Психофизиология - Психофизиология как наука сенсорная система

Оглавление:

Психофизиология — научная дисциплина, возникшая на стыке психологии и физиологии; ее предмет — физиологические основы психической деятельности и поведения человека (животных). Это естественнонаучная отрасль психологического знания. Поведение оказывается независимой переменной, а зависимой переменной являются физиологические процессы.

Психофизиология — это наука не только о физиологических, но и о нейронных механизмах психических процессов, состояний и поведения. Включает изучение нейрона и нейронных сетей.

Появление психофизиологии как одной из ветвей нейронауки связано с успехами, достигнутыми в изучении нейронной активности.

20-е годы, Англия, школа электрофизиологов под руководством А. Адриана. Важный вклад в изучение электрической активности нейронов и в общую теорию ЭЭГ.
Теория нейронных сетей, сформулированная В. Маккаллахом и В. Питтсом. Описанный детектор — особый тип нейрона сетчатки, который избирательно реагирует на определенные физические свойства зрительных стимулов.
В работе Дж. Хьюбела и Т. Визеля в 1960-х годах был сформулирован модульный принцип организации нейронов в большом полушарии коры головного мозга и продемонстрировано существование «колонок» — объединение нейронов в группы со сходными функциональными свойствами.
Я. Конорски — гностические единицы (особый тип сенсорных нейронов, которые кодируют целостные образы). Узнавание знакомого лица, предмета с первого взгляда, голоса с первого слова, запаха, жеста и т.д. соответствует возбуждению не клеточного ансамбля, а отдельных нейронов, реагирующих на отдельные восприятия.

Целевые нейроны — избирательно реагируют на появление целевого объекта: вид или запах пищи. Находится в гипоталамусе, височной коре и хвостатом ядре.

Нейроны движения цели у кролика были описаны В. Б. Швырковым. Их активация предшествует акту захвата пищи или нажатию на педаль, после чего происходит поглощение пищи с пищей.

Нейроны моторной программы (А.С. Батуев) в лобной и теменной коре. Активация отдельных групп этих нейронов предшествует выполнению различных фрагментов сложного инструментального двигательного рефлекса, обеспечивающего подкрепление пищей. Была изучена функция многих командных нейронов, которые запускают определенные двигательные действия.

К.В. Судакова, нейроны, реагирующие на тоническое мотивационное возбуждение, являются нейронами «ожидания». При естественной или электрической стимуляции «центра голода», расположенного в латеральном гипоталамусе, эти нейроны разряжаются спайками. Когда потребность в пище удовлетворяется, тип пучковой активности сменяется одиночными шипами.

Нейроны новизны, которые активируются при новых стимулах и снижают свою активность при привыкании, были обнаружены в гиппокампе, неспецифическом таламусе, ретикулярной формации среднего мозга и других структурах. Нейроны идентификации, которые распознают знакомые (многократно повторяющиеся) стимулы, также были обнаружены в гиппокампе. В.Б. Швырков выделил группу поисковых нейронов, которые становятся активными только во время ориентационно-исследовательского поведения кролика.

Особую группу составляют экологические нейроны, которые избирательно возбуждаются, когда животное находится в определенной части клетки. Нейроны окружающей среды были описаны Ю.В. Анисимовым. И. Александров обнаружил в моторной, соматосенсорной и зрительной коре кролика. Медианные нейроны в коре похожи на нейроны места, обнаруженные О’Кифом в гиппокампе кролика. Нейроны места также активируются только тогда, когда животное находится в определенном экспериментальном пространстве.

Выделенные группы нейронов заложили основу для функциональной классификации нейронов и позволили нам приблизиться к пониманию нейронных механизмов поведения.

Психофизиология как наука сенсорная система

Предмет и задачи психофизиологии:
Принципы психофизиологических исследований. Психофизиология — это наука, изучающая физиологические механизмы субъективных явлений, состояний и индивидуальных различий. Изучение физиологических механизмов психических процессов на системном, нейронном, синаптическом и молекулярном уровнях как основная задача психофизиологии.

Парадигма исследования: человек — нейрон — модель. Интеграция результатов психофизических, полиграфических и нейронных экспериментов при построении модели из нейроподобных элементов. Компьютерная модель психических процессов как форма рабочей гипотезы.

Основные направления теоретической психофизиологии: Психофизиологические механизмы кодирования и декодирования информации; психофизиология восприятия; психофизиология внимания; психофизиология памяти и обучения; психофизиология движений и контроль вегетативных реакций; психофизиология воли; Психофизиология мышления и языка; Психофизиология эмоций; Психофизиология функциональных состояний, стресса, сна; Дифференциальная психофизиология; Психофизиология тревоги, агрессивности, депрессии; Системная психофизиология; Психофизиология сознания и его измененных состояний; Психофизиология старения.

Области применения психофизиологии:
Клиническая психофизиология, образовательная психофизиология, социальная психофизиология, эргогенная психофизиология, экологическая психофизиология, онтогенетическая психофизиология, психофизиология диагностики и компенсации когнитивных расстройств, психофизиология алкоголизма и наркомании.

Сенсорная система (анализатор, по И.П. Павлову) — это часть нервной системы, которая состоит из сенсорных элементов — сенсорных рецепторов, получающих стимулы из внешней или внутренней среды, нейронных путей, несущих информацию от рецепторов в мозг, и участков мозга, обрабатывающих эту информацию. Таким образом, сенсорная система вводит и анализирует информацию в мозг. Работа любой сенсорной системы начинается с того, что рецепторы воспринимают физическую или химическую энергию извне, преобразуют ее в нервные сигналы и передают их в мозг по нейронным цепям. Процесс передачи сенсорных сигналов сопровождается их многократным преобразованием и перекодированием и завершается высшим анализом и синтезом (распознаванием образов), после чего формируется ответная реакция организма.

Информация, поступающая в мозг, необходима для простых и сложных рефлекторных действий вплоть до умственной деятельности человека. И.М. Сеченов писал, что «психический акт не может возникнуть в сознании без внешнего чувственного возбуждения». Обработка сенсорной информации может сопровождаться или не сопровождаться восприятием стимула. Когда происходит осознание, мы говорим об ощущениях. Осознание ощущений приводит к восприятию.

И. Павлов считал, что анализатор — это совокупность рецепторов {периферический отдел анализатора), путей проведения возбуждения (проводящий отдел) и нейронов, анализирующих раздражитель в коре головного мозга (центральный отдел анализатора).

Основные функции сенсорной системы

Сенсорная система выполняет следующие основные функции или операции с сигналами: 1) обнаружение; 2) дискриминация; 3) передача и преобразование; 4) кодирование; 5) распознавание признаков; и 6) распознавание образов. Обнаружение и первичное различение сигналов осуществляется рецепторами, а распознавание и распознавание сигналов — нейронами в коре головного мозга. Нейроны во всех слоях сенсорных систем передают, преобразуют и кодируют сигналы.

обнаружение сигналов. Он начинается в рецепторе — специализированной клетке, эволюционно приспособленной для восприятия стимула определенной модальности из внешней или внутренней среды и преобразования его из физической или химической формы в форму возбуждения нейронов.
дискриминация сигналов. Важным свойством сенсорной системы является способность воспринимать различия в свойствах стимулов, действующих одновременно или последовательно. Дискриминация начинается с рецепторов, но в этот процесс вовлечены нейроны всей сенсорной системы. Он характеризует минимальную разницу между стимулами, которую может воспринять сенсорная система (дифференциальный или разностный порог).
передача и преобразование сигналов. Процессы преобразования и передачи сигналов в сенсорной системе обеспечивают высшие мозговые центры наиболее важной (существенной) информацией о стимуле в форме, пригодной для ее надежного и быстрого анализа. Преобразования сигналов можно условно разделить на пространственные и временные. Пространственные преобразования включают изменения в соотношении различных частей сигнала.
кодирование информации. Кодирование — это преобразование информации в условную форму — код, которое осуществляется по определенным правилам. В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, то есть наличием или отсутствием электрического импульса в определенный момент времени. Информация о стимуле и его параметрах передается в виде одиночных импульсов, а также групп или «пакетов» импульсов («залпов» импульсов). Амплитуда, длительность и форма каждого импульса одинаковы, но количество импульсов в пакете, их частота, длительность пакетов и интервалов между ними, а также временной «рисунок» пакета варьируются и зависят от характеристик стимула. Сенсорная информация также кодируется количеством одновременно возбужденных нейронов, а также расположением возбуждения в слое нейронов.
обнаружение сигналов. Это избирательный выбор сенсорным нейроном того или иного признака стимула, имеющего поведенческое значение. Этот анализ осуществляется нейронами детекции, которые избирательно реагируют только на определенные параметры стимула. Например, типичный нейрон зрительной коры отвечает разрядом только на определенную ориентацию темной или светлой полосы, расположенной в определенной части зрительного поля. На другие наклонности той же полосы будут реагировать другие нейроны. Распознавание сложных черт и целых образов сосредоточено в высших отделах сенсорной системы.
распознавание образов. Это последняя и самая сложная операция сенсорной системы. Она заключается в отнесении изображения к определенному классу объектов, ранее встречавшихся организму, то есть в классификации изображений. Синтезируя сигналы от нейронов-детекторов, отдел сенсорной системы более высокого уровня формирует «образ» стимула и сравнивает его с набором образов, хранящихся в памяти. Распознавание завершается принятием решения о том, с каким объектом или ситуацией столкнулся организм. Это приводит к восприятию, то есть мы знаем, чье лицо мы видим, слышим и обоняем перед собой. Распознавание часто выполняется независимо от изменчивости сигнала. Например, мы можем надежно распознавать объекты независимо от их различной освещенности, цвета, размера, угла, ориентации или положения в поле зрения. Это означает, что сенсорная система формирует (инвариантный) сенсорный образ независимо от изменений в наборе характеристик сигнала.

Методы психофизиологического исследования

К ним относятся: Полиграфия. Регистрация дыхания. Плетизмография. Электродермография, электроокулография, электромиография, электрокардиография, электроэнцефалография (ЭЭГ), магнитоэнцефалография (МЭГ). Спектральный анализ ЭЭГ, МЭГ. Вызванные потенциалы. Потенциалы, связанные с событием. Компьютерное картирование мозга. Расчет локализации эквивалентного диполя. Экстраклеточная и внутриклеточная регистрация активности нейронов. Рентгеновская компьютерная томография. Структурная магнитно-резонансная томография (МРТ). Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ). Функциональная магнитно-резонансная томография (ФМРТ). Интеграция данных ЭЭГ и МЭГ со структурной и функциональной МРТ. Построение перцептивных, мнемических и семантических многомерных пространств по субъективным реакциям и физиологическим показателям.

Вегетативные реакции: Изменения в кожной проводимости, сосудистых реакциях, частоте сердечных сокращений, кровяном давлении и т.д. Не относятся к прямым методам измерения информационных процессов в мозге (слишком медленные и отсроченные, слишком тесно связаны с изменениями функциональных состояний и эмоций).

Запись электрической активности мышц — электромиограмма (ЭМГ) — характеризуется высокой подвижностью. Различные эмоциональные состояния могут быть идентифицированы с высокой точностью.

Электроэнцефалография. Спонтанная электрическая активность мозга характеризуется определенными ритмами с конкретной частотой и амплитудой и может быть записана одновременно со многих участков черепа. ЭЭГ отражает временные колебания разности потенциалов между двумя электродами. Во время эпилептического припадка картина ЭЭГ меняется с переходом ко сну и с изменением функционального состояния в бодрствующем состоянии. ЭЭГ целесообразно использовать для выявления случаев потери сознания.

Вызванные потенциалы и потенциалы, связанные с событиями. Сенсорные стимулы вызывают изменения в общей электрической активности мозга, которые проявляются в виде последовательности нескольких положительных и отрицательных волн, сохраняющихся в течение 0,5-1 с после стимула. Этот ответ называется вызванным потенциалом.

Магистральные потенциалы являются высокочувствительным инструментом для тестирования слуховой функции. Важность этого теста возрастает, поскольку даже легкая потеря слуха в раннем детстве может привести к значительной задержке в развитии языка. Стволовые слуховые потенциалы также используются в клинике для выявления опухолей, определения состояния комы. Если потенциалы ствола полностью отсутствуют, можно говорить о смерти мозга.

Метод картирования биостромы мозга. Дает представление о пространственном распределении любого выбранного показателя электрической активности мозга в коре головного мозга.

Магнитоэнцефалография. Бесконтактный метод регистрации. В МЭГ нет искажений от кожи, подкожного жира, черепной кости, твердой мозговой оболочки, крови и т.д., поскольку магнитная проницаемость для воздуха и ткани примерно одинакова. В МЭГ отражаются только источники активности, расположенные тангенциально (параллельно черепу), поскольку МЭГ не реагирует на радиально ориентированные источники, т.е. расположенные перпендикулярно поверхности. Благодаря этим свойствам МЭГ позволяет определить локализацию только корковых диполей, тогда как ЭЭГ объединяет сигналы от всех источников независимо от их ориентации, что затрудняет их разделение. МЭГ не требует индифферентного электрода и устраняет проблему выбора места для действительно неактивного провода. Для МЭГ, как и для ЭЭГ, существует проблема увеличения отношения сигнал/шум, поэтому усреднение ответов также необходимо. Из-за различной чувствительности ЭЭГ и МЭГ к источникам активности их совместное использование особенно полезно.

Методы измерения

Измерение локального мозгового кровотока. Мозговая ткань не имеет собственных энергетических ресурсов и зависит от прямого притока кислорода и глюкозы через кровь. Поэтому увеличение местного кровотока может быть использовано как косвенный признак локальной церебральной активации. Он основан на измерении скорости вымывания изотопов ксенона или криптона из тканей мозга (изотопный клиренс) или атомов водорода (водородный клиренс). Скорость вымывания радиоактивной метки напрямую связана с интенсивностью кровотока. Чем выше скорость кровотока в определенной области мозга, тем быстрее накапливается содержимое радиоактивной метки и выводится из этой области. Маркировка записывается с помощью многоканальной гамма-камеры. Используется шлем со специальными сцинтилляционными детекторами (до 254 штук). Изотоп вводится в кровь через сонную артерию. Недостатком этого метода является то, что можно исследовать только одно полушарие по отношению к сонной артерии, в которую производится инъекция. Кроме того, не все участки коры головного мозга снабжаются кровью через сонные артерии.

Более широко используемым методом измерения местного кровотока является неинвазивный метод, при котором изотоп вводится через дыхательные пути. Человек вдыхает очень небольшое количество инертного газа в течение 1 минуты, а затем дышит обычным воздухом. Изотоп попадает в кровь через дыхательную систему и достигает мозга. Метка покидает ткани мозга через венозную циркуляцию, возвращается в легкие и выдыхается. Скорость вымывания изотопов в различных точках на поверхности полушария переводится в значения локального кровотока и отображается в виде карты метаболической активности мозга. В отличие от инвазивного метода, в этом случае маркировка распределяется по обоим полушариям.

При измерении водородного клиренса в мозг вживляется несколько металлических электродов для регистрации сдвига электрохимического потенциала, вызванного закислением ткани ионами водорода. Его уровень используется для оценки активности локальной области мозга. Этот метод используется у людей в медицинских целях: для уточнения клинического диагноза опухолей, инсультов и травм.

Томографические методы исследования мозга. Получение участков мозга искусственным путем. Для получения срезов используются либо просвечивающие лучи, такие как рентгеновские, либо излучение мозга, исходящее от изотопов, предварительно введенных в мозг. Последний принцип используется в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Метод магнитно-резонансной томографии. Получение карты структур мозга на основе контраста белого и серого вещества.

Термоэнцефалоскопия. Измеряет местный метаболизм мозга и кровоток посредством выделения тепла. Мозг испускает лучи Тег в инфракрасном диапазоне. Инфракрасное излучение мозга улавливается термовизором с автоматической системой сканирования на расстоянии от нескольких сантиметров до метра. Сигналы передаются на точечные датчики. Каждая термобатарея содержит 10-16 тысяч дискретных точек, образующих матрицу 128×85 или 128×128. Измерение в одной точке занимает 2,4 мкс. В работающем мозге температура отдельных участков постоянно меняется. Построение термокарты позволяет получить временной срез метаболической активности мозга.

Показатели сердечно-сосудистой деятельности включают:

Сердечный ритм (HR) — частота сердечных сокращений (ЧСС);
Сила сердечных сокращений — сила, с которой сердце перекачивает кровь;
Сердечный выброс — количество крови, которое сердце выталкивает за одну минуту; артериальное давление (АД).
Региональный кровоток — показатели местного распределения крови. Томография и реография обычно используются для измерения мозгового кровотока.

На странице курсовые работы по психологии вы найдете много готовых тем для курсовых по предмету «Психология».

Здесь темы рефератов по психологии

Читайте дополнительные лекции: