Характеристика анализаторов и закон Вебера

Здоровье человека - это состояние полного физического, психологического и социального благополучия, отсутствие болезней или физических дефектов. С медицинской точки зрения: Здоровье - это, прежде всего, состояние организма, в котором отмечается соответствие структуры и функции, а также способность регуляторных систем поддерживать постоянство внутренней среды (гомеостаз).

Гомеостаз – состояние внутреннего динамического равновесия природной системы, которое поддерживается регулярным обновлением основных ее структур, материально-энергетического состава и постоянной функциональной саморегуляцией во всех ее звеньях.

Нормальная жизнедеятельность человека заключается в том, что его организм сталкивается постоянно, ежедневно с различными раздражителями. Для поддержания постоянства внутренней среды организма в ответ на действие этих раздражителей возникают адекватные реакции. Эти реакции по силе, характеру, длительности и времени свойственны большинству людей данной популяции. Свойство организма отвечать изменением жизнедеятельности на различные воздействия окружающей среды называется реактивностью. Реактивности организма объединены в системы.

Важным элементом жизнедеятельности является активная разведка, поиск новой среды обитания, перехода к новым условиям существования и труда. Такая деятельность необходима для накопления жизненного опыта, повышение жизнестойкости и возможности выживания человека.

Для получения такой информации организм человека снабжен анализаторами.

Анализаторы– это совокупность взаимодействующих образований периферической и центральной нервной системы, которые осуществляют восприятие и анализ информации о явлении, которое происходит как в окружающей среде, так и внутри самого организма.

Все анализаторы в принципиальном структурном отношении однотипны. Работа любого анализатора начинается с обнаружения и восприятия сигнала из внешней или внутренней среды. На втором этапе анализаторы обязаны провести различие сигналов. На данной стадии основным критерием выступает не абсолютная чувствительность анализатора, а его способность реагировать на изменение интенсивности временных показателей или пространственных признаков раздражения. Это природное "устройство" выполнено так, чтобы обеспечить разную реакцию на минимальное различие (интенсивность) между раздражениями. Это минимальное различие в интенсивности и есть порог различия.

Абсолютная граница чувствительности имеет верхний и нижний уровни. Нижняя абсолютная граница чувствительности – это минимальная величина раздражения, которое вызывает чувствительность. Верхняя абсолютная граница – максимально допустимая величина раздражения, которая не вызывает боль у человека.

В 1834г Э.Вебер сформулировал следующий закон "Ощутимый прирост раздражения (порог различия) должен превышать раздражение, действующее ранее на определенную долю". Сформулированный закон можно записать следующим образом:

,

I- раздражение, ΔI- его ощутимый прирост (порог различия).

Рассмотрим пример. Человек держит на руке гирьку массой 100 грамм. Следующая минимальная добавка груза (порог различия), которую способен ощутить человек через давление на кожу руки, будет равна 3 г, для груза 200 г - порог различия 6 г, для груза в 800 г - порог различия 24 г.

Основной частью анализатора является рецептор, который выполняет строго определенные функции.

Рассмотрим их классификацию. Все рецепторы разделяются на две большие группы - внешние (экстерорецепторы) и внутренние (интерорецепторы).

К экстерорецепторам относятся: слуховые, зрительные, обонятельные, вкусовые, осязательные.

К интерорецепторам относятся висцерорецепторы - (сигнализирующие о состоянии внутренних органов) и проприорецепторы (рецепторы опорно-двигательного аппарата).

По характеру контакта со средой рецепторы делятся на дистантные (зрительные, слуховые, обонятельные), получающие информацию на некотором расстоянии от источника раздражения и контактные - возбуждающиеся при непосредственном соприкосновении с ним.

В зависимости от природы раздражителя рецепторы могут быть разделены на: механорецепторы (вестибулярные, гравитационные, слуховые и др.), хеморецепторы (вкуса, обоняния), фоторецепторы (зрительный), терморецепторы (кожи, внутренних органов).

4. Характеристика сенсорных систем с точки зрения безопасности жизнедеятельности

4.1. Зрительная

Важнейшей предпосылкой правильной ориентации человека в окру­жающей среде является зрение. Зрительный анализатор позволяет получить представление о предмете, его цвете, форме, величине, о том, находится ли предмет в движении или покое, о расстоянии его от нас, потенциальной опас­ности, которую он несет. Таким образом, около 80 % всей информации чело­век получает в результате реакции на визуальное раздражение.

Восприятие визуальной информации ограничено пределами, так назы­ваемого поля зрения. Поле зрения - это пространство, обозреваемое челове­ком при неподвижном состоянии глаз и головы, это та сфера, электро­магнитные волны в которой возбуждают визуальные ощущения. В пределах угла зрения 30-40 градусов условия для видения оптимальны. В этом диапа­зоне целесообразно помещать основные носители информации, так как в нем воспринимаются и движения, и резкие контрасты.

Ближайшая точка ясного ведения находится на расстоянии 10 см от глаза. Предметы расположенные ближе 10 см, не могут быть ясно видны человеком с нормальным зрением.

Для переработки световых сигналов любого вида важно, чтобы зри­тельный анализатор обладал способностью приспосабливаться к внешним условиям. Поэтому главной особенностью человеческого глаза является спо­собность к аккомодации (способность зрения приспосабливаться к расстоя­нию до обозреваемого предмета) и адаптации (способность зрения приспо­сабливаться к световым условиям окружающей среды). Способность зри­тельного аппарата к приспособлению обеспечивает остроту зрения (способ­ность глаза различать наименьшие детали предмета), контрастную чувстви­тельность (способность глаза различать минимальную разность яркостей рас­сматриваемого предмета и фона), скорость узнавания (наименьшее время, необходимое для различения деталей предмета). Темная адаптация происходит неравномерно: в первые 10 сек чувствительность глаза увеличивается в 50-80 раз, а затем в течение 10 мин - во много десятков тысяч раз. Данное обстоятельство необходимо учитывать, когда люди выходят или выезжают из светлых помещений (участков) на темные улицы (участки).

Ощущение, вызванное световым сигналом, сохраняется в глазу в течение некоторого времени, несмотря на исчезновение сигнала. Эта инерция зрения, как показывают исследования, находится в пределах от 0,1 до 0,3 с. Благодаря инер­ции зрения при определенной частоте мелькающий сигнал начинает восприни­маться как постоянно светящийся источник. Такую частоту называют критиче­ской частотой слияния мельканий. Если мелькания света используются в качест­ве сигнала, частота слияния должна быть оптимальной - 3-10 Гц.

Инерция зрения обусловливает стробоскопический эффект. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени гашения зрительного образа, то наблюдение субъективно ощущается как непрерывное. При эффекте возможна иллюзия движения при прерывистом наблюдении отдельных объектов, иллюзия неподвижности (замедления движения, возникающая, когда движущийся предмет периодически занимает прежнее положение, иллюзия вращения в проти­воположную от реального направления сторону, когда частота вспышек света больше числа оборотов вращающегося предмета).

В диапазоне воспринимаемого зрением спектра (длина волн 380-780 нм) происходит качественная оценка зрительного ощущения, обусловленного цве­том. Цвет - это результат аналитической оценки зрением светового потока. Ощущение цвета возникает, когда спектр отклоняется от нейтрального или бесцветного (дневного) света и в нем возникают участки различного спек­трального состава (с определенной длиной волн) или доминируют волны определенной длины. У людей наблюдаются отклонения от нормального восприятия цвета. К этим отклонениям относятся: цветовая слепота (человек воспринимает все цвета как серые), дальтонизм (человек не различает отдельные цвета, обычно красный и зеленый цвета), «куриная слепота» (человек с наступлением темноты теряет зрение).

Глаз, обеспечивая безопасность человека, и сам снабжен естественной защитой. Рефлекторно закрывающиеся веки защищают сетчатку глаза от сильного света, а роговицу от механических воздействий. Слезная жидкость смывает с поверхности глаз и век пылинки, убивает микробы, благодаря на­личию в ней лизоцима. Защитную функцию выполняют и ресницы. Однако, несмотря на совершенство, естественная защита для глаз оказывается недос­таточной. Поэтому при опасных для глаз условиях следует обязательно при­менять искусственные средства защиты.

Зрительное восприятие цвета, переработка получаемой зрительной ин­формации в большой мере зависят от освещения. Поэтому необходимо уде­лять особое внимание формированию светового климата.

4.2. Слуховая

Мир наполнен звуками. Они доставляют человеку многочисленную информацию. Одни звуки приятны, другие отрицательно влияют на здоровье человека. Некоторые звуки выполняют роль сигналов, предупреждая об опасности. Оценить мир звуков человек может с помощью органа слуха.

Ухо человека состоит из трех «основных» частей: наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. Звуковые волны направляются в слуховую систему через наружное ухо к барабанной перепонке, колебания которой механическим путем через среднее ухо передаются к внутреннему уху, где колебания барабанной пе­репонки преобразуются в колебания со значительно меньшей амплитудой, но более высокого давления. Возбуждение нервных окончаний слухового нерва доходит до коры головного мозга и вызывает восприятие звука. Механические колебания создают слуховое восприятие, когда их частота лежит в области 16-20 000 Гц. Слуховое восприятие изображается на диаграмме нанесением величин звукового давления, при которых на каждой частоте возникает ощущение звука, и обозначается как кривая порога слышимости. Она различна в зависимости от индивидуальных особенностей, возраста людей.

Слуховой анализатор обладает высокой чувствительностью, позволяет человеку воспринимать широкий диапазон звуков окружающей среды и ана­лизировать их по силе, высоте тона, окраске, отмечать изменения по интен­сивности и частотному составу, определять направление прихода звука.

Рассмотрим лишь одну из замечательных особенностей слуховой сен­сорной системы, имеющей прямое отношение к безопасности - ее способ­ность распознавать местонахождение источника звука без поворота головы. Это явление называется бинауральным эффектом. Физическая основа такой способности в том, что, распространяясь с конечной скоростью, звук дости­гает более удаленного уха позже и с меньшей силой, а слуховая система спо­собна выявить ее разницу в двух ушах уже на уровне 1 дБ, а опаздывание составляет 0,0006 с. Бинауральный слух имеет и иную, более важную, чем ориентация в пространстве, функцию: он помогает анализировать акустиче­скую информацию в присутствии посторонних шумов. «Межушные» разли­чия в интенсивности и направленности поступления сигналов используются ЦНС для подавления фонового шума и выделения полезных звуков (напри­мер, сосредоточиться на нужном разговоре в многолюдном собрании).

 

4.3. Вестибулярная

Данная система обеспечивает поддержание нужного положения тела и соответствующие глазодвигательные реакции. Равновесие поддерживается рефлекторно, без принципиального участия в этом сознания.

Выделяют статические и статокинетические рефлексы. Статические рефлексы обеспечивают адекватное взаиморасположение конечностей, а также устойчивую ориентацию тела в пространстве, то есть позные рефлек­сы. Статокинетические рефлексы - это реакции на двигательные стимулы, выражающиеся в движениях, например, движения человека, восстанавли­вающего равновесие после того, как он споткнулся.

Сильные раздражения вестибулярного аппарата часто вызывают не­приятные ощущения: головокружение, рвоту, усиленное потоотделение, та­хикардию и т. д. Скорее всего, - это результат воздействия необычных для организма раздражений: вращательного ускорения или расхождения между зрительными и вестибулярными сигналами. Возникающие вследствие этого сенсорные иллюзии часто приводят к авариям. Например, пилот перестает замечать вращение или его остановку, неправильно воспринимает его на­правление, и соответственно, неадекватно реагирует.

У современных людей статокинетическая устойчивость снижается вследствие изменения структуры их труда. Труд современного человека ста­новится все более умственным, а физическая его доля неудержимо умень­шается. Человек стал все меньше и меньше активно передвигаться в про­странстве. В этих условиях статокинетическая устойчивость у современных людей снижается и актуальными становятся такие явления, как гиподинамия и гипокинезия.

При нарушении функций вестибулярного аппарата в той или иной мере снижается работоспособность человека, а следовательно, снижается и безо­пасность движения, если речь идет о водительском составе (пилоты, водите­ли, моряки, космонавты). Если речь идет о пассажирах, то это состояние ли­шает их комфорта, а при наличии у них заболеваний, особенно сердечносо­судистой системы, может привести к тяжелым осложнениям.

4.4. Тактильная, температурная, болевая

Кожа является тем органом, который отделяет внутреннюю среду че­ловека от внешней, надежно охраняя ее постоянство. Ощущения, обеспечи­ваемые кожей, создают связь с внешним миром. Посредством осязания (так­тильных ощущений) мы узнаем о трехмерных особенностях нашего окруже­ния; терморецепция - это восприятие тепла и холода; чувство боли - ноцицепция, служит для распознавания потенциально опасных стимулов.

Снаружи кожа покрыта тонким слоем покровной ткани - эпидермисом, состоящим из нескольких слоев довольно мелких клеток, постоянно обнов­ляемых. За эпидермисом следует собственно кожа - дерма. Здесь находятся многочисленные рецепторы, воспринимающие давление (прикосновение), холод и тепло, боль.

Первая функция кожи - механическая. Она предохраняет глубже лежа­щие ткани от повреждений, высыхания, физических, химических и биологических воздействий и, как уже отмечалось, выполняет барьерную функцию.

Вторая функция кожи связана с процессами терморегуляции, благодаря которым сохраняется постоянная температура тела. В коже человека находятся два вида анализаторов: одни реагируют только на холод (около 250 тыс.), другие - только на тепло (около 30 тыс.). Температура кожи несколько ниже температу­ры тела и различна для отдельных участков. Продолжительное ощущение тепла при температуре кожи выше 36 °С тем сильнее, чем выше эта температура. При температуре около 45 °С чувство тепла сменяется болью от горячего. Когда об­ширные области тела охлаждаются до температуры ниже 30 °С, возникает ощу­щение холода; боль от холода возникает при температуре кожи 17 °С и ниже. Если охлаждение идет очень медленно, человек может не заметить, как обшир­ные участки кожи стали совсем холодными (при одновременной потере тепла телом), особенно, если его внимание отвлечено чем-то другим. Предположи­тельно этот фактор действует, когда человек простужается.

Под тактильной чувствительностью понимают ощущение прикоснове­ния и давления. В среднем на 1 см² кожи находится около 25 рецепторов. Аб­солютный порог тактильной чувствительности определяется по тому мини­мальному давлению предмета на кожную поверхность, при котором наблю­дается едва заметное ощущение прикосновения. Наиболее развита чувстви­тельность на дистальных частях тела (наиболее удаленных от оси тела). Ха­рактерной особенностью тактильного анализатора является быстрое развитие адаптации, то есть исчезновение чувства прикосновения или давления. Бла­годаря адаптации мы не чувствуем прикосновения одежды к телу.

Ощущение боли воспринимается специальными рецепторами. Они рассеяны по всему нашему телу, на 1 см² кожи приходится около 100 таких рецепторов. Чувство боли возникает в результате раздражения не только ко­жи, но и ряда внутренних органов. Часто единственным сигналом, предупре­ждающим о неблагополучии в состоянии того или другого внутреннего органа, является боль.

В отличие от других сенсорных систем боль дает мало сведений об ок­ружающем нас мире, а скорее сообщает о внешних или внутренних опасно­стях, грозящих нашему телу. Тем самым она защищает нас от долговремен­ного вреда и поэтому необходима для нормальной жизнедеятельности. Если бы боль не предостерегала, уже при самых обыденных действиях мы часто наносили бы себе повреждения.

Биологический смысл боли в том, что, являясь сигналом опасности, она мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием боле­вого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.