Mục lục bài họcĐang ở d06-b2
Coordination: nerves, hormones and the eye
The reflex arc
A reflex action is a rapid, automatic response to a stimulus that does not involve conscious thought. The pathway is always the same five components, in this order:
$$\text{receptor}\rightarrow\text{sensory neurone}\rightarrow\text{relay neurone}\rightarrow\text{motor neurone}\rightarrow\text{effector}$$The relay neurone is in the spinal cord. The impulse does not have to travel to the brain and back, which is exactly why the response is so fast — and why reflexes protect the body from damage.
Between one neurone and the next is a synapse: a tiny gap. The impulse cannot jump it electrically. Instead the first neurone releases a neurotransmitter, which diffuses across and starts a new impulse in the next neurone. Because only one side releases the chemical, a synapse makes the impulse travel in one direction only.
Nerves and hormones compared
| nervous | hormonal | |
| signal | electrical impulse | chemical in the blood |
| speed | very fast | slower |
| duration | short-lived | often long-lasting |
| target | a precise place | may be widespread |
The trade-off explains which system does which job. Pulling a hand from a flame needs speed — nervous. Controlling growth over years needs duration — hormonal.
Adrenaline is the classic hormone to know: released from the adrenal glands in fear or excitement, it increases heart rate and breathing rate, and raises blood glucose — preparing the body for vigorous action.
The eye
The pupil reflex. In bright light, the circular muscles of the iris contract and the radial muscles relax, making the pupil smaller. This protects the retina from damage. In dim light the opposite happens and the pupil widens to let more light in.
The pupil is a hole, not a structure — it does not do anything itself. It is the iris muscles that change its size.
Accommodation — focusing on near and distant objects:
- near object: ciliary muscles contract, suspensory ligaments slacken, lens becomes fatter (more curved), refracting light more;
- distant object: ciliary muscles relax, ligaments become taut, lens is pulled thinner, refracting light less.
The relationship is not obvious and is worth memorising precisely: muscle contracts → ligaments slacken → lens fattens.
Cung phản xạ. Phản xạ là phản ứng nhanh, tự động với một kích thích, không cần suy nghĩ có ý thức. Đường đi luôn gồm đúng năm thành phần, theo đúng thứ tự này:
$$\text{thụ thể}\rightarrow\text{nơron cảm giác}\rightarrow\text{nơron trung gian}\rightarrow\text{nơron vận động}\rightarrow\text{cơ quan đáp ứng}$$Nơron trung gian nằm ở tuỷ sống. Xung thần kinh không phải đi lên não rồi quay về, và đó chính là lý do phản ứng nhanh đến vậy — cũng là lý do phản xạ bảo vệ được cơ thể khỏi tổn thương.
Giữa nơron này và nơron kế tiếp là một xináp: một khe hở rất nhỏ. Xung điện không nhảy qua được. Thay vào đó nơron thứ nhất giải phóng một chất dẫn truyền, chất này khuếch tán qua khe và khởi động một xung mới ở nơron sau. Vì chỉ một bên giải phóng chất dẫn truyền, xináp làm xung chỉ đi được theo một chiều.
So sánh thần kinh và hoocmon.
- Tín hiệu: thần kinh là xung điện; hoocmon là chất hoá học trong máu.
- Tốc độ: thần kinh rất nhanh; hoocmon chậm hơn.
- Thời gian tác dụng: thần kinh ngắn; hoocmon thường kéo dài.
- Đích tác động: thần kinh tới một vị trí chính xác; hoocmon có thể tác động rộng khắp.
Sự đánh đổi này giải thích hệ nào lo việc gì. Rụt tay khỏi lửa cần tốc độ — thần kinh. Điều khiển sự lớn lên qua nhiều năm cần độ bền — hoocmon.
Adrenalin là hoocmon mẫu cần thuộc: được tiết từ tuyến trên thận khi sợ hãi hoặc phấn khích, nó làm tăng nhịp tim, tăng nhịp thở, và nâng đường huyết — chuẩn bị cho cơ thể hành động mạnh.
Mắt.
Phản xạ đồng tử. Trong ánh sáng mạnh, cơ vòng của mống mắt co và cơ tia giãn, làm đồng tử nhỏ lại. Việc này bảo vệ võng mạc khỏi tổn thương. Trong ánh sáng yếu thì ngược lại, đồng tử mở rộng để lấy thêm ánh sáng.
Đồng tử là một cái lỗ, không phải một cấu trúc — bản thân nó không làm gì cả. Chính các cơ của mống mắt mới là thứ thay đổi kích thước của nó.
Điều tiết — lấy nét vật gần và vật xa:
- vật gần: cơ thể mi co, dây chằng treo chùng, thể thuỷ tinh dày lên (cong hơn), khúc xạ ánh sáng mạnh hơn;
- vật xa: cơ thể mi giãn, dây chằng căng, thể thuỷ tinh bị kéo mỏng ra, khúc xạ ánh sáng yếu hơn.
Mối quan hệ này không hiển nhiên và đáng thuộc chính xác: cơ co → dây chằng chùng → thể thuỷ tinh dày lên.
Mô tả đường đi của xung thần kinh khi một người chạm tay vào vật nóng và rụt tay lại, và giải thích vì sao phản ứng này nhanh hơn một hành động có ý thức.
Đường đi, năm thành phần theo đúng thứ tự.
Thụ thể ở da tay phát hiện nhiệt độ cao — đây là kích thích.
Nơron cảm giác mang xung thần kinh từ thụ thể vào tuỷ sống.
Nơron trung gian trong tuỷ sống nhận xung và chuyển nó thẳng sang nơron tiếp theo.
Nơron vận động mang xung từ tuỷ sống ra cơ tay.
Cơ quan đáp ứng — cơ ở cánh tay — co lại, rụt tay khỏi vật nóng.
Vì sao nhanh hơn hành động có ý thức.
Lý do thứ nhất — đường đi ngắn hơn hẳn. Xung chỉ đi tới tuỷ sống rồi quay ra ngay. Nó không phải đi lên não và không phải quay trở xuống, nên quãng đường ngắn hơn rất nhiều.
Lý do thứ hai — ít xináp hơn. Mỗi xináp đều làm chậm xung lại, vì chất dẫn truyền phải được giải phóng, khuếch tán qua khe, rồi khởi động xung mới ở nơron sau. Cung phản xạ chỉ có hai xináp; một đường qua não có rất nhiều.
Lý do thứ ba — không có bước cân nhắc. Phản xạ là tự động, không cần quyết định có ý thức, nên không mất thời gian xử lý.
Vì sao điều này quan trọng cho sự sống còn. Tổn thương do bỏng xảy ra trong tích tắc. Nếu phải chờ não xử lý và ra lệnh, tay sẽ ở trên vật nóng lâu hơn và vết bỏng nặng hơn nhiều.
Một điểm dễ hiểu nhầm. Não vẫn nhận được thông tin — đó là lý do người ta cảm thấy đau sau đó. Nhưng cảm giác đau xuất hiện sau khi tay đã rụt lại, chứ không phải nguyên nhân của việc rụt tay. Chính thứ tự thời gian này là bằng chứng cho thấy não không nằm trên đường phản xạ.
Giải thích những gì xảy ra ở mắt khi một người chuyển từ nhìn vật ở xa sang nhìn một cuốn sách trên tay.
Trạng thái ban đầu — nhìn vật ở xa.
Cơ thể mi giãn. Vì cơ thể mi là một vòng cơ, khi nó giãn thì vòng rộng ra, kéo các dây chằng treo căng.
Dây chằng căng kéo thể thuỷ tinh dẹt ra, làm nó mỏng và ít cong. Thể thuỷ tinh mỏng khúc xạ ánh sáng yếu — vừa đủ cho tia sáng gần như song song từ vật ở xa hội tụ đúng lên võng mạc.
Chuyển sang nhìn gần.
Bước 1. Cơ thể mi co. Vòng cơ thu hẹp lại.
Bước 2. Vì vòng thu hẹp, các dây chằng treo chùng xuống — chúng không còn kéo căng thể thuỷ tinh nữa.
Bước 3. Thể thuỷ tinh có tính đàn hồi, nên khi hết bị kéo, nó tự phồng lên thành dày và cong hơn.
Bước 4. Thể thuỷ tinh dày khúc xạ ánh sáng mạnh hơn, đủ để bẻ các tia phân kỳ từ vật ở gần hội tụ đúng lên võng mạc.
Vì sao chuỗi này khó nhớ. Nó ngược trực giác ở đúng một chỗ: cơ co lại thì dây chằng chùng ra. Người ta hay hình dung ngược, vì thường cơ co thì thứ nó nối vào phải bị kéo căng.
Chìa khoá là nhớ cơ thể mi hình vòng, bao quanh thể thuỷ tinh. Vòng co lại thì đường kính giảm, nên mọi thứ nối từ vòng vào tâm đều chùng.
Cách kiểm tra câu trả lời. Nhìn gần cần khúc xạ mạnh, mà khúc xạ mạnh cần thể thuỷ tinh dày. Suy ngược từ đó ra: dày thì phải hết bị kéo, hết bị kéo thì dây chằng phải chùng, dây chằng chùng thì vòng cơ phải co.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Excretion, Homeostasis and Coordination gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.