поддерживая постоянство ощущения. Животных, не воспринимающих никакого цвета, называют цветослепыми.

Восприятие цвета имеет не только эстетическое, но и физиологическое значение. Цвет оказывает биофизическое и психофизическое воздействие. Например, красный цвет оказывает кратковременно возбуждающее действие, зеленый - длительно тонизирующее, голубой - тормозящее. Следует помнить, что цветозрение хорошо развивается только при достаточном освещении среды пребывания детёныша. Методы лечения расстройств цветоощущения до сих пор не найдены.

Не все животные одинаково различают цвета. Большинство млекопитающих не отличают красный цвет от зелёного. Так же как человек видят мыши и обезьяны.

Кошки, как и все хищники, которые ведут ночной образ жизни, хорошо различают предметы в темноте. При недостаточном освещении их зрачок может расшириться до 14 мм в диаметре (для сравнения, зрачок человека не превышает 8 мм). В мире, который видят кошки преобладают серые и коричневые тона. Лучше всего они различают предметы, расположенные на расстоянии два-шесть метров, это связано с тем, что на таком расстоянии удобно охотиться на добычу.

Собаки тоже не очень хорошо различают красный и оранжевый цвета и ультрафиолетовые лучи. Зато они хорошо видят сине-фиолетовую гамму. Собаки способны различить до сорока оттенков серого.

Обезьяны как и человек различают красный и зелёный тона. Ученые предполагают, что это связано с их питанием – необходимо различать зрелые и незрелые фрукты, свежие листья от старых.

Пчелы не отличают красного от черного, для них более привлекательны белые, желтые и голубые цвета. Однако пчелы способны видеть ультрафиолетовый цвет, это помогает им находить нектар.

Хищные птицы видят ультрафиолетовый цвет, это помогает им в охоте. Вообще зрение птиц феноменально - коршун с высоты двух километров способен заметить тушу, лежащую на земле. В строении их глаза тоже свои особенности – у птиц два желтых пятна в глазу, то есть они могут видеть четко сразу два объекта, находящихся на расстоянии друг от друга. Второе желтое пятно лежит у них чуть глубже первого, оно увеличивает рассматриваемый предмет.

Особенно интересен хрусталик у бакланов – его оптическая сила может измеряться на 50 диоптриев, поэтому он хорошо видит и на суше и под водой. У лягушки глаза устроены так, что они различают только движущиеся объекты. Глаза хамелеона вообще могут вращаться независимо друг от друга. (Никонов В. 2005)

2.3 Периферическое зрение

Периферическое зрение необходимо для ориентировки в пространстве и обнаружения предметов. В периферическом зрении участвует вся сетчатка, кроме центральной ямки. На периферии сетчатки палочки расположены более редко, две точки видны, как отдельные, под значительно большим углом, и чем дальше к периферии, тем этот угол больше. Уже на расстоянии 10° от центральной ямки острота зрения в 5 раз хуже центрального. Для оценки периферического зрения исследуют поле зрения.

Поле зрения - совокупность всех точек пространства, которые одновременно воспринимаются глазом при его неподвижном положении. Границы поля зрения исследуются отдельно для каждого глаза на специальном приборе – периметре. Существуют определенные границы поля зрения и на цвета. По полю зрения на цвета можно судить об ареале распространения каждого из трех видов колбочек.

Сужение поля затрудняет целостность, одновременность и динамичность восприятия. При наличии узкого поля зрения восприятие происходит путем последовательного обхода взора вдоль контура предмета. При этом возникают соскальзывание с контура, частые изменения направления движения глаз, возвраты. В результате увеличивается длительность фиксации взора. Поэтому у таких животных целостный, одновременный характер восприятия заменяется последовательным (сукцессивным) узнаванием. Значительное сужение поля зрения приводит к трубочному зрению (очень узкому полю зрения).

2.4 Центральное зрение

Центральное зрение обозначается ещё как форменное, пространственное или предметное зрение. Из его названия следует, что это способность различать форму и величину предмета областью центральной ямки сетчатки. Центральное зрение измеряется остротой зрения. Острота зрения - это способность воспринимать раздельно две точки при минимальном расстоянии между ними. Острота зрения является основным показателем состояния зрительного анализатора. Понижение остроты зрения отрицательно сказывается на процессах узнавания предметов и изображений, скорости зрительного восприятия. Это затрудняет формирование предметных и пространственных представлений, развитие образного мышления, регуляцию движений - их точность, соразмерность, координацию.

Сетчатка имеет вид полусферы, а расстояния на сфере измеряются в градусах и минутах. Глаз видит точки раздельными только в том случае, если они занимают на сетчатке пространство не менее чем в 1 минуту. То есть угол, который образован лучами, исходящими из этих точек, должен быть не менее одной минуты. Этот угол называется еще углом зрения. При этом лучи от двух точек попадают как раз на две колбочки, между которыми расположена еще одна, невозбужденная колбочка. В таких условиях острота зрения считается нормальной, равной единице. Таким образом, морфологической величиной остроты зрения является диаметр колбочек, расположенных в центральной ямке сетчатки. Следовательно, чем меньше диаметр колбочки, тем больше их приходится на единицу площади и тем выше острота зрения.

У новорожденных детёнышей острота зрения очень низкая - только светоощущение. Это связано с тем, что зрительная система развивается только под воздействием света. Острота зрения - величина непостоянная. Она может изменяться в зависимости от освещенности таблиц, физического и психического состояния, времени суток.

2.5 Бинокулярное зрение

Бинокулярное зрение - зрение двумя глазами - сложный динамический стереотип, который вырабатывается только в процессе опыта зрительного восприятия. Благодаря двойному сигналу от каждого видимого предмета усиливается его образ в мозге: острота зрения при двух открытых глазах примерно на 40% выше, чем острота зрения каждого глаза в отдельности.

Без бинокулярного зрения невозможно стереоскопическое зрение, которое дает оценку глубины и удаленности предметов, позволяет видеть окружающий мир в трёх измерениях, определять расстояние между предметами, воспринимать "телесность" окружающего мира. (Рычков И.Л. 1990).

Зрение одним глазом дает представление о положении предметов относительно друг друга по ширине и высоте. Подавляющее число представителей животного мира имеет два глаза. Однако только у приматов оба глаза работают как согласованная система, которая формирует единый зрительный образ положения в пространстве рассматриваемого предмета.

Согласованность работы глаз достигается благодаря врожденному рефлексу - стремлению к слиянию образов (фузии). Для того чтобы предмет был четко виден, его изображение должно попасть на центральную ямку сетчатки. Это происходит с помощью поправочных (установочных) движений глазного яблока. Другими словами, глазное яблоко автоматически поворачивается так, чтобы центральная ямка и рассматриваемый предмет были на одной линии, совместились.

Если смотреть двумя глазами на предмет, то на сетчатке каждого глаза проецируется самостоятельное, отдельное изображение этого предмета. Затем, в затылочных долях головного мозга, происходит слияние этих двух изображений в единый зрительный образ. Далее этот образ воспринимается сознанием (Хьюбел Д. 1990).

Глава 3. Поля зрения

Каждый глаз при неподвижном положении сканирует свой участок пространства. Свет, отраженный всеми предметами на этом пространстве, попадает на сетчатку каждого глаза. В сетчатке световые волны "переформатируются" в электрические потенциалы, которые поступают в затылочные доли головного мозга. Сигналы от каждой сетчатки сливаются в единый трехмерный образ в затылочных долях мозга. Зрение двумя глазами имеет три преимущества перед восприятием одним глазом (монокулярное зрение):

Для слияния необходимо, чтобы попавшие на сетчатку изображения соответствовали друг другу по величине и форме и попадали на те же самые, т. е. идентичные, участки сетчатки каждого глаза. Такие точки называют корреспондирующими (передающими). Эти точки соответствуют друг другу на сетчатке каждого глаза.

Слияние изображений в головном мозге возникает только тогда, когда сигналы от каждого глаза пришли из корреспондирующих точек. Корреспондирующие точки сетчатки - это область центральной ямки и все те точки, которые расположены на обоих глазах в одинаковом меридиане и на одинаковом расстоянии от центральной ямки. Следовательно, это те точки, которые являются зеркальным изображением друг друга на сетчатке каждого глаза. Корреспондирующие точки центральных ямок сетчатки дают представление о высоте и ширине рассматриваемого предмета. (Рычков И.Л. 1990).

Сигналы только из этих точек сливаются в единый зрительный образ. Изображения, попадающие в мозг из неидентичных точек, в сознании не сливаются в единый образ, а предмет воспринимается двойным, возникает двоение. Такое двоение называют физиологическим, оно нейтрализуется в коре головного мозга. Физиологическое двоение помогает ориентироваться в расположении предметов относительно точки фиксации и не мешает зрению.

Таким образом, для бинокулярного зрения необходимо соблюдение нескольких условий:

1. Нормальное анатомо-физиологическое состояние органа зрения,
2. Четкое изображение предметов на сетчатке каждого глаза,

3. Изображения предметов на сетчатке каждого глаза должны быть одинаковой величины (оптическая система обоих глаз должна быть одинаковой).

4. Изображения предметов должны  попадать на корреспондирующие  точки сетчаток.

Глава 4. Влияние зрительного анализатора на репродуктивную функцию

Свет - один из важнейших стимуляторов половой активности, действующий через центральную нервную систему. Световой раздражитель стимулирует деятельность гипофиза, влияющего на половые железы посредством гонадотропных гормонов. Усиленное выделение полового гормона стимулирует размножение, приводя в доминантное состояние половые центры головного мозга. В основном свет действует на организм через органы зрения. Искусственное продление светового дня зимой приводит к ускорению полового созревания, повышению плодовитости, сокращению беременности у куриц, куниц, норок, лисиц, соболей и других домашних птиц и пушных зверей. Для повышения продуктивности кур применению режимов прерывистого освещения. Такой режим оказывает положительное влияние на птицу и повышает эффективность производства инкубационных и пищевых яиц. Прерывистое освещение повышает продуктивность лучше, чем обычные световые режимы. (Егорова В.В. 2004)

Приложения.

Приложение 1. Строение глазного яблока

Приложение 2. Слои ганглиозных клеток в сетчатке

Приложение 3. Передача сигналов зрительного анализатора

Список использованной литературы:

1. Бызов А.Л. Физиология зрения – М.: Наука, 1992. – 704 с.
2. Егорова В.В. Адаптация сельскохозяйственных животных и птицы. Монография. Ульяновск ГСХА 2004, 160 с.
3. Квинихидзе Г.С. Дифференцировка клеток глаза позвоночных ГССР. Ин-т зоологии Тбилиси: Мецниереба, 1985. - 142 с., ил.
4. Рычков И.Л. Пространственное зрение человека и животных Иркутск: Изд-во Иркут.ун-та, 1990. - 215 с.
5. Супин А.Я. Нейрофизиология зрения млекопитающих. М.: Наука 1981.
6. Хонин Г.А., Левкин Г.Г. Семченко В.В. Морфология глазодвигательного аппарата у пушных зверей. – Омск: Омская областная типография, 2010. 128 с.
7. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 239 с., ил.
8. David А. Wilke Современная ветеринарная медицина 2011
9. http://rosanimal.ru/vliyanie-4.html