5.2. Фізіологічна надійність людини

Поняття про аналізатори (механізм сприйняття інформації)

На людину постійно впливає безперервний потік зовнішніх подразників, а також різноманітна інформація щодо процесів, які відбуваються всередині організму й поза ним. Сприйняти цю інформацію і правильно зреагувати на велику кількість подій людині допомогають її органи чуттів: очі, вуха, язик (як орган смаку), ніс (як орган нюху) тощо. Кожний з цих органів створений таким чином, що реагує на певні явища довкілля, перетворює сигнали зовнішнього світу (звук, світло, запах, механічні подразнення) в сигнали нервової системи – нервові імпульси.

Мозок одержує ці сигнали, переробляє їх і посилає «наказ» виконуючим органам: людина зупиняється, побачивши червоне світло світлофора; поспішає на кухню, відчувши запах підгорілої їжі; знімає трубку, коли дзвонить телефон. Органи чуттів працюють постійно, вони спрямовують дії й контролюють їх.

Кожен вид рецепторів сприймає тільки один вид подразнень. Лише кілька квантів світла достатньо для виникнення зорового відчуття; слухові рецептори починають посилати сигнали в мозок, коли барабанна перетинка зміщується на відстань у десять разів меншу від атома водню; достатньо двох-трьох молекул пахучої речовини, щоб відчути запах.

Від рецепторів по чутливих нейронах імпульси надходять у певну зону кори великих півкуль. Із збудженням нейронів кори пов’язана фізіологічна природа відчуттів, тонке розрізнення подразнень.

Рецептори, шляхи, якими передається збудження, і спеціальні зони кори великих півкуль головного мозку становлять єдину систему, де народжується відчуття й відбувається розпізнавання подразнень. Цю систему І.П. Павлов назвав аналізатором.

Спільні властивості аналізаторів

1. Надзвичайно висока чутливість до адекватних подразників. Ця чутливість близька до теоретичної межі. Такий рівень чутливості в техніці у багатьох випадках поки що недосяжний. Кількісною мірою чутливості є порогова інтенсивність подразника, дія якого дає відчуття.

2. Усі аналізатори мають диференціальну (розрізняльну) чутливість, тобто мають здатність виявляти відмінність за інтенсивністю між подразниками. Ця функція аналізатора визначається найменшою величиною (диференціальним порогом), на яку треба змінити силу подразника, щоб викликати мінімальну зміну відчуття.

Це положення вперше запропонував німецький фізіолог Е. Вебер у середині минулого століття, а німецький фізик Г. Фехнер, піддавши його математичному аналізові (1860) показав, що інтенсивність наших відчуттів пропорційна логарифму інтенсивності подразника. Положення це увійшло в фізіологію як основний психофізичний закон Вебера – Фехнера:

S = k · lnr + C,

де S – величина відчуття;

r – вихідна величина сигналу (подразника);

k і С – константи.

Пізніше було показано, що частіше буває степенева, а іноді й іншого роду залежність. Головне – це наявність точного кількісного взаємозв’язку між інтенсивністю відчуття та інтенсивністю подразника.

3. Характерною для аналізаторів властивістю є здатність їх пристосувати рівень своєї чутливості до інтенсивності подразника. Ця властивість дістала назву адаптації. Завдяки адаптації у разі високої інтенсивності діючих подразників чутливість знижується і, навпаки, у разі низьких – підвищується. Наприклад, ви потрапляєте чи то до яскраво освітленого приміщення, чи до темного, і, як наслідок, нічого не бачите – проте ця сліпота дуже швидко минає.

4. Аналізаторам притаманна здатність тренуватися. Ця властивість полягає як у підвищенні чутливості, так і в прискоренні адаптаційних процесів.

5. Дуже своєрідною властивістю аналізаторів є здатність їх певний час зберігати відчуття після припинення дії подразника. Якщо людині лише на соті частки секунди показати якусь досить добре освітлену і не дуже складну картинку, то глядач цілком правильно опише це зображення.

6. Аналізатори за умови нормального функціонування перебувають у постійній взаємодії. Саме завдяки цій здатності вікарування, тобто взаємозаміни, люди, позбавлені деяких, іноді навіть кількох аналізаторів, живуть повноцінним життям, сприймаючи навколишній світ у всьому розмаїтті його виявів.

Всю невичерпну різноманітність навколишнього світу людина сприймає завдяки функціям аналізаторів. З деякою умовністю, беручи до уваги анатомічну єдність і спільність функцій, у сучасній фізіології розрізняють вісім аналізаторів: зоровий, слуховий, вестибулярний, смаковий, нюховий, шкірний, руховий (дає відчуття про роботу опорно-рухового апарату) і вісцеральний (аналізатор внутрішніх органів).

Зоровий аналізатор, освітлення та колір

Понад 90% інформації про зовнішній світ ми отримуємо через зоровий аналізатор (світловідчуття). За незліченним розмаїттям деталей і відтінків, за своєю красою і повнотою зорові відчуття незрівнянно багатші за всі інші. Особливо велике значення, наприклад, має зоровий аналізатор для водіїв. Проведена в Німеччині перевірка зору у водіїв безпосередньо на місці ДТП показала, що водіїв, винних в аваріях через дефекти зору, в 5–6 разів більше, ніж водіїв з нормальним зором.

Коли говорять про зоровий аналізатор, то мають на увазі досить велику сукупність утворень, що виконують функції побудови світлового зображення на світлочутливих елементах, трансформацію енергії електромагнітного випромінювання в нервове збудження, кодування й перекодування інформації про зоровий образ та його пізнання. Така різноманітність і складність функцій здійснюється завдяки роботі дивовижних за своїми властивостями окремих структур аналізатора. Іноді це такі властивості, які не можна відтворити за допомогою навіть найдосконаліших технічних пристроїв.

Око пропускає промені світла таким чином, що зображення предметів фокусується на внутрішній оболонці очного яблука – сітківці. У сітківці розташовані рецептори ока – палички і колбочки. Палички – це рецептори, які реагують на слабке, присмеркове світло. Колбочки подразнюються тільки яскравим світлом, з ними пов’язане сприймання кольорів.

У сітківці світло перетворюється на нервові імпульси, які по зоровому нерву передаються в головний мозок до зорової зони кори великих півкуль. Тут відбувається остаточне розрізнення подразнень – форми предметів, їхнього забарвлення, величини, освітленості, розташування і руху. Орган зору дає можливість нам бачити і в найгустіших сутінках, і при яскравому сонячному освітленні. Це стає можливим завдяки тому, що око має чудову властивість – змінювати свою світлочутливість залежно від умов освітленості (властивість адаптації). Освітленість за природних умов змінюється на 6–9 порядків, приблизно в такому самому діапазоні відповідно змінюється і світлова чутливість. Один із механізмів – це зміна діаметра зіниці, яка виконує функцію, аналогічну діафрагмі фотоапарата, другий – наявність двох рівнів чутливості, зумовлених паличковим і колбочковим рецепторами.

Незвичайні зорові відчуття. Наші зорові відчуття не зовсім відповідають реальній дійсності. Описано ряд явищ, за яких зір вводить в оману нас, призводячи іноді до курйозних ситуацій або й зовсім небажаних наслідків. Це так звані ентоптичні явища, міражі, гало, ілюзії тощо. Усі вказані випадки характеризуються тим, що поява незвичайних зорових відчуттів зумовлена цілком певними фізичними причинами, і що ці відчуття навіть можна підтвердити способами реєстрації, вимірювань тощо. Зовсім інше походження мають відчуття, які найчастіше пояснюють як ілюзії.

Рух автомобіля з темним фарбуванням (чорним або темно-зеленим) здається більш повільним, а відстань до нього більшою, ніж насправді. Саме цим пояснюється, що автомобілі темних кольорів значно частіше попадають у аварії. Автомобілі світлих кольорів, а особливо червоного, добре виділяються на навколишньому фоні, сприймаються як такі, що знаходяться ближче і рухаються з більшою швидкістю, ніж насправді. Це змушує водіїв зустрічних автомобілів бути обережнішими, що підвищує безпеку дорожнього руху.

Швейцарські дослідники вважають найбільш безпечним автомобіль, пофарбований в яскраво-червоний колір, англійські – в білий колір; американські – в оранжево-червоний. Датські експерти встановили, що 61,3% зіткнень стається між автомобілями темних кольорів, 32,6% – темних із світлими і лише 6,1% світлих із світлими. Найрідше від усіх попадають в аварію жовті автомобілі. Для попередження ілюзій рекомендуються заходи, що спрямовані на зниження впливу монотонних подразників, які викликають сонливість. Так, наприклад, у водіїв нерідко виникає сонливість під час їзди на прямих ділянках дороги. Щоб цього не відбувалось, рекомендується при їх будівництві через кожні 3 км передбачати криві ділянки дороги. Для зниження монотонності руху окремі ділянки дороги фарбують у різні кольори, озеленюють роздільні смуги тощо.

Видимість – можливість розрізняти особливості навколишнього середовища, яке обумовлене ступенем освітленості предметів і прозорістю повітряного середовища. Це залежить від часу доби і стану атмосфери. Вона знижується в темний час доби, а також у дощ, снігопад, туман.

До речі, для регулювання дорожнього руху були обрано червоний, зелений і жовтий кольори, тому що в тумані зелений колір сприймається як жовтий, а жовтий як червоний. Така помилка не страшна. Червоний колір має найбільшу довжину хвилі, поширюється з найменшими втратами, і його видно на велику відстань.

Колір і безпека праці. У навколишньому світі існує велика різноманітність кольорових відтінків, які важко перелічити, проте колір – це також відображення в наших відчуттях такої фізичної якості, як спектральний склад випромінювання. Кольоровідчуття – це суб’єктивний образ спектра випромінювання, тобто характеристика його частотних складових. Людина розрізняє близько 150 кольорових тонів. Рецепторами, що забезпечують кольоросприймання, є колбочки.

Відомо, що кольори по різному діють на психіку людини, викликають певні емоції. Наприклад, помаранчевий колір сприймається як гарячий, він бадьорить, стимулює до активної діяльності. Голубий нагадує про воду. Він свіжий і прозорий, зменшує фізичну втому, заспокоює, регулює ритм серця. Червоний колір гарячий, енергійний. Брунатний – теплий, заспокійливий, але здатний викликати похмурий настрій, а з сірим відтінком насторожує, викликає занепокоєння. Жовтий – теплий, веселий колір, створює гарний настрій. Зелений – заспокійливо діє на нервову систему. Білий – холодний. Сірий – діловий, сумний, здатний викликати апатію, нудьгу. Чорний – похмурий і важкий, різко знижує настрій.

Віконні рами і фрамуги фарбують у білий колір, бо він відбиває більше світла, ніж будь-який інший (80%). Стелю і стіни, залежно від характеру виконуваної роботи і призначення приміщень, фарбують у білий і світлі кольори: голубий, жовтий (кремовий), зелений (салатовий).

Для офісних приміщень більш доцільним є кремовий колір, а для механічних майстерень – білий, світло - голубий. Для кімнат відпочинку ніжно - бірюзовий, салатовий. Різне обладнання (холодильники, сушильні шафи, компресори) фарбують у світло - сірий і світло-зелений кольори, термічне обладнання – в алюмінієвий. У червоний колір фарбують елементи обладнання, щоб привернути увагу до існування небезпек або запобігання їм (кнопки «стоп», важелі виключення, огородження, електрошафи, трубопроводи гарячої води і пари, ємності з горючими речовинами тощо).

Жовтий колір застосовують для попередження про небезпеку і фарбують у нього рухомі деталі обладнання, огородження рухомих деталей різних сільськогосподарських машин, кінці тросів, волоків і сіток для розвантажування силосної маси з кузова транспортного засобу, балони з світильним газом. Жовтий колір мають сигнальні лампи. У жовтий колір з чорними смугами фарбують рухомі частини навантажувачів і борти електрокарів.

Нормальний режим роботи машин і різного обладнання позначається зеленими лампами. Синій колір застосовують для фарбування вказівних символів і знаків.

Слуховий аналізатор і дія шуму на людину

Людина живе у світі звуків. Звук як фізичне явище являє собою коливальні рухи матеріальних тіл – твердих, газоподібних або рідких. Виникнення слухових відчуттів людини пов’язане, як правило, саме з коливанням повітря. Ось чому в безповітряному середовищі передача звуку стає неможливою.

Слуховий аналізатор. Слуховий аналізатор людини являє собою спеціалізовану систему для сприймання звукових коливань, формування слухових відчуттів і розпізнавання звукових образів. Допоміжний апарат периферичної частини аналізатора – це вухо.

Розрізняють зовнішнє вухо, до складу якого входять вушна раковина, зовнішній слуховий прохід і барабанна перетинка; середнє вухо, що складається із системи з’єднаних між собою слухових кісточок; та внутрішнє вухо, де містяться рецептори, які сприймають звукові коливання. До внутрішнього вуха відносять також півколові канали, які є периферичною рецепторною частиною вестибулярного аналізатора.

Нервові імпульси від звукових рецепторів надходять по слуховому нерву в головний мозок. У слуховій зоні кори великих півкуль, розташованій у скроневій ділянці голови, відбувається кінцеве розрізнення характеру звуку, його сили та висоти.

Вплив шуму на організм людини. Інтенсивний шум – акустичний стрес, який призводить не тільки до порушення слухового аналізатора, але і до захворювань внутрішніх органів. До механізму виникнення таких захворювань залучені вегетативна (незалежна від нашої свідомості частина нервової) і ендокринна системи. Вони забезпечують постійність внутрішнього середовища організму при його пристосуванні до змінних зовнішніх умов. Внаслідок тривалої дії шуму ці системи перестають чітко регулювати роботу внутрішніх органів, що обумовлює появу гіпертонічної, ішемічної, виразкової та інших хвороб.

Негативний вплив шуму на людину залежить від багатьох факторів: віку, статі, особливостей нервової системи, стану здоров’я, періоду доби, умов життя та ін. Підвищену чутливість до шуму мають підлітки 15–18 років, люди після 40 років. Чоловіки більш чутливі до шуму, ніж жінки. Посилено реагують на шум хворі люди, особливо з розладами нервової системи. Виявлено випадки підвищеної індивідуальної чутливості до шуму.

Численними дослідженнями встановлено, що фізіологічно допустимі норми шуму вночі 40 і вдень 60 дБ. У разі шуму в 70–80 дБ, людина відчуває втому; шум, інтенсивність якого коливається між 85–110 дБ. для здоров’я людини вже становить небезпеку; у разі 120–140 дБ з’являються больові відчуття, які загрожують травмою і викликають незворотні ураження слухових органів.

Короткочасний вплив шуму інтенсивністю 60–90 дБ викликає збільшення продукції гормонів гіпофіза, що стимулюють виділення інших гормонів, зокрема, гормонів надниркових залоз. Один із таких гормонів – кортизон, наприклад, ослаблює дезінтоксикаційну функцію печінки, інший – адреналін – викликає звуження судин, посилює роботу серця, підвищує артеріальний тиск, сприяє виділенню в кров вільних жирних кислот. Гормональні зрушення викликають розлади функцій органів шлунково-кишкового тракту, зміни в роботі щитовидної залози та ін.

Тривале шумове навантаження спричиняє зниження шкірно-судинної реактивності та розвитку вегетосудинних розладів. Дисфункції серцево-судинної системи виявляються у вигляді нейроциркуляторної дистонії, екстракардіальних порушень: синусової брадикардії, брадіаритмії, тенденції до сповільнення внутрішньошлуночкової або передсердно-шлуночкової провідності. Можуть виникати спазми капілярів кінцівок і судин очного дна. Стійкий вплив шуму з часом може призвести до змін судинного тонусу, які є попередниками розвитку гіпертонічної хвороби.

Поєднання шумового подразника з нервово-емоційним напруженням також є фактором ризику виникнення судинної гіпертензії. У разі поєднання шуму з вібрацією порушення периферичного кровообігу більш виражені, ніж у разі впливу лише шуму.

Шум зменшує глибину і тривалість сну, що тягне за собою значні розлади нервової системи, викликає тривалі депресії, які є одними з проявів стресового стану. Шум великої інтенсивності знижує імунітет, стійкість до вірусних захворювань, стимулює швидкий розвиток атеросклеротичних процесів у судинах. Підвищений шум впливає буквально на всі сторони життя людини і погіршує її стан за будь-яких патологічних зрушень і виражених захворювань.

Шум належить до факторів, що погіршують фізичний розвиток дітей. Доведено, що в дітей, які народжені і проживають у шумному середовищі, помітно виражене вповільнення росту, відставання в розумовому розвитку, понижена увага в період навчання в школі. Діти стають роздратованими, у них розвиваються функціональні розлади нервової системи, порушуються імунобіологічні процеси, знижується стійкість до різних захворювань. У районах з різко вираженим шумом серед дітей спостерігається більше нещасних випадків, ніж в інших частинах міста.

Під дією сильного шуму у людини звужуються кровоносні судини й, як наслідок, зменшується приплив крові до органів. Організм, у свою чергу, реагує на шум, виділяючи гормони, які спричиняють підвищення кров’яного тиску й серцебиття, що іноді призводить до дуже сильної пульсації і навіть до стенокардії.

Якщо шум постійно присутній у вашому повсякденному житті, можуть виникнути й інші проблеми. Неспокійний сон може вплинути на вашу реакцію вдень. Загалом шум не змінить постійного ритму, з яким ви працюєте, але він може вплинути на кількість припущених помилок.

Важливими з точки зору безпеки життєдіяльності є також аналізатори:

• вестибулярний, бо з функціонуванням його пов'язані відчуття положення і пе­реміщення тіла в просторі, а також відповідні їм реакції з боку скелетної мускула­тури і внутрішніх органів;

• смаковий, бо смакові відчуття людини являють собою наслідок складного комплексу фізико-хімічних, нейрофізіологічних та психологічних процесів, які ма­ють виняткову біологічну значущість у нашому житті;

• нюховий, бо запах - це суб'єктивний образ одного з явищ реальної дійсності, яке полягає в дії молекул летких речовин на орган нюху (викиди шкідливих речо­вин, диму, тощо);

• шкірний, бо чуття дотику як спосіб контакту із зовнішнім світом та одержанням інформації про нього без перебільшення відіграє виняткову роль. У взаємодії з іншими видами чуттів, і насамперед із зором, дотик став основою для формування в людині цілісних уявлень про навколишні предмети і розвиток здатності до тру­дової діяльності. Особливо важлива інформація про температуру навколишнього середовища, яка впливає на працездатність людини;

• руховий, бо м'язова рухова активність практично безперервно супроводжує всі вияви людської діяльності. Коли людина рухається, спокійно стоїть, сидить і навіть лежить чи спить, її скелетна мускулатура не буває ніколи в стані цілковитого спокою;

• внутрішніх органів, бо підтримання специфічного метаболізму, тобто першооснови життя можливе тільки при підтриманні суворої динамічної сталості внутрішнього середовища організму.

Нормальне функціонування всіх аналізаторів робить людину менш вразливою до різних небезпек і дозволяє відчувати задоволення від можливості сприймати все розмаїття інформації.