Ощущение температуры или боли подсказывает мозгу, что тому грозит опасность, до того, как происходит осознание этой опасности, и организм немедленно на это отреагирует, чтобы защититься. Например, человек отдернет руку от горячей поверхности прежде, чем она и успеет ожечь.

Для того, чтобы узнать о работе органов осязания, ученым понадобилось немало времени и усилий. Когда стало впервые известно, что чувство осязания зависит от сигналов, воспринимаемых несколькими различными видами конечных органов и нервных окончаний, исследователи предположили, что каждое нервное окончание реагирует только на один конкретный раздражитель – боль, нажим, холод и тепло.

Впрочем, скоро сторонники эгой теории нашли окончания особо чувствительны лишь к одному раздражителю, и тогда выяснилось, что другие не только реагируют на разные раздражения, но и мало чем отличаются друг от друга. Далее обнаружилось, что различаемые нервными окончаниями ощущения составляют лишь малую долю всех доступных из получаемых ощущений.

В ходе дальнейших исследований стало ясно, что каждое нервное окончание или конечный орган имеет свое рецептивное поле – тот участок кожи, который при раздражении вызывает активность соответствующего нерва. При этом рецептивные поля накладываются друг на друга, и если надавить на конкретную точку на поверхности кожи, то в состояние возбуждения придут сразу несколько нервов. Помимо этого, каждый конкретный осязательный нерв может приходить в состояние активности как под влиянием силы нажима, так и под действием температурных изменений в пределах рецептивного поля.

Нервные волокна человека непрерывно реагируют на множество раздражителей, но лишь те из них, что несут сигнал о температуре и давлении, достаточно сильны для распознавания мозгом. И температура, и давление вызывают значительную активность в нервных волокнах, а порождаемые сигналы с возросшей скоростью передаются в центральную нервную систему Скорость, с которой сигнал поступает в мозг, говорит мозгу о том, какого типа раздражитель действует в данный момент. Осязательный сигнал идет от конечных органов через нервные волокна по соматическим нервам в центральную нервную систему.

Различные рецептивные поля отличаются по степени чувствительности, которая зависит от концентрации нервных окончаний в различных участках человеческой кожи. Например, каждый может ощутить, что ему на кончик языка надавливают именно двумя остро отточенными карандашными грифелями, даже если они будут в 1 мм друг от друга; а если колоть ими в области спины, – то только в случае расстояния 15 см между ними человек ощутит не один внешний раздражитель, а несколько.

Ученые провели немало экспериментов, пытаясь определить, каждый ли тип волокнистой ткани передает сигнал об особом виде раздражения. Безусловно, некоторые волокла способны передавать сигналы только в случае повреждения кожного покрова, температурного воздействия на него, ущемления и т.д. Однако, эту реакцию дает не сам конечный орган, а последовательность и сила сигналов в нервных волокнах, по цепочке передающих информацию в головной мозг. При том, что отдельные виды нервных окончаний более чувствительны к некоторым видам внешнего раздражения, большинство специалистов пришло к выводу, что комбинация сигналов, распознаваемых мозгом как определенное ощущение, определяется скоростью распространения сигналов и распределением их по малым и большим нервным волокнам.

Поскольку осязание дает нам так много знаний об окружающем мире, оно может заместить недостаток иных ощущений. Наилучший пример – шрифт Брайля, позволяющий слабовидящим читать при помощи пальцев.

5. Кожа, как орган осязания

Как мы говорили ранее чувствительные нервные волокна, позволяющие человеку осязать, пронизывают кожу. Что же представляет собой сама кожа?

Кожа является самым большим органом человеческого тела. Общая площадь кожи взрослого составляет около 2 м2, что сравнимо с размером простыни. Весит она 3 кг – около 5% от общего веса тела.

Толщина кожи колеблется от 0,5 мм до более чем 5 мм. Она тоньше на тех участках тела, которые меньше подвергаются воздействию трения и давления (например, внутренняя поверхность предплечья), и толще там, где нагрузки больше (например, подошвы ног).

Каковы же функции кожи?

– Она защищает внутренние части тела от ударов и царапин, дождя и ветра, излучения, интенсивного солнечного света и бактерий (При порезах или ссадинах эпидермиса, кожа восстановится без образования шрама. Повреждение дермы заканчивается шрамом, остающимся после заживления кожи).

– Находящиеся в коже нервные окончания, называемые рецепторами, позволяют почувствовать легкое прикосновение, давление, изменение температуры и боль. Их особенно много на кончиках пальцев.

– При воздействии солнечного света эпидермис вырабатывает витамин Р.

– Избыток солей и других веществ удаляется из организма с потом.

Наблюдая кожу под микроскопом, можно увидеть, что она состоит из двух слоев. Наружный, эпидермис, содержит от 20 до 30 слоев мертвых клеток. Эти клетки частично перекрывают друг друга как черепица, что позволяет коже растягиваться, когда вы двигаетесь. Ежедневно с поверхности кожи сшелушиваются тысячи мертвых клеток, однако это не приводит к ее истончению, поскольку одновременно идет непрерывный процесс обновления клеток.

Клетки нижней части эпидермиса непрерывно делятся. Каждая новая клетка постепенно наполняйся плотным защитным веществом, кератином. Клетки выталкиваются в направлении поверхности по мере возникновения под ними новых. Путь наверх занимает от трех до четырех недель, и достигает поверхности клетка уже мертвой. Мертвые клетки сшелушиваются с поверхности тела в виде мельчайших, едва видимых чешуек. В среднем за жизнь человек «сбрасывает» с себя около 18 кг мертвой кожи.

Нижняя часть эпидермиса насыщена меланоцитами, которые вырабатывают пигмент меланин, защищающий кожу от чрезмерного проникновения ультрафиолетового излучения. Энергия света поглощается меланином, менян его цвет на более темный. Вследствие этого, кстати, и появляется загар. Меланин переносится к поверхности кожи и сшелушивается с нее вместе с мертвыми клетками, в результате чего загар сходит, у людей с более темной кожей содержание меланина выше. Меланоциты могут располагаться группами, вызывая появление на коже веснушек.

Под эпидермисом располагается более толстый слой – дерма. Верхняя часть дермы содержит переплетенные волокна особых протеинов – коллагена и эластина. Они делают кожу эластичной и упругой,

В дерме также находятся тысячи мельчайших кровеносных сосудов. Когда вам жарко, эти сосуды расширяются, и ток крови через них увеличивается. Дополнительное количество крови у поверхности кожи обеспечивает отток тепла и, как следствие, охлаждение тела. Именно поэтому у человека, которому жарко, краснеет лицо. Когда же нам холодно, кровеносные сосуды сужаются, сохраняя тепло, но вызывая побледнение кожи.

Кровь, текущая по мельчайшим сосудам, также снабжает оба слоя кожи питательными веществами и уносит отработанные продукты. В случае пореза или иного повреждения кожи образующийся сгусток крови покрывает рану, превратившись в особую корочку – струп. Это защищает нас от микробов и сохраняет в организме необходимые жидкости.