Механизмы переработки информации в сенсорной системе

 

Содержание: 

   Введение……………………………………………………………………………….....2

   1. Механизмы переработки информации в сенсорной системе………………………3

   2. Адаптация и взаимодействие сенсорной системы………………………………….4

   3. Характеристика  анализаторов………………………………………………………..5

   3.1. Зрительный  анализатор……………………………………………………………..6

   3.2. Осязание……………………………………………………………………………..8

   3.3. Температурная  чувствительность………………………………………………….8

   3.4. Обоняние……………………………………………………………………………..9

   3.5. Восприятие  вкуса…………………………………………………………………....9

   3.6. Мышечное  чувство………………………………………………………………….9

   3.7. Болевая  чувствительность…………………………………………………………10

   3.8. Слуховой анализатор и вибрационная чувствительность……………………….10

  4.Психофизиологический закон Вебера-Фехнера……………………………………..13

   5.Заключение…………………………………………………………………………….15

   6.Список  литературы…………………………………………………………………....16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

  Человеку  постоянно необходимы сведения  о состоянии и изменении внешней  среды, переработка этой информации  и составление программ жизнеобеспечения. Возможность получать информацию  об окружающей среде, способность  ориентироваться в пространстве  и оценивать свойства окружающей  среды обеспечиваются анализаторами (сенсорными системами).

              Сенсорная система — часть нервной системы, ответственная за восприятие определённых сигналов (так называемых сенсорных стимулов) из окружающей или внутренней среды. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, ответственных за обработку полученных сигналов. Наиболее известными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обоняние. С помощью сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температура, вкус, звук или давление.

        Понятие «анализатор» ввёл российский  физиолог И.П. Павлов. Анализаторы  (сенсорные системы) — это совокупность образований, которые воспринимают, передают и анализируют информацию из окружающей и внутренней среды организма.

       Основными характеристиками анализатора являются:

• пороговая чувствительность;
• воспринимаемый диапазон;
• временные характеристики.

      

       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.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Механизмы переработки информации в сенсорной системе

 

        Переработку информации в сенсорной системе осуществляют процессы возбудительного и тормозного межнейронного взаимодействия. Возбудительное взаимодействие заключается в том, что аксон каждого нейрона, приходя в вышележащий слой сенсорной системы, контактирует с несколькими нейронами, каждый из которых получает сигналы от нескольких клеток предыдущего слоя.

       Совокупность рецепторов, сигналы которых поступают на данный нейрон, называют его рецептивным полем. Рецептивные поля соседних нейронов частично перекрываются. В результате такой организации связей в сенсорной системе образуется так называемая нервная сеть. Благодаря ей повышается чувствительность системы к слабым сигналам, а также обеспечивается высокая приспособляемость к меняющимся условиям среды.

       Тормозная переработка сенсорной информации основана на том, что обычно каждый возбужденный сенсорный нейрон активирует тормозный интернейрон. Интернейрон в свою очередь подавляет импульсацию как самого возбудившего его элемента (последовательное, или возвратное, торможение), так и его соседей по слою (боковое, или латеральное, торможение). Сила этого торможения тем больше, чем сильнее возбужден первый элемент и чем ближе к нему соседняя клетка. Значительная часть операций по снижению избыточности и выделению наиболее существенных сведений о раздражителе производится латеральным торможением.

          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                 2.Адаптация и взаимодействие сенсорной системы 

Сенсорная система  обладает способностью приспосабливать  свои свойства к условиям среды и  потребностям организма. Сенсорная  адаптация -- общее свойство сенсорных  систем, заключающееся в приспособлении к длительно действующему (фоновому) раздражителю. Адаптация проявляется  в снижении абсолютной и повышении  дифференциальной чувствительности сенсорной  системы. Субъективно адаптация  проявляется в привыкании к действию постоянного раздражителя (например, мы не замечаем непрерывного давления на кожу привычной одежды).

Адаптационные процессы начинаются на уровне рецепторов, охватывая и все нейронные  уровни сенсорной системы. Адаптация  слаба только в вестибуло- и проприорецепторах. По скорости данного процесса все  рецепторы делятся на быстро- и  медленно адаптирующиеся. Первые после  развития адаптации практически  не посылают в мозг информации о  длящемся раздражении. Вторые эту информацию передают в значительно ослабленном  виде. Когда действие постоянного  раздражителя прекращается, абсолютная чувствительность сенсорной системы  восстанавливается. Так, в темноте  абсолютная чувствительность зрения резко  повышается [15].

В сенсорной  адаптации важную роль играет эфферентная  регуляция свойств сенсорной  системы. Она осуществляется за счет нисходящих влияний более высоких  на более низкие ее отделы. Происходит как бы перенастройка свойств  нейронов на оптимальное восприятие внешних сигналов в изменившихся условиях. Состояние разных уровней  сенсорной системы контролируется также ретикулярной формацией, включающей их в единую систему, интегрированную  с другими отделами мозга и  организма в целом. Эфферентные  влияния в сенсорных системах чаще всего имеют тормозной характер, т. е. приводят к уменьшению их чувствительности и ограничивают поток афферентных  сигналов.

Общее число  эфферентных нервных волокон, приходящих к рецепторам или элементам какого-либо нейронного слоя сенсорной системы, как правило, во много раз меньше числа афферентных нейронов, приходящих к тому же слою. Это определяет важную особенность эфферентного контроля в сенсорных системах: его широкий  и диффузный характер. Речь идет об общем снижении чувствительности значительной части нижележащего нейронного слоя.

Взаимодействие  сенсорных систем осуществляется на спинальном, ретикулярном, таламическом и корковом уровнях. Особенно широка интеграция сигналов в ретикулярной формации. В коре большого мозга  происходит интеграция сигналов высшего  порядка. В результате образования  множественных связей с другими  сенсорными и неспецифическими системами  многие корковые нейроны приобретают  способность отвечать на сложные  комбинации сигналов разной модальности. Это особенно свойственно нервным  клеткам ассоциативных областей коры больших полушарий, которые  обладают высокой пластичностью, что  обеспечивает перестройку их свойств  в процессе непрерывного обучения опознанию  новых раздражителей. Межсенсорное (кроссмодальное) взаимодействие на корковом уровне создает условия для формирования «схемы (или карты) мира» и непрерывной  увязки, координации с ней собственной  «схемы тела» организма. 

3. Характеристика  анализаторов

 

         Датчиками систем являются специфические структурные нервные образования, называемые рецепторами. Они представляют собой окончания чувствительных нервных волокон, способных возбуждаться при действии раздражителя. Часть из них воспринимает изменения в окружающей среде, а часть - во внутренней среде организма.

        Выделяют группу рецепторов, расположенных в скелетных мышцах, сухожилиях и сигнализирующих о тонусе мышц.

        По характеру ощущений различают зрительные, слуховые, обонятельные, осязательные рецепторы, рецепторы боли, рецепторы положения тела в пространстве.

         Рецепторы представляют собой клетку, снабженную подвижными волосками или ресничками (подвижными антеннами), обеспечивающими чувствительность рецепторов. Так, для возбуждения фоторецепторов (воспринимающих световые раздражители) достаточно 5...10 квантов света, а для обонятельных рецепторов - одной молекулы вещества.

         Полученная рецепторами информация, закодированная в нервных импульсах, передается по нервным путям в центральные отделы соответствующих анализаторов и используется для контроля со стороны нервной системы, координирующей работы исполнительных органов.

                                                                       
 

                                                       Нервные связи

 

 
 

 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

       

 У человека выделяют следующие рецепторы:

• внешние
• зрительный
• слуховой
• тактильный
• болевой
• температурный
• обонятельный
• вкусовой
• внутренние
• давления
• кинетический
• вестибулярный

 

       3.1.Зрительный анализатор 

Глаз представляет собой сложную оптическую систему :  

 
 

1 - радужная оболочка;

2 - зрачок;

3 - роговица;

4 - хрусталик; 

5 - сетчатка.  

           Примерно от 70 до 90% информации о внешнем мире человек получает через зрение. Орган зрения - око - обладает высокой чувствительностью. Изменение размера зрачка от 1,5 до 8 мм позволяет глазу менять чувствительность в сотни тысяч раз. Сетчатка глаза воспринимает излучения с длиной волн от 380 (фиолетовый цвет) до 760 (красный цвет) нанометров (миллиардных частей метра). 
      При обеспечении безопасности надобно учитывать пора, требуемое для адаптации глаза. Приспособление зрительного анализатора к большей освещённости называется световой адаптацией. Она требует от 1-2 до 8-10 минут. Приспособление глаза к плохой освещённости (расширение зрачка и повышение чувствительности) называется темповой адаптацией и требует от 40 до 80 минут.  
       В срок адаптации око дело человека связана с определённой опасностью. Чтобы исключить необходимость адаптации или уменьшить её влияние, в производственных условиях не разрешается использовать только одно местное освещение. Необходимо применять меры для защиты человека от слепящего действия источников света и различных блестящих поверхностей, устраивать тамбуры при переходе из тёмного помещения (например, в фотолабораториях) в нормально освещённое и др. 
      Зрение характеризуется остротой, то есть минимальным углом, под которым две точки ещё видны как раздельные). Острота зрения зависит от освещённости, контрастности и других факторов. В основе расчёта графической точности лежит физиологическая острота зрения. 
      Бинокулярное поле зрения охватывает в горизонтальном направлении 120-160 градусов, по вертикали: вверх - 55-60 градусов, вниз - 65-72 градуса. Зона оптимальной видимости (учитывается при организации рабочего места) ограничена полем: вверх - 25 градусов, вниз - 35 градусов, направо и налево - по 32 градуса. 
       Ошибка оценки расстояния до 30 метров в среднем составляет 12%.  
         Ощущение, вызванное световым сигналом, сохраняется в глазу за счёт инерции зрения до 0,3 секунды. Инерция зрения порождает стробоскопический результат - ощущение непрерывности движения при частоте смены изображения примерно 10 раз в секунду (кинематография), зрительное восприятие вращения колес автомобиля в обратном направлении и другие оптические иллюзии. 
         Стробоскопический результат может быть опасным. Например, вследствие своей безынерционности, опасную ситуацию могут создать газоразрядные лампы освещения. Колебания электрического напряжения создают колебания светового потока. Кажущаяся остановка вращающегося предмета наблюдается при равенстве частот вращения объекта и колебаний света. Когда частота вспышек света больше числа оборотов вращающегося предмета, создаётся иллюзия вращения в противоположную от реальности сторону. 
         Светочувствительные клетки (анализаторы) глаза по форме напоминают маленькие палочки и колбочки. В сетчатке человека имеется приблизительно 130 миллионов палочек и 6-7 миллионов колбочек. Благодаря палочкам человек видит ночью, но зрение бесцветное (ахроматическое), почему и возникло выражение: "Ночью все кошки серые". И наоборот - днём главная роль принадлежит колбочкам, соответственно, днём зрение цветное (хроматическое). 
        С позиции безопасности должны учитываться все отклонения от нормы в восприятии цвета. К этим отклонениям относятся: цветовая слепота, дальтонизм и гемералопия ("куриная слепота"). Человек, страдающий цветовой слепотой, восп 
ринимает все цвета как серые. Дальтонизм - частный случай цветовой слепоты. Дальтоники обычно не различают красный и зелёный цвета, а иногда жёлтый и фиолетовый. Им эти цвета кажутся серыми. 
        Статистически примерно 5% мужчин и 0,5% женщин являются дальтониками. Люди, страдающие дальтонизмом, не могут работать там, где в целях безопасности используются сигнальн е цвета (например, водителями). Человек, страдающий гемералопией, теряет способность видеть при ослабленном (сумеречном, ночном) освещении.  
       Цвета оказывают на человека различное психофизиологическое влияние, что надобно учитывать при обеспечении безопасности и в технической эстетике.