Физиология сенсорных систем как наука - раздел Философия, ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ
Для Того, Чтобы Адекватно Реагировать На Постоянно Изменяющие...
Для того, чтобы адекватно реагировать на постоянно изменяющиеся условия среды, организм должен постоянно получать неискаженную информацию о характере изменений. Эту работу осуществляют специальные образования – сенсорные системы.
Сенсорные системы представляют собой систему входа информации в мозг и анализа этой информации. Процесс передачи сенсорных сигналов сопровождается их преобразованием и перекодированием и завершается высшим анализом и синтезом (опознанием образа).
На протяжении столетий то, что называется сейчас сенсорными системами, называлось органами чувств. Но это не одно и то же. В современном понимании органами чувств называются периферические отделы сенсорных систем. Кроме того, орган чувств – это анатомически обособленное структурное образование, предназначенное для выполнения определенной физиологической функции. А сенсорная система – это понятие более функциональное. Синонимом понятия «сенсорная система» является понятие «анализатор», которое ввел в физиологию И.П. Павлов в 1909 г.
По Павлову, анализатор включает три составные части:
· периферический отдел – воспринимающие нервные окончания – рецепторы;
· проводниковый отдел – отходящие от рецепторов нервные волокна, ведущие в центральную нервную систему;
· центральный отдел – корковый центр, где происходит высший анализ поступающей информации и формируется ответная реакция организма на стимул;
Современные исследования показали, что такая схема является слишком упрощенной. На самом деле между рецептором и корковым концом анализатора имеется большое число промежуточных звеньев (ядра продолговатого, среднего мозга и таламуса), которые не просто являются пассивными переключателями сенсорной информации, а осуществляют функцию ее поэтапной переработки. Кроме того, вышележащие уровни сенсорных систем могут оказывать регулирующее влияние на нижележащие. Поэтому можно считать понятия «сенсорная система» и «анализатор» синонимами только с учетом этих корректив. На сегодняшний день термин «сенсорная система» является более приемлемым.
В соответствии с современными представлениями, сенсорные системы – это специализированные части нервной системы, включающие периферические рецепторы (сенсорные органы, или органы чувств), отходящие от них нервные волокна (проводящие пути) и клетки центральной нервной системы, сгруппированные вместе (сенсорные центры). Каждая область мозга, в которой находится сенсорный центр (ядро) и осуществляется переключение нервных волокон, образует уровень сенсорной системы. После переключения нервный сигнал по аксонам клеток сенсорных ядер передается следующим уровням, вплоть до коры головного мозга – экранной структуры, где находятся первичные проекционные зоны анализатора (по Павлову – корковый конец анализатора), окруженные вторичными сенсорными и ассоциативными полями коры. Кроме ядерных образований во всех отделах мозга, а особенно в коре больших полушарий, имеются нервные клетки, не сгруппированные в ядра (так называемые диффузные нервные элементы).
Сенсорная физиология является составной частью физиологии человека. Она изучает процессы переработки информации о тех событиях и изменениях, которые произошли в окружающем мире и внутренней среде организма.
Задачей сенсорной физиологии является изучение конструкции и организации сенсорных систем, принципов кодирования сенсорной информации, закономерностей преобразования действующего стимула в ощущение.
Предмет сенсорной физиологии составляют три вопроса:
1. Каким образом энергия сенсорного стимула, имеющая различную физическую и химическую природу, порождает универсальный нервный код – потенциал действия?
2. Каким образом в упорядоченности нервных импульсов кодируется информация о разных физико-химических параметрах раздражителя, как происходит ее передача и перекодирование на разных уровнях сенсорной системы?
3. Каким образом многообразие нервных импульсов порождает многообразие психических переживаний – ощущений и восприятий?
Методы исследования в сенсорной физиологии
Сенсорная физиология использует в основном те же методы, что и физиология центральной нервной системы, и физиология высшей нервной деятельности.
1. Анатомо-морфологический и гистологический методы используются для изучения структуры, конструкции сенсорных систем. Анатомо-морфологический метод позволяет изучить строение отдельных образований нервной системы, участвующих в сенсорных процессах, а также установить анатомические связи между отдельными звеньями анализаторов. Гистологический метод изучает особенности микроструктуры рецепторов и центральных образований анализатора, характер межнейронных связей в различных его отделах.
2. Нейрофизиологический и психофизиологический методы являются наиболее распространенными и перспективными в сенсорной физиологии. Они основаны на регистрации электрофизиологических реакций различных отделов нервной системы при протекании в организме разнообразных сенсорных процессов. Это может быть:
1) регистрация суммарной электроэнцефалограммы;
2) регистрация вызванных потенциалов, возникающих в локальных участках мозга при действии сенсорных стимулов;
3) исследование активности одиночных нейронов с помощью микроэлектродной техники.
Психофизиологический метод помимо регистрации электрических процессов изучает также субъективные процессы, отражающие механизмы декодирования информации и формирования субъективного образа на основе действующего раздражителя.
3. Условно-рефлекторный метод. В его основе лежит оценка информативной значимости сенсорного раздражителя по скорости образования, устойчивости и прочности условных рефлексов. Метод дает очень ценные сведения по физиологии сенсорных систем различных животных, особенно в сравнительном аспекте. В последнее время часто применяется в сочетании с электрофизиологическими методиками.
4. Психофизический метод используется при проведении исследований на человеке, у которого можно получить вербальный ответ по поводу субъективных ощущений, возникающих при действии сенсорного стимула (что невозможно в исследованиях на животных). Кроме вербального отчета, испытуемый может отвечать на стимул какой-либо инструментальной реакцией в соответствии с условиями эксперимента.
Психофизические методы широко используются в сенсорной физиологии в различных модификациях. Это методы определения абсолютных и дифференциальных порогов, адаптометрические методы; методы, определение остроты и поля зрения, порогов цветоощущения и др.
К психофизическим методам также относятся некоторые клинические пробы, которые используются для диагностики нарушений чувствительности.
В основе любого психофизического метода лежит соотношение физических параметров сенсорного стимула, которые можно измерить, с соответствующими им субъективными величинами. Эти субъективные величины можно представить на условной шкале. Могут быть грубые градации – «вижу – не вижу», «больше – меньше», «громче – тише», либо тонкая количественная оценка субъективных ощущений.
5. Нейропсихологический метод основан на изучении физиологической роли различных структур центральной нервной системы в сенсорных процессах. Наиболее распространенная методика – разрушение каких-либо отделов анализатора у животных, коагуляция, холодовое или химическое воздействие на нейроны. О нарушении сенсорных функций после такого разрушения судят по поведенческим реакциям или выпадению условных рефлексов.
Другой метод, распространенный в нейропсихологии, но редко используемый в физиологии – метод электрической стимуляции. В редких случаях, в соответствии с клиническими показаниями, его применяют при проведении исследований на человеке. При этом можно получить словесный ответ о возникающих при стимуляции субъективных ощущениях. Большое значение этот метод имеет для выявления расстройств у больных, перенесших нейрохирургические операции с удалением тех или иных структур головного мозга.
Наиболее полную информацию о работе сенсорных систем можно получить только при использовании комплексного подхода с применением различных методов исследования.
6. Метод моделирования и протезирования сенсорных функций. Моделирование позволяет изучить на искусственно созданной модели взаимодействие элементов сенсорной системы. Протезирование позволяет практически проверить истинность знаний о строении и функциях сенсорных систем.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Объяснитe разницу между понятиями «орган чувств», «анaлизатор» и «сенсорная система»?
2. Что является предметом изучения сенсорной физиологии, и каковы ее задачи?
3. Укажите преимущества и недостатки отдельных методов исследования сенсорных систем?
Все темы данного раздела:
Основные принципы работы нервной системы
В соответствие с современной теоретической концепцией мозг рассматривается как многоуровневая, иерархически организованная система, состоящая из взаимосвязанных компонентов – мозговых структур. Нач
Методы физиологии высшей нервной деятельности
Психическая работа мозга долго оставалась недоступной для естествознания главным образом потому, что о ней судили по ощущениям и впечатлениям, т.е. с помощью субъективного метода. Успех в естествен
Целенаправленного поведения животных и человека
Теория условных рефлексов И.П. Павлова исходила из представлений о ведущем значении внешних стимулов в поведенческих реакциях животных. Даже те биологически важные раздражители внеш
К изучению высшей нервной деятельности и поведения
Приспособительное поведение человека и высших животных, особенно в сложных ситуациях, нередко принимает такие формы, которые трудно «уложить» в рамки элементарной условно-рефлекторной деятельности.
Теории мотиваций
Существует ряд теорий, объясняющих возникновение мотиваций и формирование соответствующего поведения.
Периферическая теория. Автором ее обычно считают Кеннона, который полагал, что
Физиология эмоций
Одним из проявлений высшей нервной деятельности человека являются эмоции. Они представляются собой реакции организма на воздействие внешних и внутренних раздражителей, имеющие ярко выраженную субъе
Функции эмоций
Исследователи, отвечая на вопрос о том, какую роль играют эмоции в жизнедеятельности живых существ, выделяют следующие функции эмоций: отражательную (оценочную), побуждающую, подкрепляющую, переклю
Физиологическое выражение эмоций
Состояние эмоционального напряжения сопровождается существенными изменениями функций ряда органов и систем, охватывающими организм. Эти изменения функций бывают столь интенсивными, что представляют
Теории эмоций
Периферическая теория Джеймса–Ланге утверждает, что эмоции являются вторичным явлением, отражением изменений, происходящих во внутренних органах и скелетных мышцах. После восприятия события,
Нейроанатомия эмоций
Все вышеперечисленные теории доказывают, что источником эмоций являются определенные структуры центральной нервной системы. Первая наиболее стройная теория – теория о нервном субстрате эмоций – при
Многообразие эмоций
Имеется несколько критериев, лежащих в основе классификации эмоций. Во-первых, выделяют эмоции высшие и низшие.
Низшие эмоции, наиболее элементарные, связанные с органическими потребностям
Эмоции и здоровье
Влияние эмоций на здоровье человека отмечали ещё Н.И. Пирогов и И.П. Павлов. Люди, у которых преобладают положительные эмоции, болеют реже и с меньшими осложнениями. Результаты последних исследован
Инстинкты
В процессе формирования различных видов жестко закреплялись и наследовались те программы поведения, которые в наибольшей степени способствовали выживанию особи и повышению численности популяции.
Приобретенные формы поведения
Врожденные формы поведения обеспечивают приспособление организма к относительно постоянным условиям среды и не могут обеспечить адекватной реакции на изменение окружающего мира. В п
Механизм образования временной связи условного рефлекса
Физиологической основой условного рефлекса является процесс замыкания временной связи, проторение новых путей в наиболее реактивных образованиях центральной нервной системы – в высших ее отделах.
Торможение условных рефлексов
Для обеспечения приспособления и адекватного поведения необходимы не только способность к выработке новых условных рефлексов и их длительное сохранение, но и возможность устранения тех условно-рефл
Взаимодействие разных видов торможения
При формировании сложного приспособительного поведения одновременно развиваются и взаимодействуют различные виды торможения. Можно выделить два главных типа такого взаимодействия: растормаживание р
Природа условного торможения
Вопрос о том, какие процессы обеспечивают торможение условных рефлексов, Павлов называл «проклятым» вопросом, поскольку торможение, в отличие от возбуждения, внешне себя не проявляет и потому трудн
Доминанта и условный рефлекс
Направление движения нервных процессов при формировании условного рефлекса связано с механизмом и свойствами доминанты.
Доминанта – это временно господствующая в нервн
Динамический стереотип как приобретенная форма поведения
Сложные формы синтетической деятельности коры головного мозга выражены в явлениях, обозначаемых понятием динамического стереотипа.
В опытах отечественного физиолога Э. А. Асратяна у собак
Типы высшей нервной деятельности
(темперамент)
В повседневной жизни люди, попадая в одни и те же ситуации, ведут себя по-разному. Однако за этим большим разнообразием поведенческих реакций и поступков про
Сигнальные системы действительности
Сигнальные системы – это системы условно-рефлекторных связей, которые формируются в коре больших полушарий при поступлении в неё импульсов от внешних и внутренн
Ориентировочный рефлекс
Ориентировочный рефлекс – это рефлекс на новизну, возникающий в ответ на любое достаточно быстро происходящее изменение окружающей среды, относитсяк без
Внимание
Высшая нервная деятельность человека всегда характеризуется определенной направленностью и избирательностью. Любая деятельность требует выделения из бесчисленного множества окружающих нас предметов
Временная организация памяти
По продолжительности закрепления и сохранения информации принято подразделять память на три вида.
1. Сенсорная (иконическая) память – непосредственное запечатление
Виды памяти
Выделяют виды памяти, в которых способность к восприятию, хранению и воспроизведению информации зависит от того, по какому каналу эта информация поступает.
Соответственно различают следующ
Обучение
Без способности к обучению и памяти ни отдельная особь, ни вид в целом не могли бы выжить, поскольку оказалось бы невозможным как планирование отдельных действий, так и преднамеренное избегание оши
Принципы организации сенсорных систем
Сенсорные системы выполняют функции приема, передачи и анализа информации из внешней или внутренней среды.
В этом процессе выделяются основные этапы:
1) возбуждение рецепторов в о
Принципы кодирования сенсорной информации
Кодирование – процесс преобразования информации в условную форму (код), удобную для передачи по каналу связи. Любое преобразование информации в отделах анализатора является код
Регуляция деятельности сенсорных систем
Деятельность сенсорных систем находится под контролем как местных, так и центральных механизмов регуляции и осуществляется за счет воздействий на все без исключения уровни. Нервные
Физиология рецепторов
Поступление информации в сенсорную систему осуществляется через рецепторы – специализированные чувствительные образования,воспринимающие и преобразующие раздражения
Механизмы возбуждения рецепторов
При действии стимула на рецептор происходит изменение пространственной структуры белковых молекул, встроенных в мембрану рецепторной клетки. Это приводит к изменению проницаемости мембраны главным
Характеристика рецепторов
Рецепторы обладают способностью не только воспринимать, но и усиливать сигнал за счет собственной внутренней энергии – энергии метаболических процессов. Следовательно, количество энергии, затрачива
Центральные отделы сенсорных систем
Информация от рецепторов поступает в высшие отделы мозга по разным путям, образуя различное число переключений на уровнях разных отделов центральной нервной системы. Для большинства сенсорных систе
Строение глаза
Орган зрения человека – глаз (рис. 1) имеет шарообразную (или близкую к таковой) форму. Он включает в себя ядро, покрытое тремя оболочками.
Строение сетчатки
Сетчатка – с нейроанатомической точки зрения – высокоорганизованная слоистая структура, объединяющая рецепторы и нейроны. Она состоит из нескольких слоев клеток, выполняющих разные функции.
Центральные структуры зрительной системы
Наружное коленчатое тело (НКТ) – основной подкорковый центр зрительного анализатора. Большая часть зрительных волокон (аксонов ганглиозных клеток) в составе зрительного тракта оканчивается в
Световая чувствительность и адаптация
Световая чувствительность характеризует способность зрительной системы воспринимать излучение света. Наибольшую световую чувствительность глаз имеет в темноте. Минимальное количество световой энерг
Острота зрения
Острота зрения характеризует предельную пространственную разрешающую способность зрительной системы, т.е. способность глаза различать две близко расположенные точки как раздельные. Острота зрения о
Движения глаз и их роль в зрении
Движения глаз играют весьма важную роль в зрительном восприятии. Даже в том случае, когда наблюдатель фиксирует взглядом неподвижную точку, глаз не находится в покое, а все время совершает небольши
Цветовое зрение
Восприятие цвета обусловлено работой двух механизмов. Первичным является фоторецепторный механизм, основанный на существовании рецепторов, избирательно реагирующих на разные участки спектра. В сетч
Стереоскопическое зрение
Стереоскопическое зрение позволяет оценить глубину пространства, т.е. относительную удаленность объектов в поле зрения. Оно обусловлено неодинаковым изображением одного и того же объекта на сетчатк
Слуховая сенсорная система
Слух имеет важное значение в жизни человека, что связано в первую очередь с восприятием речи. Человек слышит не все звуковые сигналы, а лишь те, которые имеют для него биологическое и социальное зн
И основы психоакустики
Основными параметрами звука являются его интенсивность (или уровень звукового давления), частота, продолжительность и пространственная локализация источника звука. Какие механизмы лежат в основе во
Вестибулярная сенсорная система
Вестибулярную систему часто называют органом чувства равновесия или органом, воспринимающим положение тела в пространстве, а иногда – органом акцелерационного чувства, т.е. чувства
Роль вестибулярного аппарата в пространственной ориентации
Вестибулярный аппарат является источником сигналов, позволяющих организму ориентироваться при перемещении в пространстве. В регуляции нормального положения головы, туловища и конечностей в простран
Строение кожного анализатора
Рецепторы. Все кожные рецепторы являются первично чувствующими, т.е. по сути, это окончания чувствительного нейрона. Они могут быть представлены либо свободными нервными окончаниями, либо не
Физиология системы кожной чувствительности
Механорецепция. Механорецепторы кожи реагируют как на статическое (прикосновение и давление) так и на динамическое (вибрация) воздействие. По структурным особенностям и месту локализации выд
Терморецепция
Восприятие температуры осуществляется с помощью терморецепторов, которые делятся на тепловые и холодовые, причем последних значительно больше. Тепловые рецепторы (тельца Руффини) залегают глубже, ч
Строение проприоцептивной системы
Рецепторы. К основным проприорецепторам относятся: 1) мышечные рецепторы (датчики длины) – мышечные веретена; 2) сухожильные рецепторы (органы Гольджи) и 3) рецепторы суставного угла (органы
Физиология проприоцептивной системы
Рецепторы. Рецепторы мышечных веретен возбуждаются только при пассивном растяжении мышцы, но не при ее активном сокращении.Импульсация от мышечных веретен зависит не только от длины мышцы (с
Интероцептивная сенсорная система
Интероцептивная (висцеральная) сенсорная система обусловливает передачу информации о состоянии внутренней среды организма, обо всех событиях и изменениях со стороны внутренних органов и систем. В н
Строение висцеральной системы
Рецепторы. Интерорецепторы (или интероцепторы) локализованы практически во всех органах и тканях организма – в сердце и кровеносных сосудах, в полости желудка и кишечника, в желчном и мочево
Физиология интероцептивной системы
Рецепторы. В соответствии с функциональными свойствами различают четыре типа интероцепторов – механорецепторы, хеморецепторы, терморецепторы и осморецепторы.
Механорецепторы
Ноцицептивная сенсорная система
Ноцицептивная (болевая) сенсорная система осуществляет формирование болевых ощущений (боли), которые возникают при воздействии повреждающих факторов.
В отличие от других сенсорных модально
Физиология боли
Болевые рецепторы или ноцицепторы представляют собой свободные нервные окончания. Их локализация в ткани изучена очень слабо. По-видимому, они находятся главным образом в соединительнотканной оболо
Строение вкусовой системы
Рецепторы. Верхняя поверхность языка покрыта многочисленными складками слизистой оболочки, в толще которой расположены специализированные эпителиальные образования округлой формы. Это вкусов
Физиология вкусовой системы
Одиночная вкусовая клетка в большинстве случаев реагирует на вещества разного вкусового качества, т.е. не является строго специфичной. Вместе с тем, порог чувствительности для одного из этих вещест
Основные характеристики вкусовой чувствительности
Основными характеристиками вкусовой чувствительности являются уровни абсолютных, дифференциальных порогов, латентные (скрытые) периоды вкусового ощущения и вкусовая адаптация.
Под абсол
Строение обонятельной системы
Рецепторы. Обонятельные рецепторы расположены в слизистой оболочке, покрывающей верхнюю стенку носовой полости. Обонятельные рецепторы являются дистантными и способны возбуждаться на значите
Физиология обонятельной системы
Для возбуждения обонятельных рецепторов необходим их непосредственный контакт с молекулой вещества. Это взаимодействие в конечном итоге приводит к возникновению рецепторного потенциала, а затем пот
Основные характеристики обонятельной системы
Степень развития органа обоняния у разных животных неодинакова и соответствует роли обоняния в его поведении. Значение обоняния для человека невелико, оно возрастает с потерей зрения, слуха и т.д.
Физиология высшей нервной деятельности
Амнезия –отсутствие способности запоминать и воспроизводить информацию.
Безусловные рефлексы – это постоянные, наследуемые реакции, внутренней среды и хар
Физиология сенсорных систем
Адаптация рецепторов –процесс уменьшения активности рецепторов по мере действия раздражителя с постоянными физическими характеристиками.
Анализ раздражений
Новости и инфо для студентов