Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем


Министерство образования и науки Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ




Л.К. АНТРОПОВА





                ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ




Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия для студентов 2-го курса направления 030300 - «Психология»











НОВОСИБИРСК

2011

УДК 612.8(075.8)
ББК 88.33я73
     А 728



Рецензенты:
<9.37 Разумникова, д-р биол. наук, проф.;
О. В. Макаренко, канд. психол. наук, доц.

       Антропова Л.К.

А 728 Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем : учеб. пособие / Л.К. Антропова. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2011.-70 с.

          ISBN978-5-7782-1588-7

          Изложение учебного материала в пособии соответствует учебной программе и требованиям ГОС по дисциплине «Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем» для ООП 030300 - «Психология».
          Курс представляет собой четыре схематично изложенных раздела с использованием проблемно-модульной технологии. Цель курса -оптимизировать творческий процесс глубокого изучения студентами нейрофизиологических основ психической деятельности, осмысления психических процессов и явлений, эффективного применения приобретенных знаний, навыков и умений .
          Учебное пособие адресовано студентам 2-го курса всех форм обучения направления «Психология».



Работа подготовлена на кафедре психологии и педагогики НГТУ.


УДК 612.8(075.8)
ББК 88.33я73



ISBN 978-5-7782-1588-7

                    © Антропова Л.К., 2011
                    © Новосибирский государственный технический университет, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие...............................................5
Методические указания по изучению курса...................5
Содержание программы учебной дисциплины...................8

Раздел I. СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ................................13
  Тема 1. Введение. Общая физиология сенсорных систем.14
  Тема 2. Зрительная система...............................22
  Тема 3. Слуховая и вестибулярная системы............28
  Тема 4. Обонятельная, вкусовая и соматосенсорная системы.34
Раздел II. ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ..........................38
  Тема 5. Формы индивидуального обучения..............38
  Тема 6. Условно-рефлекторная деятельность коры больших полушарий головного мозга.....................40
  Тема 7. Торможение условных рефлексов. Анализ и синтез в коре больших полушарий......................42
  Тема 8. Память......................................44
Раздел III. АДАПТИВНОЕ ПОВЕДЕНИЕ......................46
  Тема 9. Организация поведенческих реакций...........46
  Тема 10. Модулирующая система мозга.................50
  Тема 11. Мотивационные детерминанты поведения.......52
  Тема 12. Временная организация поведения............56

3

Раздел IV. ОСОБЕННОСТИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА...................................58
  Тема 13. Вторая сигнальная система и речь.............59
  Тема 14. Функциональная межполушарная асимметрия мозга.60
  Тема 15. Типы высшей нервной деятельности.............61
  Тема 16. Сознание и мышление..........................62
Библиографический список................................66
Приложение..............................................68
Вопросы к экзамену по физиологии высшей нервной деятельности и сенсорных систем......................................68

        Предисловие

   С незапамятных времен внимание человека привлекали проявления психической жизни. Откуда берутся мысли? Как понимать сознание? Что такое память, сон? Но только в прошлом столетии возникла наука - физиология высшей нервной деятельности (ВНД), которая изучает работу мозга как материального субстрата психических процессов. Учение И.П. Павлова о высшей нервной деятельности состоит из двух частей - учения об анализаторах и учения об условных рефлексах. Дальнейшие фундаментальные исследования высшей нервной деятельности и анализаторов позволили создать базовую дисциплину в области познания поведения человека. В настоящее время физиология высшей нервной деятельности - неотъемлемая часть профессиональной подготовки психолога, педагога, юриста, любого специалиста, работающего с людьми.
   Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем -это наука о физиологических механизмах поведения и психической активности. Она базируется на учении И.П. Павлова об условных рефлексах, совершенствовании объективных нейрофизиологических методов исследования и развитии современных научных концепций о работе мозга. Физиологический подход позволяет прогнозировать адаптивное поведение человека на основе оценки индивидуальных особенностей физиологических функций. В связи с этим физиология ВНД стала фундаментальной основой образования психолога и включена в учебные планы.


        Методические указания по изучению курса

   Учебное пособие «Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем» предназначено для самостоятельного изучения студентами 2-го курса физиологических механизмов поведения и психической

5

деятельности человека. Цель данного курса - ввести студента в проблемное поле физиологии высшей нервной деятельности, помочь ему осмыслить основные понятия, физиологические механизмы переработки сенсорной информации, ассоциативного обучения, памяти, потребностей, мотиваций, эмоций, индивидуальных особенностей и важнейшие физиологические методы исследования. Помочь сформировать представление о том, как используются физиологические знания в профессиональной деятельности, выработать необходимые навыки и умения проведения физиологического анализа психических процессов и состояний.
   После завершения изучения курса «Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем» студент должен:
   -     иметь научное представление о физиологических механизмах высшей нервной деятельности, роли этих знаний в профессиональной деятельности психолога;
   -     знать нейрофизиологические основы психических функций, процессов и состояний человека, физиологические механизмы основных форм поведения человека в зависимости от условий существования и индивидуальных особенностей, сущность метода условных рефлексов и других нейрофизиологических методов исследования в физиологии, используемых в практической психологии;
   -     владеть основами физиологического анализа процессов высшей нервной деятельности.
   Как же организовать самостоятельную работу при изучении курса? Данное учебное пособие выполнено в системе проблемно-модульного обучения, которое, основываясь на методике выявления противоречий в познавательном процессе, их раскрытии и разрешении, нацеливает студента на самостоятельное получение знаний и развитие своих интеллектуальных способностей, вооружает его необходимыми методами и средствами для этого.
   Изложение учебного материала предполагает выделение в пособии крупных смысловых блоков, осмысление проблем которых позволяет студенту глубоко изучить основные аспекты физиологии. Следует учитывать и то, что организация учебного процесса дает студенту возможность поэтапно осваивать знания с промежуточным закреплением уже изученного материала. Исходя из этого в учебных целях курс «Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем» разбит на четыре раздела: «Физиология сенсорных систем», «Обучение и

6

память», «Адаптивное поведение» и «Особенности высшей нервной деятельности человека».
   В первом разделе рассматриваются морфофункциональная организация, основные принципы строения и функции сенсорных систем, вопросы общей и частной физиологии сенсорных систем, принципы обработки сенсорной информации; во втором - анализируются нейрофизиологические механизмы обучения и памяти, особо выделяется форма ассоциативного обучения; в третьем разделе обсуждаются механизмы потребностей, мотиваций, эмоций, сна. Кроме того, определяются уровни организации поведения и роль модулирующей системы мозга в инициации мотивационного поведения. Четвертый раздел посвящен особенностям высшей нервной деятельности у человека: вторая сигнальная система, речь, типологические особенности человека, сознание, мышление.
   Изложение учебного материала соответствует учебной программе и требованиям ГОС по дисциплине «Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем». Изучение проблем курса должно быть основано на анализе научной, учебно-методической и справочной литературы. Список литературы приводится в конце учебного пособия. Литература к курсу подобрана таким образом, чтобы в ней нашли отражение фундаментальные проблемы физиологии высшей нервной деятельности и сенсорных систем. Студент обязан изучить рекомендуемые источники, вникнуть в суть представленных подходов, сопоставить их, прийти к собственному выводу и четко сформулировать свою позицию по той или иной проблеме.
   Все разделы представлены динамично и стереотипно. В дидактической структуре пособия отражены междисциплинарные связи, и это не случайно, так как данным связям образовательная технология уделяет особое внимание. В этом смысле знания, полученные студентами по дисциплине, должны соотноситься и интегрироваться с приобретенными знаниями в процессе изучения физиологии.
   Каждый раздел разбит на темы, а тема, в свою очередь, - на смысловые блоки. Ответы на предложенные проблемные вопросы позволяют понять, насколько глубоко студент осмыслил рекомендуемую литературу, сопоставил разные точки зрения, аргументированно обосновал свою.
   Для работы с большей частью курса рекомендуется пользоваться учебниками Н.Н. Даниловой, А.Л. Крыловой «Физиология высшей

7

нервной деятельности», А.С. Батуева «Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем», Е.И. Николаевой «Психофизиология» и учебным пособием В.М. Смирнова и С.М. Будылиной «Физиология сенсорных систем и высшая нервная деятельность». При ответах на вопросы советуем шире использовать построение схем и рисунков.
   Желаем успеха!

        Содержание программы учебной дисциплины

   Раздел I. Сенсорные системы
   Тема 1. Введение. Общая физиология сенсорных систем
   Предмет, методы и основные понятия физиологии ВНД и сенсорных систем. Краткая история развития учения о высшей нервной деятельности.
   Понятия «орган чувств», «анализатор», «сенсорная система». Принципы строения и основные функции анализаторов. Рецепторы, классификация рецепторов, механизм рецепции, рецепторное поле. Механизмы обработки афферентных импульсных потоков в местах переключения. Корковый конец анализатора. Нервная система с позиции теории информации. Принципы переработки информации в сенсорных системах. Взаимодействие сенсорных систем. Объективная и субъективная сенсорная физиология.
   Тема 2. Зрительная система
   Оптическая система глаза. Строение сетчатки, фоторецепторы. Фотохимические процессы при действии света. Острота зрения. Зрачковый рефлекс. Аккомодация. Обработка зрительной информации в коленчатых телах и зрительной коре.
   Тема 3. Слуховая и вестибулярная системы
   Строение и функции наружного, среднего и внутреннего уха. Кортнев орган. Механизм возбуждения волосковых клеток. Кодирование интенсивности звуковых сигналов. Проведение и обработка слуховой информации. Нейроны слуховых ядер, коленчатых тел и слуховой коры. Строение и функции вестибулярного анализатора. Отолитовый аппарат и полукружные каналы. Нейронные механизмы кодирования направления вектора силы углового и линейного ускорений движения. Вестибулярные ядра и тракты. Роль вестибулярного анализатора в оценке положения тела в пространстве и при его перемещении. Механизм поддержания позы.

8

   Тема 4. Обонятельная, вкусовая и соматосенсорная системы
   Рецепторный блок обонятельного анализатора. Обонятельный эпителий, обонятельные рецепторы. Обонятельные луковицы, обонятельный тракт. Механизм восприятия запахов. Первичная обонятельная кора. Участие нейронов обонятельной системы в поведенческих реакциях.
   Вкусовые рецепторы. Вкусовые луковицы. Вкусовые волокна барабанной струны и языкоглоточного нерва. Нейроны ядра одиночного пучка. Функция нейронов таламуса в детекции вкуса. Центры вкуса.
   Соматосенсорный анализатор. Рецепторные образования кожи. Механорецепция, проприорецепция и терморецепция. Висцеральная чувствительность. Барорецепторы, осморецепторы и волюморецепто-ры. Проприоцептивная чувствительность. Типы проприоцепции и проприорецепторов. Специфические и неспецифические пути проведения проприоцептивной информации. Болевая чувствительность. Но-цицепторы. Соматическая и висцеральная боль. Проводящие пути болевой чувствительности. Антиноцицептивная система.
   Раздел II. Обучение и память
   Тема 5. Формы индивидуального обучения
   Классификация форм обучения. Неассоциативное обучение. Сум-мационный рефлекс, импринтинг, подражание, сенсибилизация, фасилитация, привыкание. Ассоциативное обучение. Роль классических и инструментальных условных рефлексов в процессе обучения. Когнитивные формы обучения. Психонервная (образная) и элементарная рассудочная деятельность. Вероятностное прогнозирование.
   Тема 6. Условно-рефлекторная деятельность коры больших полушарий
   Безусловные рефлексы и инстинкты, их значение для приспособительной деятельности организма. Классификация безусловных рефлексов. Безусловный рефлекс как врожденная генетическая память. Локализация безусловных рефлексов в центральной нервной системе (ЦНС): центры голода, насыщения, жажды, агрессии. Иерархия врожденных реакций организма.
   Условный рефлекс. Условия и правила образования условных рефлексов. Классические и инструментальные условные рефлексы. Дуга условного рефлекса. Временная связь. Механизм образования и замыкания временной связи. Роль доминантного состояния центров ЦНС для образования условных рефлексов. Биологическая роль условных рефлексов.

9

   Тема 7. Торможение условных рефлексов. Анализ и синтез в коре больших полушарий
   Анализ и синтез в коре большого мозга. Безусловное торможение. Ориентировочный рефлекс. Запредельное торможение. Условное торможение и его виды: угасательное, дифференцировочное, условный тормоз и запаздывание. Механизм образования условного внутреннего торможения. Биологическая роль отрицательных условных рефлексов и безусловных видов торможения. Движение процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга. Иррадиация, концентрация; положительная, отрицательная и последовательная индукция. Динамический стереотип (ДС) и его роль в понимании поведенческих реакций. Значение ДС для обучения, приобретения трудовых, спортивных и других навыков.
   Тема 8. Память
   Виды памяти. Структурная организация памяти. Нейронная теория памяти. Память и научение. Временная организация памяти. Энграмма. Центры образования и хранения энграмм. Механизмы формирования кратковременной памяти. Консолидация энграмм. Молекулярные синаптические механизмы формирования долговременной памяти. Нарушение памяти. Амнезии.
   Рпдел III. Адаптивное поведение
   Тема 9. Организация поведенческих реакций
   Уровни интегративной деятельности мозга. Интегрирующая роль ЦНС. Четыре уровня интеграции ЦНС: нейрон, нейронный ансамбль (модуль), нервный центр, высший уровень - единая регулирующая система НС.
   Концептуальная рефлекторная дуга. Командные нейроны, нейроны-детекторы, модулирующие нейроны, сенсорные нейроны.
   Функциональная система как структурная модель поведенческого акта (П.К. Анохин, К.В. Судаков). Стадии функциональных систем. Афферентный синтез. Доминирующая мотивация, пусковая и обстановочная афферентация, аппарат памяти. Стадия принятия решения и формирование акцептора результата действия. Стадии афферентного синтеза, результат действия. Стадия обратной афферентации. Нейронные механизмы поведения. Биологически детерминированные виды целенаправленного поведения (пищевое, оборонительное, половое и т. д.). Социально детерминированные виды поведения (трудовая деятельность человека, обучение).

10

   Тема 10. Модулирующая система мозга
   Модулирующая система мозга в организации адаптивного поведения. Ретикулярная формация. Нейроанатомия. Стволовая ретикулярная формация. Восходящие и нисходящие, активизирующие и тормозные влияния. Неспецифические и специфические влияния ретикулярной формации. Роль ретикулярной формации в важнейших поведенческих и вегетативных реакциях нервной системы. Моноаминергическая система. Морфофункциональная организация. Влияние на лимбическую, гипоталамическую и подкорковую системы. Моноаминергическая система и мотивации. Противоболевые механизмы и моноаминергическая система.
   Тема 11. Мотивационные детерминанты поведения
   Детерминанты потребностей, классификация. Биологические, социальные и идеальные потребности. Потребности и воспитание.
   Функциональная структура мотиваций, биологическая роль мотиваций. Виды мотиваций. Потребности как основа мотивации. Общие свойства различных видов мотиваций. Мотивация как доминанта. Мотивация как основа поведенческих реакций. Роль гипоталамуса и коры больших полушарий в формировании мотиваций.
   Эмоции. Функции эмоций. Физиологическое выражение эмоций. Степени эмоционального напряжения. Структуры мозга, участвующие в формировании эмоций. Теории эмоций. Нейрохимические механизмы эмоций. Эмоциональное напряжение, эмоциональный стресс. Биологическая роль эмоций. Мотивации и эмоции как основные компоненты поведения.
   Тема 12. Временная организация поведения
   Время как фактор организации поведения. Адаптивное значение суточных ритмов. Роль сна в функционировании нейронов центральной нервной системы. Современные теории механизмов сна. Фазы сна. Электрическая активность мозга в цикле «сон-бодрствование». Участие ретикулярной формации в механизме сна. Роль сна в информационной деятельности ЦНС. Регуляция цикла «сон-бодрствование». Сновидения. Патологические формы сна. Гипноз и его механизмы.
   Раздел IV. Особенности высшей нервной деятельности человека
   Тема 13. Вторая сигнальная система и речь
   Биологические предпосылки к возникновению и развитию высших функций мозга человека. Первая и вторая сигнальные системы. Речь.

11

Основные функции речи. Организация центров речи в коре больших полушарий. Межполушарная асимметрия и речь. Развитие второй сигнальной системы у ребенка.
   Тема 14. Функциональная асимметрия мозга
   Морфофункциональная асимметрия полушарий. Виды функциональной асимметрии. Сенсомоторная асимметрия. Особенности психических процессов правого и левого полушарий. Физиология левого и правого полушарий. Асимметрия полушарий и ее роль в реализации высших психических функций.
   Тема 15. Типы высшей нервной деятельности
   Теории индивидуальности. Теория И.П. Павлова о типах высшей нервной деятельности. Основные корковые механизмы, положенные в основу классификации типов высшей нервной деятельности. Художественный, мыслительный и средний типы по И.П. Павлову. Темперамент в структуре индивидуальности. Типологические особенности ЦНС и их роль в поведении.
   Тема 16. Сознание и мышление
   Физиологические аспекты феномена сознания. Мышление. Структура процесса мышления. Развитие абстрактного мышления. Образное и вербальное мышление.