Ответы на вопросы на тему Ответы на вопросы 171117-06

Что такое сенсорная система? Основные блоки и принципы функционирования сенсорных систем. Понятие информации в физиологии сенсорных систем.
Сенсорная система – совокупность периферических и центральных структур нервной системы, воспринимающих сигналы различных модальностей из окружающей или внутренней среды. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, выполняющих обработку полученных сигналов. Больше всего известными сенсорными системами являются: зрение, слух, осязание, вкус, обоняние. При помощи сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температуру, вкус, звук или давление.
Сенсорные системы выполняют функции приема, передачи и анализа информации из внешней или внутренней среды. Сенсорная информация – это информация, поступающая по нервным волокнам в ЦНС.
В этом процессе выделяются основные этапы:
1) возбуждение рецепторов в ответ на действие адекватного стимула (формирование рецепторного потенциала);
2) передача нервного возбуждения от рецепторов в высшие отделы центральной нервной системы;
3) анализ поступающего сигнала в центральных отделах анализатора и выделение из него биологически значимой информации;
4) формирование субъективного образа, адекватного действующему раздражителю;
5) опознание, классификация, идентификация стимула, принятие решения и формирования ответной реакции организма.
Классический вариант интегративной деятельности мозга может быть представлен в виде взаимодействия трех основных функциональных блоков:
1) блок приема и переработки сенсорной информации – анализаторы;
2) блок модуляции, активации нервной системы – модулирующие системы (лимбико-ретикулярные системы) мозга;
3) блок программирования, запуска и контроля поведенческих актов – моторные системы (двигательный анализатор).
Принципы:
1. Принцип многослойности. Имеется нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторами, а последний с нейронами ассоциативных зон КГМ. Между собой этажи связаны аксонами их нейронов. Это обеспечивает поэтапную переработку информации на каждом из промежуточных уровней. При этом на каждом этапе происходит переработка отдельных параметров сенсорного сигнала. Кроме того, этот принцип позволяет организму быстро реагировать на простые сигналы, которые анализируются на промежуточных уровнях.
2. Принцип многоканальности проведения информации. В каждом слое анализатора располагается множество нервных элементов, которые связаны с множеством элементов следующего слоя. Разные каналы не дублируют друг друга, а служат для передачи информации о различных свойствах сенсорного стимула.
3. Принцип конвергенции и дивергенции. В конструкции сенсорных систем не соблюдается линейная связь между нейронами ниже и вышележащих уровней. Каждый нейрон получает информацию от десятков и сотен нейронов нижележащего уровня (принцип конвергенции). Образуется суживающаяся сенсорная воронка. Принцип дивергенции представлен в расширяющихся сенсорных воронках. Это происходит, когда нейрон посылает разветвления своего аксона к десяткам и сотням нейронов вышележащего уровня. Физиологический смысл принципа конвергенции сводится к уменьшению количества информации, передаваемой в мозг, а дивергенции – к обеспечению более дробного и сложного анализа разных признаков сигнала.
4. Принцип обратной связи. В сенсорных системах действуют положительные и отрицательные обратные связи. Положительные связи используются для усиления и анализа слабых сигналов, выделения сигналов из «шума». Отрицательные обратные связи предотвращают чрезмерное возбуждение нейронов при действии стимулов высокой интенсивности.
5. Принцип двусторонней симметрии. Любая сенсорная система построена по принципу билатеральной симметрии, т.е. рецепторные аппараты и центральные звенья парные, зеркально расположенные.

Что понимается под словом «информация» в различных науках? Какие принципы кодирования и декодирования информации в сенсорных системах вы знаете? Что такое детектор?
Информация в биологии: Биология изучает живую природу и понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов. В живых организмах информация передается и храниться с помощью объектов различной физической природы (состояние ДНК), которые рассматриваются как знаки биологических алфавитов. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов.
Философия: Информация – это взаимодействие, отражение, познание.
Кибернетика: Информация – это характеристики управляющего сигнала, передаваемого по линии связи.
Психология – информация – это знания, которые человек получает из различных источников с помощью органов чувств.
Нейрофизиология – сообщение, которое в данный момент и при данных обстоятельствах имеет биологическую значимость для организма.
Кодирование – процесс преобразования информации в условную форму (код), удобную для передачи по каналу связи.
Этапы переработки сенсорной информации:
1. Кодирование информации, т.е. процесс формирования нервной активности под влиянием энергии внешнего раздражителя.
2. Передача и перекодирование – процесс трансформации нервной активности на разных уровнях анализатора.
3. Декодирование информации – процесс формирования субъективного образа действующего раздражителя.
Принципы кодирования и декодирования.
Модальность– это совокупность сходных сенсорных впечатлений, которые обеспечиваются определенным органом. По отношению к разным сенсорным системам различают зрительную, слуховую, тепловую, холодовую, тактильную, болевую, вкусовую, обонятельную модальность. Модальность раздражителя кодируется в рецепторах и связана с их специфичностью и строгой избирательностью к определенному виду сенсорного воздействия. При этом физиологически адекватный раздражитель, к которому специализирован данный рецептор, способен вызвать процесс возбуждения при минимальных величинах раздражителя.
Интенсивность. Каждая сенсорная система настроена на работу в определенном диапазоне интенсивностей стимула. Стимул малой интенсивности, на который рецептор не будет возбуждаться, называется подпороговым. Величина, при которой выявляется рецепторный потенциал минимальной амплитуды – пороговая. Абсолютный порог раздражения позволяет рецепторам осуществить качественный анализ сенсорного стимула.
Временные характеристики – начало, продолжительность и конец действия раздражителя. Короткие временные интервалы кодируется в сенсорных системах специфическими ответами рецепторов на начало (on-ответ) или окончание (off-ответ) действия раздражителя, а иногда на то и другое (on-off-ответ). В восприятии макроинтервалов времени большую роль играет висцеральная (интероцептивная) сенсорная система, связанная с ритмическими процессами, протекающими во внутренних органах, которые субъективно ощущаются как состояние голода, жажды, насыщения, наполнения мочевого пузыря и т.д. Еще более длительные интервалы связаны с циркадианными (околосуточными) ритмами сна и бодрствования, имеющими в своей основе достаточно сложные механизмы, лежащие на клеточном и субклеточном уровнях, а также на уровне циклических биохимических процессов. Кодирование временных параметров различается в быстро и медленно адаптирующихся рецепторах.
Пространственные характеристики. Одиночный рецептор не может передавать информацию о таких пространственных характеристиках действующего стимула, как размер, форма, удаленность и др. Любое сенсорное раздражение воздействует на определенное количество рецепторов данной сенсорной системы – рецептивное поле – участок рецепторной поверхности, с которым связан нейрон вышележащего уровня. В совокупности рецептивные поля многих тысяч нейронов формируют сложный пространственный образ объекта. Причем это происходит не только на уровне рецептивной системы, но и на более высоких уровнях. В некоторых случаях пространственные характеристики стимула оцениваются по его амплитудным параметрам.
Скорость движения (пространственно-временные характеристики). Скорость движения кодируется быстротой последовательного возбуждения рецепторов внутри данного рецептивного поля. Информация от рецепторов поступает к нейрону вышележащего уровня, который суммирует потоки импульсов от каждого рецептора, т.е. является детектором скорости. Эффективность кодирования информации повышается при увеличении скорости ее передачи. Надежность передачи информации в нервной системе обусловлена дублированием каналов связи, элементов и систем (структурной избыточностью) и «излишним» числом импульсов в разряде, а также повышением возбудимости нервной клетки (функциональной избыточностью). Передача нервной активности от рецепторов к сенсорным ядрам осуществляется обычно в импульсной форме (импульсный код). Импульс в сенсорном волокне возникает, когда деполяризация мембраны рецептора достигает пороговой величины, достаточной для возникновения распространяющегося возбуждения. Чем сильнее стимул, тем больше потенциалов действия передается по волокну.
В проводниковом отделе анализатора кодирование осуществляется только на «станциях переключения», т. е. при передаче сигналов от одного нейрона к другому, где происходит смена кода. В нервных волокнах информация не кодируется. В вышележащих отделах ЦНС наблюдается уменьшение частота разрядов нейронов и превращение длительной импульсации в короткие пачки импульсов. В корковом конце анализатора происходит частотно-пространственное кодирование.
Нейрон – детектор – высокоспециализированная нервная клетка, способная избирательно реагировать на тот или иной признак сенсорного сигнала. Н.-д. выделяют или обнаруживают в сложном раздражителе его отдельный признак или значение этого признака. Разделение сложного сенсорного сигнала на отдельные признаки для их раздельного анализа является необходимым этапом операции опознания образов в сенсорных системах.

Понятия органа чувств и рецептора. Какие виды рецепторов вы знаете? Что такое рецепторный потенциал? Что такое закон силы?
Орган чувств – специализированная периферическая анатомо-физиологическая система, обеспечивающая, благодаря своим рецепторам, получение и первичный анализ ин