Ένα άτομο είναι σε θέση να αισθανθεί και να αντιληφθεί τον αντικειμενικό κόσμο χάρη στην ειδική δραστηριότητα του εγκεφάλου. Όλα τα αισθητήρια όργανα συνδέονται με τον εγκέφαλο. Κάθε ένα από αυτά τα όργανα αντιδρά σε ένα ορισμένο είδος ερεθίσματος: τα όργανα της όρασης - στην επίδραση φωτός, τα όργανα της ακοής και της αφής - στη μηχανική επίδραση, τα όργανα της γεύσης και της όσφρησης - στη χημική επίδραση. Ωστόσο, ο ίδιος ο εγκέφαλος δεν είναι σε θέση να αντιληφθεί αυτού του είδους τις επιρροές. «Κατανοεί» μόνο ηλεκτρικά σήματα που σχετίζονται με νευρικές ώσεις. Για να ανταποκριθεί ο εγκέφαλος σε ένα ερέθισμα, VΚάθε αισθητηριακός τρόπος πρέπει πρώτα να μετατρέψει την αντίστοιχη φυσική ενέργεια σε ηλεκτρικά σήματα, τα οποία στη συνέχεια ακολουθούν τα δικά τους μονοπάτια προς τον εγκέφαλο. Αυτή η διαδικασία μετάφρασης πραγματοποιείται από ειδικά κύτταρα στα αισθητήρια όργανα που ονομάζονται υποδοχείς. Οι οπτικοί υποδοχείς, για παράδειγμα, βρίσκονται σε ένα λεπτό στρώμα επάνω μέσαμάτια? Κάθε οπτικός υποδοχέας περιέχει Χημική ουσία, αντιδρά στο φως και αυτή η αντίδραση πυροδοτεί μια σειρά γεγονότων που καταλήγουν σε νευρική ώθηση. Οι ακουστικοί υποδοχείς είναι λεπτά τριχωτά κύτταρα που βρίσκονται βαθιά στο αυτί. οι δονήσεις του αέρα, που είναι ένα ηχητικό ερέθισμα, λυγίζουν αυτά τα τριχωτά κύτταρα, με αποτέλεσμα μια νευρική ώθηση. Παρόμοιες διεργασίες συμβαίνουν και σε άλλες αισθητηριακές μεθόδους.

Ένας υποδοχέας είναι ένα εξειδικευμένο νευρικό κύτταρο ή νευρώνας. όταν διεγείρεται, στέλνει ένα ηλεκτρικό σήμα στους ενδονευρώνες. Αυτό το σήμα ταξιδεύει μέχρι να φτάσει στη ζώνη υποδοχής του στον εγκεφαλικό φλοιό, με κάθε αισθητήριο να έχει τη δική του δεκτική ζώνη. Κάπου στον εγκέφαλο - ίσως στον δεκτικό φλοιό, ή ίσως σε κάποιο άλλο μέρος του φλοιού - ένα ηλεκτρικό σήμα προκαλεί τη συνειδητή εμπειρία μιας αίσθησης. Έτσι, όταν νιώθουμε άγγιγμα, η αίσθηση «συμβαίνει» στον εγκέφαλό μας, όχι στο δέρμα μας. Επιπλέον, οι ηλεκτρικές ώσεις που μεσολαβούν άμεσα στην αίσθηση της αφής προκλήθηκαν οι ίδιοι από ηλεκτρικούς παλμούς που προέκυψαν στους υποδοχείς αφής που βρίσκονται στο δέρμα. Ομοίως, η αίσθηση της πικρής γεύσης δεν προέρχεται από τη γλώσσα, αλλά από τον εγκέφαλο. αλλά οι εγκεφαλικές ώσεις που μεσολαβούν στην αίσθηση της γεύσης προκλήθηκαν οι ίδιες από ηλεκτρικές παρορμήσεις από τους γευστικούς κάλυκες της γλώσσας.

Ο εγκέφαλος αντιλαμβάνεται όχι μόνο τον αντίκτυπο του ερεθίσματος, αλλά αντιλαμβάνεται επίσης μια σειρά από χαρακτηριστικά του ερεθίσματος, όπως η ένταση του ερεθίσματος. Κατά συνέπεια, οι υποδοχείς πρέπει να έχουν την ικανότητα να κωδικοποιούν την ένταση και τις ποιοτικές παραμέτρους του ερεθίσματος. Πώς το κάνουν;

Προκειμένου να απαντηθεί αυτή η ερώτηση, οι επιστήμονες χρειάστηκε να πραγματοποιήσουν μια σειρά πειραμάτων για να καταγράψουν τη δραστηριότητα των κυττάρων και των μονοπατιών μεμονωμένων υποδοχέων κατά την παρουσίαση διαφόρων σημάτων εισόδου ή ερεθισμάτων στο άτομο. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να προσδιορίσετε με ακρίβεια ποιες ιδιότητες του ερεθίσματος ανταποκρίνεται ένας συγκεκριμένος νευρώνας. Πώς γίνεται πρακτικά ένα τέτοιο πείραμα;

Πριν ξεκινήσει το πείραμα, το ζώο (πίθηκος) υποβάλλεται σε χειρουργική επέμβαση, κατά την οποία εμφυτεύονται λεπτά σύρματα σε συγκεκριμένες περιοχές του οπτικού φλοιού. Φυσικά μια τέτοια επέμβαση γίνεται υπό στείρες συνθήκες και με κατάλληλη αναισθησία. Λεπτά σύρματα - μικροηλεκτρόδια - καλύπτονται με μόνωση παντού εκτός από την ίδια την άκρη, η οποία καταγράφει την ηλεκτρική δραστηριότητα του νευρώνα σε επαφή με αυτόν. Μόλις εμφυτευθούν, αυτά τα μικροηλεκτρόδια δεν προκαλούν πόνο και ο πίθηκος μπορεί να ζήσει και να κινηθεί αρκετά φυσιολογικά. Κατά τη διάρκεια του πραγματικού πειράματος, ο πίθηκος τοποθετείται σε μια συσκευή δοκιμής και τα μικροηλεκτρόδια συνδέονται με συσκευές ενίσχυσης και εγγραφής. Στη συνέχεια ο πίθηκος παρουσιάζεται με διάφορα οπτικά ερεθίσματα. Παρατηρώντας ποιο ηλεκτρόδιο παράγει ένα σταθερό σήμα, μπορούμε να προσδιορίσουμε ποιος νευρώνας ανταποκρίνεται σε κάθε ερέθισμα. Δεδομένου ότι αυτά τα σήματα είναι πολύ αδύναμα, πρέπει να ενισχύονται και να εμφανίζονται στην οθόνη ενός παλμογράφου, ο οποίος τα μετατρέπει σε καμπύλες ηλεκτρικής τάσης. Οι περισσότεροι νευρώνες παράγουν μια σειρά από νευρικές ώσεις που αντανακλώνται σε έναν παλμογράφο με τη μορφή κάθετων εκρήξεων (ακίδες). Ακόμη και απουσία ερεθισμάτων, πολλά κύτταρα παράγουν σπάνιες παρορμήσεις (αυθόρμητη δραστηριότητα). Όταν παρουσιάζεται ένα ερέθισμα στο οποίο ένας δεδομένος νευρώνας είναι ευαίσθητος, μπορεί να φανεί μια ταχεία αλληλουχία αιχμών. Καταγράφοντας τη δραστηριότητα ενός μόνο κυττάρου, οι επιστήμονες έχουν μάθει πολλά για το πώς τα αισθητήρια όργανα κωδικοποιούν την ένταση και την ποιότητα ενός ερεθίσματος. Ο κύριος τρόπος κωδικοποίησης της έντασης του ερεθίσματος είναι ο αριθμός των νευρικών ερεθισμάτων ανά μονάδα χρόνου, δηλ. συχνότητα νευρικών ερεθισμάτων. Ας το δείξουμε αυτό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της αφής. Αν κάποιος αγγίξει ελαφρά το χέρι σας, θα εμφανιστούν μια σειρά από ηλεκτρικές ώσεις στις νευρικές ίνες. Εάν η πίεση αυξηθεί, το μέγεθος των παλμών παραμένει το ίδιο, αλλά ο αριθμός τους ανά μονάδα χρόνου αυξάνεται. Το ίδιο συμβαίνει και με άλλους τρόπους. Γενικά, όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα των νευρικών ερεθισμάτων και τόσο μεγαλύτερη είναι η αντιληπτή ένταση του ερεθίσματος.

Η ένταση του ερεθίσματος μπορεί να κωδικοποιηθεί με άλλους τρόπους. Ένα από αυτά είναι η κωδικοποίηση της έντασης με τη μορφή ενός χρονικού σχεδίου παρορμήσεων. Σε χαμηλή ένταση, οι νευρικές ώσεις ακολουθούν σχετικά σπάνια και το διάστημα μεταξύ των παρακείμενων παλμών είναι μεταβλητό. Σε υψηλή ένταση, αυτό το διάστημα γίνεται αρκετά σταθερό. Μια άλλη δυνατότητα είναι να κωδικοποιήσουμε την ένταση ως τον απόλυτο αριθμό νευρώνων που ενεργοποιούνται: όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του ερεθίσματος, τόσο περισσότεροι νευρώνες εμπλέκονται.

Η κωδικοποίηση της ποιότητας ενός ερεθίσματος είναι πιο περίπλοκη. Προσπαθώντας να εξηγήσει αυτή τη διαδικασία, ο I. Müller το 1825 πρότεινε ότι ο εγκέφαλος είναι σε θέση να διακρίνει πληροφορίες από διαφορετικές αισθητηριακές μεθόδους λόγω του γεγονότος ότι ταξιδεύει κατά μήκος διαφορετικών αισθητηριακών νεύρων (μερικά νεύρα μεταδίδουν οπτικές αισθήσεις, άλλα ακουστικά κ.λπ.). Επομένως, αν δεν λάβουμε υπόψη μια σειρά από δηλώσεις του Muller σχετικά με τη μη γνώση του πραγματικού κόσμου, μπορούμε να συμφωνήσουμε ότι οι νευρικές οδοί που ξεκινούν από διαφορετικούς υποδοχείς καταλήγουν σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού. Κατά συνέπεια, ο εγκέφαλος λαμβάνει πληροφορίες για τις ποιοτικές παραμέτρους του ερεθίσματος χάρη σε εκείνα τα νευρικά κανάλια που συνδέουν τον εγκέφαλο και τον υποδοχέα. Ωστόσο, ο εγκέφαλος είναι σε θέση να διακρίνει μεταξύ των επιπτώσεων ενός τρόπου. Για παράδειγμα, ξεχωρίζουμε το κόκκινο από το πράσινο ή το γλυκό από το ξινό. Προφανώς, η κωδικοποίηση εδώ σχετίζεται επίσης με συγκεκριμένους νευρώνες. Για παράδειγμα, υπάρχουν στοιχεία ότι ένα άτομο ξεχωρίζει το γλυκό από το ξινό απλώς και μόνο επειδή κάθε είδος γεύσης έχει τις δικές του νευρικές ίνες. Έτσι, οι "γλυκές" ίνες μεταδίδουν κυρίως πληροφορίες από υποδοχείς γλυκών, οι "ξινές" ίνες - από υποδοχείς ξινής και το ίδιο με τις "αλμυρές" ίνες και τις "πικρές" ίνες.

Ωστόσο, η ιδιαιτερότητα δεν είναι η μόνη πιθανή αρχήκωδικοποίηση. Είναι επίσης πιθανό το αισθητήριο σύστημα να χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο μοτίβο νευρικών ερεθισμάτων για να κωδικοποιήσει ποιοτικές πληροφορίες. Μια μεμονωμένη νευρική ίνα, που αντιδρά στο μέγιστο, ας πούμε, στα γλυκά, μπορεί να ανταποκριθεί, αλλά σε διάφορους βαθμούς, σε άλλα είδη γευστικών ερεθισμάτων. Μία ίνα αντιδρά πιο έντονα στα γλυκά, πιο αδύναμη στα πικρά και ακόμη πιο αδύναμη στα αλμυρά. Έτσι, ένα «γλυκό» ερέθισμα θα ενεργοποιούσε έναν μεγάλο αριθμό ινών με ποικίλους βαθμούς διεγερσιμότητας, και τότε αυτό το συγκεκριμένο μοτίβο νευρικής δραστηριότητας θα ήταν ο κωδικός για τη γλυκύτητα στο σύστημα. Ένα διαφορετικό σχέδιο θα μεταδιδόταν κατά μήκος των ινών ως πικρός κώδικας.

Ωστόσο, στην επιστημονική βιβλιογραφία μπορούμε να βρούμε διαφορετική άποψη. Για παράδειγμα, υπάρχει κάθε λόγος να ισχυριστεί κανείς ότι οι ποιοτικές παράμετροι ενός ερεθίσματος μπορούν να κωδικοποιηθούν μέσω της μορφής ενός ηλεκτρικού σήματος που εισέρχεται στον εγκέφαλο. Παρόμοιο φαινόμενο συναντάμε όταν αντιλαμβανόμαστε τη χροιά μιας φωνής ή τη χροιά ενός ήχου. μουσικό όργανο. Εάν το σχήμα του σήματος είναι κοντά σε ένα ημιτονοειδές, τότε η χροιά είναι ευχάριστη για εμάς, αλλά εάν το σχήμα διαφέρει σημαντικά από ένα ημιτονοειδές, τότε έχουμε μια αίσθηση παραφωνίας.

Έτσι, η αντανάκλαση των ποιοτικών παραμέτρων ενός ερεθίσματος στις αισθήσεις είναι μια πολύ περίπλοκη διαδικασία, η φύση της οποίας δεν έχει μελετηθεί πλήρως.

Από: Atkinson R.L., Atkinson R.S., Smith E.E. et al. Introduction to Psychology: Textbook for Universities / Trans. από τα Αγγλικά κάτω από. εκδ. V.P. Zinchenko, - M.: Trivola, 1999.

Οι αισθήσεις συνδέουν ένα άτομο με τον έξω κόσμο και είναι ταυτόχρονα η κύρια πηγή πληροφοριών για αυτόν και η κύρια προϋπόθεση για την πνευματική ανάπτυξη. Ωστόσο, παρά το προφανές των διατάξεων αυτών, έχουν επανειλημμένα αμφισβητηθεί. Οι εκπρόσωποι της ιδεαλιστικής τάσης στη φιλοσοφία και την ψυχολογία συχνά εξέφρασαν την ιδέα ότι η πραγματική πηγή της συνειδητής μας δραστηριότητας δεν είναι οι αισθήσεις, αλλά η εσωτερική κατάσταση της συνείδησης, η ικανότητα ορθολογικής σκέψης, εγγενής στη φύση και ανεξάρτητη από την εισροή πληροφοριών που προέρχονται από τον έξω κόσμο. Αυτές οι απόψεις αποτέλεσαν τη βάση της φιλοσοφίας ορθολογισμός.Η ουσία του ήταν ο ισχυρισμός ότι η συνείδηση ​​και η λογική είναι οι πρωταρχικές, ανεξήγητες ιδιότητες του ανθρώπινου πνεύματος.

Ιδεαλιστές φιλόσοφοι και πολλοί ψυχολόγοι που είναι υποστηρικτές της ιδεαλιστικής έννοιας έχουν συχνά προσπαθήσει να απορρίψουν τη θέση ότι οι αισθήσεις ενός ατόμου τον συνδέουν με τον έξω κόσμο και να αποδείξουν την αντίθετη, παράδοξη θέση, δηλαδή ότι οι αισθήσεις είναι ένας ανυπέρβλητος τοίχος που χωρίζει ένα άτομο. από τον έξω κόσμο. Ανάλογη θέση προέβαλαν εκπρόσωποι του υποκειμενικού ιδεαλισμού (D. Berkeley, D. Hume, E. Mach).

Ο I. Müller, ένας από τους εκπροσώπους της δυϊστικής τάσης στην ψυχολογία, με βάση την προαναφερθείσα θέση του υποκειμενικού ιδεαλισμού, διατύπωσε τη θεωρία της «ειδικής ενέργειας των αισθήσεων». Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, καθένα από τα αισθητήρια όργανα (μάτι, αυτί, δέρμα, γλώσσα) δεν αντανακλά την επίδραση του εξωτερικού κόσμου, δεν παρέχει πληροφορίες για τις πραγματικές διεργασίες που συμβαίνουν στο περιβάλλον, αλλά λαμβάνει μόνο παρορμήσεις από εξωτερικές επιρροές που διεγείρουν τις δικές τους διαδικασίες. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, κάθε αισθητήριο όργανο έχει τη δική του «ειδική ενέργεια», που διεγείρεται από οποιαδήποτε επιρροή προέρχεται από τον έξω κόσμο. Έτσι, αρκεί να πιέσετε το μάτι ή να εφαρμόσετε ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτό για να έχετε μια αίσθηση φωτός. Η μηχανική ή ηλεκτρική διέγερση του αυτιού είναι επαρκής για την παραγωγή της αίσθησης του ήχου. Από αυτές τις διατάξεις συνήχθη το συμπέρασμα ότι οι αισθήσεις δεν αντανακλούν εξωτερικές επιρροές, αλλά διεγείρονται μόνο από αυτές, και ένα άτομο δεν αντιλαμβάνεται τις αντικειμενικές επιρροές του εξωτερικού κόσμου, αλλά μόνο τις δικές του υποκειμενικές καταστάσεις, που αντανακλούν τη δραστηριότητα των αισθήσεών του.

Παρόμοια άποψη ήταν αυτή του G. Helmholtz, ο οποίος δεν απέρριψε το γεγονός ότι οι αισθήσεις προκύπτουν ως αποτέλεσμα της επίδρασης των αντικειμένων στα αισθητήρια όργανα, αλλά πίστευε ότι οι νοητικές εικόνες που προκύπτουν ως αποτέλεσμα αυτής της επιρροής δεν έχουν τίποτα κοινά με πραγματικά αντικείμενα. Σε αυτή τη βάση, ονόμασε τις αισθήσεις «σύμβολα» ή «σημάδια» εξωτερικών φαινομένων, αρνούμενος να τις αναγνωρίσει ως εικόνες ή αντανακλάσεις αυτών των φαινομένων. Πίστευε ότι η πρόσκρουση ενός συγκεκριμένου αντικειμένου σε ένα όργανο αίσθησης προκαλεί στη συνείδηση ​​ένα «σημείο» ή «σύμβολο» του αντικειμένου που επηρεάζει, αλλά όχι την εικόνα του. "Γιατί η εικόνα απαιτείται να έχει μια ορισμένη ομοιότητα με το αντικείμενο που απεικονίζεται... Το σημάδι δεν απαιτείται να έχει καμία ομοιότητα με αυτό του οποίου είναι σημάδι."

Είναι εύκολο να δει κανείς ότι και οι δύο αυτές προσεγγίσεις οδηγούν στην ακόλουθη δήλωση: ένα άτομο δεν μπορεί να αντιληφθεί τον αντικειμενικό κόσμο και η μόνη πραγματικότητα είναι οι υποκειμενικές διαδικασίες που αντανακλούν τη δραστηριότητα των αισθήσεών του, οι οποίες δημιουργούν τα υποκειμενικά αντιληπτά «στοιχεία του κόσμου .»

Παρόμοια συμπεράσματα αποτέλεσαν τη βάση της θεωρίας αυτοκρατία(από λατ. Solus -ένας, ipse -ο ίδιος) το οποίο συνοψίστηκε στο γεγονός ότι ένα άτομο μπορεί να γνωρίσει μόνο τον εαυτό του και δεν έχει αποδείξεις για την ύπαρξη οτιδήποτε άλλου εκτός από τον εαυτό του.

Οι εκπρόσωποι της υλιστικής σχολής, που πιστεύουν ότι είναι δυνατή η αντικειμενική αντανάκλαση του εξωτερικού κόσμου, παίρνουν αντίθετες θέσεις. Η μελέτη της εξέλιξης των αισθητηρίων οργάνων δείχνει πειστικά ότι στη διαδικασία της μακράς ιστορικής ανάπτυξης, σχηματίστηκαν ειδικά όργανα αντίληψης (αισθητηριακά όργανα ή υποδοχείς), τα οποία ειδικεύονταν στην αντικειμενική αντανάκλαση ειδικών τύπων αντικειμένων. υπάρχουσες μορφέςκινήσεις ύλης (ή είδη ενέργειας): ακουστικοί υποδοχείς που αντανακλούν ηχητικές δονήσεις. οπτικούς υποδοχείς που αντανακλούν ορισμένες περιοχές ηλεκτρομαγνητικών δονήσεων κ.λπ. Η μελέτη της εξέλιξης των οργανισμών δείχνει ότι στην πραγματικότητα δεν έχουμε «ειδικές ενέργειες των ίδιων των αισθητηρίων οργάνων», αλλά συγκεκριμένα όργανα που αντανακλούν αντικειμενικά διαφορετικά είδηενέργεια. Επιπλέον, η υψηλή εξειδίκευση των διαφόρων οργάνων αίσθησης βασίζεται όχι μόνο στα δομικά χαρακτηριστικά του περιφερειακού τμήματος του αναλυτή - των υποδοχέων, αλλά και στην υψηλότερη εξειδίκευση των νευρώνων που αποτελούν την κεντρική νευρική συσκευή, οι οποίοι λαμβάνουν σήματα που γίνονται αντιληπτά από τα περιφερειακά αισθητήρια όργανα.

Πρέπει να σημειωθεί ότι οι ανθρώπινες αισθήσεις είναι προϊόν ιστορικής εξέλιξης και ως εκ τούτου διαφέρουν ποιοτικά από τις αισθήσεις των ζώων. Στα ζώα, η ανάπτυξη των αισθήσεων περιορίζεται πλήρως από τις βιολογικές, ενστικτώδεις ανάγκες τους. Σε πολλά ζώα, ορισμένοι τύποι αισθήσεων είναι εντυπωσιακοί στη λεπτότητα τους, αλλά η εκδήλωση αυτής της λεπτότητας ανεπτυγμένη ικανότηταΟι αισθήσεις δεν μπορούν να υπερβούν τον κύκλο των αντικειμένων και των ιδιοτήτων τους που έχουν άμεση ζωτική σημασία για τα ζώα ενός δεδομένου είδους. Για παράδειγμα, οι μέλισσες είναι σε θέση να διακρίνουν τη συγκέντρωση της ζάχαρης σε ένα διάλυμα πολύ πιο διακριτικά από τον μέσο άνθρωπο, αλλά αυτό περιορίζει τη λεπτότητά τους γευστικές αισθήσεις. Ένα άλλο παράδειγμα: μια σαύρα που μπορεί να ακούσει το ελαφρύ θρόισμα ενός έρποντος εντόμου δεν θα αντιδράσει με κανέναν τρόπο στο πολύ δυνατό χτύπημα της πέτρας στην πέτρα.

Στους ανθρώπους, η ικανότητα να αισθάνονται δεν περιορίζεται από βιολογικές ανάγκες. Η εργασία του δημιούργησε ένα ασύγκριτα ευρύτερο φάσμα αναγκών από ό,τι στα ζώα, και σε δραστηριότητες που στόχευαν στην ικανοποίηση αυτών των αναγκών, οι ανθρώπινες ικανότητες αναπτύχθηκαν συνεχώς, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας να αισθάνεται. Επομένως, ένα άτομο μπορεί να αισθανθεί πολύ μεγαλύτερο αριθμό ιδιοτήτων των αντικειμένων γύρω του από ένα ζώο.

1 Αυτή η ενότητα βασίζεται σε κεφάλαια από το βιβλίο: Ψυχολογία. / Εκδ. καθ. Κ.Ν. Κορνίλοβα, καθ. Α.Α. Smirnova, καθ. Β.Μ. Τέπλοβα. - Εκδ. 3ο, αναθεωρημένο και επιπλέον - M.: Uchpedgiz, 1948.

Ειδική οργάνωση εργασίας νευρικό σύστημαδίνει σε ένα άτομο την ευκαιρία να αισθανθεί και να αντιληφθεί τον αντικειμενικό κόσμο. Όλα τα αισθητήρια όργανα συνδέονται με τον εγκέφαλο. Κάθε αισθητήριο όργανο αντιδρά σε ερεθίσματα συγκεκριμένης μορφής:

Όργανα όρασης σε έκθεση στο φως,

Όργανα ακοής σε δονήσεις κυμάτων αέρα,

Όργανα αφής στη μηχανική επίδραση,

Όργανα γεύσης για έκθεση σε χημικές ουσίες στην περιοχή του στόματος,

Τα οσφρητικά όργανα σε χημική έκθεση στην περιοχή της μύτης.

Για να ανταποκριθεί ο εγκέφαλος σε ένα ερέθισμα, κάθε αισθητηριακός τρόπος πρέπει πρώτα να μετατρέψει την αντίστοιχη φυσική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Στη συνέχεια, αυτά τα σήματα - το καθένα με τον δικό του τρόπο - ακολουθούν στον εγκέφαλο. Αυτή η διαδικασία μετατροπής της φυσικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια πραγματοποιείται από ειδικά κύτταρα στα αισθητήρια όργανα, που ονομάζονται υποδοχείς.

Οι οπτικοί υποδοχείς βρίσκονται σε ένα λεπτό στρώμα στο εσωτερικό του ματιού. Κάθε οπτικός υποδοχέας περιέχει μια χημική ουσία που αντιδρά στο φως και αυτή η αντίδραση πυροδοτεί μια σειρά γεγονότων που καταλήγουν σε μια νευρική ώθηση.

Οι υποδοχείς ακοής είναι λεπτά τριχωτά κύτταρα που βρίσκονται βαθιά στο αυτί. Οι δονήσεις του αέρα λυγίζουν αυτά τα τριχωτά κύτταρα, με αποτέλεσμα μια νευρική ώθηση.

Η φύση έχει βρει παρόμοια «κόλπα» για άλλες αισθητηριακές μεθόδους.

Ένας υποδοχέας είναι ένας νευρώνας, δηλαδή ένα νευρικό κύτταρο, αν και εξειδικευμένο. Ο διεγερμένος υποδοχέας στέλνει ένα ηλεκτρικό σήμα στους ενδονευρώνες. Αυτά - στη ζώνη υποδοχής του εγκεφαλικού φλοιού. Κάθε αισθητηριακός τρόπος έχει τη δική του δεκτική περιοχή.

Στην δεκτική ή άλλη ζώνη του φλοιού, προκύπτει μια συνειδητή εμπειρία αίσθησης. Ο εγκέφαλος και η συνείδηση ​​αντιλαμβάνονται όχι μόνο την επίδραση του ερεθίσματος, αλλά και μια σειρά από χαρακτηριστικά του ερεθίσματος, για παράδειγμα, την ένταση της πρόσκρουσης.

Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση της κρούσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα των νευρικών ερεθισμάτων - έτσι η φύση κωδικοποίησε αυτήν την αντιστοιχία. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα των νευρικών ερεθισμάτων, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντιληπτή ένταση του ερεθίσματος από τον εγκέφαλο και τη συνείδηση.

Για μια πιο ακριβή προδιαγραφή του σήματος (για παράδειγμα, τι χρώμα είναι το φως ή τι γεύση έχει το φαγητό), υπάρχουν συγκεκριμένοι νευρώνες (ένας νευρώνας μεταδίδει πληροφορίες για το μπλε χρώμα, ένας άλλος για το πράσινο, ένας τρίτος για το ξινό φαγητό, τέταρτο περί αλμυρού...).

Στην αντίληψη του ήχου, τα χαρακτηριστικά της αίσθησης μπορούν να κωδικοποιηθούν από το σχήμα του ηλεκτρικού σήματος που εισέρχεται στον εγκέφαλο. Εάν η κυματομορφή είναι κοντά σε ένα ημιτονοειδές κύμα, αυτός ο ήχος είναι ευχάριστος για εμάς.

Βιβλιογραφία

Atkinson R. L., Agkinson R. S., Smith E. E. Introduction to psychology: Textbook for universities / Μετάφρ. από τα Αγγλικά κάτω από. εκδ. V. P. Zinchenko. - Μ.: Τρίβολα, 1999.

Ταυτόχρονα, παρά την καθυστέρηση ενός κλάσματος του δευτερολέπτου, η διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή-Διαδικτύου-υπολογιστή-εγκεφάλου που εφαρμόστηκε από επιστήμονες επέτρεψε σε ένα άτομο να ελέγχει τις κινήσεις ενός άλλου ατόμου. Δεδομένου ότι αυτή η εργασία διεξάγεται υπό την αιγίδα του Γραφείου Ερευνών του Στρατού των ΗΠΑ, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι η τελευταία επίδειξη χρησιμοποίησε ένα παιχνίδι σκοποβολής και προσομοίωσε ενέργειες με εκρηκτικούς μηχανισμούς. Ο αμερικανικός στρατός βλέπει σε αυτή την τεχνολογία μια ευκαιρία να παρακάμψει εμπόδιο της γλώσσαςκαι διαφορές στην εμπειρία μεταξύ δύο ανθρώπων που καλούνται να εκτελέσουν από κοινού κάποια, ενδεχομένως επικίνδυνη, εργασία.

Η πρώτη επίδειξη της λειτουργικότητας αυτού του συστήματος πραγματοποιήθηκε πέρυσι. Και η τρέχουσα επίδειξη όχι μόνο επιβεβαίωσε τη λειτουργικότητα της ίδιας της ιδέας, αλλά έδειξε επίσης ορισμένες από τις διευρυμένες δυνατότητές της. Όπως και πριν, ένας από τους συμμετέχοντες, αυτός που ελέγχει εξ αποστάσεως τις ενέργειες ενός άλλου ατόμου, φοράει αισθητήρες EEG, με τη βοήθεια των οποίων ο υπολογιστής διαβάζει μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας σε ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου. Αυτά τα δεδομένα ψηφιοποιούνται και μεταδίδονται μέσω Διαδικτύου σε άλλον υπολογιστή, ο οποίος εκτελεί ολόκληρη τη σειρά σε αντίστροφη σειρά. Το δεύτερο άτομο, ο ερμηνευτής, εκτίθεται σε ένα μαγνητικό πεδίο που προκαλείται από ένα πηνίο που στοχεύει στην περιοχή του εγκεφάλου που ελέγχει τις κινήσεις των χεριών. Ένας άνθρωπος χειριστής μπορεί να στείλει μια εντολή σε άλλο άτομο και για αυτό δεν χρειάζεται καν να κινηθεί, απλά χρειάζεται να φανταστεί ότι κινεί το χέρι του. Ο άνθρωπος εκτελεστής λαμβάνει εντολές από το εξωτερικό χρησιμοποιώντας τεχνολογία διακρανιακής μαγνητικής διέγερσης και τα χέρια του κινούνται ανεξάρτητα από τη συνείδησή του.

Στα πειράματά τους, οι ερευνητές δοκίμασαν την απόδοση του συστήματος σε τρία ζεύγη συμμετεχόντων. Ο χειριστής και ο εκτελεστής βρίσκονταν πάντα σε δύο κτίρια, η απόσταση μεταξύ των οποίων ήταν 1,5 χιλιόμετρο και μεταξύ των οποίων υπήρχε μόνο μία ψηφιακή γραμμή επικοινωνίας. «Ο πρώτος χειριστής συμμετείχε παιχνίδι υπολογιστή, στην οποία έπρεπε να υπερασπιστεί μια πόλη από επίθεση χρησιμοποιώντας διάφορα είδη όπλων και καταρρίπτοντας πυραύλους που εκτοξεύονταν από τον εχθρό. Ταυτόχρονα, στερήθηκε εντελώς τη δυνατότητα σωματικής επιρροής σε διαδικασία παιχνιδιού. Ο μόνος τρόποςΟ τρόπος με τον οποίο ο χειριστής μπορούσε να παίξει το παιχνίδι ήταν να ελέγχει διανοητικά τις κινήσεις των χεριών και των δακτύλων του, γράφουν οι ερευνητές της Ουάσιγκτον. - Η ακρίβεια του παιχνιδιού διέφερε πολύ από ζευγάρι σε ζευγάρι και κυμαινόταν από 25 έως 83 τοις εκατό. Και το υψηλότερο επίπεδο σφαλμάτων οφειλόταν στο σφάλμα κατά την εκτέλεση της εντολής "φωτιά".

Οι ερευνητές έχουν λάβει τώρα μια επιχορήγηση ενός εκατομμυρίου δολαρίων από το Ίδρυμα W. M. Keck, η οποία θα τους επιτρέψει να συνεχίσουν και να επεκτείνουν την έρευνά τους. Ως μέρος του νέου σταδίου, οι ερευνητές πρόκειται να μάθουν πώς να αποκρυπτογραφούν και να μεταδίδουν πιο σύνθετες εγκεφαλικές διαδικασίες, να επεκτείνουν τον αριθμό των τύπων μεταδιδόμενων πληροφοριών, που θα επιτρέψουν τη μεταφορά εννοιών, σκέψεων και κανόνων. Χάρη σε αυτό, τουλάχιστον σε αυτό βασίζονται οι επιστήμονες, θα καταστεί δυνατή στο εγγύς μέλλον η εφαρμογή τέτοιων φανταστικών τεχνολογιών, με τη βοήθεια των οποίων, για παράδειγμα, λαμπροί επιστήμονες θα μπορούν να μεταφέρουν τις γνώσεις τους απευθείας στους μαθητές, ή βιρτουόζοι μουσικοί ή χειρουργοί θα μπορούν να εκτελούν επεμβάσεις εξ αποστάσεως, χρησιμοποιώντας τα χέρια άλλων ανθρώπων.

Η ανθρώπινη αντίληψη της πληροφορίας

04.04.2015

Σνεζάνα Ιβάνοβα

Η αντίληψη είναι η διαδικασία αντανάκλασης στη συνείδηση ​​ενός ατόμου φαινομένων και αντικειμένων στο άθροισμα των ιδιοτήτων, των καταστάσεων και των συστατικών τους.

ΖΩΗ ΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΑΝΘΡΩΠΟΣΕίναι δύσκολο να φανταστεί κανείς χωρίς πληροφορίες. Τα μέσα ενημέρωσης είναι κυριολεκτικά γεμάτα με κάθε είδους γεγονότα που μπορεί να ενδιαφέρουν έναν άνθρωπο. Σήμερα δεν υπάρχει έλλειψη πληροφοριών σε κανέναν τομέα. αντιθέτως, υπάρχει μια περίσσεια. Οι άνθρωποι συχνά μπερδεύονται για τις ίδιες έννοιες, επειδή μπορεί να υπάρχουν αντικρουόμενες πληροφορίες για το ίδιο θέμα. Επομένως, για να κατανοήσετε ένα περίπλοκο ζήτημα, μερικές φορές πρέπει να μελετήσετε ένα σωρό διαφορετικές θέσεις.

Αντίληψη– αυτή είναι η διαδικασία της αντανάκλασης στη συνείδηση ​​του ατόμου των φαινομένων και των αντικειμένων στο άθροισμα των ιδιοτήτων, των καταστάσεων, των συστατικών τους. Αυτή η διαδικασία σχετίζεται στενά με τις αισθήσεις, αφού λαμβάνουμε οποιαδήποτε πληροφορία μέσω της συμμετοχής οπτικών, ακουστικών και άλλων αισθήσεων.

Διαδικασία αντίληψης πληροφοριώναντιπροσωπεύει μια εξαιρετικά οργανωμένη εσωτερική εργασία στην οποία συμμετέχουν όλοι νοητικές διεργασίες: προσοχή, φαντασία, μνήμη, σκέψη. Προκειμένου οι πληροφορίες που εισέρχονται στον εγκέφαλο να απορροφηθούν καλύτερα, πρέπει να πραγματοποιηθούν ή να κατανοηθούν. Η αντίληψη εκτελεί τη λειτουργία ενός είδους αγωγού μεταξύ της νέας πληροφορίας και της επίγνωσής της.

Η ανθρώπινη αντίληψη της πληροφορίας εμφανίζεται σε διάφορα επίπεδα. Όλα αυτά, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, επηρεάζουν τις αισθήσεις και συνδέονται με γνωστικές διαδικασίες.

Κανάλια αντίληψης πληροφοριών

Κάτω από κανάλια αντίληψηςκατανοούν τον κυρίαρχο προσανατολισμό προς ένα όργανο αίσθησης, το οποίο εξασφαλίζει καλύτερη αφομοίωση των εισερχόμενων πληροφοριών. Αξίζει να ληφθεί υπόψη ο παράγοντας ότι κάθε άτομο έχει τον δικό του ατομικό προσανατολισμό. Για κάποιους αρκεί να διαβάσουν μια φορά το υλικό για να το κατακτήσουν, για άλλους είναι απαραίτητο να ακούσουν έναν λέκτορα για το ίδιο θέμα κ.λπ.

• Οπτικό κανάλι.Στοχεύει στην αφομοίωση των πληροφοριών εστιάζοντας περισσότερο σε οπτικές εικόνες. Ένα άτομο που κυριαρχείται από αυτό το κανάλι αντίληψης έχει υψηλή ικανότητα να απορροφά πληροφορίες μέσω της ανάγνωσης. Σε αυτή την περίπτωση, αρκεί το άτομο να διαβάσει το υλικό και οι πληροφορίες θα «καθηλωθούν» σταθερά στον εγκέφαλο. Δεν χρειάζεται να επαναλάβετε αυτά που διαβάζετε ή μοιράζεστε με άλλους. Εάν οι ίδιες οι πληροφορίες είναι αντιφατικές, εγείρουν πρόσθετα ερωτήματα, προκαλούν διαφωνία, τότε το άτομο μπορεί να χρειαστεί να εξοικειωθεί λεπτομερώς με διαφορετικές απόψειςγια να σχηματίσετε την άποψή σας.
• Ακουστικό κανάλι.Αποσκοπεί στην αφομοίωση πληροφοριών με εστίαση κυρίως σε ακουστικές εικόνες. Εάν αυτό το κανάλι αντίληψης κυριαρχεί, ένα άτομο έχει υψηλή ικανότητα να θυμάται ακούγοντας το επιθυμητό υλικό. Οι μαθητές των οποίων το ακουστικό κανάλι κυριαρχεί απορροφούν τέλεια τις προτεινόμενες πληροφορίες κατά τη διάρκεια μιας διάλεξης και δεν χρειάζεται να μελετήσουν τίποτα στο σπίτι - όλα είναι ήδη εύκολα στο μυαλό τους, οπότε δεν μένουν περιττές ερωτήσεις! Εάν προκύψουν δύσκολες στιγμές, το υλικό είναι περίπλοκο και ακατανόητο, ένα τέτοιο άτομο συνήθως προσπαθεί να διευκρινίσει αμέσως σημαντικές λεπτομέρειεςκαι να το καταλάβετε επί τόπου κάνοντας σχετικές ερωτήσεις στον καθηγητή.
• Κιναισθητικό κανάλι.Στοχεύει στην αφομοίωση των πληροφοριών εστιάζοντας κυρίως στις σωματικές αισθήσεις. Η κιναισθητική αντίληψη σχετίζεται στενά με τα όργανα αφής, επομένως ένα τέτοιο άτομο πρέπει να αγγίζει τον συνομιλητή κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας. Η οσμή και η γεύση είναι επίσης υψίστης σημασίας για αυτό το άτομο - είναι πιο προσεκτική στις λεπτομέρειες και τα δικά της συναισθήματα. Αν ρωτήσετε ένα άτομο τι του συμβαίνει, θα είναι σε θέση να περιγράψει τα συναισθήματά του με χρώματα και να αναγνωρίσει τις πραγματικές τους εκδηλώσεις.
• Ψηφιακό κανάλι.Στοχεύει στην αφομοίωση πληροφοριών με συγκέντρωση σε αφηρημένες - λογικές εικόνες. Ένα τέτοιο άτομο έχει την τάση να αναζητά νόημα σε όλα, να ταξινομεί τις γνώσεις του "στα ράφια". Είναι εξαιρετικά σημαντικό για ένα ψηφιακό άτομο να γνωρίζει για ποιο σκοπό εκτελεί αυτή ή εκείνη την ενέργεια και τι θα ακολουθήσει από αυτήν. Έχει την ικανότητα να προβλέπει την κατάσταση, και ως εκ τούτου είναι επιρρεπής στον προγραμματισμό και την εις βάθος ανάλυση των τρεχόντων γεγονότων. Τις περισσότερες φορές, οι ψηφιακοί άνθρωποι ασχολούνται με επιστημονικές δραστηριότητες καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής τους.

Τα αναφερόμενα κανάλια αντίληψης είναι κορυφαία, αλλά εκτός από αυτά υπάρχουν και άλλα: γευστικά, οσφρητικά, σημασιολογικά κ.λπ. Σύμφωνα με τα παρουσιαζόμενα χαρακτηριστικά καθενός από τα κανάλια, η ψυχολογία διακρίνει τους παρακάτω τύπουςαντίληψη της πληροφορίας: οπτική, ακουστική, απτική, λεκτική. Κάθε ένας από τους αναφερόμενους τύπους συσχετίζεται πλήρως με τα προαναφερθέντα κανάλια αντίληψης πληροφοριών.

Ιδιότητες αντίληψης

• Αντικειμενικότητα.Χαρακτηρίζεται από εστίαση στον έξω κόσμο. Ένα άτομο εστιάζει πάντα την προσοχή του σε πράγματα που αντανακλώνται στον περιβάλλοντα χώρο. Αυτά μπορεί να μην είναι απαραίτητα αντικείμενα και φαινόμενα, αλλά και αφηρημένες έννοιες. Σε κάθε περίπτωση, η βαθιά ψυχική συγκέντρωση εμφανίζεται σε ένα ή άλλο θέμα: συνηθισμένο, καλλιτεχνικό ή επιστημονικό.
• Ακεραιότητα.Σε αντίθεση με την αίσθηση, η οποία αντανακλά μεμονωμένες ιδιότητες αντικειμένων και φαινομένων του περιβάλλοντος κόσμου, η αντίληψη αποτελεί τη γενική της εικόνα. Αποτελείται από έναν συνδυασμό διαφορετικών αισθήσεων και σχηματίζει μια ολιστική ιδέα ενός συγκεκριμένου αντικειμένου.
• Δομικότητα.Πρέπει να σημειωθεί ότι η ανθρώπινη αντίληψη είναι δομημένη με τέτοιο τρόπο ώστε να έχει την ικανότητα να συστηματοποιεί το υλικό με μια συγκεκριμένη σειρά, δηλαδή από τη γενική ροή των εισερχόμενων πληροφοριών να επιλέγει μόνο αυτό που θα είναι χρήσιμο σε μια δεδομένη περίπτωση.
• Σταθερότητα.Αυτή η ιδιότητα αναφέρεται στη σχετική σταθερότητα των αντιληπτών πληροφοριών υπό διαφορετικές συνθήκες. Για παράδειγμα, τα σχήματα των αντικειμένων, το μέγεθός τους και το χρώμα τους φαίνονται ίδια σε ένα άτομο υπό διαφορετικές συνθήκες διαβίωσης.
• Νόημα.Ένα άτομο όχι μόνο αντιλαμβάνεται αντικείμενα και φαινόμενα, το κάνει με νόημα, σκόπιμα, προβλέποντας ένα ορισμένο αποτέλεσμα και αγωνιζόμενο για αυτό. Για παράδειγμα, οι μαθητές ακούν μια διάλεξη για να περάσουν πιο επιτυχημένα ένα τεστ ή μια εξέταση και παρακολουθούν μαθήματα καλλιτεχνικής κουλτούρας για αυτοεκπαίδευση. Σε κάθε ενέργεια, ένα άτομο προσπαθεί να ενεργεί με νόημα, γιατί διαφορετικά δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί καμία δραστηριότητα.

Πολύπλοκες μορφές αντίληψης πληροφοριών

Ως μορφές αντίληψης της πληροφορίας νοούνται ορισμένες κατηγορίες που βασίζονται στον προβληματισμό και την εστίαση στην αναζήτηση της αλήθειας.

• Αντίληψη του χώρου.Καθένας από εμάς έχει μια πολύ ατομική προσέγγιση στην αντίληψη του χώρου. Εάν μεταφερθούμε σε άλλο μέρος, δεν θα μπορέσουμε να βρούμε αμέσως το δρόμο μας μέχρι να αναπτύξουμε τακτικές συμπεριφοράς και να καταλάβουμε πώς να συμπεριφερόμαστε καλύτερα. Ένα άτομο είναι σε θέση να περιηγηθεί στις μεταβαλλόμενες συνθήκες διαφορετικά από ένα άλλο και ο καθένας έχει τη δική του αντίληψη.
• Αντίληψη χρόνου.Καθένας από εμάς έχει το δικό του βιολογικό ρολόι που μας υπενθυμίζει να κάνουμε ορισμένες ενέργειες. Υπάρχει μια κοινή θεωρία για τους ξενύχτηδες και τους ξυπνητές νωρίς. Μερικοί δυσκολεύονται να ξυπνήσουν το πρωί, ενώ άλλοι πρέπει να ξυπνήσουν νωρίς. Αν ρωτήσετε ένα άτομο στο δρόμο με την ερώτηση «Τι ώρα είναι;», οι περισσότεροι θα αρχίσουν αμέσως να ψάχνουν ένα ρολόι για να σας απαντήσουν. Εν τω μεταξύ, μέσα όλοι γνωρίζουν περίπου πόσο χρόνο θα πάρει αυτή τη στιγμή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η διαδικασία σχεδιασμού οποιασδήποτε επιχείρησης καθίσταται δυνατή, προβλέποντας διάφορες καταστάσεις ακόμη και πριν συμβούν στην πραγματικότητα.
• Αντίληψη κίνησης.Οι εντυπώσεις κίνησης δημιουργούνται καθαρά μεμονωμένα. Αρκεί κάποιος να γέρνει το κεφάλι του μπροστά και να πάρει την κατάλληλη θέση του σώματός του για να δημιουργήσει την ψευδαίσθηση ότι κινείται στο διάστημα. Η αντίληψη της κίνησης καταγράφεται από τον εγκέφαλο και πραγματοποιείται από το άτομο μέσω της αιθουσαίας συσκευής και των δικών του σκέψεων και υποκειμενικών διαθέσεων.
• Η αντίληψη είναι σκόπιμη και ακούσια.Αυτές οι μορφές διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη συμμετοχή της συνείδησης στην αντίληψη οποιωνδήποτε αντικειμένων. Διαφορετικά, μπορούν επίσης να ονομαστούν ακούσιες και εκούσιες. Στην πρώτη περίπτωση, η αντίληψη πραγματοποιείται λόγω εξωτερικών συνθηκών που προσέλκυσαν την προσοχή ενός ατόμου και στη δεύτερη, καθοδηγείται από τη συνείδηση. Η σκόπιμη αντίληψη χαρακτηρίζεται από σαφή στόχο, καθορισμένα καθήκοντα, σαφή δομή και συνέπεια στην υλοποίηση όλων των απαραίτητων βημάτων.

Ιδιαιτερότητες αντίληψης πληροφοριών

Κάθε άτομο προσεγγίζει την αντίληψη των ίδιων γεγονότων και φαινομένων πολύ ξεχωριστά. Άλλωστε, ο ένας θα δει μια ευλογία για τον εαυτό του σε αυτό που συμβαίνει, ενώ ο άλλος θα το θεωρήσει τιμωρία για τον εαυτό του σε αυτές τις συνθήκες. Επιπλέον, οι άνθρωποι διαφέρουν επίσης ως προς τα κορυφαία κανάλια αντίληψης πληροφοριών. Αν κάποιος χρειάζεται να διαβάσει το υλικό που μελετάται, τότε είναι πολύ σημαντικό να το ακούσει κάποιος άλλος στο αυτί.

Για το οπτικόείναι εξαιρετικά σημαντικό όλες οι πληροφορίες να βρίσκονται μέσα στο οπτικό του πεδίο. Είναι υπέροχο αν έχετε την ευκαιρία να εξοικειωθείτε με το υλικό μέσω της ανάγνωσης. Μόνο όταν το οπτικό βλέπει αυτό που φαίνεται ότι πρέπει να θυμάται, είναι σε θέση να αντιληφθεί πραγματικά.

Για ακουστικάΕίναι πάντα καλύτερο να ακούς το υλικό μία φορά παρά να το διαβάζεις πολλές φορές. Αυτός είναι ο τύπος αντίληψης όταν μια λέξη που εκφωνείται ζωντανά αποκτά τεράστια σημασία. Οι άνθρωποι που έχουν ένα κορυφαίο ακουστικό κανάλι αντίληψης είναι πάντα πιο εύκολο να απορροφούν πληροφορίες σε διαλέξεις ή να συμμετέχουν σε σεμινάρια.

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της κιναισθητικήςΥπάρχει μια φυσική ανάγκη να αγγίζετε τα πάντα με τα χέρια σας. Διαφορετικά, η διαδικασία της ολιστικής αντίληψης δεν μπορεί να προχωρήσει. Μόνο με τη βοήθεια των συναισθημάτων, που ενισχύονται από την αλληλεπίδραση με ανθρώπους ή αντικείμενα, κατανοούν τη γύρω πραγματικότητα. Κατά κανόνα, τέτοιοι άνθρωποι είναι πολύ συναισθηματικοί και επιρρεπείς σε διάφορες δραστηριότητες. Αρκετοί από αυτούς είναι καλλιτέχνες, μουσικοί, γλύπτες, δηλαδή περιλαμβάνουν εκείνους που μπορούν να ζήσουν όλη τους τη ζωή σε επαφή με αντικείμενα και μάλιστα να δημιουργήσουν τη δική τους πραγματικότητα.

Τα ψηφιακά έχουν κλίσησε μια βαθιά ανάλυση των επικαιρών γεγονότων. Αυτοί είναι ουσιαστικά αληθινοί στοχαστές και φιλόσοφοι. Για αυτούς ΝΕΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑπρέπει απαραίτητα να είναι αντικείμενο αφηρημένης-αναλυτικής σκέψης, καρπός σοβαρής εσωτερικής δουλειάς που συνδέεται με τη λογική ευθυγράμμιση πολύπλοκων δομών. Η γνώση της αλήθειας είναι ο κύριος στόχος τους.

Έτσι, υπάρχουν πολύ διαφορετικοί τρόποι αντίληψης πληροφοριών. Μαζί δημιουργούν μια αρμονική και ολιστική εικόνα του κόσμου, στην οποία η πληρότητα της διαφορετικότητας είναι ευπρόσδεκτη. Είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν όλα τα κανάλια αντίληψης, αλλά να το κάνετε αυτό με βάση την κύρια άποψη. Τότε κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα θα είναι επιτυχημένη και θα τον οδηγήσει σε νέες ανακαλύψεις και επιτεύγματα.

Αρχές μετάδοσης πληροφοριών και δομική οργάνωση του εγκεφάλου

Σχέδιο

Εισαγωγή

Αρχές μετάδοσης πληροφοριών και δομική οργάνωση του εγκεφάλου

Διασυνδέσεις σε απλά νευρικά συστήματα

Πολύπλοκα νευρωνικά δίκτυα και ανώτερες εγκεφαλικές λειτουργίες

Δομή του αμφιβληστροειδούς

Μοτίβα και συνδέσεις νευρώνων

Κυτταρικό σώμα, δενδρίτες, άξονες

Μέθοδοι αναγνώρισης νευρώνων και ανίχνευσης των συνδέσεών τους. Μη νευρικά στοιχεία του εγκεφάλου

Ομαδοποίηση κυττάρων ανάλογα με τη λειτουργία

Υπότυποι και λειτουργία κυττάρων

Σύγκλιση και απόκλιση συνδέσεων

Βιβλιογραφία

Εισαγωγή

Οι όροι «νευροβιολογία» και «νευροεπιστήμες» άρχισαν να χρησιμοποιούνται στη δεκαετία του '60 του 20ου αιώνα, όταν ο Stephen Kuffler δημιούργησε το πρώτο τμήμα στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, του οποίου το προσωπικό περιλάμβανε φυσιολόγους, ανατόμους και βιοχημικούς. Δουλεύοντας μαζί, έλυσαν προβλήματα λειτουργίας και ανάπτυξης του νευρικού συστήματος και διερεύνησαν τους μοριακούς μηχανισμούς της λειτουργίας του εγκεφάλου.

Το κεντρικό νευρικό σύστημα είναι ένα συγκρότημα κυττάρων που λειτουργεί συνεχώς που λαμβάνουν συνεχώς πληροφορίες, τις αναλύουν, τις επεξεργάζονται και λαμβάνουν αποφάσεις. Ο εγκέφαλος είναι επίσης σε θέση να πάρει την πρωτοβουλία και να παράγει συντονισμένες, αποτελεσματικές μυϊκές συσπάσεις για περπάτημα, κατάποση ή τραγούδι. Για να ρυθμίσει πολλές πτυχές της συμπεριφοράς και να ελέγξει άμεσα ή έμμεσα ολόκληρο το σώμα, το νευρικό σύστημα έχει έναν τεράστιο αριθμό γραμμών επικοινωνίας που παρέχονται από τα νευρικά κύτταρα (νευρώνες). Οι νευρώνες είναι η βασική μονάδα ή δομικό στοιχείο του εγκεφάλου

Διασυνδέσεις σε απλά νευρικά συστήματα

Γεγονότα που συμβαίνουν κατά την εφαρμογή απλών αντανακλαστικών μπορούν να εντοπιστούν και να αναλυθούν λεπτομερώς. Για παράδειγμα, όταν χτυπιέται ο σύνδεσμος του γόνατος με ένα μικρό σφυρί, οι μύες και οι τένοντες του μηρού τεντώνονται και οι ηλεκτρικές ώσεις στέλνονται κατά μήκος των αισθητήριων νευρικών ινών νωτιαίος μυελός, στην οποία τα κινητικά κύτταρα διεγείρονται, παράγοντας ώσεις και ενεργοποιώντας τις μυϊκές συσπάσεις. Το τελικό αποτέλεσμα είναι το ίσιωμα του ποδιού άρθρωση γόνατος. Τέτοια απλουστευμένα κυκλώματα είναι πολύ σημαντικά για τη ρύθμιση των μυϊκών συσπάσεων που ελέγχουν τις κινήσεις των άκρων. Σε ένα τόσο απλό αντανακλαστικό, στο οποίο ένα ερέθισμα οδηγεί σε μια συγκεκριμένη έξοδο, ο ρόλος των σημάτων και οι αλληλεπιδράσεις μόνο δύο τύπων κυττάρων μπορεί να αναλυθεί με επιτυχία.

Πολύπλοκα νευρωνικά δίκτυα και ανώτερες εγκεφαλικές λειτουργίες

Ανάλυση αλληλεπιδράσεων νευρώνων σε δύσκολους τρόπους, που περιλαμβάνει κυριολεκτικά εκατομμύρια νευρώνες, είναι σημαντικά πιο δύσκολη από την ανάλυση απλών αντανακλαστικών. Σχετικά με-

Η παροχή πληροφοριών στον εγκέφαλο για την αντίληψη του ήχου, της αφής, της όσφρησης ή της όρασης απαιτεί τη διαδοχική εμπλοκή νευρώνα από νευρώνα, όπως ακριβώς όταν εκτελείται μια απλή εκούσια κίνηση. Σοβαρό πρόβλημαΚατά την ανάλυση της αλληλεπίδρασης των νευρώνων και της δομής του δικτύου, προκύπτει λόγω της πυκνής συσσώρευσης των νευρικών κυττάρων, της πολυπλοκότητας των αλληλεπιδράσεών τους και της αφθονίας των τύπων κυττάρων. Ο εγκέφαλος είναι δομημένος διαφορετικά από το ήπαρ, το οποίο αποτελείται από παρόμοιους πληθυσμούς κυττάρων. Εάν έχετε ανακαλύψει πώς λειτουργεί μια περιοχή του ήπατος, τότε γνωρίζετε πολλά για το συκώτι συνολικά. Ωστόσο, το να γνωρίζετε για την παρεγκεφαλίδα δεν σας λέει τίποτα για τη λειτουργία του αμφιβληστροειδούς ή οποιουδήποτε άλλου τμήματος του κεντρικού νευρικού συστήματος.

Παρά την τεράστια πολυπλοκότητα του νευρικού συστήματος, είναι πλέον δυνατό να αναλυθούν οι πολλοί τρόποι με τους οποίους οι νευρώνες αλληλεπιδρούν κατά την αντίληψη. Για παράδειγμα, καταγράφοντας τη δραστηριότητα των νευρώνων κατά μήκος της διαδρομής από το μάτι στον εγκέφαλο, είναι δυνατό να εντοπιστούν σήματα πρώτα σε κύτταρα που ανταποκρίνονται ειδικά στο φως και, στη συνέχεια, βήμα προς βήμα, μέσω διαδοχικών διακοπτών, σε υψηλότερα κέντρα του εγκέφαλος.

Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του οπτικού συστήματος είναι η ικανότητά του να διακρίνει αντίθετες εικόνες, χρώματα και κινήσεις σε ένα τεράστιο εύρος εντάσεων χρωμάτων. Καθώς διαβάζετε αυτήν τη σελίδα, τα σήματα μέσα στο μάτι καθιστούν δυνατό τα μαύρα γράμματα να ξεχωρίζουν σε μια λευκή σελίδα σε ένα δωμάτιο με χαμηλό φωτισμό ή σε έντονο ηλιακό φως χωριστά και σαρώνουν διαφορετικές περιοχές του έξω κόσμου. Επιπλέον, υπάρχουν μηχανισμοί που διασφαλίζουν τη σταθερότητα της εικόνας (παρόλο που τα μάτια μας κινούνται συνεχώς) και παρέχουν ακριβείς πληροφορίες για την απόσταση από τη σελίδα.

Πώς οι συνδέσεις των νευρικών κυττάρων παρέχουν τέτοια φαινόμενα; Αν και δεν είμαστε ακόμη σε θέση να δώσουμε μια πλήρη εξήγηση, πολλά είναι πλέον γνωστά για το πώς αυτές οι ιδιότητες της όρασης διαμεσολαβούνται από απλά νευρωνικά δίκτυα στο μάτι και πρώιμα στάδια μεταγωγής στον εγκέφαλο. Φυσικά, παραμένουν πολλά ερωτήματα σχετικά με το ποιες είναι οι συνδέσεις μεταξύ των νευρωνικών ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς. Έτσι, για να διαβάσετε μια σελίδα, πρέπει να διατηρήσετε μια συγκεκριμένη θέση του σώματος, του κεφαλιού και των χεριών σας. Επιπλέον, ο εγκέφαλος πρέπει να εξασφαλίζει συνεχή ενυδάτωση του βολβού του ματιού, συνεχή αναπνοή και πολλές άλλες ακούσιες και ανεξέλεγκτες λειτουργίες.

Η λειτουργία του αμφιβληστροειδούς είναι Καλό παράδειγμαβασικές αρχές του νευρικού συστήματος

Ρύζι. 1.1. Διαδρομές από το μάτι στον εγκέφαλο μέσω του οπτικού νεύρου και της οπτικής οδού.

Δομή του αμφιβληστροειδούς

Η ανάλυση του οπτικού κόσμου εξαρτάται από πληροφορίες που προέρχονται από τον αμφιβληστροειδή, όπου συμβαίνει το πρώτο στάδιο επεξεργασίας, θέτοντας τα όρια για την αντίληψή μας. Στο Σχ. Το σχήμα 1.1 δείχνει τις διαδρομές από το μάτι προς τα υψηλότερα κέντρα του εγκεφάλου. Η εικόνα που εισέρχεται στον αμφιβληστροειδή είναι ανεστραμμένη, αλλά από όλες τις άλλες απόψεις αντιπροσωπεύει μια καλόπιστη αναπαράσταση του έξω κόσμος. Πώς μπορεί αυτή η εικόνα να μεταδοθεί στον εγκέφαλό μας μέσω ηλεκτρικών σημάτων που προέρχονται από τον αμφιβληστροειδή και στη συνέχεια ταξιδεύουν κατά μήκος των οπτικών νεύρων;

Μοτίβα και συνδέσεις νευρώνων

Στο Σχ. 1.2 φαίνεται ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙκύτταρα και τη θέση τους στον αμφιβληστροειδή. Το φως που εισέρχεται στο μάτι περνά μέσα από στρώματα διαφανών κυττάρων και φτάνει στους φωτοϋποδοχείς. Τα σήματα που μεταδίδονται από το μάτι κατά μήκος των ινών του οπτικού νεύρου είναι τα μόνα σήματα πληροφοριών στα οποία βασίζεται η όρασή μας.

Το σχήμα για τη διέλευση πληροφοριών μέσω του αμφιβληστροειδή (Εικ. 1.2Α) προτάθηκε από τον Santiago Ramon y Cahal1) στο τέλη XIXαιώνας. Ήταν ένας από τους μεγαλύτερους ερευνητές του νευρικού συστήματος και έκανε πειράματα σε μια μεγάλη ποικιλία ζώων. Έκανε μια σημαντική γενίκευση ότι το σχήμα και η διάταξη των νευρώνων, καθώς και η περιοχή προέλευσης και ο τελικός στόχος των νευρωνικών σημάτων σε ένα δίκτυο, παρέχουν κρίσιμες πληροφορίες για τη λειτουργία του νευρικού συστήματος.

Στο Σχ. Το σχήμα 1.2 δείχνει ξεκάθαρα ότι τα κύτταρα στον αμφιβληστροειδή, όπως και σε άλλα μέρη του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ), είναι πολύ πυκνά συσκευασμένα. Στην αρχή, οι μορφολόγοι έπρεπε να σχίσουν τον νευρικό ιστό για να δουν μεμονωμένα νευρικά κύτταρα. Οι τεχνικές που λεκιάζουν ολόκληρους νευρώνες είναι ουσιαστικά άχρηστες για την εξέταση του σχήματος και της συνδεσιμότητας των κυττάρων, επειδή δομές όπως ο αμφιβληστροειδής εμφανίζονται ως ένα σκοτεινό κομμάτι αλληλένδετων κυττάρων και διεργασιών. Ηλεκτρονική μικρογραφία στο Σχ. Το σχήμα 1.3 δείχνει ότι ο εξωκυτταρικός χώρος γύρω από τους νευρώνες και τα υποστηρικτικά κύτταρα έχει πλάτος μόνο 25 νανόμετρα. Τα περισσότερα από τα σχέδια του Ramón y Cajal έγιναν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο χρώσης Golgi, η οποία χρωματίζει, με έναν άγνωστο μηχανισμό, μόνο μερικούς τυχαίους νευρώνες από ολόκληρο τον πληθυσμό, αλλά αυτοί οι λίγοι νευρώνες είναι εντελώς χρωματισμένοι.

Ρύζι. 1.2. Δομή και συνδέσεις κυττάρων στον αμφιβληστροειδή χιτώνα των θηλαστικών. (Α) Σχέδιο της κατεύθυνσης του σήματος από τον υποδοχέα προς το οπτικό νεύρο σύμφωνα με τον Ramon y Cajal. (Β) Κατανομή Ramon y Cajal των κυτταρικών στοιχείων του αμφιβληστροειδούς. (Γ) Σχέδια ράβδων και κώνων του ανθρώπινου αμφιβληστροειδή.

Ρύζι. 1.3. Πυκνή συσσώρευση νευρώνων στον αμφιβληστροειδή του πιθήκου. Μια ράβδος (R) και ένας κώνος (C) φέρουν ετικέτα.

Σχέδιο στο Σχ. Το σχήμα 1.2 δείχνει την αρχή της εύρυθμης διάταξης των νευρώνων στον αμφιβληστροειδή. Είναι εύκολο να γίνει διάκριση μεταξύ φωτοϋποδοχέων, διπολικών κυττάρων και γαγγλιακών κυττάρων. Η κατεύθυνση μετάδοσης είναι από την είσοδο στην έξοδο, από τους φωτοϋποδοχείς στα γαγγλιακά κύτταρα. Επιπλέον, δύο άλλοι τύποι κυττάρων, ο οριζόντιος και ο αμακρινός, σχηματίζουν συνδέσεις που συνδέουν διαφορετικές οδούς. Ένας από τους στόχους της νευροβιολογίας που υπάρχει στα σχέδια του Ramon y Cajal είναι η επιθυμία να κατανοήσουμε πώς κάθε κύτταρο συμμετέχει στη δημιουργία της εικόνας του κόσμου που παρατηρούμε.

Κυτταρικό σώμα, δενδρίτες, άξονες

Το γαγγλιακό κύτταρο που φαίνεται στο Σχ. Το 1.4 απεικονίζει τα δομικά χαρακτηριστικά των νευρικών κυττάρων που είναι εγγενή σε όλους τους νευρώνες του κεντρικού και του περιφερικού νευρικού συστήματος. Το κυτταρικό σώμα περιέχει τον πυρήνα και άλλα ενδοκυτταρικά οργανίδια κοινά σε όλα τα κύτταρα. Η μεγάλη προέκταση που φεύγει από το κυτταρικό σώμα και σχηματίζει σύνδεση με το κύτταρο στόχο ονομάζεται άξονας. Οι όροι δενδρίτης, κυτταρικό σώμα και άξονας χρησιμοποιούνται σε διαδικασίες στις οποίες οι εισερχόμενες ίνες σχηματίζουν επαφές που λειτουργούν ως σταθμοί υποδοχής για διέγερση ή αναστολή. Εκτός από το γαγγλιοκύτταρο, στο Σχ. Το σχήμα 1.4 δείχνει άλλους τύπους νευρώνων. Οι όροι που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τη δομή ενός νευρώνα, ιδιαίτερα των δενδριτών, είναι κάπως αμφιλεγόμενοι, αλλά παρόλα αυτά είναι βολικοί και χρησιμοποιούνται ευρέως.

Δεν συμμορφώνονται όλοι οι νευρώνες με την απλή κυτταρική δομή που φαίνεται στο Σχ. 1.4. Μερικοί νευρώνες δεν έχουν άξονες. άλλα έχουν άξονες στους οποίους σχηματίζονται συνδέσεις. Υπάρχουν κύτταρα των οποίων οι δενδρίτες μπορούν να μεταφέρουν ώσεις και να σχηματίσουν συνδέσεις με τα κύτταρα στόχους. Ενώ ένα γαγγλιακό κύτταρο συμμορφώνεται με το σχέδιο ενός τυπικού νευρώνα με δενδρίτες, κυτταρικό σώμα και άξονα, άλλα κύτταρα δεν συμμορφώνονται με αυτό το πρότυπο. Για παράδειγμα, οι φωτοϋποδοχείς (Εικ. 1.2C) δεν έχουν εμφανείς δενδρίτες. Η δραστηριότητα των φωτοϋποδοχέων δεν προκαλείται από άλλους νευρώνες, αλλά ενεργοποιείται από εξωτερικά ερεθίσματα, φωτισμό. Μια άλλη εξαίρεση στον αμφιβληστροειδή είναι η απουσία αξόνων φωτοϋποδοχέα.

Μέθοδοι αναγνώρισης νευρώνων και ανίχνευσης των συνδέσεών τους

Αν και η τεχνική Golgi εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως, πολλές νέες προσεγγίσεις έχουν διευκολύνει τη λειτουργική ταυτοποίηση των νευρώνων και των συναπτικών συνδέσεων. Τα μόρια που λερώνουν ολόκληρο τον νευρώνα μπορούν να εγχυθούν μέσω μιας μικροσιφώνας, η οποία καταγράφει ταυτόχρονα το ηλεκτρικό σήμα. Φθορίζοντες δείκτες όπως το κίτρινο Lucifer αποκαλύπτουν τις καλύτερες διεργασίες σε ένα ζωντανό κύτταρο. Μπορούν να εισαχθούν ενδοκυτταρικοί δείκτες όπως το ένζυμο υπεροξειδάση αγριοραπανίδας (HRP) ή η βιοκυτίνη. Μόλις στερεωθούν, σχηματίζουν ένα πυκνό προϊόν ή λάμπουν έντονα κάτω από το φως φθορισμού. Οι νευρώνες μπορούν να χρωματιστούν με υπεροξειδάση χρένου και με εξωκυτταρική εφαρμογή. το ένζυμο συλλαμβάνεται και μεταφέρεται στο κυτταρικό σώμα. Οι φθορίζουσες καρβοκυανικές βαφές, κατά την επαφή με τη μεμβράνη του νευρώνα, διαλύονται και διαχέονται σε ολόκληρη την επιφάνεια του κυττάρου.

Ρύζι. 1.4. Σχήματα και μεγέθη νευρώνων.

Ρύζι. 1.5. Μια ομάδα διπολικών κυττάρων που χρωματίστηκαν με ένα αντίσωμα για το ένζυμο φωσφοκινάση C. Χρωματίστηκαν μόνο τα κύτταρα που περιέχουν το ένζυμο.

Αυτές οι τεχνικές είναι πολύ σημαντικές για τον εντοπισμό της διέλευσης των αξόνων από το ένα μέρος του νευρικού συστήματος στο άλλο.

Τα αντισώματα χρησιμοποιούνται για τον χαρακτηρισμό συγκεκριμένων νευρώνων, δενδριτών και συνάψεων με επιλεκτική επισήμανση ενδοκυτταρικών ή μεμβρανικών συστατικών. Τα αντισώματα χρησιμοποιούνται με επιτυχία για τον εντοπισμό της μετανάστευσης και της διαφοροποίησης των νευρικών κυττάρων κατά την οντογένεση. Μια πρόσθετη προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των νευρώνων είναι ο υβριδισμός επί τόπου:ειδικά επισημασμένοι ανιχνευτές επισημαίνουν το νευρωνικό mRNA που κωδικοποιεί τη σύνθεση ενός καναλιού, υποδοχέα, πομπού ή δομικού στοιχείου.

Μη νευρικά στοιχεία του εγκεφάλου

Γλοίακύτταρα. Σε αντίθεση με τους νευρώνες, δεν έχουν άξονες ή δενδρίτες και δεν συνδέονται άμεσα με νευρικά κύτταρα. Υπάρχουν πολλά νευρογλοιακά κύτταρα στο νευρικό σύστημα. Εκτελούν πολλές διαφορετικές λειτουργίες που σχετίζονται με τη μετάδοση σήματος. Για παράδειγμα, οι άξονες των γαγγλιακών κυττάρων του αμφιβληστροειδούς που συνθέτουν το οπτικό νεύρο μεταδίδουν παλμούς πολύ γρήγορα επειδή περιβάλλονται από ένα μονωτικό λιπιδικό περίβλημα που ονομάζεται μυελίνη. Η μυελίνη σχηματίζεται από νευρογλοιακά κύτταρα που τυλίγονται γύρω από τους άξονες κατά την οντογενετική ανάπτυξη. Τα νευρογλοιακά κύτταρα στον αμφιβληστροειδή είναι γνωστά ως κύτταρα Müller.

Ομαδοποίηση κυττάρων ανάλογα με τη λειτουργία

Μια αξιοσημείωτη ιδιότητα του αμφιβληστροειδούς είναι η διάταξη των κυττάρων ανάλογα με τη λειτουργία. Τα κυτταρικά σώματα φωτοϋποδοχέων, οριζόντιων κυττάρων, διπολικών κυττάρων, αμακρινών κυττάρων και γαγγλιακών κυττάρων είναι διατεταγμένα σε διακριτά στρώματα. Παρόμοια στρωματοποίηση παρατηρείται σε όλο τον εγκέφαλο. Για παράδειγμα, η δομή όπου τελειώνουν οι ίνες του οπτικού νεύρου (το πλευρικό γονιδιακό σώμα) αποτελείται από 6 στρώματα κυττάρων που είναι εύκολο να διακριθούν ακόμη και με γυμνό μάτι. Σε πολλές περιοχές του νευρικού συστήματος, τα κύτταρα με παρόμοιες λειτουργίες ομαδοποιούνται σε διακριτές σφαιρικές δομές γνωστές ως πυρήνες (δεν πρέπει να συγχέονται με τον κυτταρικό πυρήνα) ή γάγγλια (δεν πρέπει να συγχέονται με τα γαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς).

Υπότυποι και λειτουργία κυττάρων

Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι γαγγλιακών, οριζόντιων, διπολικών και αμακρινών κυττάρων, καθένας με χαρακτηριστική μορφολογία, ειδικότητα πομπού και φυσιολογικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, οι φωτοϋποδοχείς χωρίζονται σε δύο εύκολα διακρίσιμες κατηγορίες - ράβδους και κώνους - που λειτουργούν διάφορες λειτουργίες. Οι επιμήκεις ράβδοι είναι εξαιρετικά ευαίσθητες στις παραμικρές αλλαγές στο φωτισμό. Καθώς διαβάζετε αυτήν τη σελίδα, το φως του περιβάλλοντος είναι πολύ έντονο για τις ράβδους, οι οποίες λειτουργούν μόνο σε χαμηλό φωτισμό μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα στο σκοτάδι. Οι κώνοι ανταποκρίνονται σε οπτικά ερεθίσματα σε έντονο φως. Επιπλέον, οι κώνοι υποδιαιρούνται περαιτέρω σε υποτύπους φωτοϋποδοχέων που είναι ευαίσθητοι στο κόκκινο, το πράσινο ή μπλε χρώμα. Τα κύτταρα Amacrine είναι ένα εντυπωσιακό παράδειγμα κυτταρικής ποικιλομορφίας: περισσότεροι από 20 τύποι μπορούν να διακριθούν σύμφωνα με δομικά και φυσιολογικά κριτήρια.

Ο αμφιβληστροειδής απεικονίζει έτσι τα βαθύτερα προβλήματα της σύγχρονης νευροβιολογίας. Δεν είναι γνωστό γιατί χρειάζονται τόσοι πολλοί τύποι αμακρίνων κυττάρων και ποιες διαφορετικές λειτουργίες έχει κάθε ένας από αυτούς τους τύπους κυττάρων. Είναι απογοητευτικό να συνειδητοποιούμε ότι η λειτουργία της συντριπτικής πλειοψηφίας των νευρικών κυττάρων στο κεντρικό, περιφερικό και σπλαχνικό νευρικό σύστημα είναι άγνωστη. Ταυτόχρονα, αυτή η άγνοια υποδηλώνει ότι πολλές από τις βασικές αρχές του ρομποτικού εγκεφάλου δεν είναι ακόμη κατανοητές.

Σύγκλιση και απόκλιση συνδέσεων

Για παράδειγμα, υπάρχει μια ισχυρή μείωση στον αριθμό των κυττάρων που εμπλέκονται κατά μήκος της διαδρομής από τους υποδοχείς στα γαγγλιακά κύτταρα. Οι έξοδοι περισσότερων από 100 εκατομμυρίων υποδοχέων συγκλίνουν σε 1 εκατομμύριο γαγγλιακά κύτταρα, οι άξονες των οποίων αποτελούν το οπτικό νεύρο. Έτσι, πολλά (αλλά όχι όλα) γαγγλιακά κύτταρα λαμβάνουν είσοδο από μεγάλη ποσότηταφωτοϋποδοχείς (σύγκλιση) μέσω ενδιάμεσων κυττάρων. Με τη σειρά του, ένα γαγγλιακό κύτταρο διακλαδίζεται έντονα και καταλήγει σε πολλά κύτταρα στόχους.

Επιπλέον, σε αντίθεση με το απλοποιημένο διάγραμμα, τα βέλη πρέπει να δείχνουν προς τα έξω για να υποδεικνύουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των κυττάρων στο ίδιο στρώμα (πλευρικές συνδέσεις) και ακόμη και σε αντίθετες κατευθύνσεις - για παράδειγμα, πίσω από οριζόντιες κυψέλες στους φωτοϋποδοχείς (αμοιβαίες συνδέσεις). Τέτοιες συγκλίνουσες, αποκλίνουσες, πλευρικές και επαναλαμβανόμενες επιδράσεις είναι σταθερές ιδιότητες των περισσότερων νευρικών οδών σε όλο το νευρικό σύστημα. Έτσι, η απλή, βήμα προς βήμα επεξεργασία σήματος περιπλέκεται από παράλληλες και αντίστροφες αλληλεπιδράσεις.

Κυτταρική και μοριακή βιολογία νευρώνων

Όπως και άλλοι τύποι κυττάρων στο σώμα, οι νευρώνες διαθέτουν πλήρως τους κυτταρικούς μηχανισμούς της μεταβολικής δραστηριότητας και τη σύνθεση των πρωτεϊνών της μεμβράνης (για παράδειγμα, πρωτεΐνες και υποδοχείς διαύλων ιόντων). Επιπλέον, οι πρωτεΐνες διαύλου ιόντων και υποδοχέων μεταφέρονται στοχευμένα σε θέσεις εντοπισμού στην κυτταρική μεμβράνη. Τα ειδικά για το νάτριο ή το κάλιο κανάλια βρίσκονται στη μεμβράνη των νευραξόνων των γαγγλιακών κυττάρων σε διακριτές ομάδες (συστάδες). Αυτά τα κανάλια εμπλέκονται στην έναρξη και διεξαγωγή της Π.Δ.

Τα προσυναπτικά τερματικά, που σχηματίζονται από διεργασίες φωτοϋποδοχέων, διπολικών κυττάρων και άλλων νευρώνων, περιέχουν συγκεκριμένα κανάλια στη μεμβράνη τους μέσω των οποίων μπορούν να περάσουν ιόντα ασβεστίου. Η είσοδος του ασβεστίου πυροδοτεί την απελευθέρωση του πομπού. Κάθε τύπος νευρώνων συνθέτει, αποθηκεύει και απελευθερώνει έναν συγκεκριμένο τύπο πομπού(ων). Σε αντίθεση με πολλές άλλες μεμβρανικές πρωτεΐνες, οι υποδοχείς για συγκεκριμένους νευροδιαβιβαστές βρίσκονται σε επακριβώς καθορισμένες θέσεις - μετασυναπτικές μεμβράνες. Μεταξύ των πρωτεϊνών της μεμβράνης, είναι επίσης γνωστές οι πρωτεΐνες αντλίας ή οι πρωτεΐνες μεταφοράς, ο ρόλος των οποίων είναι να διατηρούν τη σταθερότητα του εσωτερικού περιεχομένου του κυττάρου.

Η κύρια διαφορά μεταξύ των νευρικών κυττάρων και άλλων τύπων κυττάρων στο σώμα είναι η παρουσία ενός μακριού άξονα. Δεδομένου ότι οι άξονες δεν έχουν τη βιοχημική «κουζίνα» για τη σύνθεση πρωτεϊνών, όλα τα απαραίτητα μόρια πρέπει να μεταφέρονται στα τερματικά με μια διαδικασία που ονομάζεται αξονική μεταφορά, συχνά σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Όλα τα μόρια που χρειάζονται για τη διατήρηση της δομής και της λειτουργίας, καθώς και τα μόρια των καναλιών της μεμβράνης, ταξιδεύουν μακριά από το κυτταρικό σώμα μέσω αυτής της οδού. Με τον ίδιο τρόπο, τα μόρια που συλλαμβάνονται από την τερματική μεμβράνη επιστρέφουν στο κυτταρικό σώμα χρησιμοποιώντας αξονική μεταφορά.

Οι νευρώνες διαφέρουν επίσης από τα περισσότερα κύτταρα στο ότι, με λίγες εξαιρέσεις, δεν μπορούν να διαιρεθούν. Αυτό σημαίνει ότι στα ενήλικα ζώα, οι νεκροί νευρώνες δεν μπορούν να αντικατασταθούν.

Ρύθμιση της ανάπτυξης του νευρικού συστήματος

Ο υψηλός βαθμός οργάνωσης μιας δομής όπως ο αμφιβληστροειδής θέτει νέα προβλήματα. Εάν χρειάζεται ανθρώπινος εγκέφαλος για την κατασκευή ενός υπολογιστή, τότε κανείς δεν ελέγχει τον εγκέφαλο καθώς αναπτύσσεται και κάνει συνδέσεις. Είναι ακόμα μυστήριο πώς η σωστή «συναρμολόγηση» τμημάτων του εγκεφάλου οδηγεί στην εμφάνιση των μοναδικών ιδιοτήτων του.

Στον ώριμο αμφιβληστροειδή, κάθε κυτταρικός τύπος βρίσκεται σε ένα αντίστοιχο στρώμα ή υποστιβάδα και σχηματίζει αυστηρά καθορισμένες συνδέσεις με τα αντίστοιχα κύτταρα-στόχους. Μια τέτοια συσκευή είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τη σωστή λειτουργία. Για παράδειγμα, για να αναπτυχθούν φυσιολογικά γαγγλιακά κύτταρα, το πρόδρομο κύτταρο πρέπει να διαιρεθεί, να μεταναστεύσει σε μια συγκεκριμένη θέση, να διαφοροποιηθεί σε ένα συγκεκριμένο σχήμα και να σχηματίσει συγκεκριμένες συναπτικές συνδέσεις.

Οι άξονες αυτού του κυττάρου πρέπει να βρουν, μέσω μιας σημαντικής απόστασης (οπτικό νεύρο), ένα συγκεκριμένο στρώμα κυττάρων-στόχων στον επόμενο σύνδεσμο της συναπτικής μεταγωγής. Παρόμοιες διεργασίες συμβαίνουν σε όλα τα μέρη του νευρικού συστήματος, με αποτέλεσμα το σχηματισμό πολύπλοκων δομών με συγκεκριμένες λειτουργίες.

Η μελέτη των μηχανισμών σχηματισμού σύνθετων δομών όπως ο αμφιβληστροειδής είναι ένα από τα βασικά προβλήματα της σύγχρονης νευροβιολογίας. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται οι πολύπλοκες διασυνδέσεις των νευρώνων κατά τη διάρκεια της ατομικής ανάπτυξης (οντογένεση) μπορεί να βοηθήσει στην περιγραφή των ιδιοτήτων και της προέλευσης των λειτουργικών διαταραχών του εγκεφάλου. Ορισμένα μόρια μπορεί να παίζουν βασικούς ρόλους στη διαφοροποίηση των νευρώνων, την ανάπτυξη, τη μετανάστευση, το σχηματισμό συνάψεων και την επιβίωση. Τέτοια μόρια περιγράφονται τώρα όλο και πιο συχνά. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι τα ηλεκτρικά σήματα ρυθμίζουν μοριακά σήματα που πυροδοτούν την ανάπτυξη του άξονα και το σχηματισμό σύνδεσης. Η δραστηριότητα παίζει ρόλο στη δημιουργία του προτύπου των συνδέσεων.

Οι γενετικές προσεγγίσεις επιτρέπουν την αναγνώριση γονιδίων που ελέγχουν τη διαφοροποίηση ολόκληρων οργάνων, όπως το μάτι συνολικά. Ο Hering και οι συνεργάτες του μελέτησαν την έκφραση γονιδίων αόμματοςσε μια μύγα φρούτων Drosophila,που ελέγχει την ανάπτυξη των ματιών. Η αφαίρεση αυτού του γονιδίου από το γονιδίωμα έχει ως αποτέλεσμα να μην αναπτύσσονται τα μάτια. Ομόλογα γονίδια σε ποντίκια και ανθρώπους (γνωστά ως μικρό μάτιΚαι ανιρίδια)παρόμοια στη δομή. Εάν ένα ομόλογο γονίδιο αόμματοςΤα θηλαστικά ενσωματώνονται τεχνητά και εκφράζονται στη μύγα, και στη συνέχεια αυτό το ζώο αναπτύσσει πρόσθετα (σαν δομή σαν μύγα) μάτια στις κεραίες, τα φτερά και τα πόδια. Αυτό υποδηλώνει ότι αυτό το γονίδιο ελέγχει το σχηματισμό των ματιών με τον ίδιο τρόπο σε μια μύγα ή το ποντίκι, παρά την εντελώς διαφορετική δομή και ιδιότητες των ματιών των εντόμων και των θηλαστικών.

Αναγέννηση του νευρικού συστήματος μετά από τραυματισμό

Το νευρικό σύστημα όχι μόνο κάνει συνδέσεις κατά την ανάπτυξη, αλλά μπορεί να επιδιορθώσει ορισμένες συνδέσεις μετά από ζημιά (ο υπολογιστής σας δεν μπορεί να το κάνει αυτό). Για παράδειγμα, οι άξονες στο χέρι μπορούν να φυτρώσουν μετά από τραυματισμό και να δημιουργήσουν συνδέσεις. το χέρι μπορεί και πάλι να κινηθεί και να αισθανθεί το άγγιγμα. Ομοίως, σε ένα βάτραχο, ψάρι ή ασπόνδυλο ζώο, μετά από καταστροφή στο νευρικό σύστημα, παρατηρείται αξονική αναγέννηση και αποκατάσταση της λειτουργίας. Μετά την κοπή του οπτικού νεύρου σε έναν βάτραχο ή ένα ψάρι, οι ίνες αναπτύσσονται ξανά και το ζώο μπορεί να δει. Ωστόσο, αυτή η ικανότητα δεν είναι εγγενής στο κεντρικό νευρικό σύστημα των ενήλικων σπονδυλωτών - η αναγέννηση δεν συμβαίνει σε αυτά. Τα μοριακά σήματα που εμποδίζουν την αναγέννηση και η βιολογική τους σημασία για τη λειτουργία του νευρικού συστήματος είναι άγνωστα

συμπεράσματα

∙ Οι νευρώνες συνδέονται μεταξύ τους με αυστηρά καθορισμένο τρόπο.

∙ Οι πληροφορίες μεταδίδονται από κύτταρο σε κύτταρο μέσω συνάψεων.

∙ Σε σχετικά απλά συστήματα, όπως ο αμφιβληστροειδής, είναι δυνατό να εντοπιστούν όλες οι συνδέσεις και να κατανοηθεί η έννοια των μεσοκυττάριων σημάτων.

∙ Τα νευρικά κύτταρα του εγκεφάλου είναι υλικά στοιχείααντίληψη.

∙ Τα σήματα στους νευρώνες είναι πολύ στερεότυπα και είναι τα ίδια για όλα τα ζώα.

∙ Τα δυναμικά δράσης μπορούν να ταξιδέψουν μεγάλες αποστάσεις χωρίς απώλειες.

∙ Τα τοπικά βαθμιαία δυναμικά εξαρτώνται από τις παθητικές ηλεκτρικές ιδιότητες των νευρώνων και διαδίδονται μόνο σε μικρές αποστάσεις.

∙ Η ειδική δομή των νευρικών κυττάρων απαιτεί έναν εξειδικευμένο μηχανισμό για την αξονική μεταφορά πρωτεϊνών και οργανιδίων προς και από το κυτταρικό σώμα.

∙ Κατά τη διάρκεια της ατομικής ανάπτυξης, οι νευρώνες μεταναστεύουν στις τελικές τους θέσεις και δημιουργούν συνδέσεις με στόχους.

∙ Τα μοριακά σήματα ελέγχουν την ανάπτυξη του άξονα.

Βιβλιογραφία

Penrose R. ΤΟ ΝΕΟ ΜΥΑΛΟ ΤΟΥ ΒΑΣΙΛΙΑΣ. Σχετικά με τους υπολογιστές, τη σκέψη και τους νόμους της φυσικής.

Gregory R. L. Έξυπνο Μάτι.

Lekah V. A. Το κλειδί για την κατανόηση της φυσιολογίας.

Gamow G., Ichas M. Mr. Tompkins μέσα στον εαυτό του: Adventures in new biology.

Kozhedub R. G. Μεμβράνη και συνοπτικές τροποποιήσεις σε εκδηλώσεις των βασικών αρχών της εγκεφαλικής λειτουργίας.