生物对外界刺激的反应

生物对外界刺激的反应第1页/共68页十三.生物對外界刺激的反應單元1.視覺2.味覺與嗅覺3.聽覺與平衡覺4.皮膚感覺5.其他感覺內容生物三下55~6262~6768~7070~7171~72參考書P369~377實驗生物三下P80~81第2页/共68页單元十三第1部分

視覺第3页/共68页動物視覺器官海扇眼點(有多個，於殼內套膜邊緣)蝸牛眼睛(於觸角頂端)昆蟲1.單眼(感測光線明暗)2.複眼(許多小眼組成，各自成像.使物體成鑲嵌狀→腦合成準確方位的像→覺察外界物體移動)構造位置功能上下眼瞼.睫毛眼球前方防止異物侵入眼睛(保護眼球)淚腺眼球外上方分泌淚液滋潤眼球和殺菌六條肌肉眼球後方使眼球上.下.左.右轉動(每個運動神經元支配的肌纖維數少,故可精確)眼球的外部構造(附屬構造)：眼球(直徑2.5㎝近球形器官)第4页/共68页第5页/共68页立體視覺︵多數掠食動物︶視野範圍180。多數草食性動物視野範圍360度頭足綱視覺器官最發達成像原理和人相似第6页/共68页視覺的附屬構造支配眼球轉動的肌肉淚腺及鼻淚管第7页/共68页構造功能眼球壁︵分三層︶外鞏膜(眼白)強韌的結締組織,與肌肉相連(協助運動)1.保護眼球內部2.維持眼球形狀角膜眼球正前方,薄而無色透明(排列整齊.無血管)使光線進入眼中脈絡膜含黑色素(遮光)結締組織、許多血管(滋養眼球)1.吸收眼內光線.阻絕鞏膜內外光線(防止光散射)2.供應眼球營養睫狀體含懸韌帶和睫狀肌固定.調節水晶體虹膜含黑色素(決定眼睛顏色)的結締組織與平滑肌1.調節進光量(瞳孔大小調整)2.決定眼珠顏色內視網膜一層感光色素(維生素A衍生物)細胞.多層神經細胞神經細胞的光受器(接受光線刺激)視神經多層神經細胞(最內層神經軸突聚集成視神經)將影像由視丘傳至大腦皮質區眼的內部構造：第8页/共68页構造功能眼球內部水晶體透明有彈性的雙凸透鏡,懸韌帶支持.睫狀肌固定於脈絡膜上(二者調節晶體形狀)將光折射至視網膜水狀液水晶體與角膜之間(澄清)1.供水晶體.角膜養分2.維持眼球形狀玻璃狀液水晶體與視網膜之間(透明膠狀)維持眼球形狀瞳孔變化環狀肌輻射狀肌縮小收縮舒張放大舒張收縮調整瞳孔(虹膜中央的小孔)：收縮狀態受光線強度與情緒等因素影響(虹膜平滑肌有二種)第9页/共68页人眼的構造第10页/共68页細胞桿狀細胞錐狀細胞對光的敏感度黑暗中分辨黑色與白色(對光的敏感度是錐狀的數百倍)強光才能刺激(偵測影像.敏銳度高).分辨顏色(對紅.綠.藍光反應的三種細胞)辨識物體外形敏銳的影像數量(個)1億2千萬6百萬末梢突起長而細短而鈍分佈視網膜周圍視網膜中央窩(缺桿狀)視網膜上的光受器：感光細胞(外節)：具碟狀構造.內含視紫紅素(視蛋白與視黃醛組成的視覺色素)吸光引起神經衝動黃斑：視網膜中央有一個黃色斑點的小區域(中央窩：黃斑中央.視網膜中央凹陷處.感光最靈敏區)盲點：視神經通出眼球處.無感光細胞(光線於此區無法被感光細胞接收,不能成像)第11页/共68页視網膜之構造第12页/共68页三種錐狀細胞的感光範圍第13页/共68页第14页/共68页眼睛各部分構造的功能第15页/共68页視物遠物近物晶體焦距較長較短晶體形狀扁平突出懸韌帶緊張收縮(對晶體拉力增加)舒張睫狀肌舒張收縮調適作用：懸韌帶與睫狀肌對晶體的調整(使光線準確投射在視網膜)第16页/共68页視覺調適作用視遠物時第17页/共68页視近物時視覺調適作用第18页/共68页視覺原理：類似相機調整透鏡與底片間的距離,使像清楚呈現於底片位置原理：眼睛以改變水晶體(透鏡)的厚薄調整焦距,虹膜肌肉調整瞳孔大小(光圈)控制進光量,使像清楚呈現於感光的視網膜上(底片),黑色素皮膜細胞(暗黑色照相機內部)路徑：物體反射光線→角膜.瞳孔→水狀液(眼前房.眼後房)→水晶體折射→玻璃狀液→光線聚集於視網膜上(倒反像)→視紫紅素(光受器)吸收光子產生化學變化→細胞膜電位變化→神經衝動傳導至鄰近雙極神經細胞→神經節細胞→神經軸突(組成視神經)經過視交叉(部分視神經在腦垂體前方構成X狀)→外側膝狀核→轉換聯絡神經元→視丘→大腦枕葉皮質視覺整合中心→整合左.右半球訊息→形成顏色.動作.外型.距離的影像第19页/共68页視覺原理第20页/共68页第21页/共68页產生視覺時,光線路徑()和視覺的訊息傳遞路徑()圖甲為脈絡膜,乙為鞏膜第22页/共68页色弱或色盲：多為紅綠色盲(紅.綠基因C在X上.X連鎖隱性遺傳)是一種性聯遺傳,缺一至多種錐狀細胞(視紫紅素由3個基因控制合成)第23页/共68页原因成像(焦點)矯正近視眼軸.眼球前後徑過長(角膜及水晶體折射過強)視網膜前方凹透鏡遠視眼軸.眼球前後徑過短視網膜後方凸透鏡散光角膜弧度不均勻光線無法聚集在一點弧度不均勻透鏡結膜炎眼球外部(球結膜)和眼瞼內側(瞼結膜)感染微血管充血塗藥白內障水晶體混濁(病變.老化.受傷)，阻擾光線進入視力模糊手術青光眼眼壓過高，視神經損傷視野缺損飛蚊症玻璃液內漂浮物投射在視網膜看到似蚊子在飛視網膜剝離外力撞擊等因素(視網膜和脈絡膜分離而缺養分.氧氣)視覺喪失手術雷射光視力缺陷：眼軸(晶體與視網膜間的距離)第24页/共68页各種視覺異常及矯正示意圖第25页/共68页單元十三第2部分

味覺與嗅覺第26页/共68页味覺與嗅覺：最原始的感覺器官(化學受器受液體和氣體刺激,普遍存在於動物)味覺1.味蕾：舌頭乳突狀皮膜內.橢圓形小體。舌表皮最多,會厭.舌顎及軟顎也有味細胞(受器)：特化皮膜細胞(上方分叉接受流入味孔的化學分子刺激.下方和感覺神經

樹突末梢毛狀分枝相連)

支持細胞：於周圍,支持2.途徑：味細胞毛端接受化學分子→神經衝動→顏面.舌咽神經→延腦→視丘→大腦味覺區→味覺第27页/共68页第28页/共68页味蕾的構造第29页/共68页味覺與嗅覺互補：聞到氣味時，化學分子由鼻腔進入口中刺激味蕾(味覺.嗅覺在大腦皮質感覺區為綜合效果)食物之滋味：靠味覺.嗅覺.食物溫度.觸覺.痛覺及心理因素共同作用味細胞對化學刺激的敏感度不同：四種基本味覺味覺味蕾分佈引起刺激的分子甜舌尖含氫鍵的特殊分子苦舌根有機物(咖啡因.奎寧)酸舌兩側.軟顎氫離子鹹舌兩側.舌尖金屬陽離子(Na+)混合味覺：基本味覺以外的味覺(1辣：味覺.皮膚感覺及嗅覺引起、2檸檬酸：酸和甜之混合)第30页/共68页舌頭味覺分布第31页/共68页嗅覺1.鼻黏膜：鼻腔頂端特化神經細胞(受器)：有千餘種,每一種特定化學分子僅與有關受器結合(嗅細胞本身即是雙極神經元)

皮膜細胞：支持2.途徑：化學分子溶於嗅黏膜表面液體→嗅細胞樹突末梢分枝(嗅纖毛)→神經衝動→顱腔底部嗅神經(軸突)→腦前方嗅球→大腦皮質嗅覺區嗅覺疲勞：受器與化學分子結合過久→受體失去結合力→不再產生神經衝動，如「入芝蘭之室.久不聞其香」嗅覺敏感度隨年齡增加而減弱：因嗅黏膜受器和外界接觸,較易受傷第32页/共68页嗅覺受器鼻腔上方的嗅黏膜嗅黏膜內的嗅細胞第33页/共68页單元十三第3部分

聽覺與平衡覺第34页/共68页組成特徵功能外耳耳殼漏斗狀人不能轉動(豬.兔可以)收集音波(外)聽道有脂腺分泌物(耳垢),內層有毛傳遞音波鼓膜薄膜結締組織震動,複製聲源中耳鎚骨和鼓膜相連三者前後銜接成槓桿系統放大聲波(因卵圓窗較鼓膜小),將鼓膜的震動傳到內耳(若聲音太大,可由肌肉調整相對位置.降低震動)砧骨鐙骨與卵圓窗相連耳咽管中耳腔下方與咽喉連通管道(又稱歐氏管)吞嚥.咀嚼.打呵欠時打開(平衡鼓膜兩側壓力)薄膜

分隔中.內耳聽覺：人耳的構造與功能第35页/共68页組成特徵功能內耳耳蝸前庭道與鼓室道間.基膜上有哥帝氏器曲折管道(又稱迷路),內含淋巴液負責聽覺哥帝氏器又稱柯氏器前庭又稱位覺斑負責靜態平衡(橢圓囊和球囊內有山脊頂.上有小耳石.下有毛細胞)半規管三個.互相垂直.充滿內淋巴負責動態平衡(基部壺腹有毛細胞.上覆山脊頂)中耳炎：病菌自耳咽管侵入中耳(耳咽管平時關閉,阻斷自己聲音進入中耳)聽覺障礙：音波震幅(響度；強度)超過110分貝，長期可能傷害毛細胞(噪音：超過70分貝)第36页/共68页耳蝸與聽覺之產生：耳蝸(橫切面有前庭道(階).耳蝸道(管).鼓室道(鼓階))受器：於耳蝸道基膜上的哥帝氏器(包含二萬個毛細胞與其上的覆膜)途徑：音波(震動)→聽道→鼓膜→中耳三小聽骨→卵圓窗→內耳淋巴流動→耳蝸道內基膜震動→哥帝氏器覆膜震動→毛細胞的毛摩擦→神經衝動→耳蝸神經樹突→聽神經(耳蝸神經軸突)→延腦→中腦→視丘→大腦皮層之聽覺區→聽覺第37页/共68页人耳的構造第38页/共68页哥帝氏器耳蝸的橫切面第39页/共68页進入耳朵的聲音能量路徑()和引起聽覺與平衡覺的訊息傳遞路徑()圖第40页/共68页動態平衡受器：三半規管(基部壺腹有毛細胞.上覆山脊頂)途徑：身體移動→半規管內淋巴液壓向山脊頂(慣性作用)→毛細胞彎曲→神經衝動→產生運動方向與速率的感覺靜態平衡受器：前庭(橢圓囊和球囊內有山脊頂.上有小耳石.下有毛細胞(二者偵測地心引力))途徑：頭向一邊傾→小耳石壓一邊→山脊頂下毛細胞彎曲→神經衝動→第8對腦神經→延腦(反射調整姿勢)→大腦感覺區(產生頭位置的感覺)本體感覺受器：骨骼肌.肌腱和關節韌帶內機械受器(數目最多.活動最廣)☆保護肌肉.維持平衡途徑：感受肌肉和關節的張力和拉力產生身體活動及位置的感覺(如閉眼穿衣.知道自己姿勢.肢體或軀幹反射的受器)平衡覺：由三個半規管.前庭系統.本體感覺及視覺維持人體整合前庭感覺.肌腱與關節的感覺.皮膚訊息,感受姿勢與運動的變化第41页/共68页人體平衡覺器官第42页/共68页人體的平衡A.與球囊和橢圓囊有關之靜平衡第43页/共68页橢圓囊和球囊內平衡覺的形成第44页/共68页B.與半規管有關之動平衡第45页/共68页壺腹內毛細胞平衡感的形成第46页/共68页數種動物的聽覺構造第47页/共68页動物的聽覺範圍：數字表示音波震動次數的最低與最高限(單位：赫茲)第48页/共68页蝙蝠海豚發音咽喉.口部產生超音波(經嘴或特化鼻葉發射)聲納系統：約110分貝,僅1/2000彈回吸入空氣→頭部管道(來回推送產生高壓)→咽喉共鳴箱內簧片震動→前額脂肪細胞(額隆)匯集.投射至定點回音定位：聲音在水中較陸地快4.5倍接收大耳殼收集回音(中耳肌肉收縮減少震動.傷害聽覺)聲波撞擊物體反彈→下頷脂肪細胞→耳→腦部分析音波頻率與覓食對象大小有關(與種別較無關)行進時音波範圍廣.攝食時範圍窄(擊昏魚→捕捉)功能提供食物距離.方向.質地.形狀.障礙及本身位置行進.攝食回音(聲)定位(聲納)：動物發出高頻音波,彈回後提供動物碰撞物體方向.距離及大小等訊息第49页/共68页蝙蝠的聲納系統蝙蝠的回聲定位(紅色為發出的音波.藍色為反射波)超音波掃瞄技術：用於雷達導航.醫療探測第50页/共68页瓶鼻海豚的聲納系統瓶鼻海豚的聲納系統第51页/共68页第52页/共68页單元十三第4部分

皮膚感覺第53页/共68页感覺受器特性痛覺位置：淺層(表皮).深層(肌肉或關節).內臟器官構造：游離的神經末梢(可被其他訊息掩蓋，如搓揉傷處較不痛)敏感度低(需強烈如高溫.機械或化學物質刺激才能感覺),痛時已傷害組織(損傷.危險警報器)觸覺位置：表皮.真皮.毛囊附近構造：特化受器分佈不均勻(指尖.嘴唇分佈最多),輕微.短暫刺激能引起感覺冷覺位置：真皮構造：特化受器冷受器較熱受器多(皮膚對冷刺激較敏感)熱覺位置：真皮構造：特化受器壓覺位置：真皮或更深入肌肉.關節構造：特化受器力量較大.持久才能感覺(壓力持續時,壓覺消失)機械受器：有本體感覺.觸覺.壓覺.痛覺.聽覺毛細胞.前庭.半規管第54页/共68页皮膚有什麼感覺受器皮膚感覺第55页/共68页第56页/共68页第57页/共68页第58页/共68页單元十三第5部分

其他感覺其他感覺：本體感覺.內臟感覺.動物特殊感覺(側線.電器感覺.鋤鼻器.頰窩)第59页/共68页內臟感覺：內臟壁中受器,接受刺激後傳至大腦所產生的感覺不經大腦傳導：占多數,內臟自律反射(大腦沒有感覺)途徑：受器→感覺神經→反射中樞(延腦.中腦或視丘)→交感或副交感神經→內臟動器(心肌.平滑肌.腺體.上皮細胞)進入大腦傳導：占少數途徑：受器→大腦→產生感覺→做出命令內臟