4. Біологічна роль сенсорних сигналів.

Як було раніше зазначено, сенсорна інформація необхідна організму у процесі пристосовування до умов існування, що постійно змінюються. Тому перш ніж в організмі сформується будь-яка пристосувальна реакція, відбувається процес сприймання сенсорних сигналів. Але живий організм зацікавлений не в самих впливах, а в тому, що вони сигналізують – не в їх фізичних параметрах, а в тих співвідношеннях, які за їх допомогою передаються. Разом з тим, розпізнавання сигналу побудовано на аналізі фізичних характеристик, що складають ознаки даного класу сигналів.

Таким чином, сенсорна функція мозку полягає у визначенні сигнальної (біологічної) значимості сенсорних стимулів на основі аналізу їх фізичних характеристик.

Під біологічною значимістю розуміють направленість реакцій живого організму, яка визначається його домінуючою мотивацією, що виникає при відхиленні параметрів стійкої рівноваги, а також інформацією, що вилучається із зовнішнього середовища і власного досвіду.

Для оцінки біологічної значимості сенсорних сигналів їх фізична характеристика є необхідною, але недостатньою інформацією. Біологічна значимість сигналів здійснюється активацією сукупності ефекторних апаратів.

Вилучення біологічно корисної інформації з метою її використання для формування поведінкових актів основане на перетворенні вхідної кодової комбінації активності нервових елементів сенсорних систем у реакцію ефекторних апаратів, що являє собою процес декодування сенсорних повідомлень.

Цей процес зводиться до встановлення взаємодії нервових елементів сенсорних систем і рухових систем мозку.

Нервові утворення, що входять у систему оцінки біологічної значимості сигналу, повинні відповідати таким вимогам:

• бути пов’язаними з різними сенсорними системами,

• бути пов’язаними з структурами мозку, що генерують мотиваційні стани (визначення домінуючої мотивації);

• враховуючи, що значимість одного й того ж стимулу залежить від усієї оточуючої ситуації (від показів усіх сенсорних систем), необхідна наявність зв’язків з різними модальними системами, можливість пластичної перебудови активності нейронів;

• ця система повинна бути пов’язана з регуляцією цілісних рухових актів на основі вибіркового реагування.

Цим вимогам відповідають таламо-кортикальні асоціативні системи мозку.

Загальним для асоціативних систем є наявність нейронів, які здатні реагувати на збудження різних сенсорних входів (полісенсорних нейронів).

Значення асоціативних систем в оцінці біологічної значимості сенсорних сигналів видно на прикладі зору і слуху. Звичайно, сигнальне значення мають усі сенсорні стимули, але здатність опереджати вплив мають, у першу чергу, зорові, слухові і нюхові сигнали.

З метою визначення біологічної значимості механізми конвергенції забезпечують багатофункціональність одного і того ж сигналу, тобто залежність його суті від ситуації, у якій він виникає.

Ступінь значимості будь-якого агента зовнішнього середовища залежить не тільки від мотивації, але і від співставлення цього агента з іншими чинниками середовища. Це можливо за участі тих структур мозку, до яких приходить інформація про чинники, різні по сенсорним якостям, або по механізму одночасного полісенсорного співставлення.

Одним з проявів динамічного характеру конвергенції імпульсів в асоціативні зони кори є явище звикання, яке проявляється в електричних реакціях під час одноманітної ритмічної стимуляції, що нагадує орієнтовний рефлекс. Тому вважають, що «новизна» є тою інформативною ознакою сенсорних стимулів, з якої починається їх оцінка в асоціативних системах мозку. Звикання до повторних стимулів пов’язано, в вочевидь, з процесами формування слідів короткочасної пам’яті.

Система, яка оцінює біологічну значимість сенсорних стимулів, повинна мати вибірковий характер реагування на їх окремі значимі ознаки і \або сукупність їх.

Закономірності вибіркового реагування слугують фізіологічними засадами для пояснення механізмів сенсорної уваги.

У загальному сенсі увага розглядається як механізм вилучення надлишкових сенсорних повідомлень, який бере участь у вибірковому пригніченні, забезпеченні сенсорних входів і у фільтрації інформації, отриманої з систем короткочасної та довгострокової пам’яті.

На активний характер сенсорного сприйняття звертав увагу

І.М. Сеченов, І.П. Павлов також підкреслював важливість механізмів уваги. Вони є наслідком певного стану живого організму – домінантного (по А.А.Ухтомському). Сам А.А.Ухтомський вважав, що принцип домінанти є фізіологічною основою акту уваги, коли з багатьох рецепцій, що діють разом, домінанта вилучає групу рецепцій, яка має для неї особливе значення.

Визначення вектору поведінки (за принципом домінанти) основане на взаємодії біологічно значимих сенсорних впливів в основі встановлення яких лежать вищі інтегративні (у тому числі і асоціативні) системи мозку.

Класичні сенсорні системи з усією складністю їх мозкових конструкцій не можуть забезпечити функцію упізнавання сигналів. Вони виконують складні процеси опису сигналів, кодування інформації.

Операція впізнавання сигналу, тобто віднесення його до певного класу сигналів, записаному в апаратах пам’яті, потребує участі несенсорних систем мозку і, у першу чергу, таламо-кортикальних асоціативних систем. Вони здійснюють оцінку біологічної значимості сигналу у відповідності з домінуючою мотивацією – виконується декодування. Відбувається селективний відбір одних видів інформації з одночасним вибірковим гальмуванням інших сенсорних впливів.

Цілісна сенсорна функція мозку забезпечується спів дружньою діяльністю сенсорних, моторних і асоціативних систем і направлена на організацію адаптивних рухів і дій. Це лежить в основі принципу «уз лагодження руху з відчуттям» (І.М.Сеченов).