Нервная система и органы чувств

Нервная система и органы чувств [править]

У млекопитающих особо развит передний мозг и мозжечок. Кора мозга образована несколькими слоями тел нервных клеток и покрывает весь передний мозг. Она образует складки и извилины с глубокими бороздами у большинства видов млекопитающих. Чем больше складок и извилин, тем сложнее и разнообразнее поведение животного. Также у млекопитающих хорошо развита периферическая нервная система, что обеспечивает им наивысшую скорость рефлексов. К органам чувств относятся: 1.Органы зрения; 2.Органы слуха; 3.Органы обоняния; 4.Органы осязания.

1. Органы зрения имеют большое значение в жизни млекопитающих и более или менее развиты у всех млекопитающих, хотя у некоторых слепышей маленькие недоразвитые глаза покрыты кожей и вряд ли даже способны отличать свет от тьмы. Животное видит отраженный от объектов свет, поглощаемый глазом, который передает соответствующие сигналы в головной мозг для распознавания. Другими словами, сами глаза не «видят», а действуют только как преобразователи световой энергии. В отличие от птиц, каждый глаз которых видит предметы отдельно, млекопитающие обладают бинокулярным зрением, а зрительные зоны мозга в обоих полушариях могут обмениваться информацией.
Одна из проблем получения чёткого зрительного образа — преодоление хроматической аберрации, то есть размытой цветной каймы, появляющейся по краям изображения, сформированного простой линзой (несоставным прозрачным предметом с двумя противоположными поверхностями, из которых по крайней мере одна криволинейна). Хроматическая аберрация является неотъемлемым свойством хрусталика глаза и возникает из-за того, что он, как простая линза, преломляет свет с более короткой длиной волны (например, фиолетовый) сильнее, чем длинноволновые лучи (например, красные). Таким образом, лучи всех длин волн фокусируются не в одной точке, давая чёткое изображение, а одни ближе, другие — дальше, и изображение получается расплывчатым. В механической системе типа фотокамеры хроматическую аберрацию корректируют, склеивая линзы с различной взаимокомпенсирующей преломляющей способностью. Глаз млекопитающих решает эту проблему путём «отсекания» большей части коротковолнового света. Желтоватый хрусталик действует как жёлтый фильтр: он поглощает почти весь ультрафиолет (отчасти поэтому человек его и не воспринимает) и часть сине-фиолетового участка спектра.
Не весь свет, проникающий через зрачок и достигающий светочувствительной сетчатки, используется для зрения. Часть его проходит сквозь сетчатку и поглощается лежащим под ней пигментным слоем. Для ночных животных это означало бы слишком большие потери незначительного количества доступного света, поэтому у многих таких видов дно глаза зеркальное: оно отражает неиспользованный свет обратно на сетчатку для дополнительной стимуляции её рецепторов. Именно этот отраженный свет заставляет глаза некоторых млекопитающих «светиться» в темноте. Зеркальный слой называется «tapetum lucidum» (зеркальце). У млекопитающих два основных типа зеркальца. Первый — волокнистый, характерный для копытных. Их зеркальце в основном состоит из блестящего слоя волокон соединительной ткани. Второй тип — клеточный, например у хищных. В этом случае оно состоит из нескольких слоёв уплощённых клеток, содержащих волокнообразные кристаллы. Зеркальце обычно расположено в сосудистой оболочке за сетчаткой, но, например, у некоторых летучих мышей и у виргинского опоссума оно погружено в саму сетчатку. Цвет, которым светятся глаза, зависит от количества крови в капиллярах сосудистой оболочки и содержания родопсина (пурпурного светочувствительного пигмента) в палочковидных элементах сетчатки, через которую проходит отражённый свет.

2. Органы слуха хорошо развиты у многих млекопитающих, причём для 20 % их видов слух во многом заменяет зрение. Слуховой аппарат состоит из трёх основных частей. Млекопитающие — единственная группа животных с хорошо развитым наружным ухом. Ушная раковина улавливает звуковые волны и направляет их набарабанную перепонку. С внутренней стороны от неё находится следующий отдел — среднее ухо, заполненная воздухом камера с тремя косточками (молоточком,наковальней и стремечком), которые механически передают колебания от барабанной перепонки к внутреннему уху. Оно включает в себя улитку — спирально закрученную, заполненную жидкостью трубку с волосовидными выростами внутри. Звуковые волны вызывают колебания жидкости и, опосредованно, движение волосков, что служит стимуляцией нервных клеток у их основания.
Частотный диапазон воспринимаемых звуков зависит от вида животного. Многие мелкие млекопитающие слышат ультразвук с частотами, которые слишком высоки для слуха человека. Ультразвук особенно важен для видов, использующих эхолокацию — улавливание отраженных звуковых волн (эха) для распознавания объектов в окружающей среде. Такой способ ориентации характерен для летучих мышей и зубатых китов. С другой стороны, многие крупные млекопитающие могут улавливать низкочастотный инфразвук, который человек также не слышит.

3. Органы обоняния расположены в переднем и заднем отделах носовой полости, связаны с тонкими чувствительными мембранами (обонятельной слизистой) в задней части носовой полости. Они улавливают молекулы пахучих веществ, присутствующие во вдыхаемом воздухе. Обонятельная слизистая состоит из нервных и опорных клеток, покрытых слоем слизи. Окончания её нервных клеток несут пучки обонятельных «ресничек» числом до 20, которые в совокупности образуют как бы ворсистый ковёр. Реснички служат рецепторами запахов, причём густота их «ковра» зависит от вида животного. У человека, например, их бывает до 20 млн на площади 5 см², а у собаки — более 200 млн. Пахучие молекулы растворяются в слизи и попадают в особые чувствительные ямки на ресничках, стимулируя нервные клетки, которые посылают в головной мозг импульсы для анализа и распознавания.
Уникальной для млекопитающих является способность чувствовать запах воды (отсутствует у видов, всю жизнь проводящих в воде (сирены, китообразные), и видов, получающих всю необходимую воду с животной и/или растительной пищей).

4. Органы осязания в общих чертах обеспечивается определёнными нервными волокнами, бесчисленные окончания которых находятся в коже. Эта система обычно дополняется волосками, действующими как рычаги для нажатия на пронизанные нервами участки.

Головной мозг млекопитающих имеет принципиальные особенности, позволяющие выделить его в особый «кортикальный» тип. Головной мозг животных велик, особенно полушария переднего мозга, которые сверху покрывают промежуточный и средний мозг (рис. 22 Е). Мозговой свод носит название вторичного свода, или неопаллиума. Новая кора больших полушарий (зачатки появляются у амфибий и более заметны у рептилий и птиц) служит центром высшей нервной деятельности, координирующим работу других отделов мозга. Лобные доли регулируют управление общением животных, в том числе акустическим (у человека они связаны с речью, т.е. второй сигнальной системой). Кора больших полушарий несет многочисленные борозды, наибольшее количество которых наблюдается у высших млекопитающих (особенно у приматов и зубатых китов). Мозжечок млекопитающих также сравнительно крупный и подразделяется на несколько отделов, промежуточный мозг – невелик, средний мозг – мал. Продолговатый мозг дает начало большинству головных нервов (5 – 12). Нервные тракты связывают продолговатый мозг со спинным.

Обонятельные доли мозга сохраняют свои функции и связаны с обонятельными луковицами. Промежуточный мозг регулирует работу вегетативных центров (процессы метаболизма и терморегуляции), в нем происходит первичная обработка зрительной информации. Гипофи з регулирует функционирование эндокринной системы. В среднем мозге производится анализ зрительной информации и расположены слуховые центры, подчиненные контролю переднего мозга. Мозжечок участвует в поддержании мышечного тонуса, равновесия и соразмерности движений частей тела. В продолговатом мозге расположены центры дыхания, работы сердца, пищеварения и т.п. Работа всех отделов мозга находится под контролем коры полушарий. Головной мозг по массе превосходит спинной в 3 – 15 раз, тогда как у рептилий их масса примерно одинакова. Парасимпатическая нервная система животных образована черепными нервами продолговатого мозга и спинномозговыми нервами крестцового отдела. Симпатическая нервная система состоит из нервных узлов спинномозговых нервов шейного, грудного и поясничного отделов позвоночника. Основные системы органов снабжены окончаниями обеих систем. Если импульсы одной системы оказывают возбуждающее действие, то импульсы другой системы тормозят их. Такая сложная регуляция обусловливает сложные формы приспособительного поведения млекопитающих и помогает существованию в различных экологических условиях.Среди органов чувств главным у млекопитающих, обитающих на открытых пространствах, является зрение, а у ночных и сумеречных животных, живущих в лесных и кустарниковых биотопах, в водоемах, – обоняние и слух. Обоняние у млекопитающих развито сильнее, чем у других наземных позвоночных. Органы обоняния характеризуются увеличенным объемом обонятельной капсулы и ее сложностью за счет формирования системы ответвлений – обонятельных раковин. У китообразных обонятельный аппарат развит слабо, вследствие редукции обонятельного аппарата его функции выполняют хеморецепторы ротовой полости.

Органы слуха у подавляющего большинства млекопитающих развиты хорошо. Они представлены внутренним, средним и наружным слуховым проходом с ушной раковиной. Последняя вторично исчезла у водных и обитающих в почве зверей. В полости среднего уха, отделенной от наружного слухового прохода барабанной перепонкой, находятся три слуховые косточки (стремечко, молоточек и наковальня) (рис. 55). Молоточек упирается в барабанную перепонку, с ним соединена наковальня, которая сочленена со стремечком, упирающимся в окно перепончатого лабиринта (внутреннего уха) – все это усиливает восприятие звука. Развитие улитки также способствует восприятию звука. В перепончатом лабиринте расположены несколько тысяч резонирующих тончайших волокон. У многих млекопитающих (рукокрылых, мышевидных грызунов, землероек, китообразных) есть механизм ориентировки путем звуковой локации. Звуки млекопитающие производят в основном колебаниями голосовых связок верхней гортани. Ультразвуковые сигналы генерируются (у летучих мышей) аппаратом рта или носа.

Органы зрения млекопитающих по строению сходны с глазами других позвоночных. Слабо развито или отсутствует у них цветное зрение. Только у высших приматов цветное зрение приближается к зрению человека. Глаза водных животных похожи на глаза рыб: роговица уплощена, хрусталик круглый. Животные, живущие под землей, имеют рудиментарные глаза, а у некоторых (например, у слепого крота) глаза затянуты кожистой перепонкой. У некоторых зверей между склерой и сосудистой оболочкой имеется слой клеток с кристалликами, образующий отражающее световые лучи зеркальце, обусловливающее «свечение» глаза отраженным светом (хищники, копытные). Аккомодация у млекопитающих (по сравнению с птицами) развита слабо и достигается только изменением формы хрусталика.

Кожная чувствительность у животных обеспечивается рецепторами тепла и холода (термочувствительность), давления и прикосновения (осязание). Осязание осуществляется с помощью вибрисс, которые особенно развиты на морде.