Олимпийские лыжники могут сохранять равновесие при скоростях более 80 км в час. Такая возможность обеспечивается структурами уха.
Ухо состоит из трех частей. Наружная, видимая часть (ушная раковина и слуховой проход) собирает и фокусирует звуковые волны. В среднем ухе колеблется барабанная перепонка, а три слуховых косточки передают эти колебания во внутреннее ухо. Внутреннее ухо выполняет две функции; улитка воспринимает звуковые волны и способствует их передаче в головной мозг, где они интерпретируются как звуки, а вестибулярный аппарат выявляет изменения положения тела.
Строение уха
Ухо разделено на три различные части: наружное ухо, содержащее видимую ушную раковину и слуховой проход; среднее ухо, состоящее из трех маленьких косточек и барабанной перепонки; внутреннее ухо, содержащее улитку и органы равновесия.
Ушная раковина. Наружная, видимая часть уха.
Барабанная перепонка. Мембрана, передающая звуки из наружного уха к косточкам среднего уха.
Слуховые косточки. Три слуховые косточки, передающие звук: молоточек, наковальня и стремя.
Улитка. Часть внутреннего уха, связанная со слухом.
Среднее ухо. Барабанная перепонка и три слуховые косточки, передающие звуки во внутреннее ухо.
Внутреннее ухо. Костный и перепончатый лабиринты, частью которых является улитка.
Строение внутреннего уха
Полукружные каналы. Три перпендикулярных друг другу костных канала, в которых содержится эндолимфа.
Эллиптический мешочек. Большая камера, составная часть преддверия. В ней находится пятно - сенсорная бляшка.
Ампулярный гребешок. Сенсорный орган, реагирующий на движение.
Сферический мешочек. Камера, составная часть преддверия, с пятном внутри.
Нерв преддверия. Нерв, передающий импульсы от сенсорных клеток и органов к мозжечку.
Эндолимфа. Вязкая жидкость, реагирующая на движение головы.
Ампула. Луковицеобразная камера, лежащая в основании полукружного канала.
Улитка. Часть лабиринта, отвечающая за слух, а не за равновесие.
Костный лабиринт
Внутреннее ухо представлено костным лабиринтом, который состоит из трех частей: преддверия, полукружных каналов и улитки. Внутри костного лабиринта пролегает перепончатый лабиринт, окруженный особой жидкостью - перилимфой. Внутри перепончатого лабиринта содержится другая жидкость - эндолимфа. Эти жидкости не просто заполняют пространство, они являются необходимыми составляющими всей системы сохранения равновесия.
Отдельные части костного лабиринта чувствительны к движению, вращению и ориентации головы.
Полукружные каналы
Полукружными каналами называются три трубочки в каждом ухе, которые расположены приблизительно перпендикулярно друг другу. Благодаря такому своему расположению и строению, они способны распознавать движение в трехмерном пространстве и являются элементами, чувствительными к вращению.
У каждого канала есть расширенный конец, называемый ампулой и заполненный эндолимфой. На внутренней поверхности ампул расположены рецепторные клетки, снабженные тонкими волосками, выступающими в эндолимфу. При движении человека движется эндолимфа и смещает эта выступающие волоски. Это раздражает нерв преддверия, который посылает сигналы в мозжечок.
Оттуда нервные импульсы направляются к мышцам и другим органам тела, ответственным за регуляцию его положения в пространстве.
Перепончатый лабиринт
В преддверии находятся два перепончатых мешочка - так называемые эллиптический мешочек и сферический мешочек. Они известны как отолитные органы и отвечают за нашу ориентацию. На внутренней поверхности каждого мешочка имеется бляшка из сенсорных клеток шириной 2 мм - пятно, которое управляет положением головы.
Пятно эллиптического мешочка лежит горизонтально и обеспечивает информацию при движении головы из стороны в сторону. Меньше известно о пятне сферического мешочка, однако поскольку оно организовано вертикально, то, вероятно, реагирует на наклон головы назад и вперед. Вместе они контролируют все возможные положения головы. Сенсорные органы (особенно в эллиптическом мешочке) выполняют важную роль в управлении мышцами ног, туловища и шеи для поддержания тела в вертикальном положении.
Как работают пятна
Каждое пятно состоит из слоя ткани - нейроэпителия, в котором находятся рецепторные волосковые клетки, посылающие непрерывные нервные импульсы в головной мозг. Волосковые клетки покрыты желатиновым колпачком, в котором содержатся маленькие гранулярные частицы, уравновешивающие волоски.
Когда пучки волосков отклоняются из-за наклона головы, волосковые клетки раздражаются и изменяют скорость передачи нервных импульсов. Волосковые клетки вблизи от центра круглые, а находящиеся на периферии имеют цилиндрическую форму. Это увеличивает чувствительность к легкому наклону головы.
Что происходит с ампулярным гребешком
Гребешок представляет собой сенсорную структуру в форме конуса внутри ампулы в основании каждого полукружного канала. В каждом ухе имеется шесть гребешков. Каждый гребешок окружен эндолимфой и реагирует на изменения скорости движения головы, передавая информацию по преддверному нерву в головной мозг.
Чувствительные волосковые клетки погружены в желатиновый купол. Любые движения головы заставляют жидкость вращаться вокруг купола, сгибая его и активируя волосковые клетки.
Потеря равновесия
При неподвижном положении человека жидкость в каналах и камерах уха находится в равновесии. При движении головы жидкость перемещается в противоположном этому движению направлении, и головной мозг ощущает изменение положения. Размер этого изменения различен для одного и другого уха (в зависимости от того, в какую сторону поворачивается человек), но система остается в равновесии. Однако если вестибулярный аппарат одного уха поврежден, то активность другого уха вызывает ложное ощущение вращения (головокружения) по направлению к неповрежденной стороне.
Если повреждается вестибулярная функция обоих ушей, то положение тела и походка могут претерпеть значительные изменения, обусловленные головокружением и нарушением ориентации. Вестибулярный аппарат также реагирует на изменение внешних условий, например во время авиационного или морского путешествия, в результате чего может начаться воздушная или морская болезнь. Сходный эффект возникает после обильного приема алкоголя.
Недавно специалисты по космосу исследовали воздействие невесомости на вестибулярный аппарат. У некоторых космонавтов отмечались незначительные вестибулярные проблемы при возвращении. Однако эти нарушения носили преходящий характер.
Тело человека. Снаружи и внутри. №4 2008