Роль рецепторів і аналізаторів в організмі людини. Закон Вебера-Фехнера

Людина отримує різноманітну інформацію про навколишній світ, сприймає всі його різноманітні сторони за допомогою сенсорної системи чи органів чуття.

З позицій безпеки життєдіяльності особливо важливим с те, що органи чуття сприймають і сигналізують про різноманітні види і рівні небезпеки. Отримана інформація передається в мозок людини; він її аналізує, синтезує і видає відповідні команди виконавчим органам. Залежно від характеру одер­жуваної інформації, її цінності буде визначатися наступна дія людини. Водно­час, для з'ясування засобів відображення у свідомості людини об'єктів і про­цесів, що відбуваються в зовнішньому середовищі, необхідно знати, яким чи­ном улаштовані органи чуття, і мати уявлення про їх взаємодію.

Історія науки про закономірності і механізми формування орга­нів чуття пройшла довгий шлях свого розвитку й зумовлена склад­ним, комплексним характером цих знань. Комплексний підхід до вирішення цих проблем пояснюється тим, що для розуміння засо­бів відображення зовнішнього світу необхідно мати знання з різних наук: анатомії, фізіології, психології, біофізики, біохімії і навіть та­ких фундаментальних наук, як фізика, хімія і математика.

Сучасний етап розвитку фізіології органів чуття пов'язаний з іме­нами таких учених, як І. М. Сєченов (1829—1905) та І. П. Павлов (1849—1936). І. П. Павлов розвинув працю І. М. Сєченова про ре­флекси головного мозку, створив вчення про аналізатори як сукуп­ність нервово-рецепторних структур, що забезпечують сприйняття зовнішніх подразників, трансформацію їхньої енергії у процес нер­вового збудження і проведення його в центральну нервову систему. На думку І. П. Павлова, будь-який аналізатор складається з трьох частин: периферичної (або рецепторної), провідникової і централь­ної, де завершуються аналітично-синтетичні процеси за оцінкою біологічної значимості подразника.

Сучасна наука про відчуття використовує декілька термінів, дуже близьких за значенням: «органи чуття», «аналізатори», «аферентні системи», «сенсорні системи», що часто розглядаються як рівно­значні.

У сучасній фізіології, враховуючи анатомічну єдність і спільність функцій, розрізняють вісім аналізаторів. Проте в системі взаємодії людини з об'єктами навколишнього середовища головними або домінуючими при виявленні небезпеки все ж таки виступають зоро­вий, слуховий та шкірний аналізатори. Інші виконують допоміжну, або доповнюючу, функцію. Водночас необхідно враховувати також і ту обставину, що в сучасних умовах є ціла низка небезпечних чинни­ків, що створюють надзвичайно важливу біологічну дію на людський організм, але для їхнього сприйняття немає відповідних природних аналізаторів. Це насамперед стосується іонізуючих випромінювань і електромагнітних полів надвисоких діапазонів частот (так звані НВЧ-випромінювання). Людина не спроможна їх відчути безпосередньо, а починає відчувати лише їх опосередковані (переважно дуже не­безпечні для здоров'я) наслідки. Для усунення цієї прогалини роз­роблені різноманітні технічні засоби, що дозволяють відчувати іоні­зуюче випромінювання, «чути» радіохвилі та ультразвук, «бачити» інфрачервоне випромінювання тощо.

Усі аналізатори в принциповому структурному відношенні одно­типні. Вони мають на своїй периферії апарати, що сприймають по­дразники, — рецептори, в яких і відбувається перетворення енергії подразника в процес збудження. Від рецепторів по сенсорним (чут­тєвим) нейронам і синапсам (контактам між нервовими клітинами) імпульси надходять у центральну нервову систему.

Розрізняють такі основні види рецепторів: механорецептори, шо сприймають механічну енергію: до них належать рецептори слухо­вої, вестибулярної, рухової, частково вісцеральної чутливості; хемо­рецептори — нюховий, смаковий; терморецептори, що мають шкір­ний аналізатор; фоторецептори — зоровий аналізатор та інші види. Кожен рецептор виділяє з множини подразників зовнішнього і вну­трішнього середовища свій адекватний подразник. Цим і поясню­ється дуже висока чутливість аналізаторів.

Усі аналізатори завдяки своїй однотипній будові мають загальні психофізіологічні властивості:

a надзвичайно висока чутливість до адекватних подразників;

a наявність абсолютної диференційної та оперативної межі чут­ливості до подразника;

a здатність до адаптації;

a спроможність тренування;

a здатність певний час зберігати відчуття після припинення дії подразника;

a перебування у наступній взаємодії один з одним.

Чутливість аналізаторів близька до теоретичної межі й у сучасній техніці поки що не досягнута. Кількісною мірою чутливості є гра­нична інтенсивність, тобто найменша інтенсивність подразника, вплив якої дає відчуття.

Абсолютна межа чутливості має верхній та нижній рівні. Нижня абсолютна межа чутливості — це мінімальна величина подразника, що викликає чутливість. Верхня абсолютна межа — максимально допустима величина подразника, що не викликає в людини біль. Диференційна чутливість визначається найменшою величиною по­дразника, яка дає можливість відчути його зміну. Це положення вперше було введено німецьким фізіологом А. Вебером і кількісно описано німецьким фізиком Г. Фехнером.

Основний психофізичний закон фізіології Вебера-Фехнера: інтенсивність відчуттів пропорційна логарифму інтенсивності по­дразника.

У математичній формі закон Вебера-Фехнера виражається таким виразом:

S=СlgІ,

де S— інтенсивність (або сила) відчуття; I — розмір чинного подраз­ника; С — коефіцієнт пропорційності.

Спроможність до адаптації — це можливість пристосовувати рі­вень своєї чутливості до подразників. При високих інтенсивностях подразників чутливість знижується, і навпаки, при низьких — під­вищується. Спроможність тренуватися виражається як у підвищенні чутливості, так і в прискоренні адаптації (наприклад, часто гово­рять про музичний слух, чуттєві органи дегустаторів і тощо). Спро­можність певний час зберігати відчуття після припинення дії по­дразника полягає в тому, що людина може відновити у своїй сві­домості на коротку мить побачену характеристику або почуті зву­кові інтонації. Така «інерція» відчуттів визначається як наслідок. Тривалість послідовного образу сильно залежить від інтенсивно­сті подразника і навіть у деяких випадках обмежує можливість аналізатора. Відомо, що навколишній світ багатогранний і лише завдяки властивості аналізаторів взаємодіяти один з одним відбу­вається повне сприйняття людиною об'єктів і явищ зовнішнього середовища.