感觉生理心理学PPT课件.pptx

感觉的生理心理学基础 第二章感觉的生理心理学的基础 第一节视觉生理心理学第二节听觉生理心理学第三节味觉与嗅觉生理心理学第四节躯体感觉生理心理学 感觉 感觉定义 对事物个别属性的反应 受高级心理现象制约 感觉系统 感觉器官 传入神经 感觉通路和感觉中枢构成 感觉系统分类 特异感觉系统和非特异投射系统 1 距离感觉系统 视觉听觉2 化学感觉系统 嗅觉味觉3 躯体感觉系统 其它感觉感觉是怎样产生的感觉系统的感受阈值感觉系统的感受野 特异感觉系统和非特异投射系统 各种特异感觉系统向大脑皮层的上行通路均发出许多侧支达脑干被盖部的网状结构 再由脑干网状结构发出网状上行和下行纤维 向大脑皮层广泛弥散性地投射 调节大脑皮层的兴奋性水平 也向感觉乃至运动系统弥散投射 以便对各种感受刺激均可给出适度的反映 许多特异的专一感觉系统和网状非特异投射系统 共同实现着对外部刺激或事物属性的感受功能 1 感受阈值 即刚能引起主观感觉或细胞电活动变化的最小刺激强度 各种特异感觉系统有自己的适宜刺激 对其感受阈值最低 即对其感受最灵敏 2 感受器的适应 随着刺激物长时间持续作用 感受灵敏率下降 感受阈值增高 这种现象称感受器的适应 3 感受野 把有效地影响某一感觉细胞兴奋性的外周部位 称为该神经元的感受野 第一节视觉生理心理学 视觉系统由眼睛 视神经 视束 皮层下中枢和视皮层等部分组成 实现着对视觉信息的产生 传递和加工 一 视觉信息的产生二 视觉信息的传递三 视觉信息的加工与编码 一 视觉信息的产生 眼睛的基本功能 视觉刺激视觉信息 这种基本功能的实现 依靠两种生理机制 眼睛的折光成像机制和光感受机制 眼的折光成像机制 将外部刺激清晰地投射到视网膜上 激发视网膜上化学和光生物物理学反应 实现能量转化的光感受功能 产生视感觉信息 一 视觉信息的产生 一 在视网膜上折光成像的生理心理学机制1 眼内折光装置及反射活动2 眼动的生理心理学机制 二 视网膜的光感受机制1 光生物化学反应2 光生物物理学反应3 颜色视觉信息的光生物学基础 一 在视网膜上折光成像的生理心理学机制 1 眼内折光装置及反射活动在眼球的结构中 角膜 房水 晶状体 玻璃体以及瞳孔都是它固有的眼内折光装置 为保证视网膜上清晰成像 瞳孔大小与晶状体曲率的变化起着重要作用 瞳孔的光反射 调节反射是实现折光成像这种功能的生理基础 1 瞳孔反射 光反射 2 瞳孔皮肤反射3 调节反射 1 瞳孔反射 光反射 瞳孔反射也称光反射 在黑暗中瞳孔扩大 光照时瞳孔缩小的反应 瞳孔反射的感受器是视网膜的视杆及视锥细胞 视觉信息经双极细胞 神经节细胞沿视神经 视交叉 视束和上丘臂到达顶盖前区 由它发出的神经冲动到达同侧及对侧的缩瞳核 该核属于副交感神经中枢 2 瞳孔 皮肤反射 身体任一部分的皮肤受到强刺激引起疼痛 就会反射性的引起瞳孔扩大 这是一种交感神经兴奋的自主神经反射活动 也是人的意志无法控制的 3 调节反射 调节反射是一种较为复杂的反射活动 既包括不随意性自主神经反射活动 又包括眼外肌的随意性运动反应 视轴 晶体曲率和瞳孔同时变化的反射活动就是调节反射 是保证外界景物在视网膜上清晰成像的重要生理机制 2 眼动的生理心理学机制 通过眼外肌的反射活动 保证使运动着的物体或复杂物体在网膜上连续城乡的机制 也就是眼动的生理心理学机制 眼外肌由3对肌肉组成 内外直肌 上下直肌和上下斜肌1 随意性眼动2 非随意性眼动3 眼动中枢 1 随意性眼动 1 共轭运动 眼睛的运动有许多方式 当我们观察位于视野一侧的景物又不允许头动时 两眼共同转向一侧 两眼视轴发生同方向性运动 称为共轭运动 2 辐辏运动 辐合与分散的共同特点是两眼视轴总是反方向运动 称辐辏运动 辐辏运动和共轭运动都是眼睛的随意运动 a辐合 正前方的物体从远处移向眼前时 为使其在视网膜上成像 两眼视轴均向鼻侧靠近 称为辐合 b分散 物体由眼前近处移向远处时 双眼视轴均向两颞侧分开 称为分散 2 非随意的眼动 1 扫视 微扫视和较大的扫视2 注视 在两次扫视之间 眼球不动 称注视 其持续时间约在150 400毫秒之间 3 快速微颤 注视期间 眼睛并非绝对不动 事实上此时眼睛发生快速微颤 微颤运动保证视网膜不断变换感受细胞对注视目标进行反映 从而克服了每个光感受细胞由于适应机制而引起的感受性降低 4 追随运动 震颤是慢相和快相交替的过程 3 眼动中枢 眼动中枢主要位于脑干网状结构 大脑皮层和小脑也存在眼动的高级中枢 小结 无论是通过眼外肌引起的眼动还是眼内折光机装置发生的折光调节作用 都是使外景物在网膜上清晰成像的重要机制 只有在网膜上成像 才能激发起光生物化学与光生物物理学反应 产生视感觉信息 二 视网膜的光感受机制 1 光生物化学反应 光分解反应 光化学效应放大效应2 光生物物理学反应3 颜色视觉信息的光生物学基础 1 光生物化学反应 1 光分解反应视紫红质 光 视黄醛 视蛋白2 光化学效应放大效应 催化剂引起的一连串的反应 a 当光分解反应发生时 激活了三磷酸鸟苷 GTP 与G蛋白的结合 b GTP与G蛋白的结合又激活了磷酸二酯酶 使第二信使分子 cGMP 失活 视紫红质在光照时迅速分解为视蛋白和视黄醛 视黄醛分子在光照时由11 顺型 一种较为弯曲的构象 变为全反型 一种较为直的分子构象 视蛋白分子构象也发生改变 经过较复杂的信号传递系统的活动 诱发视杆细胞出现感受器电位 在亮处分解的视紫红质 在暗处又可重新合成 亦即它是一个可逆反应 全反型的视黄醛变为11 顺型的视黄醛 很快再同视蛋白结合 拓展材料 维生素A与视力 当维生素A略为不足时 便会影响视力 眼睛视网膜的细胞含有一种感光的化学物质 视紫红质 系由维生素A与视蛋白结合而成 所有到达眼睛的光线 都会分解这种物质 视神经则将眼睛所看到的影像传达给大脑 愈来愈多的视紫质产生又受到破坏 这种再生与分解的过程不断重复 维生素A就像照相机的底片 底片用完 即无法显出影像 维生素A是一种无色的物质 它可从动物性食物中获得 在人体或动物体内 可以由一种黄色的色素 即胡萝卜素形成维生素A 胡萝卜 杏 山药 所有的绿色蔬菜及海藻类食物中 都有胡萝卜素 颜色愈深 含量愈高 无论在白天或是夜晚 我们的视力都需要维生素A 而夜间的视觉机能 则完全依赖维生素A 因此 维生素A缺乏时 在黑暗中便无法看清事物 你可以在夜间开车时 测量自己的维生素A是否足够 当对面来车的灯光照到你的眼睛 使你暂时看不见东西 如果视觉能立即恢复 则身体里的维生素A足够 否则你便需要很久才能恢复视力 视力恢复所需的时间长短 取决于维生素A缺乏的程度轻重 夜间发生车祸的人 往往是缺乏维生素A 公路上夜晚的照明较佳时 发生车祸的几率较少 因为光线充足时 视觉对维生素A的依赖程度较低 谁需要补充维生素A 对白天明亮的光总是感到刺眼 必须戴上墨镜才会感到舒适时 是因为进入严重的光线愈少 维生素A的损耗愈少 大多数戴墨镜的人 是缺乏维生素A 无法适应正常的光线 打字员及文字工作者 经常接触白纸上所反射的光线 眼睛容易疲劳 饮食中若含有丰富的维生素A 则可以预防 长时间缝纫 阅读书报或看电视的人 在昏暗的光线中工作的矿工 接触跳动光源的焊接工 在强烈的光线及暗房中工作的摄影师 居住在沙滩或海边的人们 阳光反射在白色的沙滩上 经常会产生视觉障碍 这些人都需要大量的维生素A 2 光生物物理学反应 视网膜光感受细胞在暗处静息条件下 静息电位仅为 20毫伏 不同于神经纤维的 70毫伏 静息状态下钠离子通道开放光作用时 钠离子通道关闭 膜超级化电位可达 40毫伏 光感受细胞的电位变化是级量反应 随光强度增加感受器电位幅值增大 3 颜色视觉信息的光生物学基础 光生物化学反应主要发生在视杆细胞之中 是产生明暗视觉信息的基础 颜色视觉的光生物化学基础在于视锥细胞内的视蛋白结构不同 蓝紫色视锥细胞 绿色视锥细胞和红色视锥细胞 二 视觉信息的传递 一 视网膜内信息的传递 二 视觉通路与信息传递 一 视网膜内信息的传递 视网膜分内外两层 外层是色素上皮层 内层是由5种神经细胞组成的神经层 神经层 从外向内 感光细胞 水平细胞 双极细胞 无足细胞 神经节细胞感光细胞 双极细胞 神经节细胞1 26亿100万个视网膜中央凹的视敏度最高 视感受单位最小除了神经节细胞外 视网膜上的其他细胞对光刺激都类似于光感受细胞 根据光的相对强度变化给出级量反应 水平细胞和无足细胞对视觉信息的横向联系的作用正是以慢电位变化的总合效应为基础的 侧抑制的基础 二 视觉通路与信息传递 神经节细胞 外侧膝状体 枕叶颞侧不交叉V1简单视觉鼻侧交叉V2物体轮廓V4颜色视觉梭状回面孔识别 2 2视觉信息的传递 2 2 1视网膜的信息传递 人类视网膜感光细胞有视杆和视锥细胞两种 视锥细胞对光的敏感性较差 介导昼光觉 但能辨别颜色 且对物体表面的细节和境界都能看得清楚 有很高的分辨力 视杆细胞对光的敏感性较高 介导暗光觉 只能区别明暗 而无色觉 视感杆细胞所含的感光物质为视紫红质 三 视觉信息加工与编码 一 视中枢神经元的感受野 二 视觉信息提取的功能柱理论1 特征提取功能柱2 空间频率柱 一 视中枢神经元的感受野 处于外部视野一定部位的视觉刺激 总会聚焦成像于斯网膜相应位置上 与之对应的光感受细胞通过光生物学反应产生神经冲动 引起相应神经节细胞的兴奋 再将神经冲动传向外侧膝状体和视皮层的某些相应的神经元 总之 视野 视网膜和各级视中枢的某些神经元之间有着精确的空间对应关系 一 视中枢神经元的感受野 感受野 把有效地影响某一感觉细胞兴奋性的外周部位 称为该神经元的感受野 神经节细胞和外侧膝状体神经元的感受野的形状和特点相似 即同心圆的感受野 视皮层神经元的感受野则可能有简单型 复杂型和超复杂型3种不同形式的平行线或长方形式的视觉感受单位大的神经节细胞 其视野大 开反应 对感受野施予光刺激引起神经节细胞单位发放频率增加的现象 闭反应 撤出光刺激引起神经节细胞单位发放频率增加的现象 开中心细胞 在神经节细胞同心圆式的感受野中 其中心区光刺激引起神经节细胞开反应 周边区闭反应的神经节细胞称为开中心细胞 闭中心细胞 同上相反 感受野中心区引起神经节细胞闭反应 感受野周边区引起开反应的神经节细胞 神经节细胞 外侧膝状体的神经元分为 开中心细胞和闭中心细胞视皮层神经元分为 简单型 复杂型和超复杂型 1视网膜神经节细胞 感受野呈现同心圆式 其中心区和周边区之间总是拮抗的 2外侧膝状体神经元 其感受野与神经节细胞基本相似 形成中心区和周边区相互拮抗的同心圆式的感受野 3皮层神经元的感受野分三种类型 简单型 复杂型 超复杂型 1 简单型感受野 面积较小 引起开反应和闭反应的区均呈直线型 两者分离形成平行直线 但两者可以存在空间总和效应 2 复杂型感受野 较简单型大 呈长方形且不能区分出开反应与闭反应区 可以看成是由直线型简单感受野平行移动而成 也可以看成是大量简单型皮层细胞同时兴奋而造成的 3 超复杂型感受野 其反应特性与复杂型相似 但有明显的终端抑制 即长方形的长度超过一定限度则有抑制效应 总之 1 简单型的细胞感受野是直线形 与图形边界线的觉察有关 2 复杂型和超复杂型细胞为长方形感受野 与对图形的边角或运动感知觉有关 二 视觉信息提取的功能柱理论 功能柱 具有相同感受野并具有相同功能的视皮层神经元 在垂直于皮层表面的方向上呈柱状分布 只对某一种视觉特征发生反应 从而形成了该种视觉特征的基本功能单位 1 特征提取功能柱2 空间频率柱 1 特征提取功能柱 在视皮层内存在着许多视觉特征的功能柱 如颜色柱 眼优势柱和方位柱 2 空间频率柱 视觉空间频率分析器的理论认为视皮层神经元类似于傅里叶分析器 每个神经元敏感的空间频率不同 图像的空间频率 每一种图像基本特征在单位视角中重复出现的次数就是该特征的空间频率 由远及近观察同一物体 其空间频率变小 反之变大空间频率柱成为人类视觉的基本功能单位 对复杂景物各种特征的空间频率进行并行处理和译码是视觉的基本生理现象 补充 神经节细胞通过双极细胞接受感受细胞经换能而产生的电位变化 此处的双极细胞只起传递信息作用 它不对信息作任何加工 由于这种电位变化与外界光刺激相对强度的对数成正例 所以是一种很缓慢的 级量反应 不能由此形成可传导的动作电位 神经冲动 神经节细胞的作用 就是将这种按级量反应的缓慢变化电位转换成按 全或无 反应的神经冲动 也称 神经发放 与此同时 由于神经节细胞具有很长的轴突 其末梢止于后丘脑的 外侧膝状体 这样也就完成了视觉信息由视网膜向皮层下低级视觉中枢的传入 而神经节细胞的轴突 轴突因为细长 也被称为神经纤维 就是实现视觉信息传入的传入神经 称为 视传入神经 简称 视神经 外侧膝状体一方面接受来自两眼颞侧的视神经 另一方面还接受来自两眼鼻侧的视神经 但前者不交叉 后者要交叉 也就是说 左外侧膝状体接受左眼颞侧的视神经和右眼鼻侧的视神经 而右外侧膝状体则接受右眼颞侧的视神经和左眼鼻侧的视神经 外侧膝状体的结构与大脑皮层相似 也由6层细胞组成 其中1 4 6层接受对侧交叉视神经束 来自鼻侧 的传入 2 3 5层则接受同侧不交叉视神经束 来自颞侧 的传入 由外侧膝状体发出的第二级视神经纤维将视神经发放投射至大脑皮层的高级视觉中枢 先到达视觉皮层基本区V1 在布洛德曼17区 继而V1又与视皮层的V2区 在布洛德曼18区 V3区 在布洛德曼19区 V4区 也在布洛德曼18区 等视觉皮层联络区发生联系 其中V1区先完成初步的视觉感知 V2进一步完成与图形 轮廓及运动感知有关的加工 V3实现动态形状感知 V4则是布洛德曼18区中与颜色感知有关的区域 第二节听觉的生理心理学 一 声音刺激的物理参数和心理物理参数二 耳与听觉通路三 听觉信息的神经编码 1 音高的神经编码与听觉理论 2 音强的神经编码 3 对音色的神经编码 4 声源空间定位的神经编码四 听觉门控理论与听觉门控障碍 一 声音刺激的物理参数和心理物理参数 人能听到频谱大约为20 16000赫兹的各种声波 对400 1000赫兹的声波最敏感 物理声学分析声音的频率 振幅或声压以及复合声的频谱 心理声学考虑到这些参数与人类主观听觉间的关系 提出相应的参数是音高 音强和音色 二 耳与听觉通路 耳蜗 听觉通路 95内和 05外 毛细胞 双极细胞 延脑耳蜗神经核 外侧丘系 下丘 内侧膝状体 颞叶 延脑的上橄榄核和斜方体 听觉通路 耳蜗核 内侧膝状体 由内侧膝状体将听觉信息传送到颞叶的初级听皮层 41区 和次级听皮层 21区 22区 42区 三 听觉信息的神经编码 1 音高的神经编码与听觉理论2 音强的神经编码3 对音色的神经编码4 声源空间定位的神经编码 1 音高的神经编码与听觉理论 听觉信息的神经编码与听觉理论 德国黑尔姆霍兹听觉共振假说 位置理论 频率理论 美国贝克西行波学说 1969诺贝尔奖 齐射原理总之 关于内耳音高编码问题的两种方式为细胞分工编码和频率编码 对低频声刺激以频率编码为主 而高频声刺激以细胞分工编码为主 2 音强的神经编码 在外周和中枢内对音强编码的机制较为复杂 可分为级量反应式编码 调频式编码 细胞分工编码 毛细胞膜电位去极化和感受器电位都是级量反应 毛细胞释放兴奋性神经递质 引起兴奋性突触后电位是级量反应 这些过程均受制于声音刺激的强度 在耳蜗螺旋神经节内的双极细胞至皮层下的各级听觉中枢 均实现着调频式编码 听觉中枢的单位发放频率不仅决定于声音刺激的强度而且还决定于它的频率 音高 听皮层对音强的信息的编码与对音高的编码一样 是细胞分工编码 3 对音色的神经编码 频率自动分析的机制 使听觉系统不断对复杂声音的频谱进行傅里叶转换 由大量神经元分别对不同频率的谐波进行音高和音强的编码 细胞分工编码的机制类似于视皮层的复杂细胞和超复杂细胞一样 在听皮层内也存在着特征提取的各种特殊神经元及相应的功能柱 分别对音色进行模式识别过程 4 声源空间定位的神经编码 声源空间定位的神经编码有两种基本方式 锁相 时差编码 强度差编码 这两种编码都依靠两耳听觉差为基础 前者是由声波到达两耳之间的时差所形成的空间定位 后者是由声波强度在两耳之间形成的声源空间定位效应 靠神经元单位发放锁相机制对距离较近的低频声源进行精确空间定位的神经中枢位于内侧上橄榄核 靠双耳音强差对高频生源定位的中枢位于外侧上橄榄核 四 听觉门控理论与听觉门控障碍 幻听 听觉门控机制受损正常人的P50抑制 精神病患者的P50抑制障碍 第三节味觉与嗅觉生理心理学 一 味觉1 味觉感受器2 味觉传导通路3 味觉的信息加工二 嗅觉1 嗅觉感受器与嗅觉通路2 嗅觉信息加工 一 味觉 1 味觉感受器味觉感受细胞 味蕾 细胞分工 甜咸苦酸等4种基本味觉感受细胞 2 味觉传导通路 易溶解的物体 舌前2 3 味觉细胞相联的神经纤维加入第7对脑神经 舌后1 3加入第9对脑神经 舌咽神经 舌根及会厌等处的纤维加入第10对神经 迷走神经 脑干孤束核 桥脑味觉区 丘脑 大脑皮质的前岛叶 最高级味觉中枢 一 味觉3 味觉的信息加工 在四种基本味觉刺激时 发生3种感受器电位 去极化电位 超极化电位 超极化 去极化相性感受器电位 3种都是级量反应 3种不同的感受器电位取决于4种基本味刺激呈现的组合方式 味觉细胞兴奋除靠感受器电位激发神经元产生神经冲动外 还可能靠化学传递而引发神经冲动 味觉神经信息的编码主要是靠细胞分工和空间编码 但不是绝对的 二 嗅觉1 嗅觉感受器与嗅觉通路 嗅觉感受器分布在鼻腔内上鼻道与鼻中隔后上部 这里的黏膜上皮分布着嗅感受细胞 支持细胞和基底细胞 嗅觉通路 嗅感受细胞 嗅球 嗅束 杆状 球状 僧帽细胞 前梨状区及杏仁核内侧 海马回钩皮层 二 嗅觉2 嗅觉信息加工 嗅感受细胞 级量反应嗅球 调频反应嗅觉系统的神经编码规律比较简单 主要是从级量反应到调频反应 中枢与外周之间存在着简单对应的空间编码关系 嗅觉信息也常引起机体的防御反应外激素 指动物释放的一种特殊的化学物质 用它来影响其它动物的行为 特别是生殖行为 第四节躯体感觉生理心理学 一 躯体感觉模式及其编码的一般规律二 浅感觉及其上行通路三 深感觉及其传导通路四 内脏感觉与痛觉 一 躯体感觉模式及其编码的一般规律 1 躯体的感觉模式是多种多样的 可将它们由表及里分三个层次 1 浅感觉 包括触觉 压觉 振动觉 温度感觉等 这些感受细胞都分布在皮肤中 2 深感觉 是对关节 肢体位置 运动及受力作用的感觉 它们的感受细胞分布在关节 肌肉 肌腱等组织中 3 内脏感觉 一般情况下这些感觉并不投射到意识中来 分布在脏器 血管壁之中 受到牵拉或触压会引起痛觉 2 躯体感觉神经编码的基本规律是对各种刺激模式进行细胞分工编码 而这些细胞又以不同空间对应关系分布着 对于刺激强度则以神经元单位发放频率的改变进行编码 躯体内外的各种刺激 按其刺激性质引起相应感受细胞的兴奋 感觉神经 脊髓神经元 丘脑腹后核 大脑皮质 中央后回 根据体表功能不同 在中央后回的代表区也有所不同脊髓感觉神经元在体表的感受野类似同心圆在大脑皮层中的感觉神经元的分布于其在躯体中的感受也存在着点对点的空间定位关系 在脊髓到丘脑的各级结构中 感受野相同的各种模式的神经元彼此分离在丘脑以上的脑高级结构中 感受野相同的神经元聚在一起 形成超柱 对同一躯体部位的各种感觉进行综合处理 二 浅感觉及其上行通路 浅感觉的感受器种类较多 都分布在皮肤内 最大的是柏氏小体 最小的是游离神经末稍 分别对触压 振动 温度和有害刺激发生反应 压觉感受器 刺激强度感受器 无毛皮肤中主要是莫克尔氏细胞 有毛皮肤中主要是触盘 还有一种感受器既存在于有毛皮肤又存在于无毛皮肤之中 特点 对外部刺激的适应性较差 他们不仅感受压力的相对强度 对压力持续时间也很敏感 触觉感受器 速度检测器 梅斯诺感受器存在于无毛皮肤 毛囊感受器存在于有毛皮肤之中 特点 对压力的适应性较快 对压力的变化速度十分敏感 但对静止不动的压力不敏感 振动决感受器 加速度检测器 柏氏小体 椭圆形环层结构的囊状小体 引起柏氏小体激发神经冲动的正弦交流电阈值 既决定于波幅高度 又决定于交流变化的频率 游离神经末稍 阈检测器 每根皮肤神经都含有半数的无髓鞘神经纤维 它们的直径小 传导神经冲动的速度极慢 具有多种感受功能 温度感觉 痛觉 少部分被称为阈检测器 浅感受器的传导通路 感受器官 脊髓神经节 脊髓感觉中枢 脊髓丘脑前束和侧束 脊髓丘系 丘脑腹后外侧核核后核 中央后回上2 3部 主要传导轻触觉 痒觉 温度觉和痛觉 头面部浅