Характеристика основних аналізаторів

Зоровий аналізатор. У житті людини зір відіграє першорядну роль. Достатньо сказати, що більше 90% інформації про зовнішній світ ми одержуємо через зоровий аналізатор. Відчуття світла виникає у результаті впливу електромагнітних хвиль довжиною 380 - 780 нанометрів (нм) на рецепторні структури зорового аналізатора, тобто першим етапом у формуванні світловідчуття є трансформація енергії подразника у процес нервового збудження. Це відбувається у сітчастій оболонці ока. Характерною рисою зорового аналізатора є відчуття світла, тобто спектрального складу світлового (сонячного) випромінювання.

Хвилі, що перебувають всередині зазначеного діапазону (380 - 780 нм) і відрізняються довжиною, створюють, своєю чергою, відчуття різного кольору. Для виникнення зорового відчуття достатньо, щоб рецептори ока увібрали 1-2 кванти світла, що відповідає енергії приблизно 5 х 10 ^-19 Дж.

Людина розрізняє приблизно 150 відтінків кольорів. У техніці, відповідно до Держстандарту 12.04.026-76, встановлено чотири сигнальних кольори: червоний, жовтий, зелений і синій. Червоний колір сигналізує про безпосередню небезпеку; жовтий застосовується для попередження небезпеки; зелений застосовується для знаків, що наказують робити саме так; синій - для вказівних знаків. Для транспорту зелене світло дозволяє рух. Фарбування у визначені різноманітні кольори для сприятливого (повноцінного) відчуття сприймання образу дуже часто використовується при оформленні будинків, квартир, офісів. Особливо велике значення має колір при доборі одягу. Психологи підтверджують, що колір одягу може впливати не тільки на настрій, але і на самопочуття людини: зелений діє заспокійливо на нервову систему, знімає головний біль, втому, дратівливість; червоний - збільшує вміст адреналіну в крові, підвищує працездатність; жовтий - стимулює мозкову діяльність; фіолетовий - покращує роботу серця, судин, легень, цей колір збільшує витривалість організму, жовтогарячий підвищує настрій і тому незамінний у стресових ситуаціях.

Зоровий аналізатор має найбільшу адаптацію, мінімальний час зорової адаптації триває 8 - 10 хвилин. Через хвилину перебування у темряві чутливість ока до світла збільшується у 10 разів, а через 20 хвилин – у 6 000 разів. Зорова адаптація має велике значення при вирішенні оптимальних умов виробничого освітлення.

Високопрофесійний майстер-шліфувальник розрізняє просвіт в 0,6 мікрона, а майстер-текстильник розрізняє до 100 відтінків чорного кольору.

Слуховий аналізатор - є другим за значенням для сприйняття людиною навколишнього середовища і безпеки життєдіяльності. За допомогою слухового аналізатора людина отримує до 10 % інформації. У той час, як око чутливе до електромагнітної енергії, вухо реагує на механічні впливи, пов'язані з періодичними змінами атмосферного тиску у відповідному діапазоні. Коливання повітря, що діють з визначеною частотою і характеризуються періодичною появою областей високого і низького тиску, або механічні коливання в чутному діапазоні частот, сприймаються нами як звуки.

Характерними особливостями слухового аналізатора є:

- здатність бути готовим до сприйняття інформації в будь-який час;

- здатність сприймати звуки в широкому діапазоні частот і вилучати необхідні;

- здатність встановлювати місцезнаходження джерел звуку.

У середовищі, що оточує людину, постійно відбуваються різні механічні процеси, що викликають коливання повітря. Завдяки слуховому аналізатору людина сприймає (відчуває) коливання повітря. Вухо починає сприймати звукові хвилі з інтенсивністю (силою звуку) від 10 ^-12 Вт/м². Людське вухо здатне чути звуки або механічні коливання з частотою від 16 до 20 000 Гц.

Слуховий аналізатор являє собою спеціальну систему для сприйняття звукових коливань, формування слухових відчуттів і впізнавання звукових образів. Допоміжний апарат периферичної частини аналізатора - вухо. Розрізняють зовнішнє вухо (вушна раковина, зовнішній слуховий прохід і барабанна перетинка), середнє вухо (молоточок, ковадло і стремена) внутрішнє вухо (де розташовані рецептори, що сприймають звукові коливання).

На практиці для характеристики звуку прийнято вимірювати його інтенсивність і звуковий тиск у децибелах (дБ). Рівень інтенсивності різних звуків на віддалі 1 м становить у дБ: шепіт – 10-20, голосна мова – 60-70, шум на вулиці – 70-8о, шум потягу – 110, шум реактивного двигуна літака – 130-140. Шкідлива дія шуму на людину виявляється через пошкодження слухового апарату (140 дБ), травми нервової системи (150 дБ). Шум з інтенсивністю 160 дБ викликає смерть тварин протягом кількох хвилин, 180 дБ – втому металу, 190 дБ – вириває заклепки з конструкцій.

Руховий аналізатор забезпечує відчуття положення і руху тіла та його частин, що дає можливість людині керувати захисними пристосуваннями, ручками, кнопками, педалями і т.п. Діапазон швидкостей, що розвиваються завдяки рухам рук, складає 0,01...8000 рух/с. Найчастіше використовуються швидкості 5...300 рух/с. Вертикальні рухи рука здійснює швидше, ніж горизонтальні. Рухи до себе здійснюються швидше, ніж від себе. Руховий аналізатор можна значно удосконалити шляхом тренувань.

Рецептори смакового аналізатора несуть інформацію про характер і концентрацію речовин, що надходять у рот. Ці рецептори розташовані на язику, задній стінці глотки, м'якому небі, мигдалинах і надгортаннику. У різних людей абсолютні пороги чутливості до різних речовин істотно розрізняються, аж до "смакової сліпоти". У фізіології і психології популярна чотирьох компонентна теорія смаку, відповідно до якої існує чотири види смакових відчуттів: солодкого, гіркого, кислого і солоного. Всі інші смакові відчуття є їх комбінацією. Абсолютна границя смакового аналізатора, виражений у величині концентрації розчину, практично в 10000 разів вище, ніж у нюхового. Смакові відчуття починають виникати вже тоді, коли, наприклад, на поверхню язика потрапляє розчин кухонної солі, що містить по одному іону натрію і хлору на 900 молекул води.

Розпізнавальна чутливість смакового аналізатора досить груба і складає в середньому 20 %. Крім того, смакові пороги залежать від стану організму. Якщо охолодити краї язику до 20 ^оС, то виникає відчуття кислого та соленого; якщо нагріти краї та кінчик язику до 35 ^оС, відчувається солодкий смак. Язик, який охолоджений льодом, цілу хвилину не відчуває солодкого. Смаки змішуються: кислий з солодким (яблука), кислий з солоним (огірковий розсіл), гіркий з солодким (шоколад). Але не змішуються гіркий з солоним і особливо – гіркий з кислим. Втрата смакового відчуття називається агевзією. Відновлення смакового сприйняття після впливу будь-яких подразників закінчується через 10-15 хв.

Нюховий аналізатор в основному обумовлюється роботою рецепторів нюхової сенсорної системи, що розташовані в області верхніх носових ходів на ділянці площею близько 2,5 см² слизової оболонки. Кожний нюховий рецептор реагує не на одну, а на багато пахучих речовин (їх діапазон охоплює до 400 найменувань). Чутливість нюхового аналізатора людини надзвичайно висока: один рецептор збуджується однією молекулою пахучої речовини, а порушення невеликого числа рецепторів приводить до виникнення відчуття. Абсолютна границя чутливості нюху в людини виміряється частками міліграма речовини на літр повітря. Диференціальна границя складає в середньому 38%. Нюховий аналізатор здатний, приміром, виявити за запахом присутність однієї молекули оцтової кислоти серед 500 млрд. молекул повітря. Однак інтенсивність дії речовини (поріг розходження) оцінюється людьми досить грубо. Найменше сприймане розходження в силі запаху складає 30-60% від його вихідної концентрації.

Приблизно 60 % генів людини, які відповідають за нюх, мають серйозні мутації або пошкодження і знаходяться у неробочому стані. Це відбулося під час еволюції людини, внаслідок цього у людини нюх розвинутий набагато гірше, ніж у інших тварин.

Шкірний або тактильний аналізатор відіграє безумовно виняткову роль у житті людини, особливо при його взаємодії із зоровим і слуховим аналізаторами при формуванні в людини цілісного сприйняття навколишнього світу. Передусім це стосується трудової діяльності людини. При втраті зору і слуху, людина за допомогою тактильного аналізатора за рахунок тренування і різноманітних технічних пристосувань може «чути», «читати», тобто діяти і бути корисним суспільству. Джерелом тактильних відчуттів є механічні впливи у вигляді дотику або тиску. Також шкірний аналізатор забезпечує відчуття болю, тепла і вібрації.

У шкірі розрізняють три прошарки: зовнішній (епідерміс), з'єднувально-тканинний (власне шкіра - дерма) і підшкірна жирова клітковина. У шкірі дуже багато нервових волокон і нервових закінчень, що розподілені вкрай нерівномірно і забезпечують різним ділянкам тіла різну чутливість. Наявність на шкірі волосяного покриву значно підвищує чутливість тактильного аналізатора.

Механізм дії тактильного аналізатора можна пояснити так. Механічна дія на шкіру викликає деформацію нервового закінчення, у результаті якого виникає рецепторний потенціал і нервовий імпульс. Цей імпульс (або порушення нервового імпульсу), що несе інформацію подразника, передається до центральної нервової системи, у її вищий відділ - кору головного мозку, де і формуються відчуття. Відмінна риса цього аналізатора полягає в тому, що рецепторна площа дотику більша, ніж у інших органів чуття. Це забезпечує шкірному аналізатору високу чутливість.

Приблизні пороги відчуття доторкання для кінчика пальця руки – 3 г/мм², на тильному боці пальця – 5 г/мм², на тильному боці кисті – 12 г/мм², на животі – 26 г/мм², на п’ятці – 250 г/мм².

Больовий поріг під час механічного тиску на шкіру вимірюється в одиницях тиску і залежить від місця вимірювання. Так, поріг больової чутливості шкіри живота становить 15-20 г/мм², а кінчиків пальців – 300 г/мм².

Діапазон відчуття вібрацій у людини достатньо високий: від 5 до 20 000 Гц. Найвище відчувається частота 200 – 250 Гц. Пороги вібраційного відчуття різні для різних ділянок тіла. Найбільшу чутливість мають ті ділянки, які найбільш віддалені від його медіальної площини (наприклад – кисті рук).

Температурна сенсорна система дає можливість людині відчувати різницю температур до 0,2 ^оС. Найбільш висока температура, яку людина може витримати у сухому повітрі, складає 71 ^оС протягом 1 години, 82 ^оС – 49 хв., 93 ^оС – 33 хв., а 104 ^оС – тільки 26 хв. Температура шкіри людини на лобі складає 34-35 ^оС, на обличчі – 20-25 ^оС, на животі - 34^оС, на ногах – 25-27 ^оС. Середня температура вільних від одягу ділянок шкіри становить 30-32 ^оС. Шкіра має два види рецепторів. Одні реагують на холод, а інші – тільки на тепло.

Шкіра виконує ще ряд важливих функцій у забезпеченні життєдіяльності людського організму: охороняє людину від шкідливих зовнішніх впливів, механічних ушкоджень, сонячних променів, мікроорганізмів і хімічних речовин, виконує секреторну, обмінну й інші функції, бере участь у підтримці постійної температури тіла, тобто в процесах терморегуляції.

За допомогою аналізаторів людина отримує величезну інформацію про навколишній світ. Кількість інформації прийнято вимірювати у двоїчних знаках – бітах. Наприклад, потік інформації через зоровий рецептор людини складає 10⁸-10⁹ біт/с, нервові шляхи пропускають 2·10⁶ біт/с, в пам'яті міцно затримується тільки 1 біт/с. В корі головного мозку аналізується та оцінюється не уся інформація, яка надходить, а тільки найбільш важлива. Інформація, яка надходить з зовнішнього і внутрішнього середовищ, визначає роботу функціональних систем організму і поведінку людини. Для управління поведінкою людини та активністю його функціональних систем (тобто вихідною інформацією, яка надходить з кори великих півкуль головного мозку) достатньо близько 10⁷ біт/с при підключенні програм, які містяться у пам'яті. В таблиці 2.2 наведені максимальні швидкості передачі інформації, яку людина сприймає за допомогою різних органів відчуттів і проводить до кори великих півкуль.

Таблиця 2.2 – Швидкість передачі інформації органами відчуттів людини

Аналізатор внутрішніх органів, або вісцеральний аналізатор. Якщо зовнішні аналізатори попереджають людину про явну небезпеку, то цей аналізатор визначає небезпеки прихованого, неявного характеру. Коли ми говоримо про поганий стан здоров'я, то це стосується передусім порушення рівноваги внутрішнього середовища організму.

Уявлення про існування двох середовищ (зовнішнього і внутрішнього) та про найважливіше значення сталості внутрішнього середовища (при очевидній мінливості зовнішнього) були сформульовані французьким фізіологом К.Бернаром (1813 - 1878). Людина є складовою частиною природного середовища й протягом тривалого періоду еволюції її організм адаптувався до будь-яких змін цього середовища і перебуває в стані стійкої динамічної рівноваги. Це виражається унаступному: а) сталості температури тіла (36,5 - 37°С), б) атмосферного тиску (приблизно 760 мм рт.ст.), в) вмісту води в організмі, г) складі повітря, д) чергуванні біоритмів тощо.

Параметри зовнішнього середовища існування людини мають різноманітні і часто значні коливання, що створюють загрозу для здоров'я і життя людини. Наприклад, добові, сезонні коливання температури, тиску, вологості повітря, освітленості, звукового тиску, електромагнітних характеристик тощо. Ці показники неоднакові на різноманітних висотах і широтах. До цього варто додати зміни у зовнішньому середовищі, викликані урбанізацією та антропогенним впливом на зміну хімічного складу води, повітря, ґрунту, бактеріально-вірусного оточення і т.д., а також перебування людини в екстремальних ситуаціях. Внутрішнє середовище (кров, лімфа, тканинна рідина, з якими контактує кожна клітина живого організму), незважаючи на всі зміни зовнішнього середовища, зберігає відносну сталість. «Сталість середовища припускає таку досконалість організму, щоб зовнішні зміни в кожну мить компенсувалися і врівноважувалися» - писав К.Бернар.

Американський фізіолог У. Кеннон (1871 - 1945) цю властивість назвав гомеостазом. У сучасному розумінні гомеостаз - стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи, що підтримується регулярним поновленням основних її структур, матеріально-енергетичного складу і постійною функціональною саморегуляцією у всіх її ланках.

Зовнішнє і внутрішнє середовища діалектично єдині. Коли на організм діють надзвичайні подразники, він сам активно формує таке внутрішнє середовище, яке дозволяє оптимізувати фізіологічні процеси в нових умовах існування.

Для стабілізації внутрішнього середовища існує спеціальний регуляторний апарат, що вирівнює, компенсує всі зміни внутрішнього середовища. Однією із складових такого апарата є інтерорецептивний аналізатор, що сприймає і передає в центральну нервову систему сигнали не тільки про стан внутрішнього середовища, але і про діяльність внутрішніх органів людини. Цей апарат координує діяльність внутрішніх органів і приводить їх у відповідність з потребами всього організму.