что такое сенсорная функция
Что такое сенсорная функция
Сенсорные системы человека являются частью его нервной системы, способной воспринимать внешнюю для мозга информацию, передавать ее в мозг и анализировать. Получение информации от окружающей среды и собственного тела является обязательным и необходимым условием существования человека. Термин «сенсорные (лат. sensus — чувство) системы» сменил название «органы чувств», сохранившееся только для обозначения анатомически обособленных периферических отделов некоторых сенсорных систем (как, например, глаз или ухо). В отечественной литературе в качестве синонима сенсорной системы применяется предложенное И. П. Павловым понятие «анализатор», указывающее на функцию сенсорной системы.
Все сенсорные системы состоят из периферических рецепторов, проводящих путей и переключательных ядер, первичных проекционных областей коры и вторичной сенсорной коры. Сенсорные системы организованы иерархически, т. е. включают несколько уровней последовательной переработки информации. Низший уровень такой переработки обеспечивают первичные сенсорные нейроны, которые расположены в специализированных органах чувств или в чувствительных ганглиях и предназначены для проведения возбуждения от периферических рецепторов в центральную нервную систему. Периферические рецепторы — это чувствительные высокоспециализированные образования, способные воспринять, трансформировать и передать энергию внешнего стимула первичным сенсорным нейронам.
Центральные отростки первичных сенсорных нейронов оканчиваются в головном или спинном мозге на нейронах второго порядка, тела которых расположены в переключательном ядре. В нем имеются не только возбуждающие, но и тормозные нейроны, участвующие в переработке передаваемой информации. Представляя более высокий иерархический уровень, нейроны переключательного ядра могут регулировать передачу информации путем усиления одних и торможения или подавления других сигналов. Аксоны нейронов второго порядка образуют проводящие пути к следующему переключательному ядру, общее число которых обусловлено специфическими особенностями разных сенсорных систем. Окончательная переработка информации о действующем стимуле происходит в сенсорных областях коры.
Сенсорные системы человека обеспечивают:
1) формирование ощущений и восприятие действующих стимулов;
2) контроль произвольных движений;
3) контроль деятельности внутренних органов;
4) необходимый для бодрствования человека уровень активности мозга.
Ощущение представляет собой субъективную чувственную реакцию на действующий сенсорный стимул (например, ощущение света, тепла или холода, прикосновения и т. п.). Однородные сенсорные стимулы активируют одну из сенсорных систем и вызывают субъективно одинаковые ощущения, совокупность которых обозначается термином модальность. Самостоятельными модальностями являются осязание, зрение, слух, обоняние, вкус, чувство холода или тепла, боли, вибрации, ощущение положения конечностей и мышечной нагрузки. Внутри модальностей могут существовать разные качества, или субмодальности; например, во вкусовой модальности различают сладкий, соленый, кислый и горький вкус. На основе совокупности ощущений формируется чувственное восприятие, т. е. осмысление ощущений и готовность их описать. Восприятие не является простым отражением действующего стимула, оно зависит от распределения внимания в момент его действия, памяти о прошлом сенсорном опыте и субъективного отношения к происходящему, выражающегося в эмоциональных переживаниях.
Сенсорное восприятие включает следующие этапы:
1) действие раздражителя на периферические рецепторы;
2) преобразование энергии стимула в электрические сигналы — потенциалы действия, возникающие в первичном сенсорном нейроне;
3) последующую переработку передаваемых сигналов на всех иерархических уровнях сенсорной системы;
4) возникновение субъективной реакции на раздражитель, представляющей собой восприятие или внутреннее представительство действующего стимула в виде образов или словесных символов.
Указанная последовательность соблюдается во всех сенсорных системах, отражая иерархический принцип их организации.
Дисфункция сенсорных систем (тактильная, вестибулярная, проприоцептивная, слуховая, зрительная, расстройство осязания и вкусовая дезориентация)
Дети очень восприимчивы к внешним факторам. Но не нужно думать, что если ребенок отказывается от “колючего” свитера, вздрагивает от громких звуков и взволнован ярким светом, если его укачивает в транспорте, и он не любит кататься на качелях, часто падает или бьется головой, чтобы привлечь внимание или показать свое недовольство, закрывает уши от громких звуков, отдергивает руку от прикосновений, что это «так и должно быть», и малыш «перерастет». Необходимо срочно обратить внимание на его сенсорное развитие.
Что такое сенсорное развитие и сенсорная интеграция? Это способ сбора информации мозгом об окружающем мире от всех органов чувств.
Мозгу для комфорта требуется определенный уровень ответа от зрительных, слуховых, вестибулярных и тактильных рецепторов. Собирая и анализируя наиболее значимую информацию, нейроны головного мозга вырабатывают соответствующую ответную реакцию.
Если ребенка раздражает или отвлекает свет и звук, он не может понять того, что он видит или слышит, не может анализировать тактильные и двигательные стимулы, это будет плохо сказываться на его обучении и поведении в дальнейшем. И сейчас эти «странности» являются первым «звоночком», что что-то не так.
На наших занятиях мы уделяем огромное внимание сенсорному развитию детей с самого раннего возраста, так как это является важнейшим и первым шагом для интеллектуального и социального развития ребенка.
В том случае, если:
– ребенок путает право – лево, верх – низ;
– меняет руки, выполняя задание, хотя ему уже больше 5 лет;
– плохо справляется с заданиями, в которых задействованы обе руки и обе стороны тела;
– не может сидеть прямо или раскачивается на стуле;
-поворачивается всем телом, вместо того, чтобы протянуть руку или повернуть шею;
– не может удержать взгляд на движущемся предмете;
– постоянно хочет двигаться, не может усидеть и минуты;
– часто падает или неловок в спортивных играх;
– выглядит неорганизованным или демонстрирует резкие и неритмичные движения;
– закрывает уши от громких звуков;
– отдергивает руку от прикосновений;
– не любит играть с детьми, старается больше быть один;
-нормально развивается, но сталкивается с серьезными трудностями, при обучении чтению и письму;
Родителям необходима обязательная консультация нейропсихолога, специалиста по сенсорной интеграции и полное нейропсихологическое обследование.
У многих детей с речевыми нарушениями, нарушениями чтения и письма, математики есть трудности в обработке зрительной информации. Часто эти трудности связаны с нарушением взаимодействия между органами чувств.
Если говорить об обычном процессе сенсорной обработки, продуктивном, естественном с «адаптивным ответом», то происходит следующее:
• Наша нервная система воспринимает сенсорную информацию
• Мозг организует и обрабатывает ее
• Затем дает нам возможность использовать ее согласно нашего окружения, чтобы достичь «все больше комплексных, направленных действий»
Нам нужно развивать способность сенсорной обработки для:
• Социального взаимодействия
• Развития моторных навыков
• Умения концентрироваться, чтобы учиться
Если этот неврологический процесс где-либо нарушается, на этапе входа информации, организации или ответной реакции, тогда естественное развитие и адаптивные ответы мозга становятся невозможными.
Что оказывает серьезное влияние на обучение, физическое и эмоциональное развитие, также как впрочем, и на поведение. Как раз этот нарушенный процесс и есть неврологическая дисфункция называемая дисфункцией сенсорной интеграции или нарушение процесса сенсорной обработки.
Важно разделять симптомы дисфункции сенсорной интеграции на категории, согласно нашим чувствам (слух, зрение, осязание, обоняние, проприоцепция, вкус, координация).
СИМПТОМЫ ДИСФУНКЦИИ СЕНСОРНОЙ ИНТЕГРАЦИИ
Признаки ТАКТИЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ:
Отказ от игр, где можно испачкаться, отказ от навязчивых и легких прикосновений, поцелуев, отказ от грубой одежды, отказ от принятия ванны, душа или похода на пляж, отказ от игры с пластилином, тестом, песком;
Ребенок не ощущает, что руки или лицо испачканы, постоянно что-то трогает или чего-то касается, грубо играет со сверстниками, плохо чувствует боль или даже испытывает от нее удовольствие.
Признаки ВЕСТИБУЛЯРНОЙ ДИСФУНКЦИИ:
Избегает детских площадок, качелей, каруселей на детских площадках, боится высоты, не нравится находиться вверх тормашками, боится упасть, не любит быстрые, внезапные или повторяющиеся движения.
Постоянно находится в движении, носится или кружится, кажется, что ни минуты не может посидеть на месте, ищет постоянного «возбуждения», качает ногами когда сидит, любит когда его подбрасывают, кажется, что он никогда не испытывает головокружения, полон энергии.
Признаки ПРОПРИОЦЕПТИВНОЙ ДИСФУНКЦИИ:
Замедленная реакция:
Постоянно прыгает, рушит, громит, топает, нравится, когда его крепко обнимают, с силой сжимают, любит тесную одежду, грубо или даже агрессивно обращается с другими детьми.
Быстрая реакция:
Трудности с восприятием собственного тела в пространстве, неуклюжесть, натыкается на углы, объекты, спотыкается и за все цепляется.
Признаки СЛУХОВОЙ ДИСФУНКЦИИ:
Закрывает уши руками на громкие, резкие звуки, которые у других не вызывают реакции. (Шум воды унитаза, фена, пылесоса, непереносимость шумных мест.)
Плохо откликается на речь, любит слишком громкую музыку или сам создает шум, не понимает, где находится звуковой источник, постоянно переспрашивает.
Разборчивость в еде, ограниченность в выборе продуктов. Может давиться твердой пищей, не может, как следует жевать и глотать, не любит зубных врачей, ненавидит зубную пасту и чистить зубы.
Облизывает, пробует несъедобные объекты, обожает пищу с ярким выраженным вкусом. Может наблюдаться обильное слюнотечение. Грызет ручки, карандаши или воротничок рубашки.
Признаки РАССТРОЙСТВА ОСЯЗАНИЯ:
Не переносит различные запахи, избегает места, где для него неприятно пахнет, выбирает пищу по запаху, реагирует на запахи острее, чем другие.
Не замечает неприятные или резкие запахи, занюхивает все, что встречает, плохо различает запахи.
Признаки ЗРИТЕЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ:
Раздражается от яркого света, легко отвлекается на зрительный стимул, избегает зрительного контакта, возбуждается, если в комнате яркие стены или обои.
Плохо следит за движущимися объектами, путает схожие буквы, фокусируется на отдельных деталях картины, не замечая ее целиком, не может следить за строкой при чтении или списывании с доски.
Симптомы нарушения сенсорной интеграции не должны остаться незамеченными. И если Вы заметили у своего ребенка какие-либо из выше перечисленных симптомов, обратитесь к профессионалу, специалисту по сенсорной интеграции, который подтвердит или опровергнет Ваши опасения.
Формирование сенсомоторной интеграции начинается еще во внутриутробном периоде жизни на основе трех базисных систем: вестибулярной, проприоцептивной и тактильной.
Очень часто дети испытывают дефицит целенаправленной «правильной» двигательной активности, поэтому их мозг не получает достаточной информации, малыши «не чувствуют» собственное тело в пространстве. Процесс формирования сенсомоторной интеграции нарушается. Это мешает развитию высших психических функций (мышлению, вниманию, восприятию, памяти, речи и тд.). И в последствие может привести к серьезным проблемам обучения.
У многих детей с речевыми нарушениями, нарушениями чтения и письма, математики есть трудности в обработке зрительной информации. Часто эти трудности связаны с нарушением взаимодействия между органами чувств (нарушение сенсорной интеграции). Мозг ребенка не успевает эффективно обрабатывать информацию из разных источников. Например, ребенок не может одновременно слушать инструкцию на уроке и записывать или выполнять задание и быстро реагировать на вопросы. При чтении часто теряет строку, не понимает смысла прочитанных слов, пропускает во время письма буквы.
Наши занятия помогают синхронизировать работу зрительной, слуховой и вестибулярной системы.
Ритмотерапия интегрированная в программу сенсорной интеграции и нейропсихологической коррекции в сочетании с чтением вслух обеспечивают развитие чувства ритма и чувства времени, которые необходимы для успешного чтения, письма и других видов учебной деятельности. Эти занятия – многоуровневая стимуляция всех сенсорных систем, участвующих в формировании речи, чтения и письма. Упражнения также способствуют развитию особых движений глазных яблок и увеличению поля зрения. Это очень важно для чтения.
Занятия могут проходить в «мокрой» среде, в сенсорной комнате, в Монтессори пространстве, в солевой комнате со множеством стимуляторов, массажным оборудованием, тренажерами, балансировочными и тактильными дорожками, где ребенок может получать различные ощущения, необходимые для созревания нервной системы.
Это упражнения на развитие равновесия, тактильной чувствительности, осознания пространства и границ своего тела, развитие билатеральной координации, правильного дыхания. В программу занятий входят упражнения из нейрокоррекционной программы, эвритмические задания (танец и движения под музыку на заданную тему), упражнения из йоги и нейройоги.
В арсенале специалистов огромное количество соответствующего оборудования — утяжеляющие жилеты, яйца Кислинга, чулок Совы, психологические парашуты, специальные качели и качалки, бочки и скалодромы, тунели и воздушные лестницы, тренажеры, былансировочное, тактильное, координационное оборудование.
Такие занятия очень важны для детей с аутичным спектром, задержками речи и психо-речевого развития для развития эмоций, мышления, речи и связей мозга с телом.
Такие занятия в нашем центре воспринимается не как лечение, а как веселая игра, в процессе которой дети учатся обрабатывать все виды поступающей информации.
Но только после грамотного нейропсихологического обследования ребенку прописывается индивидуальная программа коррекции, исходя из его особенностей, целей и задач на актуальный момент развития.
Сенсорные системы
Адаптация сенсорных систем организма
В своих лекциях о физиологии сенсорных систем российский ученый И. П
Павлов уделяет особое внимание свойствам рецепторов. По его мнению, главным из них является избирательная чувствительность к внешним и внутренним раздражителям
При этом большинство анализаторов настроено на восприятие только одной модальности возбудителей – световой, звуковой, вкусовой, болевой или др. Степень восприимчивости рецепторов будет намного выше к специфическим и непривычным раздражителям.
Еще одно свойство рецепторов заключается в установлении низких порогов чувствительности адекватных внешних воздействий. Например, физиология зрительной сенсорной системы определяет степень возбуждения фоторецепторов, которая зависит в первую очередь от воздействия световой энергии. Запуск работы анализаторов происходит также при влиянии неадекватных раздражителей (к примеру, отражению света от механического или электрического воздействия). В этих случаях пороги возбуждения оказываются на порядок выше.
Поскольку любой живой организм в рамках собственной физиологии обладает способностью адаптироваться, т. е. приспосабливаться к некомфортным и непривычным условиям, процессы привыкания затрагивают не только функции рецепторов, но и все отделы сенсорной системы. Привыкнуть к различным периферическим элементам удается за счет переменчивости порогов возбуждения анализаторов. Как только они повышаются, снижается рецепторная чувствительность, происходит адаптация к продолжительным монотонным воздействиям. Для примера представьте тикающую стрелку часов
По прибытии в комнату человек сразу обращает внимание на посторонний звук, который ему, мягко говоря, не по душе, но по истечении некоторого времени он уже не будет замечать беспрерывно действующего раздражителя
При рассмотрении вопросов физиологии сенсорных систем человека не обходят стороной и скорость адаптации к длительным раздражениям рецепторов. Привыкнуть к действию раздражителя нервные окончания могут быстро (такие рецепторы называют фазными) и медленно. Те рецепторы, что не сразу приспосабливаются к возбудителю, именуют тоническими. Первые реагируют на раздражитель лишь в начале и окончании его действия, уведомляя об этом ЦНС двумя-тремя импульсами. Тонические рецепторы посылают к мозговой коре стабильные неослабевающие сигналы.
Согласно учению И. П. Павлова о физиологии сенсорной системы, адаптация может сопровождаться повышением и понижением порога рецепторной возбудимости. Например, переходя из хорошо освещенной комнаты в полумрак, человек постепенно приспосабливается к необходимости различать предметы в темноте. Возбудимость рецепторов при этом высока. Однако если человек вернется в светлое помещение, при переходе он почувствует резкий дискомфорт и эффект кратковременного ослепления. В таких условиях фоторецепторная возбудимость моментально снижается, а сенсорная система адаптируется к внешней среде.
Как уже было отмечено, внешняя информация передается от нервных окончаний в высшие отделы мозга по специфическим и неспецифическим путям. К ним относят проводники зрительной, слуховой, двигательной и остальных сенсорных систем. Физиология каждой из них предполагает участие в неспецифическом отделе мозга, не имеющего прямой связи с периферическими рецепторами.
Сенсорные системы. Органы чувств. Физиология органов чувств. Функции сенсорных систем. Сенсорное восприятие. Этапы сенсорного восприятия.
Сенсорные системы человека являются частью его нервной системы, способной воспринимать внешнюю для мозга информацию, передавать ее в мозг и анализировать. Получение информации от окружающей среды и собственного тела является обязательным и необходимым условием существования человека. Термин «сенсорные (лат. sensus — чувство) системы» сменил название «органы чувств», сохранившееся только для обозначения анатомически обособленных периферических отделов некоторых сенсорных систем (как, например, глаз или ухо). В отечественной литературе в качестве синонима сенсорной системы применяется предложенное И. П. Павловым понятие «анализатор», указывающее на функцию сенсорной системы.
Все сенсорные системы состоят из периферических рецепторов, проводящих путей и переключательных ядер, первичных проекционных областей коры и вторичной сенсорной коры. Сенсорные системы организованы иерархически, т. е. включают несколько уровней последовательной переработки информации. Низший уровень такой переработки обеспечивают первичные сенсорные нейроны, которые расположены в специализированных органах чувств или в чувствительных ганглиях и предназначены для проведения возбуждения от периферических рецепторов в центральную нервную систему. Периферические рецепторы — это чувствительные высокоспециализированные образования, способные воспринять, трансформировать и передать энергию внешнего стимула первичным сенсорным нейронам.
Центральные отростки первичных сенсорных нейронов оканчиваются в головном или спинном мозге на нейронах второго порядка, тела которых расположены в переключательном ядре. В нем имеются не только возбуждающие, но и тормозные нейроны, участвующие в переработке передаваемой информации. Представляя более высокий иерархический уровень, нейроны переключательного ядра могут регулировать передачу информации путем усиления одних и торможения или подавления других сигналов. Аксоны нейронов второго порядка образуют проводящие пути к следующему переключательному ядру, общее число которых обусловлено специфическими особенностями разных сенсорных систем. Окончательная переработка информации о действующем стимуле происходит в сенсорных областях коры.
Сенсорные системы человека обеспечивают:
1) формирование ощущений и восприятие действующих стимулов;
2) контроль произвольных движений;
3) контроль деятельности внутренних органов;
4) необходимый для бодрствования человека уровень активности мозга.
Ощущение представляет собой субъективную чувственную реакцию на действующий сенсорный стимул (например, ощущение света, тепла или холода, прикосновения и т. п.). Однородные сенсорные стимулы активируют одну из сенсорных систем и вызывают субъективно одинаковые ощущения, совокупность которых обозначается термином модальность. Самостоятельными модальностями являются осязание, зрение, слух, обоняние, вкус, чувство холода или тепла, боли, вибрации, ощущение положения конечностей и мышечной нагрузки. Внутри модальностей могут существовать разные качества, или субмодальности; например, во вкусовой модальности различают сладкий, соленый, кислый и горький вкус. На основе совокупности ощущений формируется чувственное восприятие, т. е. осмысление ощущений и готовность их описать. Восприятие не является простым отражением действующего стимула, оно зависит от распределения внимания в момент его действия, памяти о прошлом сенсорном опыте и субъективного отношения к происходящему, выражающегося в эмоциональных переживаниях.
Сенсорное восприятие включает следующие этапы:
1) действие раздражителя на периферические рецепторы;
2) преобразование энергии стимула в электрические сигналы — потенциалы действия, возникающие в первичном сенсорном нейроне;
3) последующую переработку передаваемых сигналов на всех иерархических уровнях сенсорной системы;
4) возникновение субъективной реакции на раздражитель, представляющей собой восприятие или внутреннее представительство действующего стимула в виде образов или словесных символов.
Указанная последовательность соблюдается во всех сенсорных системах, отражая иерархический принцип их организации.
Как мозг получает информацию от рецептора
Различные типы рецепторов, которые отвечают как на внутренние, так и на внешние раздражители, обнаруживаются в организме. Большинство из этих рецепторов находятся в коже, реагируя на внешние раздражители, такие как температура, прикосновение, давление и боль. Помимо кожи, сложные органы также служат рецепторами. Некоторые из этих рецепторов являются;
Нормальная физиология
Живые организмы нуждаются в постоянной информации об окружающей среде (для пищедобывания, поиска особей другого пола, при избегании опасности, ориентации в пространстве и оценке его важнейших свойств и др.). Эту возможность обеспечивают сенсорные системы (sensus, лат. – чувство).
Сенсорной системой (анализатором, по И.П.Павлову – основателю учения об анализаторах) называют часть нервной системы, состоящую из воспринимающих элементов: рецепторов, воспринимающих стимулы из внешней и внутренней среды, нервных путей, передающих информацию от рецепторов в мозг, и тех частей мозга, которые перерабатывают эту информацию.
Сенсорная функция мозга заключается в определении сигнальной (биологической) значимости сенсорных стимулов на основе анализа их физических характеристик. Анализатор обеспечивает взаимодействие организма со средой, а взаимосвязь и взаимовлияние анализаторов при решающей роли двигательного анализатора определяют целенаправленные ответные реакции организма. Информация, поступающая в мозг, необходима для простых и сложных рефлекторных актов вплоть до психической деятельности человека. И.М.Сеченов писал, что «психический акт не может явиться в сознании без внешнего чувственного возбуждения».
Переработка сенсорной информации может сопровождаться, но может и не сопровождаться осознанием стимула. Если осознание происходит, говорят об ощущении. Понимание ощущения приводит к восприятию.
Общая сенсорная физиология посвящена изучению принципов, лежащих в основе сенсорных способностей человека и животных. Ее изучение очень важно, потому что разные органы чувств, хорошо вам известные из курса анатомии и гистологии, очень схожи по организации и функции, по своим связям с центрами головного мозга и по реакциям, которые они вызывают. Кроме того, для всех органов чувств существует проблема «объективного» и «субъективного» аспекта. Так, когда мы наблюдаем и анализируем параметры раздражителя, его силу, продолжительность действия, локализацию в пространстве, биологическую значимость, биоэлектрические потенциалы и т.п., мы изучаем объективную сенсорную физиологию. Но если мы идем дальше и применяем научный анализ к нашим собственным ощущениям, создаваемым внешними явлениями через посредство органов чувств, и при этом можем также основываться на аналогичном опыте, о котором сообщают другие люди, то мы оказываемся в области субъективной сенсорной физиологии.
Рецепторные аппараты, как правило, весьма сложно построены. Рецепторные элементы специализированы к восприятию определенного параметра свойств раздражителя в весьма узком диапазоне и реагируют лишь на узкую область, например, частот или длины световой волны – модальности и субмодальности.
Таким образом, дифференциация внешних раздражений, их начальный дробный анализ происходит уже на рецепторном уровне.
Проводниковый отдел и принципы его построения.
Проводниковый отдел анализатора характеризуется следующими принципами построения: многослойностью, многоканальностью, неодинаковым числом элементов в соседних слоях, дифференциацией по вертикали и горизонтали.
Многослойность – это наличие нескольких слоев нервных клеток на пути передачи сенсорной информации, первый из которых связан с рецепторным отделом, а последний – с нейронами ассоциативных зон коры полушарий. Это порождает многоуровневый, или «многоэтажный» характер передачи и обработки сенсорной информации. Такое построение обеспечивает возможность специализации разных слоёв по переработке отдельных видов информации, анализировать информацию уже на промежуточных уровнях и тонко и быстро регулировать реакции уже на простые сигналы. В каждой сенсорной системе выделяют следующие уровни:
1) рецепторный;
2) стволовой;
3) таламический;
4) кортикальный.
Многоканальность передачи информации в высшие этажи мозга означает наличие в каждом из слоев множества (обычно десятки тысяч, а иногда до миллионов) нервных элементов, связанных с множеством элементов следующего слоя. Наличие многоканальности обеспечивает большую надежность и тонкость анализа информации. Высокая надёжность обеспечивается более сложным путём благодаря частичному взаимному перекрытию нейронов в связи с процессами мультипликации и конвергенции на каждом уровне анализатора. В этом состоит возбудительное взаимодействие между нейронами. Существует и тормозное взаимодействие между нейронами благодаря латеральному торможению, ограничивающему иррадиацию.
Наличие в сенсорных системах ряда уровней, каждый из которых работает по принципу дивергенции, конвергенции и латерального торможения – это наличие ряда важнейших координационных аппаратов, где происходит поэтапная обработка информации (по Шеррингтону), а не просто передача возбуждения – не релейная система. Благодаря этому в пределах, например, зрительной системы происходит разнесение в центральных структурах информации о перемещении предмета в поле зрения, о его хроматических качествах и т.д. Благодаря многоканальности выделяют следующие типы распределения информации:
1) специфический (в проекционные ядра коры);
2) неспецифический (связанный с активацией ретикулярной формации);
3) ассоциативный (передача в ассоциативные системы мозга).
Со специфическим каналом связывают передачу физических параметров раздражителя, с неспецифическим – поддержание общего уровня возбудимости мозговых аппаратов, а с деятельностью ассоциативного – информацию о биологической значимости раздражителя.
На каждом уровне сенсорной системы наряду с восходящими информационными путями имеется и нисходящий путь управления системой, то есть обратной связи. Так, известны окончания центрафугальных волокон на амакриновых клетках сетчатки глаза, или гамма-петля, регулирующих рецепторные образования мышечного веретена.
А это значит, что сенсорная система не лестница из релейных (передаточных) образований, а один из аппаратов управления процессом обработки и передачи информации.
Неодинаковое число элементов в соседних слоях нейронов. Этот принцип – формирование сенсорных «воронок» по Шеррингтону. Примером служит зрительная система, где 130 млн элементов сетчатки благодаря конвергенции связаны лишь с 1 млн 250 тыс нейронов коры мозга. И наоборот, есть примеры расширяющихся «воронок», когда в ЦНС, в первичной проекционной зоне зрительной коры число нейронов в тысячу раз больше, чем в подкорковом зрительном центре.
Физиологический смысл суживающихся воронок – уменьшение количества информации, а расширяющихся – более дробный и сложный анализ разных признаков сигнала.
Дифференциация нейронов по их свойствам по вертикали и горизонтали. Дифференциация по вертикали выражается образованием отделов, состоящих из нескольких слоев: рецепторный (периферический), несколько промежуточных отделов и корковый отдел – обладающих различными функциями и назначением. По горизонтали – существует дифференциация в свойствах рецепторов, нейронов и их связях на уровне одного слоя.
Число различных функций анализаторов достаточно велико. Различают следующие:
1) обнаружение сигналов;
2) различение сигналов;
3) передача и преобразование сигнала;
4) кодирование информации;
5) детектирование сигналов;
6) опознание образов.
1. Обнаружение сигналов.
Поэтому при исходном грузе 200 г
где Е – величина ощущения;
I – сила раздражения;
а и b – константы, различные для разных сигналов.
Доказано приложение этого закона для органов зрения, слуха и других сенсорных систем.
Для пространственного различения двух раздражителей необходимо, чтобы между рецепторами, их воспринимающими, был хотя бы один рецептор, иначе эти два раздражителя воспринимаются как один, т.е. пространственное различение основано на различиях в распределении возбуждения в различных рецепторах одного слоя (или разных нейронных слоях).
Для различения временных раздражителей необходимо, чтобы сигнал, вызванный вторым раздражителем, не попадал в рефрактерный период от предыдущего раздражения.
3. Передача и преобразование сигнала.
Передача нервного импульса в ЦНС происходит таким образом, чтобы донести до высших отделов мозга наиболее важную информацию о раздражителе и в форме, удобной и надежной для анализа. Одновременно происходит и преобразование сигналов. Различают пространственные и временные преобразования.
При пространственном преобразовании происходит значительное искажение масштабов и пропорций представительства отдельных частей тела или частей поля зрения. Так, в зрительной коре расширено представительство центральной ямки сетчатки («циклопический глаз»).
Временные преобразования, в основном, сводятся к сжатию информации в отдельные импульсы, разделенные паузами и интервалами. В целом, тоническая импульсация преобразуется в фазическую.
Существенным моментом преобразования информации является ограничение избыточной информации и выделение лишь существенных признаков сигналов, поскольку наличие большого числа рецепторов, оправданное стремлением наиболее детально отразить раздражитель, приводит к избыточности сообщений и затрудняет анализ.
Имеются следующие приемы ограничения:
1. Сжатие афферентной информации благодаря наличию суживающихся сенсорных «воронок».
2. Подавление несущественной информации.
Несущественной является информация о раздражителях, действующих длительно и мало изменяющихся в пространстве или во времени. Так, мы не замечаем давления одежды на наше тело. Целесообразно передавать сообщения только о начале и конце действия такого раздражителя, а также о рецепторах, лежащих на краю возбужденной области.
4. Кодирование информации.
Кодирование информации осуществляется рецепторами. Под кодированием в нервной системе обычно понимают установление соответствия между определенными параметрами действующего сенсорного стимула и характеристиками импульсной активности нейрона и (или) местом его расположения.
Принципы кодирования.
Первый принцип – частотное кодирование. Соответствие устанавливается по частоте, пачкам импульсов, величине межимпульсных интервалов, степени стабильности этих интервалов, распределении импульсов по времени – «временной рисунок» – pattern (поскольку амплитуда и длительность импульса не зависят от раздражителя, то разновидности самого импульса кодироваться не могут).
Для разработки проблемы кодирования основополагающей является зависимость частоты импульсации нервных элементов первого порядка от интенсивности сенсорных стимулов. Кривая зависимости частоты импульсации сенсорных нейронов первого порядка от силы стимула имеет S-образную форму (рис.53).
6. Опознание образов.
Опознание образов – конечная и наиболее сложная операция сенсорной системы, происходящая в корковых структурах мозга. В процессе этой операции происходит целостное восприятие раздражителя, отнесение сигнала к определенному классу сигналов, записанному в аппарате памяти, т.е. происходит определение биологической значимости раздражителя в соответствии с собственными потребностями организма. Операция опознания образа раздражителя происходит на основе всей предыдущей обработки афферентного сигнала, после расщепления его нейронами-детекторами на отдельные признаки и их раздельного параллельного анализа. В процессе опознания образов происходит построение «модели раздражителя» и выделение её из множества других подобных моделей.
Опознание образов сопряжено с выходом на эффекторные аппараты мозга для выполнения основной деятельности организма. Опознание заканчивается принятием решения о том, с какой ситуацией или объектом встретился организм.
В соответствии со структурой анализатора по Павлову в корковом конце анализатора различают «ядро» анализатора и «периферию» («рассеянные элементы»), совершающие соответственно тонкий и грубый анализ. В современном понимании «ядро» – это специфические проекционные зоны, с которыми связана сложная функция описания сигналов, их физико-химических качеств, выполняются реакции детектирования. Функцию опознания образов они обеспечить не могут.
Опознание образов связано с взаимодействием, интеграцией сигналов различной модальности, которая происходит в ассоциативных и двигательных зонах коры. В этих зонах находятся полисенсорные нейроны, которые на основе множественных связей с нижележащими уровнями анализаторов и неспецифических систем приобрели способность отвечать на сложные комбинации сигналов разной природы. Полагают, что они формируют высшие детекторы – нейронные ансамбли – модули, в которые включаются и пирамидные нейроны, являющиеся общим конечным путем для зрительных, слуховых, тактильных и других сенсорных сигналов. Следовательно, операция опознания образов требует дополнительного участия внесенсорных структур мозга, к которым относятся таламо-кортикальные ассоциативные структуры мозга. Именно в этих структурах происходит оценка «новизны» и биологической значимости стимула в соответствии с доминирующей потребностью и мотивацией, сигналами всей окружающей обстановки и прошлым жизненным опытом, т.е. сигнал оценивается как интегрированное целое, несущее значимую информацию для основной деятельности организма.
Таким образом, любая сенсорная функция основана на целостной деятельности сенсорных систем, и выход на эффекторные аппараты получают лишь определенные в соответствии с доминирующей мотивацией компоненты специфического афферентного потока.
Абсолютная чувствительность рецепторов.
Порог абсолютной чувствительности – это минимальная интен-сивность адекватного раздражителя, доступная для обнаружения. Специфичность рецепторов основывается на их высокой абсолютной чувствительности к адекватным по модальности стимулам. Эта чувствительность предельно высока. Так, обонятельные рецепторы способны возбудиться при действии одиночных молекул пахучих веществ, фоторецепторы – одиночных квантов света в видимой части спектра.
В психофизиологическом аспекте за пороговое значение стимула принимают такое, вероятность восприятия которого составляет 0,75 (т.е. правильный ответ о наличии стимула в 3/4 случаев его действия). Оказалось, что и в подпороговом диапазоне раздражений, когда ощущения нет (например, при действии сверхслабого света), регистрируется объективная реакция организма – кожно-гальванический рефлекс.
Периферические изменения, приводящие к уменьшению чувствительности сенсорных клеток, обычно рассматриваются как адаптация. Она была показана многими исследованиями как постепенное снижение частоты импульсации афферентных нейронов первого порядка по мере действия постоянного стимула. Скорость уменьшения частоты разрядов при этом может быть весьма различной для разных рецепторов. В связи с этим различают «фазные» рецепторы и «тонические» (быстро и медленно адаптирующиеся).
Характер реакции рецепторов может быть обусловлен внешними и внутренними факторами.
Внешние факторы – вспомогательные структуры. Например, при воздействии на тельце Фатер-Пачини реакции нейрона первого порядки имеют четко выраженный фазный характер. Однако после удаления соединительной капсулы (вспомогательной структуры) реакция рецептора становится тонической.
Внутренние факторы связаны с изменениями физико-химических процессов в самом рецепторе. Так, изменение чувствительности зрительных рецепторов при световой или темновой адаптации происходит за счет обесцвечивания или восстановления пигментов, т.е. изменением количества молекул ретиналя, переходящих в ту или иную форму. Также изменения физико-химических процессов в рецепторе при воздействии стимулов значительной продолжительности могут быть обусловлены смещением в распределении ионного состава относительно его внутренней и внешней среды или изменением критического уровня деполяризации при длительном смещении мембранного потенциала.
У вторичночувствующих рецепторов может происходить истощение медиатора и возникать изменение чувствительности к медиатору постсинаптической мембраны сенсорного нейрона первого порядка.