Лекция 7 Сенсорные системы (анализаторы)
Термин «анализатор» (разложение, расчленение) был введен И.П.Павловым в 1909 г. для обозначения совокупности образований, активность которых обеспечивает разложение и анализ в нервной системе раздражителей, воздействующих на организм. «Анализаторы — это такие аппараты, которые разлагают внешний мир на элементы и затем трансформируют раздражение в ощущение» (И.П.Павлов, 1911-1913). Современное, простое определение анализаторов – это органы чувств, с помощью которых происходит анализ и синтез раздражителей, поступающих из внешней среды человека. Любой анализатор представляет собой совокупность нервных структур, включающих в себя периферический, воспринимающий аппарат (рецепторы), трансформирующий энергию раздражения в специфический процесс возбуждения; проводниковую часть, представленную периферическими нервами и проводниковыми центрами, она осуществляет передачу возникшего возбуждения в кору головного мозга; центральную часть — нервные центры, расположенные в коре головного мозга, анализирующие поступившую информацию и формирующие соответствующее ощущение, после которого вырабатывается определенная тактика поведения организма. Периферическая часть анализатора представлена либо специальными рецепторами (сосочки языка, обонятельные волосковые клетки), либо сложно устроенным органом (глаз, ухо). Принципиальная функциональня схема анализатора по Павлову:
Внешние сигналы – рецептор – нервные связи – головной мозг
Строение анализатора можно выразить следующей схемой:
Периферическая часть (рецепторы) – проводниковая часть – центральная часть
Наши органы чувств способны воспринимать лишь адекватные и самые минимальные раздражители, которые уже дают соответствующее ощущение. Так, для зрительного анализатора адекватным раздражителем являются световые лучи, а для возбуждения фоторецепторов сетчатки глаза достаточно нескольких квантов света.
Классификации рецепторов
В зависимости от необходимости используют следующие классификации анализаторов:
По природе адекватного раздражителя (механо-, термо-, фото-и др.).
По характеру ощущения после контакта с рецепторами (тепловые, холодовые, болевые и др.).
По способности воспринимать раздражитель, находящийся на расстоянии от рецептора — дистантный (обонятельный, зрительный) или при непосредственном контакте с ним — контактный (вкусовой, тактильный).
По количеству воспринимаемых раздражителей (модальностей) рецепторы могут быть мономодальными (например, световой) и полимодальными (механический и температурный).
Свойства рецепторов
Рецепторы обладают целым рядом свойств, из которых можно выделить следующие:
Специфичность рецепторов, т.е. способность воспринимать только тот адекватный им вид раздражителя, к которому он приспособлен в процессе эволюции. Так, слуховые рецепторы приспособлены к восприятию звука, зрительные — света.
Высокая избирательная чувствительность (адаптация) по отношению к адекватному раздражителю, что позволяет рецептору выбрать определенный тип воздействия среди множества других. Так, ощущение запаха можно получить при содержании одной молекулы вещества в 1 м3 воздуха, контактирующего со слизистой оболочкой носа.
Способность к кодированию или преобразованию одной формы информации в другую, т.е. возбуждение или нервный импульс.
Функциональная мобильность. Так, у людей, живущих в условиях холодного климата, больше холодовых рецепторов, чем тепловых, а в условиях теплого климата — наоборот.
Рассмотрим основные параметры анализаторов.
1. Абсолютная чувствительность к интенсивности сигнала (абсолютный порог ощущения по интенсивности) – характеризуется минимальным значением действующего раздражителя, при котором возникает ощущение. В зависимости от вида раздражителя абсолютный порог измеряется в единицах энергии, давления, температуры, количества концентрации вещества и т.п. Минимальную адекватно ощущаемую интенсивность сигнала принято называть нижним порогом чувствительности.
П
сихофизическими
опытами установлено, что
величина ощущений изменяется медленнее,
чем сила раздражителя. Интенсивность
ощущений E выражается
логарифмической зависимостью (закон
Вебера-Фехнера):
где J — интенсивность раздражителя; К и С — константы, определяемые данной сенсорной системой.
2. Предельно допустимая интенсивность сигнала (близка к болевому порогу). Максимальную адекватно ощущаемую величину сигнала принято называть верхним порогом чувствительности.
3. Диапазон чувствительности – включает все переходные значения раздражителя от абсолютного порога чувствительности до болевого порога.
4. Дифференциальная чувствительность к изменению интенсивности сигнала – минимальное изменение интенсивности сигнала, ощущаемое человеком. Различают абсолютные дифференциальные пороги, характеризуемые значением ΔJ, и относительные, выражаемые в процентах: ΔJ/J*100%, где J — исходная интенсивность.
5. Дифференциальная чувствительность к изменению частоты сигнала – минимальное изменение частоты F сигнала, ощущаемое человеком. Измеряется аналогично дифференциальному порогу по интенсивности, либо в абсолютных единицах ΔF, либо в относительных – ΔF/F*100 %.
6. Диапазон спектральной чувствительности (абсолютные пороги ощущений по частоте, длине волны) определяются для анализаторов, чувствительных к изменению частотных характеристик сигнала (зрительного, слухового, вибрационного), отдельно нижний и верхний пороги.
7. Пространственные характеристики чувствительности, специфичные для каждого анализатора.
8. Минимальная длительность сигнала, необходимая для возникновения ощущений. Время, проходящее от начала воздействия раздражителя до появления ответного действия на сигнал (сенсомоторная реакция), называют латентным периодом.
Величина латентного периода (с) для различных анализаторов:
тактильный (прикосновение)..........………. 0,09.–.0,22
слуховой (звук).................…………………. 0,12.–.0,18
зрительный (свет)................……………….. 0,15.–.0,22
обонятельный (запах)..............…………….. 0,31.–.0,39
температурный (тепло-холод)..........……… 0,28.–.1,6
вестибулярный аппарат (при вращении)..... 0,4
болевой (рана).................…………………… 0,13.–.0,89
9. Адаптация (привыкание) и сенсибилизация (повышение чувствительности) – характеризуются временем и имеют спцифические значения для для каждого анализатора.
Функционирование разных анализаторов существенно изменяется под влиянием неблагоприятных для человека условий. Низкие и высокие температуры, вибрации, перегрузки, невесомость, слишком интенсивные потоки информации, ведущие к дефициту времени, и ее недостаток, утомление, вызванное длительной работой или неблагоприятными условиями, состояние стресса – все эти факторы вызывают различные изменения характеристик анализаторов.