3.Психофизиологические характеристики деятельности оператора

3.1. Общие сведения об анализаторах

Ч еловек становится человеком вследствие осознания и желания познать окружающий мир и самого себя в этом мире. Процесс познания всегда начинается с вопроса: как мы воспринимаем окружающий нас естественный (природный) и искусственный (технический) мир, объективно ли наше представление о нём и чем оно ограничено? Наше представление о реальности мира обусловлено способностью видеть и слышать, т.е. сенсорными механизмами восприятия органов чувств. Разные уровни психофизиологии от стимула до восприятия можно представить схематично на рис. 3.1. Стимулом называется воздействие со стороны окружающего пространства на наши органы чувств. Он преобразуется в нервные импульсы благодаря рецепторам органов чувств. Импульсы от нервных волокон поступают в центральную нервную систему (ЦНС), далее по каналам в сенсорные анализаторы головного мозга, где интегрируются, обрабатываются и преобразуются с помощью механизмов памяти и мышления, определяя тем самым наше сознание, эмоциональные или двигательные (моторные) реакции. Информация, сортируемая анализаторами, называется сенсорной (от лат. sensus — чувство, ощущение), а процесс ее приема и первичной переработки — сенсорным восприятием. В соответствии с этим в психологии используются термины "сенсорные" процессы, "сенсорная чувствительность" и т. п.

Для восприятия, изучения и познания окружающего мира человек при формировании концептуальной модели, в основном использует пять сенсорных каналов: зрительный, слуховой, обонятельный, тактильный и вкусовой. Орган чувств, связанный с каждым из них, способен реагировать на определенную категорию внешних явлений и посылать информацию о ней в ЦНС. При этом целостное представление складывается из дискретных ощущений, возникающих в различных органах чувств. Совокупность одинаковых сенсорных впечатлений, которые возникают в определённом анализаторе, называется модальностью (зрение, слух). Основные виды модальности (анализаторы), представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1.

Анализаторы (модальности) человека

Анализатор	Рецептор (орган чувств)	Степень использования в деятельности, %
Внешние:
Зрительный	Глаз	90
Слуховой	Ухо	9–14
Осязательный, Тактильный	Кожный покров
Болевой (нооцепция)	Ноцицепторы, расположенные в кожном покрове, соединительных тканях, мышцах, суставах, и внутренних органах
Температурный (тепло– холод)	Холодовые и тепловые рецепторы кожного покрова и подкожных тканей
Обонятельный	Носовая полость
Вкусовой	Слизистая оболочка языка, нёба
Внутренние:
Кинестетический	Мышцы, сухожилия, суставные сумки
Вестибулярный	Среднее ухо, мышечные рецепторы
Вибрационный	Специфического рецептора нет

Из таблицы следует, что из всех сенсорных систем наиболее активно человек использует зрительный и звуковой анализаторы. Доля остальных сенсорных каналов незначительна, однако при определённой тренировке их чувствительность можно увеличить и тем самым снизить нагрузку на основные анализаторы.

Разные виды сенсорных впечатлений в пределах одной модальности называются качествами. Например, характерными качествами для: зрения являются яркость и цветность, слуха–различные тоны, вкуса–сладкое, кислое и т.д. Качества оцениваются интенсивностью и количеством.

При проектировании технических систем в эргономике основной акцент делается на зрительные, слуховые, тактильные и кинестетические модальности, реагирующие в основном на стимулы физической природы, а именно на электромагнитные излучения (рис.3.2). Объективно человек различает лишь незначительный диапазон электромагнитных колебаний, например свет в пределах от 400 до 760 нм¹, звук частотой 20–20000Гц и т.п. За пределами нашего объективного восприятия остаётся область гамма–лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолетового и инфракрасного света, но все они влияют, и порой управляют людьми. Очевидно, каждому довелось испытать на себе так называемые "магнитные бури", вызываемые солнечной активностью.

Видовой состав флоры и фауны в отличии от человечества, более приспособлен к физическому выживанию на нашей планете благодаря восприятию более широкого диапазона спектра электромагнитных частот. Змеи, например, ощущают инфракрасное излучение, многие представители подводного мира (акулы, медузы, скаты и т.д.)–изменения электрического поля менее чем 1×10^–8А. Угри могут выпускать электрический заряд напряжением в 600В. Представьте, пчела различает запах на расстоянии километров среди 140 ароматов, а некоторые виды рыб распознают 10^–8 долю ароматического вещества в одном литре воды. Эхолокационный аппарат летучих мышей, дельфинов настроен на ультразвук, позволяющий им ориентироваться в полной темноте и общаться с себе подобными на расстоянии в сотни километров. Человек же распознаёт колебания частотой всего от 20 до 20 тысяч герц (Гц). В свете развивающейся бионики, генной инженерии, при интенсивном увеличении экологических катастроф и других негативных факторов совершенно реальной становится возможность развития или приобретения человеком рецепторов, реагирующих на известные и неизвестные к началу 21–го века источники энергии.

Основные размерности ощущения. Каждое ощущение характеризуется следующими параметрами: пространственной, энергетической, временной, качеством и интенсивностью. Для восприятия сигнала необходима его пространственная локализация в области восприятия человека. При этом для возникновения ощущения стимул (свет) должен обладать достаточным для различения энергетическим потенциалом. Чем интенсивнее сигнал, тем сильнее и ярче обратная реакция человека. Для преодоления пространства и возникновения сенсорной реакции требуется время, определяемое началом и продолжительностью ощущения. Размерности этих параметров определяются благодаря таким характеристикам анализаторов, как чувствительность, избирательность и адаптивность. Количественное выражение этих параметров анализаторов даёт возможность оценить абсолютные, дифференциальные и оперативные пороговые величины восприятия с учётом оптимальной скорости и точности опознании.

Диапазон чувствительности анализатора колеблется в интервале от минимальной до максимальной ощущаемой величины сигнала, например вида контраста для различных объектов, цветности сигналов, от формы и яркости объекта, ориентации линий относительно горизонта. Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение (света, звука), называется нижним абсолютным порогом чувствительности, максимальная—верхним абсолютным порогом, сопровождаемая болевыми ощущениями (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т. п.).

Абсолютная чувствительность анализатора–Е соответствует величине нижнего абсолютного порога и определяются по формуле:

где Iп—пороговая величина раздражителя.

Дифференциальный порог различения характеризуется интервалом между двумя раздражителями (сигналами), вызывающими минимальное различие ощущений.

Его величина пропорциональна интенсивности раздражителя и определяется по формуле:

где S–стимул; ΔS—минимально заметное человеком различие ощущений; k–коэффициент пропорциональности является постоянной величиной для данного анализатора (для зрительного анализатора 0,01, для слухового—0,10, для тактильного—0,30).

В общем виде сила ощущения определяется по психофизическому закону Вебера—Фехнера. Согласно этому закону интенсивность ощущения пропорциональна логарифму силы раздражителя:

Ощущение = k × logS+c, где с—константа.

Данный постулат справедлив только для среднего участка диапазона чувствительности анализатора. Повторение стимула с определенной частотой в течении которой человек не ощущает его изменения называется частотой слияния. Например, критическая частота слияния мельканий в телевидении, на экранах дисплеях составляет 24Гц.

Избирательность определяется силой ощущений, полученных от разных модальностей, а также внутренней мотивацией и интересами человека.

Адаптивность подразумевает временной период, в течении которого сенсорные рецепторы и мозг привыкают к изменившимся условиям.

Итак, из вышеизложенного следует, что сенсорная система человека представляет собой сложнейший механизм, созданный природой, но поистине её шедевром в человеческом "приборостроении" можно назвать "конструкцию" глаза. Четырьмя пятыми информации о мире мы обязаны глазам. Поэтому, более подробно рассмотрим зрительной анализатор, а следовательно и зрительное восприятие, особенности и характеристики которой составляют основу психофизиологического соответствия технических объектов человеку.

Кроме этого рассмотрим психофизиологические характеристики слухового, тактильного и кинестетического анализаторов и их влияние на создание оптимальных условий деятельности операторов в системах "Ч–М".