Теория информации в сенсорной физиологии

Как ранее отмечалось информация кодируется ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ НЕРВНЫХ ИМПУЛЬСОВ и в таком виде передается.

ЕЕ источник – внешние стимулы, передатчики – рецепторные клетки сенсорного органа , канал передачи – нервные волокна, приемник группа центральных нейронов, а пользователь – ЦНС в целом.

Универсальным носителем информации является частота нейронной импульсации (частотная модуляция)

Например, рассмотрим кодирование интенсивности стимула.

Если бы идеальный рецептор (без шумового-помехового сопровождения) реагировал на стимул только двумя способами: генерируя либо один импульс , либо ни одного – то он мог бы информировать только о двух уровнях интенсивности раздражения.

Отсутствие потенциала действия обозначает, что раздражение ниже порогового уровня, а его наличие – надпороговую величину.

Стимул может вызвать в афферентном волокне максимум N импульсов, т.е. соответствующий рецептор способен сообщить счетчику импульсов в ЦНС о (N + 1) РАЗНЫХ УРОВНЯХ ИНТЕНСИВНОСТИ.

Поскольку число импульсов (N) в афферентном волокне должно быть целым, график зависимости N от интенсивности стимуляции S имеет вид ступенек. Флуктуация случайных импульсов в рецепторе говорит о наличие источника помех, что создает шумовое сопровождение передачи сигнала. Однако соотношение сигнал-шум определяется потерей информационной сущности сигнала.

Идеальный частотный модулятор – идеальный рецептор без шума - имеет информационное содержание 3 бит/стимул. Реальный рецептор имеет информационное содержание вместе с шумом 8,2 бит/стимул, т.е. имеется потери в 5,2 бит/стимул.

N

Число имп/сек

0.5

300

1.0

200

1.5

100

2.0

0 0.5 1.0 1.5 2.0 S

1 cек Интенсивность стимула

Импульсации механорецептора в подушечке кошачей лапы.

Для эффективной защиты от шума используется ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ передача информации по двум или более каналам. Такая возможность реализуется в ЦНС и представляется

как защита от шума с помощью способа использования так называемой ИЗБЫТОЧНОСТИ.

Количественная оценка информации используется в экспериментальной психофизике, когда речь идет об информации на уровне СОЗНАТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ.

Например, когда испытуемого просили оценить интенсивность давления на кожу, информационное содержание механического воздействия на механорецепторы кожи кисти верхней конечности составило 3 бит/сек. Эта величина почти совпадает с полученными данными для одиночного рецептора давления, хотя в процессе возбуждения участвовали около 20 афферентных волокон , отходящих от медленно адаптирующихся МА-рецепторов. Очевидно, что в рамках субъективного восприятия оценивается лишь малая часть информации передаваемой афферентными волокнами, т.е. речь идет о пропускной способности механорецептора или иначе ПСИХОФИЗИЧЕСКОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ – максимальному потоку информации на уровне сознательного восприятия.

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПСИХОФИЗИЧЕСКОГО КАНАЛА бит/с:

-для глаза –40

-для уха –30

-для кожи –5

-вкуса –1

-запаха –1

В реальном масштабе времени человек воспринимает небольшую долю ( максимально около 30%) потока информации проходящего на наши сенсорные органы.

ВЗАИМООТНОШЕНИЕ СУБЪЕКТИВНОЙ И ОБЪЕКТИВНОЙ СЕНСОРНОЙ ФИЗИОЛОГИИ

Параметры объективной сенсорной физиологии:

-явления в окружающей среде;

-сенсорные стимулы;

-возбуждение сенсорных нервов

-интеграция в сенсорной ЦНС.

ОТОБРАЖАЕМЫЕ ПАРАМЕТЫ ПРИВОДЯТ :

• к взаимодействию с сенсорными органами;

• к формированию надпорогового рецепторного потенциала;

• к возбуждению сенсорных центров мозга.

ПАРАМЕТРЫ СУБЪЕКТИВНОЙ СЕНСОРНОЙ ФИЗИОЛОГИИ:

• сенсорные впечатления, ощущения;

• восприятие.

С помощью этих параметров осуществляется переход от физиологических процессов к психическим:

• испытуемый с его опытом, мотивациями, особенностями личности.

ПРИМЕР. Электромагнитные колебания с длиной волны 400 нм вызывают ощущение «голубого цвета». Описывая его, человек говорит: «Я вижу голубое пространство – небо». Метеоролог в небе увидит не просто белые пятна , а слоисто кучевые облака , а иллюстратор детских книг – овец на синей лужайке.

ИНТЕНСИВНОСТЬ ОЩУЩЕНИЯ: АБСОЛЮТНЫЕ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОРОГИ (РАЗЛИЧИЕ СИГНАЛОВ).

Сенсорная система имеет свойство замечать (диффернцировать) различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей.

Свойство характеризует то минимальное различие между стимулами, которое сенсорная система может заметить, т.е. имеет диференцальный или разностный порог.

Это свойство описывается ЗАКОНОМ ВЕБЕРА.

ЗАКОН ВЕБЕРА:

Порог различия интенсивности раздражителя практически всегда выше ранее действовавшего раздражения на определенную долю.

Усиление ощущения возникает в том случае, когда к действующему на кожу руки грузу «накладывали» дополнительный:

К 100 Г добавляли 3 Г

К 200 Г добавляли 6 Г

К 600 Г добавляли 18 Г.

Эта зависимость силы раздражения от ощущения выражается формулой:

d I / I = const,

где I - сила раздражения, dI – ощущаемый прирост (порог различия), const –постоянная величина.

Аналогичные соотношения характерны для зрения, слуха, и других органов чувств человека.

Однако спонтанная активность сенсорной системы существенно влияет на абсолютный порог особенно при весьма малых и очень сильных воздействиях. Соответственно, справедливость закона ВЕБЕРА имеет ограничения. ФЕХНЕР обнаружил, что интенсивность ощущения растет не линейно (как у ВЕБЕРА) , а логарифмически:

Е = а log I + b,

где Е – величина ощущения, I – сила раздражения, а и b –константы.

Эта формула описывает ПСИХОФИЗИЧЕСКИЙ ЗАКОН ФЕХНЕРА или как более известный ЗАКОН ВЕБЕРА-ФЕХНЕРА - ощущение раздражения увеличивается пропорционально логарифму раздражения.

АДАПТАЦИЯ СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ.

Это общее свойство сенсорных систем, заключающееся в приспособлении к длительно действующему (фоновому0 РАЗДРАЖИТЕЛЮ.

Адаптация проявляется в снижении абсолютной и повышении дифференциальной чувствительности сенсорной системы (исключение составляет вестибуло- и проприорецепторы).

По скорости адаптации все рецепторы делятся на быстро- и медленно адаптирующиеся. Первые после развития адаптации практически не посылают в мозг информации д длящемся раздражении. Вторые передают информацию в значительно ослабленном виде.

Если действие раздражителя прекращается, то чувствительность рецептора повышается (восстанавливается).

СОЗНАНИЕ, СОН, ГИПНОЗ, ИЗМЕНЕННЫЕ ФОРМЫ СОЗНАНИЯ.

Простого определения понятию СОЗНАНИЕ нет.

В библии синонимом сознания является душа или дыхание жизни, существо духовное бессмертное, которое дал человеку Бог. Для животных также имеется эквивалент сознания, как начало животной жизни.

Философы рассматривают СОЗНАНИЕ как специфическую для человека форму отражения действительности, которая возникла в результате коммуникативной – совместной деятельности людей. Животным в сознании философы, в особенности марксистского толка вовсе отказывают, оставляя за ними видовые и индивидуальные стереотипы поведения, закрепленные генетически.

Самая простая трактовка СОЗНАНИЯ основана на противопоставлении двух состояний СНА и БОДРСТВОВАНИЯ.

Во время СНА сознания нет, а проснувшись мы начинаем ощущать, мыслить и действовать и передавать свои ощущения с помощью СЛОВ другим людям.

СОЗНАНИЕ, выраженное словами, называется ВЕРБАЛЬНЫМ или ВЕБАЛИЗОВАННЫМ.

КРИТЕРИИ СОЗНАНИЯ – для человека и животных:

-наличие внимания, способности сосредоточиться на каких-либо явлениях, живых и неживых объектах (Человек и животные);

-возможность прогнозировать результаты своего поведения, способность у умозаключениям (Человек и , с качественными отличиями, животные);

-осознание своего «Я» (Человек и, с качественными отличиями, животные);

-способность мыслит абстрактно и передавать мысли словами, т.е. передавать информацию, не относящуюся к данному моменту.

Нет основания, по которым можно полностью отрицать наличие сознания у животных. У человека и животных различные передаточные и приемные аппараты обмена информации. Например, у человека –слова, у собаки интонации (звук) голоса, запах, малейшие нюансы поведения, незаметные человеческому глазу.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ СНА И СНОВИДЕНИЙ.

В состоянии сна связь человека с окружающим миром в значительной степени ослабляется, хотя и не исчезает полностью.

Спящий человек может проснуться под действием внешних раздражителей, имеющих важное для него значение.

Например, мать мгновенно пробуждается от плача ребенка, хотя может спать на фоне сильного уличного шума. Или человек может точно проснуться в точно в нужное для него «внутренне установленное время» - вместо будильника.

СОН подразделяется на несколько стадий. Показателем СНА- его глубины служит ПОРГОВАЯ СИЛА РАЗДРАЖЕНИЯ, необходимая для пробуждения. Она тем больше, чем глубже сон.

Для оценки глубины и стадийности сна используют ЭЭГ.

• Стадия А – стадия расслабленного бодрствования (перемежается альфа и бета ритм).

• Стадия В – засыпание и поверхностный сон (тета-ритм и «вертекс-зубцы» длительностью 3-5 сек.

• Стадия С – поверхностный сон (сонные веретена и высокоамплиткдного тета-ритма).

• Стадия D – умеренно глубокий сон (дельта волны частотой около 3 Гц).

• Стадия Е – глубокий сон (дельта волны частотой 0,7 – 1,2 Гц).

На фоне медленных волн (стадий глубокого сна) наблюдаются участки десихронизации бета активности, которая сопровождается БЫСТРЫМИ ДВИЖЕНИЯМИ ГЛАЗ (БДГ) и движениями пальцев конечностей. Такой сон получил название ПАРАДОКСАЛЬНОГО.

На протяжении ночи последовательность стадий сна повторяется в среднем три- пять раз.

НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА СОЗНАНИЯ.

Известно, что СОЗНАНИЕ после пробуждения и СОЗНАНИЕ во время деятельности отличаются быстротой реагирования, способностью сосредоточить внимание на каком-либо объекте, мобилизовать ресурсы памяти.

УРОВНИ СОЗНАНИЯ зависят от активации мозга.

Успешность

Деятельности оптимум

ЭМОЦИИ

Пробуждение

СОН Дезорганизация

Наркоз, кома Эпилепсия

Слабая активация УРОВЕНЬ Сильная активация

БОДРСТВАВАНИЯ

НЕТ сознания СОЗНАНИЕ Нет сознания

Успешность обработки информации зависит от степени активации мозга, что иллюстрирует ЗАКОН ЙЕРКСА-ДОДСОНА.

Возбужденный человек сбивается на бессвязную речь, хотя в привычной беседе говорит достаточно толково. Напротив, мало эмоциональный фон, монотонная работа приводит к пониженной активности мозга, что проявляются сонливостью.

НЕЙРОНАЛЬНЫЕ ПОРОЦЕССЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УРОВНИ СОЗНАНИЯ.

-Активирующее воздействие ретикулярной формации на кору мозга.

-Активация ретикулярной формации подкорковыми структурами – парадоксальные реакции организма человека: условия для сна, а он бодрствует и формирование сна при обстоятельствах не вполне благоприятных.

-Воздействие на нейроны ретикулярной формации биологически активных веществ: медиаторов - норадреналина, адреналина, холинэргических препаратов, физостигмина, амфетомина (фенамина), серотонина. Например, сератонин способствует развитию медленноволнового (глубокого сна), инактивация серотонина приводит к развитию бессонницы.

-Межполушарная асимметрия- вербальный компонент сознания (речь, последовательная аналитическая обработка информации) обеспечивает левое полушарие, обработка информации как целое, производится правым полушарием.

НАРУШЕНИЕ СОЗНАНИЯ – является КОМА – состояние, характеризующееся невосприимчивостью к внешним раздражителям.

НЕОСОЗНОВАЕМЫЕ ПСИХИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.

Неосознанные психические явления связаны с ПОДСОЗНАНИЕМ и с так называемыми АВТОМАТИЗИРОВАННЫМИ НАВЫКАМИ.

Автоматизированные навыки формируются на основе предшествующего опыта человека и могут вновь сделаться осознаваемыми при определенных условиях. (Примеры из жизни: «машинально», « автоматически» – действия человека, набор не того телефонного номера и т.д.).

ПОДСОЗНАНИЕ – представляет собой совокупность энергии либидо (полового влечения) и энергии агрессии. По Фрейду взаимоотношения ПОДСОЗНАНИЯ и СОЗНАНИЯ осуществляется по принципу (закону) сохранения энергии. В случае когда мысли и поступки человека не поддаются рациональному объяснению, его следует искать в конфликте между СОЗНАНИЕМ и сексуальным и агрессивным ПОДСОЗНАНИЕМ.

Сексуальную и агрессивную энергию человек может направить на достижение более высоких целей – это явление Фрейд назвал СУБЛИМАЦИЕЙ. Например энергия либидо может трансформироваться в какую-либо хозяйственную деятельность, спорт, творчество.

ПОДСОЗНАНИЕ – ЭТО ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ РЕЗЕРВУАР ПСИХИКИ, защищающий сознание от перегрузок, от непосильной работы. В сферу подсознания вытесняются (субъективно) тяжело переживаемые мотивационные конфликты.

Подсознание – неосознаваемые (интуитивные) этапы творчества. Творчество – это рекомбинация полученных ранее из вне впечатлений без контроля сознания (по Симонову).

СВЕРХСОЗНАНИЕ – это свободный от догматического сознания полет творческой мысли, из которого не всегда получается что-нибудь стоящее, но все стоящее может получиться только из него.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА.

По сравнению с животными (собаки, обезьяны, крысы) выделяют следующие особенности:

1. Быстрая выработка условных рефлексов и легче переделывается.

2. Следовые условные рефлексы вырабатываются легче, чем у животных – возможности абстрактного мышления.

3. Легче вырабатываются условные рефлексы высшего порядка.

4. У человека лучше проходит анализ комплексных раздражений.

5. У животных гораздо сильнее выражены процессы внутреннего торможения.

6. Хорошо образуются условные рефлексы на базе ориентировочных.

Типологические особенности ВНД человека.

В лаборатории И. П. Павлова выделили 4 типа, которые совпали с темпераментами по Гиппократу.

Гиппократ выделил 4 темперамента в зависимости от соединения в определенных пропорциях:

• преобладает кровь – сангвиник;

• преобладает желчь – холерик;

• преобладает черная желчь – меланхолик;

• преобладает слизь – флегматик.

Основоположник экспериментальной психологии Вудт. Основа для классификации – как глубинно или поверхностно они переживают все события. Их можно переживать быстро и медленно.

	Глубоко	Поверхностно
Быстро	Сангвиник	Холерик
Медленно	Флегматик	Меланхолик

И. П. Павлов положил в основу 3 признака:

1. Сила нервных процессов возбуждения и торможения (как быстро вырабатывается условный рефлекс). Отражает уровень работоспособности нейронов.

2. Подвижность нервных процессов – как быстро можно отвыкнуть, приспособиться к новым условиям.

3. Уравновешенность нервных процессов во времени.

	Сила	Подвижность	Уравновешен-ность
Сангвиник	+	+	+
Холерик	+	+++	-
Флегматик	+	-	+++
Меланхолик	-	?	?

Существует много переходных форм.

Айзенк учитывал следующие признаки при формировании типологических свойств личности:

1. Экстраверт – открытость;

2. Интраверт – скрытность.

Качества:

1. Эмоциональная устойчивость

2. Эмоциональная лабильность.

	Экстраверсия	Интроверсия
Эмоциональная устойчивость	Сангвиник	Флегматик
Эмоциональная лабильность	Холерик	Меланхолик