Что такое органы чувств человека: Органы чувств — что это, определение и ответ

Содержание

все о недоступных человеку способностях

Елизавета Приставка Новостной редактор

Человек наделен пятью органами чувств: зрением, слухом, вкусом, обонянием и осязанием. Однако существуют и другие, недоступные человеку. Рассказываем, чем обделила нас природа.

Читайте «Хайтек» в

Органы чувств у человека

Информация, получаемая головным мозгом человека от органов чувств, формирует восприятие человеком окружающего мира и самого себя.

Человек получает информацию посредством основных органов чувств:

зрение,
слух,
вкус,
обоняние
осязание,

Информация о раздражителях, воздействующих на рецепторы органов чувств человека, передается в центральную нервную систему. Она анализирует поступающую информацию и идентифицирует ее (возникают ощущения). Затем вырабатывается ответный сигнал, который передается по нервам в соответствующие органы организма.

Видов внешних ощущений 6 (моторика не имеет отдельного органа чувств, но ощущения вызывает). Человек может испытывать 6 видов внешних ощущений: зрительные, слуховые, обонятельные, тактильные (осязательные), вкусовые и кинестетические ощущения^[1].

Проводящие пути от органов чувств у человека — вестибулярный, слуховой, зрительный, обонятельный, осязательный и вкусовой пути центральной нервной системы.

Электрический нюх

Электрорецепция относится к тому разряду органов чувств акул, которые находятся за пределами понимания человека — можно вычислить принцип их работы, но невозможно даже предположить, какие ощущения дает хищницам этот набор сенсоров.

Сеть акульих электрорецепторов открыл Стефано Лоренцини. В 1678 году он описал их как множественные поры, уходящие под кожу хищниц трубчатыми каналами с желеобразным наполнителем. Итальянский анатом не смог определить их назначения, предположив, что ампулы Лоренцини являются неким органом чувств акул.

Позже возможности электрического нюха акул хорошо показал американский ученый Адрианус Калмейн. Он провел интернесный эксперимент: взял морскую камбалу Pleuronectes platessa, кошачьих акул Scyliorhinus canicula и выпускал их вместе в гигантский резервуар с водой. Камбала закапывались в песок на дне, но хищник все равно находил жертву.

Акулы реагируют на фантастически слабые электрические поля — миллиардные доли одного вольта. Дальнейшие исследования показали, что акулы способны детектировать электрические поля с напряженностями вплоть до 5 нВ/см.

Сомы, миноги и многие другие рыбы приспособили к электрорецепции боковую линию, в норме отвечающую за восприятие движения и вибрации окружающей их воды.

Однако воспринимают разряды тока не только рыбы, но и утконосы: они во время охоты закрывают глаза, уши и ноздри, но все равно способны поймать себе пропитание даже в мутных водах. На клюве у утконоса есть 40 тыс. электорецепторов, работающих в спарке с механорецепторами, реагирующими на перепады давления в воде.

Квантовый компас или магниторецепция

Магниторецепция — это чувство, которое дает организму возможность ощущать магнитное поле. Это нужно, чтобы определять направление движения, высоту или местоположение на местности.

Так можно объяснить бионавигации у беспозвоночных и насекомых, а также как средство развития у животных ориентирования в региональных экосистемах. При применении магниторецепции как средства и способа навигации, организм имеет дело с обнаружением магнитного поля Земли и его направления.

Магниторецепцию наблюдали у бактерий, у таких беспозвоночных, как плодовые мухи, лобстеры и медоносные пчелы. Это ощущение присутствует и у некоторых позвоночных, в частности — птиц, черепах, акул и некоторых скатов. Утверждение о присутствии магниторецепции у человека является спорным.

Есть свидетельства, что птицы и насекомые обладают магнитным чувством и используют его для навигации в пространстве, но пока неясно, за счет чего у них возникает магниторецепция. Сейчас считается, что за это отвечают специфические белки, такие как криптохромы, основная функция которых — это фоторецепция с фокусом на синий и ультрафиолетовый свет, а магнитное чувство здесь идет как полезное и приятное дополнение.

Механизм действия магниторецепции у животных остается неясным, однако существуют две главные гипотезы, способные объяснить это явление.

Поляризация или способность видеть прозрачное

Не все подводные обитатели имеют электрорецепторы, поэтому они опираются на другие органы чувств, чтобы добыть себе еду. В частности они опираются на свет, который доходит до их глубин и обращают внимание на поляризацию — это характер колебания электрического (или магнитного) поля в бегущей электромагнитной волне света.

Разная поляризация может изменить световую картину, сделать ее более выпуклой и понятной.

Именно так и поступают осьминоги и другие головоногие моллюски, не обладающие цветовым зрением, но все равно способные охотиться даже на прозрачных подводных обитателей: их тело всегда меняет поляризацию проходящего через них света.

Известно, что головоногие моллюски способны различать изменение угла поляризации света, то есть обладают поляризационной чувствительностью. Поляризационная чувствительность является неотъемлемой частью всех визуальных функций головоногих моллюсков. Поляризационная чувствительность определяется как способность различать свет с разной степенью и/или углами поляризации независимо от его относительной яркости и цвета.

Кроме них такое продвинутое зрение доступно еще многим ракообразным, паукообразным и насекомым.

Расширение привычных человеческих способностей

Не все живые существа могут похвастаться необычными органами чувств, но могут расширить уже известные пределы наших способностей.

Эхолокация

Эхолокация — это способность некоторых животных ориентироваться в пространстве, улавливая ушами отраженные от объектов звуковые волны. Особенно сильно от этой способности зависит жизнь летучих мышей — они издают неслышимый для людей писк, который отражается от твердых объектов и помогает мышам понять, куда им нужно двигаться.

Животные используют эхолокацию для ориентации в пространстве и для определения местоположения объектов вокруг, в основном при помощи высокочастотных звуковых сигналов. Наиболее развита у летучих мышей и дельфинов, также ее используют землеройки, тюлени и некоторые виды птиц.

Происхождение эхолокации у животных остаётся неясным; вероятно, она возникла как замена зрению у тех, кто обитает в темноте пещер или глубин океана. Вместо световой волны для локации стала использоваться звуковая. Этот способ ориентации в пространстве позволяет животным обнаруживать объекты, распознавать их и даже охотиться в условиях полного отсутствия света, в пещерах и на значительной глубине.

Инфракрасное излучение

Органы восприятия человека и других высших приматов не приспособлены под инфракрасное излучение, иначе говоря человеческий глаз его не видит.

Однако, некоторые биологические виды способны воспринимать органами зрения инфракрасное излучение. Так, например, зрение некоторых змей позволяет им видеть в инфракрасном диапазоне и охотиться на теплокровную добычу ночью. Чувствительности инфракрасных детекторов ямкологовых змей Crotalinae вполне достаточно для того, чтобы засечь руку человека на расстоянии 40—50 см и чувствовать перепады температуры вплоть до сотых градусов Цельсия, что и позволяет этим рептилиям молниеносно фокусироваться на своих жертвах.

Более того, у обыкновенных удавов эта способность имеется одновременно с нормальным зрением, в результате чего они способны видеть окружающее одновременно в двух диапазонах: нормальном видимом, как и большинство животных, и инфракрасном.

Среди рыб способностью видеть под водой в инфракрасном диапазоне отличаются такие рыбы, как пиранья, охотящаяся на зашедших в воду теплокровных животных, и золотая рыбка.

Среди насекомых инфракрасным зрением обладают комары, что позволяет им с большой точностью ориентироваться на наиболее насыщенные кровеносными сосудами участки тела добычи.

Ультрафиолетовое излучение

Нобелевский лауреат 1973 года Карл фон Фриш доказал, что пчелы хорошо видят в ультрафиолете. Они научились неплохо использовать цветы, размещающие на своих лепестках целые посадочные полосы, невидимые для человека.

Читать далее:

В человеческой ДНК нашли неизвестный генетический материал вирусов

Опубликован план NASA по поиску жизни на спутнике Сатурна

В России специально выпустят диких клещей для борьбы с вредителями

Анатомия чувств: как мы видим, слышим, осязаем и чувствуем

Шестой сезон встреч интеллектуального клуба «Химия слова», организованного ПАО «ТОАЗ» в форме городского лектория, продолжили сразу два лектора: химик-органик Алексей Паевский и врач лучевой диагностики Анна Хоружая.

Ученые не первый раз общаются с аудиторией клуба «Химия слова» в ДК ТОАЗа и с удовольствием приезжают в Тольятти вновь.

«Мы часто приезжаем на лекции. Я в третий раз, Алексей уже в шестой раз», — говорит Анна Хоружая.

«Здесь одна из самых лучших аудиторий, это здорово, — признается Алексей Паевский. — Для нас большая честь и большая радость во второй раз в этом году побывать в Тольятти, ведь мы были здесь прошлый раз в мае. За это время изменилось очень многое. Главное, что изменилось: у нас в стране появилась работа на десять лет вперед. В стране объявлено Десятилетие науки и технологии. Очень важное и полезное дело делает «Тольяттиазот», когда постоянно, регулярно, ежегодно приучает людей к науке.

Опыт «Тольяттиазота» — передовой опыт популяризации науки в России. Мы всегда его показываем и хотим удачно масштабировать и ставить в пример другим крупным предприятиям».

1 Один раз увидеть

«Мы сегодня расскажем про историю изучения органов чувств: как это все развивалось; как знание совершенствовалось и что мы знаем сейчас; как работают органы чувств, а также что узнали совсем недавно, последние самые значимые открытия», — говорит Анна Хоружая. — Я думаю, начать стоит с того, что мы с вами сегодня будем обсуждать сразу пять интересных тем, которые входят в понимание анатомии чувств и того, как мозг воспринимает информацию, которая находится вокруг нас».

«Начнем мы со зрения. Зрение — одно из самых основных наших чувств. Без зрения человек слеп, видеть нам крайне важно. Очень давно люди Задумывались, как мы видим», — говорит Алексей Паевский.

Если не обладать современными знаниями, это вопрос не самый банальный, потому что еще в Античности были две конкурирующие теории.

Первая теория была более умозрительная — это эмиссионная теория. «Считалось, что у нас из глаз идет некий поток зрительных лучей, и вот им мы видим. Евклид, Птолемей считали именно так», — говорит Паевский.

Вторая теория — это интервизионная.

«Аристотель и Гоген считали наоборот, что мы видим от предметов то, что идет к нам. То, что это отраженный свет, понятно стало не сразу. Мы воспринимаем, здесь мы не активны, элемент зрения пассивный: то, что к нам идет, мы воспринимаем», — рассказывает ученый.

Лектор напомнил аудитории, что исторически складывались две конкурирующие теории о том, где находится орган чувств, чем мы воспринимаем чувство. Кто-то говорил, что пустоты в мозге, кто-то — что это сердце. И сердце побеждало.

Только в Средние века стали звучать некие анатомические детали, которые связаны со зрением. Эсмаил Джорджани впервые увидел зрительный перекрест, а Андреас Везалий сделал важнейшее открытие. Он показал, что нервы, по которым идут сигналы, это не пустые трубки.

Евстахий показал, что эти зрительные нервы идут не в пустоты мозга, желудочки, а дальше. Фаллопий описал очередные нервы, все 12 пар.

«В XIX веке начинается настоящая наука, и приходит понимание, как это все работает. Дэвид Ферриер стал первым человеком, который даже был осужден за опыты над животными. До этого считалось, что с животными можно делать все что угодно, а потом был принят закон ближе к концу XIX века. Ферриера осудили задним числом, но он показал, что область мозга, которая отвечает за зрение, расположена не во лбу, как раньше считалось, а в затылке», — рассказывает Паевский.

Фото: ПАО «ТОАЗ»

Дальше уже в XX веке работал Кирстен. Он был физиком, но получил премию по физиологии, потому что изучил всю оптику, которая происходит в глазу. Все, что происходит в хрусталике до сетчатки. Дальше зрение изучала уже клеточная биология, во второй половине XX века.

«Те участки глаза, которыми мы воспринимаем свет, состоят из трех типов, мы видим на самом деле только три цвета, а потом происходит смешение этого всего», — говорит Паевский, напоминая, что Джордж Уолд ушел еще глубже, он ушел в молекулярную структуру, разбирался, как белки видят свет.

Процесс это такой: попадает кусочек кванта света на одну молекулу, и с этого белка начинается фантастический процесс преобразования кванта света в картинку у нас в мозге.

«Конечно, это еще не все, и наши знания будут пополняться еще не одним фактом. Общее представление у нас уже есть, но будет пополняться более детальными представлениями», — убеждена Анна Хоружая.

…Органы чувств называются анализаторами. Это такое понятие, куда входит несколько отделов. Наш глаз не единственный, его нельзя назвать в полной мере анализатором.

Он, скорее, является периферическим отделом. Наш анализатор состоит из периферического отдела — это приемник информации; то, через что информация попадает; потом распространяется в мозг, то есть попадает в области мозга, которые анализируют информацию (проводниковый отдел).

И, наконец, центральный отдел, где в мозге вся информация обрабатывается, синтезируется, и мы получаем представление о чем-либо.

«Если по подобному принципу разложить зрительный анализатор, то мы увидим следующую вещь. Это азы, которые меняться не будут. Периферический отдел — это сетчатка, которая находится в глазном яблоке. Проводниковый отдел — это зрительный нерв. У нас всего двенадцать пар черепно-мозговых нервов. У нас единственная десятая пара, нерв, который другой в семье. Эти нервы имеют небольшую длину. А зрительная — это вторая пара нервов. Центральный отдел — то, что обрабатывает зрительный сигнал, затылочная кора больших полушарий», — рассказывает Хоружая.

Существует сетчатка, колбочки и палочки. У нас всего два вида фоторецепторов, клеток, которые воспринимают сигнал. Колбочки и палочки, колбочки более пухлые.

Фото: ПАО «ТОАЗ»

«Свету, чтобы попасть в глаз, быть максимально воспринятым, у нас есть точка, на которой мы фокусируемся, а все остальное в периферии. И вот в этой точке, где мы фокусируемся, на сетчатке, куда попадает максимальное количество света, волн, именно там сфокусированы основные цветовые рецепторы», — говорит Хоружая.

Есть три вида колбочек, отвечающих за красный, за синий, за зеленый цвет. Каждый вид сопровождается определенными химическими веществами. И все лучи концентрируются там, где больше веществ, чтобы это все случилось, хрусталик принимает такую форму, чтобы туда попадали лучи.

В сетчатке есть желтое пятно. В этом месте максимальное количество колбочек, а по периферии постепенно становится меньше колбочек, но больше палочек. Палочки отвечают за сумеречное зрение и за градацию серого.

Еще в середине XX века было теоретическое предположение о том, насколько человеческий глаз может быть чувствительным.

Провели мысленный эксперимент, а потом теоретически предположили, что глаз может увидеть один фотон, один квант света, единственный.

Если мы посмотрим, то мы увидим одну вспышку со стороны фотона. И только в 2018 году смогли поставить подобный эксперимент и подтвердилось, что да, действительно, человек способен увидеть в абсолютно пустой комнате один фотон. Сложность была в производстве черной краски, которая поглощала бы любой свет.

Если посмотреть на сетчатку схематически, то мы увидим, что она состоит из десяти слоев и шести типов клеток.

Может показаться, что свет должен поступать сразу на фоторецепторы, чтобы быть хорошо обработанным и сразу пойти в мозг, но это не так. Наша сетчатка работает иначе. Фоторецепторы находятся в самом последнем слое: сначала свету нужно пройти сквозь все эти типы клеток, поэтому сетчатка практически прозрачная. Это для того, чтобы свет хорошо проходил и попадал на фоторецепторы.

Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1967 года Уолд описал строение фоторецепторов.

«Интересно, чтобы фоторецептор поймал свет и послал световую волну в электрический сигнал, а точнее, выделил что-то в сигнал и он пошел к мозгу. Фоторецепторы не нейроны, потому что рецепторный аппарат у этой клетки каждый раз, когда на нее попадает фотоны света, ломается. Должны произойти биохимические реакции, которые его возрождают, чтобы он снова мог реагировать на новые потоки света. Если вы были ослеплены светом солнца, случайно на него посмотрев, то могли заметить, что на глазу появляется какое-то пятно и нужно время, чтобы оно прошло. Это происходит из-за того, что биохимический аппарат должен успеть восстановиться», — рассказывает Алексей Паевский.

Формируют зрительный нерв отростки последнего слоя коричневого цвета — ганглионарные клетки.

Фото: ПАО «ТОАЗ»

Интересно, что их много типов. У их нейронов, в свою очередь, есть свои типы. В ганглионарных клетках есть механизм, который еще и реагирует на освещенность за окном, подстраивает нас на смену дня и ночи, циркадные ритмы.

Интересно также, что информация сначала собирается с правого и левого зрительных полей каждого глазного яблока, а потом несколько раз перекрещивается. Невролог по тому, какое поле зрения выпадает, очень хорошо должен знать анатомию, чтобы понять, где произошло повреждение.

Зрительные нервы проходят небольшое расстояние, перекрещиваются и превращаются в зрительные тракты, поступают в таламус.

Таламус — эдакий хаб, который собирает все сенсорные сигналы, а потом распределяет по разным областям коры головного мозга для анализа. Потом это все отправляется на зрительную кору в затылочную долю, чтобы обработать информацию.

«Недавно мы поняли, что зрительная кора тоже имеет зоны обработки, а они очень хорошо коррелируют с тем, как все устроено в сетчатке: сигнал, который пойман в какой-то определенной области сетчатки, будет анализироваться именно приспособленной под эту область участком коры головного мозга. Это было названо кластерами зрительных зон», — акцентирует внимание слушателей на новых открытиях Анна Хоружая.

С коллегой согласен Алексей Паевский: «По зрению у нас постоянно что-то происходит интересное. Мы знаем, что, когда человек слепнет, наша зрительная кора не остается пустой, она не просто не работает, а перестраивается, начинается иначе собирать информацию. Как в активности серого вещества, так и в активности между участками она начинает заниматься другими делами. Мозг сам себя пересобирает, чтобы человек мог жить дальше».

Оказывается, область мозга, которая отвечает за распознавание лиц, постоянно растет. Мы с каждым годом встречаем новых людей, и новые образы записываем. Если у человека эта зона повреждена, он начинает страдать и не распознает лица: узнает близких только по голосу, не по лицу.

Новые технологии позволяют нам восстанавливать зрение, даже когда погибли палочки и колбочки.

Теперь мы можем вставить те самые опсины, те самые светочувствительные белки в следующие слои клеток, и эти клетки снова вернут зрение. В прошлом году первый человек увидел свет благодаря такой операции после 30 лет полной темноты.

Фото: ПАО «ТОАЗ»

2 Сто раз услышать

«Клавдий Гален нашел слуховой нерв и показал, что он чуть другой, чем другие нервы человека. Главный элемент слуха, который преобразовывает колебания, он пропустил. Барабанной перепонки в его учениях нет», — рассказывает Паевский.

Джироламо да Карпи описал две из трех главных косточек, которые передают и преобразуют сигнал. Потом Инграсия позже описал третью косточку — стремя.

Благодаря Евстахию мы узнали, что ухо может заложить, потому что есть канал выравнивания давления между средним ухом и носоглоткой. Фаллопий все нервы описал, перешел к внутреннему уху, где происходит чудо превращения колебаний жидкости в нервные импульсы.

Меркуриали в XVI веке стал первым фониатром. Он первым написал медицинское руководство по лечению и уходу за слухом.

Даже физики пришли к слуху. Галилей создал идею, что звук — это волны, которые распространяются в воздухе. Дюверни описал ту самую улитку. Звук — это несколько колебаний воздуха, которые воспринимает эта улитка.

«У нас здесь есть слуховой анализатор, который выглядит следующим образом: волосковые клетки, которые представляют собой клетки раздаражающиеся, когда их дергают. Проводниковым отделом здесь является вестибулярный нерв — это восьмая пара черепно-мозговых нервов. Он объединяет в себе и от слуха путь, и от вестибулярного аппарата. А также височная кора больших полушарий, центральный отдел, где находятся слуховые центры», — поясняет Анна Хоружая.

У нас есть внешнее ухо, наша ушная раковина, которая представляет собой резонатор, усиливающий звуковые волны. Она передает их на барабанную перепонку. Там колеблются волны, а барабанная перепонка колеблет самые маленькие косточки нашего организма, а они в свою очередь колеблют окошки.

В нашем внутреннем ухе нет воздушных полостей, там полости наполнены жидкостью со специальным составом. Колебания окошек, которые ведут из среднего во внутреннее ухо, вызывают колебания жидкости. Они куда более сильные и очень хорошо елозят по волосковым клеткам, трогая и цепляя их, тем самым вызывая нервный отклик.

«В нашей улитке есть не только орган слуха, но и полукружные каналы, которые представляют вестибулярный аппарат. Они реагируют на повороты головы, там есть жидкость, которая проходит по куполу, и механическим воздействием вызывается сигнал. Также в полукружных каналах находятся такие же клетки, которые фиксируют движение головой вверх и вниз», — напоминает Хоружая.

Фото: ПАО «ТОАЗ»

Сигнал обязательно редактируется в среднем мозге, там стоят контроллеры, которые могут вычленить голос знакомого в шуме. А потом сигнал поступает в слуховую кору. Есть разные области, два пути.

Для речи есть зона для обработки моторной речи и сенсорный участок речи, которым мы понимаем, что нам говорят.

3 На запах

«Обоняние — меньше всего писали про этот орган, и даже до сих пор есть мифы», — говорит Паевский.

Греки начали писать о нем. Алкмеон считал, что запахи-частицы попадают в нос и мы их воспринимаем. Но потом с запахами что-то пошло не так.

Платон тоже прав, что вкус и запах зависят от формы частиц, так и есть. Демокрит тоже считал, что запах зависит от формы.

Аристотель начинает дальше думать, он начинает разделять запахи на классы. Конечно же, это достаточно примитивно, он считал, что есть семь типов запахов. Первый труд о запахах появился в IV веке до нашей эры.

До XIX века только Клавдий Гален описал анатомическую часть запаха, а именно обонятельные луковицы.

Запах — это разновидность вкуса.

Андреас Везалий тоже оказался близок, что запах воспринимает сам мозг, а не дырки в нем. Дальше впервые мы поняли, что есть обонятельные нервы. Карл Линней строит классификацию запахов, мы пользуемся его системами до сих пор.

Но вот начинается настоящая наука. Цваардемакер впервые придумал, как измерить силу запаха. Есть линейка, и мы приближаем ее к себе, чтобы понять, когда появится запах. За столько лет ничего лучше не придумали.

Джон Хьюлингс Джексон определил обонятельную кору, и дальше мы уходим в клетки. После этого прошел еще век, пока мы не добрались до белковых клеток, когда Линда Бак и Ричард Аксель открыли те самые белки.

Обоняние — это самая непонятная история.

«Весь наш обонятельный аппарат состоит из обонятельных клеток, которые находятся в верхней полости носовой. Это уже нейронные клетки. Проводниковый отдел — это первая пара нервов. Центральный отдел — это спорный момент. Каждая область мозга будет реагировать на запах, но основные — это обонятельные луковицы и орбитофронтальная кора, а еще гиппокамп», — рассказывает Хоружая.

Почему сложился миф про собак? Анатомы XIX века были уверены, что мы чувствуем хуже, сравнив соотношение мозга и обонятельных луковиц, в том числе и у людей. Поняли, что у человека хорошо развито зрение, ну и ладно.

Только в нулевых годах появилось научное направление, которое стало разбираться с этими мифами. Если провести линию, то собака и человек смогут хорошо справиться с этим. Человек прекрасно пройдет по следу запаха.

Линда Бак и Ричард Аксель установили, что 3% всех генов, а это примерно 28 тысяч генов, принадлежат обонянию. Только представьте себе: 3% всех генов отданы одному чувству. Это очень много. Многое мы даже не знаем, почему это так.

«Наши обонятельные клетки очень чувствительные: хватает 10-15 молекул на один миллиард, чтобы мы смогли ее почувствовать. Мы знаем, что у нас есть 400 типов рецепторов, которые имеются в обонятельных нейронах. Запах — это не одна молекула, а сложная система из десятка молекул. Каждый запах может состоять из многих компонентов. Различить все триллионы запахов может наш мозг», — утверждает Хоружая.

Фото: ПАО «ТОАЗ»

4 Попробуй на вкус

«Вкус и запах сложно отделить друг от друга. Вкус формируется благодаря запахам, благодаря простой системе: мы выдыхаем воздух, часть которого попадает в верхнюю носовую полость и регистрируется обонятельными клетками. Нейрогастрономия сегодня очень бурно развивается и дает нам новые поводы для открытий», — продолжает Хоружая.

Очень много вещей происходит, связанных с обонянием. Как оказалось, после ковида через полгода 20% людей не восстановили свое обоняние, а 5% даже через год не смогли.

Оказывается, что запаховые рецепторы есть даже на языке. Запах подстегивает наши воспоминания, запах очень помогает нам запоминать, как выяснили ученые.

«В изучении вкуса первыми были индусы, самая первая классификация была у аюрведов 2600 лет назад», говорит Паевский.

Как и запахи, это все специальные атомы, только не по рецепторам, а по трубочкам попадают в мозг. Первая классификация у Аристотеля: все основные вкусы — сладкий, соленый, горький, кислый. Везалий описал правильный путь от языка к мозгу, все нервы, которые передают вкус.

Первая научная работа о вкусах появилась в 1500-х годах «О вкусе сладком и горьком». Дальше добавили еще пресный и жирный вкус.

«На рубеже XIX и XX веков ученые добавляли и убирали вкусы. Густав Швальбе открыл те самые клетки, которыми мы воспринимаем вкус, те самые вкусовые сосочки. Пятый вкус добавил Кикунаэ Икэда — японский гастрономический химик. Он открыл мясной вкус, который сейчас мы знаем как глутамат натрия», — рассказывает Паевский.

Когда мы говорим о вкусах, невозможно не подумать о еде, такова наша природа. Как устроен вкусовой анализатор?

Со школы мы знаем, что на языке есть рецепторы вкуса, а проводниковым отделом будут сразу несколько нервов, ведь у языка несколько нервов. Сразу четыре пары нервов участвуют в переносе от языка к мозгу. Это все обрабатывает островковая кора.

«Вкусовых сосочков несколько. Они содержат вкусовые почки, в которых есть вкусовые клетки. Уже у эмбриона на 7-й неделе сформированы вкусовые сосочки. На нашем языке находятся всего 10 тысяч вкусовых почек. Они и на языке, и на щеках, и на небе есть. Мы вкусы чувствуем всем языком. Каждая вкусовая почка отвечает за свой вкус. Разделение на зоны вкуса нет», — говорит Анна Хоружая.

Фото: ПАО «ТОАЗ»

Клетки вкуса — это не нейроны. Недавно в 2012 году нобелевские лауреаты установили устройство рецепторного аппарата.

Потом мы установили рецептор к жирному вкусу, а в 2019-м нашли и металлические рецепторы.

«Есть также ложные вкусы, например, ментоловый или острый. Это не вкусы, а реакция на холод или тепло. Получается, что это реакция, а не сам вкус», — рассказывает доктор Хоружая.

150 миллисекунд — это скорость поступления вкуса в мозг. Оказывается, что сладкое бывает разным, ведь разные рецепторы отвечают за сладкое. Можно улучшать вкус виртуальной реальностью. Сложные клетки вкуса есть, которые по-разному реагируют на вкус.

«Некоторые вкусы идут прямо через кишечник. Мы пристращаемся к сладкому не языком, а кишечником. Бактерии руководят нашими предпочтениями к еде», — говорит удивительные вещи Алексей Паевский.

5 Трогать разрешается

«Самое сложное чувство — это осязание. Здесь много чего интересного. В осязание также входит боль. Хотя боль долго не относили к чувствам», — рассказывает Паевский.

Первую теорию осязания начал создавать Декарт. Он показал, как работает боль. Он показывал, как в мозг движется боль. Он считал, что чувства текут по телу.

Чарльз Бэлл разобрал все чувства по рецепторам, добавив осязание. Мы стали открывать разные клетки, которые отвечают за ощущения: тельца Краузе, Меркеля, Руффини и другие. У нас много разных осязаний.

Ощущение поглаживания — одно, ощущение боли — другое.

Все привело к тому, что мы стали искать, где это обрабатывается в мозге. Нейрохирург Уайлдер Пенфилд в 20-30-е годы делал операции на мозге, тогда он прокартировал отдельные участки, которые отвечают за ощущения в теле.

Последние рецепторы изучили недавно двое ученых — Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян, а в прошлом году получили за это Нобелевскую премию. Получили премию за рецепторы тепла, а также рецепторы холода и рецепторы проприоцепции.

Это чувство можно отнести как к осязанию, так и к другому чувству. Внутри мышц есть рецепторы, которые мы осязаем.

«Про осязание мы знаем сейчас следующее: есть много разных осязательных рецепторов, которые реагируют на прикосновения, по чувствительным волокнам это приходит в спинной мозг, где поднимается в головной мозг, проходя таламус, в теменную кору. Сенсорный гомункулос расположен в теменной коре. Рецепторное поле — это то, что нам нужно для мелкой моторики. Мы потрогали что-то кончиками пальцев и поняли, что это такое. Чем оно шире, тем меньше детализация чувства происходит. Все эти клетки разделяются на подтипы: они реагируют на механическое воздействие, температуру, либо на что-то химическое, либо на болевые стимулы», — разбирает осязание по полочкам Хоружая.

Фото: ПАО «ТОАЗ»

Есть быстрые рецепторы и медленные. На теле именно медленные рецепторы, потому что частью спины мы ничего не трогаем, но важно получать какое-то ощущение.

Есть холодовые и тепловые рецепторы, но холодовых больше. Они расположены у каждого человека по-разному, поэтому кто-то мерзнет руками, кто-то ногами. Кому как повезет.

Скорость передачи информации зависит от толщины нервного волокна. Сначала информация приходит по быстрому волокну, а только потом по медленному. Ноющая боль приходит позже, а резкая — почти сразу. Разница распространения достигает несколько тысяч раз.

Информация приходит в спинной мозг, а потом поднимается до головного мозга в теменной доле. У каждого чувства есть свои нервные тракты.

Интересно, что пути боли от болевых рецепторов выглядят немного иначе, но тоже приходят в теменную зону, но там уже совершенно другие процессы происходят.

«На самом деле мы не знаем о чувствах практически все, — делает почти сенсационное признание Алексей Паевский. — Даже за то время, которое прошло с последней нашей лекции об органах чувств, уже вышло много новых открытий, которые меняют наше представление о них. Все постоянно меняется».

— Марина Ярцева

Пять (и более) человеческих чувств

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Крупный план человеческого глаза. Зрение – одно из чувств человека (Изображение предоставлено: Digital Vision через Getty Images)

У человека пять основных чувств: осязание, зрение, слух, обоняние и вкус. Органы чувств, связанные с каждым чувством, посылают информацию в мозг

, чтобы помочь нам понять и воспринять окружающий мир. Однако на самом деле есть и другие человеческие чувства, помимо основных пяти, без которых вы не можете жить. Эти менее известные чувства включают пространственное осознание и равновесие. Вот как работают органы чувств человека.

Осязание

Осязание передается в мозг через нейроны в коже. (Изображение предоставлено Westend61 через Getty Images)

Осязание считается первым чувством, которое развивается у людей, согласно Стэнфордской энциклопедии философии . Осязание состоит из нескольких различных ощущений, передаваемых в мозг через специализированные нейронов в коже . Давление, температура , легкое прикосновение, вибрация, боль и другие ощущения являются частью осязания и связаны с различными рецепторами кожи.

Осязание — это не просто чувство, используемое для взаимодействия с миром; это также кажется очень важным для благополучия человека. Например, было обнаружено, что прикосновение передает сострадание от одного человека к другому, согласно исследованию, опубликованному Калифорнийским университетом , Беркли .

Прикосновение также может влиять на то, как люди принимают решения. Текстура может быть связана с абстрактными понятиями, а прикосновение к предмету с текстурой может повлиять на решения, которые принимает человек, согласно шести исследованиям, проведенным психологами в возрасте 9 лет.0005 Гарвардский университет и Йельский университет , опубликованный в выпуске журнала Science от 24 июня 2010 года.

«Эти тактильные ощущения не просто меняют общую ориентацию или поднимают людям настроение», — сказал Джошуа Акерман, доцент кафедры маркетинга Массачусетского технологического института. «У них есть определенная связь с определенными абстрактными значениями».

Зрение

Внешний хрусталик глаза, называемый роговицей, имеет куполообразную форму. (Изображение предоставлено: CHRISTOPH BURGSTEDT/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Зрение или восприятие вещей глазами — сложный процесс. Во-первых, свет отражается от объекта к глазу. Прозрачный внешний слой глаза, называемый роговицей, преломляет свет, проходящий через отверстие зрачка. Радужная оболочка (которая является цветной частью глаза) работает как затвор фотоаппарата, втягиваясь, чтобы перекрыть свет, или открываясь шире, чтобы впустить больше света.

«Роговица фокусирует большую часть света. Затем он [свет] проходит через хрусталик, который продолжает фокусировать свет», — объяснил доктор Марк Фромер, офтальмолог и специалист по сетчатке глаза в больнице Ленокс Хилл в Нью-Йорке. .

Офтальмолог и специалист по сетчатке

Доктор Марк Фромер — дипломат Американского совета офтальмологов. После получения высшего образования в Еврейском университете и Университете штата Мичиган, где он получил высшие награды, Фромер получил медицинскую степень в Медицинской школе Рутгерса (UMDNJ). Он прошел интернатуру и ординатуру в больнице и медицинском центре Св. Винсента в Нью-Йорке, а также стажировался в области витреоретинальной медицины при травмах и диабетической офтальмологии в Манхэттенской больнице глаз, ушей и горла. Фромер вошел в число 175 лучших офтальмологов по версии журнала Newsweek «Лучшие офтальмологи Америки» в 2021 и 2022 годах.

Затем хрусталик глаза преломляет свет и фокусирует его на сетчатке, полной нервных клеток. Эти клетки имеют форму палочек и колбочек и названы в честь их формы, согласно Американской оптометрической ассоциации . Колбочки переводят свет в цветов , центральное зрение и детали. Палочки переводят свет в периферийное зрение и движение. Палочки также дают людям зрение, когда свет ограничен, например, ночью. Информация, преобразованная из света, отправляется в виде электрических импульсов в мозг через зрительный нерв.

Люди без зрения могут компенсировать это улучшением слуха, вкуса, осязания и обоняния, согласно исследованию, опубликованному в марте 2017 года в журнале PLOS One . Их память и языковые навыки также могут быть лучше, чем у родившихся со зрением.

«Даже в случае полной слепоты мозг перестраивается таким образом, чтобы использовать имеющуюся в его распоряжении информацию, чтобы он мог более эффективно взаимодействовать с окружающей средой», — д-р Лотфи Мерабет, старший автор исследования. Исследование 2017 года и директор Лаборатории зрительной нейропластичности Массачусетского института глаза и уха Шепенса, 9 лет.0005 говорится в заявлении .

Слух

Это чувство работает через сложный лабиринт, которым является человеческое ухо . Звук направляется через наружное ухо и направляется в наружный слуховой проход. Затем звуковые волны достигают барабанной перепонки или барабанной перепонки. Это тонкий лист соединительной ткани, который вибрирует при попадании на него звуковых волн.

Вибрации достигают среднего уха. Там слуховые косточки — три крошечные косточки, называемые молоточком (молоточком), наковальней (наковальней) и стремечком (стременем) — вибрируют. Стременная кость, в свою очередь, толкает структуру, называемую овальным окном, внутрь и наружу, посылая вибрации кортиеву органу, согласно 9.0005 Национальная медицинская библиотека (NLM). Этот спиральный орган является рецепторным органом слуха. Крошечные волосковые клетки в кортиевом органе преобразуют вибрации в электрические импульсы. Затем импульсы по сенсорным нервам поступают в мозг.

Люди сохраняют чувство равновесия , потому что евстахиева труба, или глоточно-барабанная труба, в среднем ухе уравнивает давление воздуха в среднем ухе с давлением воздуха в атмосфере, согласно Международному журналу аудиологии . Вестибулярный комплекс во внутреннем ухе также важен для равновесия, поскольку содержит рецепторы, регулирующие чувство равновесия. Внутреннее ухо связано с преддверно-улитковым нервом, который несет информацию о звуке и равновесии в мозг.

Вы когда-нибудь слушали запись своего голоса и думали, что она звучит не так, как вы? Это связано с тем, что некоторые качества вашего голоса звучат иначе, чем у окружающих, когда вы говорите. Для тех, кто стоит рядом с вами, звук вашего голоса будет обнаружен, поскольку он проходит через их слуховые проходы, в соответствии с Би-би-си . То же самое произойдет и в ваших ушах, но поскольку речь производится внутри вас, вибрации также достигают ваших барабанных перепонок другим путем.

Когда ваши голосовые связки издают звук, вибрации проходят через ваш череп и достигают барабанных перепонок. Когда волны проходят через кость, они растягиваются больше и становятся на

ниже по высоте. В сочетании с внешними звуковыми волнами получается голос с немного другим тоном, чем то, что слышат другие.

Обоняние

У человека 400 обонятельных рецепторов. (Изображение предоставлено Джоном Ховардом через Getty Images). Они делают это с помощью обонятельной щели, которая находится на крыше носовой полости, рядом с «нюхающей» частью мозга, обонятельной луковицей и ямкой. Нервные окончания в обонятельной щели передают запахи в мозг. Исследование опубликовано в 9 номере журнала от 11 мая 2017 г.

0005 Наука предполагает, что люди могут различать 1 триллион различных запахов; когда-то считалось, что люди могут воспринимать только 10 000 различных запахов.

«Дело в том, что обоняние у людей так же хорошо, как и у других млекопитающих, таких как грызуны и собаки», — сказал Джон МакГанн, нейробиолог из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике в Нью-Джерси и автор нового обзора. в заявлении . Исследование Рутгерса поддерживает предыдущее исследование Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке, результаты которого были опубликованы в мартовском номере журнала Science за 2014 год.

У человека 400 обонятельных рецепторов, по данным Центра химических чувств Монелла . Хотя это не так много, как у животных с супернюхами, гораздо более сложный человеческий мозг компенсирует разницу, сказал МакГанн.

На самом деле плохое обоняние у людей может быть симптомом заболевания или старения. Например, искаженное или сниженное обоняние является симптомом шизофрении и депрессии, согласно журналу Schizophrenia Research 9. 0006 .

Старость также может снизить способность правильно чувствовать запахи. Согласно статье 2006 года, опубликованной Национальными институтами здравоохранения , более 75% людей старше 80 лет могут иметь серьезные нарушения обоняния.

Вкус

На этом увеличенном изображении показаны овальные вкусовые сосочки на языке. (Изображение предоставлено Эдом Решке через Getty Images)

Вкусовые ощущения обычно разбиваются на восприятие четырех разных вкусов: соленого, сладкого, кислого и горького. Есть еще и пятый вкус, определяется как умами или пикантный . Может быть много других вкусов, которые еще не были обнаружены. Кроме того, острое — это не вкус. На самом деле это болевой сигнал, согласно Национальной медицинской библиотеки (NLM).

Чувство вкуса помогло в эволюции человека , согласно NLM, потому что вкус помогал людям проверять пищу, которую они ели. Горький или кислый вкус указывал на то, что растение могло быть ядовитым или гнилым. Однако что-то соленое или сладкое часто означало, что пища богата питательными веществами.

Вкус ощущается вкусовыми рецепторами. У взрослых от 2000 до 4000 вкусовых рецепторов. Большинство из них находятся на языке , но они также выстилают заднюю стенку глотки, надгортанник , полость носа и пищевод . Сенсорные клетки бутонов образуют капсулы в форме цветочных бутонов или апельсинов , согласно NLM. На кончиках этих капсул есть поры, которые работают как воронки с крошечными вкусовыми волосками. Белки на волосках связывают химические вещества с клетками для вкуса.

Согласно NLM, это миф, что на языке есть определенные зоны для каждого вкуса. Пять вкусов можно ощутить на всех частях языка, хотя боковые стороны более чувствительны, чем середина. Около половины сенсорных клеток вкусовых рецепторов реагируют на несколько из пяти основных вкусов. Клетки различаются по уровню чувствительности.

Каждый из них имеет определенную палитру вкусов с фиксированным рейтингом, поэтому некоторые клетки могут быть более чувствительны к сладкому, за ними следуют горький, кислый и соленый, в то время как у других есть свои собственные рейтинги. Полное восприятие вкуса достигается только после объединения всей информации, поступающей от разных частей языка.

Другая половина сенсорных клеток специализирована, чтобы реагировать только на один вкус. Их работа — передавать информацию об интенсивности — насколько соленым или сладким что-то на вкус.

Другие факторы помогают формировать восприятие вкуса в мозгу. Например, запах пищи сильно влияет на то, как мозг воспринимает вкус, согласно журналу Flavor . Запахи передаются в рот в процессе, называемом обонятельной реферализацией. Вот почему у человека с заложенным носом могут возникнуть проблемы с правильным восприятием вкуса пищи. Текстура, передаваемая на ощупь, также влияет на вкус.

Обожженный язык, известный в медицине как глоссит, классифицируется как ожог первой степени, но быстро заживает в течение нескольких дней, согласно данным клиники Кливленда . Но вкусовые рецепторы не умирают полностью при воздействии горячей пищи.

Когда мы ругаем поверхность нашего языка, мы удаляем верхний слой клеток, включая верхние слои наших вкусовых рецепторов. Однако в группе клеток, определяющих запах, есть стволовые клетки, известные как базальные клетки. Обычно заменяя клетки вкусовых рецепторов каждые десять дней или около того, эти регенеративные клетки быстро превращаются в замещающие рецепторы, восстанавливая ваш вкус. По данным журнала Archives Italiennes de Biologie , 10% клеток каждый день становятся новыми для вкусовых рецепторов.

Чувство пространства

Пациента можно попросить прикоснуться к своему носу, а затем к пальцу исследователя в рамках теста на проприоцепцию. (Изображение предоставлено: SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

В дополнение к традиционной большой пятерке есть еще одно чувство, связанное с тем, как ваш мозг понимает, где находится ваше тело в пространстве. Это чувство называется проприоцепцией .

Проприоцепция включает в себя ощущение движения и положения наших конечностей и мышц. Например, проприоцепция позволяет человеку дотронуться пальцем до кончика носа даже с закрытыми глазами. Это позволяет человеку подниматься по ступенькам, не глядя на каждую. Люди с плохой проприоцепцией могут быть неуклюжими и несогласованными.

Исследователи из Национального института здоровья (NIH) обнаружили, что люди с особенно плохой проприоцепцией через механоощущение — способность ощущать силу, например, когда кто-то давит на вашу кожу — могут иметь мутировавший ген, который передается от поколение за поколением. Это следует из исследования, проведенного в сентябре 2016 года в Медицинском журнале Новой Англии. «Вариант [гена] PIEZO2 пациента может не работать, поэтому их нейроны не могут обнаруживать прикосновения или движения конечностей», — сказал Александр Чеслер, главный исследователь Национального центра комплементарного и интегративного здоровья и ведущий автор исследования. заявление в Медицинский журнал Новой Англии .

Дополнительные чувства и варианты

Нейронные датчики воспринимают движение для контроля равновесия (Изображение предоставлено Оливером Росси через Getty Images)

Существуют более тонкие чувства, которые большинство людей никогда не воспринимают. Например, есть нейронные датчики, которые воспринимают движение, чтобы контролировать баланс и наклон головы. Существуют специальные кинестетические рецепторы для обнаружения растяжения мышц и сухожилий, помогающие людям следить за своими конечностями. Другие рецепторы обнаруживают уровни кислород в некоторых артериях кровотока .

Иногда люди даже по-разному воспринимают чувства. Люди с синестезией могут видеть звуки как цвета или связывать определенные образы, например, с запахами.

Дополнительные ресурсы

Узнайте больше о влиянии внешнего вида и запаха пищи на вкус от нейробиолога в этой статье Scientific American . Дополнительно вы можете посмотреть видео о том, как мы видим, на Веб-сайт Национального фонда кератоконуса .

Библиография

«Прикосновение». Стэнфордская философская энциклопедия (2015). https://plato.stanford.edu/entries/touch/

«Ресурсы для учителей». Американская оптометрическая ассоциация (АОА). https://www.aoa.org/healthy-eyes/caring-for-your-eyes

«Мультимодальная МРТ выявляет крупномасштабные структурные и функциональные изменения связности при глубокой ранней слепоте». ПЛОС Один (2017). https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0173064

«Мозг «перестраивает» себя, чтобы усилить другие чувства у слепых людей». Массачусетский глазной и ушной лазарет, 2017 г.).

https://www.eurekalert.org/news-releases/752616

«Слух и улитка». Национальная медицинская библиотека (2020 г.). https://medlineplus.gov/ency/anatomyvideos/000063.htm

«Баланс и средний отит с выпотом». Международный журнал аудиологии (2008 г.). https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14992020802331230

«Люди могут различать более 1 триллиона запахов». Национальные институты здравоохранения (2014 г.). https://www.nih.gov/news-events

«Плохое человеческое обоняние — это миф XIX века». Наука (2017). https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aam7263

«Влияние старения на запах и вкус». Медицинский журнал последипломного образования (2006 г.). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2579627/

«Сколько того, что мы ощущаем на вкус, зависит от обоняния?». Вкус (2015). https://flavorjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13411-015-0040-2

«Регенерация вкусовых почек и поиск клеток-предшественников вкуса». Итальянский архив биологии (2010 г.). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3545678

Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Алина Брэдфорд — автор статей для Live Science. За последние 16 лет Алина освещала все, от лихорадки Эбола до андроидов, и писала статьи о здоровье, науке и технике для крупных изданий. Она имеет несколько сертификатов по охране здоровья, безопасности и спасению жизни от Университета штата Оклахома. Цель Алины в жизни – перепробовать как можно больше впечатлений. На сегодняшний день она была пожарным-добровольцем, диспетчером, подменным учителем, художником, уборщиком, автором детских книг, пиццерией, координатором мероприятий и многим другим.

В Нидерландах обнаружено святилище Стоунхендж возрастом 4500 лет записанная история

Колоссальная пещера в Мексике, сформировавшаяся 15 миллионов лет назад, даже больше, чем мы думали

120-летний Кассиус раздвигает предел крокодильей продолжительности жизни — и у него впереди «долгие годы», эксперт говорит

1000-летняя стена в Перу была построена для защиты от наводнений Эль-Ниньо, как показывают исследования Побережье Шотландии, 2000 миль от места первоначального нападения

Максимум солнечной активности может ударить по нам сильнее и раньше, чем мы думали.

Насколько опасным будет хаотичный пик солнца?

Почему закончился последний ледниковый период?

4500-летнее святилище «Стоунхендж» обнаружено в Нидерландах

Термосфера Земли достигла максимальной температуры за 20 лет после бомбардировки солнечными бурями

9026 9

Пять (и более) человеческих чувств

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Есть пять основных человеческих чувств: осязание, зрение, слух, обоняние и вкус. Органы чувств, связанные с каждым чувством, посылают информацию в мозг , чтобы помочь нам понять и воспринять окружающий мир. Однако на самом деле есть и другие человеческие чувства, помимо основных пяти, без которых вы не можете жить.

Эти менее известные чувства включают пространственное осознание и равновесие. Вот как работают органы чувств человека.