Вопрос 20. Поступление и кодирование информации

1. Передача и преобразование сигналов

2. Кодирование информации

1, Процессы передачи и преобразования сигналов обеспечивают поступление в высшие сенсорные центры наиболее важной существенной информации о сенсорном событии в такой форме, которая удобна надежного и быстрого анализа. Степень новизны информации отличает существенную информацию отнесущественной. Новые события при прочих равных условиях информационно важнее для организма, чем привычные. Поэтому эволюционно было выработано свойство прежде всего и быстрее всего передавать в мозг и перерабатывать информацию об изменениях в сенсорной среде.

Эти изменения могут быть как временными, так и пространственными. Среди пространственных преобразований выделяют изменение представительства размера или соотношения разных частей сигнала.

Для временных преобразований информации во всех сенсорных системах типично сжатие, или временная компрессия сигналов: переход от длительной (тонической) импульсации нейронов на нижних уровня системы к коротким (фазическим) пачечным разрядам нейронов всяких уровней.

Зрительная информация, идущая от фоторецепторов, могла бы очей быстро насытить все информационные резервы мозга. Примерно то самое, пусть несколько медленнее, могло бы происходить при работе других сенсорных систем. Огромная избыточность первичных сенсорных сообщений, идущих от рецепторов, ограничивается путем подавления информации о менее существенных сигналах. Менее важно во внешне среде то, что неизменно либо изменяется медленно во времени и пространстве.

Кодированием называют совершаемое по определенным правилам пре­образование информации в условную форму - код.

В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, то есть нали­чием или отсутствием электрического импульса в тот или иной момент времени. Такой способ кодирования крайне прост и устойчив к помехам.

Информация о раздражении и его параметрах передается в виде отдель­ных импульсов, а также групп, или "пачек" импульсов. Амплитуда, дли­тельность и форма каждого импульса одинаковы, но количество им­пульсов в пачке, частота их следования, длительность пачек и интервалов между ними, а также временной "рисунок" (pattern) пачки, различны и зависят от характеристик стимула. Сенсорная информация кодируется также числом одновременно возбужденных нейронов и их расположе­нием в нейронном слое.

В отличив от телефонных или телевизионных кодов, которые декодиру­ются восстановлением первоначального сообщения в исходном виде, в сенсорной системе подобного декодирования не происходит.

Важная особенность нервного кодирования - множественность и пере­крытие кодов, для одного и того же свойства сигнала (например, его интенсивности) сенсорная система использует несколько кодов - час­тота и число импульсов в пачке, число возбужденных нейронов и их локализация в слое.

В коре мозга сигналы кодируются также последовательностью включе­ния параллельно работающих нейронных каналов, синхронностью рит­мических импульсных разрядов возбужденных нейронов, изменением их числа. Одним из основных используемых здесь способов становится позиционное кодирование. Оно заключается в том, что какой-то признак раздражителя вызывает возбуждение определенного нейрона или не­большой группы нейронов, расположенных в определенном месте ней­ронного слоя.

Использованные источники:

Психофизиология. Учебник для вузов. Под ред. Ю.И. Александрова. С. 49 -51.

Вопрос 21. Функции и свойства сенсорной системы

Детектирование сигналов

2. Опознание образов.

3. Адаптация сенсорной системы

1. Детектированием называют избирательное выделение сенсорным ней­роном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенчес­кое значение. Осуществляют такой анализ нейроны-детекторы, избира­тельно реагирующие лишь на определенные свойства стимула.

33 Типичный нейрон зрительной коры отвечает разрядом лишь на один из наклонов (ориентацию) световой полоски, расположенной в определенной части поля зрения. При других наклонах той же полоски ответа другие нейроны. Такие нейроны называют детекторами первого порядка, так как они выделяют наиболее простые признаки сигнала.

В высших отделах сенсорной системы сконцентрированы детектором высших порядков, ответственные за выделение сложных признаков я целых образов.

2. Опознание сигналов - конечная и наиболее сложная операция сенсорной системы. Заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, то есть в классификации образов.

Синтезируя сигналы от нейронов-детекторов, высший отдел сенсорной системы формирует "образ" раздражителя и сравнивает его со множеством образов, хранящихся в памяти.

Опознание завершается принятием решения о том, с каким объекте;

или ситуацией встретился организм. В результате этого происходит вос приятие.

Нейрофизиологические механизмы опознания сенсорных образов исследованы пока недостаточно.

Опознание часто не зависит от изменчивости сигнала.

При опознании сенсорных образов возможны ошибки. Особую группу таких ошибок составляют так называемые "сенсорные иллюзии" - основаны на некоторых побочных эффектах взаимодействия нейронов, участвующих в обработке сигналов, и приводят к искаженной оценке образа в целом или отдельных его характеристик (размер, соотношение частей и т. п.).

3. Сенсорная система обладает способностью приспосабливать свои свойства к условиям среды и потребностям организма - адаптироваться.

Сенсорная адаптация - это свойство сенсорных систем, заключающееся в приспособлении к длительно действующему (фоновому) раздражителю. Существует:

• общая, или глобальная адаптация - проявляется в снижении абсолютной и повышении дифференциальной чувствительности всей сенсорной системы. Субъективно адаптация проявляется в привыкании к действию постоянного раздражителя;

• локальная, или селективная адаптация - сводится к снижению чувствительности не всей сенсорной системы, а какой-либо ее части, подвергнутой длительному действию стимула.

Адаптационные процессы начинаются на уровне рецепторов, охватывая и все нейронные уровни сенсорной системы.

По скорости все рецепторы делятся на:

- быстро адаптирующиеся - после развития адаптации практически вооб­ще не сообщают в мозг о длящемся раздражении;

 - медленно адаптирующиеся - у них эта информация передается, хотя и в значительно ослабленном виде.

Когда действие постоянного раздражителя прекращается, абсолютная чувствительность сенсорной системы восстанавливается - так, в темно­те абсолютная чувствительность зрения резко повышается.

В сенсорной адаптации важную роль играет эфферентная регуляция свойств сенсорной системы. Она осуществляется за счет нисходящих влияний со стороны более высоких на более низкие ее отделы. Происходит как бы перенастройка свойств нейронов на оптимальное восприятие внешних сигналов в изменившихся условиях. Кроме того, состояние разных уров­ней сенсорной системы контролируется также ретикулярной формаци­ей, включающей их в единую систему, интегрированную с другими отделами мозга и организма в целом. Эфферентные влияния в сенсор­ных системах чаще всего имеют тормозный характер, то есть приводят к уменьшению их чувствительности и ограничивают поток афферентных сигналов.

Использованные источники:

Психофизиология. Учебник для вузов. Под ред. Ю.И. Александрова. С. 51 -53.