A felületi, a mély és a zsigeri érzékelés és az érzékszervek A mindennapi életben általában öt érzékszervet emlegetnek: a látás, hallás, szaglás és ízlelés érzékszerveit, valamit a bőrt, mely tapintásra, nyomásérzékelésre, fájdalomérzékelésre és hőérzékelésre egyaránt képes. Ezen túlmenően azonban érzékeljük még testünk helyzetét és sebességváltozását, valamint az izmainkat és belső szerveinket ért különböző ingereket is. Ez utóbbiak közül azonban számos sokszor nem tudatosul. A bőr, az izmok és a zsigerek érzőidegrostjai a gerincvelőidegeken és az agyidegeken keresztül érik el az idegrendszer központját. A rostok többsége a gerincvelőbe vezet, ott a gerincvelő szürkeállományának hátsó szarván keresztül az érzőidegek impulzusai a felszálló pályákra tevődnek át. A felszálló pályák a talamuszban levő specifikus érzőmagokig tartanak, innen az impulzus a talamusz neuronjainak rostjain keresztül az agykéreg szomatoszenzoros mezőjébe jut. Két ilyen mező van, az egyik a fali lebeny elülső részén, közvetlenül a hasadék mögött, a másik a hasadék falában. Az utóbbi mező eltávolítása általában nem okoz kimutatható működéskiesést, talán a fájdalomérzet kialakulásában van szerepe. A talamuszrostok beérkezése rendezett, a test részei meghatározott sorrendben vannak képviselve, legfelül a lábak, legalul a fej. Az egyes testrészekből érkező impulzusokat fogadó agykérgi terület mérete arányos az illető testrészen található receptorok számával. Különösen nagy terület tartozik a kéz helyzetérzékelés és a beszéddel kapcsolatos szájrészek érzékeléséhez. Az érzékelőműködés egyik fontos jellemzője, hogy minden receptorsejtben akciós potenciállá válik a receptort ingerületbe hozó inger energiája. A különböző receptorokban keletkezett impulzusok más-más pályán haladnak az agyba, az érzet minőségét és azt, hogy melyik testrész érzete alakul ki, az határozza meg, hogy az impulzusok melyik agykérgi érzőterületre jutnak. A bőrérzékelés fontos jellemzője még a pontszerű képviselet. Ez azt jelenti, hogy a szomatoszenzoros mező meghatározott területei adott bőrfelülethez tartoznak, az agyi aktivitás ennek a bőrterületnek az ingerlésével váltható ki. Úgy is lehet mondani, hogy minden receptornak megvan a saját képviselője a szomatoszenzoros mezőben. A tapintó végződések az ujjak és az ajak bőrében találhatók a legnagyobb sűrűségben, a törzs bőrében sokkal kevesebb az ilyen végződés. A tapintásérzékelő rostok sok esetben Merkel-testekhez csatlakoznak. Számos receptor található a szőrtüszők körül is, amikor a szőr elhajlik, emelőként működik, így hatékonyan ingerlődnek az itt található idegvégződések. A tapintás receptorai a bőr alatti kötőszövetben, az izmokban és az ízületekben található Pacini-testek is. A tapintási receprok impulzusait 30–70 m/s sebességgel vezető rostok továbbítják az agyba. Az izmok nyomásérző receptorainak ingerületét a gerincvelő hátsó kötegeinek felszálló pályái jórészt a kisagyba vezetik, a rostok egy része azonban a agykéregbe vezet. A Go1giféle ínreceptorokban keletkezett impulzusok nem jutnak el a tudatosulás szintjéig, a különböző testrészek térbeli helyzetének tudatosulása inkább az ízületekben és a körülöttük elhelyezkedő receptorok működésének következménye. A hőmérsékletet érzékelő receptoroknak két típusa van: az egyik a testhőmérsékletet meghaladó, a másik pedig az annál alacsonyabb hőmérsékletre érzékeny. Az előbbiekre használják a melegreceptor, az utóbbiakra a hidegreceptor kifejezést. Az adekvát inger azonban nyilvánvalóan a meleg két fokozata, hiszen a hideg nem önálló energiaforma. A hidegreceptornak nevezett végződésekből 4–10-szer annyi van, mint a melegreceptorból. A hőmérséklet-érzékelő receptorok csupasz idegvégződések, melyek a környező hám alatti szövetek hőmérsékletére reagálnak. A fémtárgyak hidegebb érzetet keltenek, mint az azonos hőmérsékletű fatárgyak, mert a fém gyorsabban vezeti el a hőt a bőrtől, és ezért jobban lehűti a hám alatti szöveteket. A
1
hőmérséklet-érzékelő receptorok 20 és 40 °C között hatékonyak, 45 °C fölött már károsodnak a szövetek, fájdalomérzet alakul ki. A fájdalmat keltő ingereket a test csaknem minden szövetében megtalálható csupasz idegvégződések fogják fel. Impulzusaikat egy gyorsabban és egy lassabban vezető rostrendszer juttatja a központi idegrendszerbe. A felszálló (afferens) pályák egyes axonjai a gerincvelőben és az agytörzsben végződnek, mások a talamuszba vezetnek, onnan pedig a szomatoszenzoros kéregbe jutnak az impulzusok. A bevezető rostoknak megfelelően létezik egy lassú és egy gyors vezetésű fájdalompálya. Az utóbbi ingerülete éles, jól behatárolható érzetet kelt, melyet később tompa, intenzív, diffúz jellegű érzés követ. E kétféle érzést nevezik gyors és lassú fájdalomnak. A fájdalomérzékelő receptoroknak nincs olyan értelemben vett adekvát ingerük, mint a többi receptornak. Idegvégződéseiket ugyanis sokféle erős ingerrel ingerületbe lehet hozni. A fájdalmat okozó ingerek többnyire hatásos elhárító reflexeket váltanak ki, és rendkívül erős emocionális összetevőjük van. A fájdalomérzet kialakulásában szerepe van a múltbeli tapasztalatoknak is, így megtörténhet, hogy kis intenzitású ingerek tartós, súlyos és nagyon kellemetlen fájdalmat okoznak. Az izom fájdalmakat gyakran az okozza, hogy az izom vérellátását valami akadályozza, ezért a fájdalom a véráramlás helyreállása után sokszor megszűnik. Feltételezik, hogy olyan kémiai anyag szabadul fel, amely nagy koncentrációban fájdalmat okoz. Amikor a vérellátás helyreáll, akkor az megszünteti ennek az anyagnak a hatását. Lehetséges, hogy ez az anyag a káliumion. A gyulladt vagy sérült területek környékén a fájdalomküszöb olyan alacsonnyá válhat, hogy kis energiájú ingerek is fájdalmat okoznak. Megkülönböztetünk felüteti és mély fájdalmat is. A felületi fájdalomtól eltérően a mély fájdalom nehezen lokalizálható, émelygéssel jár, és gyakran kísérheti verejtékezés és vérnyomásváltozás. A zsigerekben izomreceptorok nincsenek, hőmérséklet- és tapintásérzékelő receptorokból pedig csak kevés van. A fájdalomreceptorok ritkább eloszlásúak, mint a bőrben vagy a vázizmokban. A zsigerek receptoraiban keletkezett impulzusok a gerincvelőidegeken és az agyidegeken keresztül érik el a központi idegrendszert. A zsigerekben keletkezett mély fájdalom más területekre is kisugárzik. A zsigeri fájdalom igen heves is lehet, az üreges szervek falának receptorai például különösen érzékenyek a falfeszülésére. A zsigeri fájdalom reflexesen összehúzza a környező vázizmokat, például merevvé teszi a hasfalat. A fájdalommal kapcsolatban központi gátlás is kialakulhat. Közismert, hogy a megsebesült katonák sokszor az ütközet befejeztéig nem éreznek fájdalmat. Általános tapasztalat, hogy a sérült terület érintése vagy rázása csökkentheti a fájdalmat. A zsigeri gyulladás területe fölötti bőr ingerlése is mérsékelheti a zsigeri fájdalmat.
A bőr felépítése és működése Testünk külső védelmi vonalát a bőr (cutis), vagy más néven kültakaró (integumentum) jelenti. Ez egyúttal a legnagyobb tömegű szerv, a felnőtt ember testének hatodát alkotja. Átlagos mennyisége a bőr alatti zsírszövettel együtt 12–16 kg. Felszíne több mint másfél négyzetméter. A bőr határt jelent belső világunk és a külső világ között. Az emberi bőr fő rétegei: a felhám, az irha és a bőralja. A felhám (epidermis) meglehetősen vékony réteg, többnyire még a milliméternek is csak töredéke. Laphámsejtekből áll, melyek felszínét változó vastagságú szaruréteg borítja, amely felül kopik, alul pedig pótlódik. A hámréteg legalsó sejtsora ugyanis újabb és újabb
2
rétegeket hoz létre, amelyek felfelé tolódnak. A felfelé tolódás során a sejtek szerkezete átalakul, míg végül élettelen szarulemezek jönnek létre. A szaru anyaga a keratin nevű fehérje. Szerkezete miatt rosszul oldódó, nagy szakítószilárdságú anyag. Az irhát (corium, dermis) vastagabb, enyvadó rostok és vékonyabb, rugalmas rostok szövedéke alkotja, közöttük vannak a kötőszöveti sejtek. Szerkezete a nemezhez, más néven filchez hasonlítható. Több mm vastag – egyénenként és testtájanként eltérő vastagságú és szerkezetű –, rostjai között alapanyag található, amely szerves molekulákból áll. A felhám és az irha hullámos felszínnel kapcsolódik egymáshoz, ezért a kapcsolódás szilárd és a két réteg érintkezésének felülete meglehetősen nagy. Szerkezete miatt az irha hajlékony és rugalmas, de jól ellenáll a nyomásnak, húzásnak, és szakításnak is. Tulajdonságait mi sem bizonyítja jobban, mint hogy vegyszerekkel, cserzés útján bőrt, szíjat és számos más ipari anyagot állítanak elő az állatok irhájából. A bőr legalsó rétege a bőralja (subcutis). Itt is sok rost található, a rostok hálózatában zsírsejtek nagy tömegei csoportosulnak. A két összetevő aránya szerint puhább vagy keményebb tapintású a bőrünk. A hason, a faron és a combon a kövér emberekben több cm vastag zsírréteg is kialakulhat. Ugyanakkor a szemhéjon, a fülkagylón és az orron mindig sokkal vékonyabb a bőr, mert itt nincs zsírszövet a bőraljában. A bőrben bőségesen találunk idegeket és vérereket. Az idegek végső nyúlványai a hámsejtek közé is behatolnak, erek viszont nincsenek a felhámban. Ezért csak akkor vérzik a bőrünk, ha a sérülés az irháig hatol. Erek hiányában a tápanyagok és az oxigén az irhából jut a hámsejtekbe, illetve az irha erei szállítják el a sejtek bomlástermékeit és az ott keletkezett szén-dioxidot is. A tenyér bőrén csigavonal, ív és hurok alakú bőrlécrajzolat alakul ki. Az ujjbegyeken a bőrlécrendszer teljesen egyedi kialakulású, a rajzolat minden embernél más és más, sőt ugyanannak az embernek a 10 ujjbegye is különböző lenyomatot mutat. Ráadásul a rajzolat az élet végéig változatlanul megmarad. Mivel bőrünk kis mértékben mindig zsíros felszínű, bőrléceink lenyomata sima felületű tárgyakon jól látható formában jelenik meg. Ezért alkalmazzák a bűnözők azonosításánál már régóta a bűncselekmény helyszínén hátrahagyott ujjlenyomatok vizsgálatát. Életünk során a bőr jellemzői is változnak, így például a bőr felszínén összegyűlő váladék mennyisége. A méhen belüli élet során vastag magzatmáz borítja a magzatot, és védi bőrét a felázástól. A kisgyermekek bőre bársonyosan sima, se nem zsíros, se nem száraz. A serdülők bőre viszont gyakran túlságosan zsíros, hajuk összetapad. Pattanások és mitesszerek jelennek meg az arcukon. Később ez az állapot rendszerint elmúlik. Az öreg emberek bőre száraz, fénytelen, rugalmatlan, néha korpásodik is, valamint vékonyabbá, ráncosabbá válik. A bőrben számos külső elválasztású mirigy is kialakult, ezek a verejték-, az illat- és a faggyúmirigyek. A felhámból nemcsak a bőr szarurétege jön létre, hanem a köröm, a szőr és haj is. Az emberi köröm (angulus) vékonyabb, mint 1 mm, a körömágy hámsejtjeiből jön létre. Kemény, de egyúttal hajlékony, átlátszó, fényes felszínű. Egész életünk folyamán növekedik. A szőr- (pilus) és a hajszál (crinis capitis) felszíne pikkelyes vagy palatetős szerkezetű elszarusodott sejtek rétegéből áll. A lemezek a hajszál növekedésének irányában, a hajvég felé haladva fedik egymást. E réteg alatt található a kéregrész, amely a haj színét meghatározó festékanyagot tartalmazza. A vörös hajban nincs, a szőkében kevés, a feketében pedig sok a festékanyag. A kéregrész alatt található a szőr illetve a haj velőállománya, ami a hajszál hagymájából táplálkozik. A hajhagyma hajszálerekkel van körülvéve. A hajhagyma, a szőrtüsző és a váladékát a szőrtüszőbe ürítő faggyúmirigy együttesen növeszti, táplálja, festi és fényezi hajunkat. Az emberi szőrzet és haj látszólag az irha mélyéből nő ki, valójában azonban a szőrtüsző hámsejtekből áll, és a szőr, valamint a haj hagymáját is hámsejtek veszik körül.
3
Ezek a hámsejtek is folyamatosan növelik a szőr- és hajszálakat. A külső végek viszont folyamatosan kopnak. A hajszálak nem maradnak egész életük során a helyükön. Szálanként eltérő időben, 5–15 év alatt minden hajszálunk kihullik, és helyébe új nő. Ez a természetes hajváltás. 40–50 hajszál napi elvesztése még egészségesnek mondható. Ha ennél lényegesen több a kihullott haj, és főleg ha nem lesz utánpótlása, akkor kopaszodás következik be, ami főleg a férfiakra jellemző. A szőrtüsző külső részéhez simaizomszöveti nyaláb kapcsolódik az irhában. A nyaláb összehúzódása felegyenesíti a szőrszálat (felborzolódik a szőr, égnek áll a haj) és a tüsző nyílását kissé kiemeli a bőrfelszínből. Ez az ún. „libabőr”. Hideg hatására, lázas állapot kezdetén vagy hirtelen rémülettől is kialakulhat. Az ember élete során többféle szőrzet jön létre. A magzat egész testét apró pihék borítják, de ezek a születésig kihullanak. Gyermekkorban a szemöldök és a haj világosabb színű és vékonyabb, mint a serdülés korában kialakuló végleges haj és szemöldök. A nemi éréssel párhuzamosan jelenik meg a hónaljszőrzet és a nemi szervek körüli fanszőrzet. Az utóbbi a nőknél a has alján domború vonalban végződik, a férfiaknál viszont a has közepén egészen a köldökig tart. A serdülőkor után alakul ki a férfiak szakálla és bajsza is, amely számos korban a férfiasság jele volt. Öregkorban a szemöldökben, az orrüregben és a külső hallójáratban vaskos, erős szőrszálak képződnek, a nőkön pedig ritkás „bajusz” és „szakáll” jelenhet meg. A felnőtt emberek 30%-ának zsíros haja van, ami mosás után néhány nappal ismét bezsírosodik, gyakrabban kell mosni, mint a száraz hajat. Az utóbbi haj könnyen törik, a száraz fejbőr hajlamos felhámjának pikkelyszerű leválására, a korpásodásra. Fiatal korban a hajszálak növekedése sokkal nagyobb ütemű, mint később. Naponta akár fél mm is lehet a növekedés, évente pedig átlagosan 18 cm. Később a napi növekedés már csak harmad mm, így a felnőtt ember haja évente átlagosan 13 cm-t nő. A felnőttek fején átlagosan 100 ezer hajszál van, a szőkéknek mintegy 140 ezer, a vöröseknek mindössze 90 ezer. Az életkorral nemcsak hajunk mennyisége csökken, hanem a haj színe is változik. Az őszülés többnyire a felnőttkori hajzaton kezdődik el, néha már a húszas évek vége felé. Okát és folyamatát ma még nem ismerik pontosan. A hajszál legbelső részébe levegő kerül, ettől válik szürkén áttetszővé a haj. Közismert, hogy súlyos tragédia vagy nagy rémület miatt órák alatt meg lehet őszülni, tehát a lelki élet és az őszülés (vagy a hajhullás) között valamiféle kapcsolatnak kell lennie. A nyomasztó gondok, lelki problémák idején vékonyabb hajszál termelődik, és fokozódik a hajhullás is. A hajviselet az emberi kultúra fejlődése során sokszor változott. A hosszú haj többnyire a nőkre volt jellemző, bár néhány törzsi társadalomban a férfiak hordtak hosszú hajat, a nők feje pedig borotvált volt. Az utóbbi évtizedekben a férfiak inkább rövid hajat viseltek, ezért válhatott sok fiatal fiú hosszú haja a társadalom elleni lázadás jelképévé. A bőr színe emberfajtánként változik, de különböző árnyalatú lehet ugyanannak az embernek a bőre is. Más a bőr színe, ha elsápad, más ha kipirul az ember. Más színe van a betegeknek, más az egészségesnek. A fiatal és az öregkori bőr színe sem ugyanolyan. Színét a legalsó hámsejtrétegben felhalmozódó barna festékanyag, a melanin adja. A szaruréteg halvány szürkéssárga, a felhám felső rétegei is fehéresek. A melanin megvédi az embert a kívülről érkező sugarak nagy részétől. Mennyisége nyáron az erősebb napsugárzás hatására megnő, ezért „barnul le” a bőr. A szeplők kialakulása is a bőrfestékkel kapcsolatos, ezek akkor jönnek létre, ha a festék termelése egyenetlen. Hasonló eredetű a terhes asszonyok arcbőrén létrejövő májfolt is. Az afrikai és dél-ázsiai emberek sötétebb bőrszínét is az okozza, hogy felhámjukban sok a melanin, és nemcsak a legalsó hámsejtekben, hanem minden hámsejtben, sőt az irhában is.
4
A bőrön festékes anyajegyek alakulhatnak ki, amit a melanintartalmú sejtek felszaporodása okoz. Többségük jóindulatú, eltávolításuk azonban indokolt akkor, ha állandó irritációnak, sérülésnek kitett helyen találhatók. Amennyiben egy anyajegy mérete, színe, alakja megváltozik, vagy bőrpír alakul ki körülötte, bőrgyógyász szakorvoshoz kell fordulni, mivel előfordulhat az anyajegyek rosszindulatú átalakulása. Gyakran már az újszülötteken láthatók kisebb-nagyobb lilás, borvörös foltok, amelyeket tűzfoltnak is neveznek. Ezeket a bőr hajszálereinek felszaporodása, tágulata hozza létre. Többnyire csak kozmetikai problémát jelentenek, műtéttel gyógyíthatók. A vér elégtelen mennyisége, a vérfestékek hiánya is megváltoztatja a bőr színét. Közismert a vérszegény emberek sápadt, fehéres bőre. A máj működési zavarát viszont a bőr sárgás elszíneződése jelzi. Az albínó emberekből a bőrfesték teljesen hiányzik. Bőrük teljesen fehér, szivárványhártyájuk áttetsző, ezért szemüket vörösnek látjuk, látásuk zavart szenved, mert szemükbe túl sok fény jut. Ha ütődés, zúzódás vagy érbetegség miatt vér jut az erekből a bőr sejtjei közé, akkor kékesvörös folt jelenik meg a bőrön. Ez később zöldeskék, majd sárgásbarna árnyalatot vesz fel, mert a vér festékanyagai átalakulnak. Végül a folt eltűnik. A bőr elsődleges feladata a belső szervek védelme a külvilág ártalmaitól. A kívülről érkező sugárzás egy részét a bőr festékanyagai visszaverik, illetve elnyelik és hővé alakítják. A sugárzás hatására vastagodik a szaruréteg, és növekedik a melanin mennyisége is. A bőr bizonyos mértékig „hozzászokhat” a sugárzás növekedéséhez. Ezért érdemes nyáron fokozatosan lebarnulni, mert így elkerülhetjük a bőr „leégését”. A túlzott napozás hosszabb idő után akár bőrrákot is okozhat. A bőrt ért mechanikai hatások ellen a szaruréteg hajlékonysága és szilárdsága véd. A hosszú, kitartó igénybevétel a szaruréteget megvastagíthatja. A folyamatosan nyomásnak kitett területeken (talp, sarok, térd, tenyér) szintén megvastagodik a szaruréteg, ezért „kérges” azoknak a tenyere, akik rendszeresen végeznek kétkezi munkát. A rendszeres mechanikai hatás az irhát is megvastagíthatja, a bőralja ilyenkor „lökhárítóként” működik rostos szerkezete és zsírpárnái miatt. A felhámréteg sok vegyi anyaggal szemben megvéd bennünket. A felszínét borító faggyúrétegnek köszönhetően nem ereszti át a vizet és a legtöbb állati, növényi és ásványi anyagot. Jó néhány vegyi anyag azonban megduzzasztja és feloldja a szaruréteget, „kisebesíti” a bőrt (pl. a lúgok, az oltott mész). A bőr védekező működésében alapvetően fontosak a bőr mirigyei is. A faggyúmirigyek (glandula sebacea) zsírral itatják át a szaruréteget, ami növeli az ellenálló képességet, üdévé és egészségessé teszi a bőrt. A verejtékmirigyek (glandula sudorifera) benedvesítik a bőrfelszínt. Ha fokozottan működnek, nagy mennyiségű hőt képes leadni a szervezet. A test belsejének hőmérséklete nagy hidegben és hőségben egyaránt 37 °C körüli. A több mint másfél négyzetméternyi bőr sok hőt ad le, így hőmérséklete 32 °C körül van. Ha a külső hőmérséklet vagy a belső hőtermelés csökken, akkor a bőr csökkenti a leadott hő mennyiséget. Összeszűkül az érhálózat az irhában, a bőr sápadt, hűvösebb felszínű lesz. Kevesebb verejték termelődik, így a bőr felszíne szárazabbá válik. Ha viszont növekedik a külső környezet vagy a test belsejének hőmérséklete, akkor az irha érhálózata kitágul, a bőr felszíne pirosabbá és melegebbé válik. A környezet ilyenkor több hőt vesz át a testből, mint addig. Fokozódik a verejtékmirigyek működése, több víz jut a bőr felszínére, amelynek elpárolgása hőt von el a bőrtől. E mirigyek nemcsak vizet és sókat ürítenek ki, hanem sok káros anyagot is. A verejték napi mennyisége mintegy fél–egy liter. Nagy melegben vagy nehéz testi munka hatására több liternyi verejték is termelődhet naponta. Mivel a verejtékkel nemcsak vizet veszít az ember, hanem többek között konyhasót is, ennek pótlásáról
5
gondoskodni kell. A verejtékkel kellemetlen szagú anyagok is ürülhetnek. A verejtékmirigyek kiválasztó működése a vesééhez hasonlítható. A verejtékmirigyeket a váladék kiválasztásának módja alapján ekrin mirigyeknek nevezzük. Elsősorban az emberre jellemzők, az egyszerűbb emlősök bőréből teljesen hiányoznak. A magzati élet során alakulnak ki a hámból, az irha mélyéig behatoló sejtcsapokból, hasonlóképpen, mint a szőrtüszők. A verejtékmirigyek száma a bőrben óriási, alig van hely, ahol ne fordulnának elő, cm2-enként akár 100 is lehet a számuk, az egész bőrben mintegy kétmillió ilyen mirigy van. Az emberben van egy másik típusú, ősibb mirigy, az apokrin illatmirigy, amely a szőrtüszővel azonos alapból és azzal kapcsolatban fejlődik. Ezeket a mirigyeket az állatvilágból örököltük. Kevesebb ilyen mirigyünk van, mint az állatoknak, mennyiségük pedig emberfajtánként különböző. A nők bőrében több van, mint a férfiakéban. Főleg a nemi szervek, a végbélnyílás, a hónalj, az emlőbimbó és az alhas területén találhatók. A mirigyek váladéka nemcsak oldott anyagokat tartalmazhat, hanem a váladéktermelő sejtek plazmájának részeit is. Így ennek a váladéknak jellegzetes szaga van, amelynek az állatok szaporodásában igen nagy a fontossága. Az emlő tejmirigyei is ilyen illatmirigyekből fejlődtek ki. Bármilyen ellenálló a bőr, vannak olyan anyagok, amelyek áthatolnak rajta. Ilyen az éter, a kloroform és a higany. Ez bizonyos gyógyszerekre és gyógyhatású anyagokra is érvényes, ezt használják ki a gyógyfürdőkezelések során. Környezetünkben vírusok és baktériumok milliói élnek. Egyetlen cm2-nyi bőrön sokféle baktérium több ezer egyede található. A fertőző betegségek kórokozói többnyire mégsem a bőrön keresztül, hanem a tápcsatornán és a légzőszerveken át kerülnek a testbe. A mikroszkopikus élőlények a szaru repedéseiben és a szőrtüszők nyílásaiban nagy tömegben élnek, anélkül hogy betegséget okoznának, sőt sokuknak fontos szerepe van a bőrfelszínen lejátszódó életfolyamatokban. A bőr felszínére jutó baktériumok és vírusok között természetesen kórokozók is vannak. Ezekkel szemben a bőr védekezik. Többségük nem képes áthatolni a bőrön, legtöbbjüket legyengíti vagy elpusztítja a bőr felszínén kialakuló, váladékokból álló védőréteg. E védőréteg anyagainak egy részét azok a baktériumok termelik, amelyek ártalmatlanok, és tartósan a bőr felszínén élnek. A verejték és a szaruréteg aminosavai, zsírsavai és a mélyből a felszínre diffundáló szénsav savanyú védőréteget hoz létre. Tovább fokozza a védelmet az, hogy a szaruréteg zsíros és átjárhatóságot gátló lipoid védőréteget alkot. A bőr felszínén levő váladék olyan enzimeket is tartalmaz, amelyek a legkülönfélébb szerves anyagokat bontják. Ezek egy részét a bőr, más részét a rajta élő mikroorganizmusok termelik. Ezeknek az enzimeknek az összességét enzim-védőrétegnek nevezhetjük, sőt némelyik összetevő alapján akár antibiotikus védőrétegről is beszélhetünk. Mindez azt eredményezi, hogy a kórokozó baktériumok legtöbbje a bőr felszínén már fél óra alatt elpusztul. A bőr a legnagyobb felületű érzékszerv is. Érzőideg-végződései nyomást, simogatást, csiklandozást, húzást, fájdalmat, meleget és hideget fognak fel. Bőrünkben rengeteg érzőideg-végződés van, csak a fájdalomérzékelő idegvégződések száma mintegy 3,5 millió. Hidegérzékelő végződésből csak néhány százezer, melegérzékelőből pedig csak néhány tízezer van. A csiklandozás és a viszketés érzése is a bőrhöz kapcsolódik. A csiklandozás érzését enyhe ingerek váltják ki, a viszketés viszont a bőr kémiai folyamataival is kapcsolatos. A pontos folyamat ma még nem teljesen ismert. Valószínű, hogy a felhám csupasz idegrostjának ingerlésén alapszik, mert ha a hámtól megfosztjuk a bőrt, a viszketés ott már nem jelentkezik. Ezért kaparják véresre ösztönösen a gyermekek a szúnyogcsípések helyét. A viszketés nemcsak külső csípések nyomán alakulhat ki, hanem bizonyos bőrbetegségek vagy belső szervi elváltozások miatt is. Valószínű, hogy a viszketés érzésének kialakulásában nagy szerepe van különböző anyagok (pl. hisztamin) felszabadulásának, ezek az anyagok kis töménységben a fájdalomérzékelő idegvégződéseket ingerlik. A viszketésnek
6
két különböző összetevője van: egy inkább szúró és egy inkább égető érzés. Az alapérzés tehát egy rendkívül gyenge fájdalomérzet. Tény, hogy a fájdalom ellen érzéstelenített bőrön a viszketés sem váltható ki. Enyhül a viszketés, sőt bizonyos kellemes érzést okoz, ha az illető bőrterületet ritmusosan dörzsöljük, simogatjuk. Ezen alapul a viszketést elnyomni igyekvő kényszermozgásunk, a vakarózás is. A bőrnek a szervezet belseje felé irányuló védőtevékenysége is van, amelyet eizofilaxiának nevezünk. Ennek keretében termel napfény hatására D-vitamint annak előanyagából. A befelé ható tevékenység kétféle jellegű. Az egyik általánosan védő: hormonszerű anyagok elválasztása, valamint bizonyos mérgek hatástalanítása. Ez a tevékenység nem fajlagos természetű. A másik fajlagos jellegű, a bakteriális vagy kémiai természetű kórokozó anyaggal való közvetlen érintkezés során lép fel. Régi tapasztalat az, hogy a fertőző betegségek lefolyására nézve kedvező, ha a bőr is részt vesz a kóros folyamatban, ha a betegség folyamán sok kiütés lepi el a bőrt, mert ez alkalmat ad védőanyagtermelésének fokozódására.
A hallás és a helyzetérzékelés A halló- és a helyzetérzékelő szerv felépítése Az emberi fülben a hallás és a helyzetérzékelés receptorai helyezkednek el. A receptorsejtek a belső fülben találhatók: a csiga a hallás, a labirintusszerv (félkörös ívjáratok, tömlőcske és zsákocska) pedig a helyzetérzékelés receptorait tartalmazza. A receptorsejtek mindkét esetben szőrsejtek, ezekből 6 csoport alakult ki, egy-egy a három félkörös ívjáratban, egy a tömlőcskében, egy a zsákocskában és egy a csigában. A fülkagyló a hanghullámokat a tölcsérszerű külső hallójáratba tereli, ami a dobhártyáig tart. A dobhártya mögött található a középfül, mely egy levegővel teli üreg a halántékcsontban. A középfület a garattal a fülkürt köti össze, így kapcsolatban áll a külvilággal. A fülkürt általában zárva van, nyelés, rágás és ásítás közben azonban megnyílik, ami lehetővé teszi azt, hogy a dobhártya két oldalán levő nyomás kiegyenlítődjék. A középfülben találhatók a hallócsontocskák: a kalapács, az üllő és a kengyel. A kalapács „nyele” a dobhártya belső felületéhez csatlakozik, „feje” a középfül falához rögzül, rövid nyúlványa az üllőhöz csatlakozik, aminek a kengyel a folytatása. A kengyel talpát gyűrűszerű szalag erősíti az ovális ablakhoz. A középfülben két kisebb harántcsíkolt izom is van, ezek a kalapácsot és a kengyelt mozgatják. A belső fül, más néven labirintus csontos része (labyrinthus osseus) a halántékcsont sziklacsontjában levő csatornarendszer. Benne található a külső folyadékkal (perilimfa) körülvett hártyás labirintus, melyet a belső folyadék (endolimfa), tölt ki. A két folyadék egymással nem áll kapcsolatban. A receptorsejtek mindegyike az endolimfával érintkezik. A belső fülben található a csiga (cochlea), amely 2,75 csavarulatból álló tekercsszerű cső. Az emberben a cső hosszúsága 35 mm. Belsejében három, hártyákkal elválasztott járat van, a felső és az alsó járat a csiga csúcsánál egy kis nyíláson át kapcsolatban van egymással. A csiga alapja az ovális ablak belső felszínén található. Az alsó csigajárat a kerek ablakon végződik, amelyet rugalmas hártya választ el a középfültől. A felső és alsó csigajáratot perilimfa tölti ki. A középső járat tartalmazza az endolimfát, ez a másik két járattal nincs kapcsolatban.
7
A középső járat alsó részén található az alaphártya, ezen van a Corti-féle szerv, mely a hallás szőrsejtjeit tartalmazza. Ez a szerv spirális alakú, a csiga alapjától a csúcsáig húzódik. A 23 500 szőrsejt négy sorban helyezkedik el. A szőrsejtek nagyobb részét vékony, rugalmas hártya borítja, ezek a külső szőrsejtek. A hártyába vannak beágyazva a szőrsejtek nyúlványai. A belső szőrsejtek nyúlványai nincsenek a hártyában. A szőrsejtekhez idegsejtek csatlakoznak, 90–95%-uk a kevesebb belső szőrsejthez kapcsolódik. Az idegsejtek nyúlványai a VIII. agyidegben érik el az agytörzset, itt a nyúltvelőben végződnek. Innen a következő neuron a talamuszba vezet, majd onnan a hallókéregbe jut az ingerület. Egyes rostok az agytörzsi hálózatos állományba lépnek be. Az elsődleges hallókéreg egy hasadék alján, a halántéklebeny felső részén található. Ezen kívül még több járulékos hallókéregterület van, hasonlóan a bőrérzékelés agykérgi területeihez. Ezek széles kiterjedésűek, és szomszédosak az elsődleges hallókéreggel. A belső fülben található félkörös fejáratok (ductus semicirculares) a tér három egymásra merőleges síkjában helyezkednek el. A csontos ívjáratokon belül a perilimfában felfüggesztve találhatók a hártyás ívjáratok. A receptorok, a szőrsejtek és támasztó sejtjeik a hártyás ívjáratok kiszélesedő részében, kocsonyás burokban találhatók. A tömlőcskében (utriculus) és a zsákocskában (sacculus) is egy-egy szőrsejtekből és támasztósejtekből álló receptorcsoport található. A szőrsejtek nyúlványai szintén a membránban végződnek. Itt azonban kalcium-karbonát kristályok vannak a membránba ágyazódva. A receptorok ingerületét elvezető idegsejtek nyúlványai a VIII. agyidegben érik el az agytörzset, a pályák egy része agytörzsi magokban végződik, más pályák a kisagyba elvezető idegsejtek vezetnek. Az agytörzsi magokból leszálló pályák is elindulnak a gerincvelő felé, kapcsolatban állva a szemmozgásokat működtető agyidegmagokkal is. Vannak olyan neuronok, amelyek a talamuszban átkapcsolódva az agykéreghez vezetik a helyzetérzékelő receptorok ingerületét. A szőrsejtek közel azonos felépítésűek. Mindegyik támasztósejtekből álló sejtrétegbe van beágyazva. A sejtek alapja afferens idegsejtekkel áll kapcsolatban. Érzékelő felszínükön 30– 150 pálcika alakú nyúlvány, szőr emelkedik ki. Ezek közül – a csiga szőrsejtjeit kivéve – az egyik valódi csillószőr, mely azonban mozgásra nem képes. A többi nyúlvány a csillószerű nyúlványt veszi körbe. Ha ezek a nyúlványok a csillószőr felé hajlanak, akkor csökken a membránpotenciál, ha ellenkező irányba mozdulnak el, akkor növekedik. Ha az elmozdulás a csillószőr felé irányul, akkor fokozódik az ionáteresztő képesség, káliumionok lépnek a szőrsejtbe, helyi potenciál keletkezik. Ezt kalciumion-beáramlás követi, amely megindítja a szinaptikus átvivő anyag felszabadulását, és kiváltja az afferens neuronok depolarizációját, majd akciós potenciálját.
A hallás A hangérzet kialakulásához a külső környezet molekuláinak longitudinális rezgése szükséges, ez hanghullám formájában rezgésbe hozza a dobhártyát. A hang hangossága a hanghullám amplitúdójával, magassága pedig a frekvenciájával egyenesen arányos. Ha a hanghullám periodikusan ismétlődő mintázatokat tartalmaz, akkor zenei hang, ha nem, akkor zaj érzetét kelti. A zenei hangok fájdalomérzet esetén az alapfrekvenciára bizonyos számú harmonikus rezgés, felhang adódik, ez adja a megszokott hangszínt, a hang minőségét. Ez teszi felismerhetővé a különböző hangszerek hangját. A hang erősségét decibelben fejezik ki, a decibel-skála logaritmikus, ezért a 0 decibeltől a 140 decibelig, amely már károsíthatja a Corti-szervet, a hangintenzitás 1014-szeresére növekedik. Az ember számára 20-tól 20 ezer Hz-ig terjed a hallható hangok tartománya. Ez szűkebb, mint például a denevérek vagy a kutyák által hallott hangtartomány. Az átlagember
8
mintegy 2000 hangmagassági fokozatot tud megkülönböztetni, a gyakorlott zenészek ennél lényegesen többet. A hang érzékelésének lényege az, hogy a dobhártya rezgését a hallócsontocskák az ovális ablakig vezetik, és ott a belső fül folyadékának hullámzásait okozzák. A hullámok hatására a Corti-szerv idegrostjaiban akciós potenciálok keletkeznek. A dobhártya valójában rezonátorként szerepel, kitérései a kalapács nyelére tevődnek át, innen az üllő, majd a kengyel veszi át a rezgést. A kengyel megrezegteti az ovális ablak membránját, ami turbulens áramlást (örvénylést) kelt a csiga perilimfájában. A belső fül folyadéka azonban a koponyacsontok rezgései miatt is hullámzásba kezdhet. A belső fülben tovahaladó hullámsorozat keletkezik, a csigában előre haladva a hullám amplitúdója fokozatosan növekedik, majd elér egy maximumot, és ezután gyorsan csillapodik a rezgés. A kengyel talpa és az amplitúdó–maximum kialakulási helye közötti távolság a hullámot okozó rezgés frekvenciájától függ. A magas hangok amplitúdómaximuma a csiga alapjához közel van, a mély hangoké a csiga csúcsa közelében. Mivel az endolimfát a felső perilimfajárattól elválasztó hártya rugalmas, a perilimfa rezgései az endolimfára is áttevődnek. Az alaphártya felső széle a szőrsejtekkel együtt szabadon mozog az endolimfában. A folyadékmozgás hozza ingerületbe azokat a szőrsejteket, amelyek a hallóideg sejtjeinek akciós potenciálját váltják ki. Bizonyítékok vannak arra, hogy a szőrsejtek nagyobb része önállóan is mozog. Az ember hallókérgében a hangok érzékelése a frekvencia szerint más-más helyen megy végbe. A hang irányának érzékelésében az játszhat szerepet, hogy a hanginger az egyik fület hamarabb éri el, mint a másikat, valamint az, hogy a hang intenzitása a hangforráshoz közelebbi oldalon nagyobb.
A helyzetérzékelés Ha valamelyik félkörös ívjárat síkjában szöggyorsulással járó mozgás jön létre, az ebben az ívjáratban a szőrsejtek ingerületét okozza, mert a folyadék a forgással ellentétes irányban mozdul el, mindez nyomást gyakorol a szőrsejtekre is. Ugyanez következik be a forgómozgás lassulásakor is. Az egyenes vonalú, gyorsuló mozgás feltehetően nem hozza ingerületbe a szőrsejteket. A forgó mozgás kezdetén és végén a szemek ismétlődő rángásai figyelhetők meg. Ez a nisztagmus, ami tulajdonképpen egy reflex, amely a tekintetet álló pontokra rögzíti a test forgása közben is. Jól megfigyelhető mindez a balettáncosok forgó mozgása közben. A forgó mozgás kezdetén a szemek lassan a forgással ellentétes irányba térnek ki, fenntartva a vizuális rögzítést. Ezt követően a szemek gyors mozgással új rögzítési pontra ugranak vissza, majd a lassú, ellenkező irányú mozgás újra kezdődik. A folyamatban a helyzetérzékelő szerv mellett egy agytörzsi központ működése is fontos. Az egyenes vonalú gyorsulásra a tömlőcske és a zsákocska szőrsejtjei reagálnak. A tömlőcske a vízszintes, a zsákocska pedig a függőleges irányú gyorsulásra érzékeny. A belsejükben lévő kristályok nagyobb sűrűségűek, mint az endolimfa, így gyorsuló mozgáskor az ellenkező irányba mozdulnak el, elhajlítják a szőrsejtek nyúlványait, ami az idegrostokban akciós potenciált alakít ki. Ezeknek a szőrsejteknek fejmozgás nélkül is van ingerületleadásuk, mert a kristályokra a nehézségi gyorsulás hat. A helyzetérzékelő szerv túlzott ingerlésekor jól ismert jelenségek lépnek fel: hányinger, a vérnyomás változása, verejtékezés, elsápadás és hányás. Ezek a rendszer agytörzsi összeköttetésein át megvalósuló reflexek. A térbeli orientációban nemcsak a helyzetérzékelő szerv működése fontos, hanem a vizuális információk is. Úgy tartják, hogy ez különösen a nőkben nagy jelentőségű, a férfiak
9
térbeli orientációja inkább a helyzetérzékelő szerv működésén alapul. Az orientációban azonban fontosak az ízületek és a bőr nyomásérző receptoraiban keletkezett ingerületek is. A különböző helyekről érkezett impulzusok végül az agykéregben szintetizálódnak.
A szaglás A szaglás és az ízérzés egymással és a gyomor-bél rendszer működésével is kapcsolatban áll. Az ételek zamatát ízük és illatuk együttesen határozza meg. A szaglóreceptorok telereceptorok, hiszen az ingert a távoli ingerforrástól a receptorokhoz jutó gőzök és gázok jelentik. A szagérzetet keltő molekulák általában 3-20 szénatomot tartalmaznak. Az erős szagú anyagok jól oldódnak vízben vagy zsírokban. A szaglóreceptorok az orrnyálkahártya szaglóhámjában helyezkednek el. Számos állathoz viszonyítva az ember szaglása gyenge. Az emberi szaglóhám területe mindössze 5 cm2, az orrüreg tetején, az orrsövény mellett található. A nyálkahártya támasztósejtjei között elszórtan 10-20 millió receptorsejt helyezkedik el. A támasztósejtek a hámréteget folyamatosan bevonó nyákréteget termelnek. A szaglóreceptorok idegsejtek, a szaglóhám területén kerül az idegrendszer a legközvetlenebb kapcsolatba a külvilággal. A szaglóreceptoroknak rövid, vastag dendritjük van, végük kiszélesedik. Innen szőrszerű képletek nyúlnak a nyálka felszínére. Egy idegsejten 10-20 szőr található. A szaglóreceptorokat csak azok az anyagok ingerlik, amelyek feloldódnak a szaglóhámot bevonó vékony nyálkarétegben. A szaganyag molekuláinak kötődése a sejtreceptorokhoz helyi potenciálváltozást hoz létre, feltehetően a membránok ioncsatornáinak megnyílása révén. Ez a helyi potenciál okozza az axon kezdeti szakaszában a tovaterjedő csúcspotenciál kialakulását. A szaglóreceptorok axonjainak sokasága gömbszerű szinapszisrendszert alkot a következő idegsejt dendritjein. Egy-egy ilyen képződményben átlagosan 26 000 receptorsejt kapcsolódik az impulzust elvezető idegsejtre. Ezeknek az idegsejteknek az axonjai vezetnek a szaglókéregbe, mely a limbikus rendszer része. A szaglópálya nem kapcsolódik át a talamuszban, a szaglásnak nincs képviselete a fali lebenyben található szomato szenzoros mezőben. Az ember 2000-4000 szagot tud megkülönböztetni. Ennek az élettani alapja azonban még nem pontosan ismert. Az állatvilágban a szaglás és a szexuális tevékenység között szoros kapcsolat van, a nők illatszerhasználata azt bizonyítja, hogy hasonló a helyzet az embernél is. A nők szagérzékelése jobb, mint a férfiaké. Nyugodt légzés esetén a beáramló levegőnek csak kis része éri el a szaglóhámot, mert a levegő az orrüreg alsó részén áramlik át. Szippantáskor a szaglóhámot elért levegő mennyisége jelentősen megnő, és ekkor a szaglóreceptorokat intenzívebb inger éri. A szaglóhámban fájdalomérzékelő idegrostok szabad idegvégződései is megtalálhatók. Idegvégződéseik a kiindulópontjai az orrnyálkahártya ingerlésével bekövetkező tüsszentésnek, könnyezésnek, légzésgátlásnak és más reflexeknek. A szaglószerv rendkívül gyorsan adaptálódik. Ez az oka annak, hogy még nagyon kellemetlen hatású szaginger keltette szagérzet is idővel csökken vagy megszűnik.
Az ízérzés Az ízérző receptorok az ízlelőbimbókban találhatók, ezek 50-70 µm átmérőjű ovális testecskék, melyekben mintegy 40 támasztósejt és 5-18 szőrsejt van, ez utóbbiak a
10
receptorsejtek. A receptorsejtek jó néhány szőrszerű nyúlványt bocsátanak az ízlelőbimbó felszínére. Minden egyes ízlelőbimbót mintegy 50 idegrost lát el, minden idegrost átlagosan 5 ízlelőbimbóból származó ingerületet továbbít. Az emberi ízlelőbimbók a gégefedő, a lágy szájpad és a garat nyálkahártyájában, valamint a nyelvcsúcs és a nyelvgyök területén találhatók. Összesen mintegy 10 ezer ízlelőbimbónk van. Az ízérző receptorok kémiai receptorok, amelyeket a nyálban feloldódott anyagok hoznak ingerületbe. Az anyagok a receptorsejt helyi potenciálját hozzák létre, ami akciós potenciált alakít ki. A folyamat pontos menete nem ismert, de az bizonyított, hogy néhány ízérzést kiváltó molekula az ízlelőbimbók specifikus fehérjéihez kötődik. A receptorsejtekben keletkezett ingerületet az arcideg, a nyelv-garat ideg és a bolygóideg rostjai vezetik az agytörzsbe. Itt a rostok egyesülnek és közös pályán a talamuszba vezetnek, ahonnan újabb átkapcsolás után az agykérgi ízérző központba jutnak. A központ a fali lebeny elülső részén, a hasadék alsó tájékán található. Az ízérzésnek valójában nincs önálló agykérgi területe, rostjai az arcról származó bőrfelület agykérgi képviseletére vezetnek. Az ember 4 alapízt érez, a keserűt a nyelv hátsó részén, a savanyút és a sósat a nyelv oldalán, az édeset a nyelv hegyén. Savanyú és keserű érzés a szájpadon is kialakul, édes és sós kevésbé. A 4 alapízt a garat és a gégefedő receptorai is érzékelik. A különböző területeken levő ízlelőbimbók szövettanilag nem különböznek, az állatokban végzett kísérletekkel megállapították, hogy egyes ízlelőbimbók csak egyféle jellegű ízre reagálnak, más bimbók többféle ízféleségre is érzékenyek, egyesek mind a négyre. Számos emlősállatban a desztillált vízre érzékeny ízlelőbimbók is kialakultak. Ilyen az emberben nincs. Savanyú ízűnek érzékeli az ember a savakat. Az érzés általában arányos a hidrogénion koncentrációjával, de a szerves savak gyakran savanyúbbak, mint a szervetlenek. A sós ízt a nátriumion okozza, de sós ízű néhány szerves vegyület is. Keserű ízű a kinin, a morfin, a nikotin, a koffein és a karbamid is. A szervetlen magnézium-, ammónium- és kalciumsók keserű ízét a kation okozza. A legtöbb édes ízű anyag szerves vegyület. Édes ízűek az egyszerű és kettős cukrok, a glicerin, egyes alkoholok, ketonok és számos más egyéb szerves vegyület is. Édesítő hatása van két fehérjének, valamint a mesterséges édesítőszerek közül a szaharinnak és a ciklamátnak. Az ételek zamata többnyire a 4 alapíz kombinációjából jön létre. Bizonyos esetekben a kedvelt íz fájdalomérzést is tartalmaz, ilyen például a csípősség. Az ételek ízhatásában jelentős szerepet játszik szaguk és hőmérsékletük is.
A látás A szem felépítése Az emberi szemgolyóban a védőrétegeken belül a fényt a receptorrétegbe gyűjtő fénytörő rendszer, a fényérzékeny receptorok rétege és a receptorok idegimpulzusait az agyba juttató idegrostok rendszere található. A szemgolyót kívül az ínhártya (sclera) védi, ennek elülső folytatása a szaruhártya (cornea). Az ínhártyán belül az érhártya (chorioidea) borítja, ez pigmenttartalmú sejtekből áll,
11
érhálózata táplálja a szemgolyót. Az érhártya elülső folytatása a szivárványhártya (iris), ennek pigmenttartalma adja a szem színét, a fény csak a rajta lévő, változtatható méretű pupillán (diaphragma) át jut a szemgolyóba. Az érhártya hátsó kétharmadát az ideghártya (retina) fedi, ebben vannak a receptorok. A szaruhártya mögött található az elülső (camera anterior bulbi), a szivárványhártya és az üvegtest között a hátulsó szemcsarnok (camera posterior bulbi). A szemcsarnokokat csarnokvíz (humor aquosus) tölti ki. A pupilla mögött található a szemlencse (lens cristallina), melyet lencsefüggesztő rostok tartanak. A rostokat az érhártyából kialakuló sugártest (corpus ciliare) körkörös izomrostjai (musculus ciliaris) mozgatják. A sugártest termeli a csarnokvizet, ami normális esetben folyamatosan felszívódik. A lencse mögött a szemgolyó nagy részét az üvegtest (corpus vitreum) tölti ki. Az ideghártya 10 rétegű, receptorai a pálcikák és a csapok, ezeken kívül tartalmaz még bipoláris sejteket, dúcsejteket, horizontális és amakrin sejteket is. A receptorsejtek az érhártya felőli legbelső rétegben találhatók, a bipoláris sejtekkel állnak kapcsolatban, azok pedig a dúcsejtekkel. A dúcsejtek axonjai alkotják a látóideget. A horizontális sejtek a receptorsejteket, az amakrin sejtek pedig a dúcsejteket kapcsolják össze egymással. Egyes eseteken az amakrin sejtek a bipoláris sejtek és a dúcsejtek között is kapcsolatot teremtenek. Az ideghártya idegsejtjeit a Müller-sejteknek nevezett gliasejtek fogják össze. Miután a receptorok az ideghártya érhártya felüli oldalán helyezkednek el, a fénynek teljesen át kell hatolnia a retinán ahhoz, hogy ingerületbe hozza a receptorsejteket Az ideghártya mögött az érhártya pigmenttartalmú sejtjei elnyelik a fénysugarakat, így a szemgolyó belseje tükrözésmentessé válik. A receptorok elhelyezkedése miatt az idegimpulzus a fénysugárral ellentétes irányban halad, előbb a bipoláris, majd a dúcsejteken keresztül. Az utóbbiak axonjai egyetlen helyen, a vakfoltban hagyják el a szemgolyót, ennek a területén nincsenek receptorsejtek. A retina receptorokban leggazdagabb területe a sárgafolt. Itt csapok sokasága zsúfolódik össze, pálcikák nincsenek; itt a legnagyobb a látásélesség. Ezen a területen minden egyes csapot egyetlen bipoláris sejt kapcsol össze egy dúcsejttel. Az ideghártya többi területén a pálcikák vannak túlsúlyban, többesével kapcsolódnak a bipoláris sejtekre. Az emberi szemben mintegy 6 millió csap és 120 millió pálcika van, a dúcsejtek axonszáma viszont csak 1,2 millió. Így egyetlen látóidegrosthoz átlagosan mintegy 105 receptorsejt tartozik. A pálcikákban és a csapokban megkülönböztethető egy külső és egy belső egység, valamint a szinapszist kialakító részlet. A külső egységet módosult csillók építik fel, melyek membránból álló tömlők vagy korongocskák szabályos halmazaiból állnak. Fényérzékeny pigmentet tartalmaznak. A belső egység különösen gazdag mitokondriumokban. A receptorok külső egységei folyamatosan megújulnak, a pálcikákban új korongok képződnek, az elöregedett korongocskákat a pigmenthám sejtjei fagocitálják. A csapok megújulása feltehetően egyszerre több helyen is végbemegy. A pálcikák rendkívül fényérzékenyek, már 1 foton mennyiségű fény hatására ingerületbe kerülnek. Elsősorban az éjszakai látás receptorai. Ez a látás nem képes a tárgyak részleteit és körvonalait jól megkülönböztetni, nem érzékel színeket sem. A csapok ingerküszöbe 5-7 foton. A csaprendszer éleslátása lényegesen jobb, világosban a csapok felelnek a látásért és a színlátásért. A szemgolyót hat szemmozgató izom mozgatja, melyeket három pár agyideg működtet. A sérülések ellen a szemet a szemhéjak védik, melyeket belülről a kötőhártya borít. A könnymirigyek nedvesen tartják a szaruhártyát, váladékuk a könnyvezetéken át az orrüregbe ürül. A szaruhártya folyamatos nedvesen tartását a pislogás segíti.
12
A látás folyamata Az emberi szem számára látható fény hullámhossztartománya mintegy 397–723 nm. A fénysugarak a levegő és a szaruhártya között, valamint a szemlencse elülső és hátulsó felszínén megtörnek, mert a találkozó közegek fénytörési mutatója eltérő. A kétszer domború szemlencse az ideghártyára gyűjti össze a szaruhártyára érkező fénysugarakat. A teljes szem fénytörő képessége 66,7 dioptria, ebből 42 dioptria esik a szaruhártyára. (A dioptria a méterben mért fókusztávolság reciproka.) Távolra nézéskor a sugárizom elernyedt állapotban van, a szemlencse a párhuzamosan beeső fénysugarakat a retinára gyűjti össze. Ahhoz, hogy a 6 m-nél közelebbi tárgyakról érkező sugarak a retinára kerüljenek, növelni kell a szemlencse fénytörését. Ezt a folyamatot nevezzük akkomodációnak. Közelre nézéskor a sugárizom összehúzódik, közeledik a szemlencséhez, ezért a lencsefüggesztő rostok ellazulnak, és a lencse rugalmassága miatt domborúbbá válik. Gyermekkorban ez az alakváltozás akár 12 dioptriával is növelheti a szem fénytörő képességét. Az akkomodáció aktív izommunkát igényel, ezért a közelre nézés fárasztó. Mivel a lencse domborodásának mértéke korlátozott, a nagyon közeli tárgyakról származó fénysugarakat nem lehet az ideghártyára gyűjteni. Azt a szemhez legközelebb eső pontot, amelyet még élesen lehet látni, a látás közelpontjának nevezik. Az életkorral a közelpont egyre távolabb kerül a szemtől, a 10 éves kori 9 cm-ről 60 éves korra mintegy 83 cm-ig távolodik. A közelpont távolodását a lencse rugalmasságának csökkenése okozza. Általában 40–45 éves kor körül éri el a romlás azt a mértéket, hogy olvasáshoz már szemüvegre van szültség. A közeli tárgyak nézésekor a két szem optikai tengelye szöget zár be egymással, és a pupillák is szűkülnek. A pupilla működését azonban a fény mennyisége is befolyásolja, sőt a vészreakciós helyzetnek is pupillatágító hatása van. A szemgolyóban – a képalkotás fizikai törvényeinek megfelelően – valódi, kicsinyített, fordított állású kép keletkezik a retinán. Az egyenes állású képlátás az agy működésének eredménye, már csecsemőkorban kialakul. A fény hatására keletkező akciós potenciálokat a csapok és a pálcikák fényérzékeny vegyületeinek szerkezetváltozása okozza. A fény hatására a receptorok helyi potenciálja alakul ki, ami a bipoláris sejteken keresztül a dúcsejtek akciós potenciálját hozza létre. A csapokban a potenciálváltozás gyorsan keletkezik és szűnik meg, a pálcikákban a kialakulás gyors, a megszűnés lassú. Fény hatására a pálcikákban a rodopszin (látóbíbor) egy opszin nevű fehérjére és az Avitamin aldehidjére bomlik. Sötétben a látóbíbor vitamin-összetevője cisz-konfigurációban van, a fény hatására szerkezete transz-konfigurációba alakul át. Ez elindít egy anyagátalakulási sorozatot, melynek befejező lépése a két összetevő szétválása. Ezek a reakciók már a fénytől függetlenül mennek végbe. A csapokban lejátszódó folyamatok feltehetően hasonlóak a pálcikák folyamataihoz. A csapoknak három fajtája alakult ki. Ezek a 440, 535 és 565 nm hullámhosszúságú fényre adnak maximális választ. Mindegyik csapban az Al-vitamin aldehidje és egy, az opszinhoz hasonló, de a csaptípusra jellemző szerkezetű fehérje van. Az ideghártyában három egymást követő „kép” alakul ki. A receptorokban kialakított kép a bipoláris sejtekben második képpé alakul, mert a horizontális sejtek módosítják az első képet. A harmadik kép a dúcsejtekben jön létre, kialakulását az amakrin sejtek működése befolyásolja. Ez a harmadik kép jut az agykéregbe. A receptorsejtek, a bipoláris és a dúcsejtek együttműködése eredményezi, hogy az élesen megvilágított ideghártyaterület
13
környékén gátlás érvényesül, ezért a látott kép kontrasztossá válik. A folyamatot oldalmezőgátlásnak nevezzük. Az ideghártya dúcsejtjei között vannak olyanok is, amelyek csak akkor kerülnek ingerületbe, ha a fényintenzitás növekedik. Az ezekhez tartozó receptorsejtek a bekapcsolási receptorok. Más dúcsejtek csak csökkenő fényintenzitás hatására továbbítanak ingerületet, ezek érzéksejtjei a kikapcsolási receptorok. A talamuszba való belépés előtt az ideghártyák orr felőli oldaláról származó látóidegrostok kereszteződnek, a halánték felőli ideghártyafélből származó idegrostok azonban nem. A talamuszban és az agykéreg elsődleges látókérgi területén a látóidegrostok pontszerű képviselete valósul meg, vagyis minden látóidegrostnak megvan a megfelelő központi idegrendszeri sejtje. Az elsődleges látókéreg az agykéreg nyakszirtlebenyében található, itt a látott kép alapvonásai alakulnak ki. A belső részletek a másodlagos látókéregben jönnek létre, mely az elsődleges kéreg közelében található. Az agykéreg 40%-a kapcsolatos a látással. Ha valaki erősen megvilágított környezetből gyengébb megvilágítású helyre megy, akkor szemének. hozzá kell szoknia a kisebb fényintenzitáshoz. Ilyenkor a retina fokozatosan érzékenyebbé válik a fényre. A teljes sötétadaptáció 20 perc múlva éri el a maximumát. Ha gyenge megvilágítású helyről éles fénybe megy valaki, akkor a fény eleinte kellemetlenül soknak tűnik, de a szem érzékenységének csökkenésével, mintegy 5 perc alatt végbemegy a fényadaptáció. Ekkor valójában csak a sötétadaptáció megszűnéséről van szó. A sötétadaptációhoz a látóbíborkészletek feltöltődése szükséges. Világosban ugyanis a pigment jelentős része folyamatosan lebomlik, ezért gyenge fényben idő kell ahhoz, hogy a szükséges rodopszinmennyiség felhalmozódjék. A szemgolyók akkor sincsenek nyugalomban, ha valaki meredten néz egy álló tárgyat. Folyamatosan apró rángásokat végeznek, ez az élettani nisztagmus. Ha ugyanis egy tárgy képe az ideghártyának mindig ugyanarra a helyére esik, akkor a tárgy eltűnik a látásból. Az élettani nisztagmus ezt akadályozza meg. A látásélességet a közismert Snellen-féle betűtáblával vizsgálják. A táblák úgy készülnek, hogy a legkisebb betűk 5 m távolságból éppen olvashatóak legyenek. Az emberi szem másodpercenként 45–55 különálló fényingert már folyamatos ingerként érzékel. A határ a legyekben vagy a méhekben 200–300 fényinger, tehát ezek az állatok a különálló fényingerek sokkal nagyobb mértékű megkülönböztetésére képesek, mint az ember. A két szem látóterének központja egybeesik, ez a binokuláris látótér. A térlátás annak következtében jön létre, hogy a külvilág tárgyait a két szem nem ugyanolyan szög alatt látja, így az agykéregben ugyanarról a tárgyról két, kissé eltérő kép alakul ki. A térlátásban fontos szerepet játszik még a tárgyak viszonylagos nagysága, árnyékuk, mozgó tárgyak esetében az egymáshoz viszonyított mozgás. Kétségtelen, hogy a térlátáshoz a binokuláris látás is hozzájárul. A színlátás receptorai a csapok. A színeknek tónusa, intenzitása és telítettsége van. Minden színnek van komplementer színe, mellyel összekeverve fehér színérzet jön létre. A vörös (723–647 nm), a zöld (575–492 nm) és a kék (492–450 nm) az alapszínek, ezek keveréséből a spektrum bármelyik színe előállítható. A színérzet azonban attól is függ, hogy a látótérben még milyen színű tárgyak vannak. A Young-Helmholtz-féle színlátáselmélet helyesen háromfajta csap létezését tételezte fel. A csapok festékanyaga különböző, vannak a kék, a zöld és a vörös színre legérzékenyebb csapok. Az érzékelt hullámhossznak megfelelően rövidhullámú, középhullámú és hosszúhullámú pigmentnek is nevezik ezek fényérzékeny anyagát. Csak az óvilági majmokban és az emberekben van háromféle pigment. Az újabb kutatási eredmények szerint a színlátásban a retina és a látókéreg működése egyaránt fontos.
14
Az ember látásában a szemgolyó mozgásainak nagy jelentősége van. Négyféle szemmozgás alakult ki. Ezek egyike hirtelen, szaggatott jellegű mozgás, amikor a tekintet egyik tárgyról a másikra vált. A mozgó tárgyakat viszont folyamatos, követő mozgás kíséri. Egyes szemmozgások a helyzetérzékelő szervből eredő ingerületek hatására jönnek létre, és a fej mozgása közben a látott tárgy vizuális rögzítését tartják fenn. Végül vannak olyan mozgások is, amelyek egymás felé fordítják a két szem optikai tengelyét, ha a figyelem közeli tárgyra irányul.
Az érzékelés tanult folyamatai A receptorok és érzékszervek, az érzőidegek, érzőpályák, a talamusz és az érzőkéreg anatómiai felépítése és ebből kifolyólag működésének nagy része öröklődés által meghatározott. Az érzékelőműködésnek azonban számos tanult folyamata is van, ezek az egyedfejlődés korai szakaszához kötődnek. A legtöbb emberi érzékelőműködés – bár potenciálisan öröklött képesség – csak tanulással fejleszthető megfelelő szintre. A látás fejlődésének kritikus periódusa van, ebben a periódusban a látókéreg sejtjei igénylik a megfelelő látási információkat. Ha ez elmarad, akkor a látásfejlődés súlyos zavart szenved. A látásfejlődés kritikus periódusában stabilizálódik a térlátás is. Ha ilyenkor az egyik szemet letakarták, akkor nem alakult ki a térlátás. Az alak- és formafelismerésben is nagyon fontos a tanulásszerepe. A látásnak kritikus periódusa csak az emlősökben van. A macskákban a születés utáni 4–6. hét, a majmokban a születés utáni első 6 hónap a kritikus periódus. Az ember látástanulásának kritikus periódusa 4–5 éves korig tart, de a komplex látásérzékelés megtanulása egészen 14–16 éves korig elhúzódik. A csecsemőnek már kezdetben meg kell tanulnia a látott képek 180 fokkal való elfordítását. Ma már nem kétséges, hogy az ingerszegény környezetben nevelkedett gyermekek látóképessége és látáskultúrája elmarad a megfelelő vizuális információs környezetben felnövőktől. A hallástanulásnak is van kritikus periódusa. A gyermek hallásfejlődése látásfejlődésénél lassabban halad. A két képesség fejlődése csak 6–8 éves korra egyenlítődik ki. Az emberi hallás viszonylag lassú fejlődése az emberi beszédképesség ugyancsak hosszú ideig tartó kialakulásával függ össze. Az adatok azt bizonyítják, hogy a beszéd a gyermekekben csak akkor alakul ki, ha előzőleg folyamatosan hallják, mintegy modellszerűen, a megtanulandó beszédet. A hallóközponttal kapcsolatban lévő érző beszédközpont már hónapokkal előbb rögzíteni képes a tárgy nevét, mint ahogy azt a motoros beszédközpont ki tudja mondatni. Ezt szemlélteti az, hogy az 1–2 éves gyerekek általában sokkal több tárgyat tudnak azonosítani, mint amennyit meg tudnak nevezni. Régi tapasztalat, hogy a süketen született gyerekek nem tanulnak meg beszélni. Ha a gyermeknek 3 éves korában műtéttel visszaadják a hallását, akkor megtanul beszélni, de szókincse rendkívül primitív lesz, artikulációja rossz, amit még logopédussal sem lehet korrigálni. Ez a régi tapasztalat is a hallás tanulásának kritikus periódusát bizonyítja. Éppen ezért helyes Kodály Zoltán (1882–1967) világhírű énektanítási módszere, mely éppen a kritikus periódusban hangsúlyozza a megfelelő rendszerességgel oktatott minőségi zenei anyag fejlesztő jellegét.
15
