РОЗДІЛ ІІІ. ПСИХОФІЗІОЛОГІЯ ПІЗНАВАЛЬНОЇ СФЕРИ

Тема 5. Психофізіологія сприйняття

5.1. Кодування інформації в нервовій системі

5.2. Нейронні моделі сприйняття

5.3. Електроенцефалографічні дослідження сприйняття

5.4. Топографічні аспекти сприйняття

Людина сприймає навколишній світ за допомогою спеціалізованих сенсорних систем - аналізаторів. Сприйняття - це процес і результат формування суб'єктивного образу предмета чи явища, що діє на аналізатор. Класифікація аналізаторів здійснюється на основі місця розташування рецепторів. Рецептори - це спеціальні чутливі нервові утворення, що сприймають подразнення з зовнішнього чи внутрішнього середовища і перетворюють їх у нервові сигнали. По локалізації рецепторів аналізатори поділяються на екстерорецептивні і інтерорецептивні. У першому випадку джерела стимуляції знаходяться поза організмом, у другому - інформація надходить від внутрішніх систем і органів. Ззовні на організм діють зорові, слухові, тактильні, смакові, нюхові стимули, а також сила тяжіння.

Симультанне і сукцесивне сприйняття. Усі види сприйняття несуть інформацію про час, тобто про той момент, коли з'явився стимул і як довго він діяв. Іншими словами, сприйняття - це процес, початком якого служить момент дії стимулу на рецептор. Завершенням сприйняття є образ стимулу - об'єкта і його ідентифікація. Тривалість одного акту сприйняття може бути дуже короткою, майже миттєвою, особливо, коли об'єкт сприйняття добре знайомий. У такому випадку говорять про одномоментне (симультанне) сприйняття. Якщо людина зіштовхується з невідомим стимулом, тривалість сприйняття може істотно збільшуватися. Потрібен час, щоб провести детальний сенсорний аналіз, висунути і перевірити кілька гіпотез із приводу діючого стимулу, і лише після цього прийняти рішення про те, що ж являє собою сприйманий стимул. У цьому випадку говорять про послідовну обробку інформації і сукцесивне сприйняття.

5.1. Кодування інформації в нервовій системі

Інтенсивне вивчення нейрофізіологічних механізмів сприйняття стало можливим у зв'язку з виникненням методів реєстрації мікро- і макропотенціалів мозку, тобто активності окремих нейронів і сумарної біоелектричної активності мозку. Можливо тому дослідження механізмів сприйняття численні і включають кілька рівнів аналізу: від одиничного нейрона до цілого мозку, причому кожному рівню відповідає свій варіант аналізу перцептивного процесу. Однак незалежно від того, на якому рівні вивчаються процеси сприйняття, одне з головних місць займає проблема кодування. При цьому основне питання полягає в тому, яким чином відбувається прийом і перетворення сенсорних стимулів і в якому вигляді відображається сприйнятий і перетворений стимул у ЦНС людини.

Вчення Мюллера. Проблема перетворення інформації в нервовій системі привертала увагу дослідників дуже давно. Перші ідеї в цій області були представлені ще в середині минулого століття вченням Мюллера про специфічну енергію органів чуття. Суть його полягала в тому, що чутливість до подразнення залежить не від подразника, що впливає, а від властивостей збуджуваних нервів. Наприклад, зоровий нерв передає відчуття світла, навіть якщо його подразнювати механічним шляхом (ударом по оку). Мюллер і його послідовники думали, що кожне відчуття виникає при розрядах специфічних нейронів мозку, що мають власні "лінії" зв'язку з периферичними органами. Різні комбінації цих елементарних відчуттів повинні були створювати більш складні види сприйняття. Зрозуміло, ці уявлення в основному мають історичний інтерес.

Принцип "Міченої лінії". В даний час фізіологія сенсорних систем дуже розвинута (у порівнянні з іншими розділами) область нейробіології, проте основна проблема, по суті, не змінилася. Яким чином імпульсація, що йде від спеціалізованих рецепторів органів чуття, передає інформацію різних типів? Труднощі збільшуються тим, що, хоча рецептори модально спеціалізовані і чутливі до певного типу стимуляції (звуку, світла, тиску і т.д.), нерви, по яких "біжать" імпульси, в основному однакові, і самі імпульси, що поширюються від цих рецепторів у головному мозку, мають постійні характеристики. (Добре відомо, що нервовий імпульс - потенціал дії - генерується нейроном за принципом "усе або нічого").

Найбільш проста відповідь припускає, що мозок довідається про тип стимулу на підставі того, у який кінцевий пункт призначення в корі великих півкуль приходить нервова імпульсація. Так, потенціали дії, що надходять у зорові області кори, несуть інформацію про зорові стимули, а подібні імпульси, що надходять у слухові зони, - про звуки і т.д. У найбільш повному вигляді ці уявлення втілилися в принципі "міченої лінії", відповідно до якого допускається прямий морфологічний зв'язок і відповідно передача інформації від рецептора до певного центрального нейрона, що відповідає за визначення якості стимулу.

Однак, яким чином мозок розрізняє різні якості кожного зі стимулів у межах однієї модальності, тобто як мозок диференціює різні зорові чи різні звукові подразники? Такі тонкі розрізнення здійснюються на основі особливих форм організації імпульсної активності нейронів, що одержали назву кодів.

Коди як засіб передачі інформації. Кодування інформації в нервовій системі - це перетворення специфічної енергії стимулів (світла, звуку, тиску й ін.) в універсальні коди нейтронної активності, на основі яких мозок здійснює весь процес обробки інформації. Таким чином, коди - це особливі форми організації імпульсної активності нейронів, що несуть інформацію про якісні і кількісні характеристики діючого на організм стимулу.

Проблема утворення кодів і їхнього функціонування в ЦНС і складає в даний час центральне ядро проблеми представлення і перетворення інформації в організмі людини і тварин.

При рішенні питання про природу того чи іншого коду виділяються чотири головних питання:

o Яку конкретну інформацію представляє даний код?

o За яким законом перетворюється дана інформація?

o Яким чином передається перетворена інформація?

o Яким чином здійснюється її інтерпретація?

Найбільш поширена в сенсорних системах передача інформації за допомогою частоти розрядів нейронів. Можливі й інші варіанти нейронных кодів: щільність імпульсного потоку, інтервали між імпульсами, особливості організації імпульсів у "пачці" (групі імпульсів) - періодичність пачок, тривалість, число імпульсів у пачці і т.д. Існує чимало даних, які підтверджують, що перераховані характеристики нейронної активності змінюються закономірним чином при зміні параметрів стимулу. Однак проблема кодування не зводиться тільки до аналізу різних варіантів імпульсної активності нейронів. Вона набагато ширша і вимагає більш поглибленого аналізу.