Психология, Дружинин В.Н. (стр. 17 из 189)
Эксперименты показывают, что каждый нейрон зрительной системы имеет на сетчатке свое представительство в виде рецептивного поля. Нейроны каждого ypoвня зрительной системы имеют характерную структуру рецептивных полей, а таких уровней у высших животных не менее трех: сетчатка, латеральное коленчатое тело (структура среднего мозга) и зрительная кора.
Рецептивные поля ганглиозных клеток имеют концентрическую форму и состоят из зон возбуждения и торможения. Кортикальные нейроны «замечают» только темные или светлые полоски, имеющие определенный наклон. Рецепторы сетчатки подключены к клетке коры мозга через множество промежуточных клеток, так что конечная клетка реагирует на элементарное изображение — выделяет его. Д. Хьюбел и Т. Визел ввели в зрительные области головного мозга кошки микроэлектрод диаметром около 0,001 мм. Им удалось обнаружить в зрительной коре нейроны, к которым сходилась информация от многих тысяч фоторецепторов сетчатки (Хьюбел Д., 1990). Эти нейроны имели рецептивные поля, которые получили названия «простые», «сложные» и «сверхсложные». Зрительные объекты (вернее, их элементы), попадающие в рецептивное поле нейрона, вызывают его максимальный ответ в виде нервных импульсов только в том случае, если их характеристики соответствуют «требованиям» нейрона. Например, простые поля адекватны полоскам, имеющим определенный угол наклона и расположение (рис. 3-3). «Сверхсложные» поля выделяют не просто линии, а линии строго определенной длины.
Фактически во всем диапазоне углов наклона линии от 0 ° до 180 ° были обнаружены специфические нейроны, имевшие для идентификации этих линий рецептивные поля с определенной организацией возбудительных и тормозных областей. Например, существуют поля, которые «видят» только горизонтальную линию, движущуюся вверх-вниз, а на вертикальную, гуляющую вправо-влево, не реагируют. Зрительных кортикальных нейронов с рецептивными полями разной сложности насчитываются тысячи, сотни тысяч и миллионы. Их рецептивные поля перекрывают друг друга и позволяют зрительному аппарату с помощью одних и тех же рецепторов оценивать и элементы контура, и яркость, и цвет, причем могут делать это сразу по всему полю зрения. В области наиболее четкой видимости — в центральной ямке сетчатки — сосредоточены поля формы. Ближе к краям — поля яркости и движения, так что даже боковым зрением удается заметить мчащийся автомобиль или вспыхнувший фонарь. Эти рецептивные поля обнаружены у всех млекопитающих, на которых были проведены эксперименты, — у кошек, обезьян, кроликов, сусликов, бурундуков.
Исследователи, изучая рецептивные поля, показывали животным всевозможные линии и кружочки: большие и маленькие, горизонтальные, вертикальные, наклонные, черные, белые и цветные. В зрительной коре всегда отыскивался нейрон, который реагировал только на эту линию и ни на какую другую. Интересно, что клетки настроенных на выделение какой-то определенной линии, можно было обнаружить множество: для этого требовалось продвигать микроэлектрод строго перпендикулярно к поверхности коры, и такие клетки встречались одна за другой. Так в опытах были найдены колонки зрительной коры, которые образованы нейронами, имеющими пустые и сложные рецептивные поля одинаковой ориентации. В дальнейшем oбoбщение этих результатотв привело к формулированию принципа колонковой организации зрительной коры (Хьюбел Д., 1990). Некоторые нейроны отвечали только при действии объекта сразу на два глаза — это нейроны бинокулярно управляемые. Часть таких клеток обеспечивает стереоскопическое зрение.
Интересно, что у некоторых существ функцию различения света и темноты выполняет эндокринная железа. Это — перерожденный «третий глаз». У позвоночных этот орган существует только как эпифиз, или шишковидное тело, внутри мозга. Вес эпифиза взрослого человека равен 100-200 мг и по форме напоминает сосновую шишку. С прошлого столетия началось гистологическое изучение эпифиза. Оказалось, многие черты этой железы позволяют считать ее атрофированным органом зрения. В развитом виде третий, или теменной, глаз есть только у ящериц, однако показано, что и у других животных эпифиз реагирует на свет. Если головастика подержать в темноте 30 мин, он резко посветлеет, но если предварительно удалить у него эпифиз, цвет животного не изменится.
Современные исследования дают повод предположить участие эпифиза в биологических часах организма,так как получены данные, демонстрирующие влияние уровня освещенности на его активность (Блум Ф., Лайзерсон Л., Хофстедтер Л., 1988). Например, у птиц восприятие света осуществляется как через глаза, так и прямо через череп именно благодаря эпифизу. (Эпифиз, удаленный у курицы и помещен в чашку Петри, реагирует на изменение освещенности.) Оказывается, в эпифизе исходит превращение серотонина в гормонмелатонин, а это именно то вещество которое связано с учетом времени и световыми циклами.
3.2. Нейрофизиологические механизмы высшей нервной деятельности
Ветвь наук о жизни, связанных с анатомией, физиологией, биохимией, молекулярной биологией нервной ткани и имеющих отношение к поведению и обучению называется нейронаукой. Основные составляющие нейронауки — нейробиология, психофизиология, нейрофизиология.
Нейробиология — общее название науки, занимающейся изучением на многих уровнях (начиная с молекулярного и кончая поведенческим) нервной системы и мозга как ее главного органа. Специалисты в этой области пытаются проникнуть в молекулярные, клеточные, биохимические механизмы нервных процессов. Психофизиология, или психобиология, — область знаний о биологических механизмах психических явлений. Цель ее заключается в том, чтобы понять, как из работы мозга, которая может быть представлена в виде результатов объективных измерений, возникает то, что составляет мир психических явлений. Нейрофизиология изучает тонкие механизмы работы нервных клеток мозга.
Структурной и функциональной единицей мозга является нервная клетка — нейрон. Тела нервных клеток образуют серое вещество мозга, а их отростки, из которых формируются проводящие пути и нервы, — белое вещество. Воздействие раздражителя на рецепторы трансформируется нейронами в электрические процессы. Это — общее правило для любого из органов чувств и для любых сигналов, поступающих извне в нервную систему живого существа: все воздействия из внешнего и внутреннего мира «написаны» языком электрических процессов. Эти процессы могут отражать события разного уровня: например, электрическую активность отдельных нервных клеток, определенных мозговых структур, всего мозга или даже отдельных ионных каналов (микроскопических пор мембраны нейронов (Экклз Дж., 1965)
нервных клеток. Обычная нервная клетка получает информацию от сотен и тысяч других клеток и передает ее сотням и тысячам. Размер их колеблется от 1-2 микрон (фотоэлементы сетчатки) до 1000 микрон (гигантские нейроны моллюсков), цвет — от белого до желтооранжевого и голубоватого. Форма нейронов обычно неправильная, например, бывают клетки, похожие на грецкий орех, что получается из-за складчатости мембраны. Чаще всего нейрон похож на каплю (рис. 3-5, а). Нервные клетки могут иметь много отростков — аксонов и дендритов. По функциональным характеристикам эти отростки различны. Аксоны проводят электрические разряды быстрее (со скоростью до 1,5 м/с) и дальше (до 1,5 м), чем дендриты. Нервная клетка имеет исключительно сложное строение, она является субстратом самых высокоорганизованных физиологических реакций. Нейроны имеют электрический заряд, равный в состоянии покоя примерно -50 милливольт (мВ). Это называется мембранным потенциалом. Нервные клетки могут очень быстро изменять разность потенциалов, измеряемую между внутренним содержимым и внешней поверхностью мембраны, в этом их главное отличие от любой другой клетки тела. При этом возникает электрический разряд — потенциал действия, амплитуда которого достигает 110 мВ в абсолютных единицах, а длительность — одной миллисекунды. Целая серия таких разрядов, разделенных различными временными интервалами, составляет паттерн нейронного разряда (рис. 3-5, 6). Генерирование нейроном определенных паттернов и составляет основу кодирования и передачи информации в нервной системе. 
Контакт нейронов друг с другом происходит в синапсах — специализированных структурах. Синапсы могут быть электрическими и химическими. В электрическом синапсе мембраны нервных клеток соприкасаются через специализированный субстрат, улучшающий проведение импульса. В химических синапсах передача сигналов происходит при помощи химического посредника — нейромедиатора. Нейромедиатор выделяется из пресинаптического окончания под влиянием импульсов, пришедших от пресинаптического нейрона. Он «капает» на специальные белковые молекулы — рецепторы, которые дают команду внутриклеточным реакциям, и в результате возникает ответ постсинаптического нейрона.