Кодирование сенсорной информации в нервной системе

Последовательность импульсов, поступающих в нервные центры, представляет собой нервный код, ко­торый несет информацию о разных

характеристиках стимула. Кодиро­вание информации осуществляется несколькими способами - числом и частотой спайков в разряде, интерва­лами между разрядами, конфигура­цией разрядов.

Как мозг распознает признаки на основе нервного кода? Наиболее рас­пространенным является детектор­ный принцип кодирования.

Нейроны-детекторы

На разных уровнях анализатора обнаружены высоко специализиро­ванные нейроны, избирательно реа­гирующие на определенный признак стимула - ориентацию, направление движения, интенсивность. Они по­лучили название детекторов. Нейро­ны-детекторы, выделяющие разные признаки стимула (цвет, движение, ориентация), расположены в разных слоях коры и образуют объединения (нейронные ансамбли).

Для проекционных корковых зон наиболее характерны вертикально ориентированные нейронные ансам­бли - колонки, впервые обнаружен­ные Маунткаслом в соматосенсорной коре. Одни колонки реагировали на прикосновение к поверхности тела, другие на давление. Часть колонок реагировала на стимуляцию только одной половины тела. Колонки обна­руживаются и в других областях коры. По сложности обрабатываемой информации выделяют три типа колонок: микроколонки, макроко­лонки и гиперколонки, или модули (рис.12).

Микроколонки реагируют лишь на определенную градацию какого-ли­бо признака, например, вертикаль­ную или горизонтальную ориента-

2*

Раздел I. Нейрофизиологическая основа психических процессов

Глава 6. Психофизиология восприятия

Рис.12. Схема модульной организации нейронов в коре больших полушарий. Слева обозначены слои коры.

цию; макроколонки, объединяя мик­роколонки, выделяют общий при­знак ориентации, реагируя на разные ее значения. Модуль выполняет обра­ботку самых разных характеристик стимула (интенсивность стимула, цвет, ориентация, движение).

Иерархически организованная си­стема связей от микроколонок к моду­лям обеспечивает возможность тонко­го дифференцированного анализа признаков разной сложности внутри одной сенсорной модальности, осу­ществляемого в проекционной коре.

Дальнейшая обработка сенсорно специфических сигналов осуществ­ляется с участием так называемых гностических нейронов, получаю­щих информацию об отдельных при-

знаках от системы нейронов-детек­торов. В гностический нейронах от­дельные признаки интегрируются в целостный одномодальный (зри­тельный или слуховой) образ воспри­нимаемого объекта. Гностические нейроны, интегрирующие признаки одной сенсорной модальности, со­ставляют 4-5 % в первичных проек­ционных зонах и широко представ­лены во вторичных полях.

Принцип

Частотной фильтрации

Помимо детекторного принципа кодирования, основанного на диффе­ренцированном восприятии отдель­ных признаков стимула, присущего всем сенсорным системам, в зритель­ной коре может быть реализован прин­цип кодирования внешней информа­ции на основании пространственно частотного описания объекта по чере­дованию светлых и темных его час­тей. Предполагается, что нейронные ансамбли настроены на определен­ную ширину чередующихся светлых и темных полос и работают как час­тотные фильтры. Одни из них описы­вают объект детально - высокочас­тотная фильтрация. Другие - менее дифференцированно и захватывая большую часть объекта или объект целиком - низкочастотная фильтра­ция. Низкочастотные нейронные ан­самбли, создающие общее впечат­ление об объекте, описывают его быстрее. Высокочастотное описание требует больше времени.

Наличие таких независимых аппа­ратов описания изображения позволя­ет осуществить быстрое ознакомление с объектом без его детального анали­за при отсутствии необходимости в нем или при невозможности его ре-

ализовать, например, при расфоку­сировке объекта.

Системная организация зрительного восприятия

Восприятие как психическая функ­ция не ограничивается анализом сен­сорной информации в сенсорно спе­цифическом анализаторе. Являясь активным процессом, восприятие включает ряд когнитивных опера­ций - оценку стимула с точки зрения его значимости, опознание, класси­фикацию и существенно зависит от задачи, стоящей перед субъектом. Наиболее детально изучена система зрительного восприятия, и это осо­бенно важно, т. к. у человека 90 % ин­формации поступает по зрительному каналу.

В системе восприятия особая роль принадлежит ассоциативным облас­тям коры, которые осуществляют интеграцию признаков разной сен­сорной модальности и на этой осно­ве создают целостный образ внешне­го мира. В рамках восприятия одной модальности они, благодаря связям с различными подкорковыми струк­турами и другими областями коры, участвуют в сличении наличной информации со следами в памяти, оценке значимости в соответствии с ведущей потребностью, опознании и классификации. Система двусторон­них связей ассоциативных областей коры, в особенности лобных отделов, с лимбическими и ретикулярными регуляторными структурами опреде­ляет высокую пластичность процес­са восприятия и его адекватность те­кущей ситуации.

Существенную роль в выяснении структурно-функциональной орга-

низации восприятия сыграло ис­пользование электрофизиологичес­ких методик, позволившее выявить как специфику участия различных областей коры в акте восприятия, так и лежащие в ее основе механизмы.

Обработка информации