Сенсорная система

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Глаз человека (правый). Глаз размещается в орбите (глазнице). Его окружают придатки глаза, обеспечивающие нормальное функционирование органа зрения — веки, выстланные изнутри слизистой оболочкой — конъюнктивой века; слезный аппарат и др. Брови защищают глаза от стекания на них пота, их волоски предупреждают обладателя глаз об опасности механического повреждения (см. также вибриссы)

Сенсорная система — совокупность периферических и центральных структур нервной системы, воспринимающих сигналы различных модальностей из окружающей или внутренней среды[1][2][3]. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, выполняющих обработку полученных сигналов. Больше всего известными сенсорными системами являются:

При помощи сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температуру, вкус, звук или давление.

Ещё сенсорными системами называют анализаторы. Понятие «анализатор» ввёл российский физиолог И. П. Павлов[3]. Анализаторы (сенсорные системы) — это совокупность образований, которые воспринимают, передают и анализируют информацию из окружающей и внутренней среды организма.

Годы жизни, скорректированные по нетрудоспособности из-за заболеваний органов чувств на 100 000 жителей в 2002 году. [4]
     нет данных      менее 200      200-400      400-600      600-800      800-1000      1000-1200      1200-1400      1400-1600      1600-1800      1800-2000      2000-2300      более 2300

Подразделение сенсорных систем[править]

Сенсорные системы подразделяются на:

  • Внешние,
  • Внутренние.

Внешние сенсорные системы снабжены экстерорецепторами, внутренние — интерорецепторами. В обычных условиях на организм постоянно осуществляется комплексное воздействие разных раздражиттелей и сенсорные системы работают в постоянном взаимодействии. Любая психофизиологическая функция полисенсорна[5].

К основным принципам устройства сенсорных систем относятся[5]:

  • Принцип многоканальности (дублирование с целью повышения надёжности системы)
  • Принцип многоуровневости передачи информации
  • Принцип конвергенции (концевые развлетвления одного нейрона контактируют с несколькими нейронами предыдущего уровня; воронка Шеррингтона)
  • Принцип дивергенции (мультипликации; контакт с несколькими нейронами более высокого уровня)
  • Принцип обратных связей (у всех уровней системы есть и восходящий, и нисходящий путь; обратные связи имеют тормозное значение как часть процеса обработки сигнала)
  • Принцип кортикализации (в новой коре представлены все сенсорные системы; следовательно, кора функционально многозначна, и не существует абсолютной локализации)
  • Принцип двусторонней симметрии (существует в относительной степени)
  • Принцип структурно-функциональных корреляций (кортикализация разных сенсорных систем имеет разную степень)

Кодирование информации[править]

Раздражимость как свойство организма — способность к ответу, позволяющая приспособиться к условиям среды. Раздражителем может быть любое химико-физическое изменение среды. Рецепторные элементы нервной системы позволяют воспринимать существенные раздражители и трансформировать их в нервные импульсы[6].

Наиболее важны следующие четыре характеристики сенсорных стимулов[6]:

  • тип
  • интенсивность (определяется деятельностью нижних уровней сенсорных систем; носит S-образный характер, то есть наибольшие изменения частоты импульсации нейрона происходят при варьировании интенсивности в средней части кривой, что позволяет улавливать малые изменения сигналов низкой интенсивности — закон Вебера — Фехнера)
  • местонахождение (например, локализация источника звука происходит благодаря разному времени прихода звуковой волны на каждое ухо (для низкочастотных сигналов) или межушным различиям стимуляции по интенсивности (для высокочастотных сигналов)[7]; в любом случае импульсация, несмотря на теоретическую возможность широкой дивергенции, передаётся по принципу меченой линии, что позволяет определить источник сигнала)
  • продолжительность.

Помимо «принципа меченой линии» иррадиацию возбуждения ограничивает латеральное торможение (то есть возбуждённые рецепторы или нейроны затормаживают соседние клетки, обеспечивая контраст)[6].

Зрительная система[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Зрительная система
Проводящие пути зрительного анализатора 1- Левая половина зрительного поля, 2- Правая половина зрительного поля, 3- Глаз, 4- Сетчатка, 5- Зрительные нервы, 6- Глазодвигательный нерв, 7- Хиазма, 8- Зрительный тракт, 9- Латеральное коленчатое тело, 10- Верхние бугры четверохолмия, 11- Неспецифический зрительный путь.

Бинокулярная (стереоскопическая) зрительная система, эволюционно возникшая у животных способна воспринимать электромагнитное излучение видимого спектра (света), преобразовывая спроектированное на сетчатку изображение предметов в пространстве, в электрические импульсы передающиеся в мозг и вызывающие ощущение окружающего пространства. Зрительная система обеспечивает функцию зрения.

Зрительная система млекопитающих включает следующие анатомические образования:

Зрение человека[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Зрение человека

Зрение человека — процесс психофизиологической обработки изображения объектов окружающего мира, осуществляемый зрительной системой, позволяющий получать представление о величине, форме (перспективе) и цвете предметов, их взаимном расположении и расстоянии между ними. Из-за большого числа этапов процесса зрительного восприятия его отдельные характеристики рассматриваются с точки зрения разных наук — оптики, физики , психологии, физиологии, химии (биохимии). На каждом этапе восприятия возможно возникновение искажений, ошибок, сбоев. Мозг человека обрабатывает полученную информацию и вносит необходимые коррективы. Эти процессы носят неосознанный характер и реализуются в многоуровневой автономной корректировке искажений. В итоге устраняются сферическая и хроматическая аберрации, эффекты слепого пятна, вносится цветокоррекция, формируется (стереоскопическое изображение) и т. д. В тех случаях, когда подсознательная обработка информации недостаточна, или же избыточна, возникают зрительные иллюзии.

Слуховая система[править]

Сенсорная система, обеспечивающая кодирование акустических стимулов и обусловливающая способность животных ориентироваться в окружающей среде посредством оценки акустических раздражителей. Периферические отделы слуховой системы представлены органами слуха и лежащими во внутреннем ухе фонорецепторами. На основе формирования сенсорных систем (слуховой и зрительной) формируется назывательная (номинативная) функция речи — ребёнок ассоциирует предметы и их названия.

Человеческое ухо состоит из трех частей:

  • Среднее ухо — часть слуховой системы млекопитающих (в том числе человека), развившаяся из костей нижней челюсти[17] и обеспечивающая преобразование колебаний воздуха в колебания жидкости, наполняющей внутреннее ухо.[18] Основной частью среднего уха является барабанная полость — небольшое пространство объемом около 1см³, находящееся в височной кости. Здесь находятся три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко — они передают звуковые колебания из наружного уха во внутреннее, одновременно усиливая их.

Обонятельная сенсорная система[править]

Андрей Везалий, Fabrica, 1543. Обонятельные луковицы и обонятельные пути человека (выделены красным)

Обонятельная сенсорная система - сенсорная система восприятия раздражений у позвоночных, осуществляющая восприятие, передачу и анализ обонятельных ощущений. Объединяет следующие элементы:

  • Периферический отдел включающий органы обоняния, обонятельный эпителий, содержащий хеморецепторы и обонятельный нерв. В парных проводящих нервных путях отсутствуют общие элементы, поэтому возможно одностороннее поражение обонятельных центров с нарушением обоняния на стороне поражения.
  • Вторичный центр обработки обонятельной информации — первичные обонятельные центры (переднее продырявленное вещество (лат. substantia perforata anterior), лат. area subcallosa и прозрачная перегородка (лат. septum pellucidum)) и добавочный орган (вомер, воспринимающий феромоны)
  • Центральный отдел — конечный центр анализа обонятельной информации — находится в переднем мозге. Он состоит из обонятельной луковицы, связанной ветвями обонятельного тракта с центрами, которые расположены в палеокортексе и в подкорковых ядрах.

Вкусовая система[править]

Сенсорная система, при помощи которой воспринимаются вкусовые раздражения. Вкусовые органы — периферическая часть вкусового анализатора, состоящая из особых чувствительных клеток (вкусовых рецепторов). У большинства беспозвоночных вкусовые органы и органы обоняния ещё не разделены и являются органами общего химического чувства — вкуса и обоняния. Вкусовые органы насекомых представлены особыми хитиновыми волосками — сенсиллами, расположенными на ротовых придатках, в полости рта и др. В состав волоска входят опорные клетки, они окружают рецепторные клетки, дающие 2 тонких отростка — периферический, снабжённый видоизменённой ресничкой, которая заканчивается в области поры и непосредственно соприкасается со вкусовыми веществами, и центральный, идущий в центральную нервную систему. У низших позвоночных, например рыб, вкусовые органы могут располагаться по всему телу, но в особенности на губах, усиках, в ротовой полости, на жаберных дужках. У земноводных вкусовые органы находятся только в ротовой полости и отчасти в носовой. У млекопитающих животных и человека вкусовые органы помещаются главным образом на сосочках языка и отчасти на мягком нёбе и задней стенке глотки. Наибольшего развития вкусовые органы достигают у животных, медленно и хорошо пережёвывающих пищу.

Соматосенсорная система[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Соматосенсорная система

Комплексная система, образованная рецепторами и центрами обработки нервной системы, осуществляющая такие сенсорные модальности, как осязание, температура, проприоцепция, ноцицепция. Соматосенсорная система также осуществляет контроль пространственного положения частей тела между собой. Необходима для выполнения сложных движений, управляемых корой головного мозга. Проявлением деятельности соматосенсорной системы является так называемое «мышечное чувство».

Сенсорная система человека[править]

У человека имеются, согласно классификации по физической энергии стимула, являющейся для данного рецептора адекватной:

  • Хеморецепторы - рецепторы, чувствительные к воздействию химических веществ. Представляют собой белковый комплекс, который взаимодействуя с определенным веществом изменяет свои свойства, что вызывает каскад внутренних реакций организма.
  • Ноцицепторы - периферические болевые рецепторы. Интенсивная стимуляция ноцицепторов обычно вызывает неприятные ощущения и может причинить вред организму[19]. Ноцицепторы расположены главным образом в коже (кожные ноцирецепторы) или во внутренних органах (висцеральные ноцирецепторы). В окончаниях миелинизированных волокон (А-тип) они обычно реагируют только на интенсивное механическое раздражение; в окончаниях немиелинизированных волокон (С-тип) могут реагировать на различные типы раздражений (механическое, тепловое или химическое).
  • Фоторецепторы - светочувствительные сенсорные нейроны сетчатки глаза. Фоторецепторы содержатся во внешнем зернистом слое сетчатки. Фоторецепторы отвечают гиперполяризациейГиперполяризация -- увеличение разности потенциалов между наружной и внутренней сторонами биологической мембраны в возбудимых тканях. (а не деполяризациейДеполяризация (биологическая), снижение существующей в покое разности потенциалов (так называемого потенциала покоя) между внутренней и наружной сторонами мембраны живой клетки., как другие нейроны) в ответ на адекватный этим рецепторам сигнал — свет. Фоторецепторы размещаются в сетчатке очень плотно, в виде шестиугольников (гексагональная упаковка)[20][21][22][23].

Рецептивное поле (поле рецепторов) — это область, в которой находятся специфические рецепторы, посылающие сигналы связанному с ними нейрону (или нейронам) более высокого синаптического уровня той или иной сенсорной системы. Например, при определённых условиях рецептивным полем может быть названа и область сетчатки глаза, на которую проецируется зрительный образ окружающего мира, и единственная палочка или колбочка сетчатки, возбуждённая точечным источником света[24] . На данный момент определены рецептивные поля для зрительной, слуховой и соматосенсорной систем.

См. также[править]

Комментарии[править]

  1. У некоторых видов, таких как Amolops tormotus (Feng et al. 2006), имеется полость перед барабанной перепонкой, которую можно считать наружным слуховым проходом, а следовательно, и наружным ухом.

— Schoffelen et al., 2008[10].

Примечания[править]

  1. Хандверкер Х. Глава 8. Общая сенсорная физиология // Физиология человека: в3-х томах. Т.1. Пер. с англ = Human Physiology. Edited by R.F. Schmidt and G. Thews. 2nd, completely revised edition ‭. — М.: Мир, 1996. — С. 178-196. — 323 с. — ISBN 5-03-002545-6>
  2. Смирнов В.М., Будылина С.М. Физиология сенсорных систем и высшая нервная деятельность: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — С. 178-196. — 304 с. — ISBN 5-7695-0786-1>
  3. а б Островский М. А., Шевелев И. А. Глава 14. Сенсорные системы // Физиология человека. Учебник (В двух томах. Т. II). — М.:  С. 201-259. — 368 с. — ISBN 5-225-02693-1>
  4. "Mortality and Burden of Disease Estimates for WHO Member States in 2002". World Health Organization. 2002. Archived from the original (XLS) on 2012-07-30. 
  5. а б А. С. Батуев. Глава 2. Сенсорная функция мозга. #1. Общие принципы конструкции сенсорных систем // Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. — 3. — СПб.: Питер, 2010. — С. 46-51. — 317 с. — ISBN 9785911808426>
  6. а б в А. С. Батуев. Глава 2. Сенсорная функция мозга. #2-3. Закономерности обнаружения сигналов. Системная организация процессов кодирования информации // Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. — 3. — СПб.: Питер, 2010. — С. 51-56. — 317 с. — ISBN 9785911808426>
  7. Альтман Я. А. Глава 5. Пространственный слух // Слуховая система. — Л.: Наука, 1990. — С. 366-448. — 620 с. — ISBN 5-02-025643-9>
  8. а б Гиляров (ред.), 1998, с. 393
  9. Константинов, 1991, с. 446
  10. а б Schoffelen et al., 2008
  11. Привес и др., 1985, с. 627
  12. Краев, 1978, с. 317
  13. Альтман, Таварткиладзе, 2003, с. 31
  14. Шупляков, 1990, с. 156
  15. Афанасьев и др., 2002, с. 365—366
  16. Быков, 2001, с. 227
  17. "Длинный зверёк стал звеном в истории уха". Archived from the original on 2013-05-31. 
  18. "Функционирование уха человека (слух)". Биофайл. Научно-информационный журнал. Archived from the original on 2012-12-07. Retrieved 2012-12-05. 
  19. Р.ШИФФЕР. ПСИХОЛОГИЯ ОЩУЩЕНИЙ, ГЛОССАРИЙ К КНИГЕ, 2004 Г.
  20. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. — М.: Мир, 1990. — 240 с.
  21. Меденников П. А., Павлов Н. Н. Гексагональная пирамида как модель структурной организации зрительной системы // Сенсорные системы. — 1992. — т.6 № 2 — с.78-83.
  22. Лебедев Д. С., Бызов А. Л. Электрические связи между фоторецепторами способствуют выделению протяженных границ между разнояркими полями // Сенсорные системы. — 1988. — т.12, № 3. — с. 329—342.
  23. Watson A. B., Ahumada A. J. A hexahonal orthogonal-oriented pyramid as a model of image representation in visual cortex// IEEE Transactions on Biomedical Engineering. — Vol. 36, № 1 — pp.97-106.
  24. Kolb & Whishaw: Fundamentals of Human Neuropsychology (2003)

Литература[править]

  • А. Нагель «Аномалии, рефракции и аккомодации глаза» (1881, перевод с немецкого д-ра Добровольского);
  • Longmore, «Руководство к исследованию зрения для военных врачей» (переработано Лаврентьевым, 1894);
  • А. Imbert, «Les anomalies de la vision» (1889);
  • Дж. Грегг, «Опыты со зрением» (1970).
  • Грегори Р. Разумный глаз. — М., 2003.
  • Грегори Р. Л. Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия. — М., 1970.
  • Грегг Дж. Опыты со зрением. — М., 1970.
  • Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. — М.: «Мир», 1990. — 239 с.
  • Молковский А. Зрение человека. — С.: «Слово», 1983. — 347 с.
  • Слуховая система // Физиология человека. — Медицина, 2007. — 656 с. — ISBN 5-225-04729-7>
  • Bradbury J (March 2004). "Taste perception: cracking the code". PLoS Biol. 2 (3): E64. DOI:10.1371/journal.pbio.0020064. PMID 15024416.
  • Smith DV, Margolskee RF (March 2001). "Making sense of taste". Sci. Am. 284 (3): 32–9. DOI:10.1038/scientificamerican0301-32. PMID 11234504.
  • Gleason, Michael (2004). "Chemoreception". 
  • Watson, Flora (2004). "Tarsal Taste Receptors of Flies".  Unknown parameter |deadlink= ignored (help)
  • Scholey JM, Ou G, Snow J, Gunnarson A (November 2004). "Intraflagellar transport motors in Caenorhabditis elegans neurons". Biochem. Soc. Trans. 32 (Pt 5): 682–4. DOI:10.1042/BST0320682. PMID 15493987.
  • James R. Augustine Human Neuroanatomy. — San Diego, CA: Academic Press, 2008. — С. 360. — ISBN 978-0-12-068251-5>
  • Medical Physiology. — Saunders, 2003. — С. 352–358. — ISBN 0-7216-3256-4>
  • Flanagan, J.R., Lederman, S.J. Neurobiology: Feeling bumps and holes, News and Views, Nature, 2001 Jul. 26;412(6845):389-91.
  • Hayward V, Astley OR, Cruz-Hernandez M, Grant D, Robles-De-La-Torre G. Haptic interfaces and devices. Sensor Review 24(1), pp. 16–29 (2004).
  • Dale Purves Neuroscience, Fifth Edition. — Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc, 2012. — С. 202–203. — ISBN 978-0-87893-695-3>

Шаблон:ВП-порталы