Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Разное / Всякое / Физикка / Рапечатка.docx
Скачиваний:
36
Добавлен:
19.06.2017
Размер:
1.14 Mб
Скачать

28) Живой организм непрерывно получает разнообразную информацию как из внешней среды, так и от собственных органов и систем.

Любое воздействие, передающее организму информацию, называют раздражителем; часто применяют также заимствованный из техники термин „сигнал“.

Разнообразные раздражители различают по модальности, то есть по характерной для данного раздражителя форме энергии. Можно говорить о механических, химических, тепловых, световых, осмотических, электрических и других раздражителях.

В основу другой классификации раздражителей положен принцип адекватности (соответствия). Адекватным является раздражитель, к восприятию которого данная ткань приспособилась в ходе эволюции.

Пороговая величина адекватных раздражителей значительно ниже, чем у неадекватных. Так, ощущение света возникает у человека при минимальном потоке световой энергии, равном 10-17-10-18 Вт, при механическом воздействии на глаз ощущение вспышки возникает при мощности стимулов более 10-4 Вт.

Для восприятия раздражителей в ходе эволюции возникли специализированные сенсорные системы (анализаторы, по И.П. Павлову).

Они включают по крайней мере три звена:

1) Элементы, непосредственно реагирующие на воздействие раздражителя; их называют рецепторами.

2) Проводниковые элементы, то есть нервные волокна и нервные узлы.

3) Определённые участки центральной нервной системы, получающие и перерабатывающие поступающую информацию (нервные центры)

Принципы классификации рецепторов сенсорных систем

  1. По модальности адекватного раздражителя (фоторецепторы, механорецепторы, хеморецепторы, терморецепторы, осморецепторы и др.)

  2. 2) Локализационный принцип:

а) Экстероцепторы (обращены во внешнюю среду);

б) Интероцепторы (обращены во внутреннюю среду организма);

в) Проприоцепторы (мышечно-суставное чувство).

3) По количеству вопринимаемых модальностей (мономодальные и полимодальные).

4) Структурно-функциональный принцип:

а) Свободные нервные окончания;

б) Инкапсулированные нервные окончания;

в) Специальные рецепторные клетки

Два типа специальных рецепторных клеток:

  • 1) Нейроны, связанные с последующими элементами сенсорной системы своими центральными отростками. Такие рецепторы называют первично-чувствующими (или нейросенсорными).

  • 2) Эпителиальные клетки, связанные с афферентными нервными волокнами синапсами. Это вторично-чувствующие (или сенсорно-эпителиальные) рецепторы.

Все рецепторы в общем плане выполняют одну и ту же функцию – преобразуют действие различных раздражителей в нервные импульсы (потенциалы действия).

Совокупность процессов от момента воздействия раздражителя до появления первого потенциала действия носит название рецепторного акта.

При воздействии раздражителя на чувствительный участок мембраны рецептора изменяется проницаемость этого участка для ионов.

Изменение проницаемости усиливает (иногда – уменьшает) поток ионов через мембрану.

В результате на чувствительном участке мембраны возникает сдвиг потенциала, который называют рецепторным потенциалом (РП).

В местах возникновения РП мембрана не имеет потенциалзависимых каналов. Каналы в этих участках реагируют на характерный для данного рецептора раздражитель. Поэтому на этих участках не возникают потенциалы действия и рецепторные потенциалы являются градуальными, то есть их величина зависит от интенсивности раздражителя (чем сильнее раздражитель, тем больше РП).

Однако, эта зависимость нелинейная, то есть между интенсивностью раздражителя и величиной РП нет прямой пропорциональности.

Рецепторные потенциалы распространяются по мембране с декрементом (затуханием). Они не могут передаваться на значительные расстояния.

Чтобы сигнал от рецептора дошёл до центральной нервной системы, он должен быть преобразован в потенциалы действия, которые распространяются по нервным волокнам без декремента (без затухания).

Это преобразование происходит в одних случаях в самой рецепторной клетке, если в ней есть участки мембраны, на которых имеются потенциалзависимые каналы.

В других случаях рецепторный потенциал распространяется по мембране рецепторной клетки до синапса, а потенциал действия возникает в нервном волокне уже после синаптической передачи

29) При воздействии раздражителя на чувствительный участок мембраны рецептора изменяется проницаемость этого участка для ионов. Изменение проницаемости усиливает (иногда – уменьшает) поток ионов через мембрану. В результате на чувствительном участке мембраны возникает сдвиг потенциала, который называют рецепторным потенциалом (РП).

В местах возникновения РП мембрана не имеет потенциалзависимых каналов. Каналы в этих участках реагируют на характерный для данного рецептора раздражитель.

Поэтому на этих участках не возникают потенциалы действия и рецепторные потенциалы являются градуальными, то есть их величина зависит от интенсивности раздражителя (чем сильнее раздражитель, тем больше РП).

Однако, эта зависимость нелинейная, то есть между интенсивностью раздражителя и величиной РП нет прямой пропорциональности.

Рецепторные потенциалы распространяются по мембране с декрементом (затуханием). Они не могут передаваться на значительные расстояния.

Чтобы сигнал от рецептора дошёл до центральной нервной системы, он должен быть преобразован в потенциалы действия, которые распространяются по нервным волокнам без декремента (без затухания).

Это преобразование происходит в одних случаях в самой рецепторной клетке, если в ней есть участки мембраны, на которых имеются потенциалзависимые каналы.

В других случаях рецепторный потенциал распространяется по мембране рецепторной клетки до синапса, а потенциал действия возникает в нервном волокне уже после синаптической передачи

Если раздражитель действует кратковременно (длительность сигнала меньше времени рефрактерности), то он вызовет один потенциал действия.

Однако, чаще время действия раздражителя значительно больше; соответственно, рецепторный потенциал тоже существует относительно долго.

Очень важно, что зависимость частоты следования ПД от интенсивности раздражителя почти всегда нелинейная, то есть между частотой ПД и интенсивностью нет прямой пропорциональности

В этом случае возникает серия потенциалов действия с определённой частотой следования, зависящей от величины рецепторного потенциала.

Чем больше интенсивность стимула, тем больше амплитуда РП, и тем выше частота следования ПД.

Дело в том, что интенсивность большинства раздражителей может меняться в очень широких пределах. Например, интенсивность самого громкого звука, ещё не повреждающего орган слуха, больше интенсивности самого тихого (порогового) звука в 1014 раз!

Ясно, что частота нервных импульсов (ПД) не может измениться в такое колоссальное число раз.

Между частотой и интенсивностью должна существовать нелинейная функциональная зависимость, при которой интервал частот сжат во много раз по сравнению с интервалом интенсивностей.

Такую функцию так и называют – функция сжатия (силовая функция).

Во многих случаях функция сжатия близка к логарифмической функции: ν = k.lg(I/I0)

где ν – частота следования ПД, I – интенсивность раздражителя, Iо – пороговая интенсивность (минимальная ощущаемая интенсивность раздражителя), k – коэффициент, зависящий от других характеристик раздражителя (кроме интенсивности), а также от выбора единиц измерения.

Логарифмическая функция отображает периферические механизмы основного закона психофизики – закона Вебера-Фехнера. Формулировка закона Вебера-Фехнера: ощущение растет в арифметической прогрессии, тогда как интенсивность вызвавшего его раздражителя – в геометрической.

Легко видеть, что логарифмическая функция – это очень эффективная функция сжатия. Например, если интенсивность раздражителя возрастёт в 1010 раз, то частота ПД увеличится только на 10k единиц (lg 1010 = 10). Так как коэффициент k обычно не очень велик, изменение частоты составит десятки, максимум – сотни герц, что очень мало по сравнению с изменением интенсивности.

Другим вариантом функции сжатия может быть степенная зависимость:ν = k.(I – I0)n

где показатель степени n < 1 (то есть, другими словами, величина I стоит под корнем).

Эта зависимость выражает психофизический закон Стивенса.

Кроме интенсивности, раздражители одной модальности различаются по качественным признакам. Например, свет от источника может иметь разный цвет; пища может быть разного вкуса; звуки могут быть высокими и низкими, и т.п.

Для различения различных модальностей имеются различные сенсорные системы.

Две концепции различения «качества» раздражителей одной модальности:

  1. Концепция «меченой линии» - для каждого «качества» имеется специализированный рецептор, связанный жестким каналом связи с соответствующим нейроном в центральном отделе анализатора.

  2. Концепция «структуры ответа» - специализированных рецепторов нет, рецепторы кодируют качественные особенности раздражителей определенными паттернами (пространственно-временными структурами) импульсных ответов (последовательностями нервных импульсов).

30) Звуковыми волнами или просто звуком принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком. Волны звукового диапазона могут распространяться не только в газе, но и в жидкости (продольные волны) и в твердом теле (продольные и поперечные волны). Однако волны в газообразной среде – среде нашего обитания – представляют особый интерес. Изучением звуковых явлений занимается раздел физики, который называют акустикой.

При распространении звука в газе атомы и молекулы колеблются вдоль направления распространения волны. Это приводит к изменениям локальной плотности ρ и давления p. Звуковые волны в газе часто называют волнами плотности или волнами давления.

В простых гармонических звуковых волнах, распространяющихся вдоль оси OX, изменение давления p (xt) зависит от координаты x и времени t по закону

p (xt) = p0 cos (ωt ± kx).

Звуковая волна, воздействуя на систему слуховых косточек среднего уха, приводит в колебательное движение мембрану овального окна, которая, прогибаясь, вызывает волнообразные перемещения перилимфы верхнего и нижнего каналов, которые постепенно затухают по направлению к вершине улитки.

Поскольку все жидкости несжимаемы, колебания эти были бы невозможны, если бы не мембрана круглого окна, которая выпячивается при надавливании основания стремечка на овальное окно и принимает исходное положение при прекращении давления.

Колебания перилимфы передаются на вестибулярную мембрану, а также на полость среднего канала, приводя в движение эндолимфу и базилярную мембрану. Таким образом, вся система мембран начинает колебаться с частотой звука.

Поскольку покровная мембрана прикреплена только к спиральной пластинке, то она начинает совершать возвратно-поступательные движения и изгибает волоски волосковых клеток.

Это механическое воздействие открывает находящиеся в мембране натриевые каналы.

Ионы натрия идут в клетку, и на мембране волосковой клетки возникает положительный сдвиг потенциала (рецепторный потенциал).

Сдвиг потенциала передаётся через синапс на нервное волокно, в котором возникает уже потенциал действия.

Этот потенциал действия (нервный импульс) через несколько промежуточных синапсов поступает в слуховой центр коры головного мозга.

31) По определению, звуком называются механические волны, распространяющиеся в упругих средах, с частотами в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц, воспринимаемые ухом человека. Отсюда ясно, что и принципиально, и практически никакие измерения звука невозможны без учёта особенностей органа слуха.

В физиологической акустике принято различать объективные (физические) и субъективные (психофизические) характеристики звука.

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЗВУКА

ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА

1. Гармонический спектр

1. Акустический спектр

а) Основная частота (гармоника) – ν0, Гц

а) Основной тон (высота звука), мел

б) Высшие гармоники – νв, Гц

б) Обертоны (тембр)

2. Интенсивность (плотность потока энергии) – I, Вт/м2

2. Громкость, сон

По спектру все звуки разделяются на тоны и шумы. Тонами называют звуки, имеющие линейчатый спектр, то есть достаточно строго периодические. Звуки со сплошным спектром, не имеющие определённого периода, называют шумами

Интенсивности звука в субъективном восприятии соответствует громкость. Однако, непосредственно установить соотношение между интенсивностью и громкостью не удаётся; приходится вводить вспомогательные величины – уровень интенсивности и уровень громкости.

Понятие уровня интенсивности учитывает сформулированный выше закон Вебера-Фехнера о логарифмической зависимости между частотой нервной импульсации и интенсивностью звука.

Уровнем интенсивности называется величина L, определяемая по формуле:

где I – интенсивность данного звука, Iо – пороговая интенсивность для среднестатистического уха (I0 = 10-12 Вт/м2).

Единицей уровня интенсивности является децибел [дБ]. Например, интенсивность шума на улице с оживлённым движением составляет примерно 10–5 Вт.м-2. Этому соответствует уровень интенсивности:

В определении понятия уровня интенсивности в какой-то мере отражены биофизические закономерности.

Однако, сам по себе уровень интенсивности ещё не соответствует тому субъективному ощущению, которое вызывает тот или иной звук, так как это ощущение в значительной мере зависит и от частоты звука.

Например, для большинства людей одинаково громкими будут ощущаться тоны с частотой 30 Гц и уровнем интенсивности 65 дБ и 1000 Гц, 20 дБ, несмотря на то, что уровни интенсивности у них резко различны.

Поэтому было введено второе понятие - уровень громкости, единицей которого является фон (фоны иногда называют децибелами громкости).

При определении этого понятия исходят именно из субъективного восприятия звука.

При этом измеряемый звук сравнивают со «стандартным» звуком с частотой 1000 Гц (её называют «стандартной частотой»).

Определение: уровнем громкости некоторого звука (в фонах) называется величина, равная уровню интенсивности (в дБ) такого звука со «стандартной» частотой 1000 Гц, который на слух воспринимается одинаково громким с данным звуком

Из этого определения видно, что уровень громкости – субъективная величина, то есть одному и тому же звуку разные люди могут приписать разные значения уровня громкости, поскольку нет двух людей с абсолютно одинаковым слухом.

Чтобы уменьшить степень субъективности и облегчить расчёты, были определены так называемые кривые равной громкости (изофоны).

Для этого большой группе людей предъявляли звуки разной частоты и интенсивности, и полученные значения уровня громкости усреднялись по всем испытуемым.

Чаще всего для оценки звука пользуются именно понятием уровня громкости. Однако, иногда предпочитают использовать другую величину – громкость, измеренную в единицах, называемых “сон”. Принято, что уровню громкости 40 фон соответствует громкость 1 сон. При изменении уровня громкости на 10 фон громкость изменяется в 2 раза.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Физикка