Стимулом для развития физиологии сенсорных систем стал метод И. П. Павлова об условных рефлексах. Построенный на выработке условных рефлексов, дифференцировке световых, звуковых, химических и механические раздражений, он открывал новые возможности для изучения сенсорных систем, позволял исследовать дифференциальные пороги воспринимаемых организмом раздражений.

Эту задачу Павлов поручил Л. А. Орбели, который и приступил к этой работе в физиологическом отделе Института экспериментальной медицины. Ему предстояло выяснить, какой из компонентов светового раздражителя (форма предмета, цвет, сила света, движение) воспринимается зрительной системой собаки.

Орбели использовал метод условных рефлексов. Прежде всего следовало определить, обладают ли собаки вообще цветовым зрением. Орбели вырабатывал у подопытных животных условный слюноотделительный рефлекс, который имел положительный и дифференцировочный характер. Для этого использовались световые раздражители различного цвета. Результаты экспериментов свидетельствовали о том, что собаки на изменение цвета не реагировали. В то же время они четко реагировали на перемену освещенности.

Но «форма предметов, т.е. определённое распределение световых лучей в пространстве и движение предметов воспринимаются глазом собаки как особые стороны раздражения и могут видоизменять реакцию собаки».

В 1908 г. Орбели защитил докторскую диссертацию на тему: "Условные рефлексы с глаза у собаки".

В последние десятилетия XIX в. появились новые подходы к изучению органов чувств, например - морфофизиологический. В работе М. Д. Лавдовского выявлен иннервационный механизм улитки во внутреннем ухе.

К. А. Арнштейн выполнил первое морфофизиологическое исследование рецепторных элементов органа вкуса. На основании этих исследований он выдвинул предположение, что эпителиальные клетки органа вкуса не являются лишь «пассивным остовом» для нервных окончаний, а принимают участие в рецепции вкусовых ощущений.

В конце XIX - начале ХХ вв. В.М. Бехтерев анализировал проблемы ощущения и восприятия пространства в комплексе с кожно-мышечными ощущениями и двигательной активностью. Исследования Бехтерева 1894–1895 гг., основанные на комплексном изучении раздражений двигательной зоны коры головного мозга, привели его к важному выводу, согласно которому сенсорные функции мозга следует определять как сенсомоторный комплекс.

«Кожно-мышечные ощущения, лежащие в основе чувства положения членов, и местные различия в ощущениях, получаемых при раздражении различных частей того или другого из органов чувств, - писал Бехтерев, - или так называемые местные знаки суть главнейшие виновники нашего пространственного восприятия».

Конец XIX - начало ХХ вв. - время становления электрофизиологического метода. Его применение в отечественной сенсорной физиологии развернулось позже и связано с именами В. М. Бехтерева, Л. А. Андреева,

С.В. Кравкова и многих других.

Уистоков же этого метода стоял В. Я. Данилевский. В 1876 г. он выполнил первую работу - диссертационное исследование, где изложил результаты опытов по изучению электрической активности коры головного мозга кураризированных собак в зависимости от раздражения их органов чувств.

В. Я. Данилевский

Он впервые произвел гальванометрические исследование электрической активности коры большого мозга и доказал, что эта активность связана с деятельностью мозга. Д. разрабатывал также вопросы о психомоторных центрах, об электрическом раздражении различных нервов и описал явления суммации для блуждающих нервов.

Становление биофизического направления в изучении органов чувств (главным образом, зрения и слуха) началось в начале 20-х гг. ХХ столетия. Основоположником этого направления следует считать П. П. Лазарева, создавшего впоследствии научную школу.

Он выполнил фундаментальную работу по изучению явления выцветания красок. В этом исследовании, оформленном Лазаревым как докторская диссертация, он также изучал вопросы, связанные с химическим действием света. Он показал, в частности, что выцветание зрительного пурпура - родопсина - подчиняется тем же законам фотохимии, установленным для явления выцветания красителей.

В созданном им в Москве Институте биофизики (1919) успешно развивалась биофизика органов чувств и в первую очередь - биофизика зрения.

П. П. Лазарев

Две составные части учения И.П.Павлова о физиологии высшей нервной деятельности: об анализаторах и деятельности головного мозга.

Трудами И. П. Павлова было заложено учение о высшей нервной деятельности (ВНД), которое состоит из двух частей – учения об

анализаторах и учения об условных рефлексах.

Ива́н Петро́вич Па́влов (1849 — 1936) —создатель науки о высшей нервной деятельности и представлений о процессах регуляции пищеварения; основатель крупнейшей российской физиологической школы; лауреат Нобелевской премии в области медицины и физиологии 1904 года «за работу по физиологии пищеварения».

В ЦНС поступает огромное количество информации от периферических отделов анализаторов, однако в результате деятельности сенсорных систем значительная ее часть отсеивается. Они выявляют физиологически важную информацию.

Анализ заключается в том, что с помощью возникающих ощущений организм различает действующие раздражители (качественно – свет, звук и т.д.) и определяет силу, время его действия и локализацию.

Синтез заключается в восприятии предмета, явления и формировании ответной реакции организма.

Таким образом, аналитико-синтетическая деятельность мозга состоит из непрерывного анализа - расчленения раздражителей окружающего мира на все более простые их элементы, и синтеза – обратного слияния этих элементов в целостное восприятие действительности. Тонкая аналитико- синтетическая работа мозга обеспечивает ориентировку в сложной обстановке и правильное отражение действительности в сознании человека.

И.П. Павлов развил и экспериментально обосновал представления об анализаторных системах, где каждый анализатор есть определенная структура от периферических рецепторных образований до проекционных зон коры головного мозга.

Поверхность коры больших полушарий: а — первичные поля; б — вторичные поля; в — третичные поля

Анализ раздражителя выполняется преимущественно определенными проекционными зонами – представительствами соответствующих рецепторных полей, получившими название корковых концов анализаторов. Акт формирования временной связи между двумя раздражениями является сложным синтетическим процессом. Процессы синтеза осуществляются корой полушарий мозга.

Структура и функция анализаторов

«Анализатор — это такой прибор, который имеет своей задачей разлагать сложность внешнего мира на отдельные элементы» (Павлов И. П. Лекции по физиологии, 1952, с. 445).

И.П. Павлов делил анализатор на 3 звена:

1)периферическая часть – это рецепторы, воспринимающие раздражение и превращающие его в нервное возбуждение;

2)проводниковый отдел – это проводящие пути, передающие возбуждение, рождённое в рецепторах;

3)центральный отдел – это участок коры больших полушарий головного мозга, анализирующий поступившее к нему возбуждение и строящий сенсорный образ.