Ответы на Вопросы к зачету по психофизиологии

Замечательный комплект с ответами на вопросы по психофизиологии для студентов специальности 020400 (психология).

Созданы на основе учебника «Психофизиология» Н.Н.Даниловой.

Рязанский Государственный педагогический университет им.С.А. Есенина

Баранов Святослав, 2003 г.

lache.weak@laposte.net

ICQ: 1611030

2. Принципы кодирования информации в нервной системе.

Одним из простых способов кодирования информации при¬знается специфичность рецепторов, избирательно реагирующих на определенные параметры стимуляции

Для каждой модальности эволюция нашла свое более адекватное решение проблемы передачи информации.

Способ передачи информации получил название час¬тотного кода. Наиболее явно он связан с кодированием интенсив¬ности раздражения. Однако позже закон Фехнера был подвергнут серьезной кри¬тике. С. Стивене на основании своих психофизических исследова¬ний, проведенных на людях с применением звукового, светового и электрического раздражения, взамен закона Фехнера предло¬жил закон степенной функции. Этот закон гласит, что ощущение пропорционально показателю степени стимула, при этом закон Фехнера представляет лишь частный случай степенной зависимости.

В качестве альтернативного механизма к первым двум принци¬пам кодирования — меченой линии и частотного кода — рассмат¬ривают также паттерн ответа нейрона (структурную организа¬цию ПД во времени). Устойчивость временного паттерна ответа — отличительная черта нейронов специфической системы мозга. Система передачи информации о стимулах с помощью рисунка разрядов нейрона имеет ряд ограничений. В нейронных сетях, ра¬ботающих по этому коду, не может соблюдаться принцип эконо¬мии, так как он требует дополнительных операций и времени по учету начала, конца реакции нейрона, определения ее длительно¬сти. Кроме того, эффективность передачи информации о сигнале существенно зависит от состояния нейрона, что делает данную систему кодирования недостаточно надежной.

На роль ансамбля нейронов в кодировании информации ука¬зал Д. Хебб. Он считает, что ни один нейрон не может пересылать никакой информации другим нейронам и что она передается ис¬ключительно через возбуждение группы нейронов, входящих в состав соответствующих ансамблей. Д. Хебб предложил рассматри¬вать ансамбль нейронов в качестве основного способа кодирования и передачи информации. Различные наборы возбужденных нейронов одного и того же ансамбля соответствуют разным параметрам сти¬мула, а если ансамбль находится на выходе системы, управляю¬щей движением, — то и разным реакциям. Данный способ коди¬рования имеет ряд преимуществ. Он более надежен, так как не зависит от состояния одного нейрона. К тому же не требует допол¬нительно ни операций, ни времени. Однако для кодирования каж¬дого типа стимулов необходим свой уникальный набор нейронов.

Особый принцип обработки информации вытекает из детек¬торной теории. Он получил название принципа кодирования информа-

31 ции номером детектора (детекторного канала). Передача информа¬ции по номеру канала (термин предложен Е.Н. Соколовым) озна¬чает, что сигнал следует по цепочке нейронов, конечное звено которой представлено нейроном-детектором простых или слож¬ных признаков, избирательно реагирующим на определенный физи¬ческий признак или их комплекс.

Идея о том, что информация кодируется номером канала, при¬сутствовала уже в опытах И.П. Павлова с кожным анализатором собаки. Вырабатывая условные рефлексы на раздражение разных участков кожи лапы через «касалки», он установил наличие в коре больших полушарий соматотопической проекции. Раздражение определенного участка кожи вызывало очаг возбуждения в опре¬деленном локусе соматосенсорной коры. Пространственное соот¬ветствие места приложения стимула и локуса возбуждения в коре получило подтверждение и в других анализаторах: зрительном, слуховом. Тонотопическая проекция в слуховой коре отражает про¬странственное расположение волосковых клеток кортиевого орга¬на, избирательно чувствительных к различной частоте звуковых колебаний. Такого рода проекции можно объяснить тем, что ре-цепторная поверхность отображается на карте коры посредством множества параллельных каналов — линий, имеющих свои номе¬ра. При смещении сигнала относительно рецепторной поверхнос¬ти максимум возбуждения перемещается по элементам карты коры. Сам же элемент карты представляет локальный детектор, избира¬тельно отвечающий на раздражение определенного участка рецеп¬торной поверхности. Детекторы локальности, обладающие точеч¬ными рецептивными полями и избирательно реагирующие на при¬косновение к определенной точке кожи, являются наиболее простыми детекторами. Совокупность детекторов локальности об¬разует карту кожной поверхности в коре. Детекторы работают па¬раллельно, каждая точка кожной поверхности представлена неза¬висимым детектором.

Сходный механизм передачи сигнала о стимулах действует и тогда, когда стимулы различаются не местом приложения, а дру¬гими признаками. Появление локуса возбуждения на детекторной карте зависит от параметров стимула. С их изменением локус воз¬буждения на карте смещается. Для объяснения организации ней¬ронной сети, работающей как детекторная система, Е.Н. Соколов предложил механизм векторного кодирования сигнала.

Принцип векторного кодирования информации впервые был сформулирован в 50-х годах шведским ученым Г. Йохансоном, ко¬торый и положил начало новому направлению в психологии — векторной психологии. Г. Йохансон основывался на результатах

детального изучения восприятия движения. Он показал, что если две точки на экране движутся навстречу друг другу — одна по горизонтали, другая по вертикали, — то человек видит движение одной точки по наклонной прямой. Для объяснения эффекта ил¬люзии движения Г. Йохансон использовал векторное представ¬ление. Движение точки рассматривается им как результат форми¬рования двухкомпонентного вектора, отражающего действие двух независимых факторов (движения в горизонтальном и вертикаль¬ном направлениях). В дальнейшем векторная модель была распро¬странена им на восприятие движений корпуса и конечностей че¬ловека, а также на движение объектов в трехмерном пространстве. Е.Н Соколов развил векторные представления, применив их к изучению нейронных механизмов сенсорных процессов, а также двигательных и вегетативных реакций.

Векторная психофизиология — новое направление, ориентирован¬ное на соединение психологических явлений и процессов с векторным кодированием информации в нейронных сетях.

3. Вызванные потенциалы

Сенсорные стимулы вызывают изменения в суммарной элект¬рической активности мозга, которые выглядят как последователь¬ность из нескольких позитивных и негативных волн, которая длится в течение 0,5-1 с после стимула. Этот ответ получил название выз¬ванного потенциала (evoked potential). Его нелегко выделить из фо-16

новой ЭЭГ. В 1951 г. Дж. Даусон (G. Dawson) разработал технику когерентного накопления или усреднения ответов. Использовалась процедура синхронизации ЭЭГ относительно момента предъявле¬ния стимула, который поэтому многократно повторялся. Сначала использовалась суперпозиция — наложение нескольких реакций (участков ЭЭГ, следующих за стимулом). Обычно это выполнялось на фотопленке, что позволяло выявить наиболее устойчивые час¬ти реакции на стимул. Затем процедура суперпозиции была заме¬нена на суммацию участков ЭЭГ и получение усредненного вызван¬ного потенциала (average evoked potential) (Шагас Ч., 1975; Рут-ман Э.М., 1975).

Эффективность этой процедуры была наглядно продемонстри¬рована при выявлении звуковых стволовых вызванных потенциа¬лов (ВП). Из-за их очень малой амплитуды требуется просуммиро¬вать и усреднить несколько тысяч единичных ответов. На рис. 2 представлены основные группы компонентов звукового усреднен¬ного ВП. По латентному периоду компоненты делятся на три груп¬пы: потенциалы ствола мозга (с латенцией до 10—12 мс), средне-латентные (до 50 мс) и длиннолатентные (более 100 мс) потенци¬алы. Звуковые стволовые потенциалы состоят из 7 отклонений. Волна I зависит от реакции волокон слухового нерва улитки. Волна II с ла¬тенцией 3,8 мс возникает в том случае, если импульсы слухового нерва достигают ствола мозга. Волна III отражает реакцию верхней оливы на уровне моста. Волна IV с латенцией около 4,5 мс связана с активностью латеральных лемнисков. Волна V имеет латенцию око¬ло 5,2 мс и отражает активность нижнего двухолмия. Фазы VI— VII — распространение сигналов по таламо-кортикальной радиа¬ции, они совпадают с медленной негативностью, предшествую¬щей корковому ответу. Ранние компоненты нечувствительны к сну, наркозу. Они вызываются звуковыми тонами частотой 2000—4000 Гц. Звуки на частоте ниже 2000 Гц вызывают только волну V.

Стволовые потенциалы — высокочувствительный инструмент для тестирования слуховой функции. Они позволяют определить сохранность слухового анализатора на периферическом и стволо¬вом уровнях. Особенно это важно при обследовании слуха у детей, в том числе у новорожденных, когда словесные реакции не могут быть использованы. Значение этого теста возрастает в связи с тем фактом, что даже незначительная потеря слуха в раннем детстве может привести к существенной задержке развития речи. Стволо¬вые звуковые потенциалы применяют также в клинике для выяв¬ления опухолей, определения коматозного состояния, обследова¬ния пациентов с демиелинизацией волокон. Если стволовые по¬тенциалы полностью отсутствуют, можно говорить о смерти мозга.

17

2 - 6384 Среднелатентные и длиннолатентные