Physiologische Übungen - Sinne

2. 練習:感官

2.1. 學習目標
  • 闡明主觀感官生理學的基本概念:

    • 適當和不適當的刺激

    • 感覺閾值

    • 刺激、識別、差異和飽和閾值

  • 加深對不同感官模式的認識

  • 提高對適當刺激產生受體電位的理解

  • 進行刺激強度和感覺強度之間關係的實驗:

    • 韋伯-費希納定律

    • 史蒂文斯定律

  • 理解「知覺」是中樞處理過程的產物

所需的先備知識
  • 一般感官生理學的基礎知識

  • 疼痛(多個受體,缺乏適應性)

  • 視覺:

    • 眼睛、視網膜的結構

    • 光感受器中的信號轉導

    • 視網膜和視神經中的刺激傳導、盲點、視覺通路

    • 瞳孔的功能、晶狀體的功能

    • 視網膜上影像的形成

    • 近視、遠視、老花眼、眼底鏡檢查

  • 聽覺:

    • 耳朵和平衡器官的結構

    • 聲音、聲壓 (Pa)、聲壓級 (dB)、響度級 (Phon)、頻率、聽閾

    • 音調和閾值聽力測定、方向聽覺

模擬程式
  • 下載練習的模擬程式和工作表

  • 程式和工作表可在 Windows 電腦上限時使用

  • 可在 B-Pool 中使用

  • 本練習使用工作表 02(感官)

2.2. 基礎知識
2.2.1. 一般感官生理學
  • 感官刺激直接或間接導致離子通道的打開,從而引發受體電位,進而導致傳入感覺神經纖維的興奮。

  • 這些電位是可客觀測量的,並且可能導致無條件或條件反射。

  • 研究這些關聯是客觀感官生理學的任務。

  • 只有當感官刺激在中樞神經系統的相應中心被處理時,才會產生具有情緒和植物神經反應的感覺。

  • 通過進一步的連接,刺激信息與經驗和學習相結合,從而可以進行評估。

  • 這被稱為「知覺」;這些關聯在主觀感官生理學中進行研究。

  • 主觀感官生理學的經典任務是研究刺激和感覺之間的關係。

  • 不同閾值的區分:

    • 刺激閾值:剛好能感知到刺激的最低濃度或刺激強度。

    • 識別閾值:可以識別出屬性的最低濃度或刺激強度。

    • 差異閾值:剛好能感知到的刺激強度差異。

    • 飽和閾值:刺激強度超過此閾值,進一步增加不會引起更強烈的感覺印象。

  • 研究刺激強度 φφ 和感覺強度 ψψ 之間的關係。

    • 韋伯-費希納定律(許多感覺系統中的對數關係):

      • ψ=klog(φ/φ0)ψ = k * log(φ/φ_0)

      • ψ=k(φφ0)aψ = k * (φ − φ_0)^a

      • kk:實驗確定的常數

      • φ0φ_0:可隨意選擇的參考刺激強度(例如,聽力測試中 21052 \cdot 10^{-5} Pa 的參考聲壓)

    • 史蒂文斯冪定律(適用於所有感覺系統):

      • 指數 a < 1:感覺強度的增加小於刺激強度的增加(類似於韋伯-費希納定律)

      • 指數 a > 1:感覺強度的增加快於刺激強度的增加(典型的疼痛)。

2.2.2. 疼痛
  • 組織損傷性刺激通過特定的受體識別(傷害感受),並轉換為電信號(轉導)。

  • 傳遞後(傳輸),可以直接對刺激進行反射反應。

  • 疼痛知覺(感知)導致行為改變,這些改變受到學習過程的影響,並且也可以在動物身上客觀地捕捉到。

  • 隨著刺激強度的增加,感覺強度也會增加。

  • 周圍神經傷害感受不會飽和。

  • 疼痛知覺在很大程度上取決於中樞處理,其中學習、記憶和目標表徵決定了厭惡感覺的強度。

2.2.3. 視覺

2.2.3.1. 屈光系統

  • 眼睛是最重要的感覺器官(約佔每日知覺的 70%)。

  • 通過角膜和晶狀體折射後,在視網膜上形成影像,並在那裡激發特定的受體細胞。

  • 通過視覺通路的神經元,信息到達大腦枕葉皮層的視覺中心。

  • 近視:遠處物體的影像在視網膜前形成;通過發散(凹)透鏡進行矯正。

  • 遠視:近處物體的影像在視網膜後形成;通過凸透鏡進行矯正。

  • 小兒未矯正的遠視可能導致斜視,隨後導致弱視(一隻眼睛失明)。

  • 老花眼:從約 30 歲開始,眼睛晶狀體的調節能力下降;使用老花鏡(會聚透鏡)進行矯正。

2.2.3.2. 視網膜中的信號處理

  • 光刺激在視黃醛轉化後導致 cGMP 下降,隨後陽離子通道關閉,光感受器超極化。

  • 通過下游的 ON 雙極細胞,光感受器信號反轉,因此光刺激對應於 ON 雙極細胞的去極化。

  • 在再次突觸連接後,信號的幅度被編碼為動作電位序列,該序列在視神經中傳輸到大腦。

2.2.3.3. 盲點和視覺通路

  • 在視神經的出口處沒有光感受器,這對應於視網膜上的「盲點」,並且代表生理性盲點。

  • 缺失的信息通過到達視覺皮層的第二隻眼睛視網膜上的信息來補充。

  • 落在盲點上的視野區域通過非自願的快速眼球運動映射到其他視網膜區域。

  • 在通過表面插值插入記憶或預期後的中樞處理後,會產生完整的影像。

  • 來自鼻側視網膜區域的纖維投射到對側大腦半球。

  • 交叉纖維的比例:

    • 人:50%

    • 貓:70%

    • 馬:約 85%

  • 病灶:

    • 視神經:受影響眼睛的視力障礙

    • 視交叉:雙側視力喪失

    • 枕葉皮層:視野一半的障礙

2.2.3.4. 眼底檢查

  • 第一個檢眼鏡於 1850 年開發作為教學工具。

  • 檢查者和被檢查者的眼睛晶狀體像顯微鏡的物鏡和目鏡一樣使用,以放大地感知眼底。

  • 除了照明源之外,現代檢眼鏡還包含其他透鏡,用於補償視力缺陷和進一步放大。

  • 兩種眼底鏡檢查方法:直接眼底鏡檢查:檢眼鏡非常靠近患者眼睛和檢查者眼睛之間;可以觀察到