Лекция 5

Человек как элемент системы «Человек – Среда обитания».

Психофизиологические характеристики человека

1. Анализаторы

2. Характеристики анализаторов

3. Психофизические законы

4. Характеристики анализаторов

1. Анализаторы.

Связь со средой обитания у человека как и у всех живых существ осуществляется через анализаторы, поэтому при рассмотрении вопросов безопасности жизнедеятельности, создания безопасных условий труда необходимо учитывать характеристики этих анализаторов.

Анализаторы - система специализированных нервных образований, которые воспринимают явления в окружающем мире и внутри организма и обрабатывают полученную информацию.

Анализатор - более широкое понятие, чем «орган чувств». В анализатор входят как периферические рецепторы, так и весь проводящий путь нервных сигналов, включая и ту область коры головного мозга, куда они поступают.

Анализатор состоит из рецептора, проводящих нервных путей и мозгового конца. Путь нервного импульса от воспринимающего нервного образования (рецептора) через ЦНС (центральную нервную систему) до окончания в действующем органе называется рефлекторной дугой (рис. 1).

Рис. 2

Различные виды анализаторов в виде схемы представлены на рис. 2.

2. Характеристики анализаторов

Органы чувств человека, как известно, воспринимают только те раздражители, которые лежат в пределах диапазона, ограниченного их чувствительностью; они способны дифференцировать сигналы лишь тогда, когда различие между ними достигает определенного уровня. Таким образом, важнейшими характеристиками анализаторов являются:

• пороги чувствительности (верхний и нижний);

• порог различения, или дифференциальный порог.

Нижний (абсолютный) порог ощущения - минимальная интенсивность физического раздражителя, при достижении и превышении которой появляется его ощущение.

Если интенсивность раздражителя, превысив абсолютный порог, будет продолжать увеличиваться, то после достижения им некоторого предельного значения адекватное ощущение сигнала станет уже невозможным.

Верхний порог ощущения - максимальная интенсивность раздражителя, при котором еще сохраняется его адекватное (специфическое) восприятие. Например, при превышении верхнего порога ощущения звука он перестает восприниматься как звук - ощущается боль, при дальнейшем превышении возможно разрушение периферийной части анализатора (разрыв барабанной перепонки).

По нижнему порогу ощущения судят об абсолютной чувствительности анализатора относительно данного раздражителя. Количественно чувствительность (Е₀) анализатора по отношению к данному раздражителю принято выражать как величину, обратную интенсивности абсолютного порога (I₀) этого раздражителя:

Е₀ =

Кроме нижнего и верхнего порога, в психофизике используется понятие дифференциального порога I ощущения, или порога различения.

Дифференциальный порог (порог различения) - это минимальное различие интенсивности двух раздражителей, которое возможно распознать по разнице в ощущениях.

3 Основные психофизические законы восприятия

Закон Вебера-Фехнера. Непосредственной основой развития психофизики явились работы немецкого психофизика Э.Г. Вебера, который, изучая связь между интенсивностью физического раздражителя (света, звука, давления на кожу груза) и его ощущением, в 30-х годах прошлого века обнаружил, что ощущения у человека увеличиваются пропорционально не абсолютному приросту интенсивности раздражителя, а его относительному приросту. На основе этих наблюдений Э.Г. Вебер вывел следующий закон, названный его именем:

где J - интенсивность исходного раздражителя,

- минимально различимое приращение интенсивности раздражителя (дифференциальный порог различения).

Действие этого закона можно проиллюстрировать следующим образом. Если световой раздражитель имеет исходную интенсивность J₀ = 100 кандел, то, чтобы ощутить прирост интенсивности света, нужно увеличить ее минимум на = 1 канделу. Если же исходная интенсивность составляет J₀^* = 1000 свечей, то, чтобы ощутить прирост интенсивности сигнала, ее надо увеличить минимум на ^* кандел. Таким образом, для световых сигналов отношение ; для звуковых раздражителей оно оказалось равным 0,1. Справедливость этого закона подтверждается, главным образом, при средних интенсивностях раздражителей.

Исходя из закона Э.Г. Вебера, Г.Т. Фехнер, физик и философ XIX в., выражая приращения интенсивности раздражителя и приращения ощущения в дифференциалах, вывел следующую зависимость:

означавшую, что минимальное приращение ощущения (dE) над абсолютным порогом (J₀) пропорционально (k - коэффициент пропорциональности) относительному приращению интенсивности раздражителя Интегрируя это уравнение, он получил формулу, связывающую величину ощущения (Е) с интенсивностью раздражителя (J):

Е = k(1nJ - C).

Для исключения из формулы постоянной интегрирования С Фехнер допустил, что при величине раздражителя, равной абсолютному порогу (т.е. при J = J₀), ощущение Е = 0. В таком случае из последней формулы следует, что С = lnJ₀.

Подставляя в нее полученное значение С, он пришел к формуле:

E = k(InJ - InJ₀).

Установленная зависимость получила наименование основного психофизического закона Вебера - Фехнера. Из этого закона следует, что с увеличением интенсивности раздражителя величина его ощущения растет значительно медленнее, чем сам раздражитель - по логарифмическому закону (если интенсивность раздражителя возрастает в 100, в 1000 раз, то величина ощущения по закону натурального логарифма увеличивается соответственно в  4,6, в  6,9 раза).

Закон Стивенса. Следует отметить, что закон Вебера - Фехнера справедлив только при средних значениях интенсивностей раздражителей. Вблизи пороговых значений сигнала он не дает достаточно точных соответствий.

В 50-х годах нашего столетия, с разработкой более прямых и точных методов измерения ощущений, С.Стивенсом (S.Stevens) были получены экспериментальные данные, указывающие на то, что связь между интенсивностью стимула и величиной его ощущения правильнее описывать не логарифмической, а степенной зависимостью следующего вида:

E = k (J - J₀) ⁿ,

где k - константа, n - показатель, который определяется экспериментально, обусловлен видом раздражителя и изменяется в пределах от 0,2 до 3,5.

Согласно формуле (1.4.4) , а также формуле (1.4.5), при интенсивности раздражителя, равной значению абсолютного порога, ощущение падает до нуля. Отличие формулы С.Стивенса заключается в том, что она предполагает у отдельных раздражителей (для которых n = 1) существование линейной связи между увеличением интенсивности сигнала и уровнем его ощущения, а для целого ряда раздражителей (с n  1) - возможность значительно более быстрого роста ощущения, по сравнению с ростом интенсивности раздражителя. Так, если при восприятии яркости, громкости, запахов значение n колеблется в пределах 0,2 - 0,6, а рост величины ощущений, как в законе Вебера - Фехнера, отстает от роста интенсивности соответствующих раздражителей, то при восприятии отдельных раздражителей, например сигналов электрического тока, когда n =3,5, рост ощущений в несколько раз опережает рост интенсивности воздействующего сигнала.