Шестое чувство

В левой колонке показано эволюционное развитие органа равновесия у животных. 
Впервые такие органы появляются у инфузорий (рис. 1). Некоторые виды имеют пузырек с кристаллическими конкрециями. При изменения положения инфузории эти конкреции давят то на одну, то на другую стенку пузырька, давая простейшему понять, где низ, где верх.

И у более высокоразвитых организмов принцип устройства органов, позволяющих ощущать свое положение по отношению к силе тяжести, остается тем жё.

Медуза (2) имеет на краю зонтика выросты с микроскопическими камешками статолитами. При наклоне зонтика вырост отклоняется от вертикали, давит на окружающие его чувствительные волоски.

У моллюсков (3) статолит - заимствованная из окружающей среды песчинка или самостоятельно выращенный. Кристаллик заключен в пузырек с чувствительными волосками по стенкам.

Раки (4) имеют органы равновесия у основания своих «усов». Отолитом служит песчинка, которую приходится менять при каждой линьке.

У позвоночных (5) в дополнение к пузырькам с отолитами появляется система полукружных каналов с жидкостью, перетекание которой вслед за движениями тела сигнализирует о перемене положения. Заметим, что на рисунке изображен некий усредненный, условный орган равновесия позвоночных. На самом деле у представителей разных классов он несколько различен, некоторые позвоночные обходятся одним или двумя каналами вместо трех.

На рисунках 6 - 9 показано устройство вестибулярного аппарата человека. Он размещён в толще височной кости и представляет собой систему из трех каналов, расположенных в трех пересекающихся плоскостях.

Каналы соединены с двумя мешочками. Вся система наполнена жидкостью - эндолимфой, а в узкой щели между костью и кожистой стенкой каналов содержится перилимфа, амортизирующая всяческие вибрации.

В мешочках лежат так называемые чувствительные пятна. Это скопления студенистой массы, в которую погружены кристаллики - отолиты. Масса покрывает чувствительные клетки с волосками. Подобные клетки с волосками  имеются в трех концевых расширениях каналов, так называемых ампулах. Здесь кисточки этих волосков также склеены желеобразной массой. Чувствительные пятна мешочков служат датчиками положения головы относительно силы тяжести. Отолиты через студенистую массу смещают в ту или иную сторону чувствительные волоски. Удалось даже измерить величину этого смещения: при опытах на центрифуге, когда искусственная тяжесть в 11 раз превышает земную, студенистая масса сползает в сторону на 0,23 мм, а при обычных наклонах тела (например, когда человек ложится, переходя в горизонтальное положение) смещение значительно меньше - всего 15 мкм.

Кисточки волосков в ампулах служат датчиками ускорения. При поворотах головы или всего тела эндолимфа в каналах в силу инерции сначала отстает от своего «футляра». Возникают токи эндолимфы, они отклоняют кисточки. Так как каналы лежат во всех трех плоскостях, в которых возможно перемещение в пространстве и так как имеется два вестибулярных органа - левый и правый, эта система позволяет с большой точностью выявить любые повороты и наклоны!.. По некоторым данным, вестибулярный аппарат уже отзывается на поворот человека вокруг вертикальной оси на специальном стенде с угловым ускорением всего 0,035 градуса в секунду за секунду.

Еще один факт, говорящий о высокой чувствительности вестибулярной системы. Показано, что она реагирует на сотрясение головы, возникающее при каждом ударе сердца. Ускорения при этих движениях головы в 50 - 100 раз меньше земного ускорения свободного падения. Эти сигналы от вестибулярного аппарата не доходят до сознания, ведь было бы неприятно ощущать, как в голове отдается каждый сердечный толчок.

Возможно, вам приходилось смотреть в иллюминатор самолета, когда крылатая машина делает вираж. Увиденная картина создает очень странное впечатление. Горизонт кажется неестественно наклоненным, повернутым в противоположном направлении от наклона виража. Это видно даже на фотоснимках: в такой момент фотограф совершенно непроизвольно держит камеру «прямо», то есть в положении, которое ему кажется вертикальным. В результате на снимке мы видим наклонный горизонт, заснятый из «прямо» стоящего окна самолета.
Но какое чувство позволяет нам определить в данном случае определить неправильно! вертикальное направление? У человека, да и у очень многих животных имеется внутренний «отвес». Впервые в эволюции он появился у инфузорий и в дальнейшем принципиально не изменялся: видимо, конструкция оказалась удачной. Как и в отвесе каменщика, используется грузик, лежащий свободно или закрепленный таким образом, что может качаться. Он окружен волосками, связанными с нервами. При изменениях положения тела животного грузик давит на чувствительные волоски, и по тому, с какой стороны волоски воспринимают этот нажим, центральная нервная система судит о том, в какую сторону и на сколько ось тела отклонилась от вертикали (см. цветную вкладку).
Грузик органа равновесия называется отолитом - в переводе с древнегреческого «ушной камешек». Название объясняется тем, что у многих низших животных этот аппарат служит не только для указания вертикали, но и для восприятия всяческих вибраций, то есть, можно сказать, для, восприятия звука. Отолит под действием звука дрожит и передает свои колебания ресничкам. Да и у человека система эта лежит во внутреннем ухе, совсем рядом со слуховым аппаратом.
Орган равновесия человека, так называемый вестибулярный аппарат (он лежит в преддверии «вестибюле» внутреннего уха), представляет собой систему из двух мешочков и трех полукружных каналов (имеется два таких органа, левый и правый). Мешочки содержат студенистую массу, в которой лежат микроскопические отолиты кристаллики солей кальция. При изменении  направления силы тяжести (например, при наклоне тела) эта масса скользит внутри мешочка и изгибает чувствительные волоски, выступающие из его стенки. Сигналы о положении студенистой массы с отолитами поступают непрерывно и тогда, когда её положение не меняется: волоски всегда изогнуты весом отолитов в ту или иную сторону.

Аппарат полукружных каналов, напротив, реагирует только на изменении в положении тела (точнее говоря, головы). Каналы, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, заполнены жидкостью. При поворотах головы жидкость в силу инерции отстает от движения, возникает ток жидкости, регистрируемый такими же волосками, как те, что имеются в мешочках. Если голова неподвижна или движется с равномерной скоростью, эти рецепторы сигналов не посылают, они реагируют только на ускорение.

Не вся информация, передаваемая вестибулярным аппаратом, достигает коры головного мозга, то есть осознается. Часть поступает только в низшие отделы мозга, приводя в действие сложный рефлекторный механизм, регулирующий нормальное положение тела по отношению к силе тяжести.
Направление силы тяжести мы ощущаем не только вестибулярным аппаратом, помогают и рецепторы давления, имеющиеся в коже. Они регистрируют общее давление тела на его опору. Еще более важным органом для определения вертикали являются глаза. С раннего возраста люди и, по-видимому, высшие животные расценивают деревья, столбы, башни, углы домов, стены комнат как эталоны вертикальности. Образцом горизонтали в нашем ощущении является линия горизонта. Эта зрительная ориентация может  во многом заменить чувство силы тяжести, если в результате ранения или болезни внутреннее ухо с вестибулярным аппаратом повреждено. Человек при этом не может непосредственно ощущать направление силы тяжести. Тем не менее, он может прекрасно ориентироваться в пространстве, способен пройти по одной половице (но только с открытыми глазами), может и водить автомашину и все благодаря зрению и осязанию. Однако такие люди рассказывают, что еще долгое время после утраты чувства равновесия стоило лежа закрыть глаза, как начинало казаться, что беспорядочно перемещаешься в пространстве.
Надо заметить, что в регуляции позы по отношению к силе тяжести и вообще в восприятии гравитации играют роль еще и  внутренние рецепторы натяжения, заложенные в мышцах и сухожилиях, так называемые проприоцепторы. Регистрируя натяжение разных мышц, они сигнализируют о положении частей тела. Многим знаком врачебный тест, предлагаемый при медосмотрах: «Встаньте прямо, закройте глаза и дотроньтесь указательным пальцем до кончика носа». Это проверяется функционирование проприоцепторов...