1.3.2 Анализаторы человека. Абсолютный и дифференциальный пороги чувствительности. Закон Вебера-Фехнера

Человек получает информацию об окружающей среде с помощью сенсорной системы или органов чувств. С точки зрения БЖД важно, что органы чувств сигнализируют о различных видах и уровнях опасности. В зависимости от характера полученной информации и ее ценности вырабатываются последующие действия.

Когда вы находитесь за рулем автомобиля, внимательно смотрите на дорогу и приборы, слушаете звуки. Свет светофора, сигнал клаксона, запах разлитого бензина или дыма вас сразу насторожат. Вслед за этим должны последовать действия, направленные на обеспечение вашей безопасности.

Современный этап развития физиологии органов чувств связан с именами ученых И. М. Сеченова и И.П. Павлова, которые явились основоположниками учения о рефлексах головного мозга и анализаторах.

Анализаторами называются анатомо-физиологические системы, осуществляющая восприятие и анализ раздражений, поступающих из внешней и внутренней среды. Каждый анализатор состоит из рецептара, проводниковой части (чувствительных нейронов) и высшего центра - группы нейронов в коре головного мозга (рис. 3).

Рисунок 3 - Структура анализатора

В рецепторе происходит преобразование энергии раздражения в электрический заряд. В нейронах происходит передача заряда. Его работа аналогична работе релейной линии, где поступающий сигнал передается соседнему участку по эстафете и при этом усиливается. Упрощенно он представляет собой «трубу» с открывающимися дверцами (мембрану), внутри и снаружи которой находятся разные химические растворы с ионами разных знаков.

В состоянии покоя снаружи находятся положительно заряженные ионы натрия, внутри отрицательно заряженные ионы калия (рис. 4).

Рисунок 4 - Передача электрического заряда по нейрону

При раздражении нерва происходит «протискивание» ионов натрия через дверцу мембраны внутрь, переполяризация мембраны, протискивание ионов натрия наружу, которые в последствии возвращаются на свои места. Заряд передается по эстафете со скоростью 120 м/с. В этом состоит передача нервных импульсов.

В коре головного мозга происходит обработка сигнала.

В современной физиологии различают восемь анализаторов: зрительный, слуховой, тактильный, вкусовой, обонятельный; температурный, вестибулярный, висцеральный (анализатор внутренних органов).

Все анализаторы характеризуются общей структурой и свойствами:

- высокая чувствительность к соответствующим раздражителям;

- наличие абсолютной и дифференциальной чувствительности к раздражителю;

- способность к адаптации;

- возможность тренировки;

- способность определенное время сохранять ощущение после раздражения;

- взаимодействия друг с другом.

Абсолютная чувствительность - способность анализатора к ощущению раздражителя. Характеризуется нижним и верхним порогами (см. рис. 5).

Нижний порог - минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметные ощущения.

Верхний порог - максимальная величина раздражителя, вызывающая болевые ощущения.

Рисунок 5 – Абсолютная чувствительность температурного анализатора (чувствительность тепла)

Дифференциальная чувствительность - способность ощущать различие между двумя значениями раздражителя. Характеризуется дифференциальным порогом - минимальное различие между двумя значениями интенсивности раздражителя dJ. Экспериментально установлено, что отношение дифференциального порога к величине раздражителя является постоянной величиной

,

где k - константа, зависящая от вида анализатора: для зрительного k=0,01;

для слухового k= 0,1; для тактильного k= 0,3.

Эта важная характеристика свидетельствует о том, что с увеличением раздражителя «эффективность» анализатора снижается, а риск растет. Она позволила сформулировать закон Вебера-Фехнера (19 в.):

Величина интенсивности ощущения E пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя J

,

где k - константа, зависящая от вида анализатора: для зрительного k=0,01;

для слухового k= 0,1; для тактильного k= 0,3; С - константа, учитывающая индивидуальные свойства человека. (В некоторых источниках можно встретить не натуральный, а десятичный логарифм, что принципиального значения не имеет).

Эта закономерность справедлива для всех анализаторов при .

Рисунок 6 – Логарифмическая зависимость восприятия от интенсивности

Например, для зрительного и слухового анализаторов это свойство позволяет адекватно оценивать скорость приближения источников опасности, а именно:

- увеличение интенсивности звука или света вызывает увеличение его ощущения. Если ощущение увеличивается (уменьшается), значит, опасный объект приближается (удаляется). Следовательно, опасность возрастает (убывает);

- излучаемая мощность или удаленность источника опасности не влияют на восприятие скорости его движения.Увеличение любого значения интенсивности, например, в два раза вызывает одинаковые увеличения ощущения.(Восприятие скорости приближения источника опасности не зависит от того, насколько он громко он лает или тихо шипит…).Объективная оценка скорости источника опасности позволяет человеку принимать адекватные меры безопасности.