Сенсорная адаптация и взаимодействие ощущений. Чувствительность, ее динамика и способы измерения.
Говоря о свойствах ощущений, мы не можем не остановиться на ряде явлений, связанных с ощущениями. Было бы неправильно полагать, что абсолютная и относительная чувствительность остаются неизменными и их пороги выражаются в постоянных числах. Как показывают исследования, чувствительность может меняться в очень больших пределах. Например, в темноте наше зрение обостряется, а при сильном освещении его чувствительность снижается. Это можно наблюдать, когда из темной комнаты переходишь на свет или из ярко освещенного помещения в темноту. В обоих случаях человек временно «слепнет», требуется некоторое время, чтобы глаза приспособились к яркому освещению или темноте. Это говорит о том, что в зависимости от окружающей обстановки (освещенности) зрительная чувствительность человека резко меняется. Как показали исследования, это изменение очень велико и чувствительность глаза в темноте обостряется в 200 000 раз.
Описанные изменения чувствительности, зависящие от условий среды, связаны с явлением сенсорной адаптации. Сенсорной адаптацией называется изменение чувствительности, происходящее вследствие приспособления органа чувств к действующим на него раздражителям. Как правило, адаптация выражается в том, что при действии на органы чувств достаточно сильных раздражителей чувствительность уменьшается, а при действии слабых раздражителей или при отсутствии раздражителя чувствительность увеличивается.
Такое изменение чувствительности не происходит сразу, а требует известного времени. Причем временные характеристики этого процесса неодинаковы для разных органов чувств. Так, для того чтобы зрение в темной комнате приобрело нужную чувствительность, должно пройти около 30 мин. Лишь после этого человек приобретает способность хорошо ориентироваться в темноте. Адаптация слуховых органов идет гораздо быстрее. Слух человека адаптируется к окружающему фону уже через 15 с. Так же быстро происходит изменение чувствительности у осязания (слабое прикосновение к коже перестает восприниматься уже через несколько секунд).
Достаточно хорошо известны явления тепловой адаптации (привыкание к изменению температуры окружающей среды). Однако эти явления выражены отчетливо лишь в среднем диапазоне, и привыкание к сильному холоду или сильной жаре, так же как и к болевым раздражителям, почти не встречается. Известны и явления адаптации к запахам.
Адаптация наших ощущений главным образом зависит от процессов, происходящих в самом рецепторе. Так, например, под влиянием света разлагается (выцветает) зрительный пурпур, находящийся в палочках сетчатки глаза. В темноте же, напротив, зрительный пурпур восстанавливается, что приводит к повышению чувствительности. Однако явление адаптации связано и с процессами, протекающими в центральных отделах анализаторов, в частности с изменением возбудимости нервных центров. При длительном раздражении кора головного мозга отвечает внутренним охранительным торможением, снижающим чувствительность. Развитие торможения вызывает усиленное возбуждение других очагов, способствуя повышению чувствительности в новых условиях. В целом, адаптация является важным процессом, указывающим на большую пластичность организма в его приспособлении к условиям среды.
Все виды ощущений не изолированы друг от друга, поэтому интенсивность ощущений зависит не только от силы раздражителя и уровня адаптации рецептора, но и от раздражителей, воздействующих в данный момент на другие органы чувств. Изменение чувствительности анализатора под влиянием раздражения других органов чувств называется взаимодействием ощущений.
Следует различать два вида взаимодействия ощущений: 1) взаимодействие между ощущениями одного вида и 2) взаимодействие между ощущениями различных видов.
Взаимодействия между ощущениями разных видов можно проиллюстрировать исследованиями академика П. П. Лазарева, который установил, что освещение глаз делает слышимые звуки более громкими. Аналогичные результаты были получены профессором С. В. Кравковым. Он установил, что ни один орган чувств не может работать, не оказывая влияния на функционирование других органов. Так, оказалось, что звуковое раздражение (например, свист) может обострить работу зрительного ощущения, повысив его чувствительность к световым раздражителям. Аналогичным образом влияют и некоторые запахи, повышая или понижая световую и слуховую чувствительность. Все наши анализаторные системы способны в большей или меньшей мере влиять друг на друга. При этом взаимодействие ощущений, как и адаптация, проявляется в двух противоположных процессах - повышении и понижении чувствительности. Общая закономерность состоит в том, что слабые раздражители повышают, а сильные - понижают чувствительность анализаторов при их взаимодействии.
Аналогичную картину можно наблюдать при взаимодействии ощущений одного вида. Например, какую-либо точку в темноте легче увидеть на светлом фоне. В качестве примера взаимодействия зрительных ощущений можно привести явление контраста, выражающееся в том, что цвет изменяется в противоположную сторону по отношению к окружающим его цветам. Например, серый цвет на белом фоне будет выглядеть темнее, а в окружении черного цвета - светлее.
Все свойства ощущений отражают качественные характеристики ощущений. Однако не менее важное значение имеют количественные параметры, иначе говоря, степень чувствительности. Различают два вида чувствительности: абсолютную чувствительность и чувствительность к различию. Под абсолютной чувствительностью подразумевают способность ощущать слабые раздражители, а под чувствительностью к различию - способность ощущать слабые различия между раздражителями. Однако не всякое раздражение вызывает ощущение. Мы не слышим тиканья часов, находящихся в другой комнате. Мы не видим звезд шестой величины. Для того чтобы ощущение возникло, сила раздражения должна иметь определенную величину. Минимальная величина раздражителя, при котором впервые возникает ощущение, называется абсолютным порогом ощущения. Раздражители, сила действия которых лежит ниже абсолютного порога ощущения, не дают ощущений.
Величину стимула, при которой начинается ощущение, Фехнер назвал нижним абсолютным порогом. Абсолютные пороги – верхний и нижний – определяют границы доступного нашему восприятию окружающего мира. Величина абсолютного порога характеризует абсолютную чувствительность Чем слабее раздражитель, вызывающий ощущение, тем выше чувствительность. Таким образом, абсолютная чувствительность численно равна величине, обратно пропорциональной абсолютному порогу ощущений.
Абсолютная чувствительность анализатора в равной степени зависит как от нижнего, так и от верхнего порога ощущения. Величина абсолютных порогов, как нижнего, так и верхнего, изменяется в зависимости от разных условий: характера деятельности и возраста человека, функционального состояния рецептора, силы и длительности действия раздражения и т.д. Другая характеристика чувствительности – это чувствительность к различию. Ее еще называют относительной, или разностной.
Г. Фехнер – сформулировал закон, называемый законом Фехнера: если интенсивность раздражений увеличивается в геометрической прогрессии, то ощущения будут расти в арифметической прогрессии. В другой формулировке этот закон звучит так: интенсивность ощущений растет пропорционально логарифму интенсивности раздражителя. Главный смысл данной закономерности заключается в том, что интенсивность ощущений возрастает не пропорционально изменению раздражителей, а гораздо медленнее.
Аутичные люди имеют трудности с фильтрованием или модуляцией сенсорного входа, что делает определённые разновидности сенсорной информации непереносимыми. В точности тот же сенсорный вход может никак не влиять на обычного человека, поскольку его сенсорная система фильтрует или модулирует вход до приемлемого уровня.
Сенсорная перегрузка имеет как эмоциональные, так и физические следствия. Избыток сенсорного входа может вызывать тревогу, страх, панику и чувство беспомощности, что часто ведёт к отключению или истерике. Физически сенсорная перегрузка может вызвать что угодно, от недомогания до невыносимой боли.
Существуют способы снизить воздействие сенсорных триггеров из окружающей среды. Дома или в местах, которые мы часто посещаем на дню, важно модифицировать окружение так, чтобы убрать или ослабить триггеры. При посещении публичных мест многие аутичные люди носят сенсорный аварийно-спасательный комплект, содержащий такие предметы как солнечные очки, наушники с шумоподавлением и безделушки для стимминга.
Сенсорные чувствительности есть у большинства аутичных людей, но их типы и интенсивность сильно варьируются от человека к человеку. Как правило, имеются одно или два чувства, которые особенно восприимчивы, а другие умеренно восприимчивы.
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К СВЕТУ
Наиболее распространённая форма чувствительности к свету - чувствительность к флуоресцентным лампам. Не только потому, что флуоресцентные лампы издают низкий гул - их яркость склонна мерцать. Свет, который они дают, может быть резким и чрезмерно интенсивным. Аутичные люди часто находят трудным сконцентрироваться в комнате, освещённой флуоресцентным светом. К несчастью, большинство школьных классов, офисов, рабочих мест и магазинов имеют флуоресцентное освещение, так что его трудно избегать.
В идеале, замена источника света на более холодный, менее яркий тип освещения или использование преимуществ естественных источников света - лучший путь снизить влияние чувствительности к свету. Когда это невозможно, иногда помогает ношение в помещении солнечных очков. Моя чувствительность к свету умеренная, так что я применяю только несколько адаптаций: ношу солнечные очки снаружи (особенно при вождении), выбираю жилые и рабочие места с максимально возможным естественным освещением, чтобы убрать необходимость в искусственных источниках света в течение дня, и смотрю телевизор при мягком свете в комнате, чтобы понизить резкость экрана.
Чувствительность к свету может быть крайне серьёзной. Визуальная перегрузка, особенно от ярких и мерцающих источников света может вызвать тошноту, головную боль, боль в глазах, головокружение, дезориентацию и даже эпилептические припадки.
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ЗВУКАМ
Я перестала спрашивать людей, "Вы слышали это?", когда вздрагиваю от какого-то неожиданного слабого звука. Ответом неизбежно является "Нет". Аутичные люди склонны иметь очень чувствительный слух. Я не только слышу, как люди разговаривают в квартире сверху, я могу воспроизвести весь разговор. В ресторанах мой мозг автоматически отслеживает разговоры у всех окрестных столиков, делая проблемой концентрацию на том, что говорится у моего собственного столика.
Наш слух представляется не только слишком чувствительным - нам трудно его отключить. То, что мозговые фильтры большинства людей отфильтровывают как бесполезный фоновой шум, аутичный мозг регистрирует в постоянном потоке входящих аудиоданных, который невозможно игнорировать. Не то, чтобы я хотела услышать как человек по соседству со мной в библиотеке жуёт жевательную резинку, и печатает, и дышит - но я не могу не слышать этого.
Этот вал звуков часто приводит к сенсорной перегрузке в общественных местах, особенно в переполненных общественных местах, вроде магазинов, ресторанов или общественного транспорта. Он также затрудняет отслеживание разговоров или разбирание речи в окружении, где много фонового шума. Я постоянно вынуждена просить незнакомых людей повторить то, что они сказали. Только после изучения трудностей с восприятием аудиальной информации, я осознала, что я также использую чтение по губам в добавление к слуху, когда доходит до того, чтобы понять устную речь. Если я не могу видеть рот человека, я с гораздо большей вероятностью буду вынуждена просить его что-то повторить.
Многие аутичные люди находят, что использование наушников с шумоподавлением или наушников-вкладышей, играющих музыку, помогает уменьшить риск перегрузки звуками на публике. Эта стратегия также помогает минимизировать чрезмерно развитый инстинктивный испуг, который распространён у людей с чувствительностью к шуму. Я пугаюсь при малейшем провоцировании. Даже то, что мой муж неожиданно заходит в комнату и задаёт мне вопрос с нормальной громкостью, может заставить меня запрыгнуть на стул и завизжать от неожиданности. Низкие звуки, с другой стороны, не только провоцируют инстинктивный испуг, они могут быть болезненны и вызывать те же физические симптомы, что и чувствительность к свету.
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ЗАПАХУ И ВКУСУ
Запах и вкус контролируются химическими рецепторами на языке (вкус) и в носу (запах и вкус). Часто тот, у кого есть чувствительность в одной области, также имеет её и в другой, поскольку когда доходит до еды, наши ощущения вкуса и запаха тесно связаны. Трудно представить поедание пищи, которая пахнет отталкивающе. Часто лишь запах приготовления определённой пищи будет вызывать рвотный рефлекс у человека с чувствительностями ко вкусу и запаху.
Многие аутичные дети и взрослые придерживаются ограниченной диеты, поскольку они находят так много еды неприемлемой. Для некоторых триггерами являются сильные вкусы или ароматы, тогда как для других чувствительность вызывают специфические категории, такие как цитрусы, томаты или мята. Через эти типы чувствительности очень трудно перешагнуть, поскольку физическая реакция на раздражающие вкусы и запахи может быть неодолимой, делая физически невозможным нахождение рядом с пищей, не говоря уж о её поедании. К счастью, можно приготовить питательные блюда, придерживаясь, если необходимо, мягкой или ограниченной диеты.
Помимо чувствительности к еде, чувствительность к запахам может простираться на что угодно из нашего повседневного окружения. У некоторых людей очень специфические триггеры-запахи - наподобие мокрой шерсти животных или дезодоранта. Другие чувствительны к сильным запахам, таким как от парфюма, индивидуальных средств ухода, моющих средств или освежителей воздуха. Многие категории чувствительности к запахам трудно избежать в общественных местах, поскольку они как распространены, так и трудно предвидимы. Ношение знакомого предмета с приятным запахом, например, носового платка с запахом ванили или лаванды, - хорошее вспомогательное средство против неожиданных раздражающих запахов.
ТАКТИЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
Тактильная чувствительность, часто называемая тактильной защитой, характеризуется негативной реакцией на тактильные стимулы, которые обычно не рассматриваются как раздражающие большинством людей. Нераздражающие тактильные стимулы, которые раздражают меня, включают: швы (особенно на носках), этикетки; оборки; кружева; синтетику; шерсть; этикетки ; узкие/высокие талии; открытые резинки; строчки, которые я могу чувствовать кожей; слишком открытые воротники; ЭТИКЕТКИ; слишком свободные или бесформенные блузки; и рукава, длина которых отличается от стандартной длины коротких или длинных рукавов.
Моя тактильная чувствительность также привела к десяткам маленьких причуд, большинство из которых начались в детстве. Мне никогда не нравилось ощущение воды, струящейся по лицу (как ни странно, всё в порядке при лице под водой). Если я ем что-то, пачкающее пальцы, я очищаю их салфеткой после каждого кусочка. Когда моя кожа становится слишком холодной, она зудит хуже, чем от ядовитого плюща. Когда кто-то целует меня в щёку, я немедленно вытираю маленькое влажное пятно с моего лица.
Считается, что тактильная защита вызывается слишком чувствительными к лёгким прикосновениям рецепторами на коже. У нас также есть глубинные тактильные рецепторы, которые функционируют иначе и, по-видимому, менее подвержены влиянию чувствительности. Поэтому аутичные люди часто гиперчувствительны к лёгким прикосновениям, но желают и ищут прикосновений с сильным давлением. Оккупационные терапевты рекомендуют сенсорные приспособления вроде утяжелённых одеял и накладок на колени, чтобы помочь людям с сенсорной чувствительностью получить давление, которое они ищут. Другие способы получить давление - крепкие объятия и зажатие тела в тесных пространствах.
ВЛИЯНИЕ СЕНСОРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ НА ИНТИМНУЮ ЖИЗНЬ
Сенсорная чувствительность может оказать большое влияние на интимные отношения.
Лёгкие прикосновения - разновидность, часто ассоциирующаяся с обольщением и чувственностью - вынуждают многих аутичных людей напрягаться и отстраняться из-за чрезмерной стимуляции. Многие годы моё отвращение к прикосновениям было источником фрустрации. Мой муж не понимал, почему я случайным образом отвергаю его. И это не был вежливый отказ: "Не этой ночью, дорогой, у меня болит голова". Это было очень буквальное: "Не трогай меня", часто бормотавшееся, когда я отталкивала его руки. К сожалению, у меня нет никакого объяснения, почему мне не нравится, когда меня трогают в определённое время или определённым образом.
Теперь, когда я знаю о сенсорной чувствительности, мы сделали адаптации. Я не думаю, что когда-нибудь буду радоваться лёгким прикосновениям, и мы оба приняли это. К счастью, многие типы сексуальных прикосновений и контакта относятся к сфере сильного сдавливания, что означает возможность иметь приносящую удовольствие сексуальную жизнь, даже если вы страдаете от тактильной защиты. Это может потребовать некоторого терпения и коммуникации, а также немного исследований и экспериментов, но это определённо возможно.
Другие виды сенсорной чувствительности также могут сеять хаос в спальне. Чувствительности ко вкусу, запаху и текстуре могут сделать определённые виды сексуальной активности неприятными или даже непереносимыми.
Некоторые вещи, чтобы иметь в виду, когда вы изучаете с вашим партнёром эту область:
Коммуницируйте.
Говорите, что ощущается приятным, а что - некомфортным. В особенности говорите о типах прикосновений или активностей, которые нужно полностью исключить.
Уважайте сенсорные ограничения.
Не предполагайте, что партнёру с сенсорной чувствительностью нужно лишь "привыкнуть" к определённым разновидностям прикосновений, запаха или вкуса. Это может не быть возможным.
Будьте гибкими.
Существует много способов получить удовольствие от секса, некоторые из которых требуют творческого подхода и непредубеждённости.
Не принимайте это на свой счёт.
Если партнёру с сенсорной чувствительностью не нравятся определённые виды прикосновений, это, вероятно, не имеет отношения к тому, насколько хорошо другой партнёр делает это.
Будьте готовы что-то изменить.
То, что о"кей в одной точке, иногда может быть не о"кей в другой. Держите связь открытой.
Многие аутичные люди чувствительны к текстуре пищи, что является формой тактильной чувствительности. В особенности распространёнными триггерами является пища, которая скользкая, вязкая, липкая, кашеобразная или волокнистая. Чувствительность к текстуре пище может вести к ограниченной диете. Некоторые аутичные взрослые нашли творческие способы перешагнуть через чувствительность к текстуре, в том числе меньше готовя пищу или вообще не готовя и нарезая еду очень маленькими кусочками, чтобы минимизировать количество текстуры, ощущаемой во рту.
ДРУГИЕ СТРАТЕГИИ ПРЕОДОЛЕНИЯ
Некоторые оккупационные терапевты верят, что большинство детей из спектра перерастают сенсорную чувствительность. Возможно, те дети, которые получили в детстве оккупационную терапию, да. Я - нет, и судя по публикациям на посвящённых РАС форумах, то же и у других взрослых. К счастью, существуют способы обойти или смягчить чувствительности, а когда такой возможности нет, иногда лучший выбор - просто избегать триггеры, насколько возможно.
Одна стратегия, которая не рекомендуется - пытаться подавить реакцию на сенсорную перегрузку. В краткосрочной перспективе игнорирование сенсорной перегрузки часто ведёт к отключению или истерике (в зависимости от человека). В долгосрочной перспективе оно может приводить к физическим заболеваниям: головным болям/мигреням, лихорадке, проблемам с пищеварением, болям/напряжённости в теле, чрезмерной сонливости или бессоннице, неправильному функционированию системы контроля температуры тела, утрате аппетита, слабости/потере сознания. Если вы сенсорно чувствительны, "перетерпевание" ситуаций или попытка подавить естественную реакцию вашего организма - вредно для здоровья, как физического, так и душевного.
Представленный выше материал - перевод раздела "Sensory Sensitivities" главы 7 из книги Синтии Ким "Ботаники, застенчивые и социально неловкие" (Cynthia Kim "Nerdy, Shy, and Socially Inappropriate").
Общие сведения
Придерживаясь когнитивного подхода к описанию психики, мы представляем человека как некую систему, обрабатывающую символы при решении своих задач, то можно представить и важнейшую черту индивидуальности человека - сенсорную организацию личности.
Сенсорная организация личности
Сенсорная организация личности - это уровень развития отдельных систем чувствительности и возможность их объединения. Сенсорные системы человека - это его органы чувств, как бы приемники его ощущений, в которых происходит преобразование ощущения в восприятие.
Любому приемнику присуща определенная чувствительность. Если мы обратимся к животному миру, то увидим, что преимущественный уровень чувствительности какого-либо вида является родовым признаком. Например, у летучих мышей развита чувствительность к восприятию коротких ультразвуковых импульсов, у собак обонятельная чувствительность.
Главная особенность сенсорной организации человека - это то, что она складывается в результате всего его жизненного пути. Чувствительность человека дана ему при рождении, но развитие ее зависит от обстоятельств, желания и усилий самого человека.
Что мы знаем о мире и о себе? Откуда получаем эти знания? Каким образом? Ответы на эти вопросы идут из глубины веков из колыбели всего живого.
Ощущения
Ощущение - это проявление общебиологического свойства живой материи - чувствительности. Через ощущение происходит психическая связь с внешним и внутренним миром. Благодаря ощущениям информация обо всех явлениях внешнего мира доставляется в мозг. Таким же образом через ощущения замыкается петля для получения обратной связи о текущем физическом и отчасти психическом состоянии организма.
Через ощущения мы узнаем о вкусе, запахе, цвете, звуке, движении, о состоянии своих внутренних органов и т.п. Из этих ощущений складываются целостные восприятия предметов и всего мира.
Очевидно, что в сенсорных системах человека происходит первичный познавательный процесс и уже на его основе возникают более сложные по своей структуре познавательные процессы: восприятия, представления, память, мышление.
Как бы прост ни был первичный познавательный процесс, но именно он является основой психической деятельности, лишь через "входы" сенсорных систем проникает в наше сознание окружающий мир.
Обработка ощущений
После получения информации мозгом, результатом ее обработки является выработка ответного действия или стратегии, направленной, например, на улучшение физического тонуса, большее сосредоточение внимания на текущей деятельности или осуществление настройки на ускоренное включение в умственную деятельность.
Вообще говоря, ответное действие или выработанная стратегия в каждый момент времени является лучшим выбором из вариантов, доступных человеку в момент принятия решения. Тем не менее, понятно, что количество доступных вариантов и качество выбора различны для разных людей и зависят, например от:
психических свойств личности,
стратегий взаимоотношений с окружающими,
отчасти физического состояния,
опыта, наличия нужных сведений в памяти и возможности их извлечения.
степени развития и организации высших нервных процессов и т.д.
Например, малыш вышел раздетым на холод, его кожа ощущает холод, возможно, появляется озноб, ему становится некомфортно, сигнал об этом поступает в мозг и раздается оглушительный рев. Реакция на холод (стимул) у взрослого может быть другой, он либо поспешит одеться, либо заскочит в теплое помещение, либо попытается согреться иным способом, например, бегом или прыжками.
Совершенствование высших психических функций мозга
С течением времени, дети совершенствуют свои реакции, многократно увеличивая эффективность достигаемого результата. Но после взросления, возможности к совершенствованию не исчезают, несмотря на то, что восприимчивость взрослого человека к ним снижается. Именно в этом "Эффектон" видит часть своей миссии: повышение эффективности интеллектуальной деятельности путем тренировки высших психических функций мозга.
Программные продукты "Эффектона" позволяют измерять различные показатели сенсомоторной системы человека (в частности, пакет "Ягуар" содержит тесты времени простой аудио- и зрительно-моторной реакции, сложной зрительно-моторной реакции, точность восприятия временных интервалов). Другие пакеты комплекса "Эффектон" оценивают свойства когнитивных процессов более высоких уровней.
Следовательно, необходимо развивать восприятие ребенка, в этом Вам может помочь использование пакета "Ягуар".
Физиология ощущений
Анализаторы
Физиологическим механизмом ощущений является деятельность нервных аппаратов - анализаторов, состоящих из 3 частей:
рецептор - воспринимающая часть анализатора (осуществляет преобразование внешней энергии в нервный процесс)
центральный отдел анализатора - афферентные или чувствительные нервы
корковые отделы анализатора, в которых происходит переработка нервных импульсов.
Определенным рецепторам соответствуют свои участки корковых клеток.
Специализация каждого органа чувств основана не только на особенности строения анализаторов-рецепторов, но и на специализации нейронов, входящих в состав центральных нервных аппаратов до которых доходят сигналы, воспринимаемые периферическими органами чувств. Анализатор является не пассивным приемником энергии, он рефлекторно перестраивается под воздействием раздражителей.
Движение стимула от внешнего к внутреннему миру
Согласно когнитивному подходу движение стимула при его переходе из внешнего мира во внутренний, происходит следующим образом:
стимул вызывает определенные изменения энергии в рецепторе,
энергия преобразуется в нервные импульсы,
информация о нервных импульсах передается соответствующим структурам коры головного мозга.
Ощущения зависят не только от возможности мозга и сенсорных систем человека, но также и от особенностей самого человека, его развития и состояния. При заболевании или утомлении у человека меняется чувствительность к некоторым воздействиям.
Имеют место и случаи патологий, когда человек лишен, например, слуха или зрения. Если эта беда врожденная, то происходит нарушение притока информации, что может привести к задержкам психического развития. Если же эти дети были обучены специальным приемам, компенсирующим их недостатки, то возможно некоторое перераспределение внутри сенсорных систем, благодаря которому они смогут нормально развиваться.
Свойства ощущений
Каждый вид ощущения характеризуется не только специфичностью, но и имеет общие свойства с другими видами:
качество,
интенсивность,
длительность,
пространственная локализация.
Но не всякое раздражение вызывает ощущение. Минимальная величина раздражителя, при которой появляется ощущение - абсолютный порог ощущения. Величина этого порога характеризует абсолютную чувствительность, которая численно равна величине, обратно пропорциональной абсолютному порогу ощущений. А чувствительность к изменению раздражителя называется относительной или разностной чувствительностью. Минимальное различие между двумя раздражителями, которое вызывает чуть заметное различие ощущений, называется разностным порогом.
Исходя из этого, можно сделать заключение, что возможно измерение ощущений. И в очередной раз приходишь в восхищение от удивительных тонко работающих приборов - человеческих органов чувств или сенсорных систем человека.
Программные продукты "Эффектона" позволяют измерять различные показатели сенсорной системы человека (например пакет "Ягуар" содержит тесты скоростей простой аудио- и зрительно-моторной реакции, сложной зрительно-моторной реакции, точность восприятия времени, точность восприятия пространства и многие другие). Другие пакеты комплекса "Эффектон" также оценивают свойства когнитивных процессов более высоких уровней.
Классификация ощущений
Пять основных видов ощущений: зрение, слух, осязание, обоняние и вкус - были известны уже древним грекам. В настоящее время расширены представления о видах ощущений человека, можно выделить около двух десятков различных анализаторных систем, отражающих воздействие внешней и внутренней среды на рецепторы.
Классификацию ощущений производят по нескольким принципам. Основная и самая значительная группа ощущений доводит до человека информацию из внешнего мира, и связывает его с внешней средой. Это экстерорецептивные - контактные и дистантные ощущения, они возникают при наличии или отсутствии непосредственного контакта рецептора с раздражителем. Зрение, слух, обоняние относятся к дистантным ощущениям. Эти виды ощущений обеспечивают ориентировку в ближайшей среде. Вкусовые, болевые, тактильные ощущения - контактные.
По расположению рецепторов на поверхности тела, в мышцах и сухожилиях или внутри организма различают соответственно:
экстероцепцию - зрительная, слуховая, тактильная и другие;
проприоцепцию - ощущения с мышц, сухожилий;
интероцепцию - ощущения голода, жажды.
В ходе эволюции всего живого чувствительность претерпевала изменения от самой древней до современной. Так, дистантные ощущения можно считать современнее контактных, но в структуре самих контактных анализаторов также можно выявить более древние и совсем новые функции. Так, например, болевая чувствительность более древняя, чем тактильная.
Такие принципы классификации помогают сгруппировать все виды ощущений в системы и увидеть их взаимодействие и связи.
Виды ощущений
Зрение, слух
Рассмотрим различные виды ощущений, имея в виду, что наиболее хорошо изучены зрение и слух.
Дифференциальная сенсорная чувствительность основана на способности сенсорной системы к различению сигналов. Важная характеристика каждой сенсорной системы – способность замечать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. Различение начинается в рецепторах, но в нем участвуют нейроны всех отделов сенсорной системы. Оно характеризует то минимальное различие между стимулами, которое человек может заметить (дифференциальный или разностный порог).
Порог различения интенсивности раздражителя практически всегда выше ранее действовавшего раздражения на определенную долю (закон Вебера). Так, усиление давления на кожу руки ощущается, если увеличить груз на 3% (к гирьке весом в 100 г надо добавить 3 г, а к гирьке весом в 200 г надо добавить 6г). Эта зависимость выражается следующей формулой: dI/1 = const., где I – сила раздражения, dI – ее едва ощущаемый прирост (порог различения), const – постоянная величина (константа). Аналогичные соотношения получены для зрения, слуха и других органов чувств человека.
Зависимость силы ощущения от силы раздражения (закон Вебера–Фехнера) выражается следующей формулой: Е = a log I + b, где Е – величина ощущения, I – сила раздражения, а и b – константы, различные для разных модальностей стимулов. Эта формула показывает, что ощущение усиливается пропорционально логарифму интенсивности раздражения. Кроме того, современная психофизиология для оценки силы ощущения использует также методы сенсорного шкалирования, т.е. субъективной оценки человеком силы своего ощущения путем его сравнения с ранее созданным эталоном или набором таких эталонов. Отношение между ощущением и стимулом в этом случае выражается степенной функцией (закон Стивенса), Сравнение логарифмической функции закона Вебера – Фехнера и степенной функции закона Стивенса показало, что в основной, рабочей части диапазона интенсивностей эти функции дают количественно близкие оценки.
Ранее говорилось о различении силы раздражителей.
Пространственное различение сигналов основано на характере распределения возбуждения в слое рецепторов и в нейронных слоях сенсорной системы. Так, если два раздражителя возбудили два соседних рецептора, то их различение невозможно: они сольются и будут восприняты как единое целое. Необходимо, чтобы между двумя возбужденными рецепторами находился хотя бы один невозбужденный.
Временное различение двух раздражений возможно, если вызванные ими нервные процессы не сливаются во времени, а сигнал, вызванный вторым стимулом, не попадает в рефракторный период от предыдущего раздражения. Нейрофизиологической основой временного разрешения являются так называемые циклы возбудимости, или циклы восстановления ответов. О них судят по величине ответа на второй из двух последовательно предъявленных стимулов. При коротких интервалах между стимулами ответа на второй из них может не быть вообще (абсолютный рефракторный период). У человека по поведенческим реакциям этот период может длиться от нескольких десятков до 100 и более миллисекунд. При больших интервалах ответ на второй стимул появляется, но величина его меньше, чем на одиночный стимул (относительная рефрактерность). И, наконец, при еще больших интервалах восстановление второго ответа заканчивается, и он сравнивается с ответом на одиночное раздражение.
На временном взаимодействии между последовательными раздражителями основана так называемая «сенсорная маскировка». Она лежит в основе многих сенсорных эффектов и широко используется в психофизиологических экспериментах. Сама маскировка прямо связана с попаданием одного из стимулов в рефракторную фазу цикла возбудимости после первого раздражения. Различают прямую маскировку, при которой тормозится ответ на второй стимул, и обратную маскировку, при которой второй стимул как бы прерывает или мешает обработке информации о первом сигнале. Эффективность как прямой, так и обратной маскировки тем больше, чем короче интервал между стимулом и «маской», а также чем более сходны эти два сигнала по своим свойствам. В качестве «маски» часто используют стимул, состоящий либо из шума, либо из набора хаотично распределенных элементов основного раздражителя.
Дифференциальная сенсорная чувствительность основана на способности сенсорной системы к различению сигналов. Важная характеристика каждой сенсорной системы - способность замечать различия в свойствах одновременно или последовательно действующих раздражителей. Различение начинается в рецепторах, но в нем участвуют нейроны всех отделов сенсорной системы. Оно характеризует то минимальное различие между стимулами, которое человек может заметить (дифференциальный или разностный порог).
Порог различения интенсивности раздражителя практически всегда выше ранее действовавшего раздражения на определенную долю (закон Вебера). Так, усиление давления на кожу руки ощущается, если увеличить груз на 3 % (к гирьке весом в 100 г надо добавить 3 г, а к гирьке весом в 200 г надо добавить 6 г). Эта зависимость выражается следующей формулой: dI/I = const, где I- сила раздражения, dI - ее едва ощущаемый прирост (порог различения), const - постоянная величина (константа). Аналогичные соотношения получены для зрения, слуха и других органов чувств человека.
Зависимость силы ощущения от силы раздражения (закон Вебера-Фехнера) выражается следующей формулой: Е = a logI + b, где Е - величина ощущения, I - сила раздражения, а и b - константы, различные для разных модальностей стимулов. Эта формула показывает1, что ощущение усиливается пропорционально логарифму интенсивности раздражения. Кроме того, современная психофизиология для оценки силы ощущения использует также методы сенсорного шкалирования, т. е. субъективной оценки человеком силы своего ощущения путем его сравнения с ранее созданным эталоном или набором таких эталонов. Отношение между ощущением и стимулом в этом случае выражается степенной функцией (закон Стивенса). Сравнение логарифмической функции закона Вебера-Фехнера и степенной функции закона Стивенса показало, что в основной, рабочей части диапазона интенсивностей эти функции дак5т количественно близкие оценки.
Ранее говорилось о различении силы раздражителей.
Пространственное различение сигналов основано на характере распределения возбуждения в слое рецепторов и в нейронных слоях сенсорной системы. Так, если два раздражителя возбудили два соседних рецептора, то их различение невозможно: они сольются и будут восприняты как единое целое. Необходимо, чтобы между двумя возбужденными рецепторами находился хотя бы один невозбужденный.
Временное различение двух раздражений возможно, если вызванные ими нервные процессы не сливаются во времени, а сигнал, вызванный вторым стимулом, не попадает в рефракторный период от предыдущего раздражения. Нейрофизиологической основой временного разрешения являются так называемые циклы возбудимости, или циклы восстановления ответов. О них судят по величине ответа на второй из двух последовательно предъявленных стимулов. При коротких интервалах между стимулами ответа на второй из них может не быть вообще (абсолютный рефрактерный период). У человека по поведенческим реакциям этот период может длиться от нескольких десятков до 100 и более миллисекунд. При бо"ль-ших интервалах ответ на второй стимул появляется, но величина его меньше, чем на одиночный стимул (относительная рефрактерность). И наконец, при еще больших интервалах восстановление второго ответа заканчивается и он сравнивается с ответом на одиночное раздражение.
На временном взаимодействии между последовательными раздражителями основана так называемая «сенсорная маскировка». Она лежит в основе многих сенсорных эффектов и широко используется в психофизиологических экспериментах. Сама маскировка прямо связана с попаданием одного из стимулов в рефрактерную фазу цикла возбудимости после первого раздражения. Различают прямую маскировку , при которой тормозится ответ на второй стимул, и обратную маскировку , при которой второй стимул как бы прерывает или мешает обработке информации о первом сигнале. Эффективность как прямой, так и обратной маскировки тем больше, чем короче интервал между стимулом и «маской», а также чем более сходны эти два сигнала по своим свойствам. В качестве «маски» часто используют стимул, состоящий либо из шума, либо из набора хаотично распределенных элементов основного раздражителя.
3.2. Передача и преобразование сигналов
Процессы передачи и преобразования сигналов обеспечивают поступление в высшие сенсорные центры наиболее важной (существенной) информации о сенсорном событии в такой форме, которая удобна для надежного и быстрого анализа. Что следует считать существенной информацией? В разных условиях и ситуациях это понятие может меняться. Однако имеется некоторое общее свойство, которое универсально отличает существенную информацию от несущественной. Это - степень ее новизны. Ясно, что 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. Так, в соматосенсорной и зрительной системах на корковом уровне значительно искажаются геометрические пропорции представительства отдельных частей тела или частей поля зрения. В зрительной коре резко расширено представительство информационно наиболее важной центральной ямки сетчатки, ответственной за детальное «поточечное» описание изображения при относительном сжатии проекции периферии поля зрения («циклопический глаз»). В соматосенсорной коре также преимущественно представлены наиболее важные для тонкого различения и организации поведения зоны тела - кожа пальцев рук и лица («сенсорный гомункулюс»; см. гл. 4). Различные проекционные корковые зоны, например зрительной системы (а их насчитывают несколько десятков), отличаются характером ретинотопии, т. е. представительства разных частей сетчатки. Так, имеются зоны, в которых представлен только центр сетчатки, или, наоборот, только ее периферия. Это связано со специфическим участием каждой из зон в зрительном восприятии: обслуживанием преимущественно предметного зрения или обработкой информации о движениях стимулов в поле зрения.
Для временных преобразований информации во всех сенсорных системах типично сжатие, или временная компрессия сигналов: переход от длительной (тонической) импульсации нейронов на нижних уровнях системы к коротким (физическим) пачечным разрядам нейронов высоких уровней.
Ограничение избыточности информации . Зрительная информация, идущая от фоторецепторов, могла бы очень быстро насытить все информационные резервы мозга. Примерно то же самое, пусть несколько медленнее, могло бы происходить при работе и других сенсорных систем. Огромная избыточность первичных сенсорных сообщений, идущих от рецепторов, ограничивается путем подавления информации о менее существенных сигналах. Менее важно во внешней среде то, что неизменно либо изменяется медленно во времени и в пространстве (см. ранее). Например, на сетчатку глаза или на кожу длительно действует неизменный стимул большого размера. Для того чтобы постоянно не передавать в мозг информацию от всех возбужденных рецепторов, сенсорная система пропускает в мозг сигналы только о начале, а затем об окончании раздражения, причем до коры доходят сообщения только от рецепторов, которые лежат по контуру возбужденной области.
Кодирование информации
Кодированием называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму - код. В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, т. е. наличием или отсутствием электрического импульса в тот или иной момент времени [Сомьен, 1975]. 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.
Особенности кодирования в сенсорных системах . В отличие от телефонных или телевизионных кодов, которые декодируются восстановлением первоначального сообщения в исходном виде, в сенсорной системе подобного декодирования не происходит. Еще одна важная особенность нервного кодирования - множественность и перекрытие кодов. Так, 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. В коре одним из основных используемых 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. Например, возбуждение небольшой локальной группы нейронов зрительной коры означает, что в определенной части поля зрения появилась световая полоска определенного размера и ориентации. Возбуждение определенных нейронов височной коры сигнализирует о появлении в поле зрения знакомого лица. Для периферических отделов сенсорной системы типично временное кодирование признаков раздражителя, а на высших уровнях происходит переход к преимущественно пространственному (в основном позиционному) коду.
Детектирование сигналов
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. Так, типичный нейрон зрительной коры отвечает разрядом лишь на один из наклонов (ориентацию) световой полоски, расположенной в определенной части поля зрения [Хыобел, 1990]. При других наклонах той же полоски ответят другие нейроны. Такие нейроны называют детекторами первого порядка, так как они выделяют наиболее простые признаки сигнала. В высших отделах сенсорной системы сконцентрированы детекторы высших порядков, ответственные за выделение сложных признаков и целых образов. Примером могут служить детекторы лиц, найденные в нижневисочной коре обезьян (предсказанные много лет назад Ю. Конорским, они были названы «детекторами моей бабушки»). Многие детекторы формируются в раннем онтогенезе под влиянием внешней среды, а у части из них детекторные свойства заданы генетически.
Опознание образов
Это конечная и наиболее сложная операция сенсорной системы. Она заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, т. е. 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 объектом или ситуацией встретился организм. В результате этого происходит восприятие, т. е. мы осознаем, чье лицо видим перед собой, кого слышим, какой запах чувствуем. Нейрофизиологические механизмы опознания сенсорных образов исследованы пока недостаточно.
Опознание часто происходит независимо от изменчивости сигнала. Мы надежно опознаем, например, предметы при различной их освещенности, окраске, размере, ракурсе, ориентации и положении в поле зрения. Это означает, что сенсорная система формирует независимый от изменений ряда признаков сигнала (инвариантный к этим изменениям) сенсорный образ.
При опознании сенсорных образов возможны ошибки. Особую группу таких ошибок составляют так называемые «сенсорные иллюзии». Они 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.). Пример иллюзии последнего типа представлен на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Пример одной из простейших зрительных иллюзий: длина
горизонтальных отрезков на верхней и нижней фигурах кажется
различной, хотя на самом деле они равны
Адаптация сенсорной системы
Сенсорная система обладает способностью приспосабливать свои свойства к условиям среды и потребностям организма. Сенсорная адаптация
- это общее свойство сенсорных систем, заключающееся в приспособлении к длительно действующему (фоновому) раздражителю. Существует общая, или глобальная, и локальная, или селективная, адаптация. Общая
, или глобальная
, адаптация
проявляется в снижении абсолютной и повышении дифференциальной чувствительности всей сенсорной системы. Субъективно адаптация проявляется в привыкании к действию постоянного раздражителя (например, мы не замечаем непрерывного давления на кожу привычной одежды). Локальная
, или селективная, адаптация
сводится к снижению чувствительности не всей сенсорной системы, а какой-либо ее части, подвергнутой длительному дейст 
вию стимула. Так, порог реакции оказывается избирательно повышен для изображения решетки с определенной пространственной частотой (определенным периодом чередования черно-белых полос). Пороги реакции на соседние пространственные частоты при этом не изменяются [Глезер, 1985]. Локальная адаптация часто используется в психофизиологических работах для выявления так называемых «сенсорных каналов», ответственных за обработку сведений о том или ином признаке сигнала.
Адаптационные процессы начинаются на уровне рецепторов, охватывая и все нейронные уровни сенсорной системы. Заметная адаптация не развивается только в вестибуло- и проприорецепторах. По скорости данного процесса все рецепторы делятся на быстро и медленно адаптирующиеся. Первые после развития адаптации практически вообще не сообщают в мозг о длящемся раздражении, у вторых 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, т. е. приводят к уменьшению их чувствительности и ограничивают поток афферентных сигналов.
Общее количество эфферентных нервных волокон, приходящих к элементам какого-либо нервного слоя, как правило, во много раз меньше количества его собственных нейронов. Это определяет важную особенность эфферентного контроля в сенсорных системах: его широкий и диффузный характер. Речь идет об общем снижении чувствительности значительной части нейронного слоя.