Методички для студентов / Сенсорные системы

зрительное восприятие; при слабом освещении хуже воспринимается речь).

Взаимовлияния сенсорных систем могут проявляться на разных уровнях и особенно большую роль в этом играют кора большого мозга и ретикулярная формация. В основе данного физиологического процесса лежит принцип доминантных очагов возбуждения в ЦНС, а также активация нейронов вторичных сенсорных зон коры.

При утрате одной из систем может повыситься чувствительность другой.

Например, у слепых повышается чувствительность системы слуха.

Критерии оценки чувствительности сенсорных систем.

Чувствительность анализаторов оценивается тремя основными

показателями.

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

Порог различения (дифференциальный порог) – минимальное изменение силы действующего раздражителя, воспринимаемое субъективно в виде изменения интенсивности ощущения (Э.Вебер,1834). При этом отношение прироста силы раздражения (∆I) к силе действующего раздражителя (I) есть величина постоянная (const): ∆I/I= const.

Интенсивность ощущений при одной и той же силе раздражителя может быть различной, так как это зависит от возбудимости анализатора на всех уровнях. Данную закономерность изучил Г.Фехнер (1969), установив,

что интенсивность ощущения (Е) прямо пропорциональна логарифму силы раздражения (I): Е= aℓogI+b, где а и b – константы, различные для разных анализаторов.

Кодирование информации в сенсорных системах

Кодирование – процесс преобразования информации в условную форму

(код), удобную для передачи по каналу связи. Кодирование информации в организме осуществляется с помощью нервных импульсов, при этом содержание информации определяется частотой импульсов (интервалами

11

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).

В анализаторах кодируются качественная характеристика раздражителя

(например, свет, звук) за счет специфичности рецепторов; сила раздражителя путем изменения частоты импульсов, т.е. их общим количеством в единицу времени (частотное кодирование); время его действия с момента начала возбуждения рецептора и окончания (временное кодирование), а также

пространство или место действия раздражителя, которое кодируется величиной площади возбужденных рецепторов (пространственное кодирование) и его локализация в среде, которое кодируется тем, что рецепторы различных участков тела посылают импульсы в определенные зоны коры большого мозга.

В проводниковом отделе кодирование осуществляется только при передаче сигнала от одного нейрона к другому. Импульсы в отдельном нервном волокне формируются в пачки (паттерны), между которыми могут быть различные интервалы, в пачках – разное число импульсов, между пачками разные интервалы. В таламусе информация может кодироваться за счет изменения объема импульсации на входе и выходе, и за счет пространственного кодирования, т.е. связи определенных нейронов с определенными рецепторами.

В корковом отделе происходит частотно-пространственное кодирование,

нейрофизиологической основой которого является пространственное распределение ансамблей специализированных нейронов и их связей с определенными рецепторами.

12

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Учение И.П.Павлова об анализаторах. Представление о сенсорных системах (П.Г.Снякин), их роль в целенаправленном поведении человека.

2.Классификация сенсорных систем (анализаторов)

3.Основные свойства сенсорных систем, критерии оценки их чувствительности.

4.Функциональная организация сенсорных систем (анализаторов) -

общие принципы строения и функции отделов.

5.Периферический (рецепторный) отдел анализатора. Классификация рецепторов, их функциональные свойства и особенности. Рецепторный

игенераторный потенциал, механизмы их возникновения.

6.Проводниковый отдел анализатора. Особенности проведения афферентных возбуждений. Специфические и неспецифические пути.

Участие подкорковых образований в проведении и переработке афферентных возбуждений.

7.Корковый отдел анализатора. Локализация афферентных функций.

Моно- и полимодальные нейроны. Процессы высшего коркового анализа и синтеза афферентных возбуждений.

8.Кодирование информации в различных отделах анализатора.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Работа 1. Определение порогов различения

Под порогом различения подразумевают воспринимаемый субъективно наименьший прирост или наименьшая убыль интенсивности раздражения

(Э.Вебер, 1834). Так, усиление ощущения давления на кожу руки возникает лишь в том случае, когда накладывают дополнительный груз, составляющий определенную часть положенного ранее.

Оснащение: предметное стекло, гири, разновесы.

13

Цель работы: определить зависимость ощущения приращения тяжести от изменения силы раздражителя.

Ход работы: Испытуемый кладет руку с выпрямленными пальцами на стол ладонью кверху и закрывает глаза. Экспериментатор кладет на кончики пальцев предметное стекло, ставит на него гирьку определенного веса и постепенно увеличивает груз до тех пор, пока испытуемый не сообщит, что чувствует прибавку веса. Опыт проводят несколько раз при разных исходных нагрузках (50, 100, 200,300, 400 г).

Оформление работы: Результаты работы представить в виде таблицы 1.

Таблица 1

50 г

100 г

200 г

300 г

400 г

В выводах отметить: какова количественная зависимость величины ощущения от силы раздражения и как зависит ощущение от величины

исходной нагрузки. Сравнить между собой величины констант.

Работа 2. Исследование слуховой усталости и адаптации у человека

При продолжительном воздействии (минуты, часы) звукового стимула на орган слуха, слуховые ощущения, вызванные другими звуковыми стимулами,

существенно изменяются в течение некоторого времени. Наиболее изучены изменения порога слышимости. Явление увеличения порога слышимости одного звукового сигнала после действия другого называют временным сдвигом порога (ВСП). Если ВСП исчезает через несколько секунд, то такой сдвиг называют остаточной маскировкой. Если ВСП исчезает в течение минуты, то его называют слуховой адаптацией. Если ВСП сохраняется больше минуты, то это слуховая усталость или слуховое утомление.

Оснащение: аудиометр, наушники.

14

Цель работы: исследовать изменение порога слышимости при разной длительности действия «утомляющего» стимула.

Ход работы: С помощью аудиометра на орган слуха испытуемого действуют звуковым сигналом («утомляющий» стимул) с частотой 400 Гц и уровнем громкости 40 дБ в течение 8 минут. После окончания действия утомляющего стимула на 1-ой, 2-ой, 4-ой и 8-ой минутах определяют пороги слышимости на той же частоте. Опыт повторяют при длительности утомляющего стимула

в 4, 2 и 1 минуту.

Оформление работы: записать результаты измерений порогов слышимости в таблицу 2.

В выводах отметить, как изменяется порог слышимости при действии утомляющего стимула различной длительности.

Работа 3. Опыт Аристотеля

В процессе неоднократных воздействий на человека комплексных раздражителей в ЦНС формируется интегральный сенсорный образ этих раздражителей. Например, при взятии рукой карандаша его сенсорный образ формируется в результате сочетанного поступления в ЦНС зрительной,

тактильной и проприоцептивной информации. В последующем человек обучается быстро выделять знакомые комплексы раздражителей даже в ситуации ограничения сенсорного поступления возбуждений в ЦНС. Но идентификация свойств предметов при ограничениях объема сенсорного воздействия должна протекать в условиях стандартного, т.е. обычного,

15

воздействия предмета на органы чувств, иначе возможны ошибки, что иллюстрируется опытом Аристотеля.

Оснащение: металлический шарик диаметром 5-7 мм.

Цель работы: повторить опыт Аристотеля, доказывающий, что при ограничении сенсорного поступления информации, раздражение разных рецептивных полей одного анализатора, приводит к ошибочным ощущениям.

Ход работы: Закройте глаза, зажмите маленький шарик между указательным и средним пальцами. При этом возникает ощущение воздействия на кожу пальцев одного шарика. Перекрестите пальцы, положив средний палец на указательный так, чтобы шарик был зажат между медиальной стороной указательного пальца и латеральной стороной среднего пальца (рис.2). Создается ощущение воздействия на кожу пальцев двух шариков. Это связано с тем, что обращенные друг к другу кожные поверхности перекрещенных пальцев в обычных условиях одновременно раздражаются разными предметами, что приводит к образованию в ЦНС соответствующей ассоциативной связи.

Рис. 2. Опыт Аристотеля

Оформление работы: опишите свои ощущения при проведении опыта Аристотеля, дав физиологическое объяснение данному явлению.

Ситуационные задачи для проверки уровня знаний

1.Определите, как изменится передача информации в кору головного мозга при выключении левого рецепторного поля.

2.Какой будет реакция кошки, у которой произведено холодовое

выключение всех релейных ядер таламуса, на действие различных

16

раздражителей: звонка, яркого света, действия на кожу касалки,

прикосновения горячего предмета, запаха куриного бульона? Дайте объяснение особенностям ее реакции.

3. Нарисуйте обобщенную схему анализатора, указав на ней основные отделы и каналы передачи информации.

Ситуационные задачи для самостоятельного решения

1. Азбука Брайля для слепых представляет собой различные совокупности выпуклых точек. Ощущая их кончиками пальцев, слепой человек «читает» буквы. У зрячих людей способность к такому «чтению» выражена значительно хуже. Объясните причину этих различий.

2. Почему самые разнообразные раздражители (звук, свет, запах и т.д.)

вызывают в рецепторной клетке единообразный ответ – возникновение рецепторного потенциала?

3. Передача информации в сенсорных системах осуществляется по принципу частотной модуляции. В эксперименте в одной и той же группе рецепторов дважды зарегистрированы «пачки» импульсов, общее количество которых за единицу времени в каждой «пачке» одинаково. Можно ли утверждать, что в обоих случаях передавалась одна и та же информация?

17

-глазодвигательная система, обеспечивающая поворот глаз и установку зрительных осей, фиксацию, а также аккомодацию зрения;

-слезный аппарат и веки, обеспечивают увлажнение и питание роговицы,

защиту глаз;

- система жизнеобеспечения структур глаза: кровоснабжение, выработка внутриглазной и слезной жидкостей, регуляция гидро- и гемодинамики.

Оптическая система глаза – это система линз, формирующая на сетчатке перевернутое и уменьшенное изображение внешнего мира. Задача оптической системы глаза – фокусировать изображение на сетчатке.

Существуют четыре преломляющие среды глаза: роговица, водянистая влага камер глаза, хрусталик и стекловидное тело (рис. 3). Общая оптическая сила глаза составляет около 60 D (диоптрий). Из них примерно 1/3 (то есть около

20 D) приходится на хрусталик, а 2/3 - на роговицу. Основную физиологическую роль в фокусировании изображения предмета на сетчатку играет хрусталик, так как он способен к аккомодации – изменению своей кривизны при изменении расстояния до объекта. Это позволяет четко видеть как отдаленные, так и близкие предметы.

Рис.3. Орган зрения

Хрусталик представляет собой прозрачное эластичное тело в форме двояковыпуклой линзы, который заключен в капсулу. Она подвешена на

19

натянутых волокнах цинновой связки, отходящих от ресничного тела

(волокна ресничной мышцы) (рис.3). При сокращении ресничной

(цилиарной) мышцы натяжение цинновых связок уменьшается, и хрусталик за счет своей эластичности становится более выпуклым (рис.4Б). Его кривизна и преломляющая сила увеличиваются, и глаз видит близко расположенные предметы. Когда человек смотрит вдаль, ресничная мышца расслаблена, цинновы связки натянуты, что приводит к растягиванию капсулы хрусталика (рис.4А). Он уплощается, его кривизна и преломляющая сила уменьшаются, и глаз видит далеко расположенные предметы.

Рис. 4. Механизм аккомодации. Ресничная мышца состоит из волокон, идущих в разных направлениях (А), но их сокращение всегда приводит к расслаблению цинновой связки (Б).

Ресничная мышца иннервируется парасимпатическими волокнами Ш пары черепных нервов, начинающимися от нейронов ядра Якубовича-

Эдингера-Вестфаля и прерывающимися в ресничном ганглии. Возбуждение нервных волокон (через стимуляцию М-холинорецепторов цилиарных мышц ацетилхолином) вызывает сокращение ресничной мышцы и аккомодацию хрусталика. Адекватным стимулом для изменения степени аккомодации является нечеткость изображения на сетчатке (ретинальный или аккомодационный рефлекс). Аккомодационный рефлекс требует участия

20