2. Аналізатори людини та їхні характеристики

Аналізаторами людиниє нервові органи, які виконують аналіз подразнень. Робота аналізаторів є фізіологічною основою відчуттів.

Будь-який аналізатор складається з трьох основних частин:

–  рецептора;

–  проводячих нервових шляхів і

–  мозкового центру (центр у корі великих півкуль головного мозку).

Основною функцією рецепторає перетворення енергії діючого подразника у нервовий процес. Вхід рецептора є пристосованим до прийому лише певних видів впливів (світового, слухового тощо), але його вихід надсилає сигнали, які за своєю природою є єдиними для будь-якого входу нервової системи. Це дозволяє розглядати рецептори як пристрої керування інформації.

Проводячі нервові шляхи виконують передачу нервових імпульсів у кору головного мозку, де вони піддаються певній обробці і знову повертаються до рецепторів. Отже, між рецепторами і мозком існує не лише прямий, але й зворотній зв’язок. Таким чином, рецептор виконує одночасно з функціями інформації ще й функції декодування.

Основними характеристиками аналізаторів є

–  чуттєвість;

–  вибірковість;

–  адаптивність.

Діапазон чуттєвості аналізатору визначається інтервалом від мінімальної до максимальної адекватно відчуваємої величини сигналу, тобто від нижнього абсолютного порогу чуттєвості до верхнього абсолютного порогу. Сигнали, менші за нижній поріг, людина не відчуває, а більші за верхній поріг викликають у неї біль (надгучний звук, сліп’яча яскравість тощо).

По нижчому абсолютному порогу судять про абсолютну чуттєвість аналізатора Е:

,

де In – порогова величина подразника.

Основним психофізичним закономє закон Вебера-Фехнера, згідно з яким інтенсивність відчуття пропорційна логарифму сили подразника. Цей закон виконується лише для середньої ділянки діапазона чуттєвості аналізатора.

Крім енергетичних порогів існує поняття просторового та часового порогів.

Часовий поріг вимірюється тривалістю впливу, необхідного для виникнення відчуття. Просторовий поріг визначається мінімальним розміром відчуваємого подразника.

Аналізатор є системою, яка самонастроюється. Ця властивість називається адаптацією, яка проявляється у зміні діапазона чуттєвості, у відповідності до умов роботи аналізатора. У цьому процесі змінюється як енергетичний, так і часовий, і просторовий пороги. Адаптація характеризується величиною зміни чуттєвості, і часом, на протязі якого це відбувається. Ці показники є різними для різних аналізаторів. Наприклад, тактильний аналізатор адаптується най- швидше, зоровий – порівняно повільно, проте діапазон зміни чуттєвості у нього найбільший.

Загальні вимоги до сигналів-подразників, адресованих операторові:

1.  інтенсивність сигналів повинна відповідати середнім значенням діапазона чуттєвості аналізаторів, яка забезпечує найбільш оптимальні умови для прийома і переробки інформації;

2.  необхідним є забезпечення різниці між сигналами для того, щоб оператор міг слідкувати за зміною сигналів, порівнювати їх між собою за інтенсивністю, тривалістю, просторовому положенню;

3.  перепади між сигналами не повинні значно перевищувати оперативний поріг, так як може з’являтися втома оператора; отже існують оптимальні зони, у яких розрізнення сигналів відбувається з найбільшою швидкістю і точністю;

4.  найбільш важливі і відповідальні сигнали слід розміщувати у тих зонах сенсорного поля, які відповідають ділянкам рецепторної поверхні з найбільшою чуттєвістю;

5.  при конструюванні індикаторних пристроїв необхідним є правильно вибрати вид сигнала, а отже, і модальність аналізатора (зоровий, слуховий, так- тильний).

Характеристики зору

Біля 90 % усієї інформації людина сприймає через зоровий аналізатор.

Око людини працює за принципом фотокамери, а роль об’єктива виконує кришталик. Світові промені, проходячи через кришталик, преломляються та створюють зменшене, зворотнє зображення на внутрішній стінці окового яблука (сітчатці). На ній знаходяться світочуттєві нервові закінчення (рецептори), які називаються паличками і колбочками. Рецептори поглинають падаючий на них світовий потік і перетворюють його у нервові імпульси, які передаються по зоровому нерву у мозок. Величина цих імпульсів залежить від освітлованості сітчатки, на тій її ділянці, де отримується зображення розглядуємого предмету.

Із цього положення можна зробити 2 основні висновки:

1.  зорове відчуття будь-якого предмету залежить від його яскравості;

2.  розрізнення предмета на фоні інших предметів визначається контрастом його з фоном.

Існує 2 види контраста: прямий (предмет темніше за фон) та зворотній (предмет яскравіший за фон).

Абсолютна чуттєвість зору є високою і в умовах темнової адаптації світові відчуття викликаються при яскравості джерела порядку 110^–6 нит.

Око людини сприймає електромагнітні хвилі, які лежать у діапазоні 380...760 нм. Найбільшу чуттєвість око має по відношенню до хвиль, які лежать у середині спектру бачимого світла (500...600 нм). Цей діапазон відповідає випромінюванню жовто-зеленого кольору.

Вплив кольоруу діяльності оператора є дуже значним. По-перше, колір може використовуватися як один із засобів кодування інформації, по-друге, для естетичного оформлення приміщень і пультів управління. Зелений та голубий кольори привертають людину до спокою, а до роботи – насичені кольори, стимулюючі активність людини.

До часових параметрів зору належить час адаптації. Час неповної темнової адаптації (звикання до темряви) дорівнює приблизно 15 хв. Час повної адаптації, пов’язаний з переходом до нічного зору, складає 30 хв. і більше. Світлова адаптація відбувається швидше і складає всього декілька секунд.

Характеристикою просторового порогу зору є гострота зору. Вона визначається величиною, оберненою тим мінімальним розмірам предмету, при яких він розрізняється оком.

Важливою характеристикою зорового сприйняття є його об’єм, число об’єктів, які може охватити людина на протязі однієї зорової функції, тобто при симульному сприйняті (об’єм сприйняття не пов’язаних між собою об’єктів складає 4-8 одиниць).

Умовно усе поле зору можна розбити на 3 зони:

–  центрального зору (приблизно 2) – найбільш чітке розрізнення деталей;

–  ясного бачення (30...35), де при нерухомому оці можливо опізнати предмет без розрізнення дрібних деталей;

–  периферійного зору (75...90), де предмети вже не розпізнаються, але виявляються.

Рухи очейподіляються на 2 великі класи:

–  пошукові (установочні);

–  гностичні.

За допомогою пошукових рухів відбувається пошук заданого об’єкту, установлення ока в вихідну позицію і корегування цієї позиції.

До гностичних належать рухи, які приймають участь у побудові образу, розпізнанні об’єкту і розрізненні його деталей. Це перцептивні дії.

За своїм характером це мікрорухи і вони відбуваються під час так званої фіксації ока. Дійсно у момент фіксації око отримує необхідну інформацію, а під час стрибків – не отримує. При виконанні різних зорових завдань очі більшу частину часу проводять у стані фіксації. Якщо тривалість стрибка у середньому складає 0,025 с, то тривалість фіксації у залежності від умов сприйняття 0,25...0,65 с і більше.

Характеристики слуху

Близько 10 % усієї поступаючої інформації людина отримує за допомогою звукових сигналів.

Основні параметри звукових коливань є:

–  інтенсивність;

–  частота;

–  форма, які віддзеркалюються у слухових відчуттях як

–  гучність;

–  висота;

–  тембр.

Інтенсивність звуку оцінюється по звуковому тиску, який вимірюється у динах на квадратний сантиметр і виражається у децибелах.

Диапазон тисків, відчуваємих вухом є дуже великим 210^–4 – 210² дин/см².

Частота звукових коливань вимірюється у герцах. Один герц є частота такого звукового коливання, період якого дорівнює 1 с. Диапазон звуків, сприймаємих вухом, лежить у межах від 16 до 20000 Гц. Особливе значення у цьому диапазоні мають частоти від 200 до 3500 Гц, які відповідають спектру людської мови.

Усі звуки поділяються на прості і складні. Коливання, які відбуваються з однією частотою, називаються простими звуками чи чистими тонами. Всі останні звуки розглядаються як складні. Нерегулярні звукові коливання називаються шумом. особливо виділяються білий шум – звук, який вміщує усі чутні частоти.

Гучність– характеристика слухового відчуття, найбільш щільно пов’язана з інтенсивністю звука. Рівень гучності виражається у фонах, фон чисельно дорівнює рівню звукового тиску у децибелах для чистого тону частотою 10000 Гц, який сприймається як рівногучний з даним звуком.

Абсолютні пороги слухового аналізатору залежать від частоти звукового сигнала. Верхній абсолютний поріг, 120...130 дБ, область сприйняття мови 60...100 дБ. Мінімальна тривалість звуку, при якій оцінюється його якість, дорівнює 20...50 мсек. Оцінка якості менш тривалих сигналів є вкрай важливою: звук сприймається як «клацання».

Моває комбінацією складних звуків, які змінюються по частоті та інтенсивності. Найбільш високою інтенсивністю характеризуються гласні звуки, приголосні – менш інтенсивні. Загальний діапазон зміни інтенсивності мови складає 60...100 дБ, що відповідає середній потужності мовного сигнала в 10...20 мкВт.

Важливішою характеристикою сприйняття мови є її чіткість. В умовах тиші основною характеристикою, яка впливає на чіткість мови є інтенсивність. Частота голосу не оказує суттєвого впливу на чіткість: високий і низький голос сприймаються однаково добре. При інтенсивностях менше 40 дБ деякий процент слів не сприймається, при інтенсивностях менше 10...15 дБ мова зовсім не сприймається. Найбільш оптимальний діапазон інтенсивності складає 60... 100 дБ.

Велике значення для чіткості мови має організація мовного повідомлення. В умовах шуму 2-складові слова розпізнаються на 30 % краще, ніж 1-складові, а 3-складові – на 50 %. Слова з наголосом на останньому складі розпізнаються краще, ніж з наголосом на І-ому.

Важливим чинником, який впливає на чіткість слів є також їхня імовірнісна характеристика: чим частіше зустрічається слово, тим краще воно розпізнається. Розуміння мовних повідомлень залежить від темпу їхньої передачі. Оптимальним є темп 120 слів у хвилину.

Довжина фрази не впливає на сприйняття та розуміння мови, якщо не перевищує 10...11 слів.

Характеристика тактильного аналізатору

Прийом інформації по зоровому і слуховому каналам має 2 недоліки:

–  по-перше, дуже часто ці канали виявляються перевантаженими, і оператор не може сприйняти увесь надходячий потік інформації;

–  по-друге, ці канали у значному ступені підлеглі впливу перешкод, що може призвести до перекручення отриманої інформації.

Відомо, що шкіра може сприймати

–  термічні;

–  хімічні;

–  механічні та

–  електричні подразники.

Перші 2 види подразників майже не використовуються для передачі інформації.

Механічні подразненняпередаються за допомогою вібраторів, які встановлюються на певних ділянках шкіряної поверхні. Відомим є цікавий спосіб передачі інформації за допомогою вібраторів: мова записується на плівку і відтворюється у декілька разів повільніше нормального темпу. отримані низькочастотні електричні сигнали перетворюються у механічні коливання пластинки, яка стикається з поверхнею шкіри. Після невеликого тренування оператори здатні по коливанням пластинки визначати основні звуки мови. Вважається, що такий метод може бути використаним в умовах великих шумів.

Основним недоліком механічної передачі інформації є недосконалість вібраторів і перш за все їхня громіздкість та інерційність.

У зв’язку з цим проводяться інтенсивні дослідження по використанню електрошкіряних подразників для передачі інформації.

У залежності від величини імпульса току розрізняють 3 характерних пороги:

–  абсолютний поріг відчуття при досягненні якого людина починає відчувати вплив імпульсів;

–  больовий поріг, при досягненні якого у людини виникають неприємні відчуття;

–  поріг невитримуваного болю, при досягненні якого людина просить припинити дослід.

Роботи по використанню тактильного аналізатора для передачі інформації оператору продовжуються у всьому світі.

Контрольні запитання

1.  Охарактеризуйте психічні процеси при прийомі інформації.

2.  Викладіть суть основного психофізичного закону.

3.  Якими є основні характеристики зору?

4.  Які характеристики слуху Ви знаєте?

5.  У чому полягає специфіка тактильного аналізатора?