Книга: Коснуться невидимого, услышать неслышимое

Информация и раздражители

Информация и раздражители

Какими бы ни были механизмы и процессы, лежащие в основе восприятия и реализации различных форм поведения, они обусловлены прежде всего информационной структурой внешнего мира. И хотя большинство организмов воспринимают лишь малую часть информации, которая определяется физическими свойствами внешней среды, этого оказывается достаточным для формирования адаптивного поведения.

Между организмом и средой существует «зона раздела». Именно в этой зоне физические процессы, связанные с предметами, явлениями и событиями внешнего мира, превращаются в содержание той информации, которой оперирует организм. В качестве «зоны раздела» между источниками информации и организмом можно рассматривать не только поверхностные нервные структуры, воспринимающие раздражители, но и все «вспомогательные» структуры, преобразующие различные формы сигналов в тот вид, которым владеет организм на основе врожденных качеств или овладевает на протяжении жизни в процессе обучения. Итак, первые «зоны раздела» — это системы, преобразующие разные формы воздействия в так называемый нервный код. Код содержит информацию, которая, будучи преобразованной в воспринимающих структурах — органах чувств — и переданной в мозг, используется организмом для оценки качества внешнего мира и обусловливает основные качества биологического отражения (рис. 1).

Рис. 1. Информация о действующих сигналах и свойствах биологической воспринимающей системы.

Получаемая нервной системой информация, представленная уже в виде нервного кода, должна пройти следующую «зону раздела», где после формирования ощущения код превращается в «образ», и только тогда процесс воздействия на организм переходит в процесс восприятия воздействия. Именно процесс осознания, или интерпретации сенсорного сообщения, является той вехой, которая отделяет сенсорные процессы от перцептивных. Наконец, третья «зона раздела» — это переход от восприятия к ответу, к действию, которое предваряется принятием решения на основе наследованно закрепленных программ и обучения. Реакция организма может быть активной — реализуемой в движении, и пассивной — в бездействии, отсутствии видимого наблюдателем ответа. И в том и в другом случае — это ответ организма на воздействия, на поступившую, преобразованную и воспринятую информацию (рис. 1).

Биолог-экспериментатор, исследующий деятельность органов чувств, этих «входных ворот информации», содержащих несколько «зон раздела», сталкивается со множеством сложных, спорных, а подчас и неразрешенных вопросов. Условия здесь диктует природа, поскольку любая биологическая организация — это система, заданная длительной эволюцией, система многокомпонентная, саморегулирующаяся, единая и вместе с тем постоянно взаимодействующая со множеством других систем. Несомненно, что аналитический подход к изучению биологических систем, подход, широко использующий методы точных наук, является необходимым и первым шагом на пути раскрытия закономерностей деятельности системы как единого целого. Именно аналитическими методами, с использованием достижений физики, химии и других наук, изучены многие фундаментальные вопросы физиологии сенсорных систем. Очевидно также, что аналитический подход, столь плодотворно использующийся на протяжении последних 100 лет в экспериментальной физиологии и далеко не исчерпавший себя, должен дополняться системными изучениями организма как единого целого, с учетом деятельности его составных частей в их взаимодействии и взаимообусловленности.

В последнем случае, однако, возникают особо сложные в методологическом отношении проблемы. Известно, например, что значительная часть информации, получаемой организмом, не реализуется в виде конкретного образа, и более того, вообще не доходит до сферы сознания. Это не значит, однако, что организм не отвечает на данный раздражитель и, соответственно, на передаваемую сенсорной системе информацию. Отсутствие ощущения, двигательной реакции или речевого ответа отнюдь не означает полного отсутствия восприятия данного раздражителя. Используя психофизиологический эксперимент, направленный на изучение соотношения и соответствия раздражителя, ощущения и реакции, исследователь одновременно может применять методы оценки непроизвольных физиологических показателей, проводить параллели или корреляции между стимулами и реакциями, а также учитывать промежуточные этапы, которые в терминах нейрофизиологии описываются как процессы передачи и переработки информации в нервной системе животных. Особое значение приобретает использование идентичных стимулов в исследованиях реакций животных и человека, равно как и применения количественно сравнимых измерений стимулов и реакций. Системный подход к изучению сенсорных процессов, не расчленяющий целостный акт восприятия на процессы чисто сенсорные и прецептивные, является важнейшей задачей будущих исследований, хотя первые шаги в этом направлении делаются уже в настоящее время.

Независимо от пути, подхода и метода изучения сенсорного восприятия для исследователя очевидно, что полнота восприятия предметов и явлений окружающего мира обусловлена не только количеством информации, содержащейся в окружающей среде, но и свойствами, особенностями и ограничениями воспринимающих систем. И каким бы множеством качеств ни обладал воспринимаемый объект, его внутреннее разнообразие будет полнее представлено в более сложной высокоорганизованной системе, состоящей из множества элементов, способных фиксировать различные свойства воздействия (раздражителя).

Раздражители органов чувств можно разделить по крайней мере на две большие группы: адекватные (если для стимуляции применяется тот же вид энергии, к которому данный орган чувств наиболее чувствителен) и искусственные (если для стимуляции применяется любой вид энергии, вызывающий, однако, такие изменения в органах чувств, которые приводят к ощущению). Адекватные стимулы — это зрительные (световые), слуховые (звуковые), кожные (механические, температурные, болевые), вкусовые (растворы химических веществ), обонятельные (пахучие вещества) раздражители. Адекватная стимуляция может быть физиологической, если ее величина лежит в пределах диапазона нормальной функции органа чувств, и нефизиологической, если вызывает патологические изменения в соответствующем органе или в организме. Когда адекватная стимуляция состоит из элементов, присутствующих в естественной окружающей среде, то она рассматривается как натуральная. Примером натуральной стимуляции может служить использование зрительных раздражителей, моделирующих движение насекомого в поле зрения лягушки, для которой насекомое является добычей. Как натуральный слуховой стимул можно рассматривать звуковые сигналы животного, подтверждающие наличие пищи или сигнализирующие об опасности. В случае натуральной стимуляции экспериментатор имеет дело с множеством параметров, описываемых физическими и математическими или химическими методами. Оказывается необходимым также принимать во внимание биологические аспекты подобной стимуляции. Поэтому многие исследователи предпочитают иметь дело лишь с ограниченным набором легко контролируемых параметров стимуляции.

Искусственная стимуляция связана с применением раздражителей, не несущих тот вид энергии, который в обычных условиях раздражает данный орган чувств. Это, например, механическое раздражение глаза, электрическое раздражение рецепторов органов чувств и нервов. Во многих случаях искусственное раздражение нефизиологично и неадекватно. Например, электрическое раздражение нервов млекопитающих, которые в отличие от многих рыб не имеют специализированной электрорецепторной воспринимающей системы и в обычной естественной среде не встречаются с токами такой силы, которая может в экспериментальных условиях раздражать их нервы.

Искусственные раздражители, и в особенности электрический ток, несмотря на неадекватность, явились, однако, мощным инструментом аналитического изучения важнейших закономерностей деятельности органов чувств и нервной системы. Применение таких раздражителей в диапазонах, не вызывающих необратимых изменений тех структур, к которым они приложены, позволяет исследователям, например, надеяться на компенсацию утраченной сенсорной функции в тех случаях, когда повреждены воспринимающие поверхности — эти первые «зоны раздела», — за счет непосредственного действия на волокна сенсорных нервов.

И все-таки многолетний опыт, накопленный трудом физиологов, биологов и врачей-клиницистов, свидетельствует о том, что непременным условием нормального восприятия являются неповрежденные рецепторные воспринимающие структуры и вовремя обученный, «компетентный» мозг.