Лекция 11 часть 1 Тема Общая физиология

Лекция № 11 часть 1 Тема: Общая физиология сенсорных систем Фармацевтический факультет 2011 / 2012 учебный год 13 мая 2012 г.

Литература основная Физиология человека Под редакцией В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько Медицина, 2003 (2007) г. С. 541 – 547

Журнал «Сенсорные системы» • Публикуются статьи по основным направлениям фундаментальных исследований сенсорных систем. • Журнал призван отразить ход разносторонних исследований в области сенсорной физиологии, способствовать координации и объединению усилий коллективов различного профиля и стимулировать интерес к одному из увлекательнейших и ответственных разделов науки о мозге.

• Смирнов В. М. • Физиология сенсорных систем и высшая нервная деятельность (4 -е изд. , стер. ) учеб. пособие • Издательство: Академия • Дата издания: 2009 • Страницы: 336 • Цена: 570. 00 р.

• Анатомия, физиология и патология сенсорных систем • Автор: Б. М. Коган, К. В. Машилов • Издательство: Аспект Пресс • 2011 г. • 384 страниц • 462 руб.

• Основы сенсорной физиологии, • Шмидт Р. , • 1984 г.

• Основы нейрофизиологии • Шульговский В. В. • Издательство: Аспект Пресс • 2000 год • 277 стр.

Вопрос 1 Сенсорные системы и связанные с ними понятия

Вопрос 1. 1 Понятие «сенсорная система»

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» Термин «анализатор» ввел И. П. Павлов в 1909 г. Этот термин является синонимом термина сенсорные системы, который сейчас употребляется значительно чаще. Сенсорная система от латинского sensus чувство.

Сенсорная система — совокупность связанных друг с другом структур нервной системы, функцией которых является ввод в ЦНС информации об определенных раздражителях внешней и внутренней среды и её обработка.

Зачем нужны сенсорные системы? - Бабушка, бабушка, а почему у тебя такие большие глаза? - Это чтобы лучше видеть тебя, внученька! - ответил волк. - Бабушка, бабушка, а почему у тебя такие большие уши? - Это чтобы лучше слышать тебя, внученька! - ответил волк. - …

С. 541 Информация, поступающая в мозг через сенсорные системы, необходима для … • рефлекторных актов (простых и сложных) • психической деятельности человека

И. М. Сеченов «Психический акт не может явиться в сознании без внешнего чувственного возбуждения» .

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» • Переработка сенсорной информации может сопровождаться, но может и не сопровождаться осознанием стимула. • Если осознание происходит, говорят об ощущении. • Понимание ощущения приводит к восприятию.

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» • Ощущение и восприятие относятся к психическим процессам познания, с которыми мы будем знакомиться позже. • Сегодня мы лишь коснемся вопросов, непосредственно связанных с физиологией сенсорных систем, причём сделаем это схематически.

Чувствительность в физиологии • воспринимаемая психикой часть рецепции (всей афферентной импульсации, поступающей в различные отделы ЦНС); • способность организма воспринимать раздражения, исходящие из окружающей среды или из собственных тканей и органов.

Общая чувствительность • Поверхностная (экстероцептивная) – болевая – температурная – тактильная • Глубокая (проприоцептивная) – мышечно-суставная – вибрационная – кинестезия — определение движения кожной складки – чувство массы тела

Сложные формы чувствительности – Интероцептивная — обусловлена раздражением рецепторов внутренних органов. – Двухмерно-пространственное чувство — чувство локализации укола, прикосновения, узнавание написанных на коже знаков и букв. – Дискриминационная чувствительность — различение уколов, наносимых на близком расстоянии (например, циркулем Вебера). – Стереогноз — узнавание предметов наощупь.

Специальная чувствительность • Восприятие света — зрение • Восприятие звука – Слух – Эхолокация • Химическая чувствительность – Обоняние – Вкус – Стереохимическое чувство (у насекомых и у молотоголовых акул) • Электрорецепция • Магниторецепция (у некоторых акул)

Вопрос 1. 2 Свойства ощущений

Свойства ощущений • • • Адаптация Сенсибилизация Контраст Наличие последовательных образов Наличие порогов ощущений – верхнего – нижнего – разностного

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» Адаптация — повышение или понижение чувствительности анализаторов в результате непрерывного или длительного воздействия раздражителей.

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» Сенсибилизация — повышение чувствительности анализаторов

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» Контраст — увеличение чувствительности к раздражителю вследствие одновременного действия другого слабого раздражителя Или — уменьшение чувствительности к раздражителю вследствие одновременного действия другого сильного раздражителя.

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» Последовательные образы — продолжение ощущения, когда действие раздражителя уже прекратилось.

Вопрос 1. 3 Сенсорная депривация

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» Значение сенсорных систем для организма мы можем оценить при уменьшение или полном устранении поступающей информации из внешней среды, т. е. Сенсорной депривации (англ. deprivation лишение, утрата).

Сенсорная депривация • частичное или полное лишение одного или более органов чувств внешнего воздействия. • используется в нетрадиционной медицине, йоге, медитации, психологических экспериментах • а также для пыток и наказаний.

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» Сенсорная депривация достигается с помощью: • • Хирургического вмешательства на структурах сенсорных систем. Создания специальных условий, которые уменьшают поток информации.

Сенсорная депривация • частичное или полное лишение одного или более органов чувств внешнего воздействия.

Самые простые устройства для депривации, такие как • повязка на глаза • затычки для ушей

Тюрьма в Гуантанамо • Пытка сенсорной депривацией

В 1970 году Я. Гросс и П. Кемпе разработали Camera silens ( «Беззвучную камеру» ). Она позволяет лишить человека практически всех ощущений и изолировать его от любых связей с окружающим миром. Такой опыт крайне травматичен, поэтому от этих изысканий решили отказаться.

«Антихранилище» информации В 1994 году Олаф Арндт и Роб Монен сконструировали её заново

Джон Каннингем Лилли • англ. John Cunningham Lilly • 1915 — 2001 • американский врачпсихоаналитик, учёныйнейробиолог. • Известен своими исследованиями природы сознания в камере сенсорной депривации, психоделиков и коммуникативной способности дельфинов.

Метод REST (флоатинг) • Питер Сьюдфелд и Родерик Борри из Университета Британской Колумбии изучали терапевтические применения камеры сенсорной депривации в конце 1970 -х. • Их техника была названа «Терапия ограниченной средовой стимуляции» (Restricted Environmental Stimulation Therapy, REST).

Камера сенсорной депривации • звуко- и светонепроницаемый бак, где человек плавает в солёной воде плотности тела и температура которой близка к температуре тела. • Такая камера была впервые использована Дж. Лилли в 1954 г. • используются для медитации, расслабления и в нетрадиционной медицине. • используется термин «флоутинг» капсула (англ. float — свободно плавать, держаться на поверхности).

Флоатинг • флоат-капсула

Понятия «сенсорная система» , «анализатор» Хирургическая депривация в приводит к деафферентации, т. е. лишению афферентной импульсации центральных структур сенсорных систем

Вопрос 1. 4 «Экстрасенсорное» восприятие (? )

Экстрасенсорное восприятие • экстрасенсо рика, ЭСВ) • от лат. extra — «сверх» , «вне» ; sensus — «чувство» • термин, использующийся для многих якобы существующих паранормальных форм восприятия или способностей человека Существование подобных форм восприятия и способностей не имеет под собой доказательств.

Вопрос 2 Типы сенсорных систем

The 5 Senses Hans Makart

Шестое чувство • разговорное название любого чувства человека, помимо пяти «основных» : зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса. В частности: — чувство равновесия. — гипотетическое экстрасенсорное чувство. Эта идиома используется в произведениях культуры: • «Шестое чувство» — известное стихотворение Н. Гумилёва. • «Шестое чувство» — фильм М. Найта Шьямалана с Брюсом Уиллисом в главной роли. • «Шестое чувство» — американский телесериал 1972 года. • «Шестое чувство» — старейшее литературное объединение города Обнинска, получившее своё название в честь стихотворения Николая Гумилёва; существовало с 1960 до конца 1990 -х гг.

Николай Гумилев Шестое чувство (1920) Так, век за веком - скоро ли, Господь? – Под скальпелем природы и искусства, Кричит наш дух, изнемогает плоть, Рождая орган для шестого чувства.

Типы сенсорных систем Психофизиологическая классификация (рецепторов) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Зрительная Слуховая Вестибулярная Обонятельная Вкусовая Тактильная Проприоцептивная

Типы сенсорных систем С • • • экстерорецепцией Зрительная Слуховая Тактильная Вкусовая Обонятельная С • • • интерорецепцией Вестибулярная Проприоцептивная Висцерорецептивная ?

Типы сенсорных систем По характеру контакта Дистантные • Зрительная • Слуховая • Обонятельная Контактные • Вкусовая • Вестибулярная • Тактильная

Типы сенсорных систем • • • По природе раздражителя С фоторецепцией Зрительная С механорецепцией Слуховая Вестибулярная Тактильная С хеморецепцией Вкусовая Обонятельная С терморецепцией С ноцицепцией

Типы сенсорных систем • • По природе сенсорной клетки Первичночувствующие Зрительная Обонятельная Тактильная Проприоцептивная • • • Вторичночувствующие Слуховая Вестибулярная Вкусовая

Типы сенсорных систем Прогрессивные сенсорные системы • Зрительная • Слуховая

Типы сенсорных систем Признаки прогрессивных сенсорные системы • • • наиболее дифференцированное строение рецепторного аппарата большое число мозговых структур получают импульсацию большее число кортикальных полей занято обработкой информации, развито управление функционированием отдельных их структур с помощью обратных связей. результаты функционирования систем в максимальной степени осознаются.

Вопрос 3 Общая схема строения сенсорных систем

Общая схема строения сенсорных систем И. П. Павлов различал 3 отдела анализатора: • периферический (совокупность рецепторов), • проводниковый (пути проведения возбуждения), • центральный (нейроны коры, которые анализируют стимул)

Общая схема строения сенсорных систем Не путайте анализаторы с рефлекторными дугами. У анализаторов нет эффекторной части.

Общие принципы строения сенсорных систем • • • многослойность многоканальность наличие сенсорных воронок – суживающихся – расширяющихся • дифференциация элементов сенсорной системы – по горизонтали – по вертикали

Общие принципы строения сенсорных систем

Вопрос 4 Этапы рецепторного акта в сенсорных системах

• Этапы рецепторного акта в первично- и вторичночувствующих рецепторах

Этапы рецепторного акта в первичночувствующих рецепторах 1. специфическое взаимодействие раздражителя с мембраной рецептора на молекулярном 2. возникновение РП, в месте взаимодействия стимула с рецептором (следствие изменения проницаемости мембраны рецептора); 3. электротоническое распространение РП к аксону сенсорного нейрона; 4. генерация ПД; 5. проведение ПД по нервному волокну в ортодромном направлении.

Этапы рецепторного акта в вторичночувствующих рецепторах I-III этапы совпадают с аналоичными этапами первичночувствующих рецепторов, но протекают в специализированной рецептирующей клетке и заканчиваются на ее пресинаптической мембране; 1. 2. 3. специфическое взаимодействие раздражителя с мембраной рецептора на молекулярном возникновение РП, в месте взаимодействия стимула с рецептором (следствие изменения проницаемости мембраны рецептора); электротоническое распространение РП к аксону сенсорного нейрона; 4. выделение медиатора пресинаптическими структурами; 5. возникновение ПСП на постсинаптической мембране нервного волокна 6. электротоническое распространение ПСП по нервному волокну; 7. генерация ПД электрогенными участками этого волокна; 8. проведение ПД по нервному волокну в ортодромном направлении.

Свойства рецепторных потенциалов • Образуются в месте действия стимула. • Градуальность: стимулами разной интенсивности большинство рецепторов деполяризуется (или гиперполяризуется, как в случае палочек и колбочек) неодинаково. Хотя амплитуда потенциала определенным образом отражает силу стимуляции, последняя не служит источником энергии для такого изменения клетки. Единственная функция стимула - управление ионными токами через мембрану. • Локальность: распространяется по клетке электротонически, а не проводится активно по мембране. • Рецепторные потенциалы могут подвергаться пространственной и временной суммации.

Свойства генераторных потенциалов • Образуются в месте генерации потенциала действия (аксонный холмик, первый перехват Ранвье). • Является результатом пространственной и временной суммации рецепторных потенциалов. • Градуален: рецепторным потенциалам (стимулам) разной интенсивности соответствует большее или меньшее значение. Большей величине генераторного потенциала соответствует большая частота формирования потенциала действия (следования импульсов). • Локальный, но является источником потенциала действия распространяющегося по мембране активно.

Вопрос 5 Сенсорные пороги (пороги ощущений)

Сенсорные пороги (пороги ощущений) • Абсолютные (нижний и верхний) • Дифференциальные (разностные пороги, пороги различения)

Сенсорные пороги (пороги ощущений) • Верхний порог — максимальная сила раздражителя, сверх которой это раздражение перестаёт ощущаться.

Сенсорные пороги (пороги ощущений) • Нижний порог — минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать в анализаторе нервное возбуждение, достаточное для возникновения ощущения.

Обнаружение сенсорных сигналов в рецепторах (абсолютные пороги) • Как быть, если порог «размыт» ?

Различение сигналов в рецепторах (дифференциальные пороги) • Дифференциальный порог — минимальное различие между значениями силы стимула, необходимое для обеспечения разных реакций на эти стимулы.

Вопрос 5 Закон Вебера-Фехнера

Закон Вебера — Фехнера • эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула.

• В ряде экспериментов, начиная с 1834 года, Э. Вебер показал, что новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. • Так, чтобы два предмета воспринимались как различные по весу, их вес должен различаться на 1/30, а не на x грамм. • Для различения двух источников света по яркости необходимо, чтобы их яркость отличалась на 1/100, а не на x люмен и т. д.

Можно сказать и так: • отношение минимального приращения силы раздражителя, впервые вызывающего новые ощущения, к исходному значению силы раздражителя есть величина постоянная.

Дифференциальные пороги интенсивности стимула (закон Вебера-Фехнера) Фехнер придал этому принципу вид математического закона известного как закон Вебера—Фехнера ΔI / I = k , где: ΔI — едва ощущаемое изменение силы стимула; I — сила стимула; k — величина постоянная в определенном диапазоне интенсивностей. Эту величину часто называют коэффициентом Вебера.

Типичные коэффициенты (отношения) Вебера для разных сенсорных систем • • Вкус (соль) - 0, 083 Яркость - 0, 079 Громкость - 0, 048 Вибрация (ощущаемая кончиками пальцев) - 0, 036 • Длина линии - 0, 029 • Тяжесть - 0, 020 • Электрический ток - 0, 013

• На основе наблюдений Э. Вебера Г. Фехнер в 1860 году сформулировал «основной психофизический закон» :

Пример применения «основного психофизического закона» : • Люстра из 8 лампочек, кажется настолько же ярче люстры из 4 -х лампочек, насколько люстра из 4 -х лампочек ярче люстры из 2 -х лампочек. • То есть количество лампочек должно увеличиваться в одинаковое число раз, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. • И наоборот, если абсолютный прирост яркости (разница в яркости «после» и «до» ) постоянен, то нам будет казаться, что абсолютный прирост уменьшается по мере роста самого значения яркости. • Например, если добавить одну лампочку к люстре из двух лампочек, то кажущийся прирост в яркости будет значительным. Если же добавить одну лампочку к люстре из 12 лампочек, то мы практически не заметим прироста яркости.

• • • Так, люстра, в которой 8 лампочек, кажется нам настолько же ярче люстры из 4 -х лампочек, насколько люстра из 4 -х лампочек ярче люстры из 2 -х лампочек. То есть количество лампочек должно увеличиваться в одинаковое число раз, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. И наоборот, если абсолютный прирост яркости (разница в яркости «после» и «до» ) постоянен, то нам будет казаться, что абсолютный прирост уменьшается по мере роста самого значения яркости. Например, если добавить одну лампочку к люстре из двух лампочек, то кажущийся прирост в яркости будет значительным. Если же добавить одну лампочку к люстре из 12 лампочек, то мы практически не заметим прироста яркости. Можно сказать и так: отношение минимального приращения силы раздражителя, впервые вызывающего новые ощущения, к исходной величине раздражителя есть величина постоянная. Закон Вебера — Фехнера можно объяснить тем, что константы скорости химических реакций, проходящих при рецептировании, нелинейно зависят от концентрации химических посредников физических раздражителей или собственно химических раздражителей. [источник не указан 174 дня]

Схематическое изображение закона Фехнера • По оси абсцисс – интенсивность стимула, • по оси oрдинат – дифференциальны е пороги

Связь между ощущением и стимуляцией, как ее трактует закон Фехнера

Закон Стенли Стивенса • модификация основного психофизического закона, предложенная американским психологом Стивенсом • связывает силу ощущения с определённой степенью физической интенсивности раздражителя. • По закону Фехнера между рядом ощущений и рядом физических раздражителей существует логарифмическая зависимость. Стивенс считал, что зависимость степенная

Закон Стенли Стивенса

Стенли Стивенса • не был первым, кто предложил описывать связь силы стимула и ощущения степенным законом, но … • он впервые проанализировал экспериментальные данные и опубликовал на их основе конкретные значения коэффициентов.

Закон Стенли Стивенса • Показатель степенной функции (n) для разных модальностей ощущений различен. Например: • для громкости звука частотой 3000 Гц он имеет значение 0, 67; • для электрического тока, пропускаемого через пальцы — 3, 5.

Закон Стенли Стивенса

Вопрос 7 Центральные отделы сенсорных систем

Соматическая организация моторной и сенсорной областей коры человека

• С тех пор начал свое странствие по страницам книг знаменитый «гомункулус Пенфилда» – схема представленности различных участков человеческого тела вдоль центральной (Роландовой) борозды, протянувшейся по большим полушариям мозга от темени до виска.

Homunculus

Вопрос 8 Возрастные особенности сенсорных систем

В 6 недель ребенок чувствует боль и отдергивает руку, если ее уколоть. В 10 - 12 недель малыш реагирует на свет, тепло, шум. Он чаще глотает околоплодные воды, если их подсластить, и перестает глотать, если они будут горькими. В 14 недель если на ребёнка направить яркий свет, он закроет лицо руками.