Сенсорные системы (анализаторы) мозга. Общий принцип организации
Анализатор – это система, состоящая из трех отделов, функционально и анатомически связанных друг с другом: рецептора, проводникового отдела и центрального отдела в головном мозге. Высшим отделом любого анализатора является корковый отдел, который имеет ядро и нейроны, рассеянные в различных отделах коры. Простейшие формы анализа раздражителя происходят в рецепторах. Импульсы от них поступают в мозговой отдел по проводниковому пути, где происходит высший анализ информации.
Органы рецепции представляют собой рецепторные нервные клетки, заключенные в капсулу, или специальные дополнительные концевые образования. Виды рецепторов: контактные и дистантные. Экстерорецепторы (внешние рецепторы): зрительные, слуховые, тактильные, вкусовые, обонятельные; Интерорецепторы (внутренние): висцерорецепторы, вестибулорецепторы, проприорецепторы (мышцы, сухожилия).
Рецепторы воспринимают информацию от раздражителя, кодируют ее и передают в виде импульсов (сенсорного кода). Рецепторный орган способен не только вопринимать, но и усиливать сигнал
Для большинства рецепторов характерно свойство привыкания к постоянно действующему раздражителю. Это свойство называется адаптацией. Адаптация может быть полной и неполной, а также быстрой или медленной. Однако рецептор сохраняет способность реагировать на любое изменение параметров раздражения.
СС – анатомически организованная в структурах мозга система ядерных образований и связей, служащая для обнаружения и кодирования информации определённой модальности. СС подразделяются на внешние и внутренние. Конвергенция – получение импульса одним и тем же нейроном сразу от нескольких нейронов предыдущего уровня. Дивергенция – передача импульса одним и тем же нейроном сразу нескольким нейронам более высокого уровня. СС состоит из аппаратов управления процессом обработки и передачи информации с нижележащих уровней на вышележашие. И каждый уровень системы должен работать минимум на основе двух входов - входа информации и входа управления. Принцип функциональной многозначности коры состоит в том, что все корковые области – это корреляционные центры, среди которых нет чисто проекционных центров, а значит нет места абсолютной локализации. Любая СС построена по принципу двусторонней симметрии, т.е. рецепторные аппараты, соответствующие им центральные проводники и центральные мозговые структуры – парные, и одна половина зеркально повторяет другую. Однако даже первичный сенсорный путь может быть связан с обоими симметричными мозговыми полушариями. Любая психофизиологическая функция является полисенсорной, и не может быть локализованной в ограниченных отделах мозга. Сама же СС выступает как определённая локализованная анатомическая система, выполняющая специализированную функцию обнаружения и преобразования информации в нервный код.
Первый функциональный блок составляют анализаторы, или сенсорные системы. Анализаторы выполняют функцию приема и переработки сигналов внешней и внутренней среды организма. Каждый анализатор настроен на определенную модальность сигнала и обеспечивает описание всей совокупности признаков воспринимаемых раздражителей. Модальная специфичность анализатора в первую очередь определяется особенностями функционирования его периферических образований и специфичностью рецепторных элементов. Однако в значительной степени она связана с особенностями структурной организации центральных отделов анализатора, упорядоченностью межнейронных связей всех морфологических образований от рецепторного уровня до коркового конца (проекционных зон).
Основными общими принципами построения сенсорных систем высших позвоночных животных и человека являются следующие:
А Многослойность, то есть наличие нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторами, а последний - с нейронами моторных или ассоциативных областей коры большого мозга. Это свойство дает возможность специализировать нейронные слои на переработке разных видов сенсорной информации, что 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.
Б. Многоканальность сенсорной системы, то есть наличие в каждом слое множества (от десятков тысяч до миллионов) нервных клеток, связанных с множеством клеток следующего слоя. Наличие множества таких параллельных каналов обработки и передачи информации обеспечивает сенсорной системе точность и детальность анализа сигналов и большую надежность. Сигнал -процесс или явление, несущее сообщение о каком-либо событии и ориентирующее живую систему относительно этого события.
В. Разное число элементов в соседних слоях, что формирует «сенсорные воронки». Так, в сетчатке глаза человека насчитывается 130 миллионов фоторецепторов, а в слое ганглиозных клеток сетчатки нейронов в 100 раз меньше («суживающаяся воронка»).
На следующих уровнях зрительной системы формируется «расширяющаяся воронка»: число нейронов в первичной проекционной области зрительной коры в тысячи раз больше, чем ганглиозных клеток сетчатки. В слуховой и 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.
Г. Дифференциация сенсорной системы по вертикали и по горизонтали.
Дифференциация 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 по горизонтали заключается в различных свойствах рецепторов, нейронов и связей между ними в пределах каждого из слоев. Так, в зрении 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.