Загальні закономірності перетворення сенсорної інформації та особливості організації і функціонування конкретних сенсорних систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 591.185

Загальні закономірності перетворення сенсорної інформації та особливості організації і функціонування конкретних сенсорних систем

Л.І. Воят,

кандидат юридичних наук

Розглянуто актуальну проблему вивчення різних аспектів психофізіології в системі психологічної освіти. Визначено роль спеціалізованих утворень, які називаються сенсорними системами, в життєдіяльності людини. Проаналізовано загальні закономірності перетворення сенсорної інформації та особливості організації і функціонування конкретних сенсорних систем.

Ключові слова: психофізіологія, життєдіяльність людини, психічні процеси, сенсорні системи, відчуття, сприйняття.

Рассмотрена актуальная проблема изучения различных аспектов психофизиологии в системе психологического образования. Определена роль специализированных образований, называемых сенсорными системами, в жизнедеятельности человека. Проанализированы общие закономерности преобразования сенсорной информации и особенности организации и функционирования конкретных сенсорных систем.

Ключевые слова: психофизиология, жизнедеятельность человека, психические процессы, сенсорные системы, ощущения, восприятия.

An important problem of studying the various aspects of neuroscience in the system of psychological education is considered. The role of specialized structures called as sensory systems in human life is defined. Common laws of the conversion of a sensory information and the particular organization and functioning of specific sensor systems are analyzed.

Keywords: psychophysiology, human activity, mental processes, sensory systems, sensation, perception.

У системі психологічної освіти вивчення різних аспектів психофізіології має важливе значення, оскільки дає базові знання, необхідні для освоєння загальних і спеціальних дисциплін. Психофізіологія вивчає фізіологічні основи психічних процесів і поведінки людини. У рамках цієї науки об'єднуються відомості, накопичені в різних галузях знань, в першу чергу, в психології і фізіології, що служить основою для всебічного аналізу цілісних форм психічної діяльності. Концептуальні побудови сучасної психофізіології базуються на методології системного підходу, який отримав обґрунтування і розвиток у працях видатних вітчизняних учених - В.М. Бехтерева, П.К. Анохіна, А.Р. Лурія, Б.Г. Ананьева та ін. Психофізіологія вивчає фізіологічні основи пам'яті та уваги, емоційну сферу, функціональні стани. Самостійним розділом є психофізіологія сенсорних процесів, яка розглядає як загальні закономірності перетворення сенсорної інформації, так і особливості організації та функціонування конкретних сенсорних систем (далі - СС).

Термін “сенсорний” походить від латинського senso - “відчуваю”. Однак у давнину у філософській літературі існувало поняття органів почуттів, до яких належали зір, слух, дотик, нюх, смак (Демокрит, V ст. до н.е.). Відомо, що кожен з органів почуттів відповідає лише на певні фізичні стимули (наприклад, зорова система реагує на світлові стимули і не реагує на смакові). Специфічність реакції органів почуттів зумовила поняття “модальність”. Стимулом цієї модальності, адекватним для конкретного органу почуттів, вважають такий стимул, який викликає реакцію при мінімальній фізичній інтенсивності. За модальністю подразники ділять на механічні, хімічні, теплові, світлові та ін.

Крім поняття “орган почуттів”, у вітчизняній літературі широко використовується термін “аналізатор”, введений І.П. Павловим. У психологічних дослідженнях, наприклад у роботах С.Л. Рубінштейна, як синонім також застосовується термін “орган відчуттів”. У сучасній українській мові слово “почуття”, як правило, пов'язується зі сферою емоцій, а не відчуттів, і термін “орган почуттів” є недостатньо точним. У цей час, одночасно з розглянутими поняттями, часто використовується термін “сенсорна система”.

Історія науки про закономірності відчуттів і сприйняття, в основі яких лежить функціонування сенсорних систем, сягає глибокої давнини. Розвиток таких уявлень, можливо, відноситься до перших людських знань, що обумовлено безпосередньою практичною значущістю цих відомостей. Однак інтенсивне накопичення відомостей про будову органів почуття, механізми виникнення відчуттів почалося з XIX століття. У класичних працях Е. Вебера, Г. Гельмгольца, Е. Герінга, І. Мюллера, Г. Фехнера та інших вчених були отримані видатні наукові результати, якісно і кількісно які характеризують діяльність органів почуттів людини. Такі дослідження поклали початок вивченню функцій мозку, званих психічними.

Сучасний етап у розвитку психофізіології відчуттів і сприйняття пов'язаний, насамперед, з іменами І.М. Сеченова і І.П. Павлова. На основі глибокого аналізу досягнень фізіології та медицини того часу І.М. Сеченов застосував рефлекторний принцип для розуміння психічної діяльності. У своїй роботі “Рефлекси головного мозку” він стверджував: “Всі акти свідомого і несвідомого життя за способом походження суть рефлекси”. У книзі “Фізіологія нервової системи” І.М. Сеченов описав “темне м'язове почуття” і показав його роль у координації рухів. Продовжуючи Сєченовську традицію, І.П. Павлов створив вчення про аналізатори, як сукупності чутливих утворень, що сприймають і аналізують різноманітні подразники. Відкриття і розвиток І.П. Павловим методу умовних рефлексів дало можливість систематичного дослідження багатьох характеристик органів почуттів і ролі різних відділів центральної нервової системи, в першу чергу, кори великих півкуль, у процесі розрізнення і сприйняття властивостей сигналів. На основі таких досліджень І.П. Павлов розглядав аналізатор як складний нервовий механізм, що починається з сприйняттям поверхні і закінчується у вищих відділах мозку, що трансформує енергію подразників у процес нервового збудження і здійснює проведення його в центральну нервову систему. Згідно з уявленнями І.П. Павлова, будь-який аналізатор складається з трьох частин: периферичної, провідникової і центральної (коркової). Корковий відділ відіграє особливу роль, так як тут завершуються аналітично-синтетичні процеси за оцінкою біологічної значущості подразника [3; 6; 7; 9].

У другій половині XX століття у зв'язку з розвитком теорії інформації аналізатори починають розглядати і позначати біологічні системи, які передають і перероблюють інформацію. Необхідність вивчення будови і функціонування периферичних і центральних відділів аналізаторів як єдиного цілого визначають введення і широке використання поняття “сенсорні системи”. Сенсорна система визначається як сукупність допоміжних утворень, рецепторів, нервових шляхів і центрів, подразнення яких у людини призводить до появи специфічного відчуття, характерного для цієї модальності стимулу. Кожна ділянка мозку, в якій знаходиться сенсорний центр і здійснюється перемикання нервових впливів, утворює рівень СС. Завершується переробка сенсорної інформації в корі великих півкуль, де формуються образи, здійснюється цілісний процес сприйняття і на основі цього організовується цілеспрямована діяльність [1].

Загальними властивостями СС є - кількісний та якісний аналіз сигналів, адекватність відображення об'єктивної реальності у формі суб'єктивних відчуттів. Важливою властивістю є також здатність СС пристосовуватися (адаптуватися) до діючих подразників шляхом зміни чутливості. При зниженні інтенсивності стимулу відбувається підвищення чутливості, при підвищенні - зниження. Довгостроково діючі подразники можуть перестати сприйматися, наприклад, не відчувається запах у кімнаті, одяг на тілі та ін. Адаптаційні процеси охоплюють всі рівні СС: відбувається їх налаштування на оптимальне сприйняття сигналів в умовах, що змінилися [2].

Таким чином, СС виконують функції прийому, передачі та аналізу інформації про зовнішнє і внутрішнє середовище організму. У цьому складному процесі виділяють кілька етапів:

1) збудження рецепторів у відповідь на дію адекватного подразника;

2) передача нервового збудження від рецепторів у вищі відділи центральної нервової системи (далі - ЦНС);

3) аналіз сенсорних сигналів у вищих центральних відділах і виділення біологічно значимої інформації;

4) впізнання, класифікація, ідентифікація стимулу, прийняття рішення і формування відповідної реакції організму [8].

Всі СС, незалежно від природи діючого подразника, виконують однакові функції і мають загальні принципи своєї структурної організації. Розглянемо ці принципи.

1. Принцип багаторівневості і багатоканальності. Сучасна сенсорна психофізіологія розглядає аналізатор як складну систему, що складається з великого числа наступних один за одним проміжних рівнів переробки інформації. Біологічний сенс цього полягає в поетапній переробці інформації, причому на кожному етапі відбувається переробка будь-яких окремих параметрів інформаційного сигналу. У межах одного рівня діють локальні мережі, які розширюють або обмежують число нейронів залучених в загальний процес. Принцип багатоканальності означає паралельне проведення сенсорної інформації по декількох нервових шляхах. Наприклад, у зоровій системі можна виділити чутливі шляхи, які просторово розподілені в мозкових структурах і які передають інформацію про різні характеристики предмета, його яскравість, кольори та ін. На більш високих рівнях СС, як правило, відокремлюються специфічний (проекційний), асоціативний і неспецифічний канали передачі інформації. За специфічними каналами передається інформація про фізичні параметри стимулу, по асоціативним - відомості про його біологічну значущість, і нарешті, неспецифічні шляхи служать для активації, регуляції тонусу і своєрідне налаштування центральних структур на сприйняття інформації.

2. Сенсорне кодування. Різні подразники (механічні, хімічні, світлові та ін.) перетворюються рецепторами в універсальні сигнали - нервові імпульси. Відображення одного сигналу іншим прийнято називати кодуванням. Можна стверджувати, що рецептори кодують інформацію про подразник, тобто перетворюють її в сигнали “зрозумілі” мозку. У цих перетвореннях беруть участь як рецептори, так і наступні за ними ланцюги нейронів різних відділів ЦНС. Розглянемо, як здійснюється кодування різних параметрів стимулу.

Розрізнення модальності діючих сигналів здійснюється вже на рівні рецепторів. Це досягається виборчою чутливістю рецепторів до певних подразників. Наприклад, фоторецептори ока дратуються світлом, але не реагують на звук. Іншими словами, до кожного виду подразників пристосовані відповідні рецептори, які пов'язані з певними відділами ЦНС. У межах однієї модальності на рівні рецепторів є спеціалізація. Наприклад, кожен з трьох типів колб переважно реагує на світло певної довжини хвилі. Смакові рецептори в різній мірі відповідають на різні за смаковими якостями стимули. Таким чином, аналіз окремих ознак сенсорних стимулів здійснюється сукупною діяльністю рецепторів.

Сенсорний шлях також складається з ряду модально-специфічних нейронів. Такий принцип організації отримав назву топічної (від грец. topos - місце, положення) організації і полягає в просторово впорядкованому розташуванні нейронів різних рівнів СС відповідно до їх рецептивних полів. Рецептивне поле (далі - РП) - це ділянка рецепторної області (наприклад, шкіри, сітківки ока тощо), з якою цей нейрон пов'язаний анатомічно. Іншими словами, це сукупність рецепторів, сигнали з яких надходять на цей нейрон. РП - поняття динамічне, тобто один і той же нейрон у різні відрізки часу, залежно від характеристик подразника може виявитися пов'язаним з різним числом рецепторів. Максимальна величина РП визначається його анатомічними зв'язками, а мінімальна - може обмежуватися одним рецептором. РП сусідніх нейронів частково перекриваються. В результаті такої організації зв'язків в СС утворюється “нервова мережа” і забезпечується виборчий характер реагування нейронів. Рецептивні поля сенсорних нейронів відіграють ключову роль у переробці сенсорних сигналів.

Кількісний аналіз подразників пов'язаний із порівняльною оцінкою їх інтенсивностей - сильніше роздратування викликає сильніше відчуття. Оскільки частота афферентної імпульсації залежить від амплітуди рецепторного потенціалу, а він, у свою чергу, є пропорційним інтенсивності подразника, то кодування інтенсивності подразника здійснюється за допомогою зміни частоти проходження нервових імпульсів від рецепторів у мозкові центри. Збільшення інтенсивності подразника відображається в підвищенні частоти імпульсної активності. Крім того, кодування інтенсивності сенсорних стимулів здійснюється завдяки нервовим елементам, що беруть участь у відповіді. Припускають, що ЦНС “зчитує” інтенсивність по числу реагуючих елементів, помноженому на середню частоту імпульсації. Таким чином, зміни інтенсивності подразника відображаються коливаннями частоти імпульсації в окремих аферентних волокнах і кількістю каналів зв'язку, по яких сигнали надходять у мозок.

Тривалість дії стимулу при кодуванні використовується як сигнальна ознака таких часових параметрів вихідних сигналів, як частота імпульсації, тривалість пачок імпульсів і тривалість міжімпульсних інтервалів. Для деяких СС природна стимуляція характеризується тим чи іншим просторовим розподілом стимулів. Здатність визначати місце або конфігурацію стимулу називається просторовим розрізненням. Найбільш простим способом відтворення просторового розташування стимулів на рецепторі поверхні є крапкове нанесення їх на поверхню ЦНС. Така організація СС свідчить про багатоканальну передачу сигналу у вищі поверхи мозку. Але кожен окремий канал збирає інформацію з більш-менш широкої рецептивної поверхні, а крім того, РП суміжних елементів часто перекриваються. У зоровій та слуховій системах виділені канали, просторово рознесені в центральних структурах і пов'язані з обробкою інформації про локалізацію джерела роздратування і його переміщенні в просторі. Таким чином, кодування якісних і кількісних характеристик стимулів починається на рівні рецепторів і завершується в більш високих відділах СС.

3. Сприйняття або перцепція (від лат. регсер - отримання, розуміння, пізнання) - одна з форм психічної діяльності, лежить в основі практично всіх форм психіки - пам'яті, емоцій, мотивів та ін. Сприйняття - це сукупність процесів, за допомогою яких формується суб'єктивний образ об'єктивно існуючої реальності. Сприйняття є безпосередній відбиток предмета (явища) із сукупністю його властивостей та його цілісністю. Це відрізняє сприйняття від відчуття, яке також є безпосереднім чуттєвим відображенням, але лише окремих властивостей предметів (явищ). Фізіологічною основою відчуття і сприйняття є функціонування СС. Різноманіття відчуттів відображає якісну різноманітність навколишнього світу. Запропоновано різні класифікації відчуттів. Наприклад, Б.Г. Ананьев виділяє одинадцять відчуттів людини. Це - зорові, слухові, вібраційні, шкірно-дотикові (тактильні), температурні, больові, м'язово-суглобові (кінестетичні), рівноваги і прискорення (статико-динамічні), нюхові, смакові, загально-органічні (інтероцептивні). Вивчення характеристик відчуттів і сприйняття проводиться в психофізіології та різних розділах психології, наприклад у психофізиці. Психофізика - наука про вимірювання відчуттів людини, була заснована німецьким фізиком, філософом і психологом Г. Фехнером в середині XIX століття. Психофізика вивчає відносини між параметрами стимулів які викликаються відчуттями, не розглядаючи при цьому проміжні фізіологічні процеси. Іншими словами, психофізика визначає можливості сенсорної системи з виявлення, розрізнення і упізнання різних стимулів [4, 5].

Отже, роль спеціалізованих утворень, які називаються СС, у життєдіяльності людини важко переоцінити. Для того, щоб здійснювати пристосувальні реакції, організм повинен отримувати інформацію про характер змін, що відбуваються в ньому самому і в навколишньому світі. Саме цю функцію здійснюють СС. їх робота лежить в основі оцінки і регуляції внутрішнього стану організму, сприйнятті навколишнього світу, формуванні відчуттів, уявлень, адекватних поведінкових реакцій. Досліджуючи загальні закономірності перетворення сенсорної інформації та особливості організації і функціонування конкретних сенсорних систем показано, що людині властива різноманітність СС і відносно широкий діапазон їх чутливості, що дозволяє аналізувати різні види інформації, а також відомості про функціонування СС служать основою для психології чуттєвого пізнання, мають безпосереднє відношення до філософської проблеми взаємозв'язку об'єктивного і суб'єктивного.

психофізіологія сенсорний інформація

Список використаних джерел

1. Александров Ю.И. Психология + физиология психофизиология / Ю.И. Александров // Психологическая наука : традиции, современное состояние и перспективы. - М. : Ин-т психологии РАН, 1997. - Т. 2. - С. 180.

2. Батуев А.С. Введение в физиологию сенсорных систем / А.С. Батуев, Г.Л. Куликов. - М. : Выс. школа, 1983. - 247 с.

3. Гиппенрейтер Ю.Б. Введение в общую психологію / Ю.Б. Гиппенрейтер. - М. : МГУ, 1988.

4. Забродин Ю.М. Психофизиология и психофизика / Ю.М. Забродин. - М. : Наука, 1977. - 288 с.

5. Забродин Ю.М. Психофизиология и психофизика / Ю.М. Забродин, А.Н. Лебедев. - М. : Наука, 1977. - 288 с.

6. Леонтьев А.Я. Хрестоматия по общей психологии / А.Я. Леонтьев. - М. : МГУ, 1981.

7. Пиаже Ж. Хрестоматия по общей психологии / Ж. Пиаже. - М. : МГУ, 1981.

8. Психофизиология : учебник для вузов // Под ред. Ю. И. Александрова. - СПб. : Питер, 2001.

9. Рубинштейн С.Л. Проблемы общей психологии / С.Л. Рубинштейн. - М. : Педагогика, 1973.

Размещено на Allbest.ru