Осязание
Кожная чувствительность — прикосновение, давление, вибрация.
Осязание: как кожа чувствует прикосновение
Осязание — способность ощущать прикосновение, давление, вибрацию, растяжение кожи и форму предметов. Оно начинается в коже, где расположены чувствительные нервные окончания и специализированные рецепторы. Они реагируют на механическое воздействие и передают сигналы в мозг, а мозг превращает их в ощущение мягкого касания, давления, шероховатой поверхности или вибрации телефона в руке.
Кожа — не только защитная оболочка тела, но и самый большой орган чувств. Через неё человек постоянно получает информацию о предметах, одежде, положении рук, движении по поверхности и контакте с другими людьми. Осязание помогает выполнять точные движения, удерживать предметы, читать шрифт Брайля и быстро замечать изменения окружающей среды. Общий принцип работы органов чувств разобран в разделе Сенсорные системы.
Кожа как орган чувств
Рецепторы осязания расположены главным образом в коже. Она состоит из нескольких слоёв, и глубина расположения рецептора связана с тем, на какой тип механического воздействия он лучше реагирует.
Эпидермис — наружный слой кожи. Он образует защитный барьер и не содержит кровеносных сосудов. В нижней части эпидермиса находятся комплексы клеток Меркеля с нервными окончаниями, чувствительные к устойчивому давлению и мелким деталям поверхности.
Дерма — более глубокий слой соединительной ткани с сосудами, нервами, волосяными фолликулами и железами. Здесь лежат многие механорецепторы, включая тельца Мейснера и окончания Руффини. Подробнее о строении кожи — в разделе Кожа.
Подкожная клетчатка — слой рыхлой соединительной и жировой ткани под дермой. В ней и на границе с дермой находятся глубокие рецепторы давления и вибрации, в том числе тельца Пачини.
Не все рецепторы выглядят как отдельные «тельца». Многие чувствительные нервные волокна заканчиваются в коже свободно. Они особенно важны для восприятия боли, температуры и зуда; часть свободных окончаний также реагирует на механическое прикосновение. Температура и боль разобраны отдельно в статье Температура и боль.
Механорецепторы: датчики прикосновения
Механорецепторы — это рецепторы, реагирующие на механическое воздействие: нажатие, растяжение, вибрацию или движение по коже. Они различаются расположением, размером воспринимаемой области кожи и скоростью адаптации — тем, как быстро они уменьшают ответ на постоянное воздействие.
Для точного осязания особенно важны четыре типа механорецепторов, наиболее изученные в гладкой коже ладоней и подошв, где нет волос.
Клетки Меркеля находятся близко к поверхности кожи. Они медленно адаптируются: продолжают посылать сигнал, пока давление сохраняется. Лучше всего помогают различать мелкие детали, края, форму и устойчивое давление — например, читать выпуклые точки шрифта Брайля.
Тельца Мейснера лежат поверхностно, особенно многочисленны на кончиках пальцев, ладонях, губах и подошвах. Они быстро адаптируются и хорошо чувствуют лёгкое прикосновение, скольжение и низкочастотную вибрацию. Благодаря им можно вовремя сильнее сжать предмет, который начинает выскальзывать.
Тельца Пачини расположены глубоко в коже и подкожной клетчатке. Они быстро адаптируются и особенно чувствительны к быстрой вибрации. Их можно представить как очень чувствительные датчики мелкой дрожи: они помогают ощущать вибрацию инструмента или телефона в руке.
Окончания Руффини лежат глубже в коже и реагируют главным образом на растяжение кожи и устойчивую деформацию. Они помогают мозгу оценивать положение пальцев и силу хвата, особенно вместе с рецепторами мышц и суставов.
Почему пальцы чувствительнее спины
Чувствительность кожи распределена неравномерно. На кончиках пальцев, губах и языке рецепторов много, а их воспринимаемые области малы. Поэтому два близких прикосновения здесь можно ощутить раздельно. На спине, плече или бедре рецепторы расположены реже, а одна нервная клетка получает сигналы от большего участка кожи.
Эту способность различать два близких одновременных касания называют двухточечной дискриминацией (от лат. «discriminare» — «различать»). Она особенно высока на кончиках пальцев и губах, а ниже — на спине и ногах. Точные значения расстояния меняются у разных людей и зависят от возраста, участка кожи и способа измерения.
Путь осязательного сигнала к мозгу
Когда рецептор кожи деформируется, в его нервном окончании возникает электрический сигнал. Он идёт по чувствительному нервному волокну в спинной мозг, а затем поднимается к головному мозгу. Сигналы тонкого прикосновения, вибрации и осознанного ощущения положения тела от туловища и конечностей в основном идут по задним канатикам спинного мозга, далее по медиальной петле к таламусу. Этот путь называют системой задних канатиков — медиальной петли.
В продолговатом мозге — нижней части ствола мозга — эти пути переключаются и переходят на противоположную сторону. Затем они проходят через таламус и достигают соматосенсорной коры — участка коры в теменной доле мозга, сразу позади центральной борозды. Здесь мозг определяет, где произошло прикосновение, насколько оно сильное и какие у него свойства.
Разные участки тела занимают в соматосенсорной коре разную площадь. Кисти, губы и лицо имеют большую «представленность», потому что дают очень много точной сенсорной информации. Такое упорядоченное представление тела в коре называют соматотопией (от греч. «soma» — «тело» + «topos» — «место»).
Осязание, движение и схема тела
Осязание тесно связано с движением. Когда мы берём чашку, рецепторы пальцев сообщают, скользит ли она, насколько поверхность гладкая и как сильно нужно сжать руку. Одновременно рецепторы мышц, сухожилий и суставов передают информацию о положении пальцев и напряжении мышц. Это чувство положения собственного тела называется проприоцепцией.
Мозг объединяет осязание и проприоцепцию в схему тела — постоянно обновляемое внутреннее представление о положении и границах собственного тела. Благодаря этому человек может застегнуть пуговицу, не глядя на пальцы, или найти предмет в сумке на ощупь. Подробнее о рецепторах мышц и суставов — в разделе Опорно-двигательная система.
Что происходит при нарушениях
Нарушения осязания возникают при повреждении рецепторов кожи, периферических нервов, спинного мозга или участков мозга, обрабатывающих чувствительные сигналы. Они могут проявляться онемением, покалыванием, снижением чувствительности или необычными ощущениями.
Парестезии — необычные ощущения без внешнего раздражителя: покалывание, «мурашки», жжение или чувство затекания. Часто они возникают при кратком сдавлении нерва, например когда человек долго сидит в неудобной позе. Стойкое или повторяющееся онемение требует оценки причины.
Периферическая нейропатия — поражение нервов вне головного и спинного мозга. Оно может вызывать снижение чувствительности, покалывание, жгучую боль и слабость, часто начинаясь в стопах и кистях. Причины разнообразны: диабет, дефициты, алкоголь, некоторые лекарства, инфекции и другие заболевания.
При синдроме запястного канала срединный нерв сдавливается в узком канале в области запястья. Возникают онемение, покалывание и боль преимущественно в большом, указательном, среднем и части безымянного пальца. Симптомы нередко усиливаются ночью или при повторяющейся нагрузке на кисть.
Повреждение таламуса или соматосенсорной коры может вызывать потерю или искажение чувствительности на противоположной стороне тела. Иногда человек ощущает касание, но не может определить его место или узнать предмет на ощупь при сохранной силе мышц.
Связи с другими системами
- Покровная система: кожа — место расположения большинства рецепторов осязания и одновременно защитный барьер тела. Подробнее — в разделе Покровная система.
- Нервная система: рецепторы передают сигналы по периферическим нервам в спинной мозг, таламус и соматосенсорную кору. Подробнее — в разделе Нервная система.
- Опорно-двигательная система: осязание вместе с проприоцепцией помогает управлять хватом, движением и положением тела. Подробнее — в разделе Опорно-двигательная система.
- Температура и боль: свободные нервные окончания кожи участвуют не только в лёгком прикосновении, но и в восприятии температуры, боли и зуда. Подробнее — в статье Температура и боль.
Таким образом, осязание — это сложная система механических датчиков кожи и нервных путей мозга. Клетки Меркеля помогают различать форму и детали, тельца Мейснера — лёгкое касание и скольжение, тельца Пачини — быструю вибрацию, окончания Руффини — растяжение кожи. Вместе с проприоцепцией они дают человеку точное чувство контакта с предметами и положения собственного тела.