Практикум по нейрофизиологии
Лекция 1 Общая физиология сенсорных систем
Цель лекции Сформировать систему знаний о 1) о морфофункциональной организации сенсорной системы (СС), 2) об основных принципах строения и функции анализаторов 3) о свойствах анализаторов 4) о механизмах переработки информации в СС. 5) роли СС в восприятии информации
Вопросы 1. Основные понятия. Принципы строения и функции СС. 2. Свойства анализаторов. 3. Принципы обработки сенсорной информации
Литература Основная 1. Двуреченская Г. Я. , Куликов В. Ю. Физиология ВНД и сенсорных систем Дополнительная 2. Антропова Л. К. Физиология ВНД и сенсорных систем [Электронный ресурс] 3. Физиология человека / под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько [электронный ресурс]
![Литература 4. Ткаченко Г. И. . Физиология человека [Электронный ресурс] 5. Батуев А. С.](https://present5.com/presentation/135087379_326669321/image-6.jpg "Литература 4. Ткаченко Г. И. . Физиология человека [Электронный ресурс] 5. Батуев А. С.")
Литература 4. Ткаченко Г. И. . Физиология человека [Электронный ресурс] 5. Батуев А. С. Физиология сенсорных систем и ВНД 6. Смирнов В. М. , Будылина С. М. Физиология ВНД и сенсорных систем
1. Понятия, принципы строения и функции • Орган чувств, • Анализатор (И. П. Павлов) • Сенсорная система Орган чувств – анатомическое образование, обеспечивающее восприятие. Содержит рецепторный аппарат анализатора (сенсорной системы). Например, орган зрения, вкуса, слуха, равновесия, обоняния, кожа.
Анализатор – совокупность рецепторов, путей проведения возбуждения, а также нейронов, анализирующих раздражитель в коре большого мозга (И. П. Павлов). Сенсорная система – синоним
Сенсорная система (анализатор, по И. П. Павлову) – часть нервной системы, состоящая из сенсорных рецепторов, получающих стимулы из внешней или внутренней среды, нервных путей, передающих информацию от рецепторов в мозг, и центров коры головного мозга, которые перерабатывают эту информацию.
1. Орган чувств, 2. анализатор, (сенсорная система)
Сенсорные системы 1. Зрительная 2. Слуховая 3. Вестибулярная 4. Вкусовая 5. Обонятельная 6. Соматосенсорная Первый нейрон – вне ЦНС; I – второй нейрон; II – ствол мозга (3 -й нейрон, ядра таламуса); III – 4 -й нейрон, корковые концы анализатора. Вводят информацию и анализируют ее
Анализаторы § § § Зрительный Слуховой Вестибулярный Обонятельный Вкусовой Соматосенсорный (соматовисцеральный): экстеро-, интеро-, проприоцептивный отделы
Отделы анализатора (по И. П. Павлову) Рецепторы Периферический отдел Подкорковые центры Проводниковый отдел Кора больших полушарий Центральный отдел
Классификация анализаторов по локализации рецепторов • Экстероцептивные (рецепторы кожи, • слизистые оболочки), Интероцептивные (рецепторы во внутренних органах) • Проприоцептивные (собственные рецепторы мышц)
Основные принципы строения и функции сенсорных систем • Многослойность • Многоканальность • «Сенсорные воронки»
1. Многослойность • наличие нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторами, а последний – с нейронами моторных областей коры большого мозга.
Физиологическая роль многослойности 1. дает возможность специализировать нейронные слои на переработке разных видов сенсорной информации, 2. быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на первых уровнях сенсорной системы.
2. Многоканальность • - означает наличие в каждом слое множества нервных клеток, связанных с множеством клеток следующего слоя.
Физиологическая роль многоканальности Наличие таких параллельных каналов обработки и передачи информации обеспечивает сенсорной системе 1. точность и детальность анализа сигналов, 2. большую надежность.
3. Принцип «сенсорных воронок» • - разное число элементов в соседних слоях. Два вида сенсорных воронок: а) суживающиеся, б) расширяющиеся
Физиологический смысл • а) «суживающейся воронки» заключается в уменьшении избыточности информации, • б) «расширяющиеся» - в обеспечении дробного и сложного анализа разных признаков сигнала.
Таким образом • выделили 3 принципа строения анализатора (сенсорной системы) – это важно для понимания процесса переработки сенсорной информации
Функции сенсорной системы • Обнаружение сигналов рецепторы • Различение сигналов • Передача и преобразование сигналов • Кодирование информации • Детектирование сигналов кора • Опознание образов головного мозга
1. Обнаружение сигналов Начинается в рецепторах. Рецептор - это образование, эволюционно приспособленное к восприятию раздражителя определенной модальности из внешней или внутренней среды и преобразованию его энергии из физической или химической формы в форму нервного возбуждения.
Виды рецепторов по механизму генерации импульсов вкусовой обонятельный зрительный Слуховой, вестибулярный
Виды рецепторов • Нервные окончания: • 1 - свободные нервные окончания, 2 -диски Меркеля, 3 тельца Руффини, 4 - нервное окончание волосяного фолликула, 5 - колбы Краузе, 6 тельца Пачини
Классификации рецепторов • По модальности раздражителей фоторецепторы, механорецепторы, терморецепторы, хеморецепторы, ноцицепторы • По механизму возбуждения: - первично чувствующие, - вторично чувствующие • По ощущениям: • зрительные, слуховые температурные, болевые, тактильные • По месту нахождения раздражителя: - дистантные (зрительные, слуховые, обонятельные) и - контактные (вкусовые, тактильные, температурные)
Классификация рецепторов По механизму генерации импульсов все рецепторы Этапы образования сигнала: 1 этап – образование рецепторного потенциала (РП), 2 этап – образование генераторного потенциала (ГП) Первично чувствующие нейрон Обонятельные, Тактильные Проприорецепторы стимул РП, ГП стимул ЦНС цнс нейрон Вторично чувствующие РП ГП ах Зрительные, ЦНС Слуховые, Вестибулярные, вкусовые
2. Различение сигналов - способность замечать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. Различение начинается в рецепторах, но в этом процессе участвуют нейроны всей сенсорной системы. Минимальное различение между двумя стимулами – порог различения
Закон Вебера • Порог различения интенсивности раздражителя выше ранее действовавшего на определенную долю равен 3%. I / I = const, Где I – прирост силы (порог различения); I – сила раздражения, const – постоянная величина (константа)
Закон Вебера-Фехнера Ощущение увеличивается пропорционально логарифму интенсивности раздражения E = a х log I + b, где E – величина ощущения, I – сила раздражения, а и b – константы,
3. Передача и преобразование сигналов СС ппередает не все сигналы от возбужденных рецепторов Виды преобразования: • а) временная форма - пропускают сигналы о начале и конце действия раздражителя (принцип сжатия)
б) Пространственные преобразования а) СС пропускают сигналы от контуров возбужденной области, б) изменения соотношения разных частей сигнала
4. Кодирование информации Кодированием называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму - код. В сенсорной системе сигналы кодируются.
Виды кодирования: 1) двоичное, 2) временное, 3) пространственное, 4) принцип «меченой линии»
1. Двоичное кодирование В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, то есть наличием или отсутствием электрического импульса в тот или иной момент времени.
2. Временное кодирование - кодирование по частоте импульсных сигналов. - Виды кодирования: а) тоническое, б) фазическое, в) частотно – интервальное.
3. Пространственное кодирование осуществляется а) числом активированных нейронов, б) последовательностью активации нейронов.
4. Принцип «меченной линии» • передача информации строго • по одному каналу – от одной нервной клетки низшего слоя к другой нервной клетке более высокого слоя нейрон 1 нейрон или рецептор
5. Детектирование сигналов Это избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение. нейроны-детекторы: простые, сложные, сверхсложные
6. Опознание образов Данная операция заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, то есть классификации сенсорных образов.
2. СВОЙСТВА СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ 1) Избирательная чувствительность к адекватным раздражителям (специфичность) рецепторов 2) Высокая возбудимость (низкий порог ощущений) 3) адаптация рецепторов сенсорных систем
1) Чувствительность рецепторов Порог чувствительности – минимальное раздражение, вызывающее ощущение Чем ниже порог, тем выше чувствительность !!!
3) Адаптация рецепторов СС Адаптация – это общее свойство сенсорных систем, заключающееся в приспособлении к длительно действующему раздражителю. Механизм адаптации – изменение порога чувствительности рецепторов
По скорости адаптации выделяют а) быстро адаптирующиеся (тактильные рецепторы), б) медленно адаптирующиеся (вестибулярные, проприорецепторы)
3. Принципы обработки информации
Обработка сенсорной информации Уровни обработки кора БП уровни ретикулярный таламический корковый Тонкий анализ, опознание Физиологические механизмы Дифференциация по вертикали и горизонтали Многослойность Сенсорные воронки Морфофункциональная организация сенсорной системы анализатора Взаимодействие анализаторов цели НД: простые, сложные, сверхсложные таламус Основные принципы обработки спинальный рецепторы спинной мозг Многоканальность торможение информации выделение информации ограничение информации Задачи Участие РФ НД – нейроныдетекторы РФ – ретикулярная формация СРФ – стволовая ретикулярная формация ТРФ – таламическая ретикулярная формация БП – большие полушария Возбуждение дивергенция, конвергенция, суммация, кодирование Торможение латеральное, возвратное, реципрокное Специфический путь (сенсорная система) Неспецифический путь (СРФ и ТРФ) Передает полимодальную информацию, повышает или уменьшает возбудимость центров коры БП Передает конкретную мономодальную информацию от рецептивного поля
Задачи обработки информации • Ограничение поступающей информации • Выделение актуальной информации
Уровни обработки сенсорной информации • • Рецепторы, Спинной мозг, Таламус, Кора больших полушарий Участвуют в обработке информации нейроны-детекторы (простые, сложные, сверхсложные)
Основные принципы обработки информации 1. Взаимодействие анализаторов 2. Участие ретикулярной формации 3. Морфофункциональная организация сенсорной системы
1. Взаимодействие анализаторов Уровни взаимосвязи: • • Спинальный Ретикулярный, Таламический, Корковый Цели взаимодействия: Тонкий анализ, опознание – корковый уровень
2. Участие ретикулярной формации (РФ) • Передает полимодальную информацию в центры коры больших полушарий (КБП), • Повышает или уменьшает возбудимость центров коры КБП.
3. Морфофункциональная организация сенсорной системы анализатора 1) Основные принципы строения сенсорных систем (многослойность, многоканальность, сенсорные воронки), 2) Основные физиологические процессы (возбуждение и торможение)
Основные физиологические процессы Возбуждение: дивергенция, конвергенция, суммация, кодирование; Торможение: латеральное, возвратное, реципрокное
Обработка сенсорной информации Уровни обработки кора БП уровни ретикулярный таламический корковый Тонкий анализ, опознание Физиологические механизмы Дифференциация по вертикали и горизонтали Многослойность Сенсорные воронки Морфофункциональная организация сенсорной системы анализатора Взаимодействие анализаторов цели НД: простые, сложные, сверхсложные таламус Основные принципы обработки спинальный рецепторы спинной мозг Многоканальность торможение информации выделение информации ограничение информации Задачи Участие РФ НД – нейроныдетекторы РФ – ретикулярная формация СРФ – стволовая ретикулярная формация ТРФ – таламическая ретикулярная формация БП – большие полушария Возбуждение дивергенция, конвергенция, суммация, кодирование Торможение латеральное, возвратное, реципрокное Специфический путь (сенсорная система) Неспецифический путь (СРФ и ТРФ) Передает полимодальную информацию, повышает или уменьшает возбудимость центров коры БП Передает конкретную мономодальную информацию от рецептивного поля
Спасибо за внимание
В чем отличие? 1. орган чувств, 2. анализатор, 3. сенсорная система
Спасибо за внимание
Фоторецепторы сетчатки
Сенсорная система (анализатор, по И. П. Павлову) – часть нервной системы, состоящая из сенсорных рецепторов, получающих стимулы из внешней или внутренней среды, нервных путей, передающих информацию от рецепторов в мозг, и центров коры головного мозга, которые перерабатывают эту информацию.
• Сенсорная система вводит информацию в мозг • анализирует ее.
Задачи системы • Введение информации • Переработка информации
В чем отличие? 1. орган чувств, 2. анализатор, 3. сенсорная система
Классификация анализаторов • • • Экстероцептивные Интероцептивные Проприоцептивные
Виды рецепторов по механизму генерации импульсов вкусовой обонятельный зрительный Слуховой, вестибулярный
Обнаружение сигналов Начинается в рецепторах. Рецептор - это образование , эволюционно приспособленное к восприятию раздражителя определенной модальности из внешней или внутренней среды и преобразованию его из физической или химической формы в форму нервного возбуждения.
2. Различение сигналов - способность замечать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. Различение начинается в рецепторах, но в этом процессе участвуют нейроны всей сенсорной системы.
Передача и преобразование сигналов • пространственные • временные
Временные преобразования • для временных преобразований информации во всех сенсорных системах типично сжатие
Пространственные преобразования – это изменения соотношения разных частей сигнала
Кодирование информации Кодированием называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму - код. В сенсорной системе сигналы кодируются.
Виды кодирования: 1. 2. 3. 4. двоичное, временное, Пространственное, принцип «меченой линии»
Временное кодирование: • временное, тоническое (по частоте импульсов), фазическое (частотно-интервальное) • пространственное • принцип «меченой линии»
пространственное кодирование: • • • Количеством активированных нейронов, Последовательностью активации нейронов принцип «меченой линии»
Принцип «меченной линии» : • Предполагает…
Двоичное кодирование В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, то есть наличием или отсутствием электрического импульса в тот или иной момент времени.
Временное кодирование - кодирование по частоте импульсных сигналов. - Виды кодирования: а) тоническое, б) фазическое, в) частотно – интервальное.
Пространственное кодирование ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ а) числом активированных нейронов, б) последовательностью активации нейронов.
Принцип «меченной линии» • Передача импульсов возбуждения от конкретного рецептора (нервной клетки) к к конкретному одному и тому же нейрону. 2 нейрон 1 нейрон
Детектирование сигналов Это избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение.
Опознание образов Данная операция заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, то есть классификации сенсорных образов.
Классификация рецепторов по характеру ощущений: § § § § § Зрительные Слуховые Обонятельные Вкусовые Осязательные Терморецепторы Проприорецепторы Вестибулярные Рецепторы боли
Рецепторы по характеру контакта со средой
• Дистантные, получающие информацию на расстоянии от источника раздражения, • Контактные, возбуждающиеся при непосредственном соприкосновениями с раздражителями.
Рецепторы в зависимости от природы раздражителя: § § § Механорецепторы Хеморецепторы Фоторецепторы Терморецепторы Ноцирецепторы (болевые рецепторы)
По механизму генерации импульсов все рецепторы
Первично чувствующие К ним относятся рецепторы 1)обоняния 2)тактильные, 3)проприорецепторы, Они различаются тем, что преобразование энергии раздражения в энергию нервного импульса происходит у них в первом нейроне сенсорной системы.
Вторично чувствующие Относятся рецепторы вкуса , слуха, зрения , вестибулярного аппарата. У них между раздражителем и первым нейроном находятся специализированная рецепторная клетка, не генерирующая импульса. •
Рецепторы по локализации - экстерорецептивные (внешние) - слуховые зрительные, обонятельные вкусовые, осязательные. - интерорецептивные (внутренние) вестибулорецепторы, проприорецепторы, висцерорецепторы.
Рецептивное поле – участок кожи, содержащий рецепторы, раздражение которых вызывает однотипную реакцию
СВОЙСТВА СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ
Адаптация сенсорной системы Адаптация – это общее свойство сенсорных систем, заключающееся в приспособлении к длительно действующему раздражителю.
По скорости адаптации выделяют рецепторы а) быстро адаптирующиеся (тактильные, механорецепторы), б) медленно адаптирующиеся (проприорецепторы)
Благодарю за внимание
1. Многослойность - - наличие нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторами, а последний – с нейронами моторных областей коры большого мозга. Это свойство дает возможность специализировать нейронные слои на переработке разных видов сенсорной информации, что позволяет быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на первых уровнях сенсорной системы.
2. Многоканальность - означает наличие в каждом слое множества нервных клеток, связанных с множеством клеток следующего слоя. Наличие таких параллельных каналов обработки и передачи информации обеспечивает сенсорной системе точность и детальность анализа сигналов и большую надежность.
3. «Сенсорные воронки» - разное число элементов в соседних слоях. Существуют «суживающиеся воронки» и «расширяющиеся» . Физиологический смысл «суживающейся воронки» заключается в уменьшении избыточности информации, а «расширяющиеся» - в обеспечении дробного и сложного анализа разных признаков сигнала.
4. 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 осуществляет определенную функции.
4. Дифференциация по горизонтали заключается в различных свойствах рецепторов, нейронов и связи между ними в пределах каждого из слоев.
3) Взаимодействие анализаторов o осуществляется на всех уровнях системы: спинальном, ретикулярном таламическом, корковом. Например, взаимосвязь зрительного и вестибулярного анализатора, вкусового и обонятельного и т. д.
Скачать презентацию Практикум по нейрофизиологии Лекция 1 Общая физиология
Л 1 Пр НФ Физ Сенс нгму (2).ppt