Основные элементы защитной системы человека

За миллионы лет в ходе эволюции у человека выработалась надежная естественная защитная система от опасностей. Как она устроена и каковы ее основные элементы?

Человек осуществляет связь со средой посредством анализаторов, которые называются органами чувств. Характеристики анализаторов необходимо учитывать при создании систем безопасности. Любой анализатор состоит из рецептора, проводящих путей и мозгового центра. Рецепторпревращает энергию раздражителя в нервный импульс. Передающие пути передают импульс в кору головного мозга. Мозговой центр обрабатывает информацию и принимает в ответ на нее решение.

Основой естественной системы защиты от опасности является нервная система, которая подразделяется на центральную и периферическую [1, 4]. Центральная нервная система (ЦНС) включает в себя головной и спинной мозг и состоит из десятков миллиардов нервных клеток. Периферическую нервную систему составляют особые волокна – нервы, которые пронизывают все без исключения органы. С нервными волокнами связаны специальные чувствительные аппараты, воспринимающие сигналы внешнего мира и самого организма, которые академик И.П. Павлов назвал рецепторами (датчиками). Все рецепторы имеют специализацию: одни реагируют на укол, другие – на температуру и т.д. В зависимости от природы раздражителя датчики подразделяются на несколько групп:

- механорецепторы – вестибулярные, гравитационные рецепторы, рецепторы кожи и опорно-двигательного аппарата и др.;

- терморецепторы – воспринимают температуру как внутри организма, так и в окружающей организм среде;

- хеморецепторы – реагируют на воздействие химических веществ (рецепторы вкуса, обоняния);

- фоторецепторы – воспринимают световые раздражители;

- болевые рецепторы – особая группа, возбуждаемая механическими, химическими или тепловыми раздражителями.

Морфологически рецепторы представляют собой чувствительную клетку, снабженную, чаще всего, волосками – «ресничками». Для возбуждения фоторецептора, например, достаточно 5–10 фотонов; для обонятельного – одной молекулы вещества. При длительном воздействии раздражителя на рецептор чувствительность последнего постепенно снижается, когда действие раздражителя исчезает – чувствительность восстанавливается. С помощью анализаторов человек получает информацию об окружающем мире. Анализаторы превращают энергию раздражения в нервные импульсы, которые со скоростью около 120 м/с поступают по нервам в ЦНС. Здесь они распознаются, вырабатывается ответное решение организма, затем поступают приказы для исполнительных органов, которые совершают нужные действия. Таким образом, нервная система, обеспечивая реакцию организма на внешние раздражители, приводит организм в равновесие с окружающей средой. Эту деятельность физиолог И.М. Сеченов назвал рефлекторной. Благодаря рефлекторной деятельности организм человека защищен от опасностей (в рамках возможностей человека).

При описании анализаторов используют следующие характеристики:

· Пороговая величина. Наименьшая величина раздражения, которая вызывает ощущение. Для начала ощущения нужно достичь определенной для данного рецептора пороговой величины.

· Предельное значение.Величина раздражения,выше которой анализатор перестает работать адекватно. Например, вместо очень громкого звука человек может почувствовать боль в ушах.

· Диапазон чувствительности анализатора. Интервал от порога чувствительности до предельного значения называют диапазоном чувствительности анализатора.

· Дифференциальный порог. Минимальная разность между интенсивностями двух раздражителей, которая вызывает едва заметное различие ощущений, называется дифференциальным порогом.

· Латентный период. Время от начала действия раздражителя до появления ощущения.

Изучая возможности человека воспринимать различные веса, немецкий физиолог Вебер пришел к выводу, что приращение веса заметно, если выражается относительной величиной 1/30. Позже, отталкиваясь от этих данных, немецкий физик Г. Фехнер нашел общее выражение зависимости интенсивности ощущения от силы раздражителя. Изучая два ряда коррелированных величин, Фехнер сформулировал закон, согласно которому при возрастании силы раздражителя в геометрической прогрессии интенсивность ощущения возрастает в арифметической прогрессии, или, выражаясь по-другому, чтобы реакция организма росла в арифметической прогрессии, надо, чтобы стимул (раздражение) рос в геометрической прогрессии. Этот основной закон психофизики получил название «закон Вебера-Фехнера»:

,

где Е – ощущение организма;

I – приращение раздражителя;

К – коэффициент пропорциональности, зависящий от вида рецептора.

Так, чтобы два чистых звука воспринимались как различные, новый звук должен отличаться от исходного на 1/10 величины, новый вес – на 1/30, а для световых раздражителей эта пропорция – 1/100.

В многообразной рефлекторной деятельности мозга выделяют врожденные безусловные рефлексы и приобретенные условные.

Безусловные рефлексы передаются по наследству. Учеными доказано, что за рефлексы, спасающие человека от опасности, отвечает система клеток в спинном и головном мозге.

Особый тип рефлекторной деятельности – условные рефлексы. Условные рефлексы открыты Павловым И.П. По его определению: условный рефлекс – это временная гибкая связь сигналов с ответной деятельностью человека. Она формируется на основе опыта. Значение этих рефлексов огромно. Благодаря им человек может заблаговременно предпринять необходимые действия для защиты от опасности, не видя самой опасности, но ориентируясь на признаки. Условный сигнал, не получающий практического подкрепления, постепенно угасает, в конце совсем исчезает. Этим обусловлена низкая эффективность некоторых мероприятий по охране труда. Поэтому надо постоянно проходить инструктаж, чтобы подкреплять знания.

Живой организм постоянно приспосабливается к воздействию негативных внешних воздействий. Универсальное свойство сохранять стабильность работы различных органов в ответ на изменяющиеся условия ОС называется гомеостаз. При малых уровнях воздействия раздражителя человек просто воспринимает информацию, поступающую извне. Человек слышит речь, музыку, запахи. При высоких уровнях раздражения появляются нежелательные воздействия. Компенсация изменений факторов среды обитания возможна посредством адаптации (приспособления). Защитные реакции человека имеют три стадии: нормальная физиологическая реакция (гомеостазис), нормальные адаптационные изменения и патологические изменения, которые могут привести к заболеваниям.

В организме человека с рождения функционирует ряд систем обеспечения безопасности. К ним относятся глаза, уши, кожа, иммунная система и др.

Кожа [1, 4, 10] – внешний покров тела, орган со сложным строением. Он выполняет несколько функций: защищает организм от воздействия внешней среды, является носителем рецепторов, играет роль терморегулятора и др. Кожа состоит из трех слоев: наружный слой (эпительный) – эпидермис, собственно кожа (дерма) и подкожная жировая клетчатка.

Защитные функции кожи: эпидермис и жировая ткань предохраняют организм от ушибов, растяжений, давления; пигмент меланин, находящийся в коже, предохраняет от воздействия УФ- излучения[2]; кожное сало и пот создают кислую среду, непереносимую многими микробами; роговой слой кожи также непроницаем для микробов.

К естественной защите человека относят также следующие функции.

Чихание – форсированный выдох через нос и кашель – форсированный выдох через рот. Благодаря высокой скорости струя воздуха уносит с собой из полости носа или рта инородные тела и раздражающие агенты.

Слезотечение – возникает при попадании раздражающих веществ на слизистые (нос, горло, трахеи, бронхи). Слезы выделяются наружу и попадают внутрь носовой полости, смывая раздражающие вещества (при плаче человек как бы «хлюпает» носом). В 1922 г. английский микробиолог Флеминг выделил из слезной жидкости замечательное вещество – лизоцим, которое убивает патогенные микробы даже в разведении 1:100 000 000. Некоторые растения, например, хрен, редька, лук, чеснок вырабатывают похожие по действию вещества. Попадая на микробную клетку, лизоцим растворяет ее оболочку и затем убивает микроб.

Боль – выполняет защитную функцию информационным способом, она указывает на нарушение нормального течения физиологического процесса в организме и на место возникновения этого нарушения.

Движение – активное движение может приглушить физическую и душевную боль. (Говорят: «Человек забывается на работе»). Кроме того, движение может отодвинуть или отгородить человека от опасности (убежать, закрыться руками, закрыть глаза и др.). Движение осуществляется с помощью двигательного аппарата за счет сокращения двигательных мышц.