5. Анализаторы

30. Общие закономерности функций анализаторов

Анализ раздражений. Деятельность мозга, направленная на организацию и координацию работы всех органов, а также на ориентировку в окружающей среде, требует точного и непрерывного анализа информации, поступающей как от органов чувств, т. е. органов зрения, слуха, осязания, вкуса и обоняния, так и от всех других органов. Начинается анализ в рецепторах, которые в каждом органе так расположены и имеют такое строение, что легко подвергаются действию только некоторых раздражителей, называемых адекватными, и в то же время защищены от влияния других. Так, рецепторы органа зрения практически раздражаются только светом, рецепторы органа слуха - звуками, рецепторы мышц - ее укорочением или удлинением.

Мало того, в одном и том же органе отдельные рецепторы обладают различной избирательной чувствительностью. Например, в органе слуха каждый рецептор возбуждается звуками лишь определенной высоты. Различна и частота импульсов, возникающих в рецепторах. Она зависит от интенсивности раздражения.

Различение (анализ) раздражителей на основании того, с каких рецепторов и с какой частотой поступают в мозг афферентные импульсы, разумеется, слишком элементарен. Один и тот же раздражитель может иметь различное значение в зависимости от того, при каких условиях, в комбинации с какими другими раздражителями он действует. Один и тот же звонок возвещает как о начале, так и о конце урока. Звонок, раздавшийся "не вовремя", например через несколько минут после начала урока, вызовет только ориентировочную реакцию, как всякий новый, необычный раздражитель.

Тончайший анализ, который позволяет различать сходные раздражители или одни и те же, но действующие при разных условиях и в различной комбинации с другими раздражителями, основан на образовании условных рефлексов и осуществляется корой больших полушарий.

Анализ раздражений, начинается в рецепторах, продолжается в различных участках центральной нервной системы по пути прохождения афферентных импульсов и заканчивается в коре больших полушарий. Системы, обеспечивающие этот процесс, Павлов назвал анализаторами. Каждый анализатор состоит из периферического, проводникового и коркового отделов.

Роль анализаторов в познании окружающего мира. Раздражение рецепторов, т. е. периферических отделов анализаторов, - единственный источник информации мозга о том, что происходит как в нашем собственном теле, так и в окружающей нас среде. Особое значение имеют рецепторы органов чувств: через них человек познает окружающий мир.

Предметы и явления внешнего мира, как правило, воздействуют на рецепторы различных органов чувств. Импульсы, приходящие с рецепторов, вызывают возбуждение определенных групп клеток в соответствующих пунктах коры больших полушарий, что отображается в нашем сознании как ряд ощущений. Держа в руке яблоко, мы его видим, осязаем, обоняем, чувствуем его вес; откусив, можем определить вкус. Каждое отдельное ощущение отражает то или иное свойство яблока. В результате сложной деятельности коры на основе ощущений образуются восприятия, которые отражают не отдельные свойства (цвет, запах, вкус, вес и пр.), а вещи и явления в целом.

Ошибки органов чувств и их устранение. В обычных условиях световые рецепторы недоступны никаким другим раздражителям, кроме света, который легко проходит через прозрачные части глаза. Как естественный, адекватный раздражитель, свет вызывает соответствующие ощущения. Однако в некоторых случаях световое ощущение возникает при действии неадекватного раздражителя. Когда при удалении глаза перерезают зрительный нерв, больной ощущает мгновенную вспышку света. Сильный удар в висок, вызывая сотрясение глаза и механическое раздражение зрительного нерва, опять-таки дает ощущение света (отсюда и выражение: "искры посыпались из глаз"). Чем бы ни раздражать нерв, он будет посылать импульсы только в зрительную область коры больших полушарий, и в результате возникнет ощущение света.

Иногда может резко меняться чувствительность рецепторов. Так, при некоторых заболеваниях чувствительность кожных рецепторов настолько повышается, что легкое прикосновение дает ощущение боли. Подобные ощущения, не соответствующие действительности, возникают и при нарушениях в корковом отделе анализатора. Сюда относятся явления бреда и галлюцинаций.

Нередко ошибки органов чувств обусловлены влиянием ранее выработанных прочных условных связей в коре больших полушарий. Частично такого рода ошибки объясняются явлениями, которые принято называть аллюзиями (рис. 35). Так, если, как показано на рисунке, перекрестить средний и указательный пальцы и затем их смежными сторонами прикоснуться к горошине или к кончику собственного носа, получается ощущение двух предметов (две горошины, два кончика носа). Иллюзия объясняется тем, что в обычных, нормальных условиях пункт а среднего и пункт б указательного пальцев не могут прикасаться к смежным участкам одного и того же предмета.

Рис. 35. Примеры иллюзий: 1 - прикосновение к горошине участками пальцев а и б дает ощущение двух горошин; 2 - средний круг кажется больше, если он окружен более мелкими кругами; 3 - линии АВ и СД кажутся непараллельными; 4 - длина отрезков АВ и ВС кажется неодинаковой

Казалось бы, ошибки органов чувств должны помешать правильному отражению в нашем сознании окружающих явлений и предметов. Однако в действительности эти ошибки не только не помехи в познании окружающего мира, но, наоборот, приводят к более глубокому его отражению. "На ошибках учатся", - гласит пословица. И действительно, ребенок начиная с грудного возраста непрерывно исправляет ошибки своих органов чувств. Возникающие у него условные связи сначала, как правило, носят резко выраженный обобщенный характер. Лишь постепенно устанавливается различение сходных раздражителей. Путем образования новых положительных и отрицательных условных связей устраняются ошибки, сначала грубые, а затем и более тонкие. Отражение внешнего мира тем самым совершенствуется, становясь более детальным, более точным.

Процесс устранения ошибок продолжается в течение всей жизни человека, составляя то, что принято называть жизненным опытом. Аналитико-синтетическая деятельность коры позволяет легко отличать нормальные ощущения, получаемые при действии адекватных раздражителей, от тех неотчетливых, неясных ощущений, которые возникают при действии необычных раздражителей. Шум или звон в ушах, связанный с приливом крови к органу слуха, человек без труда отличает от звуков окружающей среды.

Устранению ошибок помогает взаимодействие анализаторов. Так, одновременное раздражение зрительного, мышечного и кожного анализаторов способствует установлению условных связей, необходимых для оценки пространства, величины предметов и их перемещения. Когда ребенок впервые с небольшого расстояния смотрит в бинокль на приближающегося к нему человека, он невольно протягивает вперед руку или отрывает глаза от бинокля, чтобы удостовериться, действительно ли человек подошел к нему вплотную. Так он устраняет ошибку органов зрения, возникшую при пользовании незнакомым прибором - биноклем.

Чувствительность анализаторов. О чувствительности анализаторов обычно судят по порогу ощущения, т. е. по минимальной силе раздражения, при которой впервые ощущение возникает. Павловский метод условных рефлексов позволяет объективно исследовать порог раздражения анализатора путем определения минимальной силы раздражения, на которую удается выработать условный рефлекс. Порог раздражения, определяемый методом условных рефлексов, далеко не всегда совпадает с порогом ощущения: доказано, что условный рефлекс может быть выработан и на такую интенсивность раздражения, которая не вызывает отчетливого ощущения.

По отношению к естественным раздражителям чувствительность анализаторов очень велика. Если бы атмосфера была совершенно прозрачна и не поглощала света, то для возбуждения рецепторов глаза достаточно было бы той силы света, которую дает свеча, находящаяся на расстоянии более 30 км. Хотя у человека обоняние развито гораздо слабее, чем у многих животных, тем не менее он может ощущать запах некоторых газообразных веществ, количество которых в одном литре воздуха не превышает десятитысячных и даже стотысячных долей миллиграмма.

При исследовании функции анализаторов большое значение имеет установление предела различения сходных раздражителей. С этой целью образуют прочный условный рефлекс на тот или иной раздражитель, а затем вырабатывают дифференцировку. Применяя последовательно раздражители, все менее отличающиеся от положительного, устанавливают, при какой степени сходства раздражителей еще возможно образование дифференцировки.

Оказалось, что порог различения уменьшается под влиянием тренировки и может достигать весьма малых величин.

Приспособление к силе раздражения. Замечательное свойство анализаторов - изменение чувствительности в зависимости от силы раздражения. При ярком солнечном свете чувствительность зрения во много тысяч раз слабее, чем в темноте. Именно по этой причине человек, перейдя из ярко освещенной комнаты в полутемное помещение, первое время ничего не видит. Но постепенно зрительные рецепторы приспосабливаются к слабому свету, и человек начинает ясно различать окружающие предметы. Когда рецепторы приспособятся к темноте, их чувствительность становится настолько большой, что внезапный переход к яркому свету слепит глаза.

Приспособление, или адаптация, к силе раздражения обеспечивает нормальную работу анализаторов при самых различных условиях окружающей среды.

Тренировка анализаторов. У новорожденных, даже недоношенных, можно вызвать рефлексы при раздражении периферических отделов всех анализаторов. Такие же рефлексы наблюдаются и у младенцев, родившихся без больших полушарий. Следовательно, анализ раздражений у новорожденных осуществляется лишь периферическим отделом анализаторов и их проводящими путями, без участия коры больших полушарий.

Установлено, однако, что с первых же дней жизни клетки коры могут приходить в состояние возбуждения. Их неучастие в анализе раздражений объясняется отсутствием условных связей, без которых, разумеется, невозможен корковый анализ. Он появляется и становится все более тонким и точным по мере образования новых положительных и отрицательных условных связей. Так, когда ребенок начинает постигать грамоту, в коре его больших полушарий появляются условные связи между начертанием букв и соответствующими речевыми звуками, а затем между комбинациями букв и произносимыми словами. Нужна длительная тренировка, чтобы эти связи стали прочными и хорошо дифференцированными, чтобы ребенок научился читать.

Тонкое различение цветов, запахов, звуков и других раздражителей также требует длительной тренировки, в результате которой образуются соответствующие навыки. Тренировка анализаторов резко увеличивает их функциональные возможности.