Устройство и схема работы анализатора

Рецептор воспринимает информацию, которая кодируется в нервных импульсах и по проводящим путям (ПП) передаётся через мозговое окончание (МО) на ядро анализатора (Я). Реакция человека и принятие решений носит характер безусловного (БР) или условного (УР) рефлекса.

БР – это врожденные, наследственно предающиеся реакции организма. Они являются видовыми и постоянными, осуществляются на уровне спинного мозга и мозгового ствола, в подкорковых ядрах. Инстинкты – это сложные БР.

УР – реакции, приобретенные организмом в процессе индивидуального развития на основании «жизненного опыта». Они индивидуальны, непостоянны, являются функцией коры головного мозга.

В организме человека нет органа, деятельность которого не могла бы измениться в результате образования УР. Любая функция организма может быть усилена или заторможена под влиянием условно-рефлекторных воздействий.

УР имеют огромное приспособительное значение, они имеют сигнальный характер, т.е. предупреждают об опасности.

В зависимости от специфики принимаемых сигналов различают следующие анализаторы.

Внешние: зрительный (рецептор - глаз); слуховой (рецептор ухо); тактильный, болевой, температурный (рецепторы кожи); обонятельный (рецептор в носовой полости); вкусовой (рецепторы на поверхности языка и неба).

Внутренние: анализатор давления; кинестетический (рецепторы в мышцах и сухожилиях); вестибулярный (рецептор в полости уха); специальные, расположенные во внутренних органах и полостях тела.

Функционирование разных анализаторов существенно изменяется под влиянием неблагоприятных для человека условий.

Низкие и высокие температуры, вибрации, перегрузки, невесомость, слишком интенсивные потоки информации, ведущие к дефициту времени, и ее недостаток, утомление, вызванное, длительной работой или неблагоприятными условиями, состояние стресса - все эти факторы вызывают различные изменения характеристик анализаторов.

Зрительный анализатор

С помощью зрения человек получает 80-90% информации, поступающей из окружающей среды. Прием и анализ информации происходит в световом диапазоне (380 - 760 нм) электромагнитных волн.

Цветовые ощущения вызываются воздействием световых воли, имеющих различную длину. Приблизительные границы длин и соответствующие им ощущения (цвета) показаны на кривой видности света.

Характеристика чувствительности - относительная видность (спектральная чувствительность ) глаза , где - ощущение, вызываемое источником излучения с длиной волны λ нм, - ощущение, вызываемое источником излучения с длиной волны 554 нм (желто-зеленым)

Кривая видности света

Из рисунка видно, что по мере приближения к границам видимого спектра чувствительность глаза падает, а наиболее видимым при дневном зрении является жёлто-зелёное излучение.

Воспринимаемый зрительными анализаторами свет преобразуется в импульс, который по зрительному нерву передается в мозг, где возникает зрительный образ.

Глаз обладает адаптацией, т.е. способностью приспосабливаться к изменившимся условиям. Приспособление к большей освещенности идет быстро (от 1 до 8 мин), а к плохой – медленнее (от 40 до 80 мин).

Зрение характеризуется остротой. Острота зависит от освещенности, от контраста различения объекта с фоном, от самого фона.

Светочувствительные рецепторы (датчики) находятся на внутренней оболочке глаза в виде палочек и колбочек. В сетчатке глаза примерно 130 млн палочек и 7 млн колбочек. Длина палочки 0,05мм, колбочки – 0,002мм. Функции их различны. Благодаря палочкам человек видит ночью, но зрение его бесцветно. Колбочки обеспечивают «дневное» зрение, они позволяют различать мелкие детали, дают цветность.

Голуби, куры ночью и вечером ничего не видят, у них нет палочек, а имеются только колбочки.

Отклонения от нормального восприятия цвета у людей проявляется в виде цветовой слепоты, дальтонизма, «куриной слепоты». При цветовой слепоте все цвета серые. Дальтонизм – частный случай цветовой слепоты (не различаются красный и зеленый цвет, иногда желтый, фиолетовый). 5% мужчин и 0,5% женщин – дальтоники. Куриная слепота – это нарушение нормальной деятельности палочек: днем зрение нормальное, вечером оно теряется.

Слуховой анализатор

Выполняет две функции – восприятие звуков и сохранение равновесия человека.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода длиной 2,7мм. Слуховой проход наглухо закрыт барабанной перепонкой толщиной 0,1мм, которая под воздействием внешнего звукового давления деформируется.

За барабанной перепонкой расположено среднее ухо, заполненное воздухом. Специальным каналом оно соединено с носоглоткой.

В среднем ухе имеются три маленькие косточки – молоточек, наковальня и стремечко. Выход из среднего уха закрыт перепонками, за которыми расположено внутреннее ухо.

Внутреннее ухо заполнено особой жидкостью и имеет орган слуха и вестибулярный аппарат.

Орган слуха, или кортцев орган, представляет собой сложное строение: в нем имеется 23 тыс. клеток-анализаторов, в которых звуковые волны превращаются в нервные импульсы, идущие в мозг.

Вестибулярный аппарат – орган, обеспечивающий сохранение равновесия, которое является определяющим при профотборе для таких профессий как летчики, космонавты, моряки.

Основными параметрами звуковых волн являются интенсивность и частота колебаний, которые субъективно в слуховых ощущениях воспринимаются как громкость и высота тона. По частоте область слуховых ощущений лежит в пределах от 20 до 20000Гц.

Зона слышимости звука ограничена двумя кривыми: порогом слышимости и порогом болевого ощущения.

Кожный анализатор

Кожа – сложный орган, выполняющий множество защитно-оборонительных функций. Она защищает кровь от проникновения в нее химических веществ, предотвращая отравление организма; выполняет роль регулятора температуры, охраняя организм от перегрева и переохлаждения.

Кожа имеет высокое электрическое сопротивление (до 1000Ом) и является первым защитным барьером при электропоражениях.

Кожа пронизана неравномерно расположенными рецепторами, воспринимающими боль, давление, прикосновение, тепло и холод (тактильные и болевые анализаторы).

В коже человека находятся два вида анализаторов температуры: одни реагируют на холод, другие – только на тепло. Всего на теле около 30 тыс. тепловых точек и 250 тыс. точек холода.

Постоянство температуры тела осуществляет механизм терморегуляции (теплопродукции и теплоотдачи). Процессы терморегуляции управляются нервной системой. При внутренней температуре тела 25-28ºС наступает смерть в результате паралича дыхания, при температуре 43ºС возникает тепловой удар, смерть наступает от недостатка периферийного кровообращения.

Под действием холода импульс идет в центр нагревания, а под действием тепла возбуждает центр охлаждения.

Через кожу воспринимается вибрация. Интенсивная вибрация при продолжительном действии приводит к тяжелому заболеванию – виброболезни. Однако незначительная вибрация по величине и продолжительности может быть полезной (уменьшает утомляемость, повышает обмен веществ, увеличивает мышечную силу). Пороги вибрационной чувствительности неодинаковы для различных участков тела. Наиболее чувствительны кисти рук.

Двигательный анализатор

В мышцах человека имеются специальные рецепторы – проприорецепторы (проприос - собственный). Они посылают сигналы в мозг, а в ответ мозг посылает импульсы, координирующие работу мышц, заставляющие их сокращаться. Мышечное чувство работает постоянно, благодаря этому человек принимает удобную или нужную ему позу.

От удобного положения тела зависит работоспособность человека, а иногда и его безопасность.

При конструировании органов управления машинами и механизмами, а также различных защитных устройств необходимо учитывать возможности двигательного аппарата человека.

Вкус и обоняние

В физиологии принята 4-х компонентная теория вкуса, согласно которой вкус имеет 4 вида: сладкий, соленый, кислый, горький. Все остальные вкусовые ощущения – комбинация основных видов.

Вкус воспринимается вкусовыми луковицами – микроскопическими образованиями в слизистой оболочке языка. Таких луковиц во рту несколько тысяч, они посылают сигналы в мозг.

Запах может служить сигналом, предупреждающим об опасности. Для распознавания газов, не имеющих запаха, к ним добавляют специальные сильно пахнущие вещества – одоранты. Приборов для измерения силы запаха нет.

Человек имеет около 60 млн обонятельных клеток, расположенных в слизистой оболочке носовых раковин, посылающих сигналы в мозг.

Опасные для жизни и здоровья человека запахи вызывают рефлекторное замедление или кратковременную задержку дыхания. Приятные запахи вызывают нюхательные движения.

Внутренние анализаторы

Внутренние анализаторы получают информацию от всех внутренних органов, где под влиянием внешних условий возникают определенные ощущения, порождающие сигналы. Эти сигналы являются необходимым условием регуляции деятельности внутренних органов.

Вегетативная система, управляющая внутренними органами, обеспечивает относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость физиологических функций организма, т.е. гомеостаз (одинаковое состояние).

В реальных условиях на каждый анализатор действует несколько раздражителей. Так, сильный шум изменяет чувствительность зрения. Чувствительность зрительного аппарата снижается под действием некоторых запахов, температуры, вибрации.

Поэтому при разработке оптимальных условий жизнедеятельности человека необходимо учитывать не только возможности отдельных анализаторов, но и всю систему действующих на них раздражителей.

Закон Вебера-Фехнера

Основное свойство анализатора - чувствительность рецептора, то есть его способность воспринимать раздражение.

Различают следующие характеристики анализаторов:

1. Верхний и нижний абсолютные пороги чувствительности.

2. Диапазон чувствительности, расположенный между порогами.

3. Дифференциальный порог чувствительности, то есть минимальная разность между интенсивностями раздражителя, способная вызвать едва заметное различие ощущений.

4. Латентный период - время от начала воздействия раздражителя до появления ощущения, то есть время сенсомоторной реакции анализатора. Для различных анализаторов это время неодинаково и лежит в пределах 0,09-0,8 сек.

Величина латентного периода (в с) для различных анализаторов следующая:

- тактильный (прикосновение) 0,09 - 0,22

- слуховой (звук) 0,12-0,18

- зрительный (свет) 0,15 - 0,22

- обонятельный (запах) > 0,31-0,39

- температурный (тепло-холод) 0,28 - 1,6

- вестибулярный аппарат (при вращении) 0,4

- болевой (рана) 0,13- 0,89

5. Адаптация (привыкание) и сенсибилизация (повышение чувствительности) характеризуются временем и присущи каждому типу анализаторов.

Установлено, что величина ощущения изменяется медленнее, чем сила раздражителя. Закон Вебера-Фехнера связывает уровень ощущения L и силу (интенсивность) раздражителя I.

Формулировка закона: Уровень ощущения L пропорционален логарифму относительной величины интенсивности I раздражителя.

где I₀ - интенсивность на нижнем пороге чувствительности; К и С - некоторые константы.

L=10 lg(J/Jo) = 20 1g(P/Po), где J и Р - соответственно интенсивность и уровень звукового давления; Jo и Ро - их пороговые значениям (Jo = 10 ^-12 Вт/м² или Ро = 2·10 ^{- 5} Па).