Полукружные каналы, физиология
Полукружные каналы | |
Строение лабиринта |
|
Полукружное кольцо |
|
Латинское название |
canalis semicircularis |
---|---|
Кровоснабжение |
шилососцевидная артерия |
Каталоги |
Полукружные каналы - это составляющая внутреннего уха человека , который образует костный лабиринт, где расположен перепончатый лабиринт, заполненный жидкостью.
Полукружные каналы. Их всего шесть - по три в каждом ухе . Они имеют дугообразную форму и начинаются и кончаются в маточке. Три полукружных канала каждого уха расположены под прямыми углами друг к другу, один горизонтально, а два вертикально. Каждый канал имеет на одном конце расширение - ампулу. Шесть каналов расположены таким образом, что для каждого существует противолежащий ему канал в той же плоскости , но в другом ухе, однако их ампулы расположены на взаимнопротивоположных концах.
Напишите отзыв о статье "Полукружные каналы"
Отрывок, характеризующий Полукружные каналы
И он отпустил руку Болконского, показывая тем, что теперь он совсем кончил.– Demosthenes, je te reconnais au caillou que tu as cache dans ta bouche d"or! [Демосфен, я узнаю тебя по камешку, который ты скрываешь в своих золотых устах!] – сказал Билибин, y которого шапка волос подвинулась на голове от удовольствия.
Все засмеялись. Ипполит смеялся громче всех. Он, видимо, страдал, задыхался, но не мог удержаться от дикого смеха, растягивающего его всегда неподвижное лицо.
– Ну вот что, господа, – сказал Билибин, – Болконский мой гость в доме и здесь в Брюнне, и я хочу его угостить, сколько могу, всеми радостями здешней жизни. Ежели бы мы были в Брюнне, это было бы легко; но здесь, dans ce vilain trou morave [в этой скверной моравской дыре], это труднее, и я прошу у всех вас помощи. Il faut lui faire les honneurs de Brunn. [Надо ему показать Брюнн.] Вы возьмите на себя театр, я – общество, вы, Ипполит, разумеется, – женщин.
– Надо ему показать Амели, прелесть! – сказал один из наших, целуя кончики пальцев.
– Вообще этого кровожадного солдата, – сказал Билибин, – надо обратить к более человеколюбивым взглядам.
Каждое внутреннее ухо (левое и правое) содержит три полукружных канала , один из которых (горизонтальный) расположен горизонтально, а два других (передний и задний) вертикально. Все три полукружных канала расположены приблизительно под прямым углом по отношению друг к другу и поэтому могут воспринимать угловое движение в любой плоскости или направлении.
Восприятие движений головы
обеспечивается активацией правых и левых , находящихся в плоскости движения и таким образом образующих функциональную пары.
Горизонтальные каналы регистрируют повороты головы в горизонтальной плоскости.
Движения головы в диагональных или наклонных плоскостях (например, в случае, если повернутая вправо на 45° голова наклоняется вверх и вниз) регистрируются передним полукружным каналом одной стороны и задним полукружным каналом другой стороны. В приведенном примере активируются левый передний и правый задний каналы.
Движение головы вниз в сагиттальной плоскости стимулирует оба передних и ингибирует оба задних канала; движение головы вверх в этой же плоскости оказывает противоположное действие.
Наклон головы к плечу стимулирует передний и задний каналы на одной стороне и ингибирует оба вертикальных канала на другой.
Механизм активации рецепторов полукружного канала показан на рисунке.
Каждый полукружный канал одним концом свободно сообщается с преддверием, другой конец канала расширен - так называемая ампула, в области которой находится ампулярный гребешок, содержащий рецепторный эпителий - волосковые клетки. Волоски (реснички) последних погружены в желеобразную массу - так называемый ампулярный купол (купула), который соединяется со стенками канала.
Активация рецепторов полукружного канала. При ротации головы в определенном направлении эндолимфатическая жидкость смещается в противоположную сторону. Перемещающаяся эндолимфа оказывает давление на купулу и тем самым раздражает рецепторный эпителий. При длительной ротации головы (>30 с) эндолимфа прекращает смещаться относительно головы и раздражение канала постепенно прекращается.
Отклонение купулы при угловых движениях головы сопровождается сгибанием волосков чувствительных клеток, что приводит к генерации потенциала действия, который воспринимается вестибулярным нервом. Как показано на рисунке, поворот головы влево вызывает смещение эндолимфы в противоположную сторону и, таким образом, отклоняет купулу.
Таким образом, в ЦНС поступает информация, в какой плоскости происходит перемещение головы, исходя из того, какие каналы активированы. Кроме того, ЦНС воспринимает, насколько быстро перемещается голова, что определяется по частоте потенциалов действия преддверного нерва (последняя, в свою очередь, зависит от величины отклонения купулы при перемещении эндолимфы).
В структуре человеческого уха имеется такой важный элемент, как полукружные каналы. Они выполняют уникальные функции, позволяя человеку ориентироваться в пространстве. Это возможно благодаря их тесной взаимосвязи между собой и с другими органами. Чтобы лучше понимать специфику работы этого элемента, необходимо подробнее рассмотреть их строение, принцип расположения и выполняемые задачи в общем системном комплексе.
Строение и расположение каналов
В первую очередь следует разобраться что собой представляют полукружные каналы. По сути, это изогнутые трубки, которые заполнены эндолимфой. Они расположены в полости внутреннего уха и являются частью .
Данные элементы являются парными, то есть в полости правого и левого внутреннего уха имеется одинаковые трубки, располагающиеся во взаимно противоположных концах. По своей структуре они представляют костные образования.
Ширина каждого канала небольшая – всего около 0,5 мм.
На одном конце каждой трубки имеется расширение до 2 мм. Это так называемая ампула внутреннего уха. Противоположный край имеет расширение до 1,5 мм. Два элемента, верхний и задний, срастаются в единую трубку.
По отношению друг к другу полукружные каналы располагаются практически под прямым углом, но это значение может колебаться в пределах 65-115 градусов. Таким образом, они охватывают три плоскости, что и обеспечивает выполнение ими своих вестибулярных функций.
Следует учитывать, что в анатомии каждый элемент может иметь несколько названий:
- Верхний. Он же фронтальный, вертикальный или передний. Располагается под прямым углом относительно осевой линии пирамиды височной кости. Изгиб формирует небольшое возвышение, которое выходит к средней черепной ямке. Общая длина трубки составляет около 16 мм.
- Задний. Так же, как и верхний имеет название вертикальный, но более известен, как нижний или сагиттальный. Он размещается параллельно относительно задней поверхности пирамиды. Является самым длинным каналом с размерами в 20 мм.
- Наружный. Это горизонтальный или латеральный полукружный канал. Этот элемент самый короткий, так как его длина составляет всего 15 мм. Он выступает в адиус или антрум. Здесь он формирует, вместе с верхним каналом, ампулярный бугор.
Оба конца каждой трубки открываются в преддверие внутреннего уха. Очень важно, чтобы они располагались одинаково симметрично с каждой стороны. Так как два элемента сливаются в одну ножку, общее количество отверстий в преддверии составляет 5 штук.
Выполняемые функции
Далее необходимо разобраться какие функции возложены на полукружные каналы. По сути, они формируют собой вестибулярный аппарат, а следовательно, отвечают за равновесие и ориентацию человека в пространстве. В основе их работы заложена реакция на раздражение сенсоров.
Основные функции реагирования возложены на рецепторы этого органа. Они отвечают за вращательные движения и передают полученную информацию далее по преддверному корешку. Сигнал принимает . По вестибулярному отростку этого нерва импульс попадает к вестибулярным ядрам и головной мозг.
В ампулах трубок имеются волосковые рецепторы, которые находятся в среде, заполненной эндолимфой. При любых движениях головой, то есть при угловом ускорении, происходит перемещение в пространстве всех элементов уха. Соответственно, волосковые рецепторы приходят в движение и их так называемые реснички сгибаются в заданном направлении.
В результате таких смещений происходит сдвиг мембранного потенциала. Этот процесс запускает изменение количества высвобождаемого нейромедиатора.
Патологии работы органа
При нормальной работе органа и отсутствии физиологических отклонений в все сенсоры имеют одинаковую направленность. Если же симметрия нарушена или имеется посторонний раздражитель рецепторов, могут возникать следующие явления и патологии:
- вертиго;
- нистагм;
- отолитиаз;
- прочие психофизиологические расстройства.
Следует более подробно рассмотреть отолитиаз, так как он напрямую связан с работой костных трубок. Полукружные каналы содержат не только рецепторные, но и поддерживающие клетки. Они размещаются вперемешку и погружены в особую массу, по консистенции напоминающую желе. Это так называемая отолитовая мембрана внутреннего уха. Она позволяет нормализовать функционирование рецепторов за счет увеличения плотности оболочки в сравнении с эндолимфой.
Принцип работы отолитовой оболочки заключается в том, что при движении головой она начинает скользить по каналу, заполненному эндолимфой, так как начинает действовать сила инерции. Так как её плотность больше, чем у жидкости, заполняющей трубки уха, скольжение становится более интенсивным. Именно за счет этого и происходит раздражение ресничек рецепторов.
Если происходит повреждение отолитовой мембраны, в полость трубок высвобождаются подвижные фрагменты. Они провоцируют спонтанные движения волосков и раздражают рецепторы. В итоге у больного возникают приступы головокружения и тошнота при нахождении в определенном положении. Кроме того, вестибулярный анализатор имеет тесную связь с глазным нервом, а потому именно нистагм является одним из наиболее характерных симптомов нарушения работы полукружных каналов.
Различают две формы патологии: каналолитиаз и купулолитиаз. При каналолитиазе свободные фрагменты располагаются в гладкой части дугообразных каналов. Более редкой формой является купулолитиаз, когда частички отолитов фиксируются на купуле в ампуле канала. Асимметрия, возникающая при наклоне головы, провоцирует сбой восприятия вестибулярных сигналов, что и выражается в описанных симптомах.
Для поддержания здоровья вестибулярного аппарата необходимо тренировать его, используя специальные упражнения. Даже отолитиаз частично можно вылечить в домашних условиях. При развитии более серьезных патологий и опухолей, влияющих на работу органа, необходимо обратиться к врачу для назначения медикаментозной терапии или проведения хирургического лечения. Расстройства работы полукружных каналов способны внести массу неудобств и дискомфорт в жизнь человека. А потому нужно немедленно решать возникшие с ними проблемы.
За преддверием находятся полукружные каналы, которые представляют собой три дугообразно изогнутые тонкие трубки, лежащие в трех взаимно перпендикулярных плоскостях - эта часть ответственна за равновесие. Нейро-сенсорные структуры, вовлеченные в процесс поддержания равновесия, расположены в перепончатом лабиринте полукружных каналов. К ним относятся пятна эллиптического и сферического мешочков и ампулярные гребешки полукружных протоков.
Он состоит из трех перепончатых полукружных каналов, расположенных в трех плоскостях, и из двух мешочков. И каналы, и мешочки заполнены жидкостью. В них находятся нервные клетки, окончания которых в виде волосков обращены в просвет полукружных каналов и мешочков. К основанию нервных клеток подходят окончания вестибулярного нерва. В мешочках волоски нервных клеток спаяны между собой желатиноподобной массой, в которую включены кристаллы углекислой извести.
Диаграмма уха. |
Сенсорные клетки расположены в ампуле полукружных каналов и пятнах эллиптического и сферического мешочков перепончатого лабиринта и стимулируются посредством давления, передаваемого через эндолимфу в результате перемещения головы или тела.
Если искусственно раздражать или ранить отолиты или полукружные каналы, как это делается в экспериментах над животными, то животные чувствуют себя подверженными известными принужденным движением и стараются уравновесить эти движения противоположными; если уничтожить упомянутые органы, то совершенно исчезает один из источников сведений о положении и движении тела. Если человек лишается этих органов, вследствие болезни уха, то он теряет не так уже много: для ориентирования в данной области к его услугам имеются еще ощущения зрительные, осязательные и кинестетические. Но у животных, живущих в воде и воздухе, у которых эти чувства отчасти отступают на задний план, при обхватывании тела со всех сторон водой и воздухом не существует разницы ощущений давления, и на более значительной глубине в воде зрение почти бесполезно, у этих животных подобная потеря весьма чувствительна: для них отолитовые мешочки и полукружные каналы являются очень ценными органами, от которых зависит их существование. К сожалению, для нового чувства еще не найдено соответственного названия. Часто встречаемое название статическое чувство или чувство его деятельности и могло бы подойти также и к другим чувствам.
Во внутреннем ухе, кроме преддверия и полукружных каналов (вестибулярный рецепторный аппарат), находится улитка, где расположены рецепторы, воспринимающие звуковые колебания.
Значительная часть вестибулярных волокон, идущих от рецепторов полукружных каналов, заканчивается на нейронах вестибулярных ядер: медиального (ядро Швальбе), преддверного верхнего (ядро Бехтерева), преддверного латерального (ядро Дейтерса) и нисходящего. Кроме того, часть волокон вестибулярного нерва направляется в мозжечок.
Шум очень большой интенсивности может вызвать резонанс в полукружных каналах - органах равновесия, находящихся во внутреннем ухе, что приводит к головокружению и тошноте. Ультразвуковой шум с частотой, превышающей грдницу слышимости, также может вызвать тошноту, а инфразвук и очень низкочастотный слышимый шум возбуждают резонансы во внутренних органах, включая сердце и легкие.
Внутреннее ухо, или лабиринт, состоит из системы трех полукружных каналов (являющихся органами равновесия), расположенных в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях, и органа слухового восприятия, внешне похожего на улитку, чему он обязан своим названием. Улитка заключена в толстую костяную оболочку и наполнена почти несжимаемой жидкостью - лимфой. В улитке находятся чувствительные к звуку окончания слухового нерва в виде клеток с микроскопическими волосками и вблизи них нежная, легко подвижная, спирально завитая вдоль ходов улитки мембрана, называемая текториальной.
Вестибулярная часть лабиринта, осуществляющая функцию равновесия, представлена тремя перпендикулярно расположенными полукружными каналами (один из них 8 на рис. I. Внутри мешочков находятся мелкие включения из уг-лекислого кальция - отолиты. При изменении положения тела отолиты смещаются и раздражают чуветвлт. Полукружные каналы наполнены жидкостью (эпдолнмфой), движение к-рой (напр.
Вестибулярный аппарат располагается в височной кости черепа и состоит из преддверия и полукружных каналов, расположенных во взаимоперпендикулярных плоскостях. Вестибулярный аппарат обеспечивает анализ положений и перемещений головы в пространстве, активизацию тонуса мышц и поддержание равновесия тела. При перемещении тела и движениях головы эндолимфа оказывает неодинаковое давление на чувствительные клетки. Поскольку полукружные каналы располагаются в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, то при любом перемещении тела и головы возбуждаются нервные клетки разных отделов вестибулярного аппарата. Нервные волокна, идущие от рецепторов вестибулярного аппарата, образуют вестибулярный нерв, который присоединяется к слуховому нерву и направляется в головной мозг. В соответствующем участке коры головного мозга в височной доле анализируются сигналы от рецепторов вестибулярного аппарата.
text_fields
text_fields
arrow_upward
Вестибулярная система является органом равновесия и играет ведущую роль в ориентации человека в пространстве. Она воспринимает информацию о положении, линейных и угловых перемещениях тела и головы, как активных, так и пассивных. Вестибулярная система, как и слуховая, относится к числу механорецепторных систем. Чувствительность вестибулярной системы очень велика как к линейным ускорениям (2 смсек 2), так и к угловым вращениям (2-3° сек 2). Дифференциальный порог наклона головы вперед-назад составляет около 2°, а влево-вправо - 1°.
Периферический отдел вестибулярной системы
text_fields
text_fields
arrow_upward
Периферический отдел вестибулярной системы (синонимы - орган гравитации, орган равновесия, вестибулярный аппарат) расположен в височной кости, рядом с рецептором звуковых колебаний - улиткой внутреннего уха.
Он включает в себя
- два статолитовых (отолитовых) органа -
- утрикулус (овальный мешочек),
- саккулус (круглый мешочек),
- три полукружных канала - находящиеся в трех взаимно перпендикулярных направлениях
- горизонтальный,
- передний вертикальный,
- задний вертикальный.
На одном из концов каждого канала находится расширение - ампула,
Утрикулус, саккулус и полукружные каналы состоят из тонких перепонок, образующих замкнутые трубки - это так называемый перепончатый лабиринт . Внутри перепончатого лабиринта находится эндолимфа, связанная с эндолимфой улитки. Кроме того, он окружен перилимфой, также переходящей в перилимфу органа слуха. Улитка и вестибулярный аппарат заключены в костный лабиринт.
Таким образом, вестибулярный аппарат состоит из 10 частей - по 5 с каждой стороны головы (два мешочка и три полукружных канала).
Функция статолитовых органов (утрикулуса и саккулуса)
text_fields
text_fields
arrow_upward
Функция Утрикулуса и саккулуса - восприятие линейных ускорений. Эффективным стимулом для них является сила тяжести. Утрикулус и саккулус слева и справа распору ложены относительно черепа в определенных положениях. При прямом положении тела и головы утрикулус находится в горизонтальном, а саккулус - в вертикальном положении. Наклон головы приводит к смещению мешочков - утрикулуса и саккулуса - на некоторый угол между горизонтальным и вертикальным положением. Внутри мешочков расположен сенсорный эпителий - чувствительные пятна мешочков (макулы ) - содержащие рецепторные волосковые клетки, поддерживаемые опорными клетками. На поверхности ре-цепторной клетки, обращенной в просвет перепончатого лабиринта, находятся волоски (цилии ). Наиболее длинный волосок - киноцилия - самый подвижный. Остальные волоски - стереоцилии - более короткие, менее подвижные и многочисленные (порядка 60) на клетке.
Волоски (цилии) рецепторных клеток чувствительных пятен (макул) мешочков погружены в желатинообразную массу, так называемую отолитовую мембрану , содержащую мелкие, но тяжелые гранулы - отолиты , представляющие собой кристаллы карбоната кальция. При наклоне головы сила тяжести отолитов смещает эту мембрану относительно сенсорного эпителия и цилии, погруженные в мембрану с отолитами, сгибаются благодаря скольжению отолитовой мембраны вдоль них. Направление сгибания в сторону самой длинной цилии - киноцилии, построенной иначе, чем остальные волоски, является решающим фактором в появлении импульсного разряда вестибулярных афферентных нервных волокон, связанных с рецептором у его основания. Поскольку волокна вестибулярного нерва находятся в состоянии постоянной спонтанной активности (импульсация без воздействия раздражителя), то всякое смещение волосков приводит к увеличению или снижению частоты этого спонтанного разряда. Если смещение цилий направлено к киноцилии, то происходит усиление импульсной активности афферентного волокна, при смещении в противоположную сторону - от киноцилии - частота спонтанного разряда афферентного волокна снижается. Рецепторы утрикулуса наиболее чувствительны к изменениям положения головы и тела, рецепторы саккулуса наиболее чувствительны к вибрациям в диапазоне частот до 2000 Гц. Следовательно, утрикулус участвует в оценке положения головы и тела и его вращения, а саккулус - в восприятии вибраций.
Функции полукружных каналов
text_fields
text_fields
arrow_upward
В отличие от статолитовых органов, воспринимающих линейные ускорения, рецепторы в полукружных каналах отвечают на угловые ускорения.
Человеку необходима способность определять положение в пространстве:
- при повороте головы и туловища вокруг вертикальной оси,
- при наклоне головы вперед или назад и
- при наклоне головы влево и вправо.
Информацию об угловых ускорениях при движении вокруг этих осей и всех возможных комбинациях двигательной активности обеспечивают полукружные каналы, по одному для каждой оси вращения.
В каждом канале имеется расширение - ампула , в которой находится желатинообразное образование - купула , вдающееся в эн-долимфу. Поскольку удельный вес купулы равен удельному весу эндолимфы, в отличие от отолитовой мембраны она при линейном ускорении не передвигается. Угловое ускорение воспринимается в силу инерции эндолимфы. Когда голова поворачивается, эндолимфа сохраняет прежнее положение, а свободный конец купулы, прикрепленной другим концом к стенке канала, отклоняется в направлении, противоположном повороту. При сгибании купулы, погруженные в нее цилии рецепторных клеток оказываются под действием смешения. Это смешение является адекватным стимулом для рецепторов полукружных каналов. Например, в горизонтальном полукружном канале волокна нерва возбуждаются, когда купула смешается в сторону утрикулуса. Рецепторный потенциал волосковых клеток возникает при смешении волосков, передается к нервным окончаниям (дендритам) биполярных клеток вестибулярного ганглия, подходящим к основанию реиепторных клеток, минуя опорные. Стимуляция окончаний вестибулярных волокон происходит благодаря выделению в области синаптического контакта рецептор-волокно медиатора ацетилхолина.
text_fields
text_fields
arrow_upward
Центральное представительство рецепторов вестибулярной системы (вестибулорецепторов ) обеспечивает переработку информации, связанной с оценкой положения головы и траекторий ее передвижения. Афферентные нервные волокна - аксоны - передают возбуждение от рецепторов по терминальным дендритным волокнам биполярных клеток вестибулярного ганглия к вестибулярным ядрам в продолговатом мозге. Отсюда импульсация, возникшая при раздражении вестибулорецепторов, направляется к мозжечку, ядрам глазодвигательных мышц, к вестибулярным ядрам противоположной стороны, прямо к мотонейронам шейного отдела спинного мозга, через вестибуло-спинальный тракт к мотонейронам мышц-разгибателей, к ретикулярной формации, гипоталамусу и таламическим ядрам. Функциональное значение этих связей - автоматический контроль (без участия сознания) равновесия тела, поддерживаемый врожденными рефлексами. От таламических зон, в основном от дорсомедиальной части вентрального постлатерального ядра, информация об изменениях положения головы и тела поступает к задней постцентральной извилине коры большого мозга. Это область мозга, которая связана с осознанием положения тела в пространстве. Функциональная роль таламо-кортикальной проекции состоит в сознательном анализе положения тела в пространстве, а также в восприятии перемещений (скорость, ориентация и т.д.). Кроме того, вестибулярное представительство существует в мотороной коре кпереди от нижней центральной извилины. Сюда афферентация поступает через вестибуло-мозжечково-таламический путь, который переключается в медиальной части вентрального ядра таламуса. Функция этого опосредованного мозжечком пути - поддержание тонических реакций, связанных с оценкой позы и со схемой тела.
Чувство равновесия
text_fields
text_fields
arrow_upward
Схема тела и представление о положении тела и головы в пространстве является комплексным восприятием, которое определяют как чувство равновесия. Схема тела в текущий момент строится мозгом на основе интеграции движений головы, туловища и конечностей. В процессе интеграции афферентной информации в центрах мозга участвуют сигналы от органа равновесия и идущая параллельно информация от проприорецепторов о положении суставов и мышц. Нервная модель схемы тела и положения головы в поле земного тяготения, а особенно в сочетании со зрительным контролем, лежат в основе ориентировки человека в пространстве. Существенная роль в этом принадлежит врожденным рефлексам, базирующимся на взаимодействии сигналов разных модальностей в различных, преимущественно подкорковых, областях мозга.
Рефлексы, вызываемые вестибулярными раздражениями, подразделяются на статические и статокинетические. Статические рефлексы поддерживают равновесие при положениях тела стоя и разных углах наклона. Они осуществляются с участием отолитовых органов (утрикулус и саккулус). Статокинетические рефлексы реализуются во время движений (например, поворот тела при свободном падении и усилении тонуса разгибателей). Статокинетические рефлексы обеспечиваются как статолитовыми органами, так и полукружными каналами.
Среди статокинетических рефлексов особое значение имеет вес тибулярный нистагм (вестибуло-окуломоторная реакция). Он представляет собой серию последовательных движений глаз в сторону, противоположную вращению тела. Благодаря этому, направление взгляда сохраняется неизменным и, тем самым, поддерживается стабильная картина внешнего мира.
Вестибулярная система играет важную функциональную роль также в регуляции и контроле моторных реакций. Это, в частности, вести булоспинальные и вестибуловисцеральные реакции. Вестибулоспинальные реакции имеют отношение к перераспределению мышечного тонуса и поддержанию равновесия. Они осуществляются через вестибуло-, рубро- и ретикулоспинальные тракты на сегментарном уровне. Вестибулоспинальные реакции быстрые, срочные, находятся под контролем мозжечка. Вестибуловисцеральные реакции проявляются в нарушениях работы желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота), сердечно-сосудистой системы (дизритмии), возникающих при нагрузках на вестибулярную систему - качание, повороты и т.д. (болезнь движения, морская болезнь). В их осуществлении принимают участие структуры продолговатого мозга, ствола и среднего мозга.