Загальна характеристика аналізаторів людини

Доцільна та безпечна діяльність людини базується на постійному сприйнятті та аналізі інформації про навколишнє середовище і свій внутрішній стан. Усі подразнення, які впливають на організм і виникають у ньому самому, людина сприймає за допомогою аналізаторів.

У структурі кожного аналізатора можна виділити наступні відділи (рис. 2.2).

 

Рис. 2.2. Загальна будова аналізатора

Основною характеристикою аналізаторів є чутливість – властивість живого організму сприймати подразнення, обумовлені дією факторів зовнішнього або внутрішнього середовища. Чутливість характеризується величиною порога відчуття. Розрізняють абсолютний і диференціальний пороги відчуття.

Абсолютний поріг відчуття – це мінімальна сила подразнення, при якій виникає відчуття.

Диференціальний поріг відчуття – це мінімальна величина, на яку потрібно підсилити подразник, щоб одержати мінімальну зміну відчуття.

Експерименти довели, що величина відчуття змінюється повільніше, ніж сила подразника. Відповідно до основного психофізичного закону Вебера – Фехнера інтенсивність відчуття Е пропорційна логарифму сили подразника:

Е = К ∙ lnR,

де R – сила подразника; К – константа, яка визначається даною сенсорною системою.

Для кожного аналізатора характерна мінімальна тривалість впливу подразника, необхідна для виникнення відчуття. Час від початку впливу до появи відчуття, називають латентним періодом. Його величина для різних аналізаторів становить від 0,09 до 1,6 с.

Розрізняють зовнішні й внутрішні аналізатори (рис. 2.3).

 

Рис. 2.3. Класифікація аналізаторів людини

Зоровий аналізатор

Зір – фізіологічний процес сприйняття величини, форми й кольору предметів, а також їх взаємного розташування й відстані між ними. Джерелом зорового сприйняття є світло, що випромінюється або відбивається від предметів зовнішнього світу. Функція зору здійснюється завдяки зоровому аналізатору.

Зоровий аналізатор – це сукупність взаємопов’язаних структур, що забезпечують сприйняття енергії світлового випромінювання з довжиною хвилі від 380 до 770 нм [8; 32; 38].

Загальний механізм роботи зорового аналізатора можна представити наступним чином (рис. 2.4).

 

Рис. 2.4. Загальний механізм роботи зорового аналізатора

Слід відзначити, що в будові й механізмі роботи зорового аналізатору є кілька особливостей:

по-перше, сітківка ока має неоднорідну структуру. На її периферичних ділянках в основному зосереджені палички. Ближче до жовтої плями кількість паличок поступово зменшується, а колбочок – збільшується. Таким чином, у центрі поля зору ми бачимо за допомогою колбочок (забезпечують зір вдень), а на периферії у сприйнятті світла беруть участь палички (дають змогу бачити в темряві);

по-друге, оскільки зір у темний час доби здійснюється за допомогою паличок, тому людина бачить у темряві предмети, що перебувають прямо перед нею, менш чітко, ніж предмети, розташовані збоку;

по-третє, будь-яка чутлива до світла клітина в сітківці не зв’язана із зоровим нервом безпосередньо, а з’єднана з іншими клітинами, які у свою чергу з’єднані між собою. Існують кілька типів клітин: одні несуть інформацію до зорового нерва, а інші зв’язані між собою в основному в «горизонтальному» напрямку. Основна ідея такої структури – інформація, отримана від різних клітин, не відразу надходить у мозок, а частково осмислюється в сітківці шляхом комбінування інформації від декількох зорових рецепторів. Таким чином, саме око виконує частину функцій осмислювання, властивих головному мозку.

Основні фізіологічні характеристики зорового аналізатора:

контрастна чутливість – здатність зорового аналізатора розрізняти предмет на тлі інших;

гострота зору – це здатність роздільного сприйняття двох точок або об’єктів. При нормальній гостроті зору людина може розрізняти об’єкт із кутовим розміром 1 хв. (мінімальний кут зору);

швидкість розрізнення – здатність зорового аналізатора розрізняти деталі об’єктів за мінімальний час спостереження;

поле зору, границі якого: по горизонталі 120 – 180⁰, по вертикалі нагору – 55 – 60⁰ і вниз – 65 – 72⁰;

сталість ясного бачення – здатність зорового аналізатора чітко розрізняти об’єкт протягом заданого часу. Чим триваліший період ясного бачення, тем вище продуктивність зорового аналізатора.

сприйняття кольорів (кольоровий зір) – здатність зорового аналізатора розрізняти кольори предметів.

Функції зорового аналізатора:

сприймає близько 80 % інформації, яку одержує людина від навколишнього середовища;

виконує первинну обробку інформації (функція осмислювання, властива головному мозку).

Основні види порушень роботи зорового аналізатора – порушення сприйняття кольорів, порушення сприйняття світла, порушення рефракції.

Порушення сприйняття кольорів. Для того, щоб розібратися з порушеннями сприйняття кольорів, необхідно спершу ознайомитися з природою кольорового зору. Класичною у цьому відношенні стала трикомпонентна теорія сприйняття кольорів Г. Гельмгольца [8; 32]. Згідно з цією теорією у сітківці ока є три види колбочок, які окремо сприймають червоний, зелений і синій кольори. Різноманітні сполучення збудження колбочок призводять до відчуття проміжних кольорів (жовтого, оранжевого й т. п.). Рівномірне збудження всіх трьох видів колбочок дає відчуття білого кольору. Чорний колір відчувається в тому випадку, якщо колбочки не збуджуються. Дана теорія одержала підтвердження в 1959 році, коли експериментально було встановлено, що в сітківці ока одні колбочки містять пігмент із максимумом поглинання в синій частині спектра, інші – в зеленій, треті – в червоній.

Виходячи з положень викладеної теорії очевидно, якщо окремі види колбочок або всі одразу не виконують свої функції, це призводить до виникнення певних порушень у сприйнятті кольорів людиною. Ці порушення можуть бути небезпечними для людини, оскільки кольори часто використовують в якості носія інформації про певні небезпеки, які можуть загрожувати життю та здоров’ю людини, тому виключно важливо своєчасно та вірно їх інтерпретувати. В якості прикладу у цьому випадку можна навести застосування кольорів та знаків безпеки на підприємствах. Їх основне призначення полягає в приверненні уваги працівників до тих елементів обладнання, які можуть бути джерелами небезпек, або для позначення місць, перебування в яких пов’язане із дією шкідливих факторів і т. ін.

Розрізняють три типи порушень сприйняття кольорів (рис. 2.5).

 

Рис. 2.5. Типи порушень сприйняття кольорів

Порушення сприйняття світла. Світловідчуття – здатність ока до сприйняття світла різної яскравості. Світловідчуття відбувається за рахунок роботи паличок і колбочок. При цьому палички більш чутливі до світла ніж колбочки [8].

Розрізняють такі типи порушень сприйняття світла (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Типи порушень сприйняття світла

Порушення рефракції. Для одержання чіткого зображення предметів, що перебувають на різній відстані від людини, оптичний апарат ока має здатність переломлювати світлові проміні, які через нього проходять, фокусуючи їх на сітківці. За умов нормальної рефракції проміні світла від предметів збираються на сітківці, при порушеннях – попереду неї або за нею [8]. Звісно, якщо мають місце будь-які порушення рефракції, це призводить до певних спотворень у сприйнятті розміру предметів та відстані до них, що дуже небезпечно для людини, оскільки її реакції на небезпечні об’єкти, особливо ті, які пересуваються, будуть уповільненими, а це може вартувати їй життя.

Виділяють наступні типи порушень рефракції (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Типи порушень рефракції

Слуховий аналізатор

Слух – фізіологічний процес сприйняття звукових коливань органами слуху.

Слуховий аналізатор сприймає звукові сигнали, які є коливаннями повітря з різною частотою й силою, трансформує механічну енергію цих коливань у нервове збудження, що суб’єктивно сприймається як звукове відчуття.

Загальний механізм роботи слухового аналізатора можна представити наступним чином (рис. 2.8).

 

Рис. 2.8. Загальний механізм роботи слухового аналізатора

Слід відзначити, що в будові й механізмі роботи слухового аналізатору є кілька особливостей:

по-перше, слуховий прохід доволі широкий, але приблизно посередині він значно звужується. Це необхідно мати на увазі при видаленні з вуха сторонніх предметів. Шкіра слухового проходу вкрита тонкими волосинками. У просвіт проходу відкриваються протоки залоз, які виробляють вушну сірку. Волосинки й сірка виконують захисну функцію – охороняють слуховий прохід від проникнення в нього пилу, комах, мікроорганізмів;

по-друге, в одному з каналів равлика, заповнених рідиною, розташована основна мембрана, на якій знаходиться кортієв орган. Він складається з 3 – 4 рядів рецепторних клітин.

Основні фізіологічні характеристики слухового аналізатора:

слухова адаптація – зниження слухової чутливості, що розвивається у процесі тривалої дії звуку великої інтенсивності або після його припинення. Вухо, адаптоване до тиші має більш низький поріг слухової чутливості. При тривалій дії звуків великої інтенсивності (голосна музика, робота в гучних цехах) поріг слухової чутливості підвищується;

просторовий слух – здатність людини локалізувати джерело звуку в просторі. Слухова орієнтація здійснюється двома шляхами: визначенням місця розташування самого звучного об’єкта (первинна локалізація) і за допомогою ехолокації, тобто сприйняттям відбитих від різних об’єктів звукових хвиль;

гострота слуху. Людське вухо розрізняє звуки за висотою або частотою звукових коливань (від 16 до 20 000 Гц), за гучністю і за тембром. Для мови, яка добре сприймається людським вухом, характерний діапазон від 200 до 3 000 Гц – це мовна зона. З віком чутливість до високих частот знижується (стареча приглухуватість). Частота звуку визначає абсолютний поріг чутності або мінімальну силу чутного звуку. В області
1 000 – 4 000 Гц слух людини максимально чутливий. Звуки вище
20 000 Гц викликають неприємні відчуття тиску й болі у вухах. Одиницею гучності звуку є бел, але на практиці частіше використовують децибел. Максимальний поріг гучності, який викликає в людини больові відчуття, дорівнює 130 – 140 дБ.

Функції слухового аналізатора:

сприймає близько 10 % інформації, яка надходить людині від навколишнього середовища;

здійснює зворотний зв’язок для управління мовою;

визначає напрямок звуку і відстань до його джерела;

вирізняє із шуму упорядковану мову;

здійснює зв’язок з органами управління рівновагою.

Розрізняють наступні види порушень роботи слухового аналізатора (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Види порушень роботи слухового аналізатора

Нюховий аналізатор

Нюх – здатність сприймати й розрізняти запахи.

Нюховий аналізатор здійснює сприйняття й аналіз пахучих речовин, хімічних подразників зовнішнього середовища, а також прийнятої їжі.

Завдяки функціям нюхового аналізатора людина орієнтується в навколишньому просторі, апробує їжу на їстівність, відкидає шкідливі для неї речовини.

Механізм нюхової рецепції полягає в тому, що молекула пахучої речовини взаємодіє зі спеціалізованими білками, вбудованими в мембрану рецептора. Якщо форма молекули сприйманої речовини відповідає формі рецепторного білка в мембрані (як ключ до замка), тоді можливий контакт із цією речовиною. У результаті генерується рецепторний потенціал мікроворсинок, а потім потенціал дії нервового волокна.

Загальний механізм роботи нюхового аналізатора можна представити наступним чином (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Загальний механізм роботи нюхового аналізатора

Людина здатна розрізняти різноманіття запахів. Існує класифікація запахів, яка служить практичним цілям. Вона виділяє сім основних або первинних запахів [8]:

камфорний (нафталін);

квітковий (троянда);

мускусний (мускус);

м’ятний (м’ята);

ефірний (ацетон);

гнильний (тухле яйце);

гострий (оцет).

Адаптація до дії пахучої речовини відбувається досить повільно, і тривалість її залежить від періоду дії речовини, її концентрації й швидкості потоку повітря.

Основні фізіологічні характеристики нюхового аналізатора:

абсолютний поріг сприйняття – концентрація речовини, при якій людина відчуває запах, але не впізнає його (навіть знайомі запахи);

поріг упізнавання – мінімальна концентрація речовини, при якій запах не тільки відчувається, але й упізнається. Поріг упізнавання визначає гостроту нюху людини. На неї впливають вологість і температура повітря, стан периферичного відділу аналізатора. Наприклад, набухлість слизової носа при нежиті викликає зниження гостроти нюху, при порушенні коркового відділу нюхового аналізатора може спостерігатися неправильне сприйняття запахів і т. ін.

Функції нюхового аналізатора [49]:

впливає на роботу нервової системи людини, що проявляється у створенні позитивного або негативного настрою;

впливає на зміну порогів сприйняття різних органів чуття людини.

Розрізняють наступні види порушень роботи нюхового аналізатора (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Види порушень роботи нюхового аналізатора

Смаковий аналізатор

Смак – відчуття, яке виникає в результаті дії хімічних подразників (харчових і нехарчових речовин) на рецептори язика й ротової порожнини. Смак є складним відчуттям, оскільки хімічні подразники сприймаються в комплексі з термічними, механічними й нюховими [8].

Розрізняють чотири «первинні» смакові відчуття:

солодке (сприймає в основному кінчик язика);

кисле (сприймають середня й бічні частини язика);

солоне (сприймають бічні частини язика);

гірке (сприймає корінь язика).

Загальний механізм роботи смакового аналізатора можна представити наступним чином (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Загальний механізм роботи смакового аналізатора

Тривала дія будь-якої речовини на смакові рецептори приводить до адаптації до даного виду смаку. Наприклад, якщо людина часто вживає кислу й солону їжу (гостру), то пороги на ці види смаку збільшуються. Адаптація до солодкого й солоного розвивається швидше, ніж до гіркого й кислого. Смакова чутливість може змінюватися залежно від стану організму (при голодуванні, вагітності). Алкоголь і нікотин збільшують пороги смакової чутливості.

Основними функціями смакового аналізатора є регулювання об’єму споживаної їжі, рефлекторного виділення слини й шлункового соку, стимулювання моторики шлунково-кишкового тракту.

Види порушень роботи смакового аналізатора (рис. 2.13).

 

Рис. 2.13. Види порушень роботи смакового аналізатора

Шкірний аналізатор

Шкіра – складний орган, який є зовнішнім покривом тіла людини й виконує різноманітні фізіологічні функції.

Однією з найважливіших функцій шкіри є рецепторна функція. У шкірі закладена величезна кількість рецепторів, що сприймають різні зовнішні подразнення: біль, тепло, холод, дотик. На 1 см² шкіри розташовується приблизно 200 больових, 20 холодових, 5 теплових і 25 сприймаючих тиск рецепторів, які є периферичним відділом шкірного аналізатора.

Больові відчуття викликають оборонні рефлекси, зокрема рефлекс віддалення від подразника. Больова чутливість мобілізує організм на боротьбу за самозбереження. Під впливом больового сигналу перебудовується робота всіх систем організму й підвищується його реактивність.

Механічні впливи на шкірні покриви, які не викликають болю, сприймаються тактильним аналізатором. Тактильна чутливість ділянок тіла до впливу подразників різна, наприклад, мінімальний поріг відчуття для кінчиків пальців кистей рук – 3 мг/мм², тильної сторони кисті – 12 мг/мм², для шкіри в області п’яти – 250 мг/мм². Тактильна чутливість разом з іншими видами чутливості шкіри може до деякої міри компенсувати відсутність або недостатність функції інших органів почуттів.

Температурна чутливість шкіри забезпечується холодовими терморецепторами з максимумом сприйняття температури 25 – 30 ⁰С и тепловими – з максимумом сприйняття 40 ⁰С. Найбільша щільність терморецепторів у шкірі обличчя, менше їх у шкірі тулуба, ще менше у шкірі кінцівок. Передаючи інформацію про зміни температури навколишнього середовища, терморецептори відіграють найважливішу роль у процесах терморегуляції, що забезпечують сталість температури тіла людини.

Рефлекс і рефлекторна дуга

Як вже було сказано вище, нервова система має складну будову і відіграє головну роль у всіх внутрішніх і зовнішніх проявах життєдіяльності організму людини. Елементарним актом, який становить основну роботи нервової системи, є рефлекс.

 

Здійснюється рефлекс завдяки рефлекторній дузі.

Узагальнену схему роботи рефлекторної дуги можна представити наступним чином (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Схема роботи рефлекторної дуги

Оцінюючи роль рефлексів як основної форми нервової діяльності
І. П. Павлов визначив, що в житті складного організму рефлекс – найсуттєвіше нервове явище, за допомогою якого встановлюється постійне й точне співвідношення частин організму й відношення цілого організму до навколишнього середовища [57].

Універсальність рефлексу, можливість його використання для пояснення навіть найбільш складних проявів людської діяльності підкреслював І. М. Сєченов. Висунуті вченим теоретичні положення про рефлекторну природу діяльності нервової системи людини переконливо підтвердили в численних експериментальних дослідженнях І. П. Павлов та його учні. Вони створили теорію рефлекторної діяльності нервової системи, яка так і називається: «Рефлекторна теорія Сєченова – Павлова».

І. П. Павлов виділив три основні принципи цієї теорії:

принцип детермінізму означає, що будь-який виникаючий в організмі ефект, будь-яка дія завжди причинно обумовлена. Немає подразнення – немає відповідної дії;

згідно з принципом аналізу й синтезу вся діяльність організму здійснюється на основі аналізу й синтезу діючих на нього сигналів;

принцип структурності означає, що будь-який рефлекс може здійснитися тільки при наявності певних нервових утворів, за умови їх цілісності й існуванні між ними зв’язків (наприклад, якщо пошкодити зоровий нерв, то зорове подразнення не викличе відповідної реакції).

Рефлекси поділяються на безумовні й умовні (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Умовні й безумовні рефлекси

Отже, складні безумовні рефлекси становлять основний фонд життєдіяльності організму людини. Наприклад, завдяки харчовому рефлексу до організму надходять речовини, що містять енергію; захисний рефлекс забезпечує фізичну цілісність організму, а статевий рефлекс – зберігає і продовжує рід, тобто за допомогою складних безумовних рефлексів виникає безпосередня реакція людини на вплив зовнішніх і внутрішніх факторів.

Умовні рефлекси відрізняються наступними ознаками [57]:

набуваністю – виробляються в окремих індивідуумів у міру необхідності; не є обов’язковими для всіх організмів даного виду;

мінливістю – виробляються в міру необхідності й вгасають (загальмовуються), якщо необхідність у них відпадає;

сигнальністю – полягає в «попереджувальній» діяльності організму (наприклад, звістка про майбутні відповідальні змагання в досвідченого спортсмена викличе підвищення рівня фізіологічних функцій, випереджаючи тим самим майбутню роботу, підготовляючи організм до її виконання).