Характеристика аналізаторів людини

Для підтримки системи "Людина - Навколишнє середовище" у безпечному стані необхідно погоджувати дії людини з елементами навколишнього середовища. Людина здійснює безпосередній зв'язок з навколишнім середовищем за допомогою органів почуттів.

Органи чуття - це складні сенсорні системи (аналізатори), що включають сприймають елементи (рецептори), які проводять нервові шляхи і відповідні відділи в головному мозку, де сигнал перетвориться у відчуття.

Основною характеристикою аналізатора є чутливість, яка характеризується величиною порогу відчуття. Розрізняють абсолютний і диференціальний пороги відчуття.

Абсолютний поріг відчуття - це мінімальна сила подразнення, здатна викликати поява реакції.

Диференціальний поріг відчуття - це мінімальна величина, на яку потрібно змінити роздратування, щоб викликати зміну відповіді. Психофізичними дослідами встановлено, що величина відчуттів змінюється повільніше, ніж сила подразника.

Час, що проходить від початку дії подразника до появи відчуттів, називають латентним періодом. Розглянемо деякі аналізатори, що впливають на умови безпечної діяльності людини.

Зоровий аналізатор

Приблизно від 70 до 90% інформації про зовнішній світ людина отримує через зір. Орган зору - око - володіє високою чутливістю. Зміна розміру зіниці від 1,5 до 8 мм дозволяє оці міняти чутливість в сотні тисяч разів. Сітківка ока сприймає випромінювання з довжиною хвиль від 380 (фіолетовий колір) до 760 (червоний колір) нанометрів (мільярдних частин метра).

При забезпеченні безпеки необхідно враховувати час, необхідний для адаптації ока. Пристосування зорового аналізатора до більшої освітленості називається світловий адаптацією. Вона вимагає від 1-2 до 8-10 хвилин. Пристосування ока до поганої освітленості (розширення зіниці і підвищення чутливості) називається темпової адаптацією і вимагає від 40 до 80 хвилин.

У період адаптації очей діяльність людини пов'язана з певною небезпекою. Щоб виключити необхідність адаптації або зменшити її вплив, у виробничих умовах не дозволяється використовувати тільки одне місцеве освітлення. Необхідно застосовувати заходи для захисту людини від сліпучої дії джерел світла і різних блискучих поверхонь, влаштовувати тамбури при переході з темного приміщення (наприклад, у фотолабораторіях) в нормально освітлене і ін

Зір характеризується гостротою, тобто мінімальним кутом, під яким дві точки ще видно як роздільні). Гострота зору залежить від освітленості, контрастності та інших факторів. В основі розрахунку графічної точності лежить фізіологічна гострота зору.

Бінокулярне поле зору охоплює в горизонтальному напрямку 120-160 градусів, по вертикалі: вгору - 55-60 градусів, вниз - 65-72 градуси. Зона оптимальної видимості (враховується при організації робочого місця) обмежена полем: вгору - 25 градусів, вниз - 35 градусів, вправо і вліво - по 32 градуси.

Помилка оцінки відстані до 30 метрів в середньому становить 12%.

Відчуття, викликане світловим сигналом, зберігається в оці за рахунок інерції зору до 0,3 секунди. Інерція зору породжує стробоскопічний ефект - відчуття безперервності руху при частоті зміни зображення приблизно 10 разів на секунду (кінематографія), зорове сприйняття обертання коліс автомобіля в зворотному напрямку і інші оптичні ілюзії.

Стробоскопічний ефект може бути небезпечним. Наприклад, внаслідок своєї безінерційність, небезпечну ситуацію можуть створити газорозрядні лампи освітлення. Коливання електричної напруги створюють коливання світлового потоку. Позірна зупинка обертового предмета спостерігається при рівності частот обертання об'єкта і коливань світла. Коли частота спалахів світла більше числа оборотів обертового предмета, створюється ілюзія обертання в протилежну від реальності бік.

Світлочутливі клітини (аналізатори) очі за формою нагадують маленькі палички і колбочки. У сітківці людини є близько 130 мільйонів паличок і 6-7 мільйонів колб. Завдяки паличкам людина бачить вночі, але зір безбарвне (ахроматичне), чому і виникло вираз: "Вночі всі кішки сірі". І навпаки - днем ​​головна роль належить колбочками, відповідно, вдень зір кольорове (хроматичне).

З позиції безпеки повинні враховуватися всі відхилення від норми в сприйнятті кольору. До цих відхилень відносяться: колірна сліпота, дальтонізм і гемералопія ("куряча сліпота"). Людина, яка страждає колірною сліпотою, сприймає всі кольори як сірі. Дальтонізм - приватний випадок колірної сліпоти. Дальтоніки зазвичай не розрізняють червоний і зелений кольори, а іноді жовтий та фіолетовий. Їм ці кольори здаються сірими.

Статистично приблизно 5% чоловіків і 0,5% жінок є дальтоніками. Люди, що страждають на дальтонізм, не можуть працювати там, де з метою безпеки використовуються сигнальні кольори (наприклад, водіями). Людина, яка страждає гемералопии, втрачає здатність бачити при ослабленому (сутінковому, нічному) освітленні.

Кольори роблять на людину різне психофізіологічний вплив, що необхідно враховувати при забезпеченні безпеки і в технічній естетиці.

Дотик

Шкіра - складний орган, який виконує безліч захисно-оборонних функцій. Вона захищає кров від проникнення в неї хімічних речовин, запобігаючи отруєння організму, виконує роль регулятора температури тіла, охороняючи організм від перегріву і переохолодження.

Шкіра є першим захисним бар'єром у момент дотику токоведущего провідника до тіла. Володіючи великим електричним опором, що досягає іноді десятки тисяч Ом, шкіра, в перший момент, перешкоджає проходженню електричного струму через внутрішні органи, що дозволяє включитися інших видів захисту організму.

Функціональне порушення 30-50% шкірного покриву, при відсутності спеціальної медичної допомоги, призводить до загибелі людини.

На шкірі є приблизно 500 тисяч крапок - тактильних аналізаторів, сприймають відчуття, що виникають при дії на шкірну поверхню різних механічних стимулів (дотик, тиск). Крім цього, на шкірі є нерівномірно розподілені аналізатори, які сприймають біль, тепло і холод.

Найбільш висока чутливість на дистальних частинах тіла (найбільш віддалених від осі тіла).

Тактильний аналізатор має високу здатність до просторової локалізації. Характерна його особливість - швидкий розвиток адаптації (звикання), тобто зникнення почуття дотику або тиску. Час адаптації залежить від сили подразника, для різних ділянок тіла воно коливається від 2 до 20 секунд. Завдяки адаптації ми не відчуваємо дотик одягу до тіла.

Температурна чутливість

Температурна чутливість притаманна організмам, що володіє постійною температурою тіла, що досягається терморегуляцією. Температура шкіри нижче внутрішньої температури тіла (приблизно З6, 6 ° С) і різна для окремих ділянок (на лобі 34-35, на обличчі 20-25, на животі 34, на стопах ніг 25-27 ° С).

У шкірі людини знаходяться два види аналізаторів температури: одні реагують тільки на холод, інші - тільки на тепло. Всього на шкірі близько 30 тисяч теплових точок і приблизно 250 тисяч крапок холоду.

Поріг сприйняття тепла і холоду різний, наприклад, теплові точки розрізняють різницю температури в 0,2, а точки холоду в 0,4 ° С. Час, необхідний для відчуття температури, приблизно 1 секунда. Температурні аналізатори, захищаючи організм від перегріву і переохолодження, допомагають зберігати постійну температуру тіла.

Нюх

Запах може служити сигналом, який попереджає про небезпеку. Всім відомо, як небезпечні гази. Для розпізнавання небезпечних газів, що не мають запаху, до них додають спеціальні сильно пахнуть речовини - одоранти. Широко розповсюджених приладів для вимірювання сили запаху поки немає. Однак наш ніс миттєво відчуває навіть найменші частки пахучих речовин.

У людини близько 60 мільйонів нюхових клітин. Вони розташовуються у слизовій оболонці носових раковин на площі приблизно в 5 см2. Клітини покриті величезною кількістю волосків довжиною 30-40 ангстрем (3-4 нанометра). Площа їх зіткнення з пахучими речовинами - 5-7 м2. Від нюхових клітин відходять нервові волокна, що посилають сигнали про запахи у мозок.

Якщо на аналізатори потрапляє речовина, небезпечне для життя чи загрозливе здоров'ю людини (ефір, нашатирний спирт, хлороформ і т.д.), рефлекторно сповільнюється або короткочасно затримується дихання.

Сприйняття смаку

У фізіології та психології прийнята чотирьохкомпонентна теорія смаку, згідно з якою смак має чотири основних види: солодкий, солоний, кислий і гіркий. Всі інші смакові відчуття - комбінація основних видів.

Смак сприймається спеціальними клітинними утвореннями (схожими на цибулини), що знаходяться в слизовій оболонці мови.

Розрізнювальна чутливість смакового аналізатора досить груба, тим не менш, смакові відчуття грають попереджувальну роль у забезпеченні безпеки.

Смаковий аналізатор приблизно в 10 тисяч разів грубіше нюху, індивідуальне сприйняття смаку може розрізнятися до 20%.

Потрапили в екстремальну ситуацію можна скористатися рекомендацією йогів: пробуючи незнайому їжу, постарайтеся як можна довше тримати її в роті, повільно пережовуючи і прислухаючись до своїх відчуттів. Якщо з'явиться явне бажання проковтнути, тоді спробуйте ризикнути.

М'язове почуття

У м'язах людини є спеціальні рецептори. Їх називають пропріоцептори (від латинського proprius - власний). Вони посилають сигнали в мозок, повідомляючи про те, в якому стані знаходяться м'язи. У відповідь мозок надсилає імпульси, що координують роботу м'язів. М'язове відчуття, враховуючи вплив гравітації, "працює" постійно. Завдяки йому людина приймає більш зручну позу.

Певною мірою від зручного положення тіла людини залежить його працездатність, а в деяких випадках - і безпеку.

Больова чутливість

Біль - сигнал тривоги для організму, заклик до боротьби з небезпекою. Біль сприймають будь-які аналізатори, якщо перевищено верхній поріг чутливості, але є й спеціальні рецептори в шарі шкіри - больові. На одному квадратному сантиметрі шкіри є до 100 больових точок - оголених закінчень нервів.

Біль може бути небезпечною, наприклад, при больовому шоку, який ускладнює діяльність організму по самовідновлення.

Больові відчуття викликають оборонні рефлекси, зокрема, рефлекс віддалення від подразника. Під впливом болю перебудовується робота всіх систем організму.

Приклад порогу больової чутливості:

шкіра живота - 20г/мм2;

кінчики пальців - 300 г/мм2.

Слуховий аналізатор і вібраційна чутливість

Світ наповнений звуками. Звукова хвиля характеризується рівнем інтенсивності і частотою, що суб'єктивно сприймається як гучність і висота звуку. Звуки доставляють людині численну інформацію. Деякі звуки виконують роль сигналів, що попереджають про небезпеку.

Людське вухо дуже відчутно. Воно здатне сприймати такі зміни тиску, які відбуваються при підйомі від поверхні землі на висоту всього 8 міліметрів.

Вухо за своєю будовою ділиться на три частини: зовнішнє, середнє і внутрішнє, і виконує дві функції: сприйняття звуків і збереження рівноваги тіла.

Вушна раковина сприяє уловлення та визначенню напрямку звуків. Барабанна перетинка має товщину близько 0,1 міліметра. Під впливом звукового тиску перетинка коливається. За перетинкою знаходиться середнє вухо і далі внутрішнє вухо, заповнене особливою рідиною, з двома органами - органом слуху та вестибулярним апаратом.

Орган слуху має близько 23 тисяч клітин - аналізаторів, у яких звукові хвилі перетворюються в нервові імпульси, що йдуть у мозок. Людське вухо сприймає звуки частотою від 16-20 герц (Гц) до 20-22 кГц. Інтенсивність звуків прийнято вимірювати в таких відносних одиницях, як білі і децибели (дБ).

Пороги сприйняття звуку людиною схематично показані на малюнках 1.4 і 1.5.

Рис. 1.4. Сприйняття звуку по частоті

Рис. 1.5. Сприйняття звуку по інтенсивності (гучності)

Більш докладно характеристики звуку вивчаються при виконанні лабораторної роботи "Виробничий шум і вібрація".

Важлива особливість слуху - бінауральной ефект - можливість визначення напрямку звуку. Звук доходить до вушної раковини, зверненої до джерела звуку, швидше, ніж до іншого, більш віддаленої. У людей, глухих на одне вухо, бінауральной ефект відсутній. Бінауральной ефект мало допомагає при вступі звуку зверху.

Вестибулярний апарат - орган, що забезпечує збереження рівноваги. Для ряду професій стан вестибулярного апарату має особливо важливе значення (моряки, льотчики, деякі види геодезичних робіт і т.д.).

Шкідливий вплив вібрацій на людину полягає в їх локальному дражливому і ушкоджувальний вплив на тканини і що містяться в них рецептори. Оскільки ці рецептори пов'язані з центральною нервовою системою, їх рефлекторна дія впливає на різні системи організму.

При низьких частотах механічних коливань (до 10 Гц), вібрації охоплюють весь організм незалежно від розташування їх джерела. Систематичний вплив низькочастотних вібрацій зазвичай вражає м'язи людини.

При впливі високочастотних вібрацій зона їх поширення обмежується місцем контакту, що викликає зміни в стінках кровоносних судин і призводить до порушення судинної системи.

Вплив загальної вібрації з частотою від 4-5 до 8-12 Гц пов'язано з явищем резонансу (збільшенням амплітуди коливань окремих органів тіла людини), тому вплив цих частот має найбільш негативні наслідки.

Вібрації впливають на сенсорну систему. Загальні вібрації погіршують гостроту і звужують поле зору, знижують світлочутливість очей і порушують вестибулярну функцію. Вплив локальних вібрацій знижує вібраційну, тактильну, температурну, больову і пропріопептівную чутливість.

Інтенсивна вібрація при тривалому впливі призводить до серйозних змін діяльності всіх систем організму і, за певних умов, може викликати важке захворювання - виброболезнь.

Вібрація відчувається в діапазоні частот від 1 до 10 000 Гц. Найбільш висока чутливість до частот від 200 до 250 Гц. При збільшенні або зменшенні частоти вібрації чутливість знижується. Пороги вібраційної чутливості неоднакові для різних ділянок тіла.