感知觉生理心理学课件.ppt
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1、 第三章第三章 感知觉生理心理学感知觉生理心理学 1 感觉感觉 是人脑对直接作用于感觉器官的事物的个别属性的认识是人脑对直接作用于感觉器官的事物的个别属性的认识,是一种是一种心理现象,它是以生理过程为基础的。心理现象,它是以生理过程为基础的。感觉系统感觉系统:感觉器官感觉器官-传入神经传入神经-感觉通路感觉通路-感觉中枢感觉中枢 感受器感受器 指探测某类物理事件的特殊神经元。指探测某类物理事件的特殊神经元。感觉换能感觉换能 感觉刺激转化为感受器电位的过程,后者感觉刺激转化为感受器电位的过程,后者是一种分级的慢电位。是一种分级的慢电位。感受器电位感受器电位 在物理刺激的诱发下,感受器细胞产生在物
2、理刺激的诱发下,感受器细胞产生的分级慢电位。的分级慢电位。2 感觉系统的分类:感觉系统的分类:距离感觉系统距离感觉系统:视、听视、听 化学感觉系统化学感觉系统:嗅、味嗅、味 躯体感觉系统躯体感觉系统:触、温、痛、动、位置、触、温、痛、动、位置、平衡平衡 外部感觉外部感觉:接受外部世界的刺激接受外部世界的刺激 内部感觉内部感觉:接受机体内部的刺激接受机体内部的刺激 (机体自身的运动与状态机体自身的运动与状态)3感觉的产生:感觉的产生:4 1特异性感觉系统特异性感觉系统(specific projection system)1)特点:)特点:点对点的感觉点对点的感觉(投射投射)关系;关系;与皮层第
3、与皮层第细胞形成突触;细胞形成突触;倒置分布;倒置分布;投射面积与外周感受野有关。投射面积与外周感受野有关。2)功能:)功能:产生特定感觉;产生特定感觉;激发皮层发出冲动,引发相应的反应(骨骼肌活动、内脏激发皮层发出冲动,引发相应的反应(骨骼肌活动、内脏反应和情绪反应)。反应和情绪反应)。2非特异性投射系统非特异性投射系统(non-specific projection system)1)特点:)特点:弥漫性投射到大脑皮层的广泛区域,非点对点的投射关系;弥漫性投射到大脑皮层的广泛区域,非点对点的投射关系;与各皮层细胞形成突触;与各皮层细胞形成突触;引起锥体细胞去极化作用弱。引起锥体细胞去极化作
4、用弱。2)功能:改变大脑皮层兴奋状态,维持觉醒。)功能:改变大脑皮层兴奋状态,维持觉醒。56 各种特异感觉系统向大脑皮层的各种特异感觉系统向大脑皮层的上行通路上行通路均发出均发出许多许多侧支侧支达脑干被盖部的网状结构,再由脑干网状结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,向构发出网状上行和下行纤维,向大脑皮层大脑皮层广泛弥散性广泛弥散性地投射,调节大脑皮层的兴奋性水平,也向地投射,调节大脑皮层的兴奋性水平,也向感觉感觉乃至乃至运动系统运动系统弥散投射,以便对各种感受刺激均可给出适弥散投射,以便对各种感受刺激均可给出适度的反映。度的反映。许多特异的专一感觉系统和网状非特异
5、投射系统,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。共同实现着对外部刺激或事物属性的感受功能。7不同感觉在大脑皮层的投射听觉嗅觉语言运动控制中央沟触觉和压觉味觉视觉面部识别8 在各种感觉系统中,在各种感觉系统中,不但存在着从不但存在着从外周外周 中枢中枢和从和从低级中枢低级中枢 高级中枢高级中枢的传的传递过程;递过程;每一级中枢神经元之间还通过轴突侧支发生横向作用的每一级中枢神经元之间还通过轴突侧支发生横向作用的侧抑制侧抑制机制。此外,还存在着高级中枢对低级中枢,乃至对机制。此外,还存在着高级中枢对低级中枢,乃至对感官的感官的下行性抑制下行性抑制影响
6、,调节感觉系统的兴奋性水平。影响,调节感觉系统的兴奋性水平。感受阈值感受阈值:即刚能引起主观感觉或细胞电活动变化即刚能引起主观感觉或细胞电活动变化的最小刺激强度。各种特异感觉系统均有自己的适宜刺激,的最小刺激强度。各种特异感觉系统均有自己的适宜刺激,对其感受阈值最低,即对其感受最灵敏。对其感受阈值最低,即对其感受最灵敏。随着刺激物长时间持续作用,感受灵敏率下降,感受阈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,这种现象称值增高,这种现象称感受器的适应感受器的适应。9 共同基本生理特性共同基本生理特性:无论哪种感觉系统均由感觉器官、感觉神无论哪种感觉系统均由感觉器官、感觉神经、感觉通
7、路和多级感觉中枢组成。中枢中每经、感觉通路和多级感觉中枢组成。中枢中每个神经元在外周都有自己一定范围的感受野。个神经元在外周都有自己一定范围的感受野。神经元对自己感受野中的适宜刺激感受阈值最神经元对自己感受野中的适宜刺激感受阈值最低,感受最灵敏。各感觉系统对外部刺激有一低,感受最灵敏。各感觉系统对外部刺激有一定的选择性和适应性。定的选择性和适应性。10 第一节第一节 视觉视觉生理心理学生理心理学课程内容:1、视觉系统的刺激2、视觉系统解剖结构3、视网膜对视觉信息的编码4、视觉信息的分析:纹状皮层的作用5、视觉信息的分析:视觉联合皮层的作用11 第一节第一节 视觉生理心理学生理心理学学习目标:1
8、、描述视觉信息的换能过程。2、描述光感受器和视网膜节细胞对视觉信息的编码。3、描述并讨论纹状皮层神经元对朝向、运动、空间频率和颜色的响应方式。4、描述视觉联合皮层的解剖结构,讨论两条视觉通路的位置功能。5、描述两种基本视觉失认症类型:统觉性失认症、统觉性失认症、联想联想性失认症。性失认症。12 第一节第一节 视觉生理心理学生理心理学 380-760nm 380-760nm 人类可见光波人类可见光波 1314颜色 由三个知觉维度决定:色调 波长 饱和度 相对纯度 亮度 光的强度15一、视觉信息的产生(一)视觉系统解剖结构 视觉系统由眼、视神经、视束、皮层下中枢、视皮层组成,实现着视觉信息的产生、
9、传递、加工等三种过程。眼的基本功能:将外部世界千变万化的视觉刺激转换为视觉信息,这种基本功能的实现,依靠两种生理机制,即眼的折光成像机制眼的折光成像机制和光感光感受机制受机制。16(一)视觉系统的解剖结构不透明,不允不透明,不允许光线通过许光线通过透明,允许透明,允许光线通过光线通过环形肌肉结构环形肌肉结构虹膜上的小虹膜上的小开口,调节开口,调节光线进入眼光线进入眼睛的多少睛的多少 透明、洋葱样排列透明、洋葱样排列的层状结构的层状结构 由附在其上的睫状由附在其上的睫状肌调节肌调节 其形状的改变,使其形状的改变,使远处和近处的物体都远处和近处的物体都能够在视网膜上聚焦,能够在视网膜上聚焦,形成清
10、晰的图像调形成清晰的图像调节节17二、视觉系统的解剖结构无色透明的无色透明的胶状物质胶状物质18(一)视觉系统的解剖结构光线通路:光线通路:角膜角膜 瞳孔瞳孔 晶状体晶状体视神经视神经 视网膜视网膜 玻璃体玻璃体19(二)眼内折光装置及反射活动 眼内折光装置:角膜、房水、晶状体、玻璃体、瞳孔。使外部世界在视网膜上形成上下颠倒左右相反的像20 为保证视网膜上清晰成像,瞳孔大小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。瞳孔反射(光反射):在黑暗中瞳孔扩大光照时瞳孔缩小的反应。调节反射: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
11、界景物在视网膜上清晰成像的重要生理机制。近视矫近视矫治治21二、视觉信息的传递 (一)光感受器-视锥、视杆细胞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。22 感光细胞感光细胞 视杆细胞,视杆细胞,1.2亿亿 视网膜视网膜 视锥细胞,视锥细胞,600万万231.视锥细胞视锥细胞n 负责日间视觉负责日间视觉n 提供环境中细小特征的信息,保提供环境中细小特征的信息,保证视觉的清晰度证视觉的清晰度/敏度敏度n 与色觉有关分辨不同波长光线与色觉有关分辨不同波长光线的能力的能力242.视杆细胞视杆细胞n 对光更敏感,在昏暗环境中
12、,视觉主要由视杆对光更敏感,在昏暗环境中,视觉主要由视杆细胞提供细胞提供3.视盘视网膜上另一个特征结构视盘视网膜上另一个特征结构n 神经节细胞的轴突汇聚一起,通过视神经离开神经节细胞的轴突汇聚一起,通过视神经离开眼球眼球n 没有任何感光细胞,形成盲点没有任何感光细胞,形成盲点254.黄斑黄斑n 视觉最敏锐视觉最敏锐,只有视锥细胞与一个双极细只有视锥细胞与一个双极细胞、一个神经节细胞胞、一个神经节细胞5.双极神经元双极神经元n 双极细胞连接视锥细胞、视杆细胞,将视双极细胞连接视锥细胞、视杆细胞,将视冲动通过神经节细胞传出冲动通过神经节细胞传出26 感光色素感光色素n 埋藏于小盘膜内的特殊分子,人
13、类一个视杆细埋藏于小盘膜内的特殊分子,人类一个视杆细胞中大约有胞中大约有1000万个。万个。n 由视蛋白(一种蛋白)和视黄醛(一种脂质)由视蛋白(一种蛋白)和视黄醛(一种脂质)构成。维生素构成。维生素A是视黄醛前身。是视黄醛前身。n 视杆细胞的感光色素视紫红质,暴露于光线后视杆细胞的感光色素视紫红质,暴露于光线后,分解为视蛋白和视黄醛,分解为视蛋白和视黄醛2728视网膜的结构:视网膜分为内、外两层 外层(色素上皮层色素上皮层):由色素细胞组成,由此产生和储存一些光化学物质 内层(神经层神经层):由5种神经细胞组成,从外向内依次为视感受细胞(视杆细胞和视锥细胞)、水平细胞、双极细胞、无足细胞和神
14、经节细胞。29视网膜细胞联系的一般规律:在视网膜周边区:几个视感受细胞1个双极细胞、几个双极细胞1个神经节细胞视敏度较差视敏度较差 在视网膜中央凹部:每个视锥细胞1个双极细胞1个神经节细胞相联系中央凹视敏度最高中央凹视敏度最高。视敏度视敏度指视觉系统分辨最小物体或物体细节的能力。由视感受细胞、双极细胞和神经节细胞形成神经信息传递的垂直联系;由水平细胞和无足细胞在垂直联系之间进行横向联系,1个神经节细胞及与其相互联系的全部其他视网膜细胞,构成视觉的最基本结构与功能单位,称之为视视感受单位感受单位。30 视盘:在这里,神经节细胞的轴突汇聚到一起,通过视神经离开眼球。由于视盘处没有任何光感细胞于是在
15、我们的视野里形成了一个盲点。31视网膜内的信息传递:32 除了神经节细胞之外,视网膜上的其他细胞对光刺激的反应均类似光感受细胞类似光感受细胞,根据光的相对强度变化给出级量反应,这种级量反应是缓慢的电变化,不能形成可传导的动作电位,但可与邻近细胞的慢变化发生时间和空间总和效应。水平细胞和无足细胞对视觉信息横向联系横向联系的作用正是以慢电位变化的总和效应为基础的。在视网膜上对光刺激的编码,只有神经节细胞神经节细胞才类似于脑内其他神经元,产生单位发放,对刺激强度按调频的方式给出神经编码。视网膜的横向联系中,水平细胞和无足细胞对信息的处理和从光感受细胞至双极细胞间的信息传递都是以级量反应为基础的模拟过
16、程,只有神经节细胞的信息传递才是全或无的数字化过程。33视觉信息的换能过程:图6-6视网膜内的神经回路视网膜内的神经回路。落在光感受器上的光线诱发一个超极化过程,导致光感受器释放更少的神经递质。正常情况下神经递质使双极细胞膜发生超极化,因此,其释放量减少引起双极细胞膜去极化。去极化过程导致双极细胞释放更多的神经递质,从而激活节细胞。34光线光线眼的屈光系统折射眼的屈光系统折射聚集于视网膜聚集于视网膜感光细胞:视锥、视杆细胞感光细胞:视锥、视杆细胞双极细胞双极细胞节细胞节细胞轴突会聚轴突会聚视神经视神经视交叉视交叉鼻侧纤维交叉颞侧纤维不交叉视束视束外侧膝状体外侧膝状体发出纤维发出纤维视辐射视辐射
17、初级视觉中枢(初级视觉中枢(V1):):次级视皮层(次级视皮层(V2V3V4)距状沟两侧的皮质距状沟两侧的皮质 (二)视觉的传导通路周围突周围突中枢突中枢突第第 一级一级 神神 经经 元元第第 二二 级级 神神 经经 元元第第 三三 级级 神神 经经 元元(皮层下中枢)(皮层下中枢)35外侧膝状体结构图:36初级视觉通路图 (人脑水平切面示意图)(纹状皮层)37神经节细胞(低级中枢)视神经外侧膝状体(皮层下中枢)视放射投射大脑等级视皮层(V1、2、3、4)(V1)与简单视感觉有关(V2)与图形或客体的轮廓或运动感知有关(V4)主要与颜色觉有关,颞上钩深部与人物面孔识别功能有关。38思考题思考题
18、1 1:为什么有时候草原猎鹰要歪着头?为什么有时候草原猎鹰要歪着头?39思考题思考题2 2:o 如果你发现一个物种,视椎细胞相对视杆细胞的比例很高,你觉得它的生活方式是怎样的呢?-我们应该预期这一物种在白天高度活跃而夜间几乎不活动。40颜色编码颜色编码(一)多色说(一)多色说(二)三原色说(二)三原色说(Thomas YoungThomas Young,18021802)。41颜色编码颜色编码 三原色理论三原色理论n 验证:对高等灵长类动物视网膜的生理学研究验证:对高等灵长类动物视网膜的生理学研究发现色觉由三种视锥细胞负责。发现色觉由三种视锥细胞负责。n 每种视锥细胞中含有的视蛋白决定了吸收何
19、种每种视锥细胞中含有的视蛋白决定了吸收何种波长的光波长的光n 视锥细胞有分别含有视锥细胞有分别含有感红光色素感红光色素、感绿光色素感绿光色素、感蓝光色素感蓝光色素三种。三种。42短波长视椎细胞的反应中等波长视椎细胞的反应长波长视椎细胞的反应431967年Ragnar Arthur Granit,Halden Keffer Hartline以及George Wald 以他們对于视觉机制的研究共享诺贝尔奖的殊荣。1981年David Hunter Hubel 以及 Torsten N.Wiesel诺贝尔奖得主视觉系统。44颜色编码o 若若红红、绿绿、蓝蓝三种视锥细胞兴奋程度三种视锥细胞兴奋程度=1
20、11=111白白色觉色觉;o 若若红红、绿绿、蓝蓝三种视锥细胞兴奋程度三种视锥细胞兴奋程度=410=410红色觉红色觉;o 若若红红、绿绿、蓝蓝三种视锥细胞兴奋程度三种视锥细胞兴奋程度=281=281绿色觉。绿色觉。4546o First,看上面图的点,首先靠近看,然后离很远看,你会注意到在离得近的时候蓝点看起来是蓝色的,离得远的时候就变成了黑色,而其他的颜色在蓝色看不见的时候仍然是可见的?o Then,请解释原因47o 这是何种现象这是何种现象,请用学过的,请用学过的生理心理学知生理心理学知识进行解释。识进行解释。48对立过程理论对立过程理论o 对立过程理论:根据颜色对立物来知觉颜色。即大脑
21、中的机制是在三个连续体上知觉颜色,一个连续体是从红色到绿色,另一个是从黄色到蓝色,还有一个是从白色到黑色。o 假设机制如下图所示:双极细胞被短波长(蓝)光激活并受到中等波长和长波长光的抑制。这个双极细胞的活动的增强就会产生蓝色的体验,活动减弱就会产生黄色的体验。如果短波长光刺激这个细胞时间足够长,这个细胞就会变疲劳。如果我们现在撤去这个短波长光,短波长感受器的兴奋作用就会小于长波长和中等波长感受器的抑制作用,他的反应就会低于基线水平,于是就产生了黄色的体验。(反应的增强会产生一种知觉,降低会产生另一种知觉)。4950对立过程理论可以解释上述后像现象吗?后像的产生式视网膜的作用机制?Or大脑皮层
22、的作用?51视网膜皮层理论视网膜皮层理论52o 色弱:对色调的辨别能力下降色弱:对色调的辨别能力下降o 全色盲:没有视椎细胞或者视椎细胞的信息传递不到全色盲:没有视椎细胞或者视椎细胞的信息传递不到皮层皮层颜色视觉缺陷颜色视觉缺陷53o 三种视锥细胞异常色觉缺陷三种视锥细胞异常色觉缺陷n 红色盲:不能分辨红和绿,世界只有黄和蓝;视敏红色盲:不能分辨红和绿,世界只有黄和蓝;视敏度正常说明并不缺乏红绿视视锥,只是红视锥细胞度正常说明并不缺乏红绿视视锥,只是红视锥细胞中填充视绿视锥细胞的视蛋白中填充视绿视锥细胞的视蛋白n 绿色盲:绿视锥细胞中填充红视锥细胞的视蛋白绿色盲:绿视锥细胞中填充红视锥细胞的视
23、蛋白n 蓝色盲:蓝色盲:1 1个个/10000/10000人,缺乏蓝视锥,难看到短波人,缺乏蓝视锥,难看到短波长的色调,世界由红和绿构成。长的色调,世界由红和绿构成。颜色视觉缺陷54 色盲的遗传:色盲的遗传:色盲属于伴性遗传色盲属于伴性遗传,色盲基因与它的等位基因(正常基因)色盲基因与它的等位基因(正常基因)只位于只位于X X染色体上,而在染色体上,而在Y Y染色体上都没有。色盲基因是隐性染色体上都没有。色盲基因是隐性的(用的(用b b表示),与之相对应的正常基因是显性的(用表示),与之相对应的正常基因是显性的(用B B表示表示),男性只有一个男性只有一个X X染色体,只要是在染色体,只要是在
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