Основы психофизиологии

Дикий Игорь

Под кодированием понимается преобразование информации в условную форму – код, которое совершается по определенным правилам. В нервной системе сигналы кодируются по наличию или отсутствию электрического импульса в определенный момент времени, т. е. двоичным кодом – достаточно простым и устойчивым к помехам способом кодирования.

Сенсорная информация кодируется также по числу одновременно возбужденных нейронов и их расположению в нейронном слое.

В коре головного мозга сигналы кодируются также по последовательности включения параллельно работающих нейронных каналов, по синхронности ритмических импульсных разрядов возбужденных нейронов, по изменению их числа. Одним из основных используемых способов в коре становится позиционное

кодирование, при котором определенный раздражитель вызывает возбуждение конкретного нейрона или группы нейронов, расположенных в данном месте нейронного слоя. Например, возбуждение небольшой локальной группы нейронов зрительной коры означает, что в заданной части поля зрения появилась световая полоска установленного размера и ориентации. Возбуждение определенных нейронов височной коры сигнализирует о появлении в поле зрения знакомого лица. В периферических отделах сенсорной системы распространено временное кодирование признаков раздражителя, а на высших уровнях происходит переход к преимущественно пространственному (позиционному) кодированию.

2.2. Психофизиология восприятия

Восприятие осуществляется при помощи рецепторов (воспринимающих элементов) сенсорных систем. Внешняя информация, необходимая для ориентации во внешней среде и для оценки состояния самого организма, поступает в мозг через сенсорные сигналы, которые возникают в рецепторах, а затем передаются в мозг через цепи нейронов и связывающие их нервные волокна сенсорной системы.

Каждой сенсорной системой выполняется с сенсорными сигналами ряд основных функций или операций: обнаружение сигналов, их различение, передача, преобразование и кодирование, а также детектирование признаков сенсорного образа и его опознание. Рецепторами обеспечивается уже обнаружение и первичное различение сигналов, а нейронами корковых уровней сенсорной системы – их детектирование и опознание. Нейронами всех уровней системы осуществляется передача, преобразование и кодирование сигналов (Клементьев А. М., 2005).

Специализированная клетка, эволюционно приспособленная к восприятию определенного раздражителя и к преобразованию его энергии в форму нервного возбуждения, называется рецептором.

Существуют различные классификации рецепторов.

По характеру ощущений, возникающих у человека при их раздражении, выделяют зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные, осязательные рецепторы, терморецепторы, проприо-и вестибулорецепторы (рецепторы положения тела и его частей в пространстве).

По расположению рецепторы делят на внешние (экстерорецепторы) и внутренние (интерорецепторы). Зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные и осязательные рецепторы относят к экстерорецепторам. Вестибулорецепторы и проприорецепторы, а также интерорецепторы, сигнализирующие о состоянии внутренних органов, относят к интерорецепторам.

По характеру контакта с внешней средой рецепторы подразделяют на получающие информацию на расстоянии от источника раздражения (зрительные, слуховые и обонятельные), т. е. дистантные, а также на возбуждающиеся при непосредственном соприкосновении с раздражителем (вкусовые и тактильные), т. е. контактные.

По природе раздражителя, на котором они специализированы, выделяют:

1) фоторецепторы;

2) механорецепторы (слуховые, вестибулярные, тактильные рецепторы кожи, рецепторы опорно-двигательного аппарата, барорецепторы сердечно-сосудистой системы);

3) хеморецепторы (рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы);

4) терморецепторы (кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны);

5) болевые рецепторы.

Преобразование энергии внешнего раздражения в рецепторный сигнал происходит в рецепторе при действии

стимула и включает в себя три этапа:

1) взаимодействие стимула с рецепторной белковой молекулой, которая находится в мембране рецептора;

2) усиление и передачу стимула в пределах рецепторной клетки;

3) открывание ионных каналов находящихся в мембране рецептора, через которые начинает течь ионный ток, что, как правило, приводит к деполяризации клеточной мембраны рецепторной клетки (возникновению так называемого рецепторного потенциала).

На ее свойстве сенсорной системы обнаруживать слабые раздражители основана ее абсолютная чувствительность, которая измеряется порогом реакции организма на сенсорное воздействие. Чувствительность системы и порог реакции находятся в обратных отношениях: чем выше чувствительность, тем ниже порог, и наоборот. Под нижним абсолютным порогом реакции понимается та минимальная сила раздражителя, при которой возникает ощущение. Подпороговыми считаются более низкие значения интенсивности, а надпороговыми – более высокие. Реакция на сверхслабые раздражители возможна и в подпороговом диапазоне, но она не осознается (не доходит до порога ощущения). При снижении интенсивности света настолько, что человек уже не может сказать, видел он вспышку или нет, от его руки можно зарегистрировать неощущаемую КГР на данный сигнал. Это одна из процедур, на которой основано действие «детектора лжи».

Помимо абсолютной выделяют так называемую дифференциальную сенсорную чувствительность, основанную на способности сенсорной системы различать сигналы. Дифференциальный (или разностный) порог представляет собой минимальное различие между стимулами, которое человек ощущает (Клементьев А. М., 2005).

В результате процессов передачи и преобразования сигналов осуществляется поступление в высшие сенсорные центры наиболее важной информации о сенсорном событии. Как можно отличить существенную информацию от несущественной? Таким общим свойством, по которому можно универсально отличить существенную информацию является степень ее новизны. Поскольку информационно наиболее важными для организма являются новые события по сравнению с привычными, эволюционно выработалось свойство передавать в мозг и перерабатывать прежде всего и быстрее всего информацию об изменениях в сенсорной среде, которые могут быть временными и пространственными.

Изменение представительства размера или соотношения разных частей сигнала относят к пространственным преобразованиям. Так, в соматосенсорной и зрительной системах на корковом уровне значительно искажаются геометрические пропорции представительства отдельных частей тела или частей поля зрения. В соматосенсорной коре преимущественно представлены наиболее важные для тонкого различения и организации поведения зоны тела – кожа пальцев рук и лица («сенсорный гомункулус») (рис. 13).

Рис. 13. Корковая проекция чувствительности и двигательной системы

Во всех сенсорных системах для временных преобразований информации типично сжатие сигналов: переход от длительной (тонической) импульсации нейронов на нижних уровнях системы к коротким (фазическим) пачечным разрядам нейронов высоких уровней.

Детектированием сигналов называют избирательное выделение сенсорным нейроном признака раздражителя, имеющего поведенческое значение. Осуществляется такой анализ нейронами-детекторами, которые избирательно реагируют на определенные свойства стимула. Для зрительной коры описаны нейроны-детекторы, избирательно отвечающие на элементы фигуры – линии, полосы, углы различной величины и направленности. Эти нейроны называются детекторами первого порядка, так как они выделяют наиболее простые признаки сигнала.