Физиологические основы ощущений, понятие об анализаторе

.ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЩУЩЕНИЙ. ПОНЯТИЕ ОБ АНАЛИЗАТОРЕ.

Способность к ощущениям  есть у всех живых существ, имеющих  нервную систему. Что касается осознаваемых ощущений (по поводу, источнику и  качеству возникновения которых  дается отчет), то они есть только у  человека. В эволюции живых существ  ощущения возникли на основе первичной раздражимости, представляющей собой свойство живой материи реагировать на биологически значимые воздействия среды изменением своего внутреннего состояния и внешнего поведения.

По своему происхождению  с самого начала ощущения были связаны  с деятельностью организма, с  необходимостью удовлетворения его  биологических потребностей. Жизненная  роль ощущений состоит в том, чтобы  своевременно доводить до центральной  нервной системы (как главного органа управления деятельностью и поведением человека) сведения о состоянии внешней  и внутренней среды, наличии в  ней биологически значимых факторов. Ощущение, в отличие от раздражимости, несет информацию об определенных качествах  внешнего воздействия.

У человека ощущения в своем качестве и многообразии отражают разнообразие значимых для  него свойств окружающей среды. Органы чувств, или анализаторы человека, с момента рождения приспособлены  для восприятия и переработки  различных видов энергии в  форме стимулов-раздражителей (физических, механических, химических и иных). Раздражитель– любой фактор,  воздействующий на организм и способный вызвать в нем какую-либо реакцию.

Следует различать  раздражители, адекватные для данного  органа чувств и не адекватные для  него. Этот факт свидетельствует о  тонкой специализации органов чувств к отражению того или иного  вида энергии, определенных свойств предметов и явлений действительности.  Специализация органов чувств - продукт длительной эволюции,  а сами органы чувств -  продукты приспособления к воздействиям внешней среды, поэтому по своей структуре и свойствам адекватны этим воздействиям.

У человека тонкая дифференцировка в области ощущений связана с историческим развитием  человеческого общества и с общественно-трудовой практикой. “Обслуживая” процессы приспособления организма к среде, органы чувств могут успешно выполнять свою функцию лишь при условии, если они верно отражают ее объективные свойства. Таким образом, неспецифичность органов чувств порождает специфичность ощущений, а специфические качества внешнего мира породили специфичность органов чувств. Ощущения не являются символами, иероглифами, а отражают действительные свойства предметов и явлений материального мира, воздействующих на органы чувств субъекта, но существующих независимо от него.

Ощущение возникает  как реакция нервной системы  на тот или иной раздражитель и  имеет, как и всякое психическое  явление, рефлекторный характер. Реакция – ответ организма на определенный раздражитель.

Физиологической основой  ощущения является нервный процесс, возникающий при действии раздражителя на адекватный ему анализатор. Анализатор –  понятие (по Павлову), обозначающее совокупность афферентных и эфферентных нервных структур, участвующих в восприятии, переработке и реагировании на раздражители.

Эфферентный – это процесс, направленный изнутри наружу, от центральной нервной системы к периферии тела.

Афферентный – понятие, характеризующее ход процесса нервного возбуждения по нервной системе в направлении от периферии тела к головному мозгу.

Анализатор состоит  из трех частей:

1. Периферический  отдел (или рецептор), являющийся  специальным  трансформатором внешней энергии в нервный процесс. Различают два вида рецепторов: контактные рецепторы - рецепторы, передающие раздражение при непосредственном контакте с воздействующими на них объектами, и дистантные рецепторы – рецепторы, реагирующие на раздражения, исходящие от удаленного объекта.

2. Афферентные  (центростремительные) и эфферентные (центробежные)     нервы, проводящие пути, соединяющие периферический отдел анализатора с центральным.

3. Подкорковые и  корковые отделы (мозговой конец)  анализатора, где происходит переработка  нервных импульсов, приходящих  из периферических отделов (см. рис. 1).

Рис. 1.

В корковом отделе каждого анализатора находится ядро анализатора, т.е. центральная часть, где сконцентрирована основная масса рецепторных клеток, и периферия, состоящая из рассеянных клеточных элементов, которые в том или ином количестве расположены в различных областях коры.

Ядерная часть анализатора  состоит из большой массы клеток, которые находятся в той области  коры головного мозга, куда входят центростремительные  нервы от рецептора. Рассеянные (периферические) элементы данного анализатора входят в области, смежные с ядрами других анализаторов. Тем самым обеспечивается участие в отдельном акте ощущения большой части всей коры головного мозга. Ядро анализатора выполняет функцию тонкого анализа и синтеза, например, дифференцирует звуки по высоте. Рассеянные элементы связаны с функций грубого анализа, например, различение музыкальных звуков и шумов.

Определенным клеткам  периферических отделов анализатора  соответствуют определенные участки  корковых клеток. Так, пространственно  разными точками в коре представлены, например, разные точки сетчатки глаза; пространственно разным расположением  клеток представлен в коре и орган  слуха. То же самое относится и  к другим органам чувств.

Многочисленные  опыты, проведенные методами искусственного раздражения, в настоящее время  позволяют довольно определенно  установить локализацию в коре тех  или иных видов чувствительности. Так, представительство зрительной чувствительности сосредоточено главным  образом в затылочных долях коры головного мозга. Слуховая чувствительность локализуется в средней части  верхней височной извилины. Осязательно-двигательная чувствительность представлена в задней центральной извилине и т. д.

Для возникновения  ощущения необходима работа всего анализатора  как единого целого. Воздействие  раздражителя на рецептор вызывает появление  раздражения. Начало этого раздражения  заключается в превращении внешней  энергии в нервный процесс, который  производится рецептором. От рецептора  этот процесс по центростремительному нерву достигает ядерной части  анализатора, расположенного в спинном  или головном мозге. Когда возбуждение  достигает корковых клеток анализатора, мы ощущаем качества раздражителей, а вслед за этим возникает ответ  организма на раздражение.

Если сигнал обусловлен раздражителем, угрожающим  вызвать повреждение организма, или же адресован вегетативной нервной системе, то весьма вероятно, что он сразу же вызовет рефлекторную реакцию, исходящую от спинного мозга или другого низшего центра, и это произойдет раньше, чем мы осознаем данное воздействие (рефлекс – автоматическая ответная реакция организма на  действие какого-либо внутреннего или внешнего раздражителя).

Наша рука отдергивается  при ожоге сигаретой, зрачок сужается при ярком свете, слюнные железы начинают выделять слюну, если в рот  положить леденец, и все это происходит до того, как наш головной мозг расшифрует сигнал и отдаст соответствующее  распоряжение. Выживание организма  часто зависит от коротких нервных  цепей, составляющих рефлекторную дугу.

Если сигнал продолжает свой путь по спинному мозгу, то он идет по двум различным путям: один ведет  к коре головного мозга через таламус, а другой, более диффузный, проходит через фильтр ретикулярной формации, которая поддерживает кору в бодрствующем состоянии и решает, достаточно ли важен сигнал, переданный прямым путем, чтобы его расшифровкой “занялась” кора. Если сигнал будет сочтен важным, начнется сложный процесс, который и приведет к ощущению в прямом смысле этого слова. Этот процесс предполагает изменение активности многих тысяч нейронов коры, которые должны будут структурировать и организовать сенсорный сигнал, чтобы придать ему смысл. (Сенсорный - связанный с работой органов чувств).

Прежде всего внимание коры мозга к стимулу теперь повлечет за собой серию движений глаз, головы или туловища. Это позволит более глубоко и детально ознакомиться с информацией, идущей от сенсорного органа – первоисточника данного сигнала, а также, возможно, подключить другие органы чувств. По мере поступления новых сведений они будут связываться со следами сходных событий, сохранившихся в памяти.

Между рецептором и  мозгом  существует  не только прямая  (центростремительная),  но  и обратная (центробежная) связь. Принцип обратной связи, открытый И.М. Сеченовым, требует признания того, что орган чувств является попеременно и рецептором, и эффектором.

Таким образом, ощущение – не только результат центростремительного процесса, в его основе лежит полный и сложный рефлекторный акт, подчиняющийся  в своем формировании и протекании общим законам рефлекторной деятельности. При этом анализатор составляет исходную и важнейшую часть всего пути нервных процессов, или рефлекторной дуги.

Рефлекторная дуга – понятие, обозначающее совокупность нервных структур, проводящих нервные импульсы от раздражителей, находящихся на периферии тела, к центру, перерабатывающих их в центральной нервной системе и вызывающих реакцию на соответствующие раздражители.

Рефлекторная дуга состоит из рецептора, проводящих путей, центральной части и эффектора. Взаимосвязь элементов рефлекторной дуги обеспечивает основу ориентировки сложного организма в окружающем мире, деятельность организма в зависимости  от условий его существования.

На рисунке 2 представлен  вариант действия рефлекторной дуги человека в случае укуса комара (по Ж.Годфруа).

Рис. 2.

Сигнал от рецептора (1) отправляется к спинному мозгу (2) и включившаяся рефлекторная дуга может  вызвать отдергивание руки (3). Сигнал тем временем идет дальше к головному  мозгу (4), направляясь по прямому  пути в таламус и кору (5) и по непрямому пути – к ретикулярной формации (6). Последняя активирует кору (7) и побуждает ее обратить внимание на сигнал, о наличии которого она  только что узнала. Внимание к сигналу  проявляется в движениях головы и глаз (8), что ведет к опознанию  раздражителя (9), а затем – к  программированию реакции другой руки с целью “прогнать нежеланного  гостя” (10).

Динамика процессов, происходящих в рефлекторной дуге –  есть своеобразное уподобление свойствам  внешнего воздействия. Например, осязание является именно таким процессом, в  котором движения рук повторяют  очертания данного объекта, как  бы уподобляясь его структуре. Глаз действует по такому же принципу благодаря  сочетанию деятельности своего оптического  “прибора” с глазодвигательными реакциями. Движения голосовых связок также воспроизводят объективную звуковысотную природу. При выключении вокально-моторного звена в экспериментах неизбежно возникало явление своеобразной звуковысотной глухоты. Таким образом, благодаря сочетанию сенсорных и моторных компонентов, сенсорный (анализаторный) аппарат воспроизводит объективные свойства воздействующих на рецептор раздражителей и уподобляется их природе.

Многочисленные  и разносторонние исследования об участии  эффекторных процессов в возникновении ощущения привели к выводу, что ощущение как психическое явление при отсутствии ответной реакции организма или при ее неадекватности, невозможно. В этом смысле неподвижный глаз столь же слеп, как неподвижная рука перестает быть орудием познания. Органы чувств теснейшим образом связаны с органами движения, которые выполняют не только приспособительные, исполнительные функции, но и непосредственно участвуют в процессах получения информации.

Так, очевидна связь  осязания и движения. Обе функции  слиты в одном органе - руке. Вместе с тем очевидно и различие между  исполнительными и ощупывающими движениями руки (русский физиолог, автор учения о высшей нервной  деятельности) И.П. Павлов назвал последние  ориентировочно-исследовательскими реакциями, относящимися к особому типу поведения - поведения перцептивного, а не исполнительного. Подобное перцептивное  регулирование направлено на то, чтобы усилить ввод информации, оптимизировать процесс ощущения. Все это говорит о том, что для возникновения ощущения недостаточно, чтобы организм подвергался соответствующему воздействию материального раздражителя, но необходима и некоторая работа самого организма. Эта работа может выражаться как во внутренних процессах, так и во внешних движениях.

Кроме того, что  органы чувств являются для человека своеобразным “окном” в окружающий мир, они еще представляют собой, по сути дела, фильтры энергии, через  которые проходят соответствующие  изменения среды. По какому же принципу осуществляется отбор полезной информации в ощущениях? Отчасти мы уже затрагивали  этот вопрос. К настоящему времени  сформулировано несколько гипотез.

Согласно первой гипотезе, существуют механизмы для обнаружения и пропускания ограниченных классов сигналов, причем сообщения, не соответствующие этим классам, отвергаются. Задачу такой селекции выполняют механизмы сличения. Например, у насекомых эти механизмы включены в решение нелегкой задачи – поиск партнера своего вида. “Перемигивания” светлячков, “ритуальные танцы” бабочек и т.п., - все это генетически закрепленные цепи рефлексов, следующих один за другим. Каждый этап такой цепи последовательно решается насекомым в двоичной системе: “да” - “нет”. Не то движение самки, не там цветовое пятно, не тот узор на крыльях, не так она “ответила” в танце - значит, самка чужая, другого вида. Этапы образуют иерархическую последовательность: начало нового этапа возможно только после того, как на предыдущий вопрос отвечено “да”.

Вторая гипотеза предполагает, что принятие или непринятие сообщений может регулироваться на основе специальных критериев, которые, в частности, представляют собой потребности живого существа. Все животные обычно окружены “морем” стимулов, к которым они чувствительны. Однако большинство живых организмов реагирует только на те стимулы, которые непосредственно связаны с потребностями организма. Голод, жажда, готовность к спариванию или какое-либо другое внутреннее влечение могут быть теми регуляторами, критериями, по которым осуществляется селекция стимульной энергии.