Libmonster ID: UA-2476

Заглавие статьи ОРГАН РАВНОВЕСИЯ
Автор(ы) Галина СОЛНЦЕВА
Источник Наука в России,  № 2, 2012, C. 13-19

Доктор биологических наук Галина СОЛНЦЕВА, Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН (Москва)

Вестибулярный аппарат, благодаря которому люди и животные способны ощущать положение и движение собственного тела в пространстве, хорошо изучен нами в структурном плане. Во многих сферах человеческой деятельности эти данные имеют серьезное прикладное значение. Биологов же знание морфологии слуховой системы и органа равновесия различных групп млекопитающих приблизило к пониманию пути их эволюционного развития, обусловленного изменениями среды.

Правда, на вопрос о происхождении вестибулярного аппарата млекопитающих у ученых пока нет единого ответа. Согласно самой известной из существующих гипотез, звери "получили" его от рыб, чьи органы боковой линии (они расположены на поверхности тела с обеих сторон - от жаберных щелей до хвоста), предназначенные для восприятия движения и вибрации воды, трансформировались при изменении условий обитания. У млекопитающих новым функциям органа равновесия соответствует особая его структура, он размещен глубоко в черепе и лишен контакта с внешней средой.

стр. 13

Развитие органов слуха и равновесия у зародыша кита (малого полосатика): A - деление слухового пузырька на улитку и вестибулярный аппарат, B, C - вестибулярный аппарат вдвое меньше улитки. 1 - улитковый канал; 2 - вестибулярный аппарат (полукружные каналы); 3 - мозг; 4 - улитка; 5 - саккулюс; 6 - утрикулюс; 8 - полукружный канал.

Для того чтобы понять, как работает вестибулярный аппарат позвоночных животных, необходимо хорошо представлять строение их периферической слуховой системы*. В 1960 - 1970-е годы я, тогда специалист-морфолог Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН, изучала соответствующие особенности наземных, подземных, воздушных, полуводных и водных млекопитающих (эту работу нам поручили в связи с возникшим на государственном уровне интересом к эхолокационным способностям дельфинов). Мы проанализировали изменения структуры органов слуха и равновесия у представителей разных экологических групп на пути их адаптации к водному образу жизни и в итоге нашли морфологические признаки, отражающие путь эволюционного развития животных, что было высоко оценено научным сообществом. Наши исследования продолжались в последующие десятилетия и сегодня по-прежнему привлекают внимание специалистов: не случайно имя автора настоящей статьи включено в 29 том книги "Who is who in the world" (2012).

ИЗОЛИРОВАННО ОТ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Прежде чем сравнивать заинтересовавшие нас особенности разных экологических групп млекопитающих, обратимся к современным представлениям о морфологии их слуховой системы. Вспомним, у млекопитающих внутреннее ухо находится в каменистой части (или пирамиде) височной кости. Из-за сложности в строении его также называют лабиринтом. На самом деле таковых два - костный и перепончатый. Первый включает орган слуха (улитку) и струк-


* См.: Г. Солнцева. Миры звуков и анатомия слуха. - Наука в России. 2009. N 2 (прим. ред.).

стр. 14

Развитие органов слуха и равновесия у зародыша дельфина-стенеллы: A - деление слухового пузырька на улитку и вестибулярный аппарат, B - криста в ампуле полукружного канала, C - саккулюс и утрикулюс, D - начало клеточной дифференцировки саккулярной макулы. 1 - улитковый канал; 2 - вестибулярный аппарат (полукружные каналы); 5 - саккулюс; 6 - утрикулюс; 7 - ампула полукружного канала; 8 - полукружный канал; 10 - вестибулярный нерв; 10a - кохлеарный нерв; 11 - ампулярная криста; 12 - утрикулярная макула; 13 - саккулярная макула; 14 - рецепторные клетки саккулярной макулы.

туры вестибулярного аппарата - три весьма сложно устроенных полукружных канала с овальной полостью (преддверием), отделяющей их от улитки. Перепончатый лабиринт лежит внутри костного и по форме обычно повторяет его, но он значительно меньше, со стенками, образованными плотной соединительной тканью.

Далее представим себе, как выглядит орган равновесия млекопитающих. Это - замкнутая система двух перепончатых мешочков - округлого (саккулюса), овального (утрикулюса) и трех полукружных каналов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и открывающихся в утрикулюс, на входе образуя расширение - "ампулу". Перепончатый лабиринт полукружных каналов (так же, как и улитки) заполнен жидкостью, эндолимфой, а с внешней стороны омывается перилимфой.

Теперь рассмотрим структуру вестибулярного аппарата подробнее. На внутренней поверхности саккулюса и утрикулюса имеются специальные образования - слуховые пятна (макулы) и слуховые гребешки (кристы) с рецепторными, или волосковыми, клетками, к которым подходят волокна нерва преддверия. Кристы обычно ориентированы перпендикулярно плоскости полукружного канала и расположены в его расширении, отчего их называют ампулярными. Каждая из них покрыта рецепторным эпителием, либо покрывающим оба ее склона и вершину, либо сосредоточенным в ее средней части. Помимо волосковых клеток, он включает и опорные, между ними проходят нервные волокна, способные возбуждать рецепторные клетки. Чуть выше в ампуле находится желатиноподобная мембрана, так называемая купула, с большим количеством влаги.

стр. 15

Развитие слуховых и вестибулярных структур у зародыша белухи: A - деление слухового пузырька на улитку и вестибулярный аппарат; B - большая улитка и маленький вестибулярный аппарат; C - криста в ампуле полукружного канала; D - нижний оборот улитки и формирование улиткового канала. 1 - улитковый канал; 2 - вестибулярный аппарат (полукружные каналы); 3 - мозг; 4 - улитка; 5 - саккулюс; 6 - утрикулюс; 7 - ампула полукружного канала; 8 - полукружный канал; 10 - вестибулярный нерв; 10a - кохлеарный нерв; 11 - ампулярная криста.

Итак, мы вплотную подошли к механизмам действия вестибулярного аппарата. У позвоночных животных его рецепторы, реагирующие на смещение тела, как уже говорилось, заложены в кристах и макулах. Вот почему так важны эти структуры. При повороте головы, наращивании или снижении скорости движения меняется давление эндолимфы на чувствительные клетки слуховых пятен и гребешков, что, в свою очередь, вызывает возбуждение нерва преддверия, затем возникший импульс передается в головной мозг - в его коре возникает ощущение положения тела в пространстве. Соответственно происходит рефлекторное изменение тонуса различных групп мышц. Благодаря данному механизму млекопитающие и способны сохранять равновесие.

Из рецепторов равновесия поступают сигналы двух типов: статические (обусловленные положением тела) и динамические (связанные с ускорением). И те, и другие возникают при механическом раздражении чувствительных волосков в результате смещения желеобразных купул либо известковых образований эндолимфы - отолитов, обычно более плотных, чем окружающая их жидкость. Вследствие разной инерции эндолимфы и купулы последняя при ускорении тела сдвигается, причем сопротивление трения в тонких каналах служит демпфером

стр. 16

Так развиваются слуховые и вестибулярные структуры у зародышей серой крысы (A) и домашней свиньи (B, C, D). 1 - улитковый канал; 2 - вестибулярный аппарат (полукружные каналы); 3 - мозг; 4 - улитка; 5 - саккулюс; 6 - утрикулюс; 7 - ампула полукружного канала; 8 - полукружный канал; 9 - ушная раковина.

(глушителем) всей системы. Овальный мешочек, утрикулюс, играет ведущую роль в восприятии положения тела и, вероятно, участвует в ощущении вращения, за что его называют органом гравитации. Круглый же мешочек, саккулюс, необходим для восприятия вибраций.

АДАПТАЦИЯ К УСЛОВИЯМ ОБИТАНИЯ

Мозг "узнает" о возбуждении рецепторных клеток вестибулярного аппарата через посредство соответствующей ветви слухового нерва. В ответ на сигнал о раздражении возникает ряд рефлексов (ослабление или усиление тонуса мышц шеи, туловища и конечностей), позволяющих сохранить равновесие при изменении положения тела. У человека при этом могут развиваться признаки укачивания, характерные для морской болезни (головокружение, нарушение сердечной деятельности и ритма дыхания, тошнота, рвота). Но частое повторение таких неприятных ситуаций ведет к постепенному ослаблению вышеописанной реакции. Подобное привыкание - основа вестибулярной тренировки, применяемой при физической подготовке моряков, летчиков, космонавтов и др. Она включает движения, раздражающие орган равновесия (наклоны, повороты, прыжки, упражнения на батуте, перекладине и т.п.), а также повторное

стр. 17

Развитие слуховых и вестибулярных структур у зародыша моржа: A - эндолимфатический проток, B, C - формирование саккулюса и утрикулюса. 1 - улитковый канал; 3 - мозг; 4 - улитка; 5 - саккулюс; 6 - утрикулюс; 7 - ампула полукружного канала; 8 - полукружный канал; 10a - кохлеарный нерв.

воздействие на организм угловых и прямолинейных ускорений с помощью вращающейся установки (центрифуги), качелей и др.

Изучив вестибулярный аппарат зародышей млекопитающих, принадлежащих к разным экологическим группам, мы обнаружили, что у всех, столь не похожих друг на друга животных структуры этого органа, независимо от их формы, строения и расположения, развиваются из одного зачатка (пузырька). То есть сегодня, приготовив специальные препараты и поместив их под бинокуляр, мы можем проследить долгий путь биологической эволюции одного из важнейших органов чувств.

Кроме того, мы выявили интересные особенности, связанные с этапами дифференцировки чувствующего эпителия макул и крист на рецепторные и опорные клетки. Так, у наземных и полуводных животных (ушастые тюлени, морж), чей образ жизни в большей степени связан с пребыванием на твердом субстрате, размеры органа равновесия вдвое больше, чем органа слуха (улитки). Следовательно, он играет более важную роль в жизни этих зверей.

Кстати, человек с нарушениями слуха может прекрасно адаптироваться к внешнему миру, пользуясь специальными приспособлениями, а иногда и без них. Однако при значительном повреждении его вестибулярного аппарата принцип гравитации нарушается, и пострадавший лишается способности нормально вставать и ходить. Все дело в том, что именно в утрикулярной макуле начинается клеточная дифференцировка чувствующего эпителия. Словом, орган гравитации - главный в жизнедеятельности наземных и полуводных млекопитающих.

У настоящих тюленей клеточная дифференцировка чувствующего эпителия в саккулярной и утрикулярной макулах идут одновременно, размеры улитки

стр. 18

Развитие слуховых и вестибулярных структур у зародыша морского зайца (настоящие тюлени): A, B - формирование саккулюса и утрикулюса, C - утрикулярная и саккулярная макулы. 1 - улитковый канал; 3 - мозг; 4 - улитка; 5 - саккулюс; 6 - утрикупюс; 7 - ампула полукружного канала; 8 - полукружный канал; 10- вестибулярный нерв; 10a - кохлеарный нерв; 12 - утрикулярная макула; 13 - саккулярная макула.

и вестибулярного аппарата сходны. По-видимому, органы гравитации и вибрации этим животным одинаково необходимы для полноценной жизни. И каждый из них адаптирован к функционированию в среде с определенными физическими свойствами.

У абсолютных гидробионтов (китообразные) вестибулярный аппарат вдвое меньше, чем улитка, а первоначальная клеточная дифференцировка в саккулярной макуле указывает на выполнение органом вибрации более важной функции по сравнению с органом гравитации. Упомянутое соотношение размеров у эхолоцирующих млекопитающих (дельфины, летучие мыши) отражает адаптацию улитки к восприятию частот широкого диапазона, включая ультразвуки. В то же время ее огромная величина у водных животных может расцениваться как приспособление к жизни в воде, поскольку слух в этой среде доминирует среди дистантных анализаторов (способных реагировать на раздражения, исходящие от удаленного объекта), обеспечивая тем самым выживаемость владельца.

Результаты наших исследований имеют не только сугубо научное, но и прикладное значение. Ведь люди, чья работа связана со сменой среды обитания (космонавты, аквалангисты, шахтеры, спелеологи), постоянно используют адаптационные возможности своего вестибулярного аппарата. И знания об особенностях работы органа равновесия для них крайне важны. А понимание тенденции в изменении структур органа слуха у представителей различных экологических групп млекопитающих может оказаться полезным при моделировании некоторых процессов в технике.


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ОРГАН-РАВНОВЕСИЯ

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Валентин ПротопоповContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/CashBack

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

ОРГАН РАВНОВЕСИЯ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 13.08.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ОРГАН-РАВНОВЕСИЯ (date of access: 29.11.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Rating
0 votes
Related Articles
Запрещает ли PayPal азартные игры?
Catalog: Экономика 
Yesterday · From Україна Онлайн
IN THE INTERESTS OF ENERGY STABILITY
5 days ago · From Україна Онлайн
Аварии на топливе Westinghouse случались и ранее, начиная с 1979 года, когда произошла крупнейшая в истории США авария на АЭС Три-Майл-Айленд, в результате которой зафиксировано расплавление 50% активной зоны реактора. Далее Westinghouse делала попытки торговать с Чехией, однако опасные эксперименты по замене оригинального топлива окончились досрочной его выгрузкой из 1-го энергоблока АЭС Темелин в январе 2007 года, по причине его сильной деформации. Вышедшие из строя вэстингхаусовские тепловыводящие сборки на 3-м энергоблоке Южно-Украинской АЭС были в экстренном порядке заменены на стандартные ТВЭЛовские.
Catalog: Экология 
6 days ago · From Naina Kravetz
HISTORY OF ROADS AND GROUND TRANSPORT ACCORDING TO ARCHEOLOGICAL DATA
Catalog: История 
8 days ago · From Україна Онлайн
BASIC UNIT FOR THE AMERICAN ACCELERATOR
9 days ago · From Україна Онлайн
TRANSITION TO CONTROLLED EVOLUTION OF THE BIOSPHERE
Catalog: Биология 
9 days ago · From Україна Онлайн
DEVONIAN PALEOSOILS OF THE ANDOMA MOUNTAIN
9 days ago · From Україна Онлайн
Безопасно ли брать кредит в Интернете?
Catalog: Экономика 
10 days ago · From Україна Онлайн
Знакомьтесь! Google: Платформа для маркетинга
10 days ago · From Україна Онлайн
Как узнать актуальный курс валют на сегодня?
Catalog: Экономика 
10 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
ОРГАН РАВНОВЕСИЯ
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones