Сенсорные системы



жүктеу 326.09 Kb.
Дата11.07.2016
өлшемі326.09 Kb.
37

ГЛАВА2. СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ

2.1. Общие закономерности деятельности сенсорных систем (анализаторов)

Под сенсорной системой понимается совокупность образований, ак-тивность которых обеспечивает ЗощшятиёЗи анализ ^гервной системой внутренних ц внешних раздражителей, воздействующйх на организм. Всякий анализатор состоит из трех отделов: рецептора - воспринимающего прибора, проводникового отдела и центрального отдела в коре больших полушарий головного мозга. Простейший анализ раздражителей осуществляется уже в рецепторе. Высший и наиболее сложный анализ информации - в коре боль-шого мозга.

В настоящее время понятие «анализатор» существенно расширено. Система восприятия информации предусматривает не только анализ внеш-них и внутренних раздражителей, но и сложные процессы синтеза, а также регулирующие влияния коры головного мозга на рецепторы. Поэтому боль-шое распространение получил термин «сенсорные системы», как более адек-ватный функциональной деятельности данных образований.

Биологическое значение и основные функции сенсорных систем. Значение сенсорных систем в жизнедеятельности организма огромно. Любой живой организм не может полноценно существовать без информации о со-стоянии внешней среды, а также об изменениях внутренней среды организ-ма. Чем быстрее организм получает надежную информацию, тем более пол-ной будет его адаптация к изменяющимся условиям жизни.

Велико значение сенсорных систем в спорте. Так, формирование дви-гательных навыков происходит в результате аналитико-синтетической дея-тельности коры больших полушарий на основе сложного взаимодействия информации, поступающей от зрительной, проприорецептивной, вестибу-лярной и других сенсорных систем. В спортивной деятельности сенсорные системы обеспечивают: 1) пусковую афферентацию, т.е. аналитико-син-тетическую деятельность, направленную на запуск той или иной деятельно-сти; 2) обстановочную афферентацию, т.е. восприятие всей совокупности внешних факторов, сопряженных с конкретной обстановкой выполнения уп-ражнений; 3) обратную афферентацию, т.е. информацию о характере изме-нений двигательной или вегетативной функции в процессе выполнения дви-жений. Благодаря этому удается внести коррективы в совершаемые движе-ния, исправить ошибки, обеспечить в дальнейшем более успешное управле-ние движениями.

Сенсорные системы участвуют и в регуляции функционального со-стояния организма спортсмена. Так, информация, поступающая от рецепто-


38





ров внутренних органов, в условиях развивающегося утомления может сиг-нализировать об ухудшении функционального состояния и иметь охрани-тельное значение.

Классификация и механизм возбуждения рецепторов. Первым звеном всякой сенсорной системы является фецептор; Это высокоспециали-зированное образование, способное воспринять, трансформировать и пере-дать энергию внешних сигналов в виде нервных импульсов в нервные цен-тры.

V Рецепторы классифицируются на следующие виды( 1)!экстерорецеп-


торы (внешние рецепторы), воспринимающие раздражение от внешних ис-
точников. Например, слуховые рецепторы уха, световые рецепторы глаза,
температурные рецепторы кожи; 2) интерорецепторы (внутренние рецепто-
ры), воспринимающие раздражение из внутренних органов. Например, ре-
цепторы в стенках кровеносных сосудов, желудка, кишечника и др.; 3) про-

# приорецепторы - рецепторы, находящиеся в мышцах и их сухожилиях, в суставных сумках.

Существует также классификация рецепторов по характеру воспри-



V

V нимаемых ими раздражений: 1) механорецепторы, воспринимающие меха-нические раздражения. Например, рецепторы растяжения мышц, рецепторы давления крови в сосудах и т.д.; 2) хеморецепторы, реагирующие на измене-ния внутренней среды организма, например содержание углекислоты или кислорода в крови; 3) фоторецепторы, обеспечивающие восприятие света; 4) терморецепторы, воспринимающие тепловую энергию. Это рецепторы кожи и внутренних органов.

Механизм возбуждения рецепторов состоит в таких последова-тельных изменениях:( Ъ Под влиянием раздражения вследствие изменения ионной проницаемости мембраны рецепторной клетки и движения ионов происходит снижение величины мембранного потенциала (деполяризация). С,2) В результате этого в отходящем от рецептора нервном волокне первого афферентного нейрона возникает генераторный потенциал(3)Если величина генераторного потенциала достигает определенного уровня (порогового), то в нервном волокне образуются потенциалы действия - нервные импульсы.

Главным свойством рецепторов является выраженная „специфичность их реакций на действие строго определенного раздражителя и высокая чув-ствительность к адекватным для данного рецептора раздражителям. ^вст-вительность анализатора определяется ^юрргом^его раздра.жения. Для возбу-ждения рецепторов необходимо, чтобы сила действия раздражителя достигла некоторой критической, т.е. гтор^жш_Й^ШШШШ. Если сила раздражения ниже пороговой (подпороговая), то возбуждения рецептора не происходит. Пороги раздражения не являются постоянной величиной. В зависимости от функционального состояния рецептора они могут меняться. Так, состояние рецепторов меняется под влиянием ЦНС. Например, изменение чувстви-тельности рецепторов растяжения мышц (мышечные веретена) производится



39

посредством особых гамма-мотонейронов, расположенных в спинном мозге. Благодаря этому изменяется поток афферентных импульсов, а следователь-но, и объем информации о состоянии мышц, направляющийся в ЦНС.



Основные способы передачи информации. Наиболее распростра-ненным способом передачи интенсивности раздражителя является измене-ние частоты импульсации (частотное кодирование). Чем сильнее раздраже-ние, тем выше частота нервных импульсов.

Другими способами передачи силы раздражителя являются измене-ние числа врзбужденных рецепторов и рисунок (паттерн) возбуждения. Чем сильнее раздражитель, чем больше площадь раздражения, тем большее число вовлеченных (активированных) рецепторов. Подобными способами нервные центры могут получать информацию о силе раздражения, о временных и пространственных его характеристиках.



Адаптация рецепторов. Большинство рецепторов характеризуется
способностью «привыкать» (адаптироваться) к постоянно действующему
раздражителю. Это выражается в уменьшений частоты или даже прекраще-
нии нервных импульсов, направляющихся от рецепторов к нервным цен-
трам. Этот процесс, получивший название адаптации рецепторов, заключает-
ся в повышении или понижении чувствительности рецепторов. Существуют
быстро и медленно адаптирующиеся рецепторы. Эти рецепторы, возбуж-
дающиеся при сокращении и расслаблении мышцы, информируют ЦНС о
степени напряжения мышцы, положении отдельных частей тела. Адаптация
этих рецепторов выражена слабо и протекает медленно. Биологическое зна-
чение медленной адаптации проприорецепторов в том, что если бы они адап-
тировались быстро, то в этом случае нарушалась бы система обратных свя-
зей (обратная афферентация), непрерывно контролирующая характер движе-
ний. К числу быстро адаптирующихся рецепторов отнрсят зрительные и слу-
ховые рецепторы. Так, темновая адаптация завершается в течение несколь-
кихдесятковсекунд. / ? ' <-''-• •'-'-•

Благодаря способности рецепторов к адаптации уменьшается объем информации, достигающей нашего сознания. Таким образом, высшие отделы ЦНС защищаются от избыточной информации.



Передача информации и корковый уровень организации сенсор-ных систем. Нервные импульсы, возникающие при раздражении рецепто-ров, передаются по афферентным нейронам в кору больших полушарий. Первый афферентный нейрон располагается вне центральной нервной сис-темы (межпозвоночные узлы, нервные ганглии), второй нейрон - в спинном, продолговатом или среднем мозге, третий - в зрительных буграх промежу-точного мозга, четвертый - в соответствующих зонах коры больших полу-шарий головного мозга.

Полная аналитико-синтетическая деятельность осуществляется на корковом уровне сенсорных систем. В коре больших полушарий существуют определенные области (зоны), в которые поступают афферентные импульсы

40

от соответствующих рецепторов. Так, информация от рецепторов мышц по-ступает преимущественно в заднюю центральную извилину коры.



Условно различают первичные, вторичные и третичные сенсорные зоны коры болыиих полушарий, которые обеспечивают различный уровень аналитико-синтетической деятельности. В первичных сенсорных областях обеспечйвается восприятие только простых ощущений, анализ отдельных раздражителей. Так, нервные клетки первичной слуховой зоны анализируют лишь отдельные элементы слуховых раздражений (силу звука, его частоту и т.п.), но не могут обеспечить полного анализа звуков (например, восприятие фразы, мелодии и т.д.).

На периферии сенсорных зон располагаются вторичные поля. Нерв-ные клетки этих зон совместно с нервными клетками первичных сенсорных зон обеспечивают более сложную аналитико-синтетическую деятельность. Например, в них происходит не только восприятие звуковых раздражителей, но и их осмысление.

Высший анализ и синтез осуществляется в третичных сенсорных по-лях. Они располагаются в передних частях лобных областей, а также в ви-сочной и теменных долях коры болыиого мозга. Нервные клетки этих зон обеспечивают функции речи, мышления, интегративные формы поведения, формирование сложных двигательных навыков.

2.2. Зрительная сенсорная система



Рецепторы, механизм восприятия и передачи зрительной инфор-мации. Рецепторами зрительной сенсорной системы являются особые фото-рецепторы: колбочки и палочки, которые располагаются в сетчатой оболочке глаза. В палочках находится особое светочувствительное вещество - родоп-син, а в колбочках - йодопсин. Под влиянием света в палочках и колбочках происходят физические и химические процессы. При действии света родоп-син разлагается на опсин и ретиноль, а при затемнении глаза (моргании) происходит его восстановление.

Палочки характеризуются большей чувствительностью, чем колбоч-ки. Поэтому они обеспечивают сумеречное и ночное зрение, а колбочки -дневное зрение, являясь также рецепторами цвета.

Тела первых и вторых нейронов находятся в сетчатой оболочке глаза. Третий нейрон располагается в промежуточном мозге. Четвертый нейрон находится в затылочной области коры больших полушарий.

Периферическим аппаратом зрительной сенсорной системы является глаз. Общая схема строения глаза представлена на рис. 2.1. Глаз, как оптиче-ское устройство, обеспечивает фокусирование (попадание) изображения на сетчатку. Оптическая система глаза представлена передней и задней поверх-ностью роговой оболочки, хрусталиком и стекловидным телом. Световые


41



лучи, поступающие в глаз, проходят через его оптическую систему, прелом-ляются и попадают на сетчатку. Преломление лучей света называется рефракцией.






Конъюнкгива Шпеммов канал Радужная оболочю


Роговипа


Центральная ямка


К


Желтоепятыо


Волокна пояска Решетчатая пластинка


Передыяя камера

Задняя камера

Ресничная мышца


Сетчатка


Сосудисгая оболочка


Склера



Рис. 2.1. Схема горизонтального разреза правого глаза

Возможны три варианта рефракции (преломления лучей в глазу): 1) нормальная рефракция. В этом варианте параллельные лучи света после преломления собираются (фокусируются) на сетчатке. Это обеспечивает яс-ное изображение; 2) «близорукая» рефракция. При этом в результате боль-шой преломляющей силы глаза лучи фокусируются не на сетчатке, а впереди нее. В результате на сетчатке вместо точки возникает круг светорассеяния. Чтобы ясно видеть при близорукости, необходимо поместить предмет ближе к глазу или перед глазами поставить вогнутые стекла, которые бы уменьша-ли преломляющую силу хрусталика и фокусировали изображение на сетчат-ку; 3) «дальнозоркая» рефракция. При этом варианте лучи от далеких пред-метов собираются позади сетчатки, что также не обеспечивает ясного изо-бражения.

Другим свойством глаза является аккомодацш, т.е. процесс приспо-собления глаза к ясному видению различно удаленных предметов. Механизм аккомодации связан с сокращением ресничных мышц, которые изменяют выпуклость (кривизну) хрусталика, а также зависит от эластичности самого


42

хрусталика. В результате изменения кривизны хрусталика изменяется его преломляющая сила, что позволяет быстро сфокусировать изображение на сетчатке от предметов, находящихся на разном расстоянии от глаз. По мере старения организма эластичность хрусталика снижается, уменьшается спо-собность к аккомодации. В результате от глаза отодвигается точка ближай-шего видения (старческая дальнозоркость).



Адаптацш - процесс оптимизации зрительного восприятия к кон-кретному уровню освещенности. Он связан с изменением чувствительности рецепторов - палочек и колбочек. Различают световую и темновую адапта-цию. Световая адаптация - это понижение чувствительности зрительных ре-цепторов, а темновая - повышение. В зрительной сенсорной системе степень адаптации наибольшая. Адаптацию осуществляют палочки и колбочки, в ко-торых имеются особые светочувствительные вещества. При адаптации к темноте их количество увеличивается, а при световой адаптации - уменьша-ется. Это определяет разную чувствительность глаза при неодинаковых ус-ловиях освещенности.

Бинокулярное зрение. Зрительное восприятие возможно как моно-кулярно (одним глазом), так и бинокулярно (обоими глазами). При рассмот-рении предмета обоими глазами не происходит восприятия двух одинаковых предметов. Это объясняется тем, что при бинокулярном зрении изображения от всех предметов приходятся на одинаковые (идентичные) участки сетчат-ки. Поэтому два изображения сливаются в одно.

Бинокулярное зрение имеет значение для оценки глубины, т.е. рас-стояния между различными, особенно близкорасположенными, предметами. Оно определяет таюке стереоскопическое (объемное) зрение. Глубинное зре-ние особенно важно в таких видах спорта, как фехтование, бокс, где точная оценка дистанции до соперника сказывается на эффективности спортивных движений. Способность к глубинному зрению улучшается под влиянием тренировки. Напротив, при утомлении, перетренировке эта способность ухудшается.



Поле зрения и острота зрения. Фоторецепторы глаза расположены на сетчатой оболочке глаза неравномерно. Наибольшее число колбочек в центре сетчатки. По направлению к периферии сетчатки количество колбо-чек уменьшается, а палочек увеличивается. Периферия сетчатки содержит преимущественно палочки. Колбочки определяют централъное зрение, а от палочек зависит периферическое зрете.

Выключение периферического зрения сказывается на качестве спор-тивных движений. Так, в фигурном катании на коньках это • проявляется в резком нарушении ориентировки на площадке, в невозможности сохранить вертикальную ось вращения, в потере равновесия. Выключение центрально-го зрения у гимнастов нарушает восприятие направления движения, точность выполнения отдельных элементов движения.

43

Одним из показателей состояния зрительной сенсорной системы яв-ляется поле зренш. Под полем зрения понимают пространство, видимое не-подвижным глазом. Поле зрения ограничивается контурами носа, надбров-ных дуг и щек и зависит от распределения колбочек в сетчатке. Поле зрения неодинаково для различных цветов. Оно болыне для белого цвета и меньше для цветных объектов, особенно для зеленого цвета. Причина этого в том, что цветные объекты воспринимаются колбочками, а наибольшее число этих рецепторов находится в центре сетчатки. Таким образом, возможности пе-риферического зрения в этом случае ограниченны. Определение величины поля зрения производится посредством специального прибора периметра.



Острота зренш определяется наименьшим расстоянием между дву-мя точками, которое зрительная система способна различать. Острота зрения оценивается по величине минимального угла, при котором еще видны раз-дельно две точки. За нормальную остроту зрения принимают величину, рав-ную примерно 60 угловым секундам. В специальных таблицах (с разной ве-личиной букв или фигур, например кольца Ландольта), нормальную остроту зрения обозначают как 1. Острота зрения нормального глаза колеблется в пределах 1,0-2,0.

Острота зрения зависит от состояния зрительного аппарата обследуе-мого, а также от освещенности, контрастности и места изображения на сет-чатке. Она максимальна в середине центральной ямки и резко падает на пе-риферии сетчатки.



Цветовое зрение. Человек способен различать большое количество цветов. Наиболее признанной теорией цветового восприятия является трех-компонентная теория, создателем которой является М.В. Ломоносов. В осно-ве ее лежит положение о наличии в сетчатке трех типов фоточувствительных колбочек, воспринимающих красный, зеленый и сине-фиолетовые цвета. Данные цвета названы основными. При их смешивании можно получить все другие цвета и оттенки. Рецепторы, воспринимающие красный цвет, возбуж-даются при освещении светом длинноволновой части спектра, зеленый цвет - средневолновой части, сине-фиолетовый - коротковолновой части. Если действует свет какой-либо одной волны, то он воспринимается фоторецепто-рами как один цвет. При одновременном возбуждении всех трех типов фото-рецепторов воспринимается белый цвет.

Существуют люди с нарушенным аппаратом цветного зрения, так на-зываемые дальтоники. У них выпадает из восприятия один из компонентов трехцветного зрения. Очень редко наблюдается полная цветовая слепота. В этом случае мир представляется в черно-белом и сером изображении.



Зрительная память, поисковая функция глаза. Зрение является важнейшим каналом связи с внешней средой. Посредством зрения человек получает максимальное количество информации. Однако для психической деятельности недостаточно только воспринять информацию. Важно ее со-хранять. Последнее основано на памяти. Под памятью понимают способ-

44

ность к фиксации, хранению и воспроизведению информации. Память опре-деляется следовыми процессами, т.е. способностью сохранять в виде следов информацию о раздражителях внешней среды. Установлено, что длитель-ность сохранения образа внешнего мира неодинакова для различных сенсор-ных систем. Наиболее длительно сохраняются зрительные образы. Память, основанная на восприятии, хранении информации, полученной благодаря функционированию зрительной сенсорной системы, получила наименование зрительной памяти.



Важным условием запоминания является активный поиск и отбор со-ответствующей информации. Для этого необходимо, чтобы восприятие дви-гательных раздражителей носило активный характер. Активному характеру восприятия способствуют постоянные движения глазных яблок, которые производятся шестью наружными глазными мышцами. Движение глаз - не-обходимое условие зрительного восприятия. Подобные движения происхо-дят даже при фиксации взора на неподвижном объекте. Если сделать непод-вижным изображение объекта на сетчатке, то человек перестает его видеть.

Различают быстрые движения глаз, периоды фиксации, плавные дви-жения глаз, горизонтальные, вертикальные, вращательные движения, а также перемещение глаз, связанное с восприятием движущихся объектов.

Рассматривая какой-либо неподвижный или движущийся предмет, человек фиксирует взгляд не на всех деталях данного предмета, а на тех, ко-торые несут наибольшую информацию в данный момент. В этом проявляется избирательность восприятия объектов внешнего мира. Способность глаза «ощупывать» объекты, выделять в них наиболее существенные детали свя-зывают с функцией лобных долей коры больших полушарий.

Роль зрительной сенсорной системы в управлении движениями. В спорте существенную роль играет способность воспринимать движение. Считают, что данная способность определяется нейронными структурами зрительной коры, которые избирательно чувствительны к движению.

Восприятие скорости движения объектов внешнего мира происходит посредством перемещения изображения на сетчатке. Обычно глаз прослежи-вает движение со скоростью, равной скорости движения наблюдаемого объ-екта. Возможности зрения в этом случае ограниченны. Существуют мини-мальная и максимальная скорости движения, которые может воспринимать глаз. Минимальная скорость движения равна 5° в 1 с, максимальная - 30-40° в 1 с.

Зрение является важнейшим исгочником информации в период обу-чения спортивной технике. Восприятие показа упражнения, совершенство-вание пространственной точности движений происходят при большом уча-стии зрительной сенсорной системы. А в таких видах спорта, как стрельба, бокс, фехтование, спортивные игры, роль зрения остается ведущей на всех этапах спортивного совершенствования. Зрительная сенсорная система явля-ется одним из каналов внешней обратной связи, т.е. механизма, посредством

45

которого спортсмен и тренер получают информацию о спортивных движе-ниях, изменении обстановки, внешней среды.



Нарушение отдельных свойств зрительной сенсорной системы сопро-вождается ухудшением эффективности спортивных действий. Например, при нарушении оптимального баланса глазной мускулатуры (ортофория) ухуд-шается точность бросков по кольцу в баскетболе, ударов в волейболе. При нарушении глубинного зрения ухудшается способность рассчитывать дис-танцию в боксе, фехтовании. Нарушение или ослабление периферического зрения приводит к ухудшению ориентировки в пространстве, зрительного контроля за ситуацией на футбольном поле или игровой площадке.

Под влиянием спортивной тренировки функция зрительной сенсор-ной системы совершенствуется: увеличивается поле зрения, улучшается ба-ланс глазных мышц, усиливается связь с другими сенсорными системами организма.



2.3. Слуховая сенсорная система

Рецепторы, механизм восприятия и передачи звуковой информа-ции. Несмотря на то, что объем информации, которую мозг получает по-средством слуховой сенсорной системы, намного меныие, чем от зритель-ной, эта информация имеет огромное значение для обучения, развития пси-хики, взаимодействия с внешней средой. Слуховая сенсорная система — важ-нейший инструмент речевого общения между людьми.

Периферический отдел слуховой сенсорной системы - ухо - состоит из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего уха (рис. 2.2). Наружное ухо улавливает звук и передает его барабанной перепонке. Среднее ухо по-средством трех слуховых косточек (молоточка, наковальни и стремечка) пе-редает колебания от барабанной перепонки во внутренне ухо, к мембране овального окна, где находится особый орган, воспринимающий звуковые ко-лебания, - улитка. У человека улитка представляет собой спирально закру-ченный костный канал. На поперечном разрезе видны разделенные мембра-нами каналы-лестницы: верхняя, средняя, нижняя. Верхняя и нижняя лест-ницы соединяются друг с другом через отверстие. В среднем канаЛе, отда-ленном от верхнего рейснеровой мембраной, а от нижнего - основной мем-браной, находится кортиев орган, в котором расположены специальные ре-цепторы - волосковые клетки. Полость верхнего и нижнего каналов запол-нена особой жидкостью - перелимфой, а среднего канала - эндолимфой.

Передача звука происходит следующим образом: 1. Звук достигает барабанной перепонки и вызывает ее колебания. 2. Посредством слуховых косточек эти колебания усиливаются и воздействуют на мембрану овального (круглого) окна. 3. Колебания мембраны овального окна сообщаются пере-лимфе нижней лестницы, а следовательно, и основной мембране. 4. Смеще-


46





Рис. 2.2. Схема среднего и внутреннего уха

М - молоточек, Н - наковальня, С - стремечко. Пунктирной лини-ей показаны крайние положения косточек под влиянием колеба-ний барабанной перепонки. Жириой линией обозначена базилляр-ная (основная) мембрана

ния основной мембраны передаются на волоски рецепторных клеток, кото-рые при взаимодействии с покровной мембраной деформируются. Механи-ческая деформация волосковых клеток изменяет ионную проницаемость их мембран, уменьшается величина мембранного потенциала (развивается де-поляризация). Это приводит к возникновению генераторного потенциала. Чем сильнее раздражение, тем болыне амплитуда генераторного потенциала, тем выше частота нервных импульсов. 5. Возникшие нервные импульсы рас-пространяются по нейронам слуховой сенсорной системы: первые нейроны расположены в спиральном узле, вторые - в продолговатом мозге, третьи - в зрительных буграх промежуточного мозга, четвертые - в верхней части ви-сочной доли коры больших полушарий головного мозга, где происходит высший анализ воспринимаемых звуков.

Способность воспринимать звуки разной частоты основана на про-цессах, происходящих в улитке слухового аппарата. Звуки разной частоты вызывают колебания перелимфы и эндолимфы. Эти колебания приводят в движение строго определенные участки основной мембраны, а вместе с ней

47

и соответствующие рецепторы - волосковые клетки. Так, при высокой час-тоте звуков возбуждаются слуховые рецепторы, расположенные ближе к на-чалу (основанию) улитки, а при низкой частоте - к концу улитки.



Характеристика некоторых показателей слуховой сенсорной сис-темы. Человек способен воспринимать достаточно широкий спектр звуко-вых частот - от 16 до 20 000 Гц. В речи используются звуки в диапазоне от 150 до 2500 Гц. Наибольшая чувствительность имеет место в диапазоне час-тот от 1000 до 3000 Гц. Этот диапазон соответствует тем частотам, которые характерны для человеческой речи, музыки. Другим параметром является сила звука (интенсивность звучания). Человеческое ухо воспринимает звуки силой от 1 до 140 децибел (дБ). Так, шелест листьев - 10 дБ, громкая музыка - 60-70 дБ, шум авиационного мотора - 100-120 дБ. Восприятие интенсивно-сти звучания основано на том, что по мере усиления звука увеличиваются число возбужденных нейронов и частота их импульсации. Для характеристи-ки функционального состояния слуховой сенсорной системы определяют остроту слуха. Под остротой слуха понимается та наименьшая интенсив-ность тонов и речи, при которой возникает пороговая слуховая реакция для тонов слышимости, а для речи - понимание слов. Остроту слуха можно оп-ределить с помощью специальных приборов - аудиометров.

Физическое и умственное утомление, высокий уровень шумов (на-пример, в тяжелоатлетическом зале) существенно снижают остроту слуха. Продолжительное действие сильных звуков вызывает перенапряжение нерв-ной системы и слуховой сенсорной системы. Звуковой порог болевых ощу-щений для человека составляет 120-130 дБ. По мере старения организма ост-рота слуха понижается.

Слуховая сенсорная система обеспечивает относительно точное оп-ределение расстояния до источника звука, а также направление звука. Наи-более точный анализ осуществляется в пределах 3-5 м. При больших, а также меньших расстояниях точность оценки ухудшается. Оценка направления звука осуществляется благодаря восприятию звука двумя ушами (бинау-ральный звук). Это основано на том, что если источник звука находится справа, то звук быстрее доходит до правого уха, а не до левого. Эта разница во времени и позволяет «вычислить» местонахождение звука.

Для слуховой сенсорной системы, как и для зрительной, характерна адаптация. Так, длительное действие звуков определенной высоты и интен-сивности приводит к понижению чувствительности слуховой сенсорной сис-темы, а отсутствие звуков способствует повышению чувствительности. В механизме слуховой адаптации принимают участие как периферические, так и центральные механизмы слуховой сенсорной системы.



Воспрштие речи. Функция речи - специфическая особенность дея-тельности коры больших полушарий головного мозга человека. Она опреде-ляется функционированием многих областей коры мозга, в том числе и слу-ховой области; Экспериментально определены участки коры мозга, которые

48

необходимы для осуществления речи: 1) центр Вернике - задний отдел пер-вой височной извилины. При поражении данного отдела нарушается способ-ность понимать речь (сенсорная афазия); 2) центр Брока - область второй и третьей лобных извилин. При их поражении нарушается способность управ-лять мышцами, необходимыми для воспроизведения слов.



Слово воспринимается не как простой набор звуков, а как раздражи-тель, несущий определенную смысловую нагрузку. Осмысливание слуховых сигналов происходит в процессе развития человека при тесном взаимодей-ствии первой и второй сигнальных систем. Таким образом, для формирова-ния связей второй сигнальной системы необходимо сочетание словесного обозначения объектов с их конкретными образами, т.е. сигналами первой сигнальной системы. Из этого следует, что возбуждение первой сигнальной системы передается во вторую сигнальную систему. При многократном со-четании формируются «мозговые образы» слов, приобретается способность словесно обозначать предметы,

Влияние слов, их осознание возрастает в том случае, если словесная информация носит образный характер, т.е. имеет место комплексирование сигналов второй и первой сигнальных систем.



Слуховая памятъ (словесно-логическая память). Этот вид памяти проявляется в запоминании и воспроизведении словесных формулировок, понятий, мыслей. Он основан на восприятии посредством слуховой сенсор-ной системы сигналов второй сигнальной системы. Зашифровка (кодирова-ние) словесных сигналов выражается в возникновении специфичёских по форме электрических потенциалов. Подобный акустический шифр остается в виде следовых процессов сначала в кратковременной, а затем, по мере по-вторения, и в долговременной памяти. Механизм кратковременной словесно-логической памяти заключается в циркуляции нервных импульсов по замк-нутым кругам нейронных цепей.

Значение слуховой сенсорной системы в спорте. В спорте слуховая сенсорная система может иметь пусковое значение. Например, выстрел стар-тера или удар гонга. Звуковые раздражители первой сигнальной системы мо-гут приобрести значение условного тормоза (например, при свистке судьи). Основная функция слуховой сенсорной системы связана со словом, речью, мышлением. Слово является основным «каналом» общения тренера со спортсменом, необходимым для объяснения, рассказа, понимания законов обучения и тренировки.

Велика роль слова как подкрепляющего фактора (хорошо-плохо и т.п.), с помощью которого происходят исправление ошибок, Коррекция дви-жений, формирование новых временных связей и двигательных динамиче-ских стереотипов. Умение словесно анализировать свои движения и движе-ния своих товарищей также имеет существенное значение в развитии спо-собности управлять двигательным аппаратом.

49 2.4. Вестибулярная сенсорная система

Вестибулярная сенсорная система имеет большое значение в ориентировке человека в пространстве, обеспечивая анализ информации об ускорениях и замедлениях прямолинейного или вращательного движения, направлении силы тяжести, вибрации.

Вестибулярный рецептор и механизм восприятия. Периферический отдел, расположенный в вестибулярном аппарате, состоит из двух частей. Первая включает три взаимно перпендикулярных канала (верхний канал во фронтальной, задний - в сагиттальной, наружный - в горизонтальной шюскости). Каждый полукружный канал на месте соединения с преддверием имеет колбообразное расширение - ампулы. В них располагаются особые рецепторные клетки, волоски которых свисают в полость канала (рис. 2.3, Б). Полукружные каналы заполнены особой жидкостью - эндолимфой. Так как полукружные каналы расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, то при повороте головы в одной из трех плоскостей раздражаются рецепторы соответствующего канала.

Вторая часть вестибулярного аппарата представлена особой полостью, называемой преддверием, в которой находятся два скопления рецепторных клеток: в мешочке и маточке. В них расположены особые образования - отолитовые приборы (рис. 2.3, А), в которых имеются рецепторные клетки. Волоски рецепторных клеток пронизывают студнеобразную мембрану, содержащую кристаллы углекислого кальция - отолиты.

Механизм восприятия изменений положения тела в пространстве таков. В полукружных каналах при угловых ускорениях перемещается эндолимфа. При этом смещаются (изгибаются) волоски рецепторных клеток. Подобные механические смещения приводят к образованию рецепторного потенциала, в результате которого формируется нервный импульс.

В отолитовом приборе при прямолинейных, как горизонтальных, так и вертикальных, ускорениях и замедлениях, при качке и вибрации изменяется положение мембраны. При этом изменяется натяжение волосков рецепторных клеток. Возникает рецепторный потенциал, который через синапсы возбуждает окончания волокон вестибулярного нерва. Первые нейроны вестибулярного нерва находятся в вестибулярном ганглии. Второй нейрон располагается в продолговатом мозге. Его аксоны направляются в зрительные бугры промежуточного мозга, в кору больших полушарий, мозжечок, где происходит высший анализ вестибулярной информации, а также организуется взаимосвязь с другими системами организма.



Вестибулярные рефлексы. Благодаря обилию связей вестибулярной сенсорной системы с другими отделами нервной системы возникает ряд рефлексов: двигательных, тонических, вегетативных.

К числу двигательных рефлексов, возникающих при раздражении рецепторов преддверия, относятся, например, стато-кинетические рефлексы.


50











Рис. 2.3. Рецепторы вестибулярного аппарата

А - схема функциональной организации отолитового прибора: 1 - отолитовая мембрана, 2 - отолиты (кристаллы углекислого кальция), 3 - волосковые рецепторные клетки, 4 - волокна вестибулярного нерва. Б - схема функциональной организации аппарата полукружных каналов: 1 - волокно вестибулярного нерва, 2 - ампула, 3 - купула с волосковыми рецепторными клетками, 4 - полукруж.ный канал. Стрелки показывают направление колебаний купулы, вызываемых инерционным смещением эндолимфы

Они возвикают во время прямолинейных или вращательных движений тела. Так, «рефлекс лифта» проявляется в том, что при быстром подъеме происходит сгибание ног, а в начале спуска ноги непроизвольного выпрямляются. Подобные «лифтные» рефлексы достаточно четко проявляются при выполнении прыжков.

При вращательных движениях раздражаются рецепторы, находящиеся в полукружных каналах. Так, после вращения влево вокруг вертикальной оси (на специальном кресле) обследуемый при ходьбе отклоняется вправо. Причина в том, что при этом происходит рефлекторное повышение тонуса мышц-разгибателей левой ноги. Поэтому ходьба становится асимметричной. Более напряженная левая нога толкает тело вправо, т.е. в сторону, противоположную вращению. Таким образом, раздражение вестибулярного аппарата характеризуется перераспределением мышечного тонуса скелетных мышц. Подобные рефлексы проявляются при выполнении спортивных движений в акробатике, гимнастике, фигурном катании, прыжках в воду и усиливают их.

К числу реакций скелетной мускулатуры относятся такие сокращения глазных мышц, которые возникают при вращении и проявляются в ритмических движениях глазных яблок (нистагм глаза).


51

Рефлекторные вестибулярные реакции на внутренние органы (вестибуло-вегетативные рефлексы) проявляются в изменениях частоты сердечных сокращений, артериального давления, частоты и глубины дыхания, в сосудистых реакциях (побледнение, покраснение лица).



Вестибулярная устойчивостъ. Под этим термином понимается способность преодолевать воздействия на вестибулярную сенсорную систему. Вестибулярная устойчивость у разных людей неодинакова. Например, у одних такой сильный раздражитель, как морская или воздушная качка, вызывает вегетативные расстройства, тошноту, рвоту, головокружение, другие хорошо переносят подобные раздражения. Уровень функциональной устойчивости можно измерить величиной двигательных и вегетативных рефлексов, возникающих при раздражении вестибулярного аппарата. Чем меньше выражены эти рефлексы, тем выше функциональная устойчивость.

Отсутствие раздражителей вестибулярной сенсорной системы также отрицательно влияет на организм. Так, при полетах в космосе вследствие отсутствия силы земного притяжения возникает состояние невесомости. При этом вестибулярный аппарат не раздражается. В результате мозг не получает необходимой информации. Если организм не приобрел необходимой устойчивости к подобным влияниям, то могут возникнуть функциональные расстройства.

Под влиянием тренировки, особенно в упражнениях, для которых характерны безопорные положения тела, вращательные движения, происходит повышение вестибулярной устойчивости. Тренировка вестибулярного аппарата обеспечивается также специальными упражнениями (наклонами, поворотами головы, вращательными движениями).

Значение вестибулярной системы в управлении движениями. В некоторых видах спорта (например, в стрельбе) сохранение определенной спортивной позы - важный компонент двигательного. навыка. В других видах (вело- и конькобежный спорт, гребля) поза является фоном, на котором осуществляются основные движения. В этом случае раздражения вестибулярного аппарата могут существенно влиять на тонус скелетной мускулатуры и обеспечивать управление определенной позой.

В спорте существуют движения, которые сопровождаются определенными движениями головы относительно туловища (например, сальто назад, большие обороты на перекладине, метание диска, молота и т.д.)- Рациональные движения гфловы посредством вестибулярных рефлексов способствуют успешному выполнению движений.

При осуществлении ряда движений необходимо сохранять равновесие, рассчитывать величину угловых ускорений при вращениях и поворотах тела. Информация, получаемая по каналам вестибулярной сенсорной системы, - необходимое условие выполнения данных движений.

52

2.5. Проприорецепторы двигательной сенсорной системы

Роль двигательной сенсорной системы в жизнедеятельности организ-ма огромна. Информация, поступающая от двигательного аппарата, обеспе-чивает анализ взаимного расположения звеньев тела, сигнализирует о вели-чине напряжения и степени расслабления мышц, о точности движений в про-странстве и времени, о скорости движения в суставах и величинах суставных углов.

Двигательная сенсорная система, взаимодействуя со зрительной, слу-ховой и вестибулярной сенсорными системами, обеспечивает взаимосвязь организма человека с внешней средой.

Существенную роль двигательная сенсорная система играет и в регу-ляции вегетативных функций, так как импульсация, поступающая по кана-лам этой системы, изменяет деятельность висцеральных систем.



Рецепторы, механизм восприятия и передачи информации в ЦНС. Рецепторы (проприорецепторы), воспринимающие информацию от мышц, сухожилий, суставных сумок, составляют периферический отдел дви-гательной сенсорной системы. Различают три типа проприорецепторов: мы-шечные веретена, сухожильные органы (тельца Гольджи), суставные рецеп-торы (тельца Паччини).

Мышечное веретено, располагаясь параллельно мышечным волокнам данной мышцы, одним концом крепится к сухожилиям мышечных клеток, а другим соединяется с мышечными волокнами (рис. 2.4).

При растяжении мышцы в нервных окончаниях мышечных веретен возникает генераторный потенциал, который служит причиной возникнове-ния нервного импульса. Чем больше величина растяжения мышц и скорость этого процесса, тем выше частота импульсов в афферентных волокнах, иду-щих от мышечных веретен.

Существует механизм повышения чувствительности мышечных вере-тен. Он осуществляется благодаря наличию гамма-мотонейронов, располо-женных в спинном мозге. Импульсы, приходящие из этих мотонейронов, по-вышают чувствительность мышечных веретен. Благодаря этому усиливается информация, поступающая от них в ЦНС.

Сухожильные органы. Эти рецепторы располагаются на участке пе-рехода мышечных волокон в сухожилия. Они представляют собой разветв-ленные окончания афферентного нерва, которые в виде спирали охватывают сухожильные волокна (рис. 2.4). Сухожильные рецепторы последовательно подключены к мышечным волокнам, поэтому их возбуждение усиливается при сокращении (укорочении) мышц. При этом, чем выше величина и ско-рость развития напряжения мышц, тем выше частота нервных импульсов, идущих от этих рецепторов. Таким образом, сухожильные рецепторы ин-формируют ЦНС о скорости и степени напряжения мышц.


53








Мышечное веретено


Сухожильный орган


;=ьг 9



Рис. 2.4. Проприорецепторы

Мышечное веретено: 1 - афферентное волокно, 2 - основные (экстрафузальные) мышечные волокна (перерезаны), 3 - внутриверетенные (интрафу-зальные) мышечные волокна, 4 - оболочка вере-тена, 5 - ядра, 6 - ядерная сумка, 7 - чувствитель-ные нервные окончания, 8 - эфферентные гамма-волокна, 9 - сухожилие. Сухожильный орган: 1 -афферентное волокно, 2 - мышечные волокна, 3 -сухожилие, 4 - капсула, 5 - чувствительные нерв-ные окончания



54

Суставные рецепторы находятся преимущественно в суставных сум-ках и связках. Эти рецепторы играют важную роль в восприятии взаимного расположения смежных звеньев тела. Они информируют о величине и ско-рости изменений суставного угла, а также о скорости и направлении движе-ния.

Различают медленно и быстро адаптирующиеся рецепторы суставов. Первые информируют о положении сустава (суставном угле). При этом, чем больше изменяется суставной угол, тем выше частота афферентных импуль-сов. Вторые, т.е. быстро адаптирующиеся рецепторы, информируют о скоро-сти движения в суставе. В этом случае афферентные импульсы возникают только во время движения. Чем болыпе скорость движения, тем чаще им-пульсация в афферентных нервах. Рецепторы суставов, дополняя информа-цию, поступающую от рецепторов растяжения и сухожильных рецепторов, делают восприятие о пространственных перемещениях частей тела более точным и полным.



Корковый уровень организации двигательной сенсорной систе-мы. Возбуждение, возникшее в проприорецепторах, по каналам двигатель-ной сенсорной системы передается в кору больших полушарий: первые ней-роны находятся в спинномозговых ганглиях, вторые и третьи соответственно в продолговатом и промежуточном мозге, четвертые нейроны локализуются в основном в задней центральной извилине коры болыиих полушарий.

Обработка афферентной информации осуществляется на различных уровнях проводникового отдела двигательной сенсорной системы. Это про-является в процессах как анализа, так и синтеза раздражителей. Чем выше уровень организации сенсорной системы, тем более сложную аналитико-синтетическую деятельность осуществляют ее нервные клетки. Например, афферентные сигналы, идущие от суставных рецепторов, достигают более высоких уровней ЦНС, чем сигналы от сухожильных рецепторов. Поэтому информация от суставных рецепторов осознается лучше.

Высшие отделы двигательной сенсорной системы рефлекторно свя-заны с моторными зонами коры, моторными центрами ствола мозга, а также с центрами регуляции вегетативных функций (дыхательной, сердечно-сосудистой). Благодаря этому импульсация, поступающая по каналам двига-тельной сенсорной системы, влияет не только на работу мышц, но и на веге-тативные функции организма.

Роль обратной афферентации в управлении движениями. В дви-гательной сенсорной системе важное значение имеют каналы обратной аф-ферентации (обратной связи), Афферентная информация о пространствен-ных, силовых, временных параметрах двигательной функции, идущая от ре-цепторов мышечно-суставного аппарата, имеет огромное значение в управ-лении движениями. Двигательная сенсорная система по точности оценки пространственных параметров движения не уступает зрительной сенсорной системе. Так, при отсутствии зрительного контроля (например, с повязкой на

55

глазах) управление пространственными перемещениями частей тела, проис-ходящее посредством двигательной сенсорной системы, осуществляется дос-таточно точно. В некоторых видах спорта (борьбе, тяжелой атлетике, гимна-стике) для усиления обратной афферентации с рецепторов двигательного ап-парата используют специальную тренировку движений без зрительного кон-троля.



Под влиянием тренировки усиливается способность получать более обширную и точную информацию о пространственном положении тела, раз-личных параметрах движений. Эта способность особенно усиливается, если тренер сообщает спортсмену дополнительную (стороннюю) информацию о количественной стороне движений (в сантиметрах, граммах, секундах). По-следнее возможно при использовании специальных технических устройств и приборов. Спортсмен, сличая собственную информацию с информацией, по-даваемой тренером, приобретает возможность более эффективно управлять движениями.

2.6. Понятия о тактильной, температурной, болевой и висцеральной сенсорных системах

Тактильная сенсорная система. Периферический отдел данной сен-сорной системы представлен рецепторами, расположенными на поверхности кожи и слизистых оболочках полости рта и носа. Существует несколько ви-дов рецепторов, которые имеют разное строение (рис. 2.5). Они возбуждают-ся при прикосновении к ним и давлении на них. Тактильная чувствитель-ность неодинакова на различных участках кожи. Это связано с разным чис-лом имеющихся там тактильных рецепторов. Меньше рецепторов на спине, голени; больше на губах, кончике языка и коже ладоней рук. Так, на 1 см2 кожи голени имеется 9-10 рецепторов, а на такой же поверхности кожи голо-вы 160-300 рецепторов.

Проводниковый отдел тактильной сенсорной системы включает сле-дующие нейроны: первый представлен чувствительными нервными волок-нами, идущими от рецепторов в межпозвоночные спинальные ганглии, вто-рой - в спинном мозге, третий - в зрительных буграх промежуточного моз-га, четвертый, последний, нейрон - в задней центральной извилине коры больших полушарий.

При длительном давлении на поверхность кожи происходит адапта-ция: человек перестает ощущать подобное давление.


56



Рис. 2.5. Виды кожных рецепторов

А - тельце Паччини, Б - мейсснерово тельце, В -нервное сплетение вокруг волосяной луковицы, Г - колба Краузе, Д- свободное нервное окончание

Тактильная сенсорная система играет определенную роль в управ-лении движениями, особенно в тех видах спорта, где есть прикосновение к телу противника (например, в борьбе) или к снаряду. Нарушение тактильной чувствительности может отрицательно сказаться на координации движений.

Температурная сенсорная система (подробнее см. раздел «Термо-регуляция») воспринимает температуру внешней и внутренней среды орга-низма. Периферический отдел этой сенсорной системы представлен двумя видами рецепторов: одни возбуждаются при повышении температуры, дру-гие - при ее понижении. Холодовые рецепторы представлены колбочками Краузе, тепловые - тельцами Руффини. Число рецепторов, воспринимающих холод, больше, чем воспринимающих тепло. Так, на 1 см2 кожи в среднем приходится 6-23 холодовых рецептора и 3-4 тепловых. На участках кожи, где

57

температурные рецепторы отсутствуют, восприятие тепла и холода проис-ходит непосредственно окончаниями афферентных нервов.



Терморецепторы на разных участках кожи располагаются неодинаксн во и на разной глубине. Так, холодовые рецепторы находятся более поверх-ностно, а тепловые - более глубоко. В результате снижение температуры че-ловек ощущает быстрее, чем ее увеличение. Участки тела, прикрытые одеж-дой, более чувствительны к температурным колебаниям. Напротив, откры-тые части (лицо, руки) менее чувствительны. Нейтральная температура для рецепторов человека равна +29-32°. Большие или меныиие температуры вос-принимаются соответственно как тепло или холод.

Терморецепторы адаптируются к температуре окружающей среды. При продолжительном температурном воздействии ощущение температуры сглаживается, наступает «температурное безразличие».



Болевая сенсорная система. Болевая чувствительность имеет боль-шое биологическое значение. Она является предупреждающим механизмом о необходимости избежать болевой повреждающий фактор. Болевые рецепто-ры представляют собой свободные окончания чувствительных нервов, кото-рые располагаются в поверхностных и глубинных слоях кожи и некоторых внутренних органах. Возникшее в болевых рецепторах возбуждение по сис-теме нейронов передается в ЦНС. Большая заслуга в анализе и локализации болевых ощущений принадлежит зрительным буграм промежуточного мозга.

Ощущение боли может рефлекторным и гуморальным путем (благо-даря увеличению гормонов надпочечников и задней доли гипофиза) изме-нять функциональное состояние органов и систем организма: например, учащать деятельность сердца, повышать АД, мышечный тонус, содержание глюкозы в крови и т.д.



Висцеральная сенсорная система информирует ЦНС о деятельно-сти вегетативных систем, об изменениях внутренней среды организма (го-меостаза). Периферический отдел данной сенсорной системы представлен рецепторами, находящимися во внутренних органах и сосудах, реагирующих на химические вещества (хеморецепторы), давление (прессорецепторы), температуру (терморецепторы), осмотическое давление (осморецепторы) и др. При раздражении висцерорецепторов возникают такие комплексные ощущения, как голод и жажда, ощущение здоровья и недомогания.


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет