Психофизиология сенсорных систем

В нашем мозге также находится вестибулярная кора, которая обрабатывает информацию от вестибулярных органов.Помимо сенсорной коры, мозг, а точнее, кора головного мозга, участвует в контроле над волевыми движениями, например, в лобной доле (Bearetal, 2016). Части мозга отвечают за кодирование сенсорной информации и управление двигательным поведением. Это первичная сенсорная и моторная кора, и они составляют лишь около одной пятой части коры головного мозга. Не все области мозга можно отнести к сенсорным или моторным функциям. Эти области участвуют в обработке сложных стимулов, формировании отношений между объектами и планировании адаптивных реакций, включая формирование памяти. Эти функции называются познанием и осуществляются в ассоциативной коре в теменной, височной и лобной долях, таких как префронтальная кора, задняя теменная кора и инферотемпоральная кора.Несколько фундаментальных правил определяют, каким образом сенсорная нервная система обрабатывает стимулы различных модальностей. В каждом случае специализированные рецепторные клетки преобразуют сигнал окружающей среды в электрический или нейронный сигнал, который посылается в мозг по афферентным нервным волокнам. Как сами рецепторные клетки, так и синаптические мишени рецепторных клеток, нейроны в мозге, способны кодировать специфические атрибуты стимула, такие как его качество и количество. В некоторых случаях рецепторные клетки и центральные нейроны могут передавать информацию о временной динамике стимула (прерывистости) и его расположении в пространстве. Что касается передачи сенсорной информации от одной релейной станции сенсорного пути к другой, соседние группы нейронов в данной релейной станции поддерживают пространственные отношения рецепторных клеток в периферических органах чувств. Это было продемонстрировано на примере человеческих пространственных органов чувств, таких как зрение и осязание. Такая топологическая организация помогает организму передавать пространственную информацию о сенсорных стимулах. Тем не менее, было бы ошибочно полагать, что сенсорные системы передают совершенную и полную картину окружающего нас мира. Даже если на первый взгляд рецепторные клетки функционируют как физические приборы, они призваны помочь нам сделать выводы об объективной реальности, а не обеспечить нас точными измерениями. Нейроны вдоль сенсорного пути кодируют информацию о стимуле и преобразуют ее на основе вычислительных правил, присущих нейронам и их синаптическим связям. Поэтому информация, поступающая в мозг, не является простым зеркальным отражением окружающей среды; скорее, информация подвергается многоуровневой обработке.Даже для относительно простого восприятия требуется участие совокупности нейронов и их связей, настроенных на координированное сочетание одновременно нескольких качеств стимула. Эта совокупность качеств составляет характеристику признаков, а механизм, благодаря которому нейрон или нейронный цепь больше, чем другие, ориентирован на стимул, можно назвать изъятием или (выделением) признака. Другой особенностью сенсорных систем является их способность к различению качества стимула. По аналитическому способу различения каждая из субмодальностей сохраняет свой индивидуальный характер; при синтетическом – каждое отдельное качество существенно отличается от сложившегося на основе целого (Heinbockel, 2018).Значение сенсорной нервной системыДаже у бактерий, не имеющих нервной системы, сенсорная деятельность существует. Сенсоры и сенсорные системы являются характерным свойством живых организмов и развивались в течение миллионов лет под действием селективного давления, чтобы развить множество органов чувств для выполнения конкретных задач с высокой точностью. В результате животные используют огромное разнообразие сенсорных систем для извлечения информации из окружающей среды и обладают многими сенсорными способностями, неизвестными человеку, такими как ультрафиолетовое, инфракрасное, ультразвуковое, электромагнитное восприятие и обнаружение деформации скелета. С одной стороны, различия между сенсорными системами с точки зрения сложности очевидны. С другой стороны, несмотря на все различия, существуют общие черты, которые были обнаружены в сенсорных системах и мозге. Хотя некоторые животные, такие как насекомые и моллюски, могут значительно отличаться от человека, они разделяют значительное количество основных свойств живых организмов. Сходство распространяется на такие функции мозга, как обучение и память, а также на развитые когнитивные способности, которые традиционно ассоциировались с приматами, а не с улитками, пчелами или птицами.Экспериментальное изучение сенсорных системКакие модели животных используются для изучения сенсорных нервных систем? Этот вопрос связан с поиском лучшей животной модели для изучения конкретной сенсорной системы. Большинство биологических и биомедицинских исследований сосредоточено на небольшом количестве животных моделей, основной четверке: мыши, зебрафиш, мухи (Drosophila) и черви (Caenorhabditis) из-за их генетической тропности (Hoy, 2014). Многие другие виды животных используются для определения структуры и функции конкретной сенсорной системы. Отчасти это обусловлено тем, что не все виды животных наделены одинаковыми органами чувств. И даже если они обладают определенной сенсорной системой, она может быть рудиментарной по своей анатомии или просто не выполнять функцию, необходимую для выживания вида.Исследования в рамках этой темы касаются анализа сенсорной и перцептивной информации в мозге наблюдателей-людей и животных. Исследуются перцептивные механизмы, лежащие в основе кодирования движения, пространственной картины, лиц, времени, осязания и поведения. Используемые методы для изучения сенсорных систем включают визуальную психофизику, регистрацию движений глаз, захват движения, функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), многоэлектродную нейрофизиологию и вычислительное моделирование.В последние годы понимание сенсорных систем в ученом сообществе значительно расширилось в результате интенсивных усилий по описанию механизмов, лежащих в основе восприятия. Накоплен большой объем доказательств относительно процессов, посредством которых сенсорная информация на биохимическом, электрофизиологическом и системном уровнях способствует сознательному восприятию стимула. Усилиям по пониманию функционирования сенсорных систем способствовало развитие новых методов, включая мощные методы молекулярной биологии, усовершенствованные краткосрочные и долгосрочные подходы к записи с одиночных и множественных нейронов, а также неинвазивные методы нейровизуализации, позволяющие изучать активность в человеческом мозге во время выполнения испытуемыми различных когнитивных задач.Для изучения функционирования сенсорных систем используют различные методы – электрофизиологические, нейрохимические, поведенческие и морфологические исследования на животных, психофизиологический анализ восприятия у человека в здоровом и больном состоянии, методы картирования его мозга.Сенсорные функции также возможно моделировать и протезировать. Моделирование сенсорных функций дает возможность изучать на биофизических или компьютерных моделях такие функции и свойствасенсорных систем, которые пока недоступны для экспериментальных методов. Протезирование сенсорных функций на практике проверяет истинность знаний о них. Примером могут быть электрофосфеновые зрительные протезы, которые восстанавливают зрительное восприятие у слепых людей различными сочетаниями точечных электрических стимуляций зрительной области коры больших полушарий (Tortora, Derrickson, 2018).ЗаключениеСенсорная система – очень важная часть физиологии человека и животных, связанная с весьма своеобразными механизмами. Знание этой системы необходимо для дифференциации многочисленных типов ощущений.Функции сенсорной системы позволяют организмам воспринимать стимулы, реагировать на них и взаимодействовать с окружающей средой адекватным образом. К сенсорным восприятиям относятся слух, осязание, вкус, обоняние и зрение, которые известны как пять органов чувств, но на самом деле в сенсорной системе восемь органов чувств. Но какова функция сенсорной системы и почему органы чувств так важны? Сенсорная система обеспечивает способность сохранять равновесие, воспринимать боль, двигаться к теплу и от холода, избегать травм, чувствовать запах свежей и испорченной пищи, а также визуально реагировать на опасность, что обеспечивает развитие, выживание и эволюцию организмов.Список литературыСтатьи из сборника, книгиBear M, Connors BW, Paradiso MA. Neuroscience – Exploring the Brain. 4th ed. Philadelphia: Wolters Kluwer; 2016. ISBN 978-0-7817-7817-6Heinbockel, T. (2018). Introductory Chapter: Organization and Function of Sensory Nervous Systems. Sensory Nervous System. doi:10.5772/intechopen.78738 Hoy RR. Current Biology. 2014;24(21):R1028-R1029Tortora, G. J., & Derrickson, B. H. (2018). Principles of anatomy and physiology. John Wiley & Sons.Ковалева, А. (2022). Нейрофизиология, физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. Учебник для академического бакалавриата. Litres.Статьи из журнала, газетыAbraira VE, Ginty DD. The sensory neurons of touch. Neuron. 2018 Aug 21;79(4):618-39. Dalesio, N. M., Barreto Ortiz, S. F., Pluznick, J. L., & Berkowitz, D. E. (2018). Olfactory, taste, and photo sensory receptors in non-sensory organs: it just makes sense. Frontiers in physiology, 9, 1673.Низкодубова, С. В., Ласукова, Т. В., & Седокова, М. Л. (2018). Основы нейрофизиологии и высшей нервной деятельности. Сенсорные системы.