Глава 1. Основы общей сенсорной физиологии

Сенсорные системы являются частью нервной системы человека, способной воспринимать внешнюю для мозга информацию, передавать её в мозг и анализировать. Получение информации из окружающей среды и от собственного тела является обязательным и необходимым условием существования человека. Термин «сенсорные системы» (лат. sensus – чувство) сменил прежнее название «органы чувств», сохранившееся в настоящее время только для обозначения анатомически обособленных периферических отделов некоторых сенсорных систем, как, например, глаз или ухо. В отечественной литературе в качестве синонима сенсорных систем часто используется предложенный И. П. Павловым термин «анализаторы», указывающий на их функцию.

Сенсорные системы человека обеспечивают: 1) формирование ощущений и восприятие действующих стимулов; 2) контроль произвольных движений; 3) контроль деятельности внутренних органов; 4) необходимый для бодрствования человека уровень активности мозга.

1.1. Иерархическая организация сенсорных систем

Все сенсорные системы состоят из периферических рецепторов, проводящих путей и переключательных ядер, первичных проекционных областей коры и вторичной сенсорной коры. Сенсорные системы организованы иерархически, т.е. включают несколько уровней последовательной переработки информации (Рис.1.1). Низший уровень переработки обеспечивают первичные сенсорные нейроны, которые расположены в специализированных органах чувств или в чувствительных нервных ганглиях и предназначены для проведения возбуждения от периферических рецепторов в центральную нервную систему. Периферические рецепторы - это чувствительные высокоспециализированные образования, способные воспринять, трансформировать и передать энергию внешнего стимула первичным сенсорным нейронам.

Центральные отростки первичных сенсорных нейронов оканчиваются в головном или спинном мозгу на нейронах второго порядка, тела которых расположены в переключательном ядре. В нём имеются не только возбуждающие, но и тормозные нейроны, участвующие в переработке передаваемой информации. Представляя более высокий иерархический уровень, нейроны переключательного ядра могут регулировать передачу информации путём усиления одних и торможения или подавления других сигналов. Аксоны нейронов второго порядка образуют проводящие пути к следующему переключательному ядру, общее число которых обусловлено специфическими особенностями разных сенсорных систем. Окончательная переработка информации о действующем стимуле происходит в сенсорных областях коры.

1.2. Ощущение и восприятие

Представьте себя познающим окружающий мир ребёнком, которому постоянно приходится определять свойства незнакомых предметов, находить в них сходство или различия. Что можно узнать, например, об увиденном в первый раз апельсине? Благодаря зрительной сенсорной системе обнаруживается его шарообразная форма, величина и характерный оранжевый цвет, затем на ощупь, при участии кожных рецепторов тактильной чувствительности, удаётся выявить шероховатость поверхности. Если подержать апельсин на ладони, то можно приблизительно определить его вес, а, сдавливая фрукт пальцами или между ладоней, - получить представление о его упругости: в первом случае информация поступает от интрафузальных мышечных рецепторов, а во втором – от сухожильных рецепторов Гольджи. Обонятельная сенсорная система даёт возможность ощутить специфический запах, а ломтик апельсина во рту позволяет насладиться неповторимым ощущением сладкого и кислого. Следующий этап познания состоит в связывании полученной от разных сенсорных систем информации в единое целое, а затем в усвоении названия изученного объекта, что завершит путь, пройденный от разрозненных ощущений к восприятию.

Ощущение представляет собой субъективную чувственную реакцию на действующий сенсорный стимул (например, ощущение света, тепла или холода, прикосновения и т.п.). Сенсорными стимулами являются не всякие воздействия среды, но только такие, которые могут быть восприняты органами чувств. Если нет специального органа для восприятия каких-либо физических стимулов, то и ощущение не возникнет, в чём нетрудно убедиться, наблюдая за последствиями воздействия на организм радиоволн, ультразвука или рентгеновских лучей, которые человек никогда не чувствует. В отличие от них, воспринимаемые сенсорные стимулы вызывают субъективное ощущение – элементарные чувственные реакции на действующий раздражитель или сенсорный стимул, которые можно определить, например, как горячее, зелёное, кислое, высокий звук, прикосновение и т.п. Раздражители разной физической природы вызывают разные ощущения, поскольку они действуют на разные органы чувств.

Однородные сенсорные стимулы активируют одну из сенсорных систем и вызывают субъективно одинаковые ощущения, совокупность которых обозначается термином модальность. Самостоятельными модальностями являются осязание, зрение, слух, обоняние, вкус, чувство холода или тепла, боли, вибрации, ощущение положения конечностей и мышечной нагрузки. Внутри модальностей могут существовать разные качества или субмодальности, например, во вкусовой модальности различают сладкий, солёный, кислый и горький вкус. На основе совокупности ощущений формируется чувственное восприятие, т.е. осмысление ощущений и готовность их описать. Восприятие не является простым отражением действующего стимула, оно зависит от направленности внимания, памяти о прошлом сенсорном опыте и субъективного отношения к происходящему, выражающегося в эмоциональных переживаниях.

Процесс сенсорного восприятия включает следующие этапы:

1) действие раздражителя на чувствительные к нему периферические рецепторы;

2) преобразование энергии стимула в электрические сигналы – потенциалы действия, возникающие в первичном сенсорном нейроне для кодирования информации о действующем стимуле и передачи этой информации в ЦНС;

3) последующую переработку передаваемых сигналов на всех иерархических уровнях сенсорной системы, что обеспечивает усиление одних сигналов и одновременно подавление других;

4) возникновение субъективной реакции на раздражитель, представляющей собой восприятие или внутреннее представительство действующего стимула в виде образов или словесных символов.

Указанная последовательность соблюдается во всех сенсорных системах, отражая иерархический принцип их организации. В результате упорядоченной последовательности объективных физиологических процессов возникает субъективная чувственная реакция. Вопрос о соотношении физиологических и психических компонентов в целостном акте восприятия остаётся актуальным на протяжении более трёх столетий (Справка 1.1.).