Функции сенсорных систем исследуют в электрофизиологических, нейрохимических и поведенческих опытах на животных, проводят психофизиологический анализ восприятия у здорового и больного человека, а также с помощью ряда современных методов картируют мозг при разных сенсорных нагрузках. Кроме того, сенсорные функции также моделируют и протезируют.
Общие принципы организации сенсорных систем
Все сенсорные системы человека организованы по некоторым общим принципам. Важнейшие из них следующие: многослойность, многоканальность, наличие так называемые «сенсорных воронок», а также дифференциация систем по вертикали и по горизонтали.
Многослойность сводится к наличию в каждой системе нескольких слоев нейронов, первый из которых связан с рецепторами, а последний – с нейронами моторных областей коры мозга. Это свойство дает возможность специализировать слои на переработке разных видов сенсорной информации, что позволяет быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на низких уровнях. Кроме того, создаются также условия для избирательного регулирования свойств нейронных слоев путем нисходящих влияний из других отделов мозга.
Многоканальность сенсорной системы заключается в том, что в каждом нейронном слое имеется множество (от десятков тысяч до миллионов) нервных клеток, связанных нервными волокнами со множеством клеток следующего слоя. Наличие множества таких параллельных каналов обработки и передачи сенсорной информации обеспечивает сенсорной системе большую тонкость анализа сигналов (высокое «разрешение» сенсорных сигналов) и значительную надежность.
Разное количество элементов в соседних нейронных слоях формирует так называемые «сенсорные воронки», Так, в сетчатке каждого глаза у человека насчитывается 130 млн фоторецепторов, а в слое выходных (ганглиозных) клеток сетчатки нейронов в 100 раз меньше (суживающаяся воронка). На следующих уровнях зрительной системы формируется расширяющаяся воронка: количество нейронов в первичной проекционной области зрительной коры мозга в тысячи раз больше, чем на выходе из сетчатки. В слуховой и в ряде других сенсорных систем от рецепторов к коре представлена только расширяющаяся воронка. Физиологический смысл суживающейся воронки связан с уменьшением избыточности информации, а расширяющейся – с обеспечением параллельного анализа разных признаков сигнала.
Дифференциация сенсорной системы по вертикали заключается в образовании отделов, каждый из которых состоит, как правило, из нескольких нейронных слоев. Таким образом, отдел сенсорной системы – более крупное образование, чем слой нейронов. Каждый отдел (например, обонятельные луковицы или кохлеарные ядра слуховой системы) имеют определенную функцию.
Дифференциация сенсорной системы по горизонтали определяется различиями в свойствах рецепторов, нейронов и связей между ними в пределах каждого из слоев. Так, в зрении работают два параллельных нейронных канала, идущих от фоторецепторов к коре и по-разному перерабатывающих информацию от центра и от периферии сетчатки (так называемые «парвоцеллюлярный» и «магноцеллюлярный» каналы, или Х- и У-системы).
Виды анализаторов
| Анализатор | Функции (какие раздражители воспринимает) |
Периферический отдел |
Проводниковый отдел | Центральный отдел |
| Зрительный | Световые | Фоторецепторы сетчатки глаза | Зрительный нерв | Зрительная зона в затылочной доле коры больших полушарий (КБП) |
| Слуховой | Звуковые | Слуховые рецепторы кортиева органа | Слуховой нерв | Слуховая зона в височной доле КБП |
| Вестибулярный (гравитационный) | Механические | Рецепторы полукружных каналов и оттолитового аппарата | Вестибулярный, затем слуховой нерв | Вестибулярная зонав височной доле КБП |
| Сенсомоторный чувствительный (соматосенсорный) | Механические, температурные, болевые | Осязательные рецепторы кожи | Спиноталамический путь:нервы кожной чувствительности | Соматосенсорная зона в задней центральной извилине КБП |
| Сенсомоторный двигательный (моторный) | Механические | Проприорецепторов мышц и суставов | Чувствительный нервы скелетно-мышечного аппарат | Соматосенсорная зона и моторная зона в передней центральной извилине КБП |
| Обонятельный
|
Газообразные химические вещества | Обонятельные рецепторы по-лости носа | Обонятельный нерв | Обонятельные ядра и обоня-тельные цен-тры высочной доли КБП |
| Вкусовой | Химические растворенные вещества | Вкусовые ре-цепторы рото-вой полостн | Лицевой, язы-коглоточ-ный нерв | Вкусовая зона в теменной до-ле КБП |
| Висцсраль-ный (внут-ренней сре-ды) | Механиче-ские | Интерорецеп-торы внутрен-них органов | Блуждающий, чревный и та-зовый нервы | Лимбическая система и сен-сомоторная зона КБП |
