Механизмы переработки информации в сенсорной системе

      3.2Осязание 

        Кожа - сложный орган, выполняющий множество защитно-оборонительных функций. Она защищает кровь от проникновения в нее химических веществ, предотвращая отравление организма, исполняет роль регулятора температуры тела, охраняя организм от перегрева и переохлаждения.  
        Кожа служит первым защитным барьером в момент прикосновения токоведущего проводника к телу. Обладая большим электрическим сопротивлением, достигающим иногда десятки тысяч Ом, кожа, в первый момент, препятствует прохождению электрического тока через внутренние органы, что позволяет включиться другим видам защиты организма.  
       Функциональное нарушение 30-50% кожного покрова, при отсутствии специальной медицинской помощи, приводит к гибели человека.  
       На коже имеется примерно 500 тысяч точек - тактильных анализаторов, воспринимающих ощущения, возникающие при воздействии на кожную поверхность различных механических стимулов (прикосновение, давление). Кроме этого, на коже имеются неравномерно распределённые анализаторы, воспринимающие боль, тепло и холод.  
      Наиболее высокая чувствительность на дистальных частях тела (наиболее удалённых от оси тела).  
      Тактильный анализатор обладает высокой способностью к пространственной локализации. Характерная его особенность - быстрое развитие адаптации (привыкания), т.е. исчезновение чувства прикосновения или давления. Время адаптации зависит от силы раздражителя, для различных участков тела оно колеблется от 2 до 20 секунд. Благодаря адаптации мы не чувствуем прикосновение одежды к телу.  

       3.3.Температурная чувствительность 

       Температурная чувствительность свойственна организмам, обладающим постоянной температурой тела, достигаемой терморегуляцией. Температура кожи ниже внутренней температуры тела (примерно З6,6°С) и различна для отдельных участков (на лбу 34-35, на лице 20-25, на животе 34, на стопах ног 25-27°С).  
      В коже человека находятся два вида анализаторов температуры: одни реагируют только на холод, другие - только на тепло. Всего на коже приблизительно 30 тысяч тепловых точек и примерно 250 тысяч точек холода.  
      Порог восприятия тепла и холода различен, например, тепловые точки различают разницу температуры в 0,2, а точки холода в 0,4°С. Время, необходимое для ощущения температуры, примерно 1 секунда. Температурные анализаторы, защищая организм от перегрева и переохлаждения, помогают сохранять постоянную температуру тела.  

      3.4. Обоняние 

   Запах может служить сигналом, предупреждающим об опасности. Всем понятно, как опасны газы. Для распознавания опасных газов, не имеющих запаха, к ним добавляют специальные сильно пахнущие вещества - одоранты. Широко распространённых приборов для измерения силы запаха пока нет. Однако наш нос мгновенно чувствует более того самые малые доли пахучих веществ.  
   У человека приблизительно 60 миллионов обонятельных клеток. Они располагаются в слизистой оболочке носовых раковин на площади примерно в 5 см2. Клетки покрыты огромным количеством волосков длиной 30-40 ангстрем (3-4 нанометра). Площадь их соприкосновения с пахучими веществами - 5-7 м2. От обонятельных клеток отходят нервные волокна, посылающие сигналы о запахах в мозг.  
     Если на анализаторы попадает вещество, опасное для жизни или угрожающее здоровью человека (эфир, нашатырный спирт, хлороформ и т.д.), рефлекторно замедляется или кратковременно задерживается дыхание. 

      3.5. Восприятие вкуса 

       В физиологии и психологии принята четырёхкомпонентная теория вкуса, согласно которой вкус имеет четыре основных вида: сладкий, солёный, кислый и горький. Все остальные вкусовые ощущения - комбинация основных видов. 
       Вкус воспринимается специальными клеточными образованиями (похожими на луковицы), находящимися в слизистой оболочке языка. 
       Различительная чувствительность вкусового анализатора довольно груба, тем не менее, вкусовые ощущения играют предупредительную роль в обеспечении безопасности. 
      Вкусовой анализатор примерно в 10 тысяч раз грубее обоняния, индивидуальное восприятие вкуса может различаться до 20%. 
      Попавшим в экстремальную ситуацию можно употребить рекомендацией йогов: пробуя незнакомую пищу, постарайтесь как можно дольше удерживать её во рту, медленно пережёвывая и прислушиваясь к своим ощущениям. Если появится явное охота проглотить, тогда попробуйте рискнуть. 

   3.6.Мышечное чувство 

     В мышцах человека есть специальные рецепторы. Их называют проприоцепторами (от латинского proprius - собственный). Они посылают сигналы в мозг, сообщая о том, в каком состоянии находятся мышцы. В ответ мозг направляет импульсы, координирующие работу мышц. Мышечное чувство, учитывая влияние гравитации, "работает" постоянно. Благодаря ему человек принимает более удобную позу. 
      В определённой степени от удобного положения тела человека зависит его работоспособность, а в некоторых случаях - и безопасность. 

    

      3.7.Болевая чувствительность 

      Боль - сигнал тревоги для организма, призыв к борьбе с опасностью. Боль воспринимают любые анализаторы, если превышен верхний порог чувствительности, но есть и специальные рецепторы в слое кожи - болевые. На одном квадратном сантиметре кожи имеется до 100 болевых точек - оголённых окончаний нервов. 
     Боль может быть опасной, например, при болевом шоке, который осложняет дело организма по самовосстановлению. 
     Болевые ощущения вызывают оборонительные рефлексы, в частности, рефлекс удаления от раздражителя. Под влиянием боли перестраивается работа всех систем организма. 
     Пример порога болевой чувствительности: 
кожа живота - 20г/мм2;  
кончики пальцев - 300 г/мм2.  

   3.8. Слуховой анализатор и вибрационная чувствительность 

    Мир наполнен звуками. Звуковая волна характеризуется уровнем интенсивности и частотой, что субъективно воспринимается как громкость и высота звука. Звуки доставляют человеку многочисленную информацию. Некоторые звуки исполняют роль сигналов, предупреждающих об опасности. 
    Человеческое ухо очень чувствительно. Оно способно понимать такие изменения давления, которые происходят при подъеме от поверхности земли на высоту всего 8 миллиметров. 
    Ухо по своему строению делится на три части: наружное, среднее и внутреннее, и выполняет две функции: восприятие звуков и сохранение равновесия тела. 
    Ушная раковина способствует улавливанию и определению направления звуков. Барабанная перепонка имеет толщину приблизительно 0,1 миллиметра. Под влиянием звукового давления перепонка колеблется. За перепонкой пребывает среднее ухо и дальше внутреннее ухо, заполненное особой жидкостью, с двумя органами - органом слуха и вестибулярным аппаратом. Очень интенсивные звуки слышимого диапазона могут вызвать боль в ухе и даже повредить слух.

Область слухового  восприятия человека: 

          

1 - порог слышимости;

2 - порог болевого  ощущения;

3 - область восприятия  речи.

 
     Орган слуха имеет приблизительно 23 тысяч клеток - анализаторов, в которых звуковые волны превращаются в нервные импульсы, идущие в мозг. Человеческое ухо воспринимает звуки частотой от 16-20 герц (Гц) до 20-22 кГц. Интенсивность звуков принято измерять в таких относительных единицах, как белы и децибелы (дБ). 
 
Пороги восприятия звука человеком : 

Восприятие звука  по частоте

  

Восприятие звука по интенсивности (громкости)

 
      Важная особенность слуха - бинауральный результат - вероятность определения направления звука. Звук доходит до ушной раковины, обращённой к источнику звука, быстрее, чем до прочий, более удалённой. У людей, глухих на одно ухо, бинауральный результат отсутствует. Бинауральный результат мало помогает при поступлении звука сверху. 
      Вестибулярный аппарат - орган, обеспечивающий сохранение равновесия. Для ряда профессий состояние вестибулярного аппарата имеет особенно важное важность (моряки, лётчики, некоторые виды геодезических работ и т.д.). 
      Вредное влияние вибраций на человека содержится в их локальном раздражающем и повреждающем воздействии на ткани и содержащиеся в них рецепторы. Поскольку эти рецепторы связаны с центральной нервной системой, их рефлекторное действо оказывает влияние на различные системы организма. 
      При невысоких частотах механических колебаний (до 10 Гц), вибрации охватывают весь организм независимо от расположения их источника. Систематическое влияние низкочастотных вибраций обычно поражает мышцы человека. 
      При воздействии высокочастотных вибраций зона их распространения ограничивается местом контакта, что вызывает изменения в стенках кровеносных сосудов и приводит к нарушению сосудистой системы. 
       Воздействие общей вибрации с частотой от 4-5 до 8-12 Гц связано с явлением резонанса (увеличением амплитуды колебаний отдельных органов тела человека), поэтому влияние этих частот имеет наиболее негативные последствия. 
       Вибрации воздействуют на сенсорную систему. Общие вибрации ухудшают остроту и сужают поле зрения, снижают светочувствительность око и нарушают вестибулярную функцию. Воздействие локальных вибраций снижает вибрационную, тактильную, температурную, болевую и проприопептивную чувствительность. 
       Интенсивная вибрация при продолжительном воздействии приводит к серьёзным изменениям деятельности всех систем организма и, при определённых условиях, может начать тяжёлое болезнь - виброболезнь. 
       Вибрация ощущается в диапазоне частот от 1 до 10 000 Гц. Наиболее высокая чувствительность к частотам от 200 до 250 Гц. При увеличении или уменьшении частоты вибрации чувствительность снижается. Пороги вибрационной чувствительности неодинаковы для различных участков тела.

            
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      
 
 

      

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 . Психофизиологический закон Вебера-Фехнера 

        Не всякий раздражитель, воздействующий на анализатор, вызывает ощущение. Чтобы оно возникло, интенсивность раздражителя должна достичь определенной величины. Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, носит название нижнего порога чувствительности. Для характеристики различия вводится понятие дифференциального порога, под которым понимается минимальное различие между двумя раздражителями, вызывающее едва заметное различие ощущений. Экспериментально установлено, что величина дифференциального порога пропорциональна исходной величине раздражителя:  

DI / I = K - const,  

где I - исходная величина раздражителя;

DI - величина дифференциального порога;

K - константа, равная 0.01 для зрительного анализатора, 0.10 - для слухового и 0.30 - для тактильного.

 
      Психофизическими опытами установлено, что величина ощущений изменяется медленнее, чем сила раздражителя. Основной психофизический закон Вебера - Фехнера, имеющий приближенное значение, выражается формулой:  

E = K * lg J,  

где E - интенсивность ощущений;

J - интенсивность раздражителя;

K и C - константы.  

Согласно этому  закону, интенсивность ощущений прямо  пропорциональна логарифму силы раздражителя. Закон справедлив только для среднего участка диапазона  чувствительности анализатора.

 

 

      На базе закона Вебера - Фехнера построено нормирование вредных факторов. Чтобы исключить необратимые биологические эффекты, воздействие факторов ограничивается предельно допустимыми концентрациями.

       Предельно допустимая концентрация (ПДК) или предельно допустимый уровень (ПДУ) - это максимальное значение фактора, которое, воздействуя на человека (изолировано или в сочетании с другими факторами), не вызывает у него и у его потомства биологических изменений, даже скрытых и временно компенсируемых, в том числе заболеваний.