Модуль 4. Сенсорные системы на разных возрастных этапах

4.1. Общие свойства и особенности развития анализаторов в онтогенезе

Сенсорные системы и их функции. Сенсорные (или анализатор­ные) системы — чувствительные образования, воспринимающие и анализирующие различные внешние и внутренние раздражения. Сенсорные системы обеспечивают контакт с внешним миром; на основе анализа поступающей из него информации создается образ мира, формируется индивидуальный опыт. Восприятие окружающего мира — важная биологическая потребность. Сенсорная (чувствитель­ная) информация играет очень важную роль в удовлетворении этой биологической потребности и, естественно, в жизнедеятельности человека. Сенсорные системы адекватно отражают свойства и состоя­ние окружающей среды. Человек познает мир, получая информацию о нем посредством рецепторов, перерабатывая ее всей совокупностью структур анализаторных систем, главным образом корой большого мозга.

Правильность полученной информации человек проверяет прак­тикой. Ребенок с малых лет связывает в единое целое получаемую им разнообразную информацию, проверяя правильность ее своей дея­тельностью.

Большое значение для обеспечения достоверности ощущений и восприятий имеет сопоставление показаний одних анализаторов с показаниями других. Взаимодействие сигналов, приходящих в мозг по всем афферентным сенсорным путям, обеспечивает точное вос­приятие окружающего мира и получение комплексного суммарного представления о нем. При этом в высших отделах центральной нервной системы — в коре большого мозга — афферентные сигналы взаимо­действуют не только с приходящими сюда в настоящий момент дру­гими афферентными сигналами, но и со следами, оставленными в центральной нервной системе раздражителями, которые действовали на организм прежде (т.е. с прошлым приобретенным опытом или памятью). Это взаимодействие обеспечивает оценку явлений не толь­ко в пространстве, но и во времени.

Достижения человечества в познании и преобразовании природы и общества, успехи науки и техники — лучшее подтверждение пра­вильности, точности, соответствия объективной оценки той информации, которую человек получает и анализирует посредством органов чувств и коры большого мозга.

В передаче и анализе сенсорной информации принимают участие многие нервные структуры. Представление о единой многоуровневой системе приема и анализа сигналов внешнего и внутреннего мира впервые было сформулировано И. П. Павловым.

Сенсорная информация поступает в нервную систему через раз­личные анализаторные системы. Через кожный покров и от органов чувств (глаз, ухо, язык, нос) идет поток внешней информации (экс-тероцептивная чувствительность), сигнализирующей о состоянии внешней среды. От внутренних органов идут потоки информации, касающиеся состояния внутренней среды организма (интероцептив-ная, или висцеральная, чувствительность). Третий поток информи­рует центральную нервную систему о состоянии исполнительных органов (мышц и суставов) — проприоцептивная чувствительность. Выполняя роль обратной связи нервной системы с органами движе­ния, проприоцептивная чувствительность корректирует двигательные реакции организма в зависимости от достигнутого результата.

Элементарная рефлекторная деятельность человека, его сложные поведенческие акты и психические процессы зависят от функциональ­ного состояния его сенсорных систем: зрения, слуха, обоняния, вкуса, соматической (проприоцептивной) и висцеральной (интероцептив-ной) чувствительности.

Ощущение — это элементарный процесс отражения отдельных особенностей предметов и явлений окружающего мира и внутренних состояний нашего организма. Восприятие — более сложный психи­ческий процесс наглядно-образного отражения предметов и явлений действительности, основанный на индивидуальной памяти человека (приобретенные условные рефлексы). Физиологическую основу ощу­щений и восприятий составляет деятельность сложных систем, назы­ваемых анализаторами.

Сенсорная информация имеет значение для организации деятель­ности внутренних органов (саморегуляции) и осознанного поведения. Она — важный фактор психического развития ребенка.

Содержание ребенка в условиях сенсорного голода приводит к недоразвитию нервных клеток мозговых структур, что задерживает развитие организма в целом. Достичь нормального развития ребенка с дефектами в некоторых органах чувств возможно только с помощью специальной коррекционной педагогики. При этом большое значение имеет возраст начала такого обучения, поскольку успех его напрямую связан с высокой пластичностью нервной системы детей младшего возраста, что позволяет компенсировать выпавшие функции за счет оставшихся сенсорных систем. Известно, что у слепоглухих детей повышена чувствительность вкусового и обонятельного анализатора, а также большое значение приобретает кожный и двигательный ана­лизаторы.

Имеется прямая связь между уровнем развития опорно-двигатель­ного аппарата, двигательной активности ребенка и его общим физи­ческим и психическим развитием.

Общие свойства анализаторов. Анализаторы имеют общий план строения. Каждый анализатор состоит из трех взаимосвязанных от­делов: периферического (рецепторного) — воспринимает энергию внешнего раздражителя и превращает ее в нервный процесс (импульс); проводникового — проводит нервные пути от рецепторов к ядрам таламуса; центрального — проекционные области коры головного мозга.

Рецепторный отдел осуществляет опознание адекватных раздра­жителей и преобразование энергии их воздействия в нервное возбуж­дение. Рецепторы — это специализированные образования, реагиру­ющие на качественно различные сигналы — на адекватный раздра­житель. Так, глаз чувствителен только к свету, а ухо — к шуму и т. д. Воспринимаемая рецепторами специфическая энергия раздражителя преобразуется в энергию нервных импульсов, передающихся далее по афферентным путям. Различают экстерорецепторы, воспринимаю­щие раздражения из внешней среды (зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные, тактильные, температурные, болевые), интерорецепто-ры, воспринимающие раздражения от внутренних органов и сосудов, и проприорецепторы, воспринимающие раздражения, возникающие в мышцах и суставах. По физической природе воспринимаемого раздражителя рецепторы подразделяются на механо-, фото-, термо-, хемо-, баро-, осморецепторы и ноцицепторы (рецепторы боли). По строению периферический отдел анализатора может быть представлен: простыми клетками (тельца Пачини, Мейснера, Руффини и др.); свободными нервными окончаниями или рецепторными клетками (например, сетчатки, Кортиева органа), входящими в состав сложно-устроенных органов чувств (зрения, слуха, обоняния, вкуса).

Следует особо подчеркнуть, что анализаторы не имеют отдельных рецепторов, реагирующих или только на естественные, или только на искусственные раздражители. Звук (водопада, самолета), свет (Солнца, лампы), тепло (Солнца, отопительного прибора), кислота (лимона, уксуса), запах и т.д. воспринимаются одинаково вне зави­симости от естественного или искусственного происхождения раз­дражителя.

Проводниковый отдел обеспечивает многоэтапную передачу нерв­ного возбуждения по соответствующим чувствительным трактам через ряд подкорковых центров. К проводниковому отделу любого анали­затора относятся не только различные ядра ствола мозга и таламуса, но и такие образования, как ретикулярная формация, структуры лим-бической системы, мозжечок, которые также принимают непосред­ственное участие в обработке сенсорной информации. По мере пере­дачи сенсорной информации от одного уровня нервного центра к другому она последовательно анализируется, в результате чего возникает ощущение (то или иное чувство). Проводниковый отдел анали­заторов осуществляет частичную переработку информации, ее пер­вичный безусловно-рефлекторный анализ по оценке физических параметров адекватного раздражителя (в основном по силе).

В центральном отделе (корковый конец анализатора), находя­щемся в коре больших полушарий, происходит высший анализ и синтез раздражителей не только по их физическим параметрам, но и по их биологическому значению, т. е. психофизиологический процесс восприятия. Этот анализ раздражителей является условно-рефлектор­ным, т.е. приобретенным на основе жизненного опыта — индиви­дуальной памяти.

Распознавание принадлежности конкретного раздражителя опре­деленному объекту или субъекту основано на сформированных ранее условно-рефлекторных связях, когда конкретный раздражитель (звук, свет, запах) был подкреплен словесным сигналом (пение соловья, свет молнии, запах розы). Таким образом, полученная конкретная инфор­мация в коре головного мозга кодируется не только в импульсной форме, но и определенным словесным сигналом. Кроме того, корко­вый анализ полученных раздражителей осуществляется с учетом субъективного переживания воспринимаемой сенсорной информа­ции, основанной на доминирующем возбуждении (потребности и мотивации), в результате чего формируется осознанное ощущение или восприятие.

Центральный (корковый) отдел состоит из двух частей: центральной части со специфическими нейронами (ядро) и периферической, вклю­чающей нейроны, не обладающие строгой специфичностью и рассре­доточенные по коре. Каждый анализатор имеет свою локализацию в коре мозга. Корковое ядро двигательного анализатора расположено в лобной доле, зрительного — в затылочной, слухового, вестибулярно­го, вкусового и обонятельного — в височной, кожного — в теменной. Сенсорные зоны строго не ограничены, они перекрывают друг друга, что обеспечивает взаимодействие анализаторов и способствует более полному восприятию окружающей среды.

Таким образом, ощущение и восприятие — сложные многоэтапные процессы, реализация которых связана с функциональным объеди­нением различных структур мозга. На уровне рецепторов происходит опознание раздражений, поступающих из внешней и внутренней сре­ды организма. По мере проведения сенсорной информации в нервной системе через ряд промежуточных нервных центров эта информация анализируется и возникает само чувство. Однако восприятие ощу­щения как психический процесс субъективного отражения действи­тельности происходит лишь на уровне коры мозга и включает не только опознание различных раздражителей и субъективное пере­живание их воздействий, но и соотнесение их с прошлым опытом (памятью, эмоциями), в силу чего этот анализ был назван условно-рефлекторным.

Общим для всех анализаторов является их тесное функциональное взаимодействие и широкий диапазон изменения чувствительности к адекватному раздражителю.

Для нормального восприятия окружающего мира необходима сов­местная деятельность всех анализаторов. Именно поэтому все анали­заторы объединены в единую функциональную систему, обеспечива­ющую удовлетворение потребности и адаптацию к среде обитания. Нарушение деятельности любого отдела анализатора сказывается на его работе в целом. Так, например, нарушения зрения могут быть свя­заны с патологией глазного яблока, проводящих путей зрительного анализатора и с поражением корковых зон зрительного анализатора.

Изменение функционального состояния или нарушение деятель­ности одного анализатора, не способного удовлетворить доминирую­щую потребность, мобилизует деятельность другого. В процессе совместной работы анализаторы могут осуществлять взаимный кон­троль и частично заменять друг друга. Так, у слепых в силу система­тического одновременного функционирования слухового и двигатель­ного анализаторов вырабатывается возможность познавать окружаю­щий мир с помощью осязания и слуха.

Одна из важнейших функциональных особенностей анализато­ров — чрезвычайно высокая изменчивость чувствительности к дейст­вию адекватных раздражителей. Чувствительность анализатора явля­ется одним из важнейших показателей, характеризующих его функ­циональное состояние. Величина чувствительности анализатора оценивается по минимальной силе раздражителя, вызывающей ощу­щение раздражителя как сигнала, — порог раздражения. Величина порога раздражения определяется уровнем возбудимости рецепторов, который не является постоянным и зависит от окружающих условий и функционального состояния организма.

Анализаторной системе и прежде всего его рецепторному отделу свойственно приспособление (адаптация) к воздействию адекватного раздражителя в целях получить приспособительный результат (лик­видировать потребность в соответствующей информации: увидеть, услышать и т.д.). Адаптация — фундаментальное свойство живого организма, которое выражается в привыкании к постоянной силе длительно действующего раздражителя. При действии сильных раздражителей чувствительность рецепторов снижается, а при слабых раздражителях она повышается. Например, войдя в темное помеще­ние, мы некоторое время не способны видеть окружающие нас пред­меты, но затем вследствие повышения чувствительности зрительных рецепторов наше зрение адаптируется к низкому уровню раздражи­теля (света). Наоборот, при выходе из темного помещения на яркий солнечный свет мы буквально «слепнем» от яркого света, но очень быстро вследствие снижения чувствительности рецепторов зрение восстанавливается. Аналогичные примеры можно наблюдать при действии шумов, запахов, температуры и т.д.

В системе восприятия особая роль принадлежит ассоциативным областям коры, которые интегрируют признаки разной сенсорной модальности и на этой основе создают целостный образ внешнего мира. В рамках восприятия одной модальности, благодаря связям с различными подкорковыми структурами и другими областями коры, они участвуют в сличении наличной информации со следами в памя­ти, в оценке значимости в соответствии с ведущей потребностью, в опознании и классификации. Система двусторонних связей ассоциа­тивных областей коры, особенно лобных отделов, с лимбическими и ретикулярными регуляторными структурами определяет высокую пластичность процесса восприятия и его адекватность текущей ситуа­ции.

Восприятие как психическая функция не ограничивается обработ­кой информации в сенсорно-специфическом анализаторе. Являясь активным процессом, восприятие включает ряд когнитивных опера­ций — оценку стимула с точки зрения его значимости, опознание, классификацию и зависит от задачи, стоящей перед субъектом.

Нейронная организация ассоциативной коры характеризуется сложными нейронными комплексами и разветвленной системой межнейрональных связей. Нейроны ассоциативной коры получают сенсорно-специфическую информацию как из подкорковых отделов, так и из проекционных зон коры.

В отличие от нейронов проекционных корковых зон нейроны ас­социативных областей способны реагировать на разные стимулы определенным рисунком импульса, отражающим его специфические признаки.

Развитие анализаторных систем в онтогенезе. Различные звенья анализатора созревают постепенно. К моменту рождения наиболее зрелыми оказываются рецепторные аппараты. Значительные измене­ния претерпевают проводящая система и воспринимающий аппарат проекционной зоны, что постепенно приводит к изменению реакции на внешний стимул. По мере усложнения структурной организации нейронов и совершенствования механизмов обработки информации, осуществляемой в проекционной корковой зоне, усложняется анализ стимула, что наблюдается уже с первых месяцев жизни ребенка. На этом же этапе развития афферентные пути миелинизируются, что значительно сокращает время поступления информации к корковым нейронам. Дальнейшие изменения процесса переработки внешних сигналов связаны с формированием сложных нервных сетей, вклю­чающих корковые зоны различных анализаторов, определяющих формирование процесса восприятия как психической функции.

Гетерохронное созревание структур мозга, участвующих в реали­зации процесса восприятия и внимания, обусловливает качественные ее преобразования в процессе индивидуального развития ребенка. С момента рождения ребенка функционируют проекционные зоны коры, где осуществляется элементарный сенсорный анализ уже в пе­риод новорожденное™. Однако, по образному выражению И.М.Се­ченова, новорожденный «видит, но видеть не умеет». Восприятие, создание образа предмета связано с функцией ассоциативных облас­тей, по мере созревания которых они начинают включаться в анализ и обработку поступающей информации. В возрасте 3—4 лет процесс опознания осуществляется на основе более простого анализа в проек­ционной коре, например на основе выделения контура и контраста.

Качественный скачок в формировании системы восприятия отме­чен после 5 лет. Именно поэтому возраст начала систематического обучения — 6—7 лет. К этому времени заднеассоциативные зоны коры специализированно вовлекаются в процесс опознания сложных изоб­ражений и ранее незнакомых предметов на основе сличения их с эталоном. Процесс этот становится возможным в силу двух возрастных особенностей: созревания ассоциативной коры и увеличения объема индивидуальной приобретенной памяти (условных рефлексов). Вмес­те с тем процесс избирательного реагирования сформирован недоста­точно, что затрудняет выделение основной значимой информации в возрасте 7 — 8 лет.

В подростковом возрасте система зрительного восприятия продол­жает усложняться и совершенствоваться за счет переднеассоциативных областей. Эти области, ответственные за принятие решения, оценку значимости поступающей информации и организацию адекватного реагирования, обеспечивают формирование произвольного избира­тельного восприятия. В онтогенезе процесс созревания нейронного аппарата переднеассоциативных областей коры длительный, что от­ражается на постепенном совершенствовании процесса восприятия на протяжении всего периода развития, включая подростковый.

Сенсорная информация — необходимое условие активной деятель­ности человека, формирования и развития его как личности. Чем сильнее степень поражения органов чувств ребенка, тем более трудо­емкой становится и учебно-воспитательная работа с ним. Снижение потока сенсорной информации при повреждении нескольких сенсор­ных систем снижает уровень активности человека.

Особое значение для нормального физического и психического развития детей и подростков имеют органы зрения и слуха. Это обу­словлено тем, что основной объем информации из окружающего мира поступает в мозг через зрительные и слуховые нервные пути (до 90-95 %).