Органы чувств — это специализированные периферические образования, обеспечивающие восприятие действующих на организм внешних раздражителей. Благодаря своей высокой специализированной возбудимости те или иные органы чувств обеспечивают восприятие только определенных видов раздражения. В связи с этим у человека выделяют органы: зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания. Не следует путать понятие «орган чувства» и «рецептор», на который действует раздражитель. Так, например, не следует путать глаз как орган зрения и сетчатку глаза — рецептор, который входит в состав органов чувств, но составляет только один из его компонентов. Помимо сетчатки, в состав органа зрения (глаза) входят и преломляющие среды глаза, и различные его оболочки, и его мышечный аппарат. Таким образом, понятие органы чувств относится к совершенно определенному периферическому образованию. Вместе с тем следует подчеркнуть, что понятие органы чувств является в значительной степени условным, так как сам по себе орган чувств не может обеспечить ощущения как такового. Для возникновения того или иного субъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило от них в центральную нервную систему — в специальные отделы коры больших полушарий. Именно с деятельностью высших отделов мозга связано возникновение субъективных ощущений. Таким образом, любой из органов чувств представляет собой лишь периферический отдел сложного соединения нервных структур, обеспечивающих возникновение специфической формы ощущения (см. Анализаторы).
Органы чувств — специализированные рецепторные образования, обеспечивающие восприятие организмом изменений, происходящих в окружающем мире и в самом организме. Биологическое назначение органов чувств заключается в их участии в сложной приспособительной деятельности организма, направленной на постоянное уравновешивание его со средой (И. П. Павлов). Наряду с этим органы чувств, будучи аппаратом восприятия внешнего мира, принимают участие в создании субъективного мира организма, являющегося отражением внешней, объективной действительности.
По мере эволюционного развития эта сторона их функции приобретает все большее значение, открывая перед организмом широкую возможность познавать внешний мир.
Органы чувств являются анализаторами (см.) химических, механических, световых, звуковых, температурных и других раздражений, падающих на рецепторы (см.), характеризующиеся тонкой специализацией. Так, часть зрительных рецепторов — палочки — служит для сумеречного зрения, а другая часть их — колбочки — для дневного зрения; механорецепторы делятся на фазные, воспринимающие динамическую, и статические, воспринимающие статическую деформацию, и т. д.
Отличительная особенность органов чувств — их высокая чувствительность (см.) и способность функционировать в широком диапазоне интенсивностей действующих адекватных раздражителей.
Основные закономерности деятельности органов чувств были установлены путем измерений ощущений человека с помощью так называемого психофизического метода. Одна из таких закономерностей, описанная еще в 19 веке, получила название закона Вебера—Фехнера, согласно которому величина ощущения (S) пропорциональна логарифму интенсивности действующего раздражения (J): S=algJ.
Этот закон, подтвержденный в дальнейшем и объективными методами исследования, является общим для различных органов чувств и соблюдается преимущественно в области диапазонов средней интенсивности раздражений.
Не все реакции органов чувств достигают сознания в виде ощущений. Реакции, протекающие во внутренних органах, мышцах, вестибулярном аппарате и т. д., остаются в форме «темного чувства» (И. М. Сеченов). Для изучения подобных реакций большое распространение получил электрофизиологический метод, позволивший изучать биоэлектрические явления (см.) в рецепторах, одиночных волокнах и отдельных нервных клетках. Вживление микроэлектродов позволило изучать реакции нервных центров и клеток на целом животном в сочетании с эмоциональными и поведенческими актами. Успехи кибернетики и бионики открыли возможность для моделирования функций рецепторов и невронов и создания протезов, компенсирующих в той или иной мере недостаток некоторых органов чувств. Большую роль в объективном изучении органов чувств человека и животных, особенно в сравнительно-физиологическом плане, по-прежнему играет метод условных рефлексов (см.).
В ответ на действие адекватного раздражителя рецептор того или иного органа чувств приходит в состояние возбуждения, в основе которого лежит медленное отрицательное изменение заряда (деполяризация) рецепторной мембраны, носящее название рецепторного, или генераторного, потенциала. Величина этого потенциала подчиняется закону Вебера — Фехнера. Рецепторный потенциал определяет возникновение в отходящем от рецептора нервном волокне импульсов, частота которых линейно связана с амплитудой потенциала. Увеличение интенсивности раздражения приводит к возрастанию частоты импульсов в отдельном нервном волокне и вовлечению в активность большего числа волокон. Возникающее ощущение определяется не простым частотным кодом, а комплексом импульсов во многих нервных волокнах, передающих информацию.
С точки зрения современной науки специфика ощущений зависит от организации корковых проекций (см. Архитектоника коры большого мозга). Так, электрическое раздражение коры головного мозга, осуществляемое во время нейрохирургических вмешательств, вызывает у оперируемого ощущение, качество которого зависит от места раздражения. Приложение электродов к зрительной проекции вызывает ощущение света, к вкусовой — вкуса и т. д. Специфическая чувствительность органов чувств к определенным раздражениям зависит от устройства рецепторов. Механизм передачи информации от рецепторов к мозгу является общим для всех органов чувств и выражается в потоке импульсов, характеризующихся разной частотой, длительностью и межимпульсными интервалами.
Первичная обработка поступающей информации осуществляется уже на периферии. Это происходит оттого, что рецепторы каждого органа чувств анатомически связаны между собой, образуя рецептивное поле, иннервируемое отдельным нервным волокном. Уже в отдельном рецепторе может происходить сложное взаимодействие возбуждения и торможения, осуществляемое с участием промежуточного нейрона, связанного через коллатерали с нервным волокном, отходящим от рецептора. Разряд импульсов в любом волокне, кроме того, зависит не только от параметров раздражения данной рецепторной единицы, но и от пространственно-временного распределения возбуждения по всей группе взаимодействующих рецепторов. В результате периферического взаимодействия подчеркиваются пространственные и временные контрасты раздражителя. Пространственная суммация возбуждения определяет значение площади раздражения для характеристики величины и порога реакции органов чувств. Для зрительного аппарата эта зависимость выражается формулой: J·S=K, в которой J — порог интенсивности, S — площадь, К — постоянная величина. Если учитывать, что на данной площади не все рецепторные элементы могут функционировать, то формула принимает вид: J·S(P—р)=К, где Р—р—количество функционирующих элементов (П. Г. Снякин).
В органах чувств выделяют сенсорные единицы, которые по-разному отвечают на действие раздражителя: одни отвечают на начало (включение) раздражения, другие — на его окончание (выключение), третьи — на начало и окончание, четвертые характеризуются непрерывной импульсацией, пятые тормозятся действием раздражителя. Такая специализация, а также существование элементов с различными порогами чувствительности обеспечивают своеобразную «фильтрацию» раздражений и способствуют более тонкому анализу внешнего мира.
Характерная особенность органов чувств — функциональная мобильность, т. е. способность реагировать не всей массой составляющих элементов, а дробно, парциально. Это свойство является одним из механизмов установления оптимума функционирования органов чувств (П. Г. Снякин).
При действии раздражителей (например, света или звука) происходит снижение чувствительности органов чувств; по прекращению их действия или в их отсутствии (темнота, тишина) наблюдается обратный процесс повышения чувствительности органов чувств. Изменение чувствительности органов чувств под влиянием раздражения носит название адаптации (см.). Она зависит как от изменения притока афферентных импульсов с рецепторов, так и от сдвигов функционального состояния вышележащих нервных структур.
Афферентные импульсы с рецепторов поступают в корковое представительство органов чувств как по специфическим, так и неспецифическим путям; последние связаны с ретикулярной формацией (см.) мозга. В коре головного мозга (см.) органы чувств представлены первичными проекциями, или ядрами (зрительными, вкусовыми, слуховыми и др.), и зонами перекрытий корковых проекций, куда поступают импульсы от разных органов чувств. Большинство корковых нейронов реагирует на приход импульсов определенной модальности (вкусовой, механической, температурной); лишь незначительное количество нейронов способно отвечать на импульсы разной модальности. Наличие зон перекрытия корковых проекций — один из механизмов взаимодействия органов чувств, объединения и синтезирования информации, поступающей от различных рецепторов. Органы чувств функционируют не изолированно, а оказывают тормозящее или активирующее влияние друг на друга. Многосторонность предметов и явлений внешнего мира отражает комплексная работа органов чувств, лежащая в основе предметного восприятия.
Функционирование органов чувств не ограничивается поступлением афферентных импульсов с рецепторов и расшифровкой их кода в нервных центрах мозга, а включает в себя также ответные влияния центров на воспринимающий аппарат. Эти рефлекторные по своей природе влияния носят характер «настройки» рецепторного аппарата на наилучшее восприятие раздражений и могут осуществляться посредством специальных эфферентных волокон, входящих в состав сенсорных нервов, волокон вегетативной нервной системы, нейрогуморальным путем, а также посредством аппарата мышечной рецепции. Большую роль в регуляции рецепторов и нейронов корковых проекций органов чувств играет ретикулярная формация. Существенное значение имеет также условнорефлекторная регуляция органов чувств. Центральная регуляция сенсорного притока лежит в основе экономичности работы нервных структур, в основе образования механизма временной связи, выполняет задачу переключения внимания, распознавания и т. д. См. также Вкус, Зрение, Обоняние, Осязание, Слух.