Что такое сенсорная система человека

Что такое сенсорная система человека

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.

Источник

енсорная система

Сенсорная система — часть нервной системы, ответственная за восприятие определённых сигналов (так называемых сенсорных стимулов) из окружающей или внутренней среды. [1] [2] 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.

Также сенсорные системы называют анализаторами. Понятие «анализатор» ввёл российский физиолог И.П. Павлов. [2] Анализаторы (сенсорные системы) — это совокупность образований, которые воспринимают, передают и анализируют информацию из окружающей и внутренней среды организма.

Содержание

[править] Сенсорные стимулы

Следующие четыре характеристики сенсорных стимулов (раздражителей) наиболее важны для анализаторов:

[править] Сенсорная система человека

Сенсорная система человека состоит из следующих подсистем:

У человека имеются:

Фильтрация сенсорной информации

Фильтрация сенсорной информации — фильтрация афферентных сигналов нервной системой. В результате такой фильтрации на определённые уровни обработки поступает только часть полученной предшествующими уровнями сенсорной информации.

В английской литературе используется термин sensory gating (от английского gate, ворота), использующий сравнение фильтра информации с воротами, которые могут пропускать или блокировать сенсорные сигналы.

Фильтрация происходит на разных уровнях нервной системы — в спинном мозге, стволе мозга, таламусе, коре больших полушарий и других структурах. Функции этой регуляции тоже разные, так как сенсорная информация используется нервной системой многообразно.

Нарушения процесса фильтрации сенсорной информации могут приводить к неврологическим, психологическим и психиатрическим расстройствам.

Содержание

[править] Биологическая целесообразность

Биологические системы находятся в постоянном взаимодействии с внешним миром, информацию о котором они получают при помощи органов сенсорных систем: зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания, проприоцепции, вестибулярной системы.

Обнаружению сигналов обычно препятствуют помехи — шумы различного вида (внешнего и внутреннего происхождения). Кроме того, информация, которую нервная система получает через органы чувств, избыточна; полезная информация в ней смешана с массой бесполезных сигналов. Процесс фильтрации сенсорного потока выступает первым звеном в процессе обнаружения сигнала на фоне сенсорного шума. Так, человек не чувствует постоянного раздражения рецепторов кожи, которое производит надетая на нем одежда, и не обращает внимания на давление, которое оказывает на него сидение стула. Нервная система гимнастки, выполняющей упражнение на бревне, активно использует вестибулярную, проприоцептивную и зрительную информацию, но игнорирует слуховые сигналы (выкрики из зала). Во сне мозг практически отключается от сенсорных сигналов (отсюда выражения: тебя хоть из пушки буди).

Регуляция потока сенсорной информации абсолютно необходима для нормального функционирования мозга. Без неё нервная система не смогла бы генерировать адекватные реакции на внешние раздражители, фильтровать и распределять сенсорную информацию при управлении движениями, концентрировать внимание на важных предметах и действиях и игнорировать маловажные раздражители, обеспечивать нормальный сон.

[править] Терминология

Говоря о фильтрации сенсорной информации психологи, как правило, подразумевают первичную, неосознанную обработку сенсорных сигналов. Если же речь идёт о сознательном восприятии, то они употребляют термин фокальное внимание или селективное внимание.

В нейрофизиологической литературе термин употребляется в более широком смысле. В него часто включают как неосознанную обработку сенсорных сигналов, так и их осознанное восприятие.

Эти разница в употреблении терминологии связана с тем, что для психологов разделение деятельности мозга на сознательную и подсознательную — одно из основных понятий, нейрофизиологи же изучают конкретные нейронные сети, ответственные за переработку информации, и не видят явного разграничения между сознательными и бессознательными процессами. Например, сами рецепторы (казалось бы, низший отдел в сенсорной цепочке) контролируются высшими отделами мозга через эфферентные нервы. Примером может служить эфферентная иннервация мышечных веретен (гамма-инервация) и рецепторов внутреннего уха.

[править] Общие принципы фильтрации в сенсорной иерархии

Информация от рецепторов передаётся в центральную нервную систему через спинальные или черепномозговые нервы. Ответвления аксонов, передающие сенсорную информацию, формируют синаптические окончания на нейронах спинного мозга (или ствола мозга в случае черепномозговых червов), затем направляются в высшие отделы нервной системы (стволовые ядра, которые в свою очередь передают информацию выше). В каждом из этих отделов нервной системы поток сенсорной информации может фильтроваться — акцентрироваться или, наоборот, блокироваться.

Начальная фильтрация сенсорного сигнала может происходить уже на уровне рецепторов. Так, многие рецепторы обладают свойством адаптации, то есть их разряды становятся реже, даже если раздражитель остаётся. Примером регуляции на уровне сенсорного аппарата является и изменение ширины зрачков.

Поток информации не односторонний, так как высшие отделы иерархии посылают сигналы в низшие отделы. Кроме того, сенсорная информация обрабатывается не цепочкой последовательных структур, а, скорее, многими областями мозга одновременно (или, как говорят, параллельно). Параллельная обработка сенсорной информации становится очевидна в высших областях мозга, таких как кора полушарий. Здесь отдельные области специализируются на обработке отдельных элементов информации (например, в зрении — информация о положении объектов в пространстве и о таких деталях, как цвет и форма, обрабатывается различными областями коры). В процессе регуляция этой распределенной системы некоторые области мозга становятся более активными, чем другие (например, при просмотре фотографий — область коры, ответственная за распознавание лиц). Подобные изменения активности мозга с помощью методики фокального магнитного резонанса.

Сенсорная информация различного рода (т.е., разные модальности — зрение, осязание, слух и т.д.), вообще говоря, не обрабатывается отдельно. Во многих областях мозга, называемых ассоциативными, происходит смешение модальностей — например, в париетальной коре и буграх четверохолмия. Нейроны в этих отделах мозга реагируют на различные стимулы, например, зрительные, тактильные и слуховые.

Структурами, контролирующими сенсорную информацию, являются кора больших полушарий (в частности, префронтальная кора, играющая важную роль в контроле внимания), базальные ганглии, ретикулярная формация, таламус (в частности, ретикулярное ядро таламуса) и другие структуры.

Одним из основных механизмов фильтрации сенсорной информации является торможение, которое производят ГАМК-эргические синапсы. Как правило, нейрон передающий сенсорную информацию, является возбуждающим. Например, аксоны зрительного нерва образуют возбуждающие синапсы на нейронах латерального коленчатого тела — зрительном ядре таламуса. (Исключением являются некоторые высшие отделы мозга, состоящие из тормозных нейронов, например стриатум. Однако, на этом этапе сенсорная информация уже подверглась значительной обработке). Фильтруют эти возбуждающие сигналы тормозные нейроны. Торможение может быть пресинаптическим (то есть блокирующим передачу сигналов по сенсорному аксону к какому-либо нейрону) либо постсинаптическим (гиперполяризующим нейрон, принимаюший сенсорные сигналы). Постсинаптическое торможение позволяет блокировать сигналы избирательно, так как принимающая клетка остаётся способной отвечать на другие, незаблокированные воздействия.

На фильтрацию сенсорных сигналов также оказывают влияние такие нейромедиаторы как ацетилхолин, дофамин, эндорфины и другие.

[править] Фильтрация на уровне рецепторов

Первоначальная фильтрация сенсорной информации может происходить уже на уровне рецепторов. Большинство рецепторов обладают свойством адаптации, которое состоит в том, что частота импульсов в нервных окончаниях рецепторов снижается при продолжительном воздействии стимула. Таким образом, рецепторы во многих случаях реагируют не на присутствие стимула как таковое, а на его появление (или, наоборот, выключение).

[править] Сон

[править] Фильтрация сенсорных сигналов при управлении движениями

Сигналы от рецепторов мышц, сухожилий, кожи, суставов (а также вестибулярного аппарата и зрения при высшей моторной интеграции) играют важную роль в организации двигательных актов.

Траектория движения конечности во время ходьбы зависит от различных факторов, некоторые из которых регулируются нервными сетями центральной нервной системы, а некоторые — сигналами от сенсорных рецепторов. Мышечные рефлексы модулируются во время ходьбы, причём они зависят от особенностей каждого шага. Более того, рефлексы могут быстро меняться в зависимости от режима работы ног: стояния, ходьбы, бега. Эти изменения, скорее всего, обусловлены пресинаптическим торможением. Такая изменчивость рефлекса может быть нарушена у неврологических больных с травмами головы или позвоночника. [2]

Оказывают влияние на активность мотонейронов (нейронов, управляющих мышцами) и разряды, поступающие от рецепторов кожи и сухожилий, причём даже на уровне спинного мозга эти сигналы участвуют в сложных (полисинаптических) взаимодействиях. Начало систематическому исследованию моторных рефлексов спинного мозга положил Чарльз Шеррингтон. Эти исследования продолжаются и по сей день. Согласно современным представлениям, высшие центры мозга оказывают модулирующее влияние на передачу сенсорной информации в спинальных сетях. Важным механизмом такого влияния является пресинаптическое торможение, то есть торможение аксона, передающего сенсорный сигнал мотонейрону. Этот вид торможения блокирует сенсорный приток, но не оказывает тормозного влияния на сам мотонейрон.

В целом, при управлении движениями происходит мультисенсорная интеграция, то есть сопоставление сенсорной информации из разных источников. Так, для интерпретации информации, поступающей от вестибулярного аппарата, необходимо знать, в каком положении находится голова, а эту информацию поставляют рецепторы шеи. При мультисенсорной интеграции мозг может отдавать предпочтение определённым видам сенсорных сигналов и относиться с меньшим доверием к другим. Так, показано, что мозг охотнее всего доверяет зрению, и если возникает конфликт между зрением и другими источниками информации, то последние игнорируются. Например, пассажир в вагоне испытывает иллюзию собственного движения, когда стоящий за окном поезд трогается с места, несмотря на то, что ни вестибулярный аппарат, ни рецепторы тела ни о каком движении не сообщают. Точно так же, стоящий человек покачнется, если экспериментатор приведет в движение зрительный фон. [3]

Исследования показали, что движения оказывают влияние на то, какие ощущения испытывает человек при раздражении рецепторов. Так, установлено, что во время инициации движения чувствительность к кожным раздражителям снижается. Например, в исследовании Чэпмен и Бошам (2006) [4] учёные сравнили влияние на восприятие околопороговых тактильных стимулов моторных команд и периферической реафферентации (т.е. афферентных сигналов, возникающих при движении конечности). Указательный палец руки раздражался электрической стимуляцией. Испытуемые производили движение этим же пальцем или разгибали локтевой сустав. Те же движения производились пассивно (т.е. при помощи экспериментальной установки; испытуемый не производил произвольных движений). И при активном, и при пассивном движении тактильные ощущения снижались, причём максимальное снижение наблюдалось при начале электрической активации мышц.

На сложную взаимосвязь движений и восприятия обратили внимание Гельмгольц, Мах и другие учёные 19-го века, размышляя о движении глаз. Общеизвестно, что несмотря на то, что глаза вращаются в орбитах, воспринимаемое зрительное окружение не приходит в движение. Гельмгольц назвал механизм, за счёт которого это происходит «неосознаваемыми умозаключениями». В 1950-х для объяснения этого явления было выдвинуто представление об эфферентной копии [5] Эфферентная копия — это предсказание изменения сенсорных сигналов, которые должны произойти в результате движения. Согласно этому представлению, сенсорная информация оценивается не сама по себе, а в сравнении с ожиданием. Примером эфферентной копии является эффект неподвижного эскалатора — человек испытывает необычные ощущения того, что опора движется у него под ногами, когда становится на неподвижный эскалатор [6] В данном случае срабатывает несоответствие сенсорных сигналов, которые мозг приучен ожидать многодневной практикой с движущимся эскалатором, с теми, которые он получает при неожиданном столкновении с неподвижным эскалтором. Этот эффект настолько силен, что он действует даже на человека, которого предупредили о неподвижности эскалатора.

[править] Нарушения

Неспособность игнорировать внешние раздражители может быть признаком заболевания (например, расстройство внимания). В некоторых тяжелых случаях любое раздражение воспринимается человеком как боль. Диаметрально противоположное заболевание — игнорирование большинства раздражителей, неспособность реагировать на события внешнего мира. В ряде исследований описан синдром дефицита сенсорного регулирования (sensory gating) у больных шизофренией. Нарушение способности к фильтрации сенсорной информации является ранним симптомом шизофрении. При таком нарушении снижается способность мозга подавлять ответы на слабые стимулы. Больные становятся легко возбудимыми и не могут сконцентрировать своё внимание. Нейробиологический механизм этих нарушений связан с модуляцией активности гиппокампа через никотиновые рецепторы. Такое нарушение выявляется по снижению торможения вызванных ответов при повторной звуковой стимуляции, что выражается в дефиците сдерживания потенциала P50. Этот эффект связан с активностью гена альфа-7-никотинового рецептора на хромосоме 15q14. [7] [8] Так как связанные с этим рецептором гены CHRNA7 и CHRFAM7A в некоторых исследованиях ассоциируются с шизофренией, [9] он является важной целью для фармакологического воздействия. [10]

Источник

Сенсорные системы человека

Основные функции, принципы организации и методы исследования сенсорных систем. Механизмы переработки информации в сенсорной системе. Характеристика зрительной, слуховой, вестибулярной, соматической, обонятельной, вкусовой и висцеральной сенсорных систем.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение сенсорной системы

1.1 Основные функции сенсорных систем

1.2 Общие принципы организации сенсорных систем

1.3 Механизмы переработки информации в сенсорной системе

1.4 Методы исследования сенсорных систем

2. Зрительная сенсорная система

3. Слуховая сенсорная система

4. Вестибулярная сенсорная система

5. Соматосенсорная система

5.1 Кожная рецепция

5.2 Свойства тактильного восприятия

5.3 Температурная рецепция

5.4 Болевая рецепция

6. Обонятельная сенсорная система

7. Вкусовая сенсорная система

8. Висцеральная сенсорная система

Сенсорная информация, которую мы получаем с помощью органов чувств (анализаторов), имеет значение не только для организации деятельности внутренних органов и поведения соответственно требованиям окружающей среды, но и для полноценного развития ребёнка.

Цель и задачи данной работы состоят в рассмотрении понятия «сенсорные системы», анализе сенсорных систем человека и определения значимости каждой из них в развитии и жизнедеятельности человека. Также необходимо сделать вывод о научном и практическом значении изучения психофизиологии сенсорных систем.

1. Определение сенсорной системы

1.1 Основные функции сенсорных систем

Информация об окружающем мире воспринимается человеком через органы чувств, называемые в физиологии сенсорными системами.

Основные функции сенсорной системы:

* обнаружение и различение сигналов;

* передача и преобразование сигналов;

* детектирование сигналов и опознавание образов.

Если развивающегося ребёнка в течение нескольких лет лишать сенсорных раздражителей, то такое существо было бы полностью лишено психических функций.

1.2 Общие принципы организации сенсорных систем

Все сенсорные системы человека организованы по определенным общим принципам, к которым относятся: многослойность, многоканальность, наличие «сенсорных воронок», а также дифференциация по вертикали и горизонтали.

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.

1.3 Механизмы переработки информации в сенсорной системе

Переработка информации в сенсорной системе осуществляется с помощью процессов возбудительного и тормозного межнейронного взаимодействия. Это взаимодействие осуществляется по горизонтали (в пределах одного нейронного слоя) и по вертикали (между нейронами соседних слоев).

Возбудительное взаимодействие по вертикали заключается в том, что аксон каждого нейрона, приходя в вышележащий слой, контактирует с несколькими нейронами, каждый из которых получает сигналы от нескольких клеток предыдущего слоя. В результате подобного взаимодействия формируются рецептивные и проекционные поля сенсорных нейронов, играющих ключевую роль в переработке сенсорных сигналов.

Совокупность рецепторов, сигналы с которых поступают на данный нейрон, называют его рецептивным полем. В пределах рецептивного поля происходит пространственная суммация, т. е. ответ нейрона увеличивается, а порог его чувствительности снижается при увеличении площади поверхности раздражителя.

Проекционным полемсенсорного нейрона называется совокупность нейронов более высокого слоя, которые получают его сигнал. Наличие проекционных полей обеспечивает сенсорной системе высокую устойчивость к повреждающим воздействиям и способность к восстановлению функций. Локальное возбуждение рецепторов потенциально может возбудить довольно обширную группу нейронов верхних слоев сенсорной системы. Это увеличивает вероятность восприятия раздражения, хотя и связано с «дефокусировкой» (размыванием его центрального отображения). Вмешательство торможения, ограничивающего зону возбуждения, обычно автоматически осуществляет «фокусировку» этой зоны.

Горизонтальная переработка сенсорной информации имеет, в основном, тормозной характер и основана на том, что обычно каждый возбужденный нейрон активирует тормозной интсрнейрон. Интернейрон в свою очередь подавляет импульсацию как самого возбудившего его нейрона (возвратное торможение), так и соседей по слою (латеральное торможение). Латеральное торможение является одним из ведущих механизмов, осуществляющих большую часть операций по снижению избыточности и выделению наиболее существенных сведений о раздражителе.

1.4 Методы исследования сенсорных систем

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 моделируют и протезируют.

2. Зрительная сенсорная система

Аккомодацией называют приспособление глаза к ясному видению объектов, находящихся на различном расстоянии (аналог фокусировки в фотографии). Основная роль в аккомодации принадлежит хрусталику, способному изменять свою кривизну, а, следовательно, и преломляющую способность.

Из сетчатки импульсы по волокнам зрительного нерва устремляются в мозг. Зрительные нервы от двух глаз встречаются у основания мозга, где часть волокон переходит на противоположную сторону, перекрещиваются (зрительный перекрест). Это обеспечивает каждое полушарие мозга информацией от обоих глаз. После перекреста зрительные нервы называются зрительными трактами, основное количество их волокон попадает в подкорковый зрительный центр (наружное коленчатое тело). Отсюда зрительные сигналы поступают в первичную проекционную область зрительной коры (стриарная кора). Зрительная кора в основном сохраняет ретинотопию (сигналы от соседних участков сетчатки попадают в соседние участки коры).

Чтобы возникло зрительное ощущение, свет должен обладать некоторой минимальной (пороговой) энергией (минимальное количество квантов света, необходимое для ощущения света в темноте, колеблется от 8 до 47). Световая чувствительность палочковой системы в 100 раз выше, чем у колбочковой.

Частичная цветовая слепота описана в XVIII в. Д. Дальтоном. Поэтому аномалию цветовосприятия называют дальтонизмом.

Величина знакомого предмета оценивается как функция величины его изображения на сетчатке и расстояния предмета от глаз. В случае, когда расстояние до незнакомого предмета оценить трудно, возможны грубые ошибки в определении его величины.

Важная роль движения глаз для зрения определяется тем, что для непрерывного получения мозгом зрительной информации необходимо движение изображения на сетчатке. Импульсы в зрительном нерве возникают в момент включения и выключения светового изображения. При длящемся действии света на одни и те же фоторецепторы импульсация в волокнах зрительного нерва быстро прекращается, и зрительные ощущения при неподвижных глазах и объектах исчезают через 1-2 с. Чтобы преодолеть такое приспособление (адаптацию) к неподвижному изображению, глаз при рассматривании любого предмета производит неощущаемые человеком непрерывные скачки (саккады). Вследствие каждого скачка изображение на сетчатке смещается с одних фоторецепторов на другие, вновь вызывая импульсацию ганглиозных клеток. Кроме скачков, глаза непрерывно мелко дрожат и дрейфуют (медленно смещаются с точки фиксации взора). Эти движения также очень важны для зрительного восприятия.

3. Слуховая сенсорная система

сенсорный система человек

В связи с возникновением речи как средства межличностного общения слух у человека играет особенно важную роль. Акустические (звуковые) сигналы представляют собой колебания воздуха с разной частотой и силой. Они возбуждают слуховые рецепторы, находящиеся в улитке внутреннего уха. Рецепторы активируют первые слуховые нейроны, после чего сенсорная информация передаётся в слуховую область коры мозга через ряд последовательных отделов, которых особенно много в слуховой системе.

Наружный слуховой проход проводит звуковые колебания к барабанной перепонке, отделяющей наружное ухо от среднего (барабанная полость). Барабанная перепонка колеблется под действием звуковых волн, которые затем усиливаются и передаются по трем косточкам (молоточку, наковальне и стремечку) во внутреннее ухо.

Во внутреннем ухе находится улитка, содержащая слуховые рецепторы. Улитка представляет собой костный спиралевидный канал, который разделен по всей длине вестибулярной и основной мембранами на три хода: верхний, средний и нижний. Полость среднего канала не сообщается с полостями других каналов и заполнена эндолимфой. Верхний и нижний каналы сообщаются между собой и заполнены перилимфой. Внутри среднего канала улитки на основной мембране находится спиральный кортиев орган, содержащий рецепторные клетки, которые трансформируют механические колебания эндолимфы в электрические потенциалы.

Сигналы от волосковых клеток поступают в мозг по афферентным (восходящим) нервным волокнам, входящим в состав кохлеарной ветви восьмого черепно-мозгового нерва. Они являются дендритами ганглиозных нервных клеток спирального ганглия.

В улитке сочетаются два типа кодирования высоты звука: пространственный и временной. Пространственное кодирование основано на определенном расположении возбужденных рецепторов на основной мембране. При действии низких и средних тонов, кроме пространственного, осуществляется и временное кодирование: частота следования импульсов в волокнах слухового нерва повторяет частоту звуковых колебаний. Нейроны всех уровней слуховой системы настроены на определенную частоту и интенсивность звука. Для каждого нейрона может быть найдена частота звука, на которой порог его чувствительности минимален.

Частотно-пороговые кривые разных клеток не совпадают, в совокупности перекрывая весь частотный диапазон слышимых звуков, что обеспечивает их полноценное восприятие.

Сила звука кодируется частотой импульсации и числом возбужденных нейронов.

Человек воспринимает звуковые колебания с частотой от 16 до 20000 Гц (диапазон 10—11 октав). Различение частоты звука характеризуется тем минимальным различием по частоте двух близких звуков, которое еще улавливается человеком. Оно равно 1—2 Гц (при низких и средних частотах).

Минимальную силу звука, слышимого человеком в половине случаев его предъявления, называют абсолютным порогом чувствительности. Пороги слышимости сильно зависят от частоты звука. Слух человека максимально чувствителен к частотам от 1000 до 4000 Гц (так называемый диапазон речевого поля). При звуках ниже 1000 и выше 4000 Гц слуховая чувствительность резко уменьшается (в десятки и сотни тысяч раз). Силу звука, при которой возникают неприятные ощущения и боль, называют верхним пределом слышимости, который ограничивает область нормального восприятия.

Единицей громкости звука является белл. На практике обычно используют в качестве единицы громкости децибелл (дБ), т. е. 0,1 белла.

Человек и животные обладают пространственным слухом, т. е. способностью определять положение источника звука в пространстве (человек определяет источник звука с точностью до 1 углового градуса). Это свойство основано на наличии бинаурального слуха, т. е. слушания двумя ушами.

4. Вестибулярная сенсорная система

Вестибулярная система играет важную роль в пространственной организации человека. Она получает, передаёт и анализирует информацию об ускорениях, возникающих в процессе движения, а также при изменении положения головы в пространстве. Импульсы от вестибулорецепторов вызывают перераспределение тонуса скелетной мускулатуры, что обеспечивает сохранение равновесия тела.

5. Соматосенсорная система

В соматосенсорную систему входят система кожной чувствительности и чувствительная система скелетно-мышечного аппарата, главная роль в которой принадлежит проприоцепции.

Кожные рецепторы сосредоточены на огромной кожной поверхности (1,4-2,1 м 2 ). В коже находится множество рецепторов, чувствительных к прикосновению, давлению, вибрации, теплу и холоду, а также к болевым раздражениям. Они весьма различны по строению, локализуются на разной глубине кожи и распределены неравномерно по ее поверхности. Больше всего их в коже пальцев рук, ладоней, подошв, губ и половых органов. У человека в коже с волосяным покровом (90% всей кожной поверхности) основным типом рецепторов являются свободные окончания нервных волокон, идущих вдоль мелких сосудов, а также более глубоко локализованные разветвления тонких нервных волокон, оплетающих волосяную сумку. Эти окончания обеспечивают высокую чувствительность волос к прикосновению. Рецепторами прикосновения являются также осязательные мениски (диски Меркеля), образованные в нижней части эпидермиса контактом свободных нервных окончаний с модифицированными эпителиальными структурами. Их особенно много в коже пальцев рук.

В коже, лишенной волосяного покрова, находят много осязательных телец (тельца Мейснера). Они локализованы в сосочковом слое кожи пальцев рук и ног, ладонях, подошвах, губах, языке, половых органах и сосках груди.

Другими инкапсулированными нервными окончаниями, но более глубоко расположенными, являются пластинчатые тельца, или тельца Пачини (рецепторы давления и вибрации).Они имеются также в сухожилиях, связках, брыжейке.

Теории кожной чувствительности многочисленны и во многом противоречивы. Наиболее распространено представление о наличии специфических рецепторов для четырех основных видов кожной чувствительности: тактильной, тепловой, холодовой и болевой. Исследования электрической активности одиночных нервных окончаний и волокон свидетельствуют о том, что многие из них воспринимают лишь механические или температурные стимулы.

Механизмы возбуждения кожных рецепторов. Механический стимул приводит к деформации мембраны рецептора. В результате этого электрическое сопротивление мембраны уменьшается, т. е. увеличивается ее проницаемость для ионов. Через мембрану рецептора начинает течь ионный ток, приводящий к генерации рецепторного потенциала. При достижении рецепторным потенциалом критического уровня деполяризации генерируются импульсы, распространяющиеся по волокну в центральную нервную систему.

По скорости адаптации при длящемся действии раздражителя большинство кожных рецепторов подразделяются на быстро и медленно адаптирующиеся. Наиболее быстро адаптируются тактильные рецепторы, расположенные в волосяных фолликулах, а также пластинчатые тельца. Адаптация кожных механорецепторов приводит к тому, что мы перестаем ощущать постоянное давление одежды или привыкаем носить на роговице глаз контактные линзы.

5.2 Свойства тактильного восприятия

5.3 Температурная рецепция

Температура тела человека колеблется в сравнительно узких пределах. Поэтому информация о температуре внешней среды, необходимая для терморегуляции, имеет особо важное значение. Терморецепторы располагаются в коже, па роговице глаза, в слизистых оболочках, а также в гипоталамусе. Больше всего терморецепторов в коже лица и шеи. Они подразделяются на холодовые и тепловые (последних намного меньше). Полагают, что терморецепторами могут быть немиелинизированные окончания дендритон афферентных нейронов.

Температурное ощущение человека зависит как от абсолютного значения температуры, так и от разницы температуры кожи и действующего раздражителя, его площади и места приложения. Так, если руку держали в воде с температурой +27°С, то в первый момент после переноса руки в воду, нагретую до +25°С, она кажется холодной. Однако уже через несколько секунд становится возможной оценка абсолютной температуры.

Механизм возбуждения рецепторов при болевых воздействиях пока не выяснен.

Адаптация болевых рецепторов возможна: ощущение укола от продолжающей оставаться в коже иглы быстро проходит. Однако в очень многих случаях болевые рецепторы не обнаруживают существенной адаптации, что делает страдания больного особенно длительными и требует применения анальгетиков.

Болевые раздражения вызывают ряд рефлекторных соматических и вегетативных реакций. Если эти реакции выражены умеренно, то они имеют приспособительное значение, но могут привести и к тяжелым патологическим эффектам («болевой шок»).

В мышцах человека содержатся три типа специализированных рецепторов: первичные окончания веретен, вторичные окончания веретен и сухожильные рецепторы Гольджи. Эти рецепторы реагируют на механические раздражения и участвуют в координации движений, являясь источником информации о состоянии двигательного аппарата.

В расслабленной мышце импульсация, идущая от веретен, невелика, но они реагируют повышением частоты разрядов на удлинение мышцы. Таким образом, веретена дают мозгу информацию о длине мышцы и ее изменениях. Импульсация, идущая от веретен, в спинном мозге возбуждает мотонейроны своей мышцы и тормозит мотонейроны мышцы-антагониста, а также возбуждает мотонейроны сгибателей и тормозит мотонейроны разгибателей.

Сухожильные рецепторы Гольджи находятся в зоне соединения мышечных волокон с сухожилием и расположены последовательно по отношению к мышечным волокнам. Они информируют мозг о силе, развиваемой мышцей. Информация от мышечных рецепторов по восходящим путям спинного мозга поступает в высшие отделы центральной нервной системы, включая кору большого мозга.

Суставные рецепторы изученыменьше, чем мышечные. Известно, что они реагируют на положение сустава и на изменения суставного угла, участвуя таким образом в системе обратных связей от двигательного аппарата.

6. Обонятельная сенсорная система

Рецепторы обонятельной системы расположены в области верхних носовых ходов. От каждого обонятельного рецептора отходят 6—12 волосков длиной до 10 мкм, которые в жидкую среду, вырабатываемую боуменовыми железами. Это позволяет в десятки раз увеличить площадь контакта рецептора с пахучими веществами. От нижней части рецептора отходит аксон. Аксоны всех рецепторов образуют обонятельный нерв, который вступает в обонятельную луковицу. Молекулы пахучих веществ взаимодействуют с находящимся в волосках рецепторным белком, в результате чего в мембране рецептора открываются ионные каналы и генерируется рецепторный потенциал. Каждая рецепторная клетка способна ответить возбуждением на характерный для нее спектр пахучих веществ. Спектры чувствительности различных рецепторов сильно перекрываются (перекрытие до 50 %).

Одиночные рецепторы отвечают на запах увеличением частоты импульсаций, которая зависит от качества и интенсивности стимула. Каждый обонятельный рецептор отвечает на многие пахучие вещества, но при разных запахах меняется пространственная мозаика возбужденных и заторможенных участков обонятельной луковицы.

Наличие многих центров «обонятельного мозга» обеспечивает связь обонятельной системы с другими сенсорными системами и организацию на этой основе пищевого, оборонительного и полового поведения.

Чувствительность обонятельной системы очень высока. Изменение интенсивности запаха оценивается людьми довольно грубо. Адаптация происходит сравнительно медленно и зависит от потока воздуха над обонятельным эпителием и от концентрации пахучего вещества.

7. Вкусовая сенсорная система

В процессе эволюции вкус формировался как механизм выбора или отвергания пищи. Вкус, как и обоняние, основан на хеморецепциии даёт и информацию о характере и концентрации веществ, поступающих в рот. В результате запускаются реакции, изменяющие работу органов пищеварения или ведущие к удалению вредных веществ, попавших в рот.

Вкусовые рецепторы сконцентрированы во вкусовых почках, расположенных на языке, задней стенке глотки, мягком небе, миндалинах и надгортаннике. Больше всего их на кончике языка. Всего у человека приблизительно 10000 вкусовых почек, каждая из которых состоит из нескольких рецепторных и опорных клеток. Вкусовая рецепторная клетка имеет на конце (обращенном в просвет поры, открывающейся в полость рта) 30—40 тонких микроворсинок, участвующих в рецепции химических веществ. Суммарный потенциал рецепторных клеток возникает при раздражении языка сахаром, солью или кислотой. Он развивается медленно, на 10—15 с.

Абсолютные пороги вкусовой чувствительности сильно зависят от состояния организма, изменяясь, например, при голодании или беременности.

При длительном действии вкусового вещества развивается адаптация к нему, которая пропорциональна его концентрации. Адаптация к сладкому и соленому развивается быстрее, чем к кислому и горькому. Обнаружена перекрестная адаптация, т. е. изменения чувствительности к одному веществу при действии другого вещества. Например, адаптация к горькому повышает чувствительность к кислому и соленому, а адаптация к сладкому обостряет восприятие всех других вкусовых ощущений.

8. Висцеральная сенсорная система

Большая роль в жизнедеятельности человека принадлежит висцеральной, или интерорецептивной, сенсорной системе. Она воспринимает изменения внутренней среды организма и поставляет центральной и вегетативной нервной системе информацию, необходимую для рефлекторной регуляции работы всех внутренних органов.

Механорецепторы реагируют на изменения давления в полых органах и сосудах, их растяжение и сжатие. Хеморецепторы сообщают ЦНС об изменениях химизма органов и тканей. Их роль особенно велика в рефлекторном регулировании и поддержании постоянства внутренней среды организма (гомеостаза).

Возбуждение хеморецепторов головного мозга может быть вызвано высвобождением из его элементов гистамина, индолов, изменением содержания в желудочках мозга двуокиси углерода и другими факторами. Рецепторы каротидных клубочков реагируют на недостаток в крови кислорода, на снижение рН и повышение уровня углекислоты. Терморецепторы внутренних органов участвуют в терморегуляции.

Возбуждение одних интерорецепторов приводит к возникновению четких локализованных ощущений, т. е. к восприятию (растяжение стенки мочевого пузыря или прямой кишки). В то же время возбуждение интерорецепторов сердца, сосудов, печени, почек, селезенки, матки и других органов не вызывает ясных осознанных ощущений. Изменение состояния внутренних органов, регулируемое висцеральной системой, оказывает значительное влияние на настроение, самочувствие и поведение человека. Это связано с тем, что сигналы от интерорецепторов, проходя в кору головного мозга, изменяют активность многих ее отделов. Особенно важна роль интерорецептивных условных рефлексов в формировании сложнейших цепных реакций, лежащих в основе пищевого и полового поведения.

Подводя итоги данной работы, можно сделать следующие выводы.

Рефлекторная деятельность человека, его психические процессы и поведение напрямую зависят от функционального состояния его органов чувств: зрения, слуха, обоняния, вкуса, соматической и висцеральной чувствительности, с помощью которых осуществляется восприятие и анализ информации, получаемой им из окружающего материального мира и внутренней среды организма. Сенсорная информация необходима для полноценного развития ребёнка.

Эта работа, безусловно, актуальна и значима, так как без знания морфофункциональных особенностей органов зрения, слуха и др. невозможна плодотворная педагогическая работа с детьми, имеющими дефекты некоторых органов чувств; также без подобных знаний нельзя добиться значимых результатов в спорте и многих других сферах человеческой деятельности. Дети даже с полной потерей слуха и зрения при особой системе обучения, основанной как раз на знаниях психофизиологии сенсорных процессов, не только нормально развиваются, оканчивая средние школы, но и способны проявлять выдающиеся умственные способности.

Поэтому изучение психофизиологии сенсорных процессов имеет огромное научное и практическое значение.

1. Александров Ю. И. Психофизиология. СПб, 2004..

2. Лучинин А. С. Психофизиология. Конспект лекций. Ростов-на-Дону, 2004.

3. Анатомия, физиология, психология человека. Словарь. СПб., 2003.

Источник