Общие закономерности функций анализаторов.
Представления об анализаторных системах развиты и экспериментально обоснованы И.П. Павловым. Каждый анализатор есть определенная анатомическая локализованная структура – от периферических рецепторных образований до проекционных зон коры головного мозга. Анализаторы выполняют функцию приема и переработки сигналов внешней и внутренней среды организма.
В этом уроке мы рассмотрим, как интегрируются сенсорные системы и как они функционируют в целом. Вместо того, чтобы говорить вам, что уши слышат и видят глаза, мы рассмотрим, как эти системы на самом деле очень похожи с точки зрения приема, сигналов и переводов.
Это потому, что динамики создают вибрации и флуктуации плотности в воздухе. Эти вибрации прошли к уху и двигали механическую систему, которую мог читать ваш мозг. Сигналы затем отправились в ваш мозг, где они были расшифрованы. Если это не удивительно, вы можете это увидеть. На вашем экране появляются группы фотонов, которые летают по воздуху со скоростью света. Они наносят специализированные клетки в ваших глазах, которые настолько чувствительны, что могут чувствовать свет. Затем они отправляют сигнал в ваш мозг, вплоть до его задней части, где он декодируется и вычисляется.
Сенсорная система вводит информацию в мозг и анализирует ее.
Каждый анализатор настроен на определенную модальность сигнала и в то же время обеспечивает описание нескольких признаков воспринимаемых раздражителей. Так, выделяя определенный участок электромагнитных колебаний, позволяет дифференцировать яркость, цвет, форму, удаленность и другие признаки объектов. Вместе с тем анализатор отражает связи между этими элементарными воздействиями в пространстве и времени.
Это довольно великолепно. Сенсорная система - это группа подсистем, используемых для обнаружения и понимания окружающего вас мира. Мы кратко обсудили слуховую и визуальную систему, но есть запах, вкус, баланс, проприоцепция и, по крайней мере, полдюжины типов сенсорных ощущений.
У вас, скорее всего, была такая информация раньше. То, что у вас не было, - это целостный взгляд на то, как эти системы похожи. Давайте посмотрим на системы в целом и, возможно, встряхнем некоторые вещи. Уникальность сенсорной системы заключается в ее способности воспринимать вещи, которые кажутся глупыми и «не духами», потому что вы никогда не понимали, насколько ограничены ваши органы чувств. Скажем, у меня есть палочка для еды, одна палочка для еды и некоторые местные анестетики. Мой вопрос: «Что ты чувствуешь?».
В зависимости от вида чувствительности различают зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой, кожный, двигательный анализаторы. В процессе филогенеза под влиянием окружающей среды анализаторы специализировались и совершенствовались путем непрерывного усложнения центральных и рецепторных систем.
Введением термина «анализатор» И.П. Павлов подчеркивает, что анализ раздражений, начинающихся в органах чувств и заканчивающихся в коре больших , представляет собой единый процесс.
Ответ: «Ничего». Ваш мозг не чувствует боли, давления или прикосновения. В вашем мозгу, великом и мощном человеческом мозге, не хватает рецепторов, которые являются специализированными нейронами, предназначенными для получения определенного типа информации, которая затем отправляется в определенную часть мозга. Ваш мозг, который интерпретирует боль, на самом деле не чувствует боли. В вашем мозгу нет рецепторов боли.
Если вы обнаружите, что это немного смущает и трудно поверить, вы не одиноки. Рецепторы были разделены на пять разных типов. Механорецепторы обнаруживают изменения и колебания давления, положения и движения. У людей только есть видимое обнаружение света в их глазах, но у акул есть специализированные органы для обнаружения телесного электричества. Терморецепторы обнаруживают горячие и холодные температуры. Очевидно, что это определение температуры, как внешнего мира, так и внутри тела, поскольку вам нужно поддерживать постоянную температуру. Рецепторы боли обнаруживают давление, химические вещества и сильное тепло. Они найдены на всей вашей коже и говорят вам, если что-то не так.
- Хеморецепторы обнаруживают ионные и молекулярные изменения или присутствие.
- Подумайте, запах и вкус.
- Думайте о слушании, прикосновении, балансировании и растягивании.
- Электромагнитные рецепторы обнаруживают свет, излучение и магнитные поля.
Основными общими принципами построения сенсорных систем высших позвоночных животных и человека являются следующие:
1) многослойность, то есть наличие нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторами, а последний – с нейронами моторных областей коры большого мозга. Это свойство дает возможность специализировать нейронные слои на переработке разных видов сенсорной информации, что позволяет организму быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на первых уровнях сенсорной системы. Создаются также условия для избирательного регулирования свойств нейронных слоев путем восходящих влияний из других отделов мозга;
Однако, как срабатывает рецептор, он зависит от того, какой тип он есть. Давайте посмотрим на довольно распространенный способ, а затем на более необычный способ. Рецепторы боли были вызваны химическими веществами, выпущенными поврежденными клетками. Представьте себе большой букет воздушных шаров, каждый из которых наполнен конфетти. Активированный болевой рецептор посылает сигнал в позвоночник. Затем сигнал перемещается вверх по спинному мозгу в первичную сенсорную кору, которая является областью мозга, посвященной сенсорным входам.
Там он переведен и интегрирован с информацией из множества других сигналов. И вот как посылается основной сигнал. Менее распространенный путь обнаружен в сенсорных системах в голове. Они получают сигнал, а затем проходят через таламус, который действует как большой коммутатор. Затем из таламуса он переходит в область, где он обрабатывается: слуховой проход идет к височной коре и области Вернике, визуальная информация идет в затылок в затылочной доле.
2) многоканальность сенсорной системы, то есть наличие в каждом слое множества (от десятков тысяч до миллионов) нервных клеток, связанных с множеством клеток следующего слоя;
3) разное число элементов в соседних слоях, что формирует «сенсорные воронки»;
4) дифференциация сенсорной системы по вертикали и по горизонтали. Дифференциация по вертикали заключается в образовании отделов, каждый из которых состоит из нескольких нейронных слоев. Дифференциация по горизонтали заключается в различных свойствах рецепторов, нейронов и связей между ними в пределах каждого из слоев.
Чувство обоняния, или обонятельный смысл, немного отличается от всех остальных. Запах обходит таламус и проходит прямо в обонятельную луковицу. Из обонятельной луковицы он попадает в обонятельную кору и лимбическую систему, которая является частью мозга, которая обрабатывает невербальные механизмы.
Вот почему запах имеет эту странную способность вызывать воспоминания, такие как трава, пахнущая, как лето, или этот странный запах сосны, напоминающий вам о вашей бабушке. Это связано с тем, что обонятельная система обходит более высокие когнитивные процессы и переходит непосредственно в более старые части мозга - те, у кого нет языка и мышления.
Основные функции сенсорной системы
Сенсорная система выполняет следующие основные функции, или операции, с сигналами:
– обнаружение;
– различение;
– передачу и преобразование;
– кодирование;
– детектирование признаков;
– опознание образов.
Обнаружение и первичное различение сигналов обеспечивается рецепторами, а детектирование и опознание сигналов – нейронами коры больших полушарий. Передачу, преобразование и кодирование сигналов осуществляют всех слоев сенсорных систем.
Он состоит из рецепторов, сигналов и частей мозга, которые интерпретируют сигналы. Различные типы рецепторов. Многие из них пройдут через то, что называется таламусом на пути к первичной сенсорной коре, которая является областью мозга, посвященной сенсорным входам.
Влияние раздражений вестибулярной системы на другие функции организма
После того как вы закончите рассмотрение этого урока, вы сможете.
- Опишите сенсорную систему.
- Вспомните различные типы рецепторов в сенсорной системе и то, что они делают.
- Понимайте назначение рецепторов.
- Выразите свои знания о том, как мозг интерпретирует сигналы.
Обнаружение сигналов начинается в рецепторе – специализированной клетке, эволюционно приспособленной к восприятию раздражителя определенной модальности из внешней или внутренней среды и преобразованию его из физической или химической формы в форму нервного возбуждения.
Различение сигналов. Важная характеристика сенсорной системы – способность замечать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. Различение начинается в рецепторах, но в этом процессе участвуют нейроны всей сенсорной системы. Оно характеризует то минимальное различие между стимулами, которое сенсорная система может заметить (дифференциальный, или разностный, порог).
Когда молекулы запаха проникают в нос, они стимулируют реснички, прикрепленные к рецепторным клеткам, заставляя нервные импульсы проникать в обонятельную луковицу, а затем в мозг. Каждый бутон содержит около 25 сенсорных рецепторных клеток, на которых крошечные вкусовые волосы подвергаются воздействию питья и пищи, растворенной в слюне. Будды ощущают пять основных вкусов: горький, кислый, соленый, сладкий и умами. Сочетание запахов и этих основных вкусов вызывает более тонкие вкусы.
Вещества в рот входят в контакт со вкусовыми волосками на языке. Эти крошечные волосы генерируют нервные импульсы, которые перемещаются по нервным волокнам в специализированную область мозга. Проприоцепторы являются типами внутренних сенсорных рецепторов, которые контролируют степень растяжения мышц и сухожилий вокруг тела. Эта информация дает нам чувство равновесия и наше осознание положения различных частей тела по отношению друг к другу.
Передача и преобразование сигналов. Процессы преобразования и передачи сигналов в сенсорной системе доносят до высших центров мозга наиболее важную (существенную) информацию о раздражителе в форме, удобной для его надежного и быстрого анализа.
Кодирование информации. Кодированием называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму – код.
Как предложено известным гештальт-концептом, иммунную систему можно рассматривать как интегрированную комплексную систему, функционирование которой не может быть полностью охарактеризовано поведением ее составляющих элементов. Подобные подходы к иммунной системе, в частности, и сенсорные системы в целом позволяют различать сходства и различия в процессе различения информационных паттернов в случайном случае, в результате чего возникает адекватный и адекватный ответ. Это может привести к новой интерпретации трудностей в понимании некоторых иммунологических явлений.
Детектирование сигналов – это избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение. Такой анализ осуществляют нейроны-детекторы, избирательно реагирующие лишь на определенные параметры стимула.
Опознание образов представляет собой конечную и наиболее сложную операцию сенсорной системы. Она заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, то есть в классификации образов. Синтезируя сигналы от нейронов-детекторов, высший отдел сенсорной системы формирует «образ» раздражителя и сравнивает его с множеством образов, хранящихся в . Опознание завершается принятием решения о том, с каким объектом или ситуацией встретился организм. В результате этого происходит восприятие, то есть мы осознаем, чье лицо видим перед собой, кого слышим, какой чувствуем.
Общие принципы строения сенсорных систем
Ключевые слова: боковое торможение, специфичность рецептора, неопределенность, сродство. Для выполнения своих функций иммунная система должна обеспечивать непрерывный прием и обработку информации о антигенном состоянии организма. Это восприятие должно позволить оценить, насколько серьезным является любое отклонение от нормы. Иммунная система инициирует эффекторные функции, направленные на формирование адекватного защитного ответа. В контексте своих «целей» иммунная система может рассматриваться как сенсорный орган, получающий и обрабатывающий конкретную информацию.
Общие принципы строения сенсорных систем. Значение сенсорных систем в работе мозга.
Рецепторы, их классификация. Свойства рецепторов.
Периферический, проводниковый и корковый отделы сенсорной системы.
1. Общие принципы строения сенсорных систем. Значение сенсорных систем в работе мозга.
Живой организм - это открытая система, которая обменивается с внешним миром информацией, энергией, живыми веществами.
Хотя эта концепция была сформулирована другими, она, однако, не способствовала новому пониманию законов, регулирующих функции функций иммунной системы, и иммунная система не была сравнима с другими сенсорными системами. Более того, по иммунной системе иногда объявлялась изолированной и своеобразной системой и тем самым была лишена всякой аналогии с нейронными сетями. В отличие от этого прочно укоренившегося взгляда мы хотим продемонстрировать некоторые результаты установления общих законов, регулирующих функционирование иммунной системы, а также других сенсорных систем организма.
Для того чтобы человеческий организм мог органично существовать, ему необходимо получать 2 вида информации.
1.Информация о внутреннем состоянии организма (внутренней среде). Она нужна, для того чтобы удерживать постоянство внутренней среды или гомеостаз.
2.Информация о внешнем мире, об его изменениях. Она необходима для приспособления (адаптации) организма к любым условиям существования.
Несмотря на все различия между сенсорными системами, как правило, они выполняют свои функции, используя один набор основных механизмов. Сенсорные системы обеспечивают непрерывный прием, обработку и анализ информации, передаваемой рецепторами после физической и химической стимуляции из внешней и внутренней среды организма. Оценка полной картины показывает, что сенсорные системы адекватно реагируют на стимул на основе предыдущего опыта, хранящегося в их матрицах памяти. Как правило, все сенсорные системы характеризуются парами противоположных свойств, такими как высокая чувствительность и устойчивость к помехам; чувствительность к широкому спектру сигналов и тонкую дискриминацию между различными стимулами.
Всю эту информацию организм получает из воспринимающих её сенсорных систем. Без деятельности сенсорных систем нормальная работа мозга невозможна. Это связано с тем, что сенсорные системы не просто формируют определённые ощущения, они ещё подзаряжают кору энергией, т.е. поддерживают её оптимальный тонус. При снижении притока внешних раздражителей к мозгу, которые носят длительный характер, может развиться невротическое состояние (депрессия), наоборот избыток ярких впечатлений, ощущений приводит к перенапряжению мозговой деятельности и оказывает отрицательное влияние.
Эти свойства в основном обусловлены специфической структурной организацией элементов сенсорной системы, которые можно разделить на следующие уровни. Сенсорные рецепторы, информационные пути, нейронные сети для восприятия и обработки сенсорной информации. Рецепторы преобразуют энергию полученных ими стимулов в последовательность частотно-модулированных импульсов, подходящих для их дальнейшей передачи по нейронным путям. Соответствующий момент состоит в том, что количество воспринимаемых характеристик различных раздражителей значительно превышает фактическое количество специфических рецепторов.
В физиологии существуют несколько понятий, которые обозначают воспринимающие органы. К ним относят:
1.Рецептор.
2.Анализатор.
3.Органы чувств.
4.Сенсорная система.
Все эти понятия по своей сути обозначают воспринимающие системы, которые отличаются друг от друга строением и широтой воспринимающей функции.
Самое узкое понятие из перечисленных – это рецептор - наиболее примитивный воспринимающий прибор.
Это также подразумевает, что точный анализ отдельных признаков сенсорных стимулов не может основываться на данных одного рецепторного элемента. Это также означает, что увеличение специфичности может быть достигнуто путем совместной деятельности многих элементов всех уровней сенсорной системы.
Первичная обработка информации может иметь место уже на уровне сенсорных рецепторов. Возможность более тонкой обработки начинается при прохождении сигналов путем передачи информации по путям, таким как те, которые представлены цепями нейронов, подключенных к центральной нервной системе. Дискриминационные отношения в этой сети позволяют передавать переданную информацию из одного рецепторного элемента, чтобы отвлечь к различным путям нейронов. Таким образом, большое количество элементов может участвовать в обработке информации.
Орган чувств
Орган чувств представляет собой физиологический прибор для восприятия сигналов и для их первичного анализа. В отличии от рецептора имеет более широкие воспринимающие функции. В состав органов чувств помимо рецепторов входят вспомогательные образования. Например, глазное яблоко, в его состав входят рецепторы сетчатки, вспомогательное образование, к которым относятся оболочка и внутреннее ядро глазного яблока. Вспомогательное образование служат для облегчения работы рецепторам. Орган чувств в некоторых сенсорных системах является периферическим отделом. Так для зрительной сенсорной системы периферический отдел - глазное яблоко, для слуховой сенсорной системы периферический отдел представлен ухом.
Анализатор
Термин ввёл И.М. Сеченов, а учение об анализаторах создал И.П.Павлов. По И.П. Павлову анализатор - это непросто периферический орган чувств, а это сложный многоуровневый физиологический прибор. Анализатор представляет собой трехуровневую систему, которая обеспечивает восприятие и анализ информации из внешней и внутренней среды и формирующей специфическое для данного восприятия ощущение. И.П. Павлов утверждал, что анализатор можно представить как нерв, имеющий периферический конец, который воспринимает раздражение и мозговой конец, который эти раздражения анализирует.
В настоящее время выделяют 3 отдела анализатора:
1- периферический, он располагается вне ЦНС. В его состав входят либо рецептор, либо орган чувств;
2 - проводниковый, он служит для передачи возбуждения от рецепторов в ЦНС Частично этот отдел относится к периферической НС, а частично к ЦНС. В его состав входят чувствительные нервы, проводящие пути и подкорковые первичные центры;
3 - корковый (центральный), он занимает соответствующую область коры в полушарии. Здесь формируются ощущения. Установлено, что для каждого анализатора имеется своя область в коре; для зрения - это затылочная доля, для слуха - височная, для чувствительности - теменная т.д.