Шпаргалка по "Психологии"

88. Общая характеристика  психофизиологии сенсорных процессов  и функциональных состояний. Принципы переработки информации в центральной нервной системе.

Сенсорной системой называют часть мозга, воспринимающую внешнюю для него информацию, анализирующую и опознающую ее. Сенсорная система состоит из рецепторов, нервных путей, передающих информацию от рецепторов в мозг, и тех частей мозга, которые заняты переработкой и анализом этой информации. Деятельность сенсорной системы начинается с реакции рецепторов на действие внешней для мозга физической или химической энергии, трансформации ее в нервные сигналы, продолжается передачей их в мозг через цепи нейронов и заканчивается анализом этой информации.

Процесс передачи сенсорных  сигналов («сенсорных сообщений») 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). Так бывает не всегда: часто стимулы остаются неосознанными. Понимание ощущения, способность обозначить его словами, называют восприятием.

Методы  исследования сенсорных систем: Функции сенсорных систем исследуют в электрофизиологических, нейрохимических и поведенческих опытах на животных, проводят психофизиологический анализ восприятия у здорового и больного человека, а также с помощью ряда современных методов картируют мозг при разных сенсорных нагрузках. Кроме того, сенсорные функции моделируют и протезируют.

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

Многослойность означает наличие в каждой системе нескольких слоев нейронов, первый из которых связан с рецепторами, а последний — с нейронами моторных областей коры мозга. Это свойство обеспечивает возможность специализации слоев на переработке разных видов сенсорной информации, что позволяет быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на низких уровнях. Кроме того, создаются также условия для избирательного регулирования свойств нейронных слоев путем нисходящих влияний из других отделов мозга.

Многоканальность сенсорной системы заключается в том, что в каждом нейронном слое имеется множество (от десятков тысяч до миллионов) нервных клеток, связанных нервными волокнами со множеством клеток следующего слоя. Наличие множества таких параллельных каналов обработки и передачи сенсорной информации обеспечивает сенсорной системе большую тонкость анализа сигналов (высокое «разрешение» сенсорных сигналов) и значительную надежность.

Разное количество элементов  в соседних нейронных слоях формирует  так называемые сенсорные воронки. Так, в сетчатке каждого глаза у человека насчитывается 130 млн. фоторецепторов, а в слое выходных (ганглиозных) клеток сетчатки нейронов в 100 раз меньше (суживающаяся воронка). На следующих уровнях зрительной системы формируется расширяющаяся воронка: количество нейронов в первичной проекционной области зрительной коры мозга в тысячи раз больше, чем на выходе из сетчатки. В слуховой и в ряде других сенсорных систем от рецепторов к коре представлена только расширяющаяся воронка. Физиологический смысл суживающейся воронки связан с уменьшением избыточности информации, а расширяющейся — с обеспечением параллельного анализа разных признаков сигнала.

Дифференциация  сенсорной системы по вертикали заключается в образовании отделов, каждый из которых состоит, как правило, из нескольких нейронных слоев. Таким образом, отдел сенсорной системы — более крупное образование, чем слой нейронов. Каждый отдел (например, обонятельные луковицы или кохлеарные ядра слуховой системы) имеет определенную функцию.

Дифференциация  сенсорной системы по горизонтали определяется различиями в свойствах рецепторов, нейронов и связей между ними в пределах каждого из слоев. Так, в зрении работают два параллельных нейронных канала, идущих от фоторецепторов к коре и по-разному перерабатывающих информацию от центра и от периферии сетчатки (так называемые парвоцеллюлярный и магиоцеллюлярный каналы, или Х- и У-системы).

Зрительная  система. Зрение — один из важнейших органов чувств человека. Оно эволюционно приспособлено к восприятию видимого света — узкой части диапазона электромагнитных излучений. Зрительная система дает мозгу более 90% сенсорной информации. Зрение — это многозвеньевой процесс, начинающийся с проекции изображения на сетчатую оболочку (сетчатку) глаза. Затем происходит возбуждение фоторецепторов, передача и преобразование зрительной информации в нейронных слоях зрительной системы, а заканчивается зрительное восприятие принятием высшими корковыми отделами зрительной системы решения о зрительном образе.

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

 Вестибулярная  система. Вестибулярная система играет важную роль в пространственной ориентации человека. Она получает, передает и анализирует информацию об ускорениях или замедлениях, возникающих в процессе прямолинейного или вращательного движения, а также при изменении положения головы в пространстве. При равномерном движении или в условиях покоя рецепторы вестибулярной системы не возбуждаются. Импульсы от вестибулорецепторов вызывают перераспределение тонуса скелетной мускулатуры, что обеспечивает сохранение равновесия тела.

Вестибулярная система  помогает ориентироваться в пространстве при активном и пассивном движении. При пассивном движении лабиринтный аппарат с помощью корковых отделов системы анализирует и запоминает направление движения и повороты. Следует подчеркнуть, что в нормальных условиях пространственная ориентировка обеспечивается совместной деятельностью зрительной и вестибулярной систем. Чувствительность вестибулярной системы здорового человека очень высока: отолитовый аппарат позволяет воспринять ускорение прямолинейного движения, равное всего 2 см/с². Порог различения наклона головы в сторону — всего около 1 углового градуса, а вперед и назад — 1,5-2 угловых градуса. Рецепторная система полукружных каналов позволяет человеку замечать ускорения вращения в 2-3 угловых градуса в 1 с².

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

Обонятельная  система. Рецепторы обонятельной системы расположены в области верхних носовых ходов. Обонятельный эпителий имеет толщину 100-150 мкм и содержит около 10 млн рецепторных клеток диаметром 5-10 мкм, расположенных между опорными клетками (рис. 4.11). На поверхности каждой обонятельной клетки имеется сферическое утолщение — обонятельная булава, из которой выступает 6-12 волосков длиной до 10 мкм. Обонятельные волоски погружены в жидкую среду, вырабатываемую боумеиовыми железами. Наличие подобных волосков в десятки раз увеличивает площадь контакта рецептора с молекулами пахучих веществ. От нижней части рецепторной клетки отходит аксон. Аксоны всех рецепторов образуют обонятельный нерв, который проходит через основание черепа и вступает в обонятельную луковицу.

Молекулы пахучих веществ попадают в обонятельную слизь с током  воздуха. Здесь они взаимодействуют с находящимся в волосках рецептора рецепторным белком. В результате этого взаимодействия в мембране рецептора открываются натриевые каналы и генерируется рецепторный потенциал. Это приводит к импульсному разряду в аксоне рецептора — волокне обонятельного нерва.

Каждая рецепторная  клетка способна ответить возбуждением на характерный для нее, хотя и широкий, спектр пахучих веществ. Спектры чувствительности разных клеток сильно перекрываются. Вследствие этого более чем 50% пахучих веществ оказываются общими для любых двух обонятельных клеток.

Электроольфактограммой называют суммарный электрический потенциал, регистрируемый от поверхности обонятельного эпителия. Это монофазная негативная волна длительностью в несколько секунд, возникающая даже при кратковременном воздействии пахучего вещества.

Вкусовая  система. В процессе эволюции вкус формировался как механизм выбора или отвержения пищи. Выбор предпочитаемой пищи отчасти основан на врожденных механизмах, но в значительной мере зависит от связей, выработанных в онтогенезе. Вкус, так же как и обоняние, основан на хеморецепции и дает информацию о характере и концентрации веществ, поступающих в рот. В результате запускаются реакции, изменяющие работу органов пищеварения или ведущие к удалению вредных веществ, попавших в рот.

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

Болевая чувствительнсть. В нервной системе выделена особая группа клеток — модулирующих нейронов, которые сами не вызывают реакции, но регулируют активность других нейронов. Они образуют контакты с другими нейронами типа “синапс на синапсе”. Модулирующие нейроны причастны к регуляции болевой чувствительности. Схема взаимодействия модулирующего нейрона с сенсорным, проводящим сигналы о болевом раздражении, можно представить следующим образом. Передача болевых сигналов в головной мозг на уровне синапса осуществляется с помощью вещества Р, которое находится под контролем нейропептидов, подавляющих болевые сигналы. В задних рогах спинного мозга имеются вставочные модулирующие нейроны, выделяющие нейропептид — энкефалин, которые образуют синапсы на аксонных окончаниях болевых нейронов. Энкефалин тормозит выход вещества Р, что уменьшает возбуждение постсинаптического нейрона, посылающего в головной мозг сигналы о боли.

Определение функционального  состояния

Наиболее часто функциональное состояние (ФС) определяют как фоновую  активность нервных центров, при которой и реализуется та или иная конкретная деятельность человека. В классической физиологии такое представление о функциональном состоянии выразилось в том, что оно соотносилось с одной или несколькими характеристиками нервной ткани. Так, И. П. Павлов связывал ФС с тонусом коры больших полушарий, или ее возбудимостью. Продолжая эти исследования, П. С. Купалов показал, что ФС отражается не только в изменении возбудимости головного мозга, но и в уровне его реактивности и лабильности. В работах А. М. Зимкиной ФС оценивается по совокупности средних значений возбудимости, реактивности и лабильности нервной системы.

Ретикулярная формация (РФ) с ее активирующими и инактивирующими  отделами и лимбическая система, определяющая мотивационное возбуждение, представляют модулирующую систему мозга, регулирующую возбудимость нейронных сетей мозга. ФС — это особое психофизиологическое явление со своими закономерностями, определяющимися активированной архитектурой модулирующей системы, которое проявляется на биохимическом, физиологическом, поведенческом и психологическом (субъективном) уровнях.

Функциональные состояния, регулируемые модулирующей системой мозга — необходимая составляющая любого вида деятельности и поведения.

Хорошо изучены отношения между  уровнем активации мозга и эффективностью выполнения различных действий, операций, навыков, а также обучения. Они обычно описываются куполообразной кривой, показывающей, что наиболее высокие результаты деятельности достигаются не при самой высокой, а при более низкой активации нервной системы, получившей название оптимального функционального состояния. Манипуляция фармакологическими веществами и электрической стимуляцией ретикулярной формации показала, что с изменением уровня активации нервной системы эффективность исполнения и обучения смещается по куполообразной кривой.

Американский врач, нейрофизиолог Визел совместно с Д. Х. Хьюбелом раскрыл принципы переработки информации в нейронных структурах мозга, воспринимающих внешние сигналы.

Все сказанное выше согласуется  и с современным учением об информации (П. К. Анохин, 1961; N. Wiener, 1958; Shannon, 1963, и др.). Ведь согласно теории информации, наш мозг представляет сложную кибернетическую систему с огромным количеством нейронов (порядка 1010—Ю14), получающую, хранящую и перерабатывающую информацию из внешнего и внутреннего мира. Именно свойство мозга отражать и познавать внешний мир представляет собой звено в развитии процессов, связанных с передачей и переработкой информации.

Важно то (и это имеет отношение  к разбираемому нами вопросу), что принципы переработки информации в мозге характеризуются двумя особенностями: способностью мозга к отбору только полезных сигналов, основанной на принципах временного совпадения нового сигнала с уже известным (условнорефлекторные связи), и способностью к быстрому «обзору» уже хранящейся в мозге информации.

Существует особый механизм функционирования "внутренней модели внешнего мира", неосознаваемых процессов использования информации, хранимой в памяти. Основой подхода является гипотеза о подобии основных принципов переработки информации на физиологическим и психическом уровне. В общем виде они могут быть сформулированы так: переработка информации определяется состоянием связей между отдельными элементами и состоянием самих элементов.