书城童书科普新课堂:人体密码
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第8章 感觉器官

你排了好长时间的队,终于骑上了旋转木马,现在马上就要启动了。你紧紧地抓住保护杆,突然旋转木马跑了起来。

不一会儿,你已经被带到了半空中,风在耳边呼呼地吹着,你看到的所有东西都变得模糊不清。

因为有感觉存在,所以使你对游乐场的木马速度感到恐惧。你的每一种感觉——视觉、听觉、平衡性、嗅觉、味觉和触觉——能接收周围环境中的某种特殊的信息。感觉器官将这种信息转化为神经冲动并将它发送到大脑,然后大脑分析这些信息。因为你的感觉通过大脑的分析来工作,所以你能知道周围环境中存在的许多东西。

视觉

眼睛使你能看到周围环境中的物体。有了一双明亮的眼睛,你可以看书以及窗户外的世界。眼睛会对光等刺激做出反应,它们将这些刺激转化为能够分析的神经冲动,使你看到物体。

光线怎样进入眼睛?当光线进入眼睛后,首先,光线撞击角膜这是覆盖在眼睛前面的一层透明组织;接着,光线穿过位于角膜后面充满液体的小室,到达瞳孔。瞳孔是光线进入眼睛的一个窗口。

你可能已经注意到,当你从一间黑暗的房间走进一间阳光明媚的房间时,瞳孔的大小会发生变化。光线较强时,瞳孔缩小;光线较弱时,瞳孔放大。瞳孔的大小通过虹膜里的肌肉进行调整。虹膜是包着瞳孔的环状结构,调节着进入眼睛的光线数量。虹膜决定了眼睛的颜色。如果你的眼睛是褐色的,那么虹膜也是褐色的。

光线怎样聚焦的,光线穿过瞳孔,射到晶状体。晶状体是一种能聚集光线的柔韧结构,其功能好像能将光线聚焦在胶卷底片上的照相机镜头。因为晶状体能使光线发生折射,所以形成的图像是倒立的。附着在晶状体上的肌肉能调节晶状体的形状,这种调节使形成的图像更清晰。

你怎样看到图像穿过晶状体之后,聚焦的光线又穿过一种透明的像果冻状的液体,然后光线撞击到视网膜上,视网膜是排列在眼睛后侧的一层感应细胞。视网膜大约含有13亿个感光细胞。感光细胞有两种类型:视杆感光细胞和视椎感光细胞。视杆感光细胞只在昏暗的光线下工作,它使你看见黑色、白色和灰色的阴影。相反,视椎感光细胞只在明亮的光线下工作,它使你看见各种颜色。视杆感光细胞和视椎感光细胞的差异解释了你在明亮的光线下能看清楚各种各样的颜色,而在昏暗的光线下只能看到有阴影的灰色图像的原因。

当光线撞击视杆感光细胞和视椎感光细胞时,产生神经冲动,这些神经冲动穿过视觉神经传递到大脑。左右两只眼睛分别与一根视觉神经相连。大脑在处理视觉信息时做两件事:一是将颠倒的图像重新翻转;二是将来自左右两只眼睛的图像组合成一个图像。

矫正视力

无论是眼睛瞳的晶状体,还是照相机里的镜头,或是眼镜镜片都是弯曲透明的物体,都能使穿过它的光线发生折射。

如果眼睛里的晶状体不能将光线正好聚焦在视网膜上,就会引起视力不正常。眼镜能帮助矫正视力。

近视患者能清楚地看见近的物体,但要看清远的物体却很困难。近视是由于眼球的前后径太长引起的。由于眼球的前后径过长,而光线又必须到达视网膜,因此远物体不能被聚焦在视网膜上。这时,眼睛的晶状体只能将光线聚焦在视网膜前面的某一点。

为矫正近视,人们需要戴凹透镜片的眼镜。凹透镜是一种周边比中间厚的透镜。当光线穿过凹透镜时,光线朝远离透镜中心的方向折射。眼镜的凹透镜片使光线在达到眼睛的晶状体之前先发散,接着穿过晶状体后聚焦在视网膜上,而不是视网膜的前面,从而使近视患者能看清楚远处的物体。

远视患者能很清楚地看到远处的物体,但却看不清近的物体,远视患者眼球太短。由于这个原因,眼睛的晶状体折射来自近处物体的光线时,就不能将图像聚焦在视网膜上。

如果光线能够穿过视网膜,图像就落在视网膜后面的某一点。

凸透镜经常用于矫正远视。凸透镜是一种中间比周边厚的透镜,它使光线在到达眼睛之前朝中心方向折射,接着眼睛的晶状体再一次使光线折射,结果使图像恰好落在视网膜上,从而使远视患者能看清近处的物体。

听觉

是什么让你在早晨苏醒,闹钟?还是父母将你叫醒?早晨的公园里,你可能常常听到小鸟在唱歌。你是怎样听到这些声音的呢?耳朵是对声音的刺激做出反应的感觉器官,耳朵将声音转化为神经冲动,然后传递给大脑进行分析。所以,早上当你听到闹铃或其他声音时,其实已经经过大脑的信息分析系统,然后通知你该起床了。

声音怎样产生?声音是由振动产生的。产生振动的因素有很多,可以是吉他的弦、昆虫的翅膀或飞溅的水等等。

振动产生波大量的声波从声源传出,好像一块石头丢到水里后激起的层层波浪。声波由许多活动的颗粒如空气分子组成。例如,从你的朋友说话到你听到这句话的过程中,声波从他的喉传出,经过空气这种介质,才传到你的耳朵中。声波除了能在空气中传播以外,也能在液体和固体如水和木头中传播。

声音振动和声波耳的结构使耳能接收声波,从而使人具有听觉。耳分三个部分:外耳、中耳和内耳。外耳包括耳郭与外耳道,其外形有点像烟斗。这种烟斗状的形状使外耳能够聚集更多的声波。声波顺着外耳道向内传播。在耳道的末端,声波到达鼓膜。鼓膜是一层隔膜,将外耳和中耳隔开,当声波撞击鼓膜时,鼓膜会发生振动,接着鼓膜将振动传递到中耳。中耳中含有三块身体里最小的听小骨:锤骨、砧骨和镫骨。这三块听小骨的名字是根据各自的形状而定的。鼓膜的振动传到锤骨,锤骨的旋转带动砧骨,砧骨又推动镫骨。

你怎样听到声音镫骨镶嵌在内耳开口处的前庭膜上,前庭膜,将振动送人耳蜗的液体中。耳蜗是一片蜗牛壳状的内腔,排列着许多能对声音做出反应的感受器,当耳蜗里的液体振动时,刺激了这些感受器。接着感觉神经元通过听觉神经发送神经冲动到大脑。这些神经冲动被大脑分析重组后,变成你能听到的声音。

平衡的感觉

其实,耳朵也控制着人体平衡的感觉。耳蜗的上面是半规管,它是耳朵内形成平衡感的一种结构。半规管主要由导管及两个充满了液体的小囊组成,其表面还排列着如发丝状延伸的细胞。

当头移动时,半规管里的液体开始上涨,上涨的液体使细胞的发丝状延伸物弯曲。这种弯曲在运动神经元里产生神经冲动,经冲动传递到大脑,大脑对神经冲动分析后确定头的运动方式和身体的位置。如果大脑感觉到你的身体正在失去平衡,便发出神经冲动到肌肉,来帮助你恢复平衡。

嗅觉和味觉

你走进一间屋子,闻到新鲜烘焙的小甜饼的香味,接着咬上一口,细细地品尝其中浓浓的巧克力味。当你闻小甜饼时,鼻腔里的感受器对小甜饼散发在空气中的香味做出反应。当你咬上一口小甜饼后,小甜饼溶解在唾液里,与味蕾充分接触,使你感到甜。

嗅觉和味觉密切联系,它们都依赖于所感知的化学物质。

这些化学物质引起鼻和口腔里的感受器反应,然后经反射弧将神经冲动传递到大脑,大脑对这些信息进行分析,辨别出各种气味和味道。

鼻子能够分辨出50多种基本气味,而味蕾只能分辨出四种味道:酸、甜、苦、咸。从小到大,你对食物已经积累了不少丰富的经验。食物的香味取决于嗅觉和味觉。

当你感冒时,对于自己最爱吃的食物,吃上去肯定也不如平时好吃,那是因为感冒造成的鼻塞,使嗅觉大大降低,因而你闻不出食物的香味,也就提不起吃的劲道了。

触觉

与视觉、听觉、平衡感、嗅觉和味觉不同,触觉并不固定在某一个位置上。相反,触觉产生于皮肤上所有的地方。皮肤是人体最大的感觉器官。

皮肤含有各种不同的触觉感受器,其中一些能对轻微的触摸或沉重的压力做出反应,还有一些能接收疼痛的感觉及感觉温度的变化。

能对轻微的触摸做出反应的感受器位于真皮层的上面,它通过反射弧使大脑获得信息,“有把‘刷子’正在轻轻地拂过皮肤表面”。这些感受器也能让你感觉到物品的质地,比如光滑的玻璃和粗糙的砂纸给人的感觉是不一样的。真皮层深处的感受器能接收压力产生的触觉。举个例子,在桌面上用力按下手,你会感觉到手指上的压力。

真皮层含有能对温度和疼痛做出反应的感受器。疼痛是很不舒服的,但它却是身体的一个重要触觉,因为它提醒身体存在危险。比如,当你把脚伸进浴缸,但是水很烫时,你立刻缩回了脚。如果你有过这样的经历,你就会明白疼痛是怎样促使你的身体做出这个重要的反应的。