Сенсорные системы человека

Сенсорная система (анализатор) – сложная система, состоящая из периферического рецепторного образования – орган чувств, проводящего пути - черепно-мозговые и спинномозговые нервы и центрального отдела – корковый отдел анализатора, т.е. определенная зона коры головного мозга, в которой происходит обработка полученной от органов чувств информации. Выделяют следующие сенсорные системы: зрительная, слуховая, вкусовая, обонятельная, соматосенсорная, вестибулярная.

Зрительная сенсорная система представлена воспринимающим отделом – рецепторами сетчатой оболочки глаза, проводящей системой - зрительными нервами, и соответствующими участками коры в затылочных долях мозга.

Строение органа зрения: основу органа зрения составляет глазное яблоко, которое помещается в глазнице и имеет не совсем правильную шаровидную форму. Большую часть глаза составляют вспомогательные структуры, назначение которых – проецировать поле зрения на сетчатку. Стенка глаза состоит из трех слоев:

склеры (белковой оболочки). Она самая толстая, прочная и обеспечивает глазному яблоку определенную форму. Эта оболочка непрозрачна и лишь в переднем отделе склера переходит в роговицу;

сосудистой оболочки. Она обильно снабжена кровеносными сосудами и пигментом, содержащим красящее вещество. Часть сосудистой оболочки, находящейся за роговицей, образует радужную оболочку, или радужку. В центре радужки есть небольшое отверстие – зрачок, который, суживаясь или расширяясь, пропускает то больше, то меньше света. Радужка отделяется от собственно сосудистой оболочки ресничным телом. В толще его находится ресничная мышца, на тонких упругих нитях которой подвешен хрусталик –двояковыпуклая линза диаметром 10мм.

сетчатки. Это самая внутренняя оболочка глаза. Она содержит фоторецепторы палочки и колбочки. Глаз человека содержит примерно 125 миллионов таких палочек, которые позволяют ему хорошо видеть при сумеречном свете. Сетчатка человеческого глаза содержит 6-7 миллионов колбочек; лучше всего они функционируют при ярком свете. Считается, что существует три типа колбочек, каждый из которых воспринимает свет определенной длины волны - красный, зеленый или синий. Другие цвета получаются в результате сочетания этих трех основных цветов.

Вся внутренняя полость глаза заполнена желеобразной массой – стекловидным телом. От палочек и колбочек сетчатки отходят нервные волокна, образующие затем зрительный нерв. Зрительный нерв проникает через глазницы в полость черепа и заканчивается в затылочной доле больших полушарий головного мозга – зрительная кора.

Вспомогательный аппарат глаза включает защитные приспособления и мышцы глаза. К защитным приспособлениям относятся веки с ресницами, конъюнктива и слезный аппарат. Веки представляют собой парные кожно-конъюктивные складки, прикрывающие спереди глазное яблоко. Передняя поверхность века покрыта тонкой, легко собирающейся в складки кожей, под которой лежит мышца века и которая на периферии переходит в кожу лба и лица. Задняя поверхность века выстлана конъюнктивой. Веки имеют передние края век, несущие ресницы и задние края век, переходящие в конъюнктиву. Брови и ресницы защищают глаз от попадания пыли. Конъюнктива покрывает заднюю поверхность век и переднюю поверхность глазного яблока. Различают конъюнктиву века и конъюнктиву глазного яблока. Слезная железа расположена в одноименной ямке верхне-наружного угла глазницы, ее выводные протоки (в количестве 5-12) открываются в области верхнего свода конъюнктивального мешка. Слезная железа выделяет прозрачную бесцветную жидкость слезу, которая предохраняет глаз от высыхания. Нижний конец слезного мешка переходит в носо-слезный проток, открывающийся в нижний носовой ход.

Глаз - самый подвижный из всех органов организма. Различные движения глаза, повороты в стороны, вверх, вниз обеспечивают глазодвигательные мышцы, расположенные в глазнице. Всего их 6, 4 прямые мышцы крепятся к передней части склеры (сверху, внизу, справа, слева) и каждая из них поворачивает глаз в свою сторону. А 2 косые мышцы, верхняя и нижняя, прикрепляются к задней части склеры.

Слуховая сенсорная система – совокупность структур, обеспечивающих восприятие звуковой информации, преобразовывать ее в нервные импульсы, последующую ее передачу и обработку в центральной нервной системе. В слуховом анализаторе: - периферический отдел образуют слуховые рецепторы, находящиеся в кортиевом органе внутреннего уха; - проводниковый отдел – преддверно-улитковые нервы; - центральный отдел – слуховая зона височной доли коры больших полушарий.

Орган слуха представлен: наружным, средним и внутренним ухом.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Оба образования выполняют функцию улавливания звуковых колебаний. Границей между наружным и средним ухом является барабанная перепонка – первый элемент аппарата механической передачи колебаний звуковых волн.

Среднее ухо состоит из барабанной полости и слуховой (евстахиевой) трубы.

Барабанная полость лежит в толще пирамиды височной кости. Ее емкость приблизительно равна 1 куб. см. Стенки барабанной полости выстланы слизистой оболочкой. В полости содержатся три слуховые косточки (молоточек, наковальня и стремечко), соединенные между собой суставами. Цепь слуховых косточек передает механические колебания барабанной перепонки на мембрану овального окна и структуры внутреннего уха.

Слуховая (евстахиева) труба соединяет барабанную полость с носоглоткой. Ее стенки выстланы слизистой оболочкой. Труба служит для выравнивания внутреннего и наружного давления воздуха на барабанную перепонку.

Внутреннее ухо представлено костным и перепончатым лабиринтом. Костный лабиринт включает в себя: улитку, преддверие, полукружные каналы, причем два последних образования к органу слуха не относятся. Они представляют собой вестибулярный аппарат, регулирующий положение тела в пространстве и сохранение равновесия.

Улитка является вместилищем органа слуха. Она имеет вид костного канала, имеющего 2.5 оборота и постоянно расширяющегося. Костный канал улитки за счет вестибулярной и базальной пластинок разделяются на три узких хода: верхний (лестница преддверия), средний (улитковый проток), нижний (барабанная лестница). Обе лестницы заполнены жидкостью – (перилимфой), а улитковый проток содержит в себе эндолимфу. На базальной мембране улиткового протока находится орган слуха (кортиев орган), состоящий из волосковых рецепторных клеточек. Эти клетки преобразуют механические звуковые колебания в биоэлектрические импульсы той же частоты, идущие затем по волокнам слухового нерва в слуховую зону коры мозга.

Вестибулярный орган (орган равновесия) располагается в преддверии и полукружных каналах внутреннего уха. Полукружные каналы – это костные узкие ходы, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Концы каналов несколько расширены и называются ампулами. В каналах лежат полукружные протоки перепончатого лабиринта.

Преддверие содержит в себе два мешочка: эллиптический (маточка, утрикулюс) и сферический (саккулюс). В обоих мешочках преддверия имеются возвышения, называемые пятнами. В пятнах сосредоточены рецепторные волосковые клетки. Волоски обращены внутрь мешочков и прикреплены к кристаллическим камешкам – отолитам и желеобразной отолитовой мембране.

В ампулах полукружных протоков рецепторные клетки образуют скопление – ампулярные кристы. Возбуждение рецепторов здесь происходит за счет перемещения эндолимфы в протоках.

Раздражение отолитовых рецепторов или рецепторов полукружных протоков происходит в зависимости от характера движения. Отолитовый аппарат возбуждается при ускоряющихся и замедляющихся прямолинейных движениях, тряске, качке, наклоне тела или головы в сторону, при которых изменяется давление отолитов на рецепторные клетки. Вестибулярный аппарат участвует в регуляции и перераспределении мышечного тонуса, чем обеспечивается сохранение позы, компенсация состояния неустойчивого равновесия при вертикальном положении тела (стоя).

Вкусовая сенсорная система - совокупность сенсорных структур, обеспечивающих восприятие и анализ химических раздражителей и стимулов при воздействии их на рецепторы языка, а также формирующих вкусовые ощущения. Периферические отделы вкусового анализатора находятся на вкусовых сосочках языка, мягком небе, задней стенке глотки и надгортаннике. Проводниковым отделом вкусового анализатора служат вкусовые волокна лицевого и языкоглоточного нерва, по которым вкусовые раздражения следуют через продолговатый мозг и зрительные бугры на нижнюю поверхность лобной доли коры больших полушарий головного мозга (центральный отдел).

Обонятельная сенсорная система – совокупность сенсорных структур, обеспечивающая восприятие и анализ информации о веществах, соприкасающихся со слизистой оболочкой носовой полости, и формирующая обонятельные ощущения. В обонятельном анализаторе: периферический отдел - рецепторы верхнего носового хода слизистой оболочки носовой полости; проводниковый отдел – обонятельный нерв; центральный отдел – корковый обонятельный центр, расположенный на нижней поверхности височной и лобной долей коры больших полушарий. Обонятельные рецепторы расположены в слизистой оболочке, занимающей верхнюю часть носовой раковины. В слизистой оболочке, или обонятельной оболочке, выделяют три слоя клеток: структурные клетки, обонятельные клетки и базальные клетки. Обонятельные клетки передают нервный импульс в обонятельную луковицу, а оттуда в обонятельные центры коры головного мозга, где ощущение оценивается и расшифровывается.

Соматосенсорная система – совокупность сенсорных систем, обеспечивающих кодирование температурных, болевых, тактильных раздражителей, воздействующих непосредственно на тело человека. Рецепторным отделом служат рецепторы кожи, проводниковым – спинномозговые нервы, а мозговой отдел соматосенсорной системы сосредоточен в коре теменных долей головного мозга.

Строение и функции кожи человека. Площадь поверхности кожи у взрослого человека - 1,5-2 м2. Кожа богата мышечными и эластичными волокнами, обладающими способностью растягиваться, придавать ей упругость и противостоять давлению. Благодаря этим волокнам кожа может после растяжения возвращаться к исходному состоянию. Кожа состоит из двух отделов: верхнего - эпидермиса, или наружного слоя, и нижнего - дермы, или собственно кожи. Оба отдела обособлены друг от друга и в то же время тесно связаны между собой. Дерма (или собственно кожа) в нижнем отделе непосредственно переходит в подкожную жировую клетчатку. Эпидермис состоит из 5 слоев: базального слоя, шиловидного, зернистого, блестящего, или стекловидного, и самого поверхностного - рогового. Последний, роговой слой эпидермиса, непосредственно соприкасающийся с внешней средой. Толщина его различна на различных участках кожи. Наиболее мощный - на коже ладоней и подошв, наиболее тонкий - на коже век. Роговой слой состоит из ороговевших безъядерных клеток, напоминающих плоские чешуйки, тесно спаянные между собой в глубине рогового слоя и менее компактные на его поверхности. Отжившие эпителиальные элементы постоянно отделяются от рогового слоя (так называемое физиологическое шелушение). Роговые пластинки состоят из рогового вещества - кератина.

Дерма (собственно кожа) состоит из соединительной ткани и разделяется на два слоя: подэпителиальный (сосочковый) и сетчатый. Наличие сосочков намного увеличивает площадь соприкосновения эпидермиса с дермой и таким образом обеспечивает лучшие условия питания эпидермиса. Сетчатый слой дермы без резких границ переходит в подкожную жировую клетчатку. Сетчатый слой несколько отличается от сосочкового по характеру волокнистости. От его структуры в основном зависит прочность кожи. Чрезвычайно важная функциональная особенность дермы - наличие в ней эластических и других волокон, которые, обладая большой упругостью, поддерживают нормальную форму кожи и защищают кожу от травм. С возрастом, когда эластические волокна перерождаются, появляются складки кожи на лице и шее, морщины. В дерме расположены волосяные луковицы, сальные и потовые железы, а также мышцы, сосуды, нервы и нервные окончания. Почти на всем протяжении кожа покрыта волосами. Свободны от волос ладони и подошвы, боковые поверхности и ногтевые фаланги пальцев, кайма губ и еще некоторые участки.

Волосы – ороговевшие нитевидные придатки кожи толщиной 0,005-0,6 мм и длинной от нескольких миллиметров до 1,5 м, их цвет, размеры и распределение связаны с возрастом, полом, расовой принадлежностью и участком тела. Из 2 млн волос, имеющихся на теле человека, около 100 000 находится на волосистой части головы. Они разделяются на три вида:

длинные – толстые, длинные, пигментированные, покрывают волосистую часть головы, а после полового созревания – лобок, подмышечные впадины, у мужчин – также усы, бороду и другие части тела;

щетинистые – толстые, короткие, пигментированные, образуют брови, ресницы, обнаруживаются в наружном слуховом проходе и преддверии носовой полости;

пушковые – тонкие, короткие, бесцветные, покрывают остальные части тела (численно преобладают); под влиянием гормонов при половом созревании в некоторых частях тела могут превращаться в длинные.

Волос состоит из стержня, выступающего над кожей, и корня, погруженного в нее до уровня подкожной жировой клетчатки. Корень окружен волосяным фолликулом – цилиндрическим эпителиальным образованием, вдающимся в дерму и гиподерму и оплетенным соединительнотканной волосяной сумкой. Вблизи поверхности эпидермиса фолликул образует расширение – воронку, куда впадают протоки потовых и сальных желез. На дистальном конце фолликула имеется волосяная луковица, в которую врастает соединительнотканный волосяной сосочек с большим количеством кровеносных сосудов, осуществляющих питание луковицы. В луковице находятся и меланоциты, обуславливающие пигментацию волоса.

Ноготь представляет собой образование в виде пластинки, лежащей на дорсальной поверхности дистальной фаланги пальцев. Он состоит из ногтевой пластинки и ногтевого ложа. Ногтевая пластинка состоит из твердого кератина, образована многими слоями роговых чешуек, прочно связанных друг с другом, и лежит на ногтевом ложе. Проксимальная ее часть – корень ногтя, находится в задней ногтевой щели и покрыта надкожицей, за исключением небольшой светлой зоны полулунной формы (луночки). Дистально пластинка заканчивается свободным краем, лежащим над подногтевой пластинкой.

Железы кожи. Потовые железы участвуют в терморегуляции, а также в экскреции продуктов обмена, солей, лекарственных веществ, тяжелых металлов. Потовые железы имеют простое трубчатое строение и подразделяются на: эккринные и апокринные. Эккринные потовые железы встречаются в коже всех участков тела. Их число составляет 3-5 млн (особенно многочисленны на ладонях, подошвах, лбу), а совокупная масса примерно 150 г. Они секретируют прозрачный пот с низким содержанием органических компонентов и по выводным протокам он попадает на поверхность кожи, охлаждая ее. Апокринные потовые железы, в отличие от эккринных, располагаются лишь в определенных участках тела: коже подмышечных впадин, промежности. Окончательное развитие претерпевают в период полового созревания. Образуют пот молочного цвета с высоким содержанием органических веществ. По строению – простые трубчато-альвеолярные. Активность желез регулируется нервной системой и половыми гормонами. Выводные протоки открываются в устья волосяных фолликулов или на поверхность кожи.

Сальные железы вырабатывают смесь липидов – кожное сало, которое покрывает поверхность кожи, смягчая ее и усиливая ее барьерные и антимикробные свойства. Они присутствуют в коже повсеместно, кроме ладоней, подошв и тыльной стороны стопы. Обычно связаны с волосяными фолликулами, развиваются в юности в ходе полового созревания под влиянием андрогенов (у обоих полов). Сальные железы располагаются у корня волоса на границе сетчатого и сосочкового слоя дермы. Они относятся к простым альвеолярным железам. Они состоят из концевых отделов и выводных протоков. Выделение секрета сальных желез (20 г в сутки) происходит при сокращении мышцы, поднимающей волос. Гиперпродукция кожного сала характерна для заболевания, называемого себореей.

Представление о сенсорных системах было сформулировано И.П. Павловым в учении об анализаторах в 1909 г. при исследовании им высшей нервной деятельности. Анализатор - совокупность центральных и периферических образований, воспринимающих и анализирующих изменения внешней и внутренней сред организма. Понятие сенсорная система, появившееся позже, заменило понятие анализатор, включив механизмы регуляции различных его отделов с помощью прямых и обратных связей. Наряду с этим по-прежнему бытует понятие орган чувств как периферическое образование, воспринимающее и частично анализирующего факторы окружающей среды. Главной частью органа чувств являются рецепторы, снабженные вспомогательными структурами, обеспечивающими оптимальное восприятие. Так, орган зрения состоит из глазного яблока, сетчатой оболочки, в составе которой имеются зрительные рецепторы, и ряда вспомогательных структур: век, мышц, слезного аппарата. Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха, где кроме спирального (кортиева) органа и его волосковых (рецепторных) клеток имеется также ряд вспомогательных структур. Органом вкуса можно считать язык. При непосредственном воздействии различных факторов окружающей среды с участием анализаторов в организме возникают ощущения, которые представляют собой отражения свойств предметов объективного мира. Особенностью ощущений является их модальность, т.е. совокупность ощущений, обеспечиваемых каким-либо одним анализатором. Внутри каждой модальности в соответствии с видом (качеством) сенсорного впечатления можно выделить разные качества, или валентности. Модальностями являются, например, зрение, слух, вкус. Качественные типы модальности (валентности) для зрения - это различные цвета, для вкуса - ощущение кислого, сладкого, соленого, горького.

Деятельность анализаторов обычно связывают с возникновением пяти чувств - зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания, с помощью которых осуществляется связь организма с внешней средой. Однако в реальной действительности их значительно больше. Например, чувство осязания в широком понимании кроме тактильных ощущений, возникающих от прикосновения, включает чувство давления и вибрации. Температурное чувство включает ощущения тепла или холода, но существуют также и более сложные ощущения, такие как ощущения голода, жажды, половой потребности (либидо), обусловленные особым (мотивационным) состоянием организма. Ощущение положения тела в пространстве связано с деятельностью вестибулярного, двигательного анализаторов и их взаимодействием со зрительным анализатором. Особое место в сенсорной функции занимает ощущение боли. Кроме того, мы можем, хотя и «смутно», воспринимать и другие изменения, причем не только внешней, но и внутренней сред организма, при этом формируются эмоционально окрашенные ощущения. Так, коронароспазм в начальной стадии заболевания, когда еще не возникают болевые ощущения, может вызвать чувство тоски, уныния. Таким образом, структур, воспринимающих раздражение из среды обитания и внутренней среды организма, в действительности значительно больше, чем принято считать.

В основу классификации анализаторов могут быть положены различные признаки: природа действующего раздражителя, характер возникающих ощущений, уровень чувствительности рецепторов, скорость адаптации и многое другое.

Но наиболее существенной является классификация анализаторов, в основе которой лежит их назначение (роль). В связи с этим выделяют несколько видов анализаторов.

Внешние анализаторы воспринимают и анализируют изменения внешней среды. Сюда следует включить зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой, тактильный и температурный анализаторы, возбуждение которых воспринимается субъективно в виде ощущений.

Внутренние (висцеральные) анализаторы, воспринимающие и анализирующие изменения внутренней среды организма, показателей гомеостазиса. Колебания показателей внутренней среды в пределах физиологической нормы у здорового человека обычно не воспринимается субъективно в виде ощущений. Так, мы не можем субъективно определить величину артериального давления, особенно если оно нормальное, состояние сфинктеров и пр. Однако информация, идущая из внутренней среды, играет важную роль в регуляции функций внутренних органов, обеспечивая приспособление организма к различным условиям его жизнедеятельности. Значение этих анализаторов изучается в рамках курса физиологии (приспособительная регуляция деятельности внутренних органов). Но в то же время изменение некоторых констант внутренней среды организма может восприниматься субъективно в виде ощущений (жажда, голод, половое влечение), формирующихся на основе биологических потребностей. Для удовлетворения этих потребностей включаются поведенческие реакции. Например, при возникновении чувства жажды вследствие возбуждения осмо- или волюморецепторов формируется поведение, направленное на поиск и прием воды.

Анализаторы положения тела воспринимают и анализируют изменения положения тела в пространстве и частей тела друг относительно друга. К ним следует отнести вестибулярный и двигательный (кинестетический) анализаторы. Поскольку мы оцениваем положение нашего тела или его частей друг относительно друга, эта импульсация доходит до нашего сознания. Об этом свидетельствует, в частности, опыт Д. Маклоски, который он поставил на самом себе. Первичные афферентные волокна от мышечных рецепторов раздражались пороговыми электрическими стимулами. Увеличение частоты импульсации этих нервных волокон вызывало у испытуемого субъективные ощущения изменения положения соответствующей конечности, хотя ее положение в действительности не изменялось.

Болевой анализатор отдельно следует выделить в связи с его особым значением для организма - он несет информацию о повреждающих действиях. Болевые ощущения могут возникать при раздражении как экстеро-, так и интерорецепторов.

Структурно-функциональная организация анализаторов

Согласно представлению И.П. Павлова (1909), любой анализатор имеет три отдела: периферический, проводниковый и центральный, или корковый. Периферический отдел анализатора представлен рецепторами. Его назначение - восприятие и первичный анализ изменений внешней и внутренней сред организма. В рецепторах происходит трансформация энергии раздражителя в нервный импульс, а также усиление сигнала за счет внутренней энергии метаболических процессов. Для рецепторов характерна специфичность (модальность), т.е. способность воспринимать определенный вид раздражителя, к которому они приспособились в процессе эволюции (адекватные раздражители), на чем основан первичный анализ. Так, рецепторы зрительного анализатора приспособлены к восприятию света, а слуховые рецепторы - звука и т.д. Та часть рцепторной поверхности, от которой сигнал получает одно афферентное волокно, называется его рецептивным полем. Рецептивные поля могут иметь различное количество рецепторных образований (от 2 до 30 и более), среди которых есть рецептор-лидер, и перекрывать друг друга. Последнее обеспечивает большую надежность выполнения функции и играет существенную роль в механизмах компенсации.

Рецепторы характеризуются большим разнообразием.

В классификации рецепторов центральное место занимает их деление в зависимости от вида воспринимаемого раздражителя. Существует пять типов таких рецепторов.

1. Механорецепторы возбуждаются при их механической деформации, расположены в коже, сосудах, внутренних органах, опорно-двигательном аппарате, слуховой и вестибулярной системах.

2. Хеморецепторы воспринимают химические изменения внешней и внутренней среды организма. К ним относятся вкусовые и обонятельные рецепторы, а также рецепторы, реагирующие на изменение состава крови, лимфы, межклеточной и цереброспинальной жидкости (изменение напряжения О 2 и СО 2 , осмолярности и рН, уровня глюкозы и других веществ). Такие рецепторы есть в слизистой оболочке языка и носа, каротидном и аортальном тельцах, гипоталамусе и продолговатом мозге.

3. Терморецепторы воспринимают изменения температуры. Они подразделяются на тепловые и холодовые рецепторы и находятся в коже, слизистых оболочках, сосудах, внутренних органах, гипоталамусе, среднем, продолговатом и спинном мозге.

4. Фоторецепторы в сетчатке глаза воспринимают световую (электромагнитную) энергию.

5. Ноцицепторы, возбуждение которых сопровождается болевыми ощущениями (болевые рецепторы). Раздражителями этих рецепторов являются механические, термические и химические (гистамин, брадикинин, К + , Н+ и др.) факторы. Болевые стимулы воспринимаются свободными нервными окончаниями, которые имеются в коже, мышцах, внутренних органах, дентине, сосудах.

С психофизиологической точки зрения рецепторы подразделяют в соответствии с органами чувств и формируемыми ощущениями на зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные и тактильные.

По расположению в организме рецепторы делят на экстеро- и интерорецепторы.

К экстерорецепторам относятся рецепторы кожи, видимых слизистых оболочек и органов чувств: зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные, тактильные, болевые и температурные. К ин-терорецепторам относятся рецепторы внутренних органов (висцерорецепторы), сосудов и ЦНС. Разновидностью интерорецепторов являются рецепторы опорно-двигательного аппарата (проприорецепторы) и вестибулярные рецепторы. Если одна и та же разновидность рецепторов (например, хеморецепторы, чувствительные к СО 3) локализована как в ЦНС (в продолговатом мозге), так и в других местах (сосудах), то такие рецепторы подразделяют на центральные и периферические.

По скорости адаптации рецепторы делят на три группы: быстро адаптирующиеся (фазные), медленно адаптирующиеся (тонические) и смешанные (фазнотонические), адаптирующиеся со средней скоростью. Примером быстро адаптирующихся рецепторов являются рецепторы вибрации (тельца Пачини) и прикосновения (тельца Мейснера) к коже. К медленно адаптирующимся рецепторам относятся проприорецепторы, рецепторы растяжения легких, болевые рецепторы. Со средней скоростью адаптируются фоторецепторы сетчатки, терморецепторы кожи.

По структурно-функциональной организации различают первичные и вторичные рецепторы. Первичные рецепторы представляют собой чувствительные окончания дендрита афферентного нейрона. Тело нейрона расположено в спинно-мозговом ганглии или в ганглии черепных нервов. В первичном рецепторе раздражитель действует непосредственно на окончания сенсорного нейрона. Первичные рецепторы являются филогенетически более древними структурами, к ним относятся обонятельные, тактильные, температурные, болевые рецепторы и проприорецепторы.

Во вторичных рецепторах имеется специальная клетка, синаптически связанная с окончанием дендрита сенсорного нейрона. Это клетка, например фоторецептор, эпителиальной природы или нейроэктодермального происхождения.

Данная классификация позволяет понять, как возникает возбуждение рецепторов.

Механизм возбуждения рецепторов. При действии стимула на рецепторную клетку в белково-липидном слое мембраны происходит изменение пространственной конфигурации белковых рецепторных молекул. Это приводит к изменению проницаемости мембраны для определенных ионов, чаще всего для ионов натрия, но в последние годы открыта еще и роль калия в этом процессе. Возникают ионные токи, изменяется заряд мембраны и происходит генерация рецепторного потенциала (PП). А далее процесс возбуждения протекает в разных рецепторах по-разному. В первично чувствующих рецепторах, которые являются свободными голыми окончаниями чувствительного нейрона (обонятельных, тактильных, проприоцептивных), РП воздействует на соседние, наиболее чувствительные участки мембраны, где генерируется потенциал действия (ПД), который далее в виде импульсов распространяется по нервному волокну. Преобразование энергии внешнего стимула в ПД в первичных рецепторах может происходить как непосредственно на мембране, так и при участии некоторых вспомогательных структур. Так, например, происходит в тельце Пачини. Рецептор здесь представлен голым окончанием аксона, которое окружено соединительнотканной капсулой. При сдавливании тельца Пачини регистрируется РП, который далее преобразуется в импульсный ответ афферентного волокна. Во вторично чувствующих рецепторах, которые представлены специализированными клетками (зрительные, слуховые, вкусовые, вестибулярные), РП приводит к образованию и выделению медиатора из пресинаптического отдела рецепторной клетки в синаптическую щель рецепторно-афферентного синапса. Этот медиатор воздействует на постсинаптическую мембрану чувствительного нейрона, вызывает ее деполяризацию и образование постсинаптического потенциала, который называют генераторным потенциалом (ГП). ГП, воздействуя на внесинаптические участки мембраны чувствительного нейрона, обусловливает генерацию ПД. ГП может быть как де-, так и гиперполяризационным и соответственно вызывать возбуждение или тормозить импульсный ответ афферентного волокна.

Свойства и особенности рецепторного и генераторного потенциалов

Рецепторный и генераторный потенциалы - это биоэлектрические процессы, которые обладают свойствами местного или локального ответа: распространяются с декрементом, т.е. с затуханием; величина зависит от силы раздражения, так как подчиняются «закону силы»; величина зависит от скорости нарастания амплитуды стимула во времени; способны суммироваться при применении быстро следующих друг за другом раздражений.

Итак, в рецепторах происходит преобразование энергии стимула в нервный импульс, т.е. первичное кодирование информации, преобразование информации в сенсорный код.

Большая часть рецепторов обладает так называемой фоновой активностью, т.е. в них возникает возбуждение в отсутствии каких-либо раздражителей.

Проводниковый отдел анализатора включает афферентные (периферические) и промежуточные нейроны стволовых и подкорковых структур центральной нервной системы (ЦНС), которые составляют как бы цепь нейронов, находящихся в разных слоях на каждом уровне ЦНС. Проводниковый отдел обеспечивает проведение возбуждения от рецепторов в кору большого мозга и частичную переработку информации. Проведение возбуждения по проводниковому отделу осуществляется двумя афферентными путями:

1) специфическим проекционным путем (прямые афферентные пути) от рецептора по строго обозначенным специфическим путям с переключением на различных уровнях ЦНС (на уровне спинного и продолговатого мозга, в зрительных буграх и в соответствующей проекционной зоне коры большого мозга);

2) неспецифическим путем, с участием ретикулярной формации. На уровне ствола мозга от специфического пути отходят коллатерали к клеткам ретикулярной формации, к которым могут конвергировать различные афферентные возбуждения, обеспечивая взаимодействие анализаторов. При этом афферентные возбуждения теряют свои специфические свойства (сенсорную модальность) и изменяют возбудимость корковых нейронов. Возбуждение проводится медленно через большое число синапсов. За счет коллатералей в процесс возбуждения включаются гипоталамус и другие отделы лимбической системы мозга, а также двигательные центры. Все это обеспечивает вегетативный, двигательный и эмоциональный компоненты сенсорных реакций.

Центральный, или корковый, отдел анализатора, согласно И.П. Павлову, состоит из двух частей: центральной части, т.е. «ядра», представленной специфическими нейронами, перерабатывающими афферентную импульсацию от рецепторов, и периферической части, т.е. «рассеянных элементов» - нейронов, рассредоточенных по коре большого мозга. Корковые концы анализаторов называют также «сенсорными зонами», которые не являются строго ограниченными участками, они перекрывают друг друга. В настоящее время в соответствии с цитоархитектоническими и нейрофизиологическими данными выделяют проекционные (первичные и вторичные) и ассоциативные третичные зоны коры. Возбуждение от соответствующих рецепторов в первичные зоны направляется по быстропроводяшим специфическим путям, тогда как активация вторичных и третичных (ассоциативных) зон происходит по полисинаптическим неспецифическим путям. Кроме того, корковые зоны связаны между собой многочисленными ассоциативными волокнами. Нейроны по толщине коры распределены неравномерно и обычно образуют шесть слоев. Основные афферентные пути в кору заканчиваются на нейронах верхних слоев (III - IV). Эти слои наиболее сильно развиты в центральных отделах зрительного, слухового и кожного анализаторов. Афферентные импульсы с участием звездчатых клеток коры (IV слой) передаются пирамидным нейронам (III слой), отсюда обработанный сигнал уходит из коры к другим структурам мозга.

В коре входные и выходные элементы вместе со звездчатыми клетками образуют так называемые колонки - функциональные единицы коры, организованные в вертикальном направлении. Колонка имеет диаметр около 500 мкм и определяется зоной распределения коллатералей восходящего афферентного таламокортикального волокна. Соседние колонки имеют взаимосвязи, организующие участие множества колонок для осуществления той или иной реакции. Возбуждение одной из колонок приводит к торможению соседних.

Корковые проекции сенсорных систем имеют топический принцип организации. Объем корковой проекции пропорционален плотности рецепторов. Благодаря этому, например, центральная ямка сетчатки в корковой проекции представлена большей площадью, чем периферия сетчатки.

Для определения коркового представительства различных сенсорных систем используют метод регистрации вызванных потенциалов (ВП). ВП представляет собой один из видов вызываемой электрической активности мозга. Сенсорные ВП регистрируются при стимуляции рецепторных образований и используются для характеристики такой важной функции как восприятие.

Из общих принципов организации анализаторов следует выделить многоуровневостъ и многоканалъностъ.

Многоуровневость обеспечивает возможность специализации разных уровней и слоев ЦНС по переработке отдельных видов информации. Это позволяет организму более быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на отдельных промежуточных уровнях.

Существующая многоканальность анализаторных систем проявляется в наличии параллельных нейронных каналов, т.е. в наличии в каждом из слоев и уровней множества нервных элементов, связанных со множеством нервных элементов следующего слоя и уровня, которые в свою очередь передают нервные импульсы к элементам более высокого уровня, обеспечивая тем самым надежность и точность анализа воздействующего фактора.

В то же время существующий иерархический принцип построения сенсорных систем создает условия для тонкого регулирования процессов восприятия посредством влияний из более высоких уровней на более низкие.

Данные особенности строения центрального отдела обеспечивают взаимодействие различных анализаторов и процесс компенсации нарушенных функций. На уровне коркового отдела осуществляется высший анализ и синтез афферентных возбуждений, обеспечивающие полное представление об окружающей среде.

Основными свойствами анализаторов являются следующие.

1. Высокая чувствительность к адекватному раздражителю. Все отделы анализатора, и прежде всего рецепторы, обладают высокой возбудимостью. Так, фоторецепторы сетчатки могут возбуждаться при действии лишь нескольких квантов света, обонятельные рецепторы информируют организм о появлении единичных молекул пахучих веществ. Однако при рассмотрении этого свойства анализаторов предпочтительнее использовать термин «чувствительность», а не «возбудимость», поскольку у человека оно определяется по возникновению ощущений.

Оценка чувствительности осуществляется с помощью ряда критериев.

Порог ощущения (абсолютный порог) - минимальная сила раздражения, вызывающая такое возбуждение анализатора, которое воспринимается субъективно в виде ощущения.

Порог различения (дифференциальный порог) - минимальное изменение силы действующего раздражителя, воспринимаемое субъективно в виде изменения интенсивности ощущения. Эту закономерность установил Э. Вебер в опыте с определением по ощущению испытуемым силы давления на ладонь. Оказалось, что при действии груза в 100 г необходимо было для ощущения прироста давления добавить груз 3 г, при действии груза в 200 г необходимо добавить 6 г, 400 г - 12 г и т.д. При этом отношение прироста силы раздражения (L) к силе действующего раздражителя (L) есть величина постоянная (С):

У разных анализаторов эта величина различна, в данном случае она равна примерно 1/30 силы действующего раздражителя. Подобная закономерность наблюдается и при уменьшении силы действующего раздражителя.

Интенсивность ощущений при одной и той же силе раздражителя может быть различной, поскольку это зависит от уровня возбудимости различных структур анализатора на всех его уровнях. Эту закономерность изучил Г. Фехнер, показавший, что интенсивность ощущения прямо пропорциональна логарифму силы раздражения. Это положение выражено формулой:

где Е - интенсивность ощущений,

К - константа,

L - сила действующего раздражителя,

L 0 - порог ощущения (абсолютный порог).

Законы Вебера и Фехнера недостаточно точны, особенно при малой силе раздражения. Психофизические методы исследования, хотя и страдают некоторой неточностью, широко используются при исследованиях анализаторов в практической медицине, например при определении остроты зрения, слуха, обоняния, тактильной чувствительности, вкуса.

2. Инерционность - сравнительно медленное возникновение и исчезновение ощущений. Латентное время возникновения ощущений определяется латентным периодом возбуждения рецепторов и временем, необходимым для перехода возбуждения в синапсах с одного нейрона на другой, временем возбуждения ретикулярной формации и генерализации возбуждения в коре больших полушарий. Сохранение на некоторый период ощущений после выключения раздражителя объясняется явлением последействия в ЦНС - в основном циркуляцией возбуждения. Так, зрительное ощущение не возникает и не исчезает мгновенно. Латентный период зрительного ощущения равен 0,1 с, время последействия -0,05 с. Быстро следующие одно за другим световые раздражения (мелькания) могут давать ощущение непрерывного света (феномен «слияния мельканий»). Максимальная частота вспышек света, которые воспринимаются еще раздельно, называется критической частотой мельканий, которая тем больше, чем сильнее яркость стимула и выше возбудимость ЦНС, и составляет около 20 мельканий в секунду. Наряду с этим, если два неподвижных стимула последовательно с интервалом в 20-200 мс проецировать на разные участки сетчатки, возникает ощущение движения объекта. Это явление получило название «Фи-феномена». Такой эффект наблюдается даже в том случае, когда один стимул несколько отличается по форме от другого. Эти два феномена: «слияние мельканий» и «Фи-феномен» - лежат в основе кинематографии. В силу инерционности восприятия зрительное ощущение от одного кадра длится до появления другого, отчего и возникает иллюзия непрерывного движения. Обычно такой эффект возникает при быстром последовательном предъявлении неподвижных изображений на экране со скоростью 18-24 кадра в секунду.

3. Способность сенсорной системы к адаптации при постоянной силе длительно действующего раздражителя заключается в основном в понижении абсолютной и повышении дифференциальной чувствительности. Это свойство присуще всем отделам анализатора, но наиболее ярко оно проявляется на уровне рецепторов и заключается в изменении не только их возбудимости и импульсации, но и показателей функциональной мобильности, т.е. в изменении числа функционирующих рецепторных структур (П.Г. Снякин). По скорости адаптации все рецепторы делят на быстро и медленно адаптирующиеся, иногда выделяют и среднюю по скорости адаптации группу рецепторов. В проводниковом и корковом отделах анализаторов адаптация проявляется в уменьшении числа активированных волокон и нервных клеток.

Важную роль в сенсорной адаптации играет эфферентная регуляция, которая осуществляется путем нисходящих влияний, изменяющих деятельность нижерасположенных структур сенсорной системы. Благодаря этому возникает феномен «настройки» сенсорных систем на оптимальное восприятие раздражителей в условиях изменившейся среды.

4. Взаимодействие анализаторов. С помощью анализаторов организм познает свойства предметов и явлений окружающей среды, полезные и негативные стороны их воздействия на организм. Поэтому нарушения функции внешних анализаторов, особенно зрительного и слухового, чрезвычайно сильно затрудняют познание внешнего мира (очень беден окружающий мир для слепого или глухого). Однако только аналитические процессы в ЦНС не могут создать реального представления об окружающей среде. Способность анализаторов взаимодействовать между собой обеспечивает образное и целостное представление о предметах внешнего мира. Например, качество дольки лимона мы оцениваем с помощью зрительного, обонятельного, тактильного и вкусового анализаторов. При этом формируется представление как об отдельных качествах - цвете, консистенции, запахе, вкусе, так и о свойствах объекта в целом, т.е. создается определенный целостный образ воспринимаемого объекта. Взаимодействие анализаторов при оценке явлений и предметов лежит также в основе компенсации нарушенных функций при утрате одного из анализаторов. Так, у слепых повышается чувствительность слухового анализатора. Такие люди могут определить местоположение крупных предметов и обойти их, если нет посторонних шумов. Это осуществляется за счет отражения звуковых волн от находящегося впереди предмета. Американские исследователи наблюдали за слепым человеком, который достаточно точно определял местоположение большой картонной пластинки. Когда испытуемому залепили уши воском, он не смог больше определять местоположение картона.

Взаимодействия сенсорных систем могут проявляться в виде влияния возбуждения одной системы на состояние возбудимости другой по доминантному принципу. Так, прослушивание музыки может вызвать обезболивание при стоматологических процедурах (аудиоаналгезия). Шум ухудшает зрительное восприятие, яркий свет повышает восприятие громкости звука. Процесс взаимодействия сенсорных систем может проявляться на различных уровнях. Особенно большую роль в этом играет ретикулярная формация ствола мозга, кора большого мозга. Многие нейроны коры обладают способностью отвечать на сложные комбинации сигналов разной модальности (мультисенсорная конвергенция), что очень важно для познания окружающей среды и оценки новых раздражителей.

Кодирование информации в анализаторах

Понятия. Кодирование - процесс преобразования информации в условную форму (код), удобную для передачи по каналу связи. Любое преобразование информации в отделах анализатора является кодированием. В слуховом анализаторе механическое колебание перепонки и других звукопроводящих элементов на первом этапе преобразуется в рецепторный потенциал, последний обеспечивает выделение медиатора в синаптическую щель и возникновение генераторного потенциала, в результате действия которого в афферентном волокне возникает нервный импульс. Потенциал действия достигает следующего нейрона, в синапсе которого электрический сигнал снова превращается в химический, т. е. многократно меняется код. Следует отметить, что на всех уровнях анализаторов не происходит восстановления стимула в его первоначальной форме. Этим физиологическое кодирование отличается от большинства технических систем связи, где сообщение, как правило, восстанавливается в первоначальном виде.

Коды нервной системы. В вычислительной технике используется двоичный код, когда для образования комбинаций всегда используются два символа - 0 и 1, которые представляют собой два состояния. Кодирование информации в организме осуществляется на основе недвоичных кодов, что позволяет при той же длине кода получить большее число комбинаций. Универсальным кодом нервной системы являются нервные импульсы, которые распространяются по нервным волокнам. При этом содержание информации определяется не амплитудой импульсов (они подчиняются закону «Все или ничего»), а частотой импульсов (интервалами времени между отдельными импульсами), объединением их в пачки, числом импульсов в пачке, интервалами между пачками. Передача сигнала от одной клетки к другой во всех отделах анализатора осуществляется с помощью химического кода, т.е. различных медиаторов. Для хранения информации в ЦНС кодирование осуществляется с помощью структурных изменений в нейронах (механизмы памяти).

Кодируемые характеристики раздражителя. В анализаторах кодируются качественная характеристика раздражителя (например, свет, звук), сила раздражителя, время его действия, а также пространство, т.е. место действия раздражителя и локализация его в окружающей среде. В кодировании всех характеристик раздражителя принимают участие все отделы анализатора.

В периферическом отделе анализатора кодирование качества раздражителя (вид) осуществляется за счет специфичности рецепторов, т.е. способности воспринимать раздражитель определенного вида, к которому он приспособлен в процессе эволюции, т.е. к адекватному раздражителю. Так, световой луч возбуждает только рецепторы сетчатки, другие рецепторы (обоняния, вкуса, тактильные и т.д.) на него обычно не реагируют.

Сила раздражителя может кодироваться изменением частоты импульсов в генерируемых рецепторами при изменении силы раздражителя, что определяется общим количеством импульсов в единицу времени. Это так называемое частотное кодирование. При этом с увеличением силы стимула обычно возрастает число импульсов, возникающих в рецепторах, и наоборот. При изменении силы раздражителя может изменяться и число возбужденных рецепторов, кроме того, кодирование силы раздражителя может осуществляться различной величиной латентного периода и временем реакции. Сильный раздражитель уменьшает латентный период, увеличивает число импульсов и удлиняет время реакции. Пространство кодируется величиной площади, на которой возбуждаются рецепторы, это пространственное кодирование (например, мы легко определяем, острым или тупым концом карандаш касается поверхности кожи). Некоторые рецепторы легче возбуждаются при действии на них раздражителя под определенным углом (тельца Пачини, рецепторы сетчатки), что является оценкой направления действия раздражителя на рецептор. Локализация действия раздражителя кодируется тем, что рецепторы различных участков тела посылают импульсы в определенные зоны коры большого мозга.

Время действия раздражителя на рецептор кодируется тем, что он начинает возбуждаться с началом действия раздражителя и прекращает возбуждаться сразу после выключения раздражителя (временное кодирование). Следует заметить, что время действия раздражителя во многих рецепторах кодируется недостаточно точно вследствие быстрой их адаптации и прекращения возбуждения при постоянно действующей силе раздражителя. Эта неточность частично компенсируется за счет наличия on-, off- и on-off-рецепторов, возбуждающихся соответственно при включении, выключении, а также при включении и выключении раздражителя. При длительно действующем раздражителе, когда происходит адаптация рецепторов, теряется некоторое количество информации о стимуле (его силе и продолжительности), но при этом повышается чувствительность, т. е. развивается сенситизация рецептора к изменению этого стимула. Усиление стимула действует на адаптированный рецептор как новый раздражитель, что также отражается в изменении частоты импульсов, идущих от рецептора.

В проводниковом отделе анализатора кодирование осуществляется только на «станциях переключения», т. е. при передаче сигнала от одного нейрона к другому, где происходит смена кода. В нервных волокнах информация не кодируется, они исполняют роль проводов, по которым передается информация, закодированная в рецепторах и переработанная в центрах нервной системы.

Между импульсами в отдельном нервном волокне могут быть различные интервалы, импульсы формируются в пачки с различным числом, между отдельными пачками могут быть также различные интервалы. Все это отражает характер закодированной в рецепторах информации. В нервном стволе при этом может изменяться также число возбужденных нервных волокон, что определяется изменением числа возбужденных рецепторов или нейронов на предыдущем переходе сигнала с одного нейрона на другой. На станциях переключения, например в зрительном бугре, информация кодируется, во-первых, за счет изменения объема импульсации на входе и на выходе, а во-вторых, за счет пространственного кодирования, т.е. за счет связи определенных нейронов с определенными рецепторами. В обоих случаях чем сильнее раздражитель, тем большее число нейронов возбуждается.

В вышележащих отделах ЦНС наблюдаются уменьшение частоты разрядов нейронов и превращение длительной импульсации в короткие пачки импульсов. Имеются нейроны, возбуждающиеся не только при появлении стимула, но и при его выключении, что также связано с активностью рецепторов и взаимодействием самих нейронов. Нейроны, получившие название «детекторов», избирательно реагируют на тот или иной параметр стимула, например на стимул, движущийся в пространстве, или на светлую либо темную полоску, расположенную в определенной части поля зрения. Количество таких нейронов, которые лишь частично отражают свойства стимула, возрастает на каждом последующем уровне анализатора. Но в то же время на каждом последующем уровне анализатора имеются нейроны, дублирующие свойства нейронов предыдущего отдела, что создает основу надежности функции анализаторов. В сенсорных ядрах происходят тормозные процессы, которые осуществляют фильтрацию и дифференциацию сенсорной информации. Эти процессы обеспечивают контроль сенсорной информации. При этом снижается шум и изменяется соотношение спонтанной и вызванной активности нейронов. Такой механизм реализуется за счет разновидностей торможения (латерального, возвратного) в процессе восходящих и нисходящих влияний.

В корковом конце анализатора происходит частотно-пространственное кодирование, нейрофизиологической основой которого является пространственное распределение ансамблей специализированных нейронов и их связей с определенными видами рецепторов. Импульсы поступают от рецепторов в определенные зоны коры с различными временными интервалами. Поступающая в виде нервных импульсов информация перекодируется в структурные и биохимические изменения в нейронах (механизмы памяти). В коре мозга осуществляется высший анализ и синтез поступившей информации.

Анализ заключается в том, что с помощью возникающих ощущений мы различаем действующие раздражители (качественно - свет, звук и т.д.) и определяем силу, время и место, т.е. пространство, на которое действует раздражитель, а также его локализацию (источник звука, света, запаха).

Синтез реализуется в узнавании известного предмета, явления или в формировании образа, впервые встречаемого предмета, явления.

Известны случаи, когда у слепых от рождения зрение появлялось только в подростковом возрасте. Так, девушка, которая обрела зрение лишь в 16 лет, не могла с помощью зрения узнать предметы, которыми она многократно пользовалась ранее. Но стоило ей взять предмет в руки, как она с радостью называла его. Ей пришлось, таким образом, практически заново изучать окружающий ее мир с участием зрительного анализатора, подкреплением информацией от других анализаторов, в частности от тактильного. При этом тактильные ощущения оказались решающими. Об этом свидетельствует, например, и давний опыт Стратона. Известно, что изображение на сетчатке глаза является уменьшенным и перевернутым. Новорожденный видит мир именно таким. Однако в раннем онтогенезе ребенок все трогает руками, сопоставляет и сличает зрительные ощущения с тактильными. Постепенно взаимодействие тактильных и зрительных ощущений ведет к восприятию расположения предметов, каким оно является в реальной действительности, хотя на сетчатке изображение остается перевернутым. Стратон надел очки с линзами, которые перевернули изображение на сетчатке в положение, соответствующее реальной действительности. Наблюдаемый окружающий мир перевернулся «вверх ногами». Однако в течение 8 дней он с помощью сравнения тактильных и зрительных ощущений снова стал воспринимать все вещи и предметы как обычно. Когда экспериментатор снял очки-линзы, мир снова «перевернулся», нормальное восприятие вернулось через 4 дня.

Если информация о предмете или явлении поступает в корковый отдел анализатора впервые, то формируется образ нового предмета, явления благодаря взаимодействию нескольких анализаторов. Но и при этом идет сличение поступающей информации со следами памяти о других подобных предметах или явлениях. Поступившая в виде нервных импульсов информация кодируется с помощью механизмов долговременной памяти.

Итак, процесс передачи сенсорного сообщения сопровождается многократным перекодированием и завершается высшим анализом и синтезом, который происходит в корковом отделе анализаторов. После этого уже происходит выбор или разработка программы ответной реакции организма.

сенсорный рецепторный зрительный анализатор

Общий план строения 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/

• Введение
• Заключение
• Приложения
• 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 (органы чувств).
• Сенсорная система человека состоит из следующих подсистем: зрительная система, слуховая система, соматосенсорная система, вкусовая система, обонятельная 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 человека.

Органы чувств - это «окна», через которые внешний мир проникает в наше сознание. Без этой информации была бы невозможна оптимальная организация как самых примитивных, «животных», функций нашего организма, так и высших познавательных психических процессов человека.

Однако, человек воспринимает не все изменения окружающей среды, он не способен, например, ощущать действие ультразвука, рентгеновских лучей или радиоволн. Диапазон сенсорного восприятия человека ограничен имеющимися у него сенсорными системами, каждая из которых перерабатывает информацию о стимулах определенной физической природы.

• 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.
• 1. Психофизиология сенсорных систем: понятие, функции, принципы, общие свойства
• сенсорный анализатор мозг человек
• 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 условием существования человека.
• Сенсорная система (лат. sensus - чувство) - это совокупность периферических и центральных структур нервной системы, которая состоит из группы клеток (рецепторов), ответственных за восприятие сигналов различных модальностей из окружающей или внутренней среды, передающая её в мозг и анализирующая её. Смирнов В.М. Физиология сенсорных систем и высшая нервная деятельность: Учеб. пособие / В.М. Смирнов, С.М. Будылина. - М.: Академия, 2009. - 304 с. - С. 178-196.
• Термин «сенсорные 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 понятие «анализатор», предложенное И.П. Павловым и указывающее на функцию сенсорной системы.

Сенсорная система человека состоит из следующих подсистем: зрительная система, слуховая система, соматосенсорная система, вкусовая система, обонятельная система. Виды анализаторов показаны в Приложении 1.

• Согласно И.П. Павлову, любой анализатор имеет три основных отдела (табл. 1):
• 1. Периферический отдел анализатора представлен рецепторами. Его назначение - восприятие и первичный анализ изменений внешней и внутренней сред организма. Восприятие раздражителей в рецепторах происходит посредством трансформации энергии раздражителя в нервный импульс (эта часть представляет собой органы чувств - глаз, ухо и др.).
• 2. Проводниковый отдел анализатора включает афферентные (периферические) и промежуточные нейроны стволовых и подкорковых структур центральной нервной системы (ЦНС). Он обеспечивает проведение возбуждения от рецепторов в кору большого мозга. В проводниковом отделе происходит частичная переработка информации на стадиях переключения (например, в таламусе).

3. Центральный, или корковый отдел анализатора, состоит из двух частей: центральной части - «ядра», - представленной специфическими нейронами, перерабатывающими афферентную информацию от рецепторов, и периферической части - «рассеянных элементов» - нейронов, рассредоточенных по коре большого мозга. Корковые концы анализаторов называют также «сенсорными зонами», которые не являются строго ограниченными участками, они перекрывают друг друга. Данные особенности строения центрального отдела обеспечивают процесс компенсации нарушенных функций. На уровне коркового отдела осуществляется высший анализ и синтез афферентных возбуждений, которые обеспечивают полное представление об окружающей среде.

• Таблица 1 - Сравнительная характеристика отделов сенсорной системы
• Сравнительная характеристика периферического отдела анализаторов, и сравнительная характеристика проводникового и центрального отделов анализаторов представлена в Приложении 2.
• 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 высокоспециализи-рованные 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.

Каждая сенсорная система образует связи с разнообразными структурами моторных и интегративных систем мозга. Сенсорные системы являются необходимым звеном для формирования ответных реакций на воздействия среды. Для сенсорной системы характерно наличие обратных связей, адресованных к рецепторному или первому центральному отделу. Активация их дает возможность регулировать процесс восприятия информации и ее проведение по восходящим путям в мозге.

• Каждая отдельная сенсорная система реагирует лишь на определенные физические стимулы (например, зрительная система реагирует на световые стимулы, слуховая - на звуковые и т.п.). Специфичность такой реакции обусловила понятие «модальность». Стимулом данной модальности, адекватным для конкретной сенсорной системы, считают такой стимул, который вызывает реакцию при минимальной физической интенсивности. По модальности раздражители делят на механические, химические, тепловые, световые и др.
• Все сенсорные системы, независимо от природы действующего раздражителя, выполняют одинаковые функции и имеют общие принципы своей структурной организации. При этом, важнейшие принципы следующие: Батуев А.С. Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. Общие принципы конструкции сенсорных систем / А.С. Батуев. - СПб.: Питер, 2010. - С. 46-51. - 317 с.

1. Принцип многоканальности (дублирование с целью повышения надёжности системы).

2. Принцип многоуровневости передачи информации.

3. Принцип конвергенции (концевые развлетвления одного нейрона контактируют с несколькими нейронами предыдущего уровня; воронка Шеррингтона).

4. Принцип дивергенции (мультипликации; контакт с несколькими нейронами более высокого уровня).

5. Принцип обратных связей (у всех уровней системы есть и восходящий, и нисходящий путь; обратные связи имеют тормозное значение как часть процеса обработки сигнала).

6. Принцип кортикализации (в новой коре представлены все сенсорные системы; следовательно, кора функционально многозначна, и не существует абсолютной локализации).

7. Принцип двусторонней симметрии (существует в относительной степени).

8. Принцип структурно-функциональных корреляций (кортикализация разных сенсорных систем имеет разную степень).

Основные функции сенсорных систем: Безруких М.М. Психофизиология. Словарь / М.М. Безруких, Д.А. Фабер - М.: ПЕР СЭ, 2006. - обнаружение сигнала; различение сигнала; передача и преобразование; кодирование и детектирование признаков; опознание образов. Указанная последовательность соблюдается во всех сенсорных системах, отражая иерархический принцип их организации. При этом, 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.

1. 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.

2. 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).

3. 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. Преобразования сигналов могут быть условно разделены на пространственные и временные. Среди пространственных преобразований выделяют изменения соотношения разных частей сигнала.

4. Кодированием информации называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму - код. В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, т. е. наличием или отсутствием электрического импульса в тот или иной момент времени. Информация о раздражении и его параметрах передается в виде отдельных импульсов, а также групп или «пачек» импульсов («залпов» импульсов). Амплитуда, длительность и форма каждого импульса одинаковы, но число импульсов в пачке, частота их следования, длительность пачек и интервалов между ними, а также временной «рисунок» пачки различны и зависят от характеристик стимула. Сенсорная информация кодируется также числом одновременно возбужденных нейронов, а также местом возбуждения в нейронном слое.

5. 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. Так, типичный нейрон зрительной области коры отвечает разрядом лишь на одну определенную ориентацию темной или светлой полоски, расположенной в определенной части поля зрения. При других наклонах той же полоски ответят другие нейроны. В высших отделах сенсорной системы сконцентрированы детекторы сложных признаков и целых образов.

6. Опознание образов - конечная и наиболее сложная операция сенсорной системы. Она заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, т. е. 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, т. е. мы осознаем, чье лицо видим перед собой, кого слышим, какой запах чувствуем. Опознание часто происходит независимо от изменчивости сигнала. Так, мы надежно опознаем предметы при различной их освещенности, окраске, размере, ракурсе, ориентации и положении в поле зрения. Это означает, что сенсорная система формирует независимый от изменений ряда признаков сигнала (инвариантный) сенсорный образ.

Таким образом, сенсорная система (анализатор) - это функциональная система, состоящая из рецептора, афферентного проводящего пути и зоны коры головного мозга, куда проецируется данный вид чувствительности.

Корковые анализаторы большого мозга человека, и их функциональная связь с различными органами наглядно показаны на рисунке в Приложении 3.

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.

Процесс передачи сенсорных сигналов (их часто называют сенсорными сообщениями) сопровождается их многократными преобразованиями и перекодированием на всех уровнях сенсорной системы и завершается опознанием сенсорного образа. Сенсорная информация, поступающая в мозг, используется для организации простых и сложных рефлекторных актов, а также для формирования психической деятельности. Поступление в мозг сенсорной информации может сопровождаться осознанием наличия стимула (ощущением раздражителя). Ощущение представляет собой субъективную чувственную реакцию на действующий сенсорный стимул (например, ощущение света, тепла или холода, прикосновения и т. п.). как уже было сказано ранее, совокупность ощущений, обеспечиваемых каким-либо одним анализатором, обозначается термином «модальность», которая может включать различные качественные типы ощущений. Самостоятельными модальностями являются осязание, зрение, слух, обоняние, вкус, чувство холода или тепла, боли, вибрации, ощущение положения конечностей и мышечной нагрузки. Внутри модальностей существуют 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.

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.

2. Характеристика основных сенсорных систем

В физиологии принято разделять анализаторы на внешние и внутренние. Внешние анализаторы человека реагируют на те раздражители, которые приходят из внешней среды. Внутренние анализаторы человека, то это те структуры, которые реагируют на изменения внутри организма. Например, в мышечной ткани есть специфические рецепторы, которые реагируют на давление и другие показатели, которые изменяются внутри тела.

Внешние анализаторы делятся на контактные (при прямом контакте с раздражителем) и дистантные, которые реагируют на удаленные раздражители:

1) контактные: вкус и осязание;

2) дистантные: зрение, слух и обоняние.

Деятельность каждого из органов чувств представляет собой элементарный психический процесс - ощущение. Сенсорная информация от внешних раздражителей поступает в центральную нервную систему 2 путями:

1) Характерные сенсорные пути:

а) зрение - через сетчатку, латеральное коленчатое тело и верхние бугорки четверохолмия в первичную и вторичную зрительную кору;

б) слух - через ядра улитки и четверохолмия, медиальное коленчатое тело в первичную слуховую кору;

в) вкус - через продолговатый мозг и таламус в соматосенсорную кору;

г) обоняние - через обонятельную луковицу и пириформную кору в гипоталамус и лимбическую систему;

д) осязание - проходит через спинной мозг, ствол мозга и таламус в соматосенсорную кору.

2) Неспецифические сенсорные пути: болевые и температурные ощущения, расположенные в ядрах таламуса и ствола мозга.

Зрительная сенсорная система дает мозгу более 90% сенсорной информации. Зрение - многозвеньевой процесс, начинающийся с проекции изображения на сетчатку. Затем происходят возбуждение фоторецепторов, передача и преобразование зрительной информации в нейронных слоях зрительной системы, а заканчивается зрительное восприятие принятием высшими корковыми отделами этой системы решения о зрительном образе.

Приспособление глаза к ясному видению объектов, удаленных на разное расстояние называют аккомодацией, главную роль здесь играет хрусталик, изменяющий свою кривизну и, следовательно, преломляющую способность.

Периферическим отделом зрительной сенсорной системой является глаз (рис. 1). Он состоит из глазного яблока и вспомогательных структур: слезных желез, ресничной мышцы, кровеносных сосудов и нервов. Характеристика оболочек глазного яблока в Приложении 4.

Проводниковый отдел зрительной сенсорной системы - это зрительный нерв, ядра верхних бугров четверохолмия среднего мозга, ядра наружного коленчатого тела промежуточного мозга.

Центральный отдел зрительного анализатора расположен в затылочной доле.

Глазное яблоко имеет шарообразную форму, что облегчает его повороты для наведения на рассматриваемый объект. Количество света, которое поступает на сетчатку, регулируется зрачком, который способен расширятся и суживаться. Зрачком называют отверстие в центре радужной оболочки, через которое лучи света проходят внутрь глаза. Зрачок повышает четкость изображения на сетчатке, увеличивая глубину резкости глаза.

Луч света переламывается на роговице, хрусталике и в стекловидном теле. Таким образом, изображение попадает на сетчатку, которая содержит множество нервных рецепторов - палочек и колбочек. Благодаря химическим реакциям здесь формируется электрический импульс, которые следует по зрительному нерву и проектируется в затылочных долях коры головного мозга.

Рисунок 1 - Орган зрения:

1 - белочная оболочка; 2 - роговица; 3 - хрусталик; 4 - ресничное тело; 5 - радужная оболочка; 6 - сосудистая оболочка; 7 - сетчатка; 8 - слепое пятно; 9 - стекловидное тело; 10 - задняя камера глаза; 11 - передняя камера глаза; 12 - зрительный нерв

Сетчатка представляет собой внутреннюю светочувствительную оболочку глаза. Здесь расположены два вида фоторецепторов (палочковые и колбочковые: колбочки функционируют в условиях больших освещенностей, они обеспечивают дневное и цветовое зрение; намного более светочувствительные палочки ответственны за сумеречное зрение) и несколько видов нервных клеток. Все перечисленные нейроны сетчатки с их отростками образуют нервный аппарат глаза, который не только передает информацию в зрительные центры мозга, но и участвует в ее анализе и переработке. Поэтому сетчатку называют частью мозга, вынесенной на периферию. Из сетчатки зрительная информация по волокнам зрительного нерва устремляется в мозг.

Слуховая сенсорная система - одна из важнейших дистантных сенсорных систем человека. Рецептором здесь является ухо. Как и любой другой анализатор, слуховой тоже состоит из трех частей: слухового рецептора, слухового нерва с его проводящими путями и слуховой зоны коры больших полушарий головного мозга, где происходят анализ и оценка звуковых раздражений (рис. 2).

Периферический отдел слуховой сенсорной системы состоит из трех частей: наружного, среднего и внутреннего уха.

Проводниковый отдел. Волосковые клетки охватываются нервными волокнами улитковой ветви слухового нерва, который несет нервный импульс в продолговатый мозг, далее, перекрещиваясь со вторым нейроном слухового пути, он направляется к задним буграм четверохолмия и ядрам внутренних коленчатых тел промежуточного мозга, а от них - в височную область коры, где располагается центральная часть слухового анализатора.

Рисунок 2 - Орган слуха:

А - общий вид: 1 - наружный слуховой проход; 2 - барабанная перепонка; 3 - среднее ухо;

4 - молоточек; 5 - наковальня; 6 - стремечко; 7 - слуховой нерв; 8 - улитка; 9 - слуховая (Евстахиева) труба; Б - срез улитки; В - поперечный срез канала улитки: 10 - костный лабиринт; 11 - перепончатый лабиринт; 12 - спиральный (Кортиев) орган; 13 - основная (базальная) пластинка

Центральный отдел слухового анализатора расположен в височной доле. Первичная слуховая кора занимает верхний край верхней височной извилины, она окружена вторичной корой. Смысл услышанного интерпретируется в ассоциативных зонах. У человека в центральном ядре слухового анализатора особое значение имеет зона Вернике, расположенная в задней части верхней височной извилины. Эта зона ответственна за понимание смысла слов, она является центром сенсорной речи. При длительном действии сильных звуков возбудимость звукового анализатора понижается, а при длительном пребывании в тишине возрастает. Это адаптация наблюдается в зоне более высоких звуков.

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 передается в слуховую область коры большого мозга через ряд последовательных отделов:

Наружное ухо - слуховой проход проводит звуковые колебания к барабанной перепонке. Барабанная перепонка, отделяющая наружное ухо от барабанной полости, или среднего уха, представляет собой тонкую (0,1 мм) перегородку, имеющую форму направленной внутрь воронки. Перепонка колеблется при действии звуковых колебаний, пришедших к ней через наружный слуховой проход.

В среднем ухе, заполненном воздухом - находятся три косточки: молоточек, наковальня и стремечко, которые последовательно передают колебания барабанной перепонки во внутреннее ухо. Молоточек вплетен рукояткой в барабанную перепонку, другая его сторона соединена с наковальней, передающей колебания стремечку. Благодаря особенностям геометрии слуховых косточек стремечку передаются колебания барабанной перепонки уменьшенной амплитуды, но увеличенной силы.

В среднем ухе расположены две мышцы: напрягающая барабанную перепонку и стременная. Первая из них, сокращаясь, усиливает натяжение барабанной перепонки и тем самым ограничивает амплитуду ее колебаний при сильных звуках, а вторая фиксирует стремечко и тем самым ограничивает его движения. Этим внутреннее ухо автоматически предохраняется от перегрузок;

Во внутреннем ухе находится улитка, содержащая слуховые рецепторы. Улитка представляет собой костный спиральный канал, образующий 2,5 витка. Внутри среднего канала улитки на основной мембране расположен звуко-воспринимающий аппарат - спиральный орган, содержащий рецепторные волосковые клетки. Эти клетки трансформируют механические колебания в электрические потенциалы.

Сравнительная характеристика частей органа слуха в Приложении 5.

Механизмы слуховой рецепции следующие. Звук, представляющий собой колебания воздуха, в виде воздушных волн попадает через ушную раковину в наружный слуховой проход и действует на барабанную перепонку. Колебания барабанной перепонки передаются слуховым косточкам, движения которых вызывают вибрацию перепонки овального окна. Эти колебания передаются перилимфе и эндолимфе, затем воспринимаются волокнами основной мембраны. Высокие звуки вызывают колебания коротких волоконец, низкие - более длинных, расположенных у вершины улитки. Эти колебания возбуждают рецепторные волосковые клетки кортиева органа. Далее возбуждение передается по слуховому нерву в височную долю коры больших полушарий, где происходит окончательный синтез и синтез звуковых сигналов.

Вкусовая сенсорная система - скопление чувствительных химических рецепторов, которые реагируют на определенные химические вещества. Вкус, так же как и обоняние, основан на хеморецепции. Хеморецепторы - вкусовые клетки - расположены на дне вкусовой почки. Они покрыты микроворсинками, вступающими в контакт с растворенными в воде веществами.

Вкусовые рецепторы несут информацию о характере и концентрации веществ, поступающих в рот. Их возбуждение запускает сложную цепь реакций разных отделов мозга, приводящих к различной работе органов пищеварения или к удалению вредных для организма веществ, попавших в рот с пищей.

Периферический отдел этой системы представлен вкусовыми почками - рецепторы вкуса, - расположенные в эпителии желобковых, листовидных и грибовидных сосочков языка и в слизистой неба, зева и надгортанника. Больше всего их на кончике, краях и задней части языка. Каждая из примерно 10000 вкусовых почек человека состоит из нескольких (2-6) рецепторных клеток и, кроме того, из опорных клеток. Вкусовая почка имеет колбовидную форму; у человека ее длина и ширина около 70 мкм. Вкусовая почка не достигает поверхности слизистой оболочки языка и соединена с полостью рта через вкусовую пору.

Проводниковый отдел этого анализатора представлен тройничным нервом, барабанной струной, языкоглоточным нервом, ядрами продолговатого мозга, ядрами таламуса.

Центральный отдел (корковый конец) вкусового анализатора расположен в эволюционно древних образованиях больших полушарий, расположенных на их медиальной (срединной) и нижней поверхностях. Это кора гиппокампа (аммонова рога), парагиппокампа и крючка, а также латеральная часть постцентральной извилины (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Свод мозга и гиппокамп:

1 - крючок; 9 - зубчатая извилина; 2 - парагиппокампальная извилина; 3 - ножка гиппокампа; 4 - гиппокамп; 5 - мозолистое тело; 6 - центральная борозда; 7 - затылочная доля; 8 - теменная доля; 9 - височная доля

Проводниками всех видов вкусовой чувствительности служат барабанная струна и языкоглоточный нерв, ядра которых в продолговатом мозге содержат первые нейроны вкусовой системы. Многие из волокон, идущих от вкусовых рецепторов, отличаются определенной специфичностью, так как отвечают учащением импульсных разрядов лишь на действие соли, кислоты и хинина. Другие волокна реагируют на сахар. Наиболее убедительной считается гипотеза, согласно которой информация о 4 основных вкусовых ощущениях: горьком, сладком, кислом и соленом - кодируется не импульсацией в одиночных волокнах, а разным распределением частоты разрядов в большой группе волокон, по-разному возбуждаемых вкусовым веществом.

Вкусовые афферентные сигналы поступают в ядро одиночного пучка ствола мозга. От ядра одиночного пучка аксоны вторых нейронов восходят в составе медиальной петли до дугообразного ядра таламуса, где расположены третьи нейроны, аксоны которых направляются в корковый центр вкуса. Результаты исследований пока не позволяют оценить характер преобразований вкусовых афферентных сигналов на всех уровнях вкусовой системы.

Обонятельный анализатор. Периферический отдел обонятельной сенсорной системы расположен в верхнезадней полости носа, - это обонятельный эпителий, в котором находятся обонятельные клетки, взаимодействующие с молекулами пахучих веществ.

Проводниковый отдел представлен обонятельным нервом, обонятельной луковицей, обонятельным трактом, ядрами миндалевидного комплекса.

Центральный, корковый отдел - крючок, извилина гиппокампа, прозрачная перегородка и обонятельная извилина.

Ядра вкусового и обонятельного анализаторов тесно связаны между собой, а также со структурами мозга, ответственными за формирование эмоций и долговременной памяти. Отсюда ясно, насколько важно нормальное функциональное состояние вкусового и обонятельного анализатора.

Обонятельная рецепторная клетка - биполярная клетка, на апикальном полюсе которой находятся реснички, а от ее базальной части отходит немиелинизированный аксон. Аксоны рецепторов образуют обонятельный нерв, который пронизывает основание черепа и вступает в обонятельную луковицу.

Молекулы пахучих веществ попадают в слизь, вырабатываемую обонятельными железами, с постоянным током воздуха или из ротовой полости во время еды. Принюхивание ускоряет приток пахучих веществ к слизи.

Каждая обонятельная клетка имеет только один тип мембранного рецепторного белка. Сам же этот белок способен связывать множество пахучих молекул различной пространственной конфигурации. Правило «одна обонятельная клетка - один обонятельный рецепторный белок» значительно упрощает передачу и обработку информации о запахах в обонятельной луковице - первом нервном центре переключения и обработки хемосенсорной информации в мозге.

Особенность обонятельной системы состоит, в частности, в том, что ее афферентные волокна не переключаются в таламусе и не переходят на противоположную сторону большого мозга. Выходящий из луковицы обонятельный тракт состоит из нескольких пучков, которые направляются в разные отделы переднего мозга: переднее обонятельное ядро, обонятельный бугорок, препириформную кору, периамигдалярную кору и часть ядер миндалевидного комплекса. Связь обонятельной луковицы с гиппокампом, пириформной корой и другими отделами обонятельного мозга осуществляется через несколько переключений. Показано, что наличие значительного числа центров обонятельного мозга не является необходимым для опознания запахов, поэтому большинство нервных центров, в которые проецируется обонятельный тракт, можно рассматривать как ассоциативные центры, обеспечивающие связь обонятельной сенсорной системы с другими сенсорными системами и организацию на этой основе ряда сложных форм поведения - пищевой, оборонительной, половой и т. д.

Чувствительность обонятельной системы человека чрезвычайно велика: один обонятельный рецептор может быть возбужден одной молекулой пахучего вещества, а возбуждение небольшого числа рецепторов приводит к возникновению ощущения. Адаптация в обонятельной системе происходит сравнительно медленно (десятки секунд или минуты) и зависит от скорости потока воздуха над обонятельным эпителием и от концентрации пахучего вещества.

В соматосенсорную систему (кожно-мышечная сенсорная система) включают систему кожной чувствительности и чувствительную систему скелетно-мышечного аппарата, - представляют собой соответствующие рецепторы, расположенные в разных слоях кожи. Рецепторная поверхность кожи огромна (1,4-2,1 м2). В коже сосредоточено множество рецепторов. Они локализуются на разной глубине кожи и распределены неравномерно по ее поверхности.

Периферический отдел этой важнейшей сенсорной системы представлен разнообразными рецепторами, которые по месту расположения разделяют на кожные рецепторы, проприорецепторы (рецепторы мышц, сухожилий и суставов) и висцеральные рецепторы (рецепторы внутренних органов). По характеру воспринимаемого раздражителя выделяют механорецепторы, терморецепторы, хеморецепторы и рецепторы боли - ноцицепторы.

В роли органа чувств здесь, по сути дела, выступает вся поверхность тела человека, его мышцы, суставы, и в определенной степени - внутренние органы.

Проводниковый отдел представлен многочисленными афферентными волокнами, центрами задних рогов спинного мозга, ядрами продолговатого мозга, ядрами таламус.

Центральный отдел расположен в теменной доле: первичная кора - в заднецентральной извилине, вторичная - в верхнетеменной дольке.

В кожных покровах имеется несколько анализаторных систем: тактильная (ощущения прикосновения), температурная (ощущения холода и тепла), болевая. Система тактильной чувствительности неравномерно распределена по всему телу. Но более всего скопление тактильных клеток наблюдается на ладони, на кончиках пальцев и на губах. Тактильные ощущения руки, объединяясь с мышечно-суставной чувствительностью, образуют осязание - специфически человеческую, выработавшуюся в труде систему познавательной деятельности руки.

Если прикоснуться к поверхности тела, затем надавить на него, то давление может вызвать болевое ощущение. Таким образом, тактильная чувствительность дает знания о качествах предмета, а болевые ощущения сигнализируют организму о необходимости отдалиться от раздражителя и имеют ярко выраженный эмоциональный тон.

Третий вид кожной чувствительности- температурные ощущения - связан с регулированием теплообмена между организмом и окружающей средой. Распределение тепловых и холодовых рецепторов на коже неравномерно. Наиболее чувствительна к холоду спина, наименее - грудь.

О положении тела в пространстве сигнализируют статические ощущения. Рецепторы статической чувствительности расположены в вестибулярном аппарате внутреннего уха. Резкие и частые изменения положения тела относительно плоскости земли могут приводить к головокружению.

Механизмы возбуждения кожных рецепторов: стимул приводит к деформации мембраны рецептора, в результате этого электрическое сопротивление мембраны уменьшается. Через мембрану рецептора начинает течь ионный ток, приводящий к генерации рецепторного потенциала. При увеличении рецепторного потенциала до критического уровня в рецепторе генерируются импульсы, распространяющиеся по волокну в ЦНС.

Заключение

Таким образом, информация об окружающем мире воспринимается человеком через органы чувств, называемые в физиологии сенсорными системами (анализаторы).

Деятельность анализаторов связана с возникновением пяти чувств - зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания, с помощью которых осуществляется связь организма с внешней средой.

Органы чувств - это сложные сенсорные системы (анализаторы), включающие воспринимающие элементы (рецепторы), проводящие нервные пути и соответствующие отделы в головном мозге, где сигнал преобразуется в ощущение. Основной характеристикой анализатора является чувствительность, которая характеризуется величиной порога ощущения.

Основные функции сенсорной системы: обнаружение и различение сигналов; передача и преобразование сигналов; кодирование информации; детектирование сигналов и опознавание образов.

Каждая сенсорная система включает в себя три отдела: 1) периферический или рецепторный, 2) проводниковый, 3) корковый.

Сенсорные системы воспринимают сигналы от внешнего мира и несут в мозг информацию, необходимую организму для ориентации во внешней среде и для оценки состояния самого организма. Эти сигналы возникают в воспринимающих элементах - сенсорных рецепторах, получающих стимулы из внешней или внутренней среды, нервных путей, и передаются от рецепторов в мозг и тех частей мозга, которые перерабатывают эту информацию - через цепи нейронов и связующих их нервных волокон сенсорной системы.

Передача сигналов сопровождается многократными преобразованиями и перекодированием на всех уровнях сенсорной системы и завершается опознанием сенсорного образа.

Список используемой литературы

1. Атлас по анатомии человека: учеб. пособие для мед. учеб. заведений / ред. Т.С. Артемьев, А.А. Власова, Н.Т. Шиндина. - М.: РИПОЛ КЛАССИК, 2007. - 528 с.

2. Основы психофизиологии: Учебник / Отв. ред. Ю.И. Александров. - СПб.: Питер, 2003. - 496 с.

3. Островский М.А. Физиология человека. Учебник. В 2 т. Т. 2 / М.А. Островский, И.А. Шевелев; Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. - М. - 368 с. - С. 201-259.

4. Реброва Н.П. Физиология сенсорных систем: Учебно-методическое пособие / Н.П. Реброва. - СПб.: НП «Стратегия будущего», 2007. - 106 с.

5. Серебрякова Т.А. Физиологические основы психической деятельности: Учебное пособие. - Н.-Новгород: ВГИПУ, 2008. - 196 с.

6. Смирнов В.М. Физиология сенсорных систем и высшая нервная деятельность: Учеб. пособие / В.М. Смирнов, С.М. Будылина. - М.: Академия, 2009. - 336 с. - С. 178-196.

7. Титов В.А. Психофизиология. Конспект лекций / В.А. Титов. - М.: Приор-издат, 2003. - 176 с.

8. Физиология сенсорных систем и высшей нервной деятельности: учебник. В 2 т. Т. 1. / Под ред. Я.А. Альтмана, Г.А. Куликова. - М. Академия, 2009. - 288 с.

9. Физиология человека / Под ред. В.М. Смирнова - М.: Академия, 2010. - с.364-370, 372-375,377-378, 370-371,381-386.

Приложение 1

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
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 полости носа	Обонятельный нерв	Обонятельные ядра и обонятельные центры височной доли КБП
Вкусовой	Химические растворенные вещества	Вкусовые рецепторы ротовой полости	Лицевой языкоглоточный нерв	Вкусовая зона в теменной доле КБП
Висцеральный (внутренней среды)	Механические	Интерорецепторы внутренних органов	Блуждающий, чревный и тазовый нервы	Лимбическая система и сенсомоторная зона КБП

Приложение 2

Сравнительная характеристика периферического отдела анализаторов

Анализаторы	Чувствительный орган	Качество	Рецепторы
Зрительный анализатор	Сетчатка	Яркость, контрастность, движение, размер, цвет	Палочки и колбочки
Слуховой анализатор		Высота, тембр звука	Волосковые клетки
Вестибулярный анализатор	Вестибулярный орган	Сила притяжения	Вестибулярные клетки
Вестибулярный анализатор	Вестибулярный орган	Вращение	Вестибулярные клетки
Кожный анализатор		Прикосновение	Ощупь, холодовые и тепловые рецепторы
Вкусовой анализатор		Сладкий и кислый вкус	Вкусовые сосочки на кончике языка
Вкусовой анализатор		Горький и соленый вкус	Вкусовые сосочки у основания языка
Обонятельный анализатор	Обонятельные нервы		Обонятельные рецепторы

Сравнительная характеристика проводникового и центрального отделов анализаторов

Анализаторы	Уровни переключения: первичный	Уровни переключения вторичный	Уровни переключения: третичный	Центральный отдел
Зрительный анализатор	Сетчатка		Первичная и вторичная зрительная кора	Затылочные доли головного мозга
Слуховой анализатор	Ядра улитки		Первичная слуховая кора	Височная доля головного мозга
Вестибулярный анализатор	Вестибулярные ядра		Соматосенсорной коры	Теменные и височные доли головного мозга
Кожный анализатор	Спинной мозг		Соматосенсорная кора	Верхний участок задней центральной извилины головного мозга
Обонятельный анализатор	Обонятельная луковица	Пириформная кора	Лимбическая система, гипоталамус	Височная доля (кора извилины морского коня) головного мозга
Вкусовой анализатор	Продолговатый мозг		Соматосенсорная кора	Нижняя участок задней центральной извилины головного мозга

Приложение 3

Корковые анализаторы большого мозга человека, и их функциональная связь с различными органами

1 - периферическое звено; 2 - проводниковое; 3 - центральное, или корковое; 4 - интерорецептивный; 5 - двигательный; 6 - вкусовой и обонятельный; 7 - кожный, 8 - слуховой, 9 - зрительный)

Приложение 4

Сравнительная характеристика оболочек глазного яблока

Оболочки		Особенности строения
	Cклера (белковая оболочка)		Опорная, защитная
Волокнистая оболочка (внешняя оболочка)	Роговица	Прозрачная, соединительнотканная, имеет выпуклую форму	Пропускает и преломляет лучи света
	Собственно сосудистая оболочка	Содержит много кровеносных сосудов	Бесперебойное питание глаза
Сосудистая оболочка (средняя оболочка)	Ресничное тело	Содержит ресничную мышцу	Изменение кривизны хрусталика
Сосудистая оболочка (средняя оболочка)		Содержит зрачок, мышцы и пигмент меланин	Пропускает лучи света и определяет цвет глаз
	Сетчатка (внутренняя оболочка)	Два слоя: наружный пигментный (содержит пигмент фусцин) и внутренний светочувствительный (содержит палочки, колбочки)	Преобразует световое раздражение в нервный импульс, первичная обработка зрительного сигнала
Оболочки		Особенности строения
Волокнистая оболочка (внешняя оболочка)	Cклера (белковая оболочка)	Непрозрачная, соединительнотканная	Опорная, защитная

Приложение 5

Сравнительная характеристика частей органа слуха

	Особенности строения
Наружное ухо	Ушная раковина, наружный слуховой проход	Защитная (волоски, ушная сера), проводниковая, резонаторная
Среднее ухо	Барабанная полость, барабанная перепонка, слуховые косточки (молоточек, наковальня, стремечко), слуховая (евстахиевая) труба	Проводниковая, увеличение мощности колебаний, защитная (от сильных звуковых колебаний)
Внутреннее ухо	Улитка перепончатого лабиринта, которая содержит спиральный (кортиев) орган	Проводниковая, звуковоспринимающая (спиральный орган)

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Сенсорная организация личности как уровень развития отдельных систем чувствительности и возможность их объединения. Анализаторы сенсорных систем. Деятельность сенсорных рецепторов. Общие принципы устройства сенсорных систем. Работа органов чувств.

реферат , добавлен 24.05.2012


Общая характеристика органов чувств. Рецепторы и их функциональная характеристика. Обработка сенсорных стимулов на уровне спинного мозга, таламуса и коры больших полушарий. Аускультация как диагностический метод. Общий принцип строения сенсорных систем.

презентация , добавлен 26.09.2013


Нарушение сенсорных систем у взрослого человека обращают на себя внимание и рассматриваются окружающими как патология. Вспомогательные органы глаза. Орган слуха и равновесия. Методики исследования каждой сенсорной системы. Методы безусловных рефлексов.

курсовая работа , добавлен 14.04.2009


Общая физиология сенсорных систем. Соматосенсорный, вкусовой и обонятельный анализаторы. Определение точек прикосновения. Определение пространственных порогов тактильной рецепции и локализации болевых рецепторов. Определение вкусовых ощущений и порогов.

методичка , добавлен 07.02.2013


Строение коры головного мозга. Характеристика корковых проекционных зон мозга. Произвольная регуляция психической деятельности человека. Основные нарушения при поражении структуры функционального отдела мозга. Задачи блока программирования и контроля.

презентация , добавлен 01.04.2015


Обработка соматосенсорных и слуховых сигналов. Особенности организации рецепторов тонкого прикосновения. Свойства ответов корковых нейронов. Параллельная обработка сенсорных модальностей. Болевые и температурные проводящие пути. Центральные пути боли.

реферат , добавлен 27.10.2009


Характеристика мозга, важнейшего органа человека, регулирующего все процессы, рефлексы и движения в теле. Оболочки головного мозга: мягкая, паутинная, твердая. Функции продолговатого мозга. Основное значение мозжечка. Серое вещество спинного мозга.

презентация , добавлен 28.10.2013


Понятие и принципы строения анализаторных систем человека, изучение с точки зрения нейрофизиологии. Причины возникновения и разновидности расстройств анализаторных систем, их клинические признаки и пути ликвидации. Строение, роль зрительного анализатора.

контрольная работа , добавлен 18.09.2009


Высшая нервная деятельность. Работа аппаратов рецепции и высших этажей мозга. Проблема адекватности отражения. Дифференциация раздражений, их дробный анализ. Энергия внешнего раздражения. Афферентная импульсация от мышечно-суставных рецепторов.

реферат , добавлен 16.06.2013


Регуляция функций организма, согласованная деятельность органов и систем, связь организма с внешней средой как основные функции деятельности нервной системы. Свойства нервной ткани - возбудимость и проводимость. Строение головного мозга и его зоны.

Лекция

Значение сенсорных систем для организма человека.

Зрительные и слуховые сенсорные системы:

Строение, функции и гигиена.

План

1. Значение сенсорных систем для организма человека.

2. Зрительная сенсорная система: строение, функции. Нарушения зрения.

3. Профилактика нарушения зрения у детей и подростков.

4. Эмбриология глаза. Возрастные особенности зрительных рефлекторных реакций.

5. Слуховая сенсорная система: строение, функции.

6. Болезни уха и гигиена слуха. Профилактика негативного влияния "школьного" шума на организм школьника.

7. Возрастные особенности слухового анализатора.

Основные понятия : органы чувств, анализатор, сенсорные системы, зрительный анализатор, слуховой анализатор, рецепторы, адаптация, глазное яблоко, вспомогательный аппарат глаза, фоторецепторы, слепое пятно, желтое пятно, аккомодация, дальнозоркость, близорукость, рефракция, рефракция, гиперметропия, эмметропия, миопия, астигматизм, офтальмотренаж, естественное и искусственное освещение, световой коэффициент, наружное ухо, среднее ухо, внутреннее ухо, Фонорецепторы, кортиев орган.

Литература

1. Даценко И.И. Гигиена и экология человека. Учебное пособие Львов: Афиша, 2000. С. 238-242.

2. Подоляк-Шумило Н.Г., Познанский С.С. Школьная гигиена. Учеб. пособие для пед. ин-тив.- К.: Высшая школа, 1981.- С. 48-53.

3. Попов С.В. Валеология в школе и дома (О физическом благополучии школьников) .- СПб.: СОЮЗ, 1997.-С. 80-92.

4. Советов С.Е. и др. Школьная гигиена. Учеб. пособие для студентов пед. ин-тив.- К.: Высшая школа, 1971.- С. 70-75.

5. Старушенко Л.1. Клиническая анатомия и физиология человека: Учебное пособие М.: УСМП, 2001. С. 231-237.

6. Присяжнюк М.С. Человек и его здоровье: Пробы, учеб. пособие.-М.: Феникс, 1998.-С. 59-71.

7. Хрипкова А.Г. и др. Возрастная физиология и школьная гигиена. Пособие для пед. ин-тов / А.Г.Хрипкова, М.В.Антропова, Д.А.Фарбер.- М.: Просвещение, 1990.- С. 79-96.

8. Хрипкова А.Г., Колесов Д.В. Гигиена и здоровье школьника.- М.: Просвещение, 1988.- С. 141-148.

Значение сенсорных систем для организма человека

Система, которая обеспечивает восприятие, передачу и переработку информации о явлениях окружающей среды, называют анализатором, или сенсорной системой . Учение об анализаторах разработано И.П. Павловым. Анализатор, по учению И.П. Павлова, состоит из трех неразрывно связанных отделов:

1) рецептора - периферического воспринимающего аппарата, который воспринимает раздражение и превращает его в нервный процесс возбуждения;

2) проводника возбуждения - центростремительного нервного волокна, которое передает возбуждение в головной мозг;

3) нервного центра - участка коры головного мозга, в котором происходит тонкий анализ возбуждения и возникают ощущения.

Таким образом, каждый анализатор состоит из периферического, проводникового и центрального отделов. К периферическому отделу относится рецепторный аппарат, к проводному - афферентные нейроны и проводящие пути, к центральному - участки коры полушарий большого мозга. Периферический отдел анализатора представляют органы чувств с заложенными в них рецепторами, с помощью которых человек познает окружающий мир, получает информацию о нем. Они называются органами внешнего чувств, или экстерорецепторы.

Экстерорецепторы - чувствительные образования, осуществляющих восприятие раздражений от окружающей среды. К ним относятся воспринимающие клетки сетчатки глаза, уши, рецепторы кожи (прикосновения и давления), органы обоняния, вкуса.

Интерорецепторы - чувствительные образования, воспринимающие изменения внутренней - среды организма.

Интерорецепторы расположены в тканях различных внутренних органов (сердца, печени, почек, кровеносных сосудов и др.) И воспринимают изменения внутренней среды организма и состояние внутренних органов. В результате поступления импульсов от рецепторов внутренних органов происходит саморегуляция дыхания, артериального давления, деятельности сердца.

Проприорецепторы - чувствительные образования, сигнализирующие о положении и движении тела содержатся в мышцах, суставах и воспринимают сокращение и растяжение мышц.

Таким образом, у человека есть такие органы чувств : зрения, слуха, ощущение положения тела в пространстве, вкуса, обоняния, кожной чувствительности, мышечно-суставного чувства.

По характеру взаимодействия с раздражителем рецепторы делятся на контактные и дистанционные; по виду энергии, трансформируется в рецепторы - механорецепторы, хеморецепторы, фоторецепторы и другие.

Контактные рецепторы могут получить информацию о свойствах предмета, явления, получить раздражение только при контакте, непосредственном соприкосновении с агентом среды. Это - хеморецепторы языка, осязательные рецепторы кожи.

Благодаря дистанционным рецепторам можно получить информацию на расстоянии: агент среды распространяет волновую энергию - световую, звуковую. Именно ее и улавливают дистанционные органы чувств, например, глаз, ухо.

Механорецепторы трансформируют механическую энергию в энергию нервного возбуждения (например, рецепторы осязания), хеморецепторы - мимической (рецепторы обоняния, вкуса), фоторецепторы - световую (рецепторы органа зрения), терморецепторы - тепловую (холодовые и тепловые рецепторы кожи).

Рецепторы отличаются очень высокой возбудимостью по адекватности раздражений. Специфические для определенного рецептора раздражители, к которым он специально приспособлен в процессе фило- и онтогенеза, называется называются адекватными. При действии адекватных раздражителей возникают ощущения, характерные для определенного органа чувств (глаз воспринимает только световые волны, но не воспринимает запахи, звук).

Кроме адекватных, существуют неадекватные раздражители, которые обуславливают только примитивные ощущения, присущие определенному анализатору. Например, от удара в ухо возникает звон в ушах.

Возбудимость рецепторов зависит как от состояния всего анализатора, так и от общего состояния организма. Наименьшая разница в силе двух раздражителей одного вида, которая может восприниматься органами чувств, называется порогом различения . Однако большинство импульсов от рецепторов внутренних органов, достигая коры большого мозга, не вызывает психических явлений. Такие импульсы называются субсенсорными: они ниже порога ощущений и потому не вызывают ощущений.

Рецепторы способны привыкать к силе раздражителя. Это свойство называют адаптацией, при которой уменьшается или увеличивается чувствительность рецепторов. Максимальная скорость адаптации для рецепторов, которые воспринимают прикосновение к коже, наименьшая - для рецепторов мышц. Медленнее адаптируются рецепторы кровеносных сосудов и легких, обеспечивает постоянную саморегуляцию артериального давления и дыхания. Обусловлена ​​адаптация, прежде всего, изменениями в корковых отделах анализаторов, а также процессами, которые осуществляются в самых рецепторах.

Проводниковый отдел сенсорных систем состоит из доцентровых (афферентных) нервных волокон в составе чувствительных нервов и некоторых подкорковых образований (ядер гипоталамуса, таламуса и ретикулярной формации). В этом отделе импульс от рецепторов не только проводится, но и кодируется и превращается.

В центральном отделе анализатора нервные импульсы приобретают новые качества и отражаются в сознании в виде ощущения. На основе ощущения возникают сложные субъективные образы:восприятия, представления.

У детей органы чувств еще несовершенны и находятся в процессе развития. Первыми развиваются органы вкуса и обоняния, а затем органы осязания. Для усовершенствования различных органов чувств у детей большое значение масс правильно поставленная тренировка их в процессе развития.

Общие сведения

Придерживаясь когнитивного подхода к описанию психики, мы представляем человека как некую систему, обрабатывающую символы при решении своих задач, то можно представить и важнейшую черту индивидуальности человека - сенсорную организацию личности.

Сенсорная организация личности

Сенсорная организация личности - это уровень развития отдельных систем чувствительности и возможность их объединения. Сенсорные системы человека - это его органы чувств, как бы приемники его ощущений, в которых происходит преобразование ощущения в восприятие.

Любому приемнику присуща определенная чувствительность. Если мы обратимся к животному миру, то увидим, что преимущественный уровень чувствительности какого-либо вида является родовым признаком. Например, у летучих мышей развита чувствительность к восприятию коротких ультразвуковых импульсов, у собак обонятельная чувствительность.

Главная особенность сенсорной организации человека - это то, что она складывается в результате всего его жизненного пути. Чувствительность человека дана ему при рождении, но развитие ее зависит от обстоятельств, желания и усилий самого человека.

Что мы знаем о мире и о себе? Откуда получаем эти знания? Каким образом? Ответы на эти вопросы идут из глубины веков из колыбели всего живого.

Ощущения

Ощущение - это проявление общебиологического свойства живой материи - чувствительности. Через ощущение происходит психическая связь с внешним и внутренним миром. Благодаря ощущениям информация обо всех явлениях внешнего мира доставляется в мозг. Таким же образом через ощущения замыкается петля для получения обратной связи о текущем физическом и отчасти психическом состоянии организма.

Через ощущения мы узнаем о вкусе, запахе, цвете, звуке, движении, о состоянии своих внутренних органов и т.п. Из этих ощущений складываются целостные восприятия предметов и всего мира.

Очевидно, что в сенсорных системах человека происходит первичный познавательный процесс и уже на его основе возникают более сложные по своей структуре познавательные процессы: восприятия, представления, память, мышление.

Как бы прост ни был первичный познавательный процесс, но именно он является основой психической деятельности, лишь через "входы" сенсорных систем проникает в наше сознание окружающий мир.

Обработка ощущений

После получения информации мозгом, результатом ее обработки является выработка ответного действия или стратегии, направленной, например, на улучшение физического тонуса, большее сосредоточение внимания на текущей деятельности или осуществление настройки на ускоренное включение в умственную деятельность.

Вообще говоря, ответное действие или выработанная стратегия в каждый момент времени является лучшим выбором из вариантов, доступных человеку в момент принятия решения. Тем не менее, понятно, что количество доступных вариантов и качество выбора различны для разных людей и зависят, например от:

психических свойств личности,

стратегий взаимоотношений с окружающими,

отчасти физического состояния,

опыта, наличия нужных сведений в памяти и возможности их извлечения.

степени развития и организации высших нервных процессов и т.д.

Например, малыш вышел раздетым на холод, его кожа ощущает холод, возможно, появляется озноб, ему становится некомфортно, сигнал об этом поступает в мозг и раздается оглушительный рев. Реакция на холод (стимул) у взрослого может быть другой, он либо поспешит одеться, либо заскочит в теплое помещение, либо попытается согреться иным способом, например, бегом или прыжками.

Совершенствование высших психических функций мозга

С течением времени, дети совершенствуют свои реакции, многократно увеличивая эффективность достигаемого результата. Но после взросления, возможности к совершенствованию не исчезают, несмотря на то, что восприимчивость взрослого человека к ним снижается. Именно в этом "Эффектон" видит часть своей миссии: повышение эффективности интеллектуальной деятельности путем тренировки высших психических функций мозга.

Программные продукты "Эффектона" позволяют измерять различные показатели сенсомоторной системы человека (в частности, пакет "Ягуар" содержит тесты времени простой аудио- и зрительно-моторной реакции, сложной зрительно-моторной реакции, точность восприятия временных интервалов). Другие пакеты комплекса "Эффектон" оценивают свойства когнитивных процессов более высоких уровней.

Следовательно, необходимо развивать восприятие ребенка, в этом Вам может помочь использование пакета "Ягуар".

Физиология ощущений

Анализаторы

Физиологическим механизмом ощущений является деятельность нервных аппаратов - анализаторов, состоящих из 3 частей:

рецептор - воспринимающая часть анализатора (осуществляет преобразование внешней энергии в нервный процесс)

центральный отдел анализатора - афферентные или чувствительные нервы

корковые отделы анализатора, в которых происходит переработка нервных импульсов.

Определенным рецепторам соответствуют свои участки корковых клеток.

Специализация каждого органа чувств основана не только на особенности строения анализаторов-рецепторов, но и на специализации нейронов, входящих в состав центральных нервных аппаратов до которых доходят сигналы, воспринимаемые периферическими органами чувств. Анализатор является не пассивным приемником энергии, он рефлекторно перестраивается под воздействием раздражителей.

Движение стимула от внешнего к внутреннему миру

Согласно когнитивному подходу движение стимула при его переходе из внешнего мира во внутренний, происходит следующим образом:

стимул вызывает определенные изменения энергии в рецепторе,

энергия преобразуется в нервные импульсы,

информация о нервных импульсах передается соответствующим структурам коры головного мозга.

Ощущения зависят не только от возможности мозга и сенсорных систем человека, но также и от особенностей самого человека, его развития и состояния. При заболевании или утомлении у человека меняется чувствительность к некоторым воздействиям.

Имеют место и случаи патологий, когда человек лишен, например, слуха или зрения. Если эта беда врожденная, то происходит нарушение притока информации, что может привести к задержкам психического развития. Если же эти дети были обучены специальным приемам, компенсирующим их недостатки, то возможно некоторое перераспределение внутри сенсорных систем, благодаря которому они смогут нормально развиваться.

Свойства ощущений

Каждый вид ощущения характеризуется не только специфичностью, но и имеет общие свойства с другими видами:

качество,

интенсивность,

длительность,

пространственная локализация.

Но не всякое раздражение вызывает ощущение. Минимальная величина раздражителя, при которой появляется ощущение - абсолютный порог ощущения. Величина этого порога характеризует абсолютную чувствительность, которая численно равна величине, обратно пропорциональной абсолютному порогу ощущений. А чувствительность к изменению раздражителя называется относительной или разностной чувствительностью. Минимальное различие между двумя раздражителями, которое вызывает чуть заметное различие ощущений, называется разностным порогом.

Исходя из этого, можно сделать заключение, что возможно измерение ощущений. И в очередной раз приходишь в восхищение от удивительных тонко работающих приборов - человеческих органов чувств или сенсорных систем человека.

Программные продукты "Эффектона" позволяют измерять различные показатели сенсорной системы человека (например пакет "Ягуар" содержит тесты скоростей простой аудио- и зрительно-моторной реакции, сложной зрительно-моторной реакции, точность восприятия времени, точность восприятия пространства и многие другие). Другие пакеты комплекса "Эффектон" также оценивают свойства когнитивных процессов более высоких уровней.

Классификация ощущений

Пять основных видов ощущений: зрение, слух, осязание, обоняние и вкус - были известны уже древним грекам. В настоящее время расширены представления о видах ощущений человека, можно выделить около двух десятков различных анализаторных систем, отражающих воздействие внешней и внутренней среды на рецепторы.

Классификацию ощущений производят по нескольким принципам. Основная и самая значительная группа ощущений доводит до человека информацию из внешнего мира, и связывает его с внешней средой. Это экстерорецептивные - контактные и дистантные ощущения, они возникают при наличии или отсутствии непосредственного контакта рецептора с раздражителем. Зрение, слух, обоняние относятся к дистантным ощущениям. Эти виды ощущений обеспечивают ориентировку в ближайшей среде. Вкусовые, болевые, тактильные ощущения - контактные.

По расположению рецепторов на поверхности тела, в мышцах и сухожилиях или внутри организма различают соответственно:

экстероцепцию - зрительная, слуховая, тактильная и другие;

проприоцепцию - ощущения с мышц, сухожилий;

интероцепцию - ощущения голода, жажды.

В ходе эволюции всего живого чувствительность претерпевала изменения от самой древней до современной. Так, дистантные ощущения можно считать современнее контактных, но в структуре самих контактных анализаторов также можно выявить более древние и совсем новые функции. Так, например, болевая чувствительность более древняя, чем тактильная.

Такие принципы классификации помогают сгруппировать все виды ощущений в системы и увидеть их взаимодействие и связи.

Виды ощущений

Зрение, слух

Рассмотрим различные виды ощущений, имея в виду, что наиболее хорошо изучены зрение и слух.

Глаз - это совершенно необыкновенный прибор, который только могла изобрести "матушка-природа" для нашего зрения, орган чувств с очень сложным анатомическим строением. Световые волны, отражаясь от предметов, преломляются, проходят через хрусталик глаза, обеспечивающий фокусировку света, и появляются на сетчатке в виде изображения.

Ясное, четкое видение равноудаленных предметов обеспечивается благодаря изменению кривизны хрусталика, называемой аккомодацией. Это важнейший регулятор функции зрения. Различные нарушения могут влиять на аккомодацию, что сказывается на остроте зрения, уровне различения мелких деталей.

Сетчатка глаза - передний край мозга, наиболее удаленная от головного мозга часть зрительного анализатора, первой воспринимает свет, обрабатывает и преобразует световую энергию в раздражение - сигнал, в котором закодирована вся информация о том, что видит глаз. Исследование этого нервного образования помогает раскрыть тайны зрительного механизма, созданного природой. Да, безусловно, "матушка-природа" очень постаралась, создавая столь совершенный прибор нашего зрения.

Сам глаз - это дистантный рецептор, потому что дает возможность узнать предметы, удаленные от органов чувств, и явления, происходящие вокруг нас. Наше зрение помогает определить расстояние до предметов и их объемность. Это возможно благодаря парности зрительного анализатора, на сетчатке при удалении или приближении к предмету происходит изменение размеров изображения, и движение, т.е. сведение и разведение осей глаз.

Волокна зрительного нерва составляют сетчатую оболочку глаза, которая состоит из нескольких десятков тысяч окончаний, которые возбуждаются под воздействием световой волны. Окончания зрительного нерва различны по форме и функциям.

Рецепторы, расположенные в центре сетчатой оболочки близкие по форме к колбочкам, отражают цвет и являются аппаратом дневного зрения. Нервные окончания в виде палочек отражают свет. Расположенные вокруг колбочек, ближе к краю сетчатки, они являются аппаратом сумеречного зрения. Колбочковое и палочковое зрение независимы друг от друга, поэтому в случае нарушения одного, другое остается неизменным.

Можно выделить две группы зрительных ощущений:

ахроматические, отражающие переход от белого к черному цвету, со всеми оттенками серого цвета и

хроматические, отражающие цветовую гамму с большим количеством оттенков и тонов цвета.

Без отражения цвета мир человека стал бы гораздо беднее, в цветовых ощущениях выражен и эмоциональный фон, например, часто говорят о теплых и холодных цветовых тонах. Эмоциональное воздействие цвета широко используется в живописи, да и в любом из видов художественных промыслов.

С помощью зрительного анализатора можно различить яркость цвета и выделить предмет из общего фона. Особенно хорошо видно черное на белом или белое на черном. Благодаря закону контраста становится возможным различать все плоскостные черно-белые изображения. Если предмет расположен далеко и при этом слабо освещен, то для его безошибочного определения контрастность должна быть достаточно высокой.

Пожалуй, в жизни любого человека наибольшую роль играют зрительные ощущения, без них деятельность человека очень ограниченна, а некоторые виды деятельности вообще невозможны, т.к. основной источник информации зрение. Глаза, при длительной работе, например, на компьютере, устают, им нужен отдых, упражнения пакета "Комфорт" придут им на помощь.

Слух

Слуховые ощущения являются также дистантными ощущениями. Чувствительные окончания слухового нерва расположены во внутреннем ухе, улитке со слуховой мембраной и чувствующими волосками. Ушная раковина, так называемое, внешнее ухо собирает звуковые колебания, а механизм среднего уха передает их улитке. Чувствующие окончания улитки возбуждаются в результате резонанса, т.е. различные по длине и толщине окончания слухового нерва приходят в движение при определенном числе колебаний в секунду, и полученные сигналы передаются в мозг. Эти колебания возникают в упругих телах и передаются воздушной средой. Из физики мы знаем, что звук имеет волновую природу и характеризуется частотой и амплитудой.

Частота звука определяется числом волновых периодов в единицу времени. Так, например, слуховой диапазон взрослого человека находится в пределах 15 - 20000 Гц, уменьшаясь с возрастом. Звуки отличаются не только частотой, но и тембром, придающие уникальность и своеобразную окраску голосу и звучанию различных музыкальных инструментов. Громкость звука зависит от ее амплитуды и измеряется в децибелах (логарифмическая шкала). Обычный разговор происходит при 50 - 60 дБ, а рок-музыка до 130 дБ, т.е. достигает болевого порога.

Различают три вида слуховых ощущений: речевые, музыкальные и шумы. В этих видах ощущений звуковой анализатор выделяет четыре качества звука:

силу (громкий - слабый),

высоту (высокий - низкий),

длительность звучания и темпоритмический узор воспринимаемых звуков.

Фонематическим называется слух, используя который можно различать звуки речи. Он формируется в течение жизни и зависит от речевой среды обитания. Хорошее знание иностранного языка предполагает выработку новой системы фонематического слуха. Способность к обучению иностранным языкам определяется фонематическим слухом, который также влияет и на грамотность письменной речи.

Музыкальный слух человека воспитывается и формируется, как и речевой. Способность наслаждаться музыкой является многовековым результатом развития музыкальной культуры человечества.

Шумы и шорохи - менее значимы для человека, если только они не мешают ему жить. Шумы могут вызывать приятный эмоциональный настрой, например шум дождя, рокот морского прибоя, а, один мой знакомый администратор компьютерной сети рассказывал, что он не может заснуть когда не слышит шума работающих вентиляторов от трех-четырех компьютеров. Шумы также могут служить сигналом опасности - шипение газа, топот ног за спиной, вой сирены.

Обоняние, осязание, вибрационные и проприоцептивные ощущения

У человека сильнее всего развиты зрение и слух, соответственно они и наиболее изучены, хотя есть и другие чувства, которые также важны для человека в его повседневной жизни.

Вибрационные ощущения

Со слуховыми ощущениями можно связать вибрационную чувствительность, т.к. у них общая природа отражаемых физических явлений. Вибрационные ощущения отражают колебания упругой среды. Этот вид чувствительности можно назвать "контактным слухом". Специальных вибрационных рецепторов у человека не обнаружено. Считается, что вибрационное чувство является одним из самых древних видов чувствительности, и отражать вибрации внешней и внутренней среды могут все ткани организма.

В жизни человека вибрационная чувствительность подчинятся слуховой и зрительной. Познавательное значение вибрационной чувствительности возрастает в тех видах деятельности, где вибрации становятся сигналом неисправностей в работе машины. В жизни глухих и слепоглухих вибрационная чувствительность компенсирует потерю слуха. Организм здорового человека непродолжительные вибрации тонизируют, длительные и интенсивные - утомляют и вызывают болезненные явления.

Обоняние

Рецептор обонятельных ощущений - это окончания обонятельного нерва в носовой полости, он относится к дистантным. Микроскопические частицы веществ, попадающие в носовую полость с воздухом, являясь раздражителями, вызывают обонятельные ощущения.

У животных обоняние - основной дистантный рецептор, ориентируясь по запаху, животное находит пищу или избегает опасности. Сексуальное поведение животных зависит от выработки особых веществ - феромонов. Существует теория, что и у людей феромоны играют не последнюю роль в вопросах пола.

Человеку в современном мире нет необходимости следовать обонятельным ощущениям, ориентируясь в окружающей среде. Функция обоняния у человека подавляется зрением и слухом. Отсутствие в языке специальных слов для обозначения обонятельных ощущений свидетельствует об их недостаточном развитии и нестойкости. Обычно говорят: "запах моря", "запах роз", "запах конюшни".

Обонятельная чувствительность тесно связана с вкусовой, помогает распознавать качества пищи. Обоняние предупреждает об опасной для организма воздушной среде, позволяет различать в ряде случаев химический состав веществ.

Вкусовые ощущения - контактные, возникающие при соприкосновении органа чувств (языка) с самим предметом. Чувство вкуса обнаруживает молекулы, растворенные в слюне.

Существуют четыре основных качества вкусовых раздражителей: кислое, сладкое, горькое, соленое. Из комбинаций этих четырех ощущений, к которым присоединяются движения языка, и возникает комплекс вкусовых ощущений.

Вначале сенсорный процесс происходит во вкусовых сосочках, причем каждый из сосочков имеет от 50 до 150 рецепторных клеток, которые быстро изнашиваются от соприкосновения с пищей и затем обновляются. Затем сенсорные сигналы поступают по нервам в задний мозг, таламус и вкусовую кору, обрабатывающую вкусовые ощущения.

Вкусовые ощущения, как и обонятельные, повышают аппетит человека. Анализируя качество пищи, вкусовые ощущения выполняют также защитную функцию и важны для выживания. При голодании вкусовая чувствительность повышается, при насыщении или пресыщении - понижается.

В кожных покровах имеется несколько самостоятельных анализаторных систем:

тактильная (ощущения прикосновения),

температурная,

Все виды кожной чувствительности относятся к контактной чувствительности. Наибольшее скопление тактильных клеток - на ладони, на кончиках пальцев и на губах. Кожные рецепторы передают информацию в спинной мозг, контактируя с двигательными нейронами, что делает возможным рефлекторные действия такие, как, например, как отдергивание руки от огня. Осязание - это тактильные ощущения руки вместе с мышечно-суставной чувствительностью.

Температурная чувствительность регулирует теплообмен между организмом и окружающей средой. Распределение тепловых и холодовых рецепторов по коже неравномерно. Наиболее чувствительна к холоду спина, наименее - грудь.

Сильное давление на поверхность тела вызывает болевое ощущение. Рецепторные окончания болевой чувствительности расположены под кожей, глубже, чем тактильные рецепторы. Там, где больше тактильных рецепторов болевых рецепторов меньше. Тактильная чувствительность дает знания о качествах предмета, а болевая чувствительность дает сигнал о вреде, наносимом раздражителем.

Проприоцептивная чувствительность

Кинестезия

Кинестезическими ощущениями называют ощущения движения и положения отдельных частей тела. Рецепторы кинестезических ощущений расположены в мышцах и сухожилиях. Раздражение в этих рецепторах возникает под влиянием растяжения и сокращения мышц.

Большое количество двигательных рецепторов расположено в пальцах рук, языке и губах, так как этими органами необходимо осуществлять точные и тонкие рабочие и речевые движения. Деятельность двигательного анализатора позволяет человеку координировать и контролировать свои движения. Упражнения для рук пакета "Комфорт" улучшают кровоснабжение, снижают напряжение и утомление, способствуя лучшей координации движений и повышению умственной работоспособности.

Понятно, что развитие кинестезических ощущений является одной из важнейших задач обучения.

Речевые кинестезии формируются в младенческом и дошкольном периодах развития человека. Обучение иностранному языку требует выработки таких речевых кинестезий, которые не характерны для родного языка.

Вестибулярное чувство

Статическая, или гравитационная, чувствительность отражает положение нашего тела в пространстве. Рецепторы ее расположены в вестибулярном аппарате внутреннего уха: полукружные каналы и вестибулярные мешочки преобразуют сигналы об относительном движении и силе тяжести и передают их в мозжечок и участок коры височной области. Резкие и частые изменения положения тела относительно плоскости земли, такие, как качание на качелях или морская качка приводят к головокружению - "морской болезни".

Достаточно ли у человека органов чувств?

Ощущения обеспечивают организму адекватную ориентировку в окружающей среде. Удалось ли человеку познать окружающий мир глубже, если бы он имел больше органов чувств?

Философы-идеалисты делали вывод об ограниченности познавательных возможностей человека, связывая это с ограниченностью органов чувств и разнообразием явлений в окружающем мире.

Материалисты считали, что имеющихся органов чувств достаточно для полного познания мира. Познание идет вглубь, познавательная сила человека состоит в том, что к деятельности его органов чувств прибавляется деятельность мышления, которое раздвигает рамки познавательных возможностей.