- •Глава 1. Основы общей сенсорной физиологии
- •1.2. Ощущение и восприятие
- •1.3.2. Преобразование энергии раздражителя в рецепторах
- •1.5.2. Параллельные пути передачи информации
- •1.7. Сенсорные области коры
- •1.7.1. Первичные проекционные области коры
- •1.9.2. Дифференциальный порог ощущения
- •1.10. Сенсорные системы и анализаторы
1.2. Ощущение и восприятие
Представьте себя познающим окружающий мир ребенком, 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, удается 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 дает 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.).
11
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 чем 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, зеленое, 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, соленый, кислый и горький вкус. На основе совокупности ощущений формируется чувственное восприятие, то есть 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:
-
действие раздражителя на чувствительные к нему периферические рецепторы;
-
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;
-
последующую переработку передаваемых сигналов на всех иерархических уровнях сенсорной системы, что обеспечивает усиление одних сигналов и одновременно подавление других;
-
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 остается актуальным на протяжении более трех столетий (справка 1.1).
1.3. Рецепторы
Рецепторы (от лат.гес1рю — брать, принимать) служат специфическими датчиками, реагирующими на изменения внешней или внутренней среды. Стимулы, к которым рецепторы наиболее чувствительны, называются адекватными (лат. adaequatus — приравненный). Например, фоторецепторы сетчатки глаза возбуждаются при действии нескольких квантов света, являющегося для них адекватным раздражителем, а для возбуждения вкусовых хеморецепто-ров необходимо присоединение к ним малого количества определенных химических молекул — адекватного раздражителя для этого типа рецепторов. Такая высокоспецифичная чувствительность разных рецепторов к определенным формам физической энергии раздражителей возникла в процессе эволюции.
Из этого следует, что различные физические и химические раздражители преобразуются в нервные импульсы разными рецепторами, выбирающими для себя стимулы по принципу: каждому — свое. Одинаковые сенсорные раздражители всегда вызывают сходное сенсорное впечатление, которое называется чувством или модальностью. Пять чувств или пять модальностей считаются классическими, они из-
12
13
вестны со времен Аристотеля: осязание, зрение, слух, обоняние и вкус. К. ним следует добавить чувство равновесия, вибрации, боли, холода и тепла, ощущение положения конечностей и мышечной нагрузки. Некоторые модальности осознаются лишь косвенно или совсем не осознаются: осмотическое давление крови, концентрация ионов водорода, напряжение кислорода и углекислого газа в крови, растяжение стенок внутренних полых органов и т.п.
1.3.1. Классификация рецепторов
Рецепторы различают не только по специфической чувствительности к разным стимулам, но и в зависимости от их строения и местоположения. Специфическая чувствительность рецепторов к раздражителям различной природы (механическим, химическим, температурным и т.д.) обусловлена разными механизмами управления ионными каналами плазматических мембран, состояние которых определяет возникновение рецепторного потенциала и переход от физиологического покоя к возбуждению.
Механорецепторы возбуждаются сильнее всего вследствие деформации их клеточной мембраны при давлении или растяжении, к ним относятся тактильные рецепторы кожи, проприоцепторы мышц и сухожилий, слуховые и вестибулярные рецепторы во внутреннем ухе, барорецепторы и во-люморецепторы, находящиеся во внутренних органах и кровеносных сосудах. Хеморецепторы возбуждаются вследствие присоединения к ним определенных химических молекул, они представлены обонятельными и вкусовыми рецепторами, а также хемочувствительными рецепторами внутренних органов и кровеносных сосудов. Для расположенных в сетчатке глаза фоторецепторов адекватным раздражителем являются поглощенные ими кванты света, для терморецепторов (холодовых и тепловых) — изменения температуры.
Большинство рецепторов возбуждается в ответ на действие, стимулов только одной физической природы, они определяются как мономодальные. Их можно возбудить и некоторыми неадекватными раздражителями, например, фоторецепторы сильным давлением на глазное яблоко, а вкусовые рецепторы — прикосновением языка к контактам
гальванической батареи, но получить качественно различаемые ощущения в таких случаях невозможно. Наряду с мономодальными существуют полимодальные рецепторы, адекватными стимулами которых могут служить раздражители разной природы. К такому типу рецепторов принадлежат некоторые болевые рецепторы или ноцицепторы (лат. nocens — вредный), которые можно возбудить механическими, термическими и химическими стимулами. Полимодальность имеется у терморецепторов, реагирующих на повышение концентрации калия во внеклеточном пространстве так же, как на повышение температуры.
В зависимости от строения рецепторов их подразделяют на первичные или первичночувствующие, которые являются специализированными окончаниями чувствительного нейрона, и вторичные или вторичночувствующие, представляющие собой клетки эпителиального происхождения, способные к образованию рецепторного потенциала в ответ на действие адекватного стимула. Первичночувствующие рецепторы могут сами генерировать потенциалы действия в ответ на раздражение адекватным стимулом, если величина их рецепторного потенциала достигнет пороговой величины. К ним относятся обонятельные рецепторы, большинство механо-рецепторов кожи, терморецепторы, болевые рецепторы, или ноцицепторы, проприоцепторы и большинство интероре-цепторов внутренних органов.
Вторичночувствующие рецепторы отвечают на действие раздражителя лишь возникновением рецепторного потенциала, от величины которого зависит количество выделяемого этими клетками медиатора. С его помощью вторичные рецепторы действуют на нервные окончания чувствительных нейронов, генерирующих потенциалы действия в зависимости от количества медиатора, выделившегося из вторичночув-ствующих рецепторов. Вторичные рецепторы представлены вкусовыми, слуховыми и вестибулярными рецепторами, а также хемочувствительными клетками синокаротидных клубочков, расположенных в месте деления сонных артерий на наружные и внутренние. Фоторецепторы сетчатки, имеющие общее происхождение с нервными клетками, чаще относят к первичным рецепторам, но отсутствие у них спо-
14
15
собности генерировать потенциалы действия указывает на их сходство с вторичными рецепторами.
В зависимости от источника адекватных стимулов рецепторы подразделяют на наружные и внутренние или экстеро-рецепторы и интерорецепторы, первые стимулируются при действии раздражителей внешней среды (электромагнитные и звуковые волны, давление, действие пахучих молекул), а вторые — внутренней (к этому типу рецепторов относят не только висцерорецепторы внутренних органов, но также проприоцепторы и вестибулярные рецепторы). В зависимости от того, действует стимул на расстоянии или непосредственно на рецепторы, их подразделяют еще на дистантные и контактные.