Общие закономерности функций анализаторов.
Представления об анализаторных системах развиты и экспериментально обоснованы И.П. Павловым. Каждый анализатор есть определенная анатомическая локализованная структура – от периферических рецепторных образований до проекционных зон коры головного мозга. Анализаторы выполняют функцию приема и переработки сигналов внешней и внутренней среды организма.
Сенсорной системой (анализатором по И.П. Павлову) называют часть нервной системы, состоящую из воспринимающих элементов – рецепторов, получающих стимулы из внешней или внутренней среды, нервных путей, передающих информацию.
Рецептор – периферическая специализированная часть анализатора, посредством которой воздействие раздражителей внешнего мира и внутренней среды организма трансформируется в процесс нервного возбуждения.
Сенсорная система вводит информацию в мозг и анализирует ее.
Работа любой сенсорной системы начинается с восприятия рецепторами внешней для мозга физической или химической энергии, трансформацией ее в нервные сигналы и передает их в мозг через цепи нейронов.
Процесс передачи сенсорных сигналов сопровождается многократным их преобразованием и перекодированием и завершается высшим анализом и синтезом (опознанием образа), после чего формируется ответная реакция организма.
Информация, поступающая в мозг, необходима для программирования и реализации 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». Возбуждение – свойство живых организмов, активный ответ возбудимой ткани на раздражение. Для нервной системы возбуждение – одна из основных функций.
Переработка сенсорной информации может сопровождаться, а может не сопровождаться осознанием стимула. Если осознание происходит, говорят об ощущении. Ощущение – отражение в сознании свойств предметов объективного мира, возникающее при их непосредственном воздействии на рецепторы.
Различие ощущений приводит к восприятию. Восприятие – целостное отражение свойств предметов, ситуаций и событий, возникающее при непосредственном воздействии раздражителей на рецепторные поверхности органов чувств.
Каждый анализатор настроен на определенную модальность сигнала и в то же время обеспечивает описание нескольких признаков воспринимаемых раздражителей. Так, зрительный анализатор, выделяя определенный участок электромагнитных колебаний, позволяет дифференцировать яркость, цвет, форму, удаленность и другие признаки объектов. Вместе с тем анализатор отражает связи между этими элементарными воздействиями в пространстве и времени.
В зависимости от вида чувствительности различают зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой, кожный, двигательный анализаторы. В процессе филогенеза под влиянием окружающей среды анализаторы специализировались и совершенствовались путем непрерывного усложнения центральных и рецепторных систем.
Изучение высшей нервной деятельности привело И.П. Павлова к представлению об анализаторах как системах, состоящих из рецепторов, афферентных проводящих путей и соответствующих участков коры больших полушарий.
Введением термина «анализатор» И.П. Павлов подчеркивает, что анализ раздражений, начинающихся в органах чувств и заканчивающихся в коре больших полушарий, представляет собой единый процесс.
Основными общими принципами построения сенсорных систем высших позвоночных животных и человека являются следующие:
1) многослойность, то есть наличие нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторами, а последний – с нейронами моторных областей коры большого мозга. Это свойство дает возможность специализировать нейронные слои на переработке разных видов сенсорной информации, что позволяет организму быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на первых уровнях сенсорной системы. Создаются также условия для избирательного регулирования свойств нейронных слоев путем восходящих влияний из других отделов мозга;
2) многоканальность сенсорной системы, то есть наличие в каждом слое множества (от десятков тысяч до миллионов) нервных клеток, связанных с множеством клеток следующего слоя;
3) разное число элементов в соседних слоях, что формирует «сенсорные воронки»;
4) дифференциация сенсорной системы по вертикали и по горизонтали. Дифференциация по вертикали заключается в образовании отделов, каждый из которых состоит из нескольких нейронных слоев. Дифференциация по горизонтали заключается в различных свойствах рецепторов, нейронов и связей между ними в пределах каждого из слоев.
Основные функции сенсорной системы
Сенсорная система выполняет следующие основные функции, или операции, с сигналами:
– обнаружение;
– различение;
– передачу и преобразование;
– кодирование;
– детектирование признаков;
– опознание образов.
Обнаружение и первичное различение сигналов обеспечивается рецепторами, а детектирование и опознание сигналов – нейронами коры больших полушарий. Передачу, преобразование и кодирование сигналов осуществляют нейроны всех слоев сенсорных систем.
Обнаружение сигналов начинается в рецепторе – специализированной клетке, эволюционно приспособленной к восприятию раздражителя определенной модальности из внешней или внутренней среды и преобразованию его из физической или химической формы в форму нервного возбуждения.
Различение сигналов. Важная характеристика сенсорной системы – способность замечать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. Различение начинается в рецепторах, но в этом процессе участвуют нейроны всей сенсорной системы. Оно характеризует то минимальное различие между стимулами, которое сенсорная система может заметить (дифференциальный, или разностный, порог).
Передача и преобразование сигналов. Процессы преобразования и передачи сигналов в сенсорной системе доносят до высших центров мозга наиболее важную (существенную) информацию о раздражителе в форме, удобной для его надежного и быстрого анализа.
Кодирование информации. Кодированием называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму – код.
Детектирование сигналов – это избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение. Такой анализ осуществляют нейроны-детекторы, избирательно реагирующие лишь на определенные параметры стимула.
Опознание образов представляет собой конечную и наиболее сложную операцию сенсорной системы. Она заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, то есть в классификации образов. Синтезируя сигналы от нейронов-детекторов, высший отдел сенсорной системы формирует «образ» раздражителя и сравнивает его с множеством образов, хранящихся в памяти. Опознание завершается принятием решения о том, с каким объектом или ситуацией встретился организм. В результате этого происходит восприятие, то есть мы осознаем, чье лицо видим перед собой, кого слышим, какой запах чувствуем.
