Общие принципы строения сенсорных систем
Типы сенсорных систем
У высокоразвитых животных согласно наличию специализированных рецепторов различают зрительную, слуховую, вестибулярную, обонятельную, вкусовую, тактильную и проприоцептивную сенсорные системы, в состав каждой из которых входят специализированные структуры основных отделов ЦНС.
Представители различных классов, отрядов животных имеют одну или две главные сенсорные системы, с помощью которых получают основную информацию из внешней среды[Б13] .
Однако по мере эволюционного развития основная роль закрепляется за зрительной и слуховой системами. Эти анализаторы называют прогрессивными сенсорными системами.
Их основная роль находит отражение и в их конструкции. Зрительная и слуховая системы имеют:
1. наиболее дифференцированное строение рецепторного аппарата,
2. большое число мозговых структур получают импульсацию от зрительного и слухового входа,
3. наибольшее число кортикальных полей занято обработкой акустической и оптической информации,
4. в структуре этих систем развито управление функционированием отдельных их структур с помощью обратных связей.
5. результаты функционирования этих сенсорных систем в максимальной степени осознаются.
Развитие второй сигнальной системы у человека стало возможным благодаря мощному развитию неокортикальных формаций лобных и теменно-височных долей, которые получают уже обработанную зрительную, слуховую и проприоцептивную информацию.
Управление поведением человека в среде с помощью второй сигнальной системы определяет максимальное развитие прогрессивных сенсорных систем.
С развитием прогрессивных сенсорных систем отмечается подавление активности более древних сенсорных систем: обонятельной, вкусовой и вестибулярной.
Общая схема строения сенсорных систем
И.П.Павлов различал 3 отдела анализатора:
1. периферический (совокупность рецепторов),
2. проводниковый (пути проведения возбуждения),
3. центральный (нейроны коры, которые анализируют стимул)
Анализатор начинается с рецепторов, а заканчивается нейронами, которые связаны нейронами моторных областей коры большого мозга.
Не путайте анализаторы с рефлекторными дугами. У анализаторов нет эффекторной части.
Основными общими принципами построения сенсорных систем высших позвоночных животных и человека являются:
1. многослойность
2. многоканальность
3. дифференциация элементов сенсорной системы
3.1. по горизонтали
3.2. по вертикали
4. наличие сенсорных воронок
4.1. суживающихся
4.2. расширяющихся
Многослойность сенсорной системы - наличие нескольких слоев нервных клеток между рецепторами и нейронами моторных областей коры большого мозга.
Физиологический смысл многослойности: это свойство 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.
Многоканальность сенсорной системы - наличие в каждом слое множества (от десятков тысяч до миллионов) нервных клеток, связанных с множеством клеток следующего слоя, наличие множества параллельных каналов обработки и передачи информации.
Физиологический смысл многоканальности - обеспечение сенсорной системе надёжности, точности и детальности анализа сигналов.
Сенсорные воронки. Разное число элементов в соседних слоях формирует «сенсорные воронки». Так, в сетчатке глаза человека насчитывается 130 млн фоторецепторов, а в слое ганглиоэных клеток сетчатки нейронов в 100 раз меньше - «суживающаяся воронка».
На следующих уровнях зрительной системы формируется «расширяющаяся воронка»: число нейронов в первичной проекционной области зрительной области коры в тысячи раз больше, чем ганглиозных клеток сетчатки.
В слуховой и в ряде других сенсорных систем от рецепторов к коре большого мозга идет «расширяющаяся воронка».
Физиологический смысл «суживающейся воронки» заключается в уменьшении избыточности информации, а «расширяющейся» — в обеспечении дробного и сложного анализа разных признаков сигнала;
Дифференциация сенсорной системыпо вертикали – морфологическое и функциональное различие различных слоёв сенсорной системы[Б14] .
По Покровскому[8] дифференциация сенсорной системы по вертикали заключается в образовании отделов, каждый из которых состоит из нескольких нейронных слоев. Таким образом, отдел представляет собой более крупное морфофункциональное образование, чем слой нейронов. Каждый отдел (например, обонятельные луковицы, кохлеарные ядра слуховой системы или коленчатые тела) осуществляет определенную функцию.
Дифференциация сенсорной системы по горизонтали – различие морфологических и физиологических свойств рецепторов, нейронов и связей междуними в пределах каждого из слоев.
Так, в зрительном анализаторе работают два параллельных нейронных канала, идущих от фоторецепторов к коре большого мозга и по-разному перерабатывающих информацию, поступающую от центра и от периферии сетчатки глаза.
Основные функции (операции) сенсорной системы:
1. обнаружение;
2. различение;
3. передачу и преобразование;
4. кодирование;
5. детектирование признаков;
6. опознание образов.
Обнаружение и первичное различение сигналов обеспечивается рецепторами, а детектирование и опознание сигналов — нейронами коры больших полушарий. Передачу, преобразование и кодирование сигналов осуществляют нейроны всех слоев сенсорных систем.