Сенсорные системы

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1. ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

1.1 ПОНЯТИЕ О СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЕ, МЕТОДЫ ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

1.2 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

1.3 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЩУЩЕНИЙ

1.4 МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЕ

1.5 АДАПТАЦИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ

1.6 КЛАССИФИКАЦИИ РЕЦЕПТОРОВ

РАЗДЕЛ 2. ХАРАКТЕРИСТИКА АНАЛИЗАТОРОВ ЧЕЛОВЕКА

2.1  КОЖНЫЙ АНАЛИЗАТОР

2.2 СЛУХОВОЙ АНАЛИЗАТОР

2.3 ВКУСОВОЙ АНАЛИЗАТОР

2.4 ОЩУЩЕНИЯ РАВНОВЕСИЯ

2.5 ОБОНЯТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Введение

 

Одной из физиологических  функций организма является восприятие окружающей действительности. Получение  и обработка информации об окружающем мире является необходимым условием поддержания гомеостатических констант организма и формирования поведения. Среди раздражителей, действующих на организм, улавливаются и воспринимаются лишь те, для восприятия которых есть специализированные образования. Такие раздражители называют сенсорными стимулами, а сложноорганизованные структуры, предназначенные для их обработки – сенсорными системами. Сенсорные сигналы различаются модальностью, т.е. той формой энергии, которая свойственна каждому из них.

При действии сенсорного стимула в рецепторных клетках  возникают электрические потенциалы, которые проводятся в центральную нервную систему, где происходит их обработка, в основе которой лежит интегративная деятельность нейрона. Упорядоченная последовательность физико-химических процессов, протекающие в организме при действии сенсорного стимула, представляет объективную сторону функционирования сенсорных систем, которая может быть изучена методами физики, химии, физиологии.

Развивающиеся в ЦНС  физико-химические процессы приводят к возникновению субъективного  ощущения. Например, электромагнитные колебания с длиной волны 400 нм вызывают ощущение «Я вижу голубой цвет». Ощущение обычно интерпретируется на основе предшествующего опыта, что приводит к возникновению восприятия «Я вижу небо». Возникновение ощущения и восприятия отражает субъективную сторону работы сенсорных систем. Принципы и закономерности возникновения субъективных ощущений и восприятий изучаются методами психологии, психофизики, психофизиологии.

Целью данной курсовой работы является анализ сенсорных систем, их функционирование и адаптация.

Основными задачами являются:

1) анализ физиологии  сенсорных систем;

2) дать характеристику  анализаторов человека, их особенности  и функции.

Восприятие не есть простое  фотографическое отображение окружающего  сенсорными системами. Хорошей иллюстрацией этого факта являются двузначные картинки - одно и тоже изображение может восприниматься по-разному. Объективная сторона восприятия принципиально сходна у разных людей. Субъективная сторона всегда индивидуальна и определяется особенностями личности субъекта, его опытом, мотивациями и т.п.

 

Раздел 1. Общая физиология сенсорных систем

1.1 Понятие о сенсорной системе, методы ее исследование

 

Сенсорной системой (анализатором, по И. П. Павлову) называют часть нервной  системы, состоящую из воспринимающих элементов — сенсорных рецепторов, получающих стимулы из внешней или внутренней среды, нервных путей, передающих информацию от рецепторов в мозг, и тех частей мозга, которые перерабатывают эту информацию. Таким образом, сенсорная система вводит информацию в мозг и анализирует ее. Работа любой сенсорной системы начинается с восприятия рецепторами внешней для мозга физической или химической энергии, трансформации ее в нервные сигналы и передачи 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 [5].

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.

И. П. Павлов считал анализатором совокупность рецепторов {периферический отдел анализатора), путей проведения возбуждения (проводниковый отдел), а также нейронов, анализирующих раздражитель в коре мозга (центральный отдел анализатора).

Методы исследования сенсорных систем. Для изучения сенсорных  систем используют электрофизиологические, нейрохимические, поведенческие и  морфологические исследования на животных, психофизиологический анализ восприятия у здорового и больного человека, методы картирования его мозга. Сенсорные функции также моделируют и протезируют.

Моделирование сенсорных  функций позволяет изучать на биофизических или компьютерных моделях такие функции и свойства сенсорных систем, которые пока недоступны для экспериментальных методов. Протезирование сенсорных функций практически проверяет истинность наших знаний о них. Примером могут быть электро-фосфеновые зрительные протезы, которые восстанавливают зрительное восприятие у слепых людей разными сочетаниями точечных электрических раздражений зрительной области коры большого мозга.

1.2 Общие принципы организации сенсорных систем

 

Основными общими принципами построения сенсорных систем высших позвоночных животных и человека являются следующие.

Принцип многоканального  проведения информации. Каждый нейрон сенсорного пути образует контакты с  несколькими нейронами более  высоких уровней (дивергенция). Поэтому  нервные импульсы от одного рецептора  проводятся к коре по нескольким цепочкам нейронов (параллельным каналам) (рис. 1). Параллельное многоканальное проведение информации обеспечивает высокую надежность работы сенсорных систем даже в условиях утраты отдельных нейронов (в результате заболевания или травмы), а также высокую скорость обработки информации в ЦНС [4].

Принцип двойственности проекций. Нервные импульсы от каждой сенсорной системы передаются в  кору по двум принципиально различным  путям – специфическому (мономодальному) и неспецифическому (мультимодальному).

Специфические пути проводят нервные импульсы от рецепторов только одной сенсорной системы, потому что на каждом нейроне такого проводящего  пути конвергируют нейроны только одной  сенсорной модальности (мономодальная  конвергенция). Соответственно, каждая сенсорная система имеет свой специфический проводящий путь. Все специфические сенсорные пути проходят через ядра таламуса и образуют локальные проекции в коре больших полушарий, заканчиваясь в первичных проекционных зонах коры. Специфические сенсорные пути обеспечивают начальную обработку сенсорной информации и проведение ее в кору больших полушарий.

На нейронах неспецифического пути конвергируют нейроны разных сенсорных  модальностей (мультимодальная конвергенция). Поэтому в неспецифическом сенсорном  пути происходит интегрирование информации от всех сенсорных систем организма. Неспецифический путь передачи информации проходит в составе ретикулярной формации и образует обширные диффузные проекции в проекционных и ассоциативных зонах коры.

Неспецифические пути обеспечивают мультибиологическую обработку сенсорной информации и обеспечивают поддержание оптимального уровня возбуждения в коре больших полушарий [11].

Принцип соматотопической организации характеризует только специфические сенсорные пути. Согласно этому принципу, возбуждение от соседних рецепторов поступает в рядом расположенные участки подкорковых ядер и коры. Т.е. воспринимающая поверхность какого-либо чувствительного органа (сетчатка глаза, кожа) как бы проецируется на кору больших полушарий.

Принцип нисходящего  контроля. Возбуждение в сенсорных  путях проводится в одном направлении  – от рецепторов в коре больших  полушарий. Однако, нейроны, входящие в  состав сенсорных путей, находятся  под нисходящим контролем вышележащих  отделов ЦНС. Такие связи позволяют, в частности, блокировать передачу сигналов в сенсорных системах. Предполагается, что этот механизм может лежать в основе явления избирательного внимания.

На следующих уровнях  зрительной системы формируется  «расширяющаяся воронка»: число нейронов в первичной проекционной области зрительной области коры в тысячи раз больше, чем ганглиозных клеток сетчатки. В слуховой и в ряде других сенсорных систем от рецепторов к коре большого мозга идет «расширяющаяся воронка». Физиологический смысл «суживающейся воронки» заключается в уменьшении избыточности информации, а«расширяющейся» — в обеспечении дробного и сложного анализа разных признаков сигнала; дифференциация сенсорной системы по вертикали и по горизонтали. Дифференциация по вертикали заключается в образовании отделов, каждый из которых состоит из нескольких нейронных слоев. Таким образом, отдел представляет собой более крупное морфофункциональное образование, чем слой нейронов. Каждый отдел (например, обонятельные луковицы, кохлеарные ядра слуховой системы или коленчатые тела) осуществляет определенную функцию. Дифференциация по горизонтали заключается в различных 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 большого мозга и по-разному перерабатывающих информацию, поступающую от центра и от периферии сетчатки глаза.

1.3Основные характеристики ощущений

 

Субъективное ощущение, возникающее в результате действия сенсорного стимула, обладает рядом характеристик, т.е. позволяет определить ряд параметров действующего раздражителя:

• качество (модальность),

• интенсивность,

• временные характеристики (момент начала и окончания действия раздражителя, динамику силы раздражителя),

• пространственная локализация.

Кодирование качества раздражителя в ЦНС основано на принципе специфичности  сенсорных систем и принципе соматотопической проекции. Любая последовательность нервных импульсов, возникших в  проводящих путях и корковых проекционных зонах зрительной сенсорной системы, будет вызывать зрительные ощущения [14].

Кодирование временных  характеристик невозможно отделить от кодирования интенсивности. При  изменении во времени силы действующего стимула, будет изменяться и частота  потенциалов действия, образующихся в рецепторе. При длительном действии раздражителя постоянной силы частота потенциалов действия постепенно снижается, поэтому генерация нервных импульсов может прекращаться еще до прекращения действия раздражителя.

Кодирование пространственной локализации Организм может достаточно точно определять локализацию многих раздражителей в пространстве. Механизм определения пространственной локализации раздражителей основывается на принципе соматотопической организации сенсорных путей.

Обнаружение сигналов. Оно 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.

Классификация рецепторов. В практическом отношении наиболее важное значение имеет психофизиологическая классификация рецепторов по характеру  ощущений, возникающих при их раздражении. Согласно этой классификации, у человека различают зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые, осязательные рецепторы, термо-, проприо- и вестибулорецепторы (рецепторы положения тела и его частей в пространстве) и рецепторы боли.

Существуют рецепторы  внешние (экстерорецепторы) и внутренние (интерорецепторы). К экстерорецепторам относятся слуховые, зрительные, обонятельные, вкусовые, осязательные. К интерорецепторам относятся вестибуло- и проприорецепторы (рецепторы опорно-двигательного аппарата), а также висцерорецепторы (сигнализирующие о состоянии внутренних органов).

По характеру контакта со средой рецепторы делятся на дистантные, получающие информацию на расстоянии от источника раздражения (зрительные, слуховые и обонятельные), и контактные — возбуждающиеся при непосредственном соприкосновении с раздражителем (вкусовые, тактильные).

В зависимости от природы  раздражителя, на который они оптимально настроены, рецепторы могут быть разделены на фоторецепторы, механорецепторы, к которым относятся слуховые, вестибулярные рецепторы, и тактильные рецепторы кожи, рецепторы опорно-двигательного аппарата, барорецепторы сердечно-сосудистой системы; хеморецепторы, включающие рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы; терморецепторы (кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны); болевые (ноцицептивные) рецепторы [2].

Все рецепторы делятся  на первично-чувствующие и вторично-чувствующие. К первым относятся рецепторы  обоняния, тактильные и проприорецепторы. Они различаются тем, что преобразование энергии раздражения в энергию  нервного импульса происходит у них в первом нейроне сенсорной системы. К вторично-чувствующим относятся рецепторы вкуса, зрения, слуха, вестибулярного аппарата. У них между раздражителем и первым нейроном находится специализированная рецепторная клетка, не генерирующая импульсы. Таким образом, первый нейрон возбуждается не непосредственно, а через рецепторную (не нервную) клетку.