3.4.2. Структура і властивості сенсорної системи людини

Одним із основних завдань навчальної дисципліни “Безпека життєдіяльності” є визначення рівня та шляхів впливу різних небезпек на організм людини. Для вирішення цих завдань необхідно насамперед розглянути шляхи взаємодії людини з навколишнім середовищем і як саме всі зміни навколишнього середовища відображаються в її свідомості.

Людина отримує різноманітну інформацію про навколишній світ, сприймає всі його різноманітні сторони за допомогою сенсорної системи чи органів чуття.

З позицій безпеки життєдіяльності особливо важливим є те, що органи чуття сприймають і сигналізують про різноманітні види і рівні небезпеки. Наприклад: людина бачить на своєму шляху автомобіль, що рухається, і відходить убік; шум грому, що наближається, змушує людину сховатися, - і таких прикладів можна навести безліч. Отримана інформація передається в мозок людини; він її аналізує, синтезує і видає відповідні команди виконавчим органам. Залежно від характеру одержуваної інформації, її цінності буде визначатися наступна дія людини. Водночас, для з’ясування засобів відображення у свідомості людини об’єктів і процесів, що відбуваються в зовнішньому середовищі, необхідно знати, яким чином улаштовані органи чуття, і мати уявлення про їх взаємодію.

Історія науки про закономірності і механізми формування органів чуття пройшла довгий шлях свого розвитку й зумовлена складним, комплексним характером цих знань. Комплексний підхід до вирішення цих проблем пояснюється тим, що для розуміння засобів відображення зовнішнього світу необхідно мати знання з різних наук: анатомії, фізіології, психології, біофізики, біохімії і навіть таких фундаментальних наук, як фізика, хімія і математика.

Сучасний етап розвитку фізіології органів чуття пов’язаний з іменами таких учених, як І.М.Сєченов (1829-1905) та І.П.Павлов (1849-1936). І.П.Павлов розвинув працю І.М.Сєченова про рефлекси головного мозку, створив вчення про аналізатори як про сукупність нервово-рецепторних структур, що забезпечують сприйняття зовнішніх подразників, трансформацію їхньої енергії у процес нервового збудження і проведення його в центральну нервову систему. На думку І.П.Павлова, будь-який аналізатор складається з трьох частин: периферичної (або рецепторної), провідникової і центральної, де завершуються аналітично-синтетичні процеси за оцінкою біологічної значимості подразника.

Сучасна наука про відчуття використовує декілька термінів, дуже близьких за значенням: “органи чуття”, “аналізатори”, “аферентні системи”, “сенсорні системи”, що часто розглядаються як рівнозначні.

Для з’ясування засобів відображення у свідомості людини об’єктів і процесів, що відбуваються у зовнішньому середовищі, необхідно знати, як улаштовані органи чуттів, і мати уявлення про їх взаємодію.

Аналізатори - це сукупність взаємодіючих утворень периферичної і центральної нервової системи, які сприймають та аналізують інформацію про явища, що відбуваються як у навколишньому середовищі, так і в самому організмі.

Будь-який аналізатор складається з трьох частин: периферичної (або рецепторної), провідникової і центральної, де завершуються аналітично-синтетичні процеси за оцінкою біологічної значущості подразника.

У сучасній фізіології, враховуючи анатомічну єдність і спільність функцій, розрізняють вісім аналізаторів (руховий, зоровий, слуховий, смаковий, нюховий, шкірний, вестибулярний, вісцеральний). Проте в системі взаємодії людини з об’єктами навколишнього середовища головними або домінуючими при виявленні небезпеки все ж таки виступають: зоровий, слуховий та шкірний аналізатори. Інші виконують допоміжну, або доповнюючу, функцію.

Водночас необхідно враховувати також і ту обставину, що в сучасних умовах є ціла низка небезпечних чинників, що створюють надзвичайно важливу біологічну дію на людський організм, але для їхнього сприйняття немає відповідних природних аналізаторів. Це насамперед стосується іонізуючих випромінювань і електромагнітних полів надвисоких діапазонів частот (так звані НВЧ-випромінювання). Людина не спроможна їх відчути безпосередньо, а починає відчувати лише їх опосередковані (переважно дуже небезпечні для здоров’я) наслідки. Для усунення цієї прогалини розроблені різноманітні технічні засоби, що дозволяють відчувати іонізуюче випромінювання, “чути” радіохвилі та ультразвук, “бачити” інфрачервоне випромінювання тощо.

Усі аналізатори структурно однотипні. Вони мають на своїй периферії апарати, що сприймають подразники, - рецептори, в яких і відбувається перетворення енергії подразника в процес збудження (нервові імпульси). Від рецепторів по сенсорним (чуттєвим) нейронам і синапсам (контактам між нервовими клітинами) ці імпульси надходять до центральної нервової системи, її найвищого відділу - кори головного мозку, де і формуються відчуття. Розрізняють такі основні види рецепторів: механорецептори, що сприймають механічну енергію: до них належать рецептори - слуховий, вестибулярний, руховий, частково вісцеральної чутливості; хеморецептори - нюховий, смаковий; терморецептори, які має шкіряний аналізатор; Фоторецептори - зоровий аналізатор та інші види. Кожен рецептор виділяє із множини подразників зовнішнього і внутрішнього середовища свій адекватний подразник. Цим і пояснюється дуже висока чутливість рецепторів.

Усі аналізатори завдяки своїй однотипній будові мають загальні психофізіологічні властивості:

Безпека кожної людини визначається здатністю цих аналізаторів швидко й адекватно реагувати на зовнішні подразники і виявляти серед них небезпечні. Не розглядаючи особливості кожного з названих аналізаторів, зупинимося на їхніх спільних властивостях, найважливіших для забезпечення безпеки людини.

Усі аналізатори мають надзвичайно високу чутливість до адекватних подразників. Мінімальна інтенсивність подразника, дія якого дає відчуття, називається пороговою інтенсивністю і служить кількісною мірою чутливості органів чуття. Наприклад, для виникнення зорового відчуття достатньо, щоб рецептори ока увібрали 1-2 кванти світла, що відповідає енергії приблизно 5∙10^-19 Дж. Вухо починає сприймати звукові хвилі з інтенсивністю (силою звуку) від 10^-12 Вт/м². Смакові відчуття починають виникати вже тоді, коли, наприклад, на поверхню язика потрапляє розчин кухонної солі, що містить по одному іону натрію і хлору на 900 молекул води. Нюховий аналізатор здатний, приміром, виявити за запахом присутність однієї молекули оцтової кислоти серед 500 млрд. молекул повітря. Температурна сенсорна система дає можливість людині відчувати різницю температур до 0,2 °С. Звичайно така висока чутливість аналізаторів людини сприяє виявленню подразників при досить низьких інтенсивностях їхньої дії, які ще не можуть спричинити шкоди для здоров’я людини. Поряд з високою чутливістю аналізатори характеризуються і значною селективністю, зокрема, зоровий аналізатор, маючи високу чутливість у видимій ділянці спектра електромагнітних хвиль не реагує на електромагнітні хвилі поза цим діапазоном (інфрачервоне чи ультрафіолетове випромінювання). Подібні властивості має слуховий аналізатор, який не сприймає звукові коливання із області інфра- чи ультразвуку. Ще більшою специфічністю та індивідуальністю сприйняття подразників характеризуються смаковий та нюховий аналізатори. Якщо висока чутливість аналізаторів сприяє підвищенню рівня безпеки людини, то селективність, навпаки, не сприяє.

Усі аналізатори мають диференціальну чутливість, тобто здатні виявляти відмінності між подразниками за інтенсивністю їхньої дії. Цю залежність описано основним психофізичним законом Вебера-Фехнера, згідно з яким інтенсивність відчуттів прямо пропорційна логарифмові інтенсивності дії подразника:

S = k∙lnI + C (2.1)

де k і С - індивідуальні константи. З огляду на безпеку людини бажано, щоб константа приймала великі значення, а константа С , навпаки, - малі. Цей закон показує, що між інтенсивністю дії подразника та відчуттям існує певний кількісний взаємозв’язок, проте різні значення констант k і С в окремих осіб перетворюють його в суто індивідуальний.

Аналізатори здатні пристосовувати рівень своєї порогової чутливості до інтенсивності дії подразника, а саме: при високих інтенсивностях дії подразників чутливість знижується, а при низьких - підвищується. Очевидно, що зниження чутливості аналізаторів є небезпечним для людини, а звикання до умов виробничого середовища нерідко призводить до нещасних випадків.

Здатність аналізаторів до тренування дає змогу підвищити їхню чутливість, що, звичайно, є позитивним явищем у забезпеченні безпеки людини.

Аналізатори можуть зберігати відчуття упродовж певного часу після припинення дії подразника. Ця властивість з огляду на безпеку життєдіяльності є неоднозначною, оскільки, з одного боку, збереження відчуття сприяє розпізнаванню подразника, особливо, коли його дія є миттєвою, а з іншого - накладання збереженого і нового відчуття може спричинити їхнє спотворення, а відтак призвести до неправильного реагування.

За умови нормального функціонування всі аналізатори перебувають у постійній взаємодії, що, без сумніву, сприяє більш швидкому та точному розпізнаванню зовнішніх подразників.

Зворотні дії людини на будь-які подразнення, що сприймаються її органами чуття, називають сенсомоторними реакціями, які можуть бути простими або складними. Проста сенсомоторна реакція характеризується швидкою відповіддю заздалегідь відомим простим рухом на раптовий сигнал, який також є наперед відомим. При складній сенсомоторній реакції дається відповідь на декілька заздалегідь відомих сигналів, для кожного з яких вона реалізується певним наперед відомим рухом. Будь-яка сенсомоторна реакція має латентний і моторний періоди. Для безпеки людини важливим є латентний період, який визначається часом від появи сигналу до початку руху. Латентний період простої реакції в середньому становить на світло 0,20 с, на звук - 0,14 с. Моторному періоду відповідає час виконання руху. Час складної сенсомоторної реакції значно перевищує час простої реакції і залежить від багатьох зовнішніх і внутрішніх чинників.

За наявності спільних властивостей аналізатори у кожної людини мають свої особливості, про які треба пам’ятати. Стан аналізаторів оцінюють за допомогою відповідних медико-діагностичних методик на сучасній високоточній апаратурі.

Відомо, що навколишній світ багатогранний, і лише завдяки властивості аналізаторів взаємодіяти один з одним відбувається повне сприйняття людиною об’єктів і явищ зовнішнього середовища.