2.2 Анализаторы человека
А. Тактильный анализатор (осязание) [1, 4, 6, 10]. На коже человека имеется около 500 тысяч неравномерно расположенных точек – тактильных анализаторов, которые реагируют на механические раздражители (прикосновение, давление). Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по минимальному давлению предмета на кожную поверхность, при котором начинается ощущение. На различных частях тела эти пороги различны: минимальный порог ощущения для кончиков пальцев кистей рук – 3 мг/мм2; для тыльной стороны кисти – 12 мг/мм2; а для кожи пятки – 250 мг/мм2[6].
Информация от всех этих тактильных рецепторов собирается в спинной мозг и по проводящим путям белого вещества поступает в ядра таламуса, а оттуда в высший центр тактильной чувствительности – область задней центральной извилины коры больших полушарий.
Временной порог тактильной чувствительности менее 0,1 с. Характерная особенность тактильных анализаторов – быстрое развитие адаптации, т.е. исчезновение чувства прикосновения при давлении. Время начала привыкания (адаптации) от 2 до 20 с.
Б. Болевой анализатор. Боль – сигнал тревоги для организма. На 1 кв. см кожи имеется не менее 100 болевых точек – оголенных окончаний нервов. Организм реагирует на боль рефлекторным движением. Между тактильными и болевыми рецепторами имеется противоречие: наименьшая плотность болевых рецепторов приходится на те участки кожи, которые богаты тактильными рецепторами. Это связано с различием функционального назначения рецепторов: болевые играют оборонительную и информационную роль, а тактильные – ориентировочную.
Биологический смысл боли заключается в том, что она, являясь сигналом опасности, мобилизует организм на борьбу за его самосохранение. Под влиянием боли перестраивается работа всех систем и повышается реактивность организма. Но боль, выполняя полезную функцию, может сама по себе стать опасной. При болевом шоке может возникнуть гибель организма.
Пороги болевой чувствительности:
кожа живота – 20 мг/мм2;
кончики пальцев – 300 мг/мм2.
Критическая частота слияния болевых раздражителей 3 Гц. Предполагается, что психофизический закон Вебера-Фехнера для этого анализатора не действует.
В. Температурные анализаторы [1, 6, 10]. Температурная чувствительность свойственна организмам, обладающим постоянной температурой тела, обеспечиваемой терморегуляцией. Температура кожи человека ниже температуры тела и различна на разных участках: на лбу – 34 – 35°С; на лице – 20 – 25°С; на животе 34°С; на стопах ног – 24 –27°С. Средняя температура раздетого человека – 30 – 32°С.
В коже человека обнаружено два вида тепловых рецепторов: одни реагируют только на тепло, другие – на холод. Всего на коже насчитывают около 30 тыс. тепловых точек и 250 тыс. холодовых. Абсолютный порог температурной чувствительности для тепловых точек – 0,2°С, для холодовых – 0,4°С. Порог различительной чувствительности около 1°С. Температурные анализаторы защищают организм от перегревания и переохлаждения.
Г. Вибрационный анализатор. Вибрация высокой интенсивности может привести к серьезным нарушениям деятельности всех систем человека и даже к тяжелому заболеванию. При небольших значениях интенсивности и длительности вибрация может быть полезна: снимает усталость, повышает обмен веществ, увеличивает мышечную силу (действие вибромассажера). Специальных анализаторов, воспринимающих вибрацию, пока ученые не обнаружили. Наиболее чувствительны к вибрации дистальные участки тела (наиболее удаленные от медиальной плоскости, например, кисти рук).
Диапазон ощущений вибрации колеблется от 1 до 10 000 Гц.
Д. Вкусовой анализатор. В физиологии существует четырехкомпонентная теория вкусовых ощущений: сладкое, горькое, кислое и соленое. Все остальные вкусы – их комбинации. Вкус воспринимается вкусовыми луковицами – микроскопическими образованиями в слизистой языка. Таких луковиц во рту несколько тысяч. Каждая луковица имеет 10–15 вкусовых клеток с ворсинками. Каждая луковица различает чаще всего один вкус. Разные участки языка имеют разную чувствительность к вкусовым веществам: кончик языка более чувствителен к сладкому, корень языка – к горькому, края языка – к кислому.
Е. Обонятельный анализатор. Запах может служить сигналом, предупреждающим об опасности. Для распознавания опасных для здоровья газов, не имеющих своего запаха, к ним для обеспечения безопасности добавляют одоранты. Приборов для определения запаха, лучших носа живого организма, пока нет. Обоняние у человека развито очень сильно, но у многих животных оно намного лучше. Слоны, например, улавливают запахи слонихи на расстоянии до 5 км.
Обонятельные клетки (их около 60 миллионов) располагаются в слизистой носа на площади около 5 см2. Клетки покрыты огромным количеством волосков длиной 30–40 ангстрем. Площадь их соприкосновения с пахнущими веществами составляет 5–7 м2! Если на анализаторы попадает опасное для здоровья вещество, то рефлекторно замедляется или прекращается дыхание (хлороформ, нашатырный спирт). Запахи способны вызвать отвращение к пище или другие отрицательные реакции (тошнота, обморок). Некоторые запахи изменяют (усиливают) зрительную функцию (толуол), слуховое восприятие (бензол) или повышает чувствительность одних рецепторов, снижая при этом других (камфара, например, усиливает чувствительность зрительных анализаторов к зеленому спектру и снижает к красному).
Абсолютный порог обоняния у человека измеряется долями миллиграмма вещества на литр воздуха, но общепризнанной классификации обонятельных ощущений нет.
Ж. Слуховой анализатор [1, 4, 6, 10]. Звуковые сигналы доставляют для человека значительную часть информации. Звуки воспринимаются ушами. Человеческое ухо – поразительно чувствительный орган. Оно выполняет две функции: восприятие звуков и сохранение равновесия тела. Ухо способно воспринимать перепад давления, какое происходит при подъеме на высоту в 8 мм. Человеческому уху доступны механические колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц.
По своему строению ухо делится на три части: внутреннее, среднее и наружное.
Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода (длиной, примерно, 2,7 см). Ушная раковина служит для улавливания звука и определения направления звука. Слуховой проход наглухо закрыт барабанной перепонкой толщиной 0,1 мм. Под влиянием звукового давления перепонка колеблется.
Среднее ухо заполнено воздухом. В нем имеются три маленькие косточки: молоточек, наковаленка и стремечко.
За средним расположено внутреннее ухо, заполненное специальной жидкостью. В нем находятся два органа: орган слуха и вестибулярный аппарат. В органе слуха находятся около 23 000 клеток – анализаторов, в которых звуковые волны превращаются в нервные импульсы.
Основными параметрами звуковых волн являются уровень интенсивности звуковой волны и частота, которые субъективно человеком воспринимаются как громкость и высота звука. Величина порога слышимости зависит от частоты звука. Предельным значением слухового рецептора является порог болевой чувствительности (130–140) дБ. Соотношение уровня интенсивности и частоты определяет уровень громкости звука.
З. Зрительный анализатор. Зрение – сложный биологический процесс, с помощью которого человек получает 90% информации об окружающем его мире, познает форму, цвет, величину предметов, направление и расстояние до них. Орган зрения – глаз – обладает высокой чувствительностью. Сетчатка глаза содержит множество отдельных светочувствительных элементов, которые воспринимают излучения с длиной волны от 380 (фиолетовый) до 760 (красный) нанометров. Остальной спектр человек без дополнительных приспособлений не видит.
Глаз реагирует на яркость, которая представляет собой отношение силы света (интенсивности), излучаемой поверхностью, к площади этой поверхности. Яркость выражается в нитах (нт). При больших яркостях возникает эффект ослепления (более 30 000 нт). Гигиенически приемлемая яркость до 5 000 нт. Например, яркость ночного безлунного неба равна 110–4 нт; яркость спирали лампы накаливания – 5106 нт; солнца – 5109 нт.
Под контрастом понимается степень воспринимательного отличия двух яркостей, разделенных в пространстве или времени (различение двух отдельных предметов, отличие предмета от фона).
Острота зрения характеризует минимальный угол, под которым две точки видны как раздельные. Две точки объекта, расположенные настолько близко друг к другу, что их изображения на сетчатке глаза попадают в один и тот же светочувствительный элемент, расположенный на сетчатке глаза, воспринимаются глазом как одна точка. Минимальный угол зрения, при котором две черные точки на белом фоне на расстоянии 10 метров различаются как отдельные, называется остротой зрения. Обычно острота зрения лежит в диапазоне от 1 до 10 минут. 1 минута – это угол, под которым виден отрезок в 1 см на расстоянии 34 метра от глаза [1]. Острота зрения у одного и того же человека зависит от освещенности, контрастности, формы и размеров объекта и др.
Ощущение, вызванное световым сигналом, в течение некоторого времени сохраняется, несмотря на исчезновение сигнала. Инерция зрения составляет 0,1 – 0,3 с. Если сигнал был большой интенсивности, то возникает послеобраз в дополнительном цвете (темные предметы кажутся светлыми, а светлые – темными). При резком интенсивном сигнале послеобраз чаще возникает желтого или красного цвета. При воздействии прерывистых раздражителей (мельканий) возможно появление стробоскопического эффекта. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени гашения зрительного образа, то прерывистое наблюдение субъективно ощущается как непрерывное. При этом эффекте возможна иллюзия неподвижности движущихся предметов, что может стать причиной травм и аварий. Негативное действие стробоскопического эффекта увеличилось с появлением газоразрядных ламп. Колебания электрического напряжения в сети создают в таких лампах колебания светового потока. Если частота вращения некоторого объекта совпадет с частотой колебания светового поля, может создаться эффект остановки объекта.
При восприятии объектов в двумерном и трехмерном пространствах различают поле бинокулярного зрения и глубинное зрение. Поле бинокулярного зрения охватывает в горизонтальном направлении 120 – 160°, в вертикальном вверх – 55 – 60°; вниз – 65 – 72°. Ошибка оценки расстояния до 30 метров составляет 12 %.
И. Цветовой анализатор. Оптический анализатор глаза включает два вида рецепторов: палочки (130 млн.) и колбочки (7 млн.). Колбочки – рецепторы хроматического (цветного) зрения, они обеспечивают «дневное» зрение. Палочки – рецепторы ахроматического зрения, осуществляют «ночное» видение. Благодаря палочкам человек видит ночью, но зрение его бесцветное. Днем главный орган – колбочки и зрение человека цветное. У голубей и кур нет палочек, только колбочки – они ночью не видят. Отклонения бывают и у человека: дальтонизм, цветовая слепота, куриная слепота. При цветовой слепоте все цвета воспринимаются как серые. Дальтоники не различают красный и зеленый цвета: они для них кажутся серыми. Дальтониками являются около 5% всех мужчин и только 0,5% женщин.
Любой цвет человек воспринимает как комбинацию трех основных цветов: красного, синего и зеленого. Наиболее чувствительна сетчатка глаза к зеленому цвету. Это самый полезный успокаивающий цвет.
К. Органический анализатор. Мозг человека получает информацию не только от внешней среды, но и от самого организма. Чувствительные аппараты имеются практически во всех внутренних органах, они вырабатывают сигналы, которые являются необходимым условием для регуляции деятельности внутренних органов. Пороги их изучены недостаточно. Нервная система поддерживает состояние всех органов в относительном постоянстве – в гомеостазе.
В вопросах защиты от опасности имеет значение время реакции организма на различные раздражители. Для разных людей и разных анализаторов это время различно. Среднее время реакции на раздражение разных групп анализаторов приведено в табл. 2.1.
Таблица 2.1 – Среднее время реакции человека на раздражитель
Анализатор
|
Раздражитель
|
Время реакции, с
|
болевой
|
укол
|
0,13
|
вестибулярный
|
вращение
|
0,4
|
вкусовой:
|
горький
|
1,08
|
-»-
|
кислый
|
0,54
|
-»-
|
сладкий
|
0,45
|
-»-
|
соленый
|
0,31
|
зрительный
|
свет
|
0,15
|
слуховой
|
звук
|
0,12
|
тактильный
|
прикосновение
|
0,09
|
температурный
|
тепло, холод
|
0,28
|
Все анализаторы функционируют в сложном взаимодействии. Ядром является рефлекторный путь – постоянные и временные нервные связи между их мозговыми концами. Структура связей формируется в зависимости от условий жизни человека. Если человек попадает в необычную ситуацию, то может возникнуть конфликт. Чтобы предотвратить его появление, нужно сформировать новые рефлекторные пути за счет тренировок. В реальных условиях на каждый анализатор одновременно действуют несколько раздражителей, причем действие одних сказывается на действии других анализаторов. Например, сильный шум снижает зрение. Чувствительность зрительного анализатора изменяется под действием запахов, температуры, вибрации. Поэтому, определяя оптимальные условия функционирования человека, нужно учитывать всю систему возможных раздражителей.
|
