Восприятие сенсорной информации

В результате деятельности сенсорных систем мы получаем внутренне осознаваемый образ стимула. Процесс формирования внутреннего образа называется восприятием (перцепцией). Для каждого стимула существует свой порог восприятия (ощущения). Такие пороги всегда выше абсолютного порога чувствительности рецептора, и для того чтобы стимул был воспринят, должна суммироваться реакция нескольких рецепторов. Например, для восприятия зрительного стимула должно одновременно прореагировать не менее семи зрительных рецепторов. Чем выше в ЦНС (ближе к коре больших полушарий) расположен обрабатывающий информацию центр, тем выше его пороги чувствительности. Порог осознания (восприятия)наиболее высок.

При определенной интенсивности сигнала он может восприниматься подкорковыми и корковыми сенсорными зонами, но не «привлекать внимания» центров сознания. В таком случае говорят о неосознанно действующих стимулах. У человека возможна выработка субсенсорного условного рефлекса.

Корковый анализ сенсорной информации начинается в соответствующих проекционных зонах коры больших полушарий. Затем она поступает в ассоциативные зоны коры, где сопоставляется с образами, хранящимися в памяти. В результате происходит её узнавание. Процессы восприятия и осознания зависят от множества факторов (внимание, эмоции и т.п.).

Сенсорные нейронные сети настолько сложны, что обычно существуют клетки, избирательно связанные не только с определенным качеством или признаком, но и с определенным образом. Каждый образ вызывает только ему присущий рисунок (паттерн) активации нейронных сетей. В случае разных образов паттерны могут перекрываться, но все же остаются достаточно индивидуальными для очень сложных актов различения – например, узнавание знакомого лица в толпе.

Восприятие раздражителя тесно связано с его физическими характеристиками. Закономерности этих связей изучаются главным образом психофизическими методами. Исследование законов восприятия представляет достаточно большую сложность, т.к. в большинстве случаев основано на субъективных отчетах испытуемых, восприятие которыми различных раздражителей может существенно отличаться. Кроме того, значительную трудность представляет сопоставление восприятия различных сенсорных модальностей.

Одни из основных понятий психофизики – понятия абсолютного и дифференциального порогов. Абсолютный порог восприятия раздражителя – это наименьшая интенсивность стимула, вызывающая ощущение. Надо иметь в виду, что абсолютный порог может меняться в зависимости от физических характеристик раздражителя. Например, слуховые пороги зависят от частоты звука. Дифференциальный порог – порог различения по амплитуде или по качеству, т.е. это минимальная величина, на которую должны отличаться два раздражителя, чтобы они воспринимались как различные.

Зрительная сенсорная система

Зрение – это физиологический процесс получения животными организмами информации о внешнем мире в результате улавливания электромагнитных излучений в диапазоне волн 300-800 нм, близком к диапазону видимого света. Зрение свойственно большинству беспозвоночных и позвоночных животных и является одним из основных способов ориентации в пространстве. Разные виды воспринимают свет в разных диапазонах. У человека это 400-750 нм, у пчелы – 300-650 нм (видит ультрафиолетовые лучи, но не воспринимает красный цвет), у обитателей водной среды – лишь 500-600 нм (из-за фильтрации излучения толщей воды).

Способностью реагировать на изменение интенсивности света обладают уже одноклеточные организмы, которые могут удаляться и приближаться к источнику света. У многоклеточных животных в ходе эволюции формируется особая сенсорная зрительная система (зрительный анализатор), состоящая из органов зрения, проводящих нервов и отделов центральной нервной системы, которые обеспечивают обработку получаемой информации.

Орган зрения

Периферическим отделом зрительного анализатора является глаз, состоящий из глазного яблока и окружающих его вспомогательных органов. Глаз расположен в глазнице черепа.

В процессе эмбрионального развития глаза образуются как выпячивание боковых стенок промежуточного мозга. Такие выпячивания образуют глазные пузырьки, сообщающиеся с мозгом с помощью глазного стебелька. Из последнего образуется зрительный нерв, а из глазного пузырька – внутренняя оболочка глазного яблока сетчатка. Т.о. сетчатка имеет нервное происхождение и, как и все нейроны, развивается из наружного зародышевого листка – эктодермы. Остальные оболочки глазного яблока (сосудистая, роговица, склера) – соединительнотканные и развиваются из среднего зародышевого листка – мезодермы.

Оболочки глаза

Глазное яблоко (рис. 6) расположено в глазнице черепа и имеет три оболочки, окружающие ядро глаза:

1. Фиброзная (наружная) оболочка образована плотной соединительной тканью и выполняет защитную функцию. Эта оболочка состоит из двух частей – прозрачной роговицы (спереди) и непрозрачной склеры (сзади).

2. Сосудистая оболочка – средняя оболочка глазного яблока; она содержит кровеносные сосуды, мышцы, пигментные клетки и лежит сразу же под склерой. В сосудистой оболочке выделяют три отдела – собственно сосудистую оболочку, ресничное тело и радужную оболочку.

Собственно сосудистая оболочка – задний, самый больший отдел сосудистой оболочки. Она содержит кровеносные сосуды, питающие сетчатку.

Радужная оболочка или радужка – передняя часть сосудистой оболочки; она содержит пигментные клетки и мышечные волокна. Пигментные клетки радужной оболочки обусловливают цвет глаз, зависящий от количества пигмента. В центре радужной оболочки находится отверстие – зрачок. Радужная оболочка играет ту же роль, что и диафрагма фотоаппарата. Благодаря сужению и расширению зрачка на сетчатку глаза попадает меньшее или большее количество света. Мышечная ткань радужки состоит из гладкомышечных волокон и сокращается непроизвольно. Регуляция диаметра зрачка осуществляется вегетативной нервной системой, причем симпатические влияния расширяют его просвет, а парасимпатические – сужают.

Ресничное тело кроме сосудов включает в себя кольцевую ресничную мышцу, которая прикрепляется к хрусталику по его периметру при помощи специальных связок и регулирует его кривизну. Регулируют сокращения ресничной мышцы в основном парасимпатические волокна. Немышечная часть ресничного тела выделяет жидкость – влагу камер (см. ниже).

3. Сетчатка – внутренняя оболочка глазного яблока. Она прилежит к сосудистой оболочке на всем ее протяжении вплоть до зрачка. В сетчатке находятся фоторецепторы – палочки и колбочки – и нервные клетки.

Внутреннее ядро глаза

Внутреннее ядро глаза состоит из светопроводящих стекловидного тела и хрусталика, а также водянистой влаги, наполняющей глазные камеры и служащей для питания безсосудистых образований глаза.

Хрусталик – двояковыпуклое прозрачное тело, расположенное внутри глазного яблока позади радужки и способное менять свою кривизну. Хрусталик удерживается в своем положении специальными связками, идущими к нему от ресничной мышцы. Основная функция хрусталика – преломление световых лучей (рефракция), которое осуществляется таким образом, чтобы изображение фокусировалось точно на сетчатку. При изменении кривизны хрусталика меняется его преломляющая способность и достигается аккомодация – приспособление к одинаково четкому видению предметов, находящихся на разных расстояниях (наводка на резкость). При рассматривании близкого предмета хрусталик становится более выпуклым, а удаленных предметов более плоским.

Известны три основные аномалии преломления лучей в глазу – близорукость, или миопия, дальнозоркость, или гиперметропия и старческая дальнозоркость (пресбиопия). При всех этих аномалиях преломляющая сила и длина глазного яблока не согласуются между собой, в отличие от глаза с нормальным зрением (рис. 7). Близорукость – аномалия рефракции глаза, при которой фокус оптической системы глаза находится перед сетчаткой, в стекловидном теле. Т.е. при близорукости продольная ось глаза слишком длинная. У близоруких людей самая дальняя точка ясного видения находится ближе, чем в норме. Чтобы хорошо видеть вдали, таким людям нужны очки с вогнутыми линзами. Противоположностью близорукости является дальнозоркость. В этом случае продольная ось глаза укорочена. В результате фокус изображения оказывается за сетчаткой, и ближайшая точка ясного видения находится дальше, чем у здоровых людей. Для коррекции дальнозоркости надо носить очки с выпуклыми линзами. При старческой дальнозоркости длина глазного яблока не меняется. Дефект зрения возникает за счет того, что с возрастом хрусталик становится менее эластичным, и при ослаблении натяжения связок хрусталика его выпуклость или не меняется, или увеличивается лишь незначительно.

Еще одна патология, связанная с нарушением рефракции носит название астигматизм. Он связан с различиями кривизны роговицы в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Это приводит к зависимости преломляющей силы роговицы от угла падения лучей. Небольшой астигматизм является физиологическим, т.е. он характерен и для нормального глаза. При выраженном астигматизме коррекция зрения осуществляется при помощи специальных линз.

Хрусталик глаза состоит из очень необычных клеток (хрусталиковых волокон), потерявших ядра и органоиды и содержащих большое количество белка кристаллина. Хрусталик не содержит сосудов и нервных волокон. Его рост прекращается в возрасте трех лет. В дальнейшем происходит постепенная потеря хрусталиком воды, в результате чего его объем уменьшается.

У пожилых людей содержание воды в хрусталике может снизиться до такой степени, что он становится непрозрачным, и тогда развивается слепота. Такое заболевание называется катаракта.

Стекловидное тело – прозрачное студенистое содержимое глазного яблока, расположенное между хрусталиком и сетчаткой. Стекловидное тело также лишено кровеносных сосудов и представляет собой аморфное межклеточное вещество желеобразной консистенции.

Передняя камера глазного яблока – пространство между роговицей и радужкой. Задняякамера глазного яблока – пространство между радужкой и хрусталиком. Обе камеры заполнены водянистой влагой и сообщаются через зрачок. Давление внутри глазного яблока зависит от количества влаги. Если ее отток затруднен, внутриглазное давление повышается, и развивается заболевание глаукома.