Главная / Физиология человека / Рецепторы / Кодирование информации в нервной системе

Кодирование информации в нервной системе

Раздражения, действующие на рецепторы, являются источниками информации для организма о бесконечном разнообразии изменений, происходящих во внешней среде и в его внутреннем состоянии. Получаемая peцептором информация передается затем в центральную нервную систему, где она перерабатывается и анализируется. Передача осуществляется по афферентным нервным волокнам в форме потоков нервных импульсов. Воспринимают ли органы чувств свет или звук, химические или механические воздействия, тепло или холод, информация о них поступает в центральную нервную систему в виде однородных сигналов.

Естественно возникает вопрос: каким образом информация, получаемая организмом, «закодирована», «зашифрована» в кажущемся монотонным единообразии нервных импульсов? Достижения электрофизиологии, развитие техники связи и разработка теории информации приблизили к пониманию этого теоретически важного и увлекательно интересного вопроса.

Электрофизиологический анализ сигналов, поступающих в центральную нервную систему по одному афферентному волокну от рецептора, показывает, что информация о действующих раздражениях передается в виде отдельных групп импульсов — «залпов». Амплитуда и длительность отдельных импульсов, проходящих по одному и тому же волокну, одинаковы, а частота и число импульсов в залпе могут быть различны. Отсюда следует, что в течение каждого малого интервала времени нервное волокно или передает импульс или не передает его, т. е. находится в одном из двух состояний: возбужденном или невозбужденном. На этом основании выдвигается предположение, что передача импульсов по нервному волокну осуществляется по двоичному коду: наличие импульса — отсутствие импульса.

Кодированием информации в нервной системе называется преобразование информации в условную форму — код. Двоичный код в виде различных комбинаций двух цифр — 0 и 1, применяется при вводе информации в электронную цифровую вычислительную машину. Он дает возможность ввести в машину очень большое количество информации о самых различных явлениях и событиях.

Объем информации, могущей быть переданной за единицу времени, определяется количеством двоичных единиц, или бит.

Зная количество импульсов, которое может передать отдельное нервное волокно в секунду, можно измерить емкость отдельного канала передачи информации. Если нервное волокно воспроизводит 100 имп/сек, то это означает, что за каждую 0,01 секунды успевает пройти 1 двоичная единица информации (1 импульс и одна пауза, отделяющая его от следующего импульса); следовательно, отдельное нервное волокно в данном случае передает в 1 секунду 100 бит информации. Учитывая разную группировку импульсов в залпе, зависящую от характера раздражения и свойств рецептора, даже одно нервное волокно может дать широкую возможность различения свойств раздражителя, действовавшего на рецептор.

Различение характера сигналов достигается в некоторой мере уже в периферических рецепторах, вследствие того что они «настроены» на восприятие лишь строго определенных сигналов, которые для них являются адекватными и по отношению к которым они особо чувствительны.

В некоторых органах чувств, например в глазу, имеются рецепторы, различно реагирующие на действие и на прекращение действия раздражителя (рис. 191). Одни рецепторы возбуждаются только в самом начале раздражения (рецепторы, реагирующие на «включение» раздражителя), другие — в момент прекращения раздражения (рецепторы, реагирующие «выключение» раздражителя), третьи — и в начале и в конце раздражения (рецепторы, реагирующие и на «включение» и на «выключение»). Существуют рецепторы, которые служат источником непрерывной («фоновой») импульсации, дающей информацию о состоянии готовности к работе органов (об их тонусе) и состоянии организма. Они могут реагировать учащением или, напротив, урежением и прекращением импульсации при отсутствии раздражителей.

В зависимости от силы раздражителя, действующего на орган чувств, возбуждается большее или меньшее число рецепторов, импульсы от которыx передаются по разному числу эфферентных нервных волокон. Так как разные рецепторы в пределах одного и того же органа чувств или рецепторного поля рефлекса могут отличаться по своей возбудимости, то при слабом раздражении оказываются возбужденными только наиболее возбудимые; при сильном раздражении возбуждаются и те рецепторы, возбудимость которых низка. К этому надо добавить, что пространственное расположение — топография — возбужденных рецепторов может быть весьма различным в зависимости от того, какая совокупность раздражений действует.

Так, при рассматривании двух разных пейзажей или при прослушивании двух разных музыкальных произведений возбуждаются разные группы рецепторов и залпы нервных импульсов, отличающиеся по частоте и числу, поступают в центральную нервную систему по-разному афферентным волокнам. Эти импульсы, возбуждая множество по-разному локализованных нейронов, являются для них источником чрезвычайно обширной информации. Вся она анализируется центральной нервной системой и ее высшим отделом — корой больших полушарий.

 

Рис. 191. Фоновая импульсация и реакция на освещение в трех разных волокнах зрительного нерва. Схема (по Р. Граниту). Стрелками отмечено включение и выключение света.
1 —рецептор реагирует на включение света; 2—рецептор реагирует на выключение света; 3 — рецептор реагирует и иа включение и выключение света. До и после начала реакции наблюдается фоновая импульсация.

   
 
 
Copyright © 2013
Медицинский сайт панель администратора
 
Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru
   
Создание сайта Вебцентр