Психофизиологические механизмы формирования ощущений

Экспериментальное исследование чувствительности к различению позволило сформулировать следующий закон, справедливый для раздражителей средней силы, т. е. не приближающихся к нижнему или верхнему порогам абсолютной чувствительности: отношение прибавочной силы раздражителя к основной есть величина постоянная для данного вида чувствительности. Так, в ощущении давления (тактильная чувствительность) эта прибавка равна 1/30 веса первоначального раздражителя. Это значит, что к 100 г нужно прибавить 3,4 г, чтобы почувствовать изменение в давлении, а к 1 кг - 34 г. Для слуховых ощущений эта константа равна 1/10, для зрительных - 1/100.

Чувствительность к различению, как отмечает Б. Г. Ананьев, является источником такого сложного мыслительного процесса как сравнение. В развитии различительной чувствительности исключительная роль принадлежит слову. Слово выделяет и закрепляет едва заметные различия в ощущениях, обращает внимание человека на качественно-количественную характеристику свойств отражаемого объекта и приводит к развитию наблюдательности. Поэтому совершенствование различительной чувствительности у детей неразрывно связано с развитием речи в процессе обучения.

Следующая закономерность, на которой мы остановим свое внимание, будет адаптация. Адаптация – это приспособление чувствительности к постоянно действующему раздражителю, проявляющееся в понижении или повышении порогов. В жизни явление адаптации хорошо известно каждому. Так в первую минуту, когда человек входит в реку, вода кажется ему холодной. Затем ощущение холода исчезает, и вода кажется достаточно теплой. Подобное наблюдается во всех видах чувствительности, кроме болевой.

Степень адаптации различных анализаторных систем неодинакова: высокая адаптируемость отмечается в обонятельных ощущениях, тактильных (мы не замечаем давления одежды на тело), световых, значительно меньшая - в слуховых, холодовых. С незначительной адаптацией мы встречаемся в болевых ощущениях. Боль сигнализирует о разрушении органа, и понятно, что адаптация к боли может привести к гибели организма.

В зрительном анализаторе различают темновую и световую адаптацию.

Течение темновой адаптации исследовано подробно. Попадая в затемненную комнату, человек вначале ничего не видит, через 3-5 минут начинает хорошо различать свет, проникающий туда. Пребывание в абсолютной темноте повышает чувствительность к свету за 40 минут примерно в 200 тысяч раз. На повышение чувствительности влияют различные причины: происходят изменения в рецепторе, увеличивается отверстие зрачка, усиливается работа палочкового аппарата, но в основном чувствительность увеличивается за счет условнорефлекторной работы центральных механизмов анализатора. Если темновая адаптация связана с повышением чувствительности, то световая адаптация связана с понижением световой чувствительности.

Особое внимание обратим на взаимодействие ощущений.

Взаимодействие ощущений - это изменение чувствительности одной анализаторной системы под влиянием деятельности другой анализаторной системы. Изменение чувствительности объясняется корковыми связями между анализаторами, в значительной степени законом одновременной индукции.

Общая закономерность взаимодействия ощущений такова: слабые раздражители в одной анализаторной системе повышают чувствительность, а в другой понижают. Например, слабые вкусовые ощущения (кислое) повышают зрительную чувствительность, взаимное влияние отмечается между звуковыми и зрительными ощущениями. Повышение чувствительности в результате взаимодействия анализаторов, а также систематических упражнений называется сенсибилизацией.

Так, например, слабые вкусовые ощущения повышают зрительную чувствительность. Это объясняется взаимосвязью данных анализаторов, их системной работой.

Сенсибилизация, обострение чувствительности, может быть вызвано не только взаимодействием ощущений, но и физиологическими факторами, введением в организм тех или иных веществ. Например, для повышения зрительной чувствительности существенное значение имеет витамин А.

Чувствительность повышается, если человек ожидает тот или иной слабый раздражитель, когда перед ним выдвигается специальная задача различения раздражителей. Чувствительность отдельного человека совершенствуется в результате упражнения. Так, дегустаторы, специально упражняя вкусовую и обонятельную чувствительность, различают разнообразные сорта вин, чая и могут даже определить, когда и где изготовлен продукт.

У людей, лишенных какого-либо вида чувствительности, осуществляется компенсация (возмещение) этого недостатка за счет повышения чувствительности других анализаторов (например, повышение слуховой и обонятельной чувствительности у слепых).

Взаимодействие ощущений в одних случаях приводит к сенсибилизации, к повышению чувствительности, а в других случаях - к ее понижению, т.е. к десенсибилизации. Сильное возбуждение одних анализаторов всегда понижает чувствительность других анализаторов. Так, повышенный уровень шума в "громких цехах" понижает зрительную чувствительность.

Одним из проявлений взаимодействия ощущений является контраст ощущений. Контраст ощущений - это повышение чувствительности к одним свойствам под влиянием других, противоположных свойств действительности. С контрастом ощущений мы все знакомы очень хорошо. Например, одна и та же фигура серого цвета на белом фоне кажется темной, а на черном - светлой.

Далее перейдем к рассмотрению такого явления, как синестезия. Синестезия – это возбуждение возникшими ощущениями одной модальности ощущений другой модальности. Отметим, что особенностью ощущений является мономодальность образа. Однако взаимодействие ощущений, происходящее в центральных ядрах анализатора, приводит к тому, что у человека под давлением, например, звуков могут возникнуть цветовые ощущения, цвет может вызвать ощущение холода. Такое взаимовлияние получило название синестезии. Синестезию можно рассматривать как частный случай взаимодействия ощущений, который выражается не в изменении уровня чувствительности, а в том, что усиливается воздействие ощущений данной модальности через возбуждение ощущений других модальностей. Синестезия усиливает чувственный тон ощущений. Явление синестезии распространяется на все модальности. Это выражается в устойчивых словосочетаниях: бархатный голос, темный звук, холодный цвет и т.д. Проявления синестезии индивидуальны. Есть люди с очень яркой способностью к синестезии и люди, у которых она почти не наблюдается.

Рассмотренные закономерности раскрывают высокую динамичность ощущений, их зависимость от силы раздражителя, от функционального состояния анализаторной системы, вызванного началом или прекращением действия раздражителя, а также результатом одновременного воздействия нескольких раздражителей на один анализатор или смежные анализаторы.

Таким образом, можно отметить, что закономерности ощущений определяют условия, при которых стимул (раздражение) достигает сознания. Так биологически важные стимулы воздействуют на мозг при сниженных порогах и повышенной чувствительности, а стимулы, потерявшие биологическую значимость, – при более высоких порогах.

Глава 2. Современные концепции о психофизиологических механизмах, лежащих в основе ощущений

2.1 Представления  о системном характере взаимодействия  структур мозга в обеспечении  ощущений

Системный принцип деятельности мозга — это принцип изучения мозга как многоуровневой, иерархической организованной системы, состоящей из взаимосвязанных компонентов — мозговых структур. Понимание физиологических основ психических процессов развивалось по двум направлениям: одно представляло психику как результат недифференцированной деятельности мозга, другое, основывающееся на экспериментальных данных о роли его различных структур в той или иной деятельности, подчеркивало локальный характер мозгового обеспечения психических процессов. Вместе с тем в отечественной физиологии, начиная с И.М. Сеченова, формировалось представление об интегративном системном характере деятельности мозга, в котором учитывалась и специфическая роль отдельных структур, и их динамическое взаимодействие в целостном функционировании мозга как базы психических процессов.

Положения о системной организации деятельности мозга получили продолжение в принципе доминанты А.А. Ухтомского и теории функциональных систем П.К. Анохина.

А.Р. Лурия предложил структурно-функциональную модель мозга как субстрата психической деятельности. Эта модель характеризует наиболее общие закономерности работы мозга как единого целого и позволяет объяснить его интегративную функцию. Согласно этой модели, весь мозг можно разделить на три структурно-функциональных блока: а) энергетический блок, б) блок приема, переработки и хранения экстероцептивной информации, в) блок программирования, регуляции и контроля сложных форм деятельности.

Анализ особенностей строения и функционирования трех функциональных блоков мозга позволяет предположить, что каждая форма сознательной деятельности всегда является сложной функциональной системой и осуществляется, опираясь на совместную работу всех трех блоков мозга, каждый из которых вносит свой вклад в обеспечение всего психического процесса в целом.

Классический вариант интегративной деятельности мозга может быть представлен в виде взаимодействия трех основных функциональных блоков: 1) блок приема и переработки сенсорной информации — сенсорные системы (анализаторы); 2) блок активации нервной системы — модулирующие системы (лимбико-ретикулярные системы) мозга; 3) блок программирования, запуска и контроля поведенческих актов — моторные системы (двигательный анализатор).

Первый функциональный блок составляют анализаторы, или сенсорные системы. Анализаторы выполняют функцию приема и переработки сигналов внешней и внутренней среды организма. Каждый анализатор настроен на определенную модальность сигнала и обеспечивает описание всей совокупности признаков воспринимаемых раздражителей. Модальная специфичность анализатора в первую очередь определяется особенностями функционирования его периферических образований и специфичностью рецепторных элементов. Однако в значительной степени она связана с особенностями структурной организации центральных отделов анализатора, упорядоченностью межнейронных связей всех морфологических образований от рецепторного уровня до коркового конца (проекционных зон).

Анализатор – это многоуровневая система с иерархическим принципом ее конструкции. Основанием анализатора служит рецепторная поверхность, а вершиной – проекционные зоны коры. Каждый уровень этой морфологически упорядоченно организованной конструкции представляет собой совокупность клеток, аксоны которых идут на следующий уровень (исключение составляет верхний уровень, аксоны которого выходят за пределы данного анализатора). Взаимоотношения между последовательными уровнями анализаторов построены по принципу «дивергенции-конвергенции». Чем выше нейронный уровень анализаторной системы, тем большее число нейронов он включает. На всех уровнях анализатора сохраняется принцип топической проекции рецепторов. Принцип многократной рецептотопической проекции способствует осуществлению множественной и параллельной переработки (анализу и синтезу) рецепторных потенциалов («узоров возбуждений»), возникающих под действием раздражителей.

Уже в функциональной организации клеточного аппарата рецепторного уровня анализаторов выявились существенные черты их приспособления к адекватному отражению действующих раздражителей (специфичность рецепторов по фото-, термо-, хемо и другим видам «энергии»). Известный закон Фехнера о логарифмическом отношении силы раздражителя и интенсивности ощущения получил объяснение в частотных характеристиках разряда рецепторных элементов. Обнаруженный в 1958 г. Ф. Ратлиффом эффект латерального торможения в глазе мечехвоста объяснил способ контрастирования изображения, улучшающий возможности предметного зрения (детекции формы). Механизм латерального торможения выступил как универсальный способ формирования селективных каналов передачи информации в центральной нервной системе. Он обеспечивает центральным нейронам анализаторов избирательную настройку их рецептивного поля на определенные свойства раздражителя.

Проекционные зоны анализаторных систем занимают наружную (конвекситальную) поверхность новой коры задних отделов мозга. Сюда входят зрительная (затылочная), слуховая (височная) и общечувствительная (теменная) области коры. В корковый отдел этого функционального блока включается также представительство вкусовой, обонятельной, висцеральной чувствительности. При этом наиболее обширные области в коре занимает та сенсорная система, которая имеет наибольшее экологическое значение для данного вида

Таким образом, основные, модально-специфические зоны анализаторов мозга построены по единому принципу иерархической структурной и функциональной организации. Первичные и вторичные зоны, согласно И.П. Павлову, составляют центральную часть, или ядро, анализатора в коре, нейроны которого характеризуются избирательной настройкой на определенный набор параметров раздражителя и обеспечивают механизмы тонкого анализа и дифференцировки раздражителей. Взаимодействие первичных и вторичных зон носит сложный, неоднозначный характер и в условиях нормальной деятельности обусловливает согласованное содружество процессов возбуждения и торможения, которое закрепляет макро и микроструктуру нервной сети, занятой анализом афферентного потока в первичных проекционных сенсорных полях. Это создает основу для динамического межанализаторного взаимодействия, осуществляемого в ассоциативных зонах коры.

Особое внимание уделим роли ретикулярной формации в формировании ощущений. Необходимо прежде всего сказать о том, что пути проведения нервных импульсов, порождающих ощущения, различны. Известный психофизиолог Е.Н. Соколов пишет, что существует по крайней мере два пути проведения нервного возбуждения: специфический и неспецифический. Специфический путь связан с анатомо-физиологическим устройством нервных структур, относящихся к данному анализатору. Неспецифический идет через ретикулярную формацию, волокна которой начинаются от спинного мозга и заканчиваются в неспецифических ядрах таламуса.