Функции ощущения: Ощущения: функции, виды, взаимодействия

Содержание

Ощущения: функции, виды, взаимодействия

Ощущения – это простейший психический процесс, состоящий в отражении отдельных свойств предметов и явлений материального мира, а также внутренних состояний организма при соответствующем воздействии раздражителей на соответствующие рецепторы.

Органы чувств получают, отбирают, накапливают информацию и передают ее в мозг, идет ежесекундно получаемый и перерабатываемый поток информации. В результате возникает адекватное отражение окружающего мира и состояния организма. На этой основе формируются нервные импульсы, поступающие к исполнительным органам, ответственным за температуру тела, работу органов пищеварения, органов движения и т.д.

Ощущения возникают как реакция нервной системы на тот или иной раздражитель и имеет рефлекторный характер.

Физиологической основой ощущения является процесс, возникающий при действии раздражителя на адекватный ему анализатор.

Анализатор состоит из 3 частей:

периферический отдел (рецепторы) является трансформатором внешней энергии в нервный процесс.
отдел афферентных (центростремительных) и эфферентных (центробежных) нервов – проводящих путей соединяет периферический отдел анализатора с центральным
подкорковых и корковых отделов (мозговой конец) анализатора, где происходит переработка нервных импульсов, приходящих из периферических отделов.

В корковых отделах находится ядро, т.е. центральная часть, где сфокусирована основная масса клеток рецепторов и периферия, состоящая из рассеянных клеточных элементов, которые расположены в различных областях коры. Ядро анализатора выполняет функцию тонкого анализа и синтеза. Рассеянные элементы связаны с функцией грубого анализа.

Для возникновения ощущения необходима работа всего анализатора как целого.

Классификация ощущений

По характеру отражения и месту расположения рецепторов:

Экстроцептивные, отражающие свойства и явления внешней среды и имеющие рецепторы на поверхности тела.
Интроцептивные, имеющие рецепторы во внутренних органах и тканях тела и отра-жающие состояние внутренних органов.
Проприоцептивные, рецепторы кот. располагаются в мышцах и связках и дают ин-формацию о движении нашего тела и его положении.

Подкласс проприоцепторов представляющий собой чувствительность к движению, называется кинестезический и кинестетический.

Экстроцепторы (2 группы) – контактные и дистантные рецепторы.

Контактные – передают раздражение при непосредственном контакте.
Дистантные – реагируют на раздражитель, исходящий от удаленного объекта.

Общие свойства ощущений.

Ощущения – это форма отражения адекватных раздражителей.

Качество – это основная особенность данного ощущения, отличающая его от других видов ощущений.
Интенсивность ощущений является его количественной характеристикой и определяется силой действующего раздражителя.
Продолжительность ощущения есть его временная характеристика. Она определяет функциональное состояние органов чувств, но главное – время действия раздражителя.
Пространственная локализация раздражителя – пространственный анализ, осуществляемый дистантными рецепторами, дает нам сведения о локализации раздражителя в пространстве.

Чувствительность и ее измерение

Чувствительность органа чувств определяется минимальным раздражителем, который в данных условиях способен вызвать ощущение. Минимальная сила раздражителя, вызвавшая едва заметное ощущение, называется нижним порогом ощущения.

Нижний порог ощущения определяет уровень абсолютной чувствительности данного анализатора. Между абсолютной чувствительностью и величиной порога существует обратная взаимосвязь: чем меньше величина порога, тем выше чувствительность данного анализатора.

Е = 1/Р (Е – чувствительность, Р – пороговая величина раздражителя)

Верхним абсолютным порогом чувствительности называется максимальная сила раздражителя, при котором еще возникает адекватное действующему раздражителю ощущение.

Величина абсолютных порогов изменяется в зависимости от различных условий: характер Деятельности, возраст человека, сила и длительность раздражителя.

Минимальное различие между двумя раздражителями, вызывающее едва заметное различие ощущений, называется порогом различения или разностным порогом. Порог различения характеризуется относительной величиной для данного анализатора. Фехнер выразил зависимость интенсивности ощущений от силы раздражителя: S = KlgJ + C; S – интенсивность ощущений, J – сила раздражителя, K и С – константы. Закон Вебера-Фехнера. Интенсивность ощущения пропорциональна логарифму силы раздражителя. При возрастании силы раздражителя в геометрической прогрессии интенсивность ощущений увеличивается в арифметической прогрессии.

Чем порог больше, тем меньше разностная чувствительность.

Наши анализаторные системы способны в большей или в меньшей степени влиять друг на друга. При этом взаимодействие ощущений проявляется в двух противоположных процессах: повышение и понижение чувствительности. Слабые раздражители повышают чувствительность, а сильные понижают чувствительность анализаторов. Повышение чувствительности в результате взаимодействия анализаторов и упражнения – сенсибилизация. Синестезия – это возникновение под влиянием раздражения одного анализатора ощущения, характерного для другого анализатора.

Психика начинается с ощущений. Ощущение – это процесс первичной обработки информации на уровне отдельных свойств предметов и явлений. Этот уровень обработки информации называется сенсорным. На нем отсутствует целостное представление о том явлении, кот. вызвало ощущения.

Поскольку первичным, элементарным психическим опытом можно считать ощущение, то ученым прежде всего хотелось понять, каким образом физическая стимуляция преобразуется в ощущение. Фехнер Г.Т. стал основоположником экспериментальных исследований по проблеме соотношения физического и психич

Виды ощущений в психологии (таблица)

Ученых давно интересовали виды ощущений в психологии. При помощи органов чувств человек получает разнообразные впечатления, которые являются отображением действительности, — это и есть понятие ощущения.

Ощущения (или чувственный опыт) присущи всему живому на Земле, часто у животных они даже более тонкие.

Человеку чувственный опыт рассказывает о мире, так личность приобретает знания, развивается. Все данные о своем состоянии, об окружающем мире индивид получает в виде ощущений от органов чувств, с помощью которых он связан с внешним миром. Психологическая наука изучает различные виды и свойства ощущений.

Базовые свойства

Все ощущения обладают одинаковыми свойствами:

Продолжительность — время воздействия. У этого показателя возможен скрытый период: боль появляется не мгновенно после воздействия, а через какой-то промежуток времени. Этот период может варьироваться.
Интенсивность — количественная характеристика, обозначающая силу действия того или иного раздражителя. В этом случае существует зависимость и от самого рецептора: при сильном насморке запахи ощущаются по-другому.
Качество (модальность) — у этой характеристики особенные свойства, которые помогают отличить один вид воздействия от другого. У каждого свои особые параметры. К ним относится: зрение — свет, цветовой фон, его насыщенность; тактильные ощущения — мягкость, твердость, шероховатость и др.
Локализация в пространстве — органы чувств сообщают о нахождении раздражителя в окружающем мире. Благодаря этому свойству можно определить, где источник света или холода, откуда раздается звук, на какую часть тела действует раздражитель, но местонахождение не всегда можно выяснить.

Физиологические механизмы

Исследование ощущений в психологии доказывает, что в основе лежит работа анализаторов. Последние представляют собой сложную систему, состоящую из периферических и центральных подразделений, а также проводящих нервных путей.

Периферический отдел состоит из органов чувств и многочисленных рецепторов, находящихся внутри тела человека.

В организме работают целые блоки анализаторов. При разрушении одной какой-либо части ощущения не появляются. Не будет зрительных образов при повреждении глазного яблока, соответствующих долей мозга или разрушениях зрительного нерва.

Для того, чтобы появлялся чувственный опыт, нужно два обязательных условия: раздражители и среда. Пример: в вакууме не распространяется звук.

Эмоции и чувственный опыт

Очень часто чувство основано на прошлом опыте: некоторые запахи сами по себе вызывают различные ассоциации. Аромат апельсина, свежесть розы, благоухание ванили всегда приятны, настраивают на позитив. Запах же перегара, сероводорода, табака обычно вызывает только негативные впечатления.

Функции ощущений и их классификация

Все ощущения выполняют определенные функции:

Сигнальная — сообщает человеку об особенностях окружающей действительности.
Отражательная — создание собственного образа для ориентации во внешнем мире.
Регулятивная — помогает адаптироваться во внешнем мире, подстраиваться к существующим условиям.

Первым классификатором ощущений в психологии стал древнегреческий ученый Аристотель. Были попытки разделить чувственный опыт на физический, химический и механический, но этот вариант не прижился. Современная, наиболее распространенная классификация разделяет виды ощущений по месту расположения рецепторов:

Интероцептивные (внутри организма, ощущение боли) рецепторы находятся на стенках различных органов, внутри мышц. Они контролируют внутренние процессы (голод, жажду, тошноту и др.). Это самая древняя и почти неосознаваемая группа, связанная с эмоциональностью.
Проприоцептивные рецепторы (дают ощущение равновесия и движения) можно найти в мышечной ткани, суставах. Они отвечают за регуляцию движений и информируют о расположении тела.
Экстероцептивные рецепторы отображают воздействия извне (это поверхность тела). Они подразделяются на дистантные (обоняние, слух и зрение) и контактные (осязание и вкус). Многие ученые считают, что обоняние является промежуточным между контактными и дистантными проявлениями. Объясняется это так: данные ощущения в

27.2. Общая характеристика ощущений. Их функции

Опорные слова к вопросу №27 — здесь

Изучение психики как развивающейся динамической системы принято начинать с ее элементарных составляющих. Уже в рамках ассоцианизма, в качестве простейшего элемента психики (и единицы ее анализа) было выделено ощущение. Оно рассматривалось как первичное по отношению к более сложным (вторичным) психическим образованиям — представлениям, мыслям, чувствам и др.

Итак, первую ступень чувственного познания мира составляют разнообразные ощущения, на основе которых складываются целостные образы восприятия.

С древнейших времен ощущение выступает главным признаком одушевленности живого существа. Так, на заре психологической мысли, Аристотель в своем учении о душе относил ощущение, наряду со способностью к свободному перемещению, к основным функциям так называемой животной души, отличающим ее от души растительной.

В свете современных воззрений, ощущение — это простейший психический процесс отражения отдельных свойств предметов и явлений окружающего мира, а также внутренних состояний организма при непосредственном воздействии материальных раздражителей (стимулов) на соответствующие им органы чувств (рецепторы).

Функции ощущений таковы:

являются основой более сложных познавательных процессов,
превращают энергию внешнего воздействия в акт сознания,
обеспечивают чувственную основу психологической деятельности путём предоставления сенсорного материала для построения психических образов.

Согласно материалистической теории отражения, именно через ощущения осуществляется непосредственная связь сознания с внешней средой и преобразование энергии внешних воздействий (раздражений) в сенсорную информацию.

Отражение в зеркале и, вообще, отражение в неживой природе, является пассивным. Например, зеркало «безразлично» к тому, что в нем отражается.

Отражение посредством ощущений носит активный характер.

А именно, ощущение является не просто продуктом воздействия внешнего объекта на организм, а скорее результатом взаимодействия среды, ее специфических характеристик (физических и химических свойств) с познающим субъектом, обеспечивающим себе посредством сенсорной информации ориентацию в меняющихся условиях жизнедеятельности.

Ощущение является простейшим актом познания. Многообразие ощущений отображает качественное многообразие мира.

Проблематика ощущений интенсивно разрабатывается в психофизике сенсорных процессов и различных разделах физиологии.

Ощущения объективны, поскольку непосредственно связаны с внешним раздражителем, отражают его интенсивность и качественные характеристики и, одновременно, субъективны, т.к. зависят от состояния нервной системы, индивидуальных особенностей организма и психики, мотивационных факторов, специфики ведущей деятельности.

Понятие о чувствах. Виды чувств.

Чувство – особая форма отношения человека к явлениям действительности, обусловленная их соответствием или несоответствием потребностям человека, отличающаяся относительной устойчивостью. Благодаря чувству можно выяснить эмоциональное отношение человека к тем или иным вещам, определить его моральные убеждения и особенности внутреннего мира человека.

Всё новое происходящее в жизни и деятельности человека воспринимается и выражается в новых чувствах и переживаниях. Формирование чувств является необходимым условием развития человека как личности. Они формируются по мере развития индивидуального сознания под влиянием воспитательных воздействий семьи, образования, культуры и других факторов.

Функции чувств:

мотивационная – чувства мотивируют поведение;

сигнальная – чувства сигнализируют человеку о потребностной значимости объектов и побуждают направлять на них деятельность;

оценочная – чувства помогают определить значимость всего, что происходит;

функция синтезирующая основы образа — отражает разнообразие раздражителей в виде целых и структурных образований;

экспрессивная функция – обеспечивает невербальную коммуникацию.

Классификация чувств: чувства различают по модальности, по интенсивности, по продолжительности, глубине, осознанности, генетическому происхождению, сложности, условиям возникновения, выполняемым функциям, воздействию на организм, по формам и условиям своего развития, по психическим процессам, с которыми они связаны, по потребностям, по предметному содержанию. Существующие классификации различаются по своей теоретической и эмпирической обоснованности.

Принято выделять низшие и высшие чувства:

Низшие чувства связаны с удовлетворение или неудовлетворением физических или физиологических потребностей человека.

Особую группу чувств составляют высшие чувства: нравственные, эстетические, интеллектуальные. Высшие чувства отражают духовный мир человека и связаны с анализом, осмыслением и оценкой происходящего и определяющего его личность.

Нравственные или моральные чувства – это форма переживания ценности или наоборот, недопустимости иных действий, поступков, мыслей, намерений человека с точки зрения требуемого от него отношения к обществу, к интересам общества, к нормам поведения, выработанным обществом. Эти переживания могут возникнуть лишь на основе соотнесения действий, поступков людей с нормами, выражающими общественные требования к поведению человека. Они зависят от знания норм поведения, требований морали, принятой в данном обществе, выражают отношение человека к другим людям. К таким чувствам относятся чувства товарищества, дружбы, любви, отражающие различную степень привязанности к определённым людям, потребность в общении с ними. Отношение к своим обязанностям, принятым на себя человеком по отношению к другим людям, к обществу называется долгом. Несоблюдение этих обязанностей приводит к возникновению отрицательного отношения к себе, выражающегося в чувство вины, стыда и в угрызениях совести. Также к ним относятся чувство жалости, зависти, ревности и другие проявления отношения к человеку.

Эстетические чувства представляют собой переживание чего-либо как прекрасного. В наиболее типичной и яркой форме они возникают при восприятии произведений искусства (явления природы, действия людей, вещи). Развиваются они в связи с развитием искусства. Именно музыка и пробуждает у нас музыкальное чувство. Эти чувства – это отношение человека к прекрасному и уродливому, связанное с пониманием красоты, гармонии, возвышенного и трагического. К ним относятся чувство юмора, ирония, злоба, издёвка, сарказм, чувство трагического, драматического.

Интеллектуальные чувства связаны с познавательной деятельностью людей, с удовлетворением любознательности, познавательных интересов, с поисками истины, с решением мыслительной задачи.

Сенсорная функция | Официальный веб-сайт Управления ресурсов и служб здравоохранения США

Сенсорная функция руки обеспечивает обратную связь с мозгом для распознавания объектов и защиты, когда рука взаимодействует с окружающей средой. Чувство контакта с объектом и качество контакта важны для эффективного использования руки.

Передавая сигналы от мозга к руке, периферические нервы обеспечивают руку и кисть ощущениями прикосновения, давления, температуры и боли.Когда периферические нервы теряются, это приводит к частичной потере системы обратной связи организма. Человек больше не может различать объекты в руке, распознавать объект с закрытыми глазами или чувствовать ( поиск ) объект, который нужно поднять или манипулировать. Если человек больше не может быть уверен, что держит объект, он сжимает его сильнее, чтобы убедиться в наличии контакта. Нет предела тому, когда прекратить подавать давление. Без контроля модуляции использование пораженной руки в обычных действиях для работы и игр приводит к чрезмерно высокому давлению на руку.Если не повредить сразу, со временем даже умеренное давление может повредить кожу и кости руки из-за повторяющихся нагрузок на ткани.

Кожа и мягкие ткани руки служат защитным слоем для костей и предназначены для поглощения и принятия определенного давления во время использования. Некоторое воздействие на эти ткани действительно необходимо для поддержания здоровья тканей. Если рукой не пользоваться, результатом будет истощение мышц и атрофия кожи ( потеря субстанции ткани ) .Когда давление на кожу становится чрезмерным, происходит травма. Травма кожи и мягких тканей (включая сухожилия, которые пересекают и оперируют суставы и связки и поддерживают костную структуру) может привести к необратимой деформации и инвалидности пальцев и кисти. В руках с нормальными периферическими нервами и чувствительностью боль из-за чрезмерно высокой нагрузки на кожу и мягкие ткани обычно предотвращает травму. Если повреждение нерва настолько серьезное, что возникает «потеря защитного ощущения», давление на кожу может быть чрезмерным.Часто возникают постоянные синяки и шрамы на коже. При рубцах и мозолях обычно мягкая и податливая ткань становится твердой и хрупкой. На коже могут образоваться трещины, которые легко могут инфицироваться и привести к повреждению тканей.

Даже люди, распознающие боль, могут по-прежнему иметь достаточно значительную потерю, чтобы они теряли «защитное ощущение» (достаточная обратная связь, чтобы они могли вовремя обнаружить объект, который собирается нанести им вред, и среагировать защитно) . Лица, утратившие защитное ощущение, важно идентифицировать и проконсультировать относительно защитных методов для предотвращения травм, деформации и, как следствие, инвалидности.

ПРИМЕЧАНИЕ: Не у всех пациентов с сенсорными нарушениями разовьется деформация. Можно многое сделать, чтобы использовать зрение вместо сенсорной обратной связи. Понимание пациентом роли нечувствительности в деформации. имеет первостепенное значение для любого человека с любой степенью сенсорной потери, но имеет решающее значение, когда сенсорная потеря является серьезной.

Сенсорные рецепторы

Одна из характеристик живого организма — его способность реагировать на раздражители. Сенсорная система человека очень развита и обрабатывает тысячи входящих сообщений одновременно. Эта сложность позволяет вам осознавать свое окружение и предпринимать соответствующие действия.

Сенсорные рецепторы — это дендриты сенсорных нейронов, специализирующиеся на получении определенных видов стимулов. Сенсорные рецепторы классифицируются тремя способами:

Классификация по сложности рецептора:
Свободные нервные окончания — это дендриты, терминальные концы которых имеют небольшую физическую специализацию или вообще не имеют ее.
Инкапсулированные нервные окончания — это дендриты, концевые концы которых заключены в капсулу из соединительной ткани.
Органы чувств (например, глаза и уши) состоят из сенсорных нейронов с рецепторами особых органов чувств (зрение, слух, обоняние, вкус и равновесие) вместе с соединительной, эпителиальной или другими тканями.

Классификация по местонахождению:

Экстероцепторы встречаются на поверхности кожи или вблизи нее и чувствительны к раздражителям, возникающим снаружи или на поверхности тела.Эти рецепторы включают рецепторы для тактильных ощущений, таких как прикосновение, боль и температура, а также рецепторы для зрения, слуха, обоняния и вкуса.
Интерорецепторы (висцероцепторы) реагируют на стимулы, исходящие в организме от внутренних органов и кровеносных сосудов. Эти рецепторы представляют собой сенсорные нейроны, связанные с вегетативной нервной системой.
Проприорецепторы реагируют на стимулы, возникающие в скелетных мышцах, сухожилиях, связках и суставах.Эти рецепторы собирают информацию о положении тела и физическом состоянии этих мест.

Классификация по типу обнаруженного раздражителя:

Механорецепторы реагируют на физическую силу, такую как давление (прикосновение или кровяное давление) и растяжение.
Фоторецепторы реагируют на свет.
Терморецепторы реагируют на изменение температуры.
Хеморецепторы реагируют на растворенные химические вещества во время ощущения вкуса и запаха и на изменения внутренней химии тела, такие как изменения O ₂, CO ₂ или H ⁺ в крови.
Ноцицепторы реагируют на различные раздражители, связанные с повреждением тканей. Мозг интерпретирует боль.

Сенсорный нейрон

Воспаление усиливает рост нейритов, экспрессия генов, связанных с теплом, чувствительность к холоду

26 сентября 2019 г. — Воспаление увеличивает активность нейронов, экспрессию генов и рост чувствительных нервов (нейритов) в нейронах, участвующих в тепловых, но не физических ощущениях в …

Новые нейроны в мозгу взрослого человека участвуют в сенсорном обучении

22 февраля 2018 г. — Ученые продемонстрировали, что новые нейроны, вырабатываемые у взрослых, преимущественно реагируют на сенсорные стимулы, связанные с вознаграждением, и помогают ускорить связь между сенсорной информацией и вознаграждением….

Новые знания о том, как разные типы клеток мозга влияют на наши движения

28 января 2020 г. — Исследователи составили карту, как разные нервные клетки в полосатом теле мозга обрабатывают информацию, чтобы планировать и выполнять наши движения в нужное время и с нужной энергией. Результаты показывают …

Исследование

повышает стандарты измерения гибели нервных клеток

27 августа 2018 г. — Исследователи разработали новый и улучшенный метод оценки эффективности экспериментальных методов лечения нейродегенерации — прогрессирующей потери…

Новое открытие в том, как млекопитающие чувствуют холод, может привести к появлению новых обезболивающих

24 апреля 2019 г. — Исследователи впервые показали, что млекопитающие обнаруживают различную интенсивность холода, используя различные сенсорные нейронные системы, и это открытие может привести к разработке новых лекарств для лечения …

Открытие нервной системы опровергает предыдущую теорию

12 сентября 2019 г. — Похоже, что когда наша нервная система развивается, выживают только наиболее жизнеспособные нейроны, а незрелые нейроны отсеиваются и умирают.Результаты показывают, что давний нейротрофический …

Кишечные ветви блуждающего нерва Важные компоненты системы вознаграждения и мотивации мозга

20 сентября 2018 г. — Новая нейронная цепь от кишечника к мозгу устанавливает, что блуждающий нерв является важным компонентом системы мозга, который регулирует вознаграждение и мотивацию, согласно …

Белок Busybody может действовать на нервы, но это хорошо

Октябрь17, 2017 — Белок p75 жизненно важен для передачи сигналов о боли в нервной системе, исследователи установили …

Постоянный электрический ток, используемый для преимущественного подавления нейронов, передающих боль

18 апреля 2018 г. — Используя компьютерные модели и лабораторных крыс, исследователи Джона Хопкинса продемонстрировали …

Нейробиология: в поисках пути домой

26 июля 2018 г. — Отическая плакода дает начало внутреннему уху у позвоночных.Новое исследование показывает, что даже при трансплантации в эктопические положения нервные клетки, вырастающие из пересаженного уха, могут образовывать …

Вводная глава: Организация и функции сенсорных нервных систем

1. Введение

В этой главе вводится концепция сенсорной нервной системы и кратко обсуждается значение модельных организмов в улучшении нашего понимания эволюции сенсорных систем. Окружающий мир постоянно стимулирует наши чувства. Эти стимулы бывают разных видов (модальностей), таких как свет, звуки, запахи, вкусовые вещества и соматические ощущения (прикосновение, боль, давление, вибрация, тепло, холод).Наши соответствующие органы чувств передают внешний мир внутрь нашего тела с помощью определенных рецепторов. Они являются частью нервной системы и соединяют периферию с мозгом. Нервная система, в свою очередь, может реагировать на поступающую информацию, генерируя адаптивные сигналы и поведение. Для всех организмов очень важно уметь воспринимать стимулы из окружающей среды и впоследствии обрабатывать и интегрировать эти стимулы с помощью наших сенсорных систем. Животные, в том числе люди, нуждаются в информации о процессах, которые происходят внутри нашего тела, а также снаружи, чтобы поддерживать гомеостаз и должным образом реагировать на функции организма и окружающую среду [1].

Все мы знакомы с хорошо известными чувствами, такими как зрение, обоняние, вкус и слух. Кроме того, виды животных воспользовались другими стимулами окружающей среды для ориентации и выживания и, таким образом, предоставляют нам менее известные примеры сенсорных систем, например, эхолокацию у летучих мышей, тепловое ощущение у змей, ориентацию магнитного компаса у перелетных птиц, или восприятие поляризованного света у насекомых. Следовательно, сенсорная нервная система может показывать невероятные различия между многими существующими видами животных.Тем не менее, исследователи обнаружили поразительное сходство в обработке сенсорных сигналов даже у представителей далеких таксонов животных в отношении структуры и функции сенсорных путей.

Несколько фундаментальных правил управляют тем, как сенсорная нервная система обрабатывает стимулы в различных модальностях [2]. В каждом случае специализированные рецепторные клетки преобразуют сигнал окружающей среды в электрический или нервный сигнал, который посылается в мозг афферентными нервными волокнами. Как сами рецепторные клетки, так и синаптические мишени рецепторных клеток, нейроны мозга, способны кодировать определенные атрибуты стимула, такие как его качество и количество.В некоторых случаях рецепторные клетки и центральные нейроны могут передавать информацию о временной динамике стимула (перемежаемости) и его местоположении в пространстве. Что касается передачи сенсорной информации от одной ретрансляционной станции по сенсорному пути к другой, соседние группы нейронов в данной ретрансляционной станции поддерживают пространственные отношения рецепторных клеток в периферических органах чувств. Это было продемонстрировано в наших пространственных чувствах, таких как зрение и осязание. Эта топологическая организация помогает организму передавать пространственную информацию о сенсорных стимулах [3].Тем не менее было бы ошибкой предполагать, что сенсорные системы передают совершенную и полную картину окружающего нас мира [4]. Хотя на первый взгляд кажется, что рецепторные клетки функционируют как физические устройства, они предназначены просто для того, чтобы помогать нам делать выводы о мире, а не предоставлять нам правильные измерения. Нейроны на сенсорном пути кодируют информацию стимула и преобразуют эту информацию на основе вычислительных правил, присущих нейронам и их синаптическим связям [4].Таким образом, информация, которая достигает мозга, не является просто зеркальным отражением окружающей среды; скорее, информация подвергается нескольким уровням обработки.

2. Подразделения нервной системы

Как сенсорная нервная система вписывается в наше понимание нервной системы? Стандартный способ различать разные части нервной системы — относить центральную нервную систему к периферической [5, 6]. Центральная нервная система включает головной и спинной мозг с примерно 86 миллиардами нейронов и триллионами глиальных клеток головного мозга.Периферическая нервная система состоит из нервов и ганглиев за пределами головного и спинного мозга и может быть разделена на соматическую и вегетативную нервную систему. Соматическая нервная система состоит из периферических нервных волокон, а именно сенсорных нервных волокон (афферентных волокон), которые отправляют сенсорную информацию в центральную нервную систему, а также моторных нервных волокон (эфферентных волокон), которые проецируются в скелетные мышцы. Соматическая нервная система позволяет нам произвольно контролировать наши скелетные мышцы [2, 6].Напротив, вегетативная нервная система контролирует гладкие мышцы внутренних органов (внутренних органов) и пищеварительного тракта, а также потовые железы, слюнные железы, почки, мочевой пузырь, зрачок и сердечную мышцу. Как следует из названия, он работает автоматически (автономно), без сознательного усилия человека, то есть у нас нет произвольного контроля над вегетативной нервной системой. Соответственно, ее еще называют непроизвольной или вегетативной нервной системой. Вегетативная нервная система состоит из двух противоположных частей: симпатической и парасимпатической.Симпатический отдел стимулирует телесные процессы в ответ на информацию о теле и внешней среде, полученную вегетативной нервной системой, тогда как парасимпатический отдел оказывает антагонистический эффект, подавляя функции организма.

В основном сенсорная нервная система с ее различными сенсорными системами является частью периферической нервной системы или, лучше сказать, начинается на периферии и заканчивается в центральной нервной системе. В целом сенсорная нервная система обнаруживает и кодирует стимулы, а затем отправляет сигналы от рецепторов, то есть органов чувств или простых сенсорных нервных окончаний, в центральную нервную систему, то есть она преобразует сигналы окружающей среды в электрические сигналы, которые распространяются вдоль нервные волокна.Напротив, двигательные системы реагируют на информацию, предоставляемую сенсорными системами, для создания движений и других форм поведения. Основная функция сенсорной нервной системы — информировать центральную нервную систему о стимулах, воздействующих на нас извне или внутри нас. Тем самым он информирует нас о любых изменениях во внутренней и внешней среде. Центральная нервная система интегрирует сенсорную информацию и передает информацию целевым органам нашего тела. Следовательно, данная сенсорная система включает рецепторные клетки в органах чувств, нейроны, которые проецируются от органов чувств к мозгу, и определенные области мозга, которые обрабатывают афферентную информацию, поступающую с периферии.Для каждого из пяти классических органов чувств (зрение, осязание, слух, обоняние и вкус) в головном мозге существует соответствующая корковая область [5], называемая сенсорной корой, а именно зрительная кора, соматосенсорная кора, слуховая кора, обонятельная кора и т. Д. и вкусовая кора. В нашем мозгу также находится вестибулярная кора для обработки информации от вестибулярных органов, матрикса и мешочка с пятнами, а также полукружных протоков с crista ampullaris.

Помимо сенсорной коры головной мозг или, точнее, кора головного мозга участвует в контроле произвольных движений, например, в лобной доле [6].Части мозга отвечают за кодирование сенсорной информации и управление двигательным поведением. Это первичная сенсорная и двигательная кора головного мозга, составляющая лишь около одной пятой коры головного мозга [2]. Не все области мозга можно легко 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 когнитивными и выполняются в ассоциативной коре в теменной, височной и лобной долях, таких как префронтальная кора, задняя теменная кора и нижневисочная кора [2].

3. Актуальность сенсорной нервной системы

Как так остро отмечалось Barth et al. [7], «без датчиков и зондирования нет жизни». Авторы подчеркивают, что даже у бактерий, лишенных нервной системы, сенсорные функции имеют место. Чувствительные и сенсорные системы являются характерным свойством живых животных и развивались на протяжении миллионов лет под воздействием избирательного давления, чтобы с великолепной точностью развить множество органов чувств для решения конкретных задач [1]. В результате животные используют ошеломляющее разнообразие сенсорных систем для извлечения информации из окружающей среды [8] и обладают многими сенсорными способностями, неизвестными человеку, такими как ультрафиолет, инфракрасное излучение, ультразвук, электромагнитный прием и обнаружение деформации скелета [7].С одной стороны, различия между сенсорными системами по сложности очевидны. С другой стороны, несмотря на все различия, в сенсорных системах и мозге были обнаружены общие черты [1]. Как указывают эти авторы, хотя некоторые животные, такие как насекомые и моллюски, могут сильно отличаться от людей, они обладают удивительным количеством основных свойств живых организмов. Сходство распространяется на функции мозга, такие как обучение и память, а также развитые когнитивные способности, которые традиционно ассоциировались с приматами, а не с улитками, пчелами или птицами.

4. Обонятельная система

Ярким примером общности сенсорных систем является обонятельная система, которая изучается у позвоночных и беспозвоночных в течение нескольких десятилетий [9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]. Сходство начинается на периферии с обонятельными рецепторными клетками, расположенными в обонятельном эпителии носа позвоночных или в парных антеннах насекомых. Рецепторные клетки адаптированы для обнаружения большого количества запахов с помощью рецепторных белков, которые расположены в мембранах рецепторных клеток.Клетки обонятельных рецепторов связаны с различными типами сенсилл у беспозвоночных (например, насекомых) [19] или с обонятельным эпителием, выстилающим часть носовой полости позвоночных (например, млекопитающих) [20]. Отдельные рецепторные клетки специализируются на реакции на один или несколько различных пахучих веществ, экспрессируя один член большого семейства генов обонятельных рецепторных белков, как показано на примере грызунов [20]. Аналогичным образом, Clyne et al. [21] и Vosshall et al. [22] идентифицировали новое семейство из семи белков трансмембранных доменов, которые кодируются 100-200 генами и, вероятно, функционируют как обонятельные рецепторы Drosophila melanogaster .Считается, что индивидуальная обонятельная рецепторная клетка в антенне D. melanogaster экспрессирует один или несколько генов-кандидатов обонятельных рецепторов, и, следовательно, каждая обонятельная рецепторная клетка функционально отличается [23]. У насекомых рецепторная клетка усиков самцов моли может реагировать только на один компонент из нескольких химических веществ, составляющих половой феромон, выделяемый самками того же вида [24, 25, 26]. Клетки обонятельных рецепторов отправляют свой аксон на первую центральную ретрансляционную станцию для обработки обонятельной информации в головном мозге и образуют синаптические контакты с центральными нейронами.У позвоночных это происходит в обонятельной луковице; у насекомых — в усиковых лопастях дейтоцеребрума [27]. И в обонятельной луковице, и в усиковых долях обонятельная информация обрабатывается в модулях мозга, обонятельных клубочках. Каждый клубок представляет собой дискретную анатомическую и функциональную единицу и служит анатомическим адресом, предназначенным для сбора и обработки определенных молекулярных характеристик обонятельной среды, передаваемых ему аксонами обонятельных рецепторных клеток, экспрессирующих специфические обонятельные рецепторные белки [11, 12, 28, 29, 30].Таким образом, клубочки в усиковых долях насекомых и обонятельные луковицы позвоночных организованы хемотопически [30, 31, 32, 33, 34, 35], аналогично визуотопии в зрительных системах и тонотопии слуховых систем. И у позвоночных, и у насекомых обонятельная информация интенсивно обрабатывается на уровне клубочков посредством подавления и модуляции с прямой связью и обратной связью, обеспечиваемых центробежными нейронами. Информация впоследствии передается в обонятельный центр более высокого порядка, такой как обонятельная кора у позвоночных или грибовидные тела и боковой рог у насекомых [36, 37].Эти сходства цепей у далеких таксонов демонстрируют конвергенцию основных механизмов мозга в сенсорных системах.

5. Модельные системы на животных

Какие животные модели используются для изучения сенсорной нервной системы? Вопрос связан с поиском лучшей животной модели для изучения конкретной сенсорной системы. Большинство биологических и биомедицинских исследований сосредоточено на небольшом количестве моделей животных, Ядре четверки, мышах, рыбках данио, мухах ( Drosophila ) и червях ( Caenorhabditis ) из-за их генетической податливости [38].Многие другие виды животных используются для определения структуры и функции конкретной сенсорной системы. Это частично обусловлено тем фактом, что не все виды животных обладают одинаковыми чувствами. И даже если они обладают определенной сенсорной системой, она может быть рудиментарной по своей анатомии или просто не выполнять функции, относящейся к выживанию вида. Как поборник нейроэтологии, Хой [38] указывает, что существует потребность в негенетических открытиях, таких как нейроэтология, которые будут исследовать биоразнообразие нейронных систем и механизмов поведения, так что Core Four модельные виды не станут Финал Четверка.

Как заявил Август Крог много лет назад [39] и цитировал другие [38, 40], «для большого количества задач будет какое-то животное по выбору или несколько таких животных, на которых его можно будет наиболее удобно изучить. . » В том же духе Бернар [41] заявил еще раньше (1865 г.), что «в научных исследованиях важнейшее значение имеют мельчайшие процессы. Удачного выбора животного, инструмента, построенного определенным образом, использования одного реагента вместо другого часто бывает достаточно для решения самых высоких общих вопросов (перевод с французского).В этом смысле разнообразие видов возвращается в нейробиологические исследования и в наше понимание сенсорной нервной системы [42, 43, 44].

Благодарности

Эта работа была частично поддержана грантами Национального научного фонда (NSF IOS-1355034) и Целевого фонда Чарльза и Мэри Лэтэм.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной главы.