Методы психофизиологических исследований
В психофизиологии основными методами регистрации физиологических процессов являются электрофизиологические методы. В физиологической активности клеток, тканей и органов особое место занимает электрическая составляющая. Электрические потенциалы отражают физико-химические следствия обмена веществ, сопровождающие все основные жизненные процессы, и поэтому являются исключительно надежными, универсальными и точными показателями течения любых физиологических процессов.
Регистрация импульсной активности
нервных клеток
Современные технические возможности позволяют регистрировать импульсную активность нейронов у животных в свободном поведении и сопоставлять эту активность с различными поведенческими показателями.
Регистрация активности нейронов осуществляется с помощью подводимых вплотную к ним специальных отводящих микроэлектродов. Диаметр их регистрирующей поверхности составляет 1 мкм. Усиленный сигнал поступает на монитор и записывается на магнитную ленту или в память ЭВМ.
Электроэнцефалография
Среди методов электрофизиологического исследования ЦНС человека наибольшее распространение получила регистрация колебаний электрических потенциалов мозга с поверхности черепа — электроэнцефалография.
Альфа-ритм — наиболее часто встречающийся ритм, который состоит из волн правильной, почти синусоидальной формы. Наблюдается он в состоянии спокойного бодрствования, медитации и длительной монотонной деятельности.
Мю-ритм (роландический или аркообразный ритм) регистрируется в роландической борозде. Этот ритм близок по частоте и амплитуде к альфа-ритму, но отличается формой волн, имеющих округленные вершины и поэтому похожих на арки. Он связан с тактильным проприоцептивным раздражением и воображением движения. Этот ритм выражен у слепых, компенсирующих потерю зрения развитием тактильного и двигательного исследования среды.
Каппа-ритм сходен по частоте с альфа-ритмом, регистрируется в височной области при подавлении альфа-ритма в других областях в процессе умственной деятельности.
Бета-ритм — колебания потенциалов в диапазоне выше 30 Гц. Наблюдается при решении задач, требующих максимального сосредоточения внимания.
Тета-ритм имеет частоту 4 – 8 Гц. Наиболее выражен в гиппокампе. Связан с поисковым поведением, усиливается при эмоциональном напряжении.
Дельта-ритм состоит из высоко амплитудных волн, частотой 1 – 4 Гц. Возникает при естественном и наркотическом сне, а также регистрируется с участков коры, граничащих с опухолью.
Сверхмедленные потенциалы коры имеют период колебаний от нескольких секунд до нескольких часов. Наблюдаются при бодрствовании, сне, повторных предъявлениях проб на объем оперативной памяти, патологиях мозга, действии фармакологических средств.
Магнитоэнцефалография
Активность мозга всегда представлена синхронной активностью большого количества нервных клеток, сопровождаемой слабыми электрическими токами, которые создают магнитные поля. Регистрация этих полей неконтактным способом позволяет получить магнитоэнцефалограмму (МЭГ).
Позитронно-эмиссионная томография мозга
Субъекту в кровеносное русло вводят изотоп, это кислород – 15, азот – 13 или фтор – 18. Голова субъекта помещена в специальную ПЭТ-камеру.
В мозге радиоактивные изотопы излучают позитроны, которые сталкиваются с электронами, возникает «разброс» частиц под углом 180о друг к другу. Информация собирается на детекторы, откуда поступает на компьютер, который создает плоское изображение (срез) мозга на регистрируемом уровне.
Окулография
Движения глаз являются важным показателем в психофизиологическом эксперименте. Регистрация движений глаз называется окулографией.
Три движения — тремор (мелкие частые колебания), дрейф (медленное плавное перемещение глаз, прерываемое микроскачками) и микросаккады (быстрые движения с большей амплитудой, чем при треморе).
Из макродвижений, связанных с изменением местоположения глаз в орбите, наибольший интерес в психофизиологическом эксперименте представляют макросаккады и прослеживающие движения глаз. Макросаккады отражают обычно произвольные быстрые и точные смещения взора с одной точки на другую, например, при рассматривании картины, при быстрых движениях руки и т.д. Их амплитуда варьирует от 40 до 60 угловых градусов.
Электромиография — это регистрация суммарных колебаний потенциалов, возникающих как компонент процесса возбуждения в области нервно-мышечных соединений и мышечных волокнах при поступлении к ним импульсов от мотонейронов спинного или продолговатого мозга.
Электрическая активность кожи
Электрическая активность кожи (ЭАК) связана с активностью потоотделения. Из центральной нервной системы к потовым железам поступают влияния из коры больших полушарий и из глубинных структур мозга — гипоталамуса и ретикулярной формации.
Тема 4. Управляющие и рабочие системы организма
Классификация нервных центров
В основу классификации положены морфологический и функциональный критерий. По локализации в структурах нервной системы различают корковые, подкорковые и спинальные центры. В головном мозге также выделяют центры диэнцефальные, мезэнцефальные, бульбарные, гипоталамические, таламические.
На функциональной основе центры нервной системы разделяют по регулируемой функции (например, сосудодвигательный центр, центр теплообразования, дыхательный центр и др.) или по афферентному восприятию (например, центры зрения, слуха, обоняния и др.). Выделяют также центры нервной системы, которые формируют мотивационные состояния организма, являясь пейсмекерами мотивационных возбуждений (центры голода, жажды, насыщения и др.). Существуют центры нервной системы, которые на основе интеграции возбуждений формируют целостные реакции организма (центры глотания, чиханья, дефекации, половой центр и др.).
Интегративная деятельность спинного мозгасвязана со структурной организацией его сегментов. В пределах каждого сегмента спинного мозга возможна интеграция простейших двигательных реакций.
Миотатический рефлекс — одна из простых реакций на растяжение мышцы, осуществляемая на уровне спинного мозга. Реакция растяжения является основой регуляции длины мышцы, изменение которой возникает при поднятии груза или при сокращении мышцы антагониста.
Сухожильные рефлексы — в противоположность реакции на растяжение мышцы способствуют быстрому ее расслаблению. Они защищают ее от повреждения при сильных сокращениях и участвуют в регуляции напряжения в мышце.
Стабилизируя подвижные звенья скелета, миотатические и сухожильные рефлексы создают основу для осуществления непроизвольных и произвольных движений.
Защитные рефлексы спинного мозга — возникают при раздражении кожной поверхности повреждающими раздражителями. В этом случае при раздражении рецепторов кожи происходит отдергивание конечности, или сгибательный рефлекс.
Спинальные двигательные центры находятся под контролирующим влиянием вышележащих отделов ЦНС.
На уровне продолговатого мозга осуществляется функционирование дыхательного и сердечно-сосудистого центров.
Сторожевые реакции, или старт - реакции, легкая степень их у человека выражается вздрагиванием при неожиданном звуке или прикосновении; при более сильных неожиданных раздражителях человек вскрикивает, а иногда даже бежит. Старт - реакции обеспечивают мгновенную мобилизацию всего организма к активной деятельности при возникновении опасности. Часто такие реакции служат проявлением панического состояния человека.
Тонические реакции — связаны с перераспределением тонуса различных групп мышц. Тонические реакции возникают при изменении положения тела или отдельных частей (например, головы) в пространстве. Они предотвращают нарушение равновесия тела или восстанавливают уже нарушенное равновесие. Реакции установки тела. Совокупность тонических реакций называется реакциями установки тела. Они делятся на две группы: статические статокинетические.
Ретикулярная формация
Ретикулярная формация — расположена в стволовой части мозга. Она осуществляет восходящие активирующие генерализованные влияния на кору большого мозга. Под контролем гипоталамуса находятся железы внутренней секреции - гипофиз, щитовидная, половые железы, надпочечники и др.
Лимбические системы принимают непосредственное участие в формировании эмоционально окрашенных форм поведения, особенно врожденного характера. Интегративные функции мозжечка связаны главным образом с организацией двигательных актов и регуляцией вегетативных функций. При осуществлении двигательного акта перемещающиеся части тела испытывают влияние инерционных сил, что нарушает плавность и точность выполняемого движения. Коррекция движения осуществляется структурами мозжечка, обеспечивающими взаимную координацию позных и целенаправленных движений, а также коррекцию выполняемого движения.
Интегративная деятельность коры большого мозга
В коре большого мозга различают пять долей: лобную, теменную, затылочную, височную и островковую доли. Одним из механизмов функции нейронов различных её областей является механизм конвергенции возбуждений к отдельным нервным клеткам.
Сенсорно-биологическая конвергенция связана с различными биологическими состояниями организма (боль, голод и др.).
Интегративная деятельность корковых нейронов обеспечивает системные процессы формирования целенаправленного поведения.
Среди ассоциативных областей коры большого мозга лобные доли играют главную роль в выработке стратегии поведения. Выбор стратегии поведения особенно нагляден в ситуациях, когда необходим быстрый переход от одних поведенческих актов к другим. В затылочно-теменных областях коры большого мозга осуществляются высший анализ и интеграция соматосенсорных, вкусовых и зрительных сигналов. Обширные зоны височной коры включаются в механизмы долговременной памяти.
Правое полушарие головного мозга специализировано для восприятия формы и пространства и участвует в интуитивном мышлении. Доминирование правого полушария проявляется у человека в конкретных видах деятельности, в способности тонко чувствовать и переживать.
Физиологические свойства вегетативной нервной системы
Симпатическая нервная система оказывает генерализованное действие. Эти явления наиболее отчетливо прослеживаются при эмоциональных реакциях. Она оказывает активирующее влияние на функции иннервируемых органов: усиливает катаболические реакции, силу и частоту сокращений сердца, повышает артериальное давление, улучшает оксигенацию тканей, увеличивает содержание глюкозы в крови, скорость проведения возбуждения в скелетных мышцах и их тонус, расширяет бронхи, увеличивает объем легочной вентиляции, расширяет зрачки, увеличивает выработку гомонов надпочечниками. При этом снижается тонус пищеварительного тракта, ослабляются процессы всасывания и ферментации в кишечнике.
Симпатическая нервная система участвует в формировании таких целостных состояний, как агрессия, стресс, болевые реакции. Она мобилизует организм на борьбу и бегство, активное взаимодействие с окружающим миром.
Парасимпатическая нервная система действует направленно и локально, оказывает ограниченное воздействие в пределах иннервируемого органа. Парасимпатическая нервная система оказывает успокаивающее, расслабляющее действие на большинство функций организма; снижается возбудимость ЦНС и миокарда, уменьшаются интенсивность метаболизма, сила и частота сердечных сокращений, кровяное давление, объем легочной вентиляции, температура тела; увеличивается секреция инсулина, снижается количество глюкозы в крови. При этом усиливается моторная, секреторная и всасывательная функция желудочно-кишечного тракта.
Она доминирует в формировании сна и психологического субъективного чувства удовлетворения.