Число чувствительных точек на квадратный сантиметр

Воздействие в этих точках даже неспецифическим, но достаточно сильным раздражителем независимо от его характера вызывает специфическое ощущение, обусловленное типом рецептора. Например, интенсив­ный тепловой луч, попадая в точку боли вызывает ощущение боли, а не тепла. В то же время благодаря взаимосвязи между нервными окончаниями в коже повышение интенсивности раздражителя в одном ме­сте вызывает распространение раздражителя и может вызвать реакцию других, менее чувствительных мест. При этом наряду с первоначальным ощущением в данной точке возникают и другие ощущения.

Среди различных видов кожной чувствительности в деятельности оператора наибольшее значение имеет тактильная чувствительность, или осязание (чувствительность к прикосновению или слабому давлению), которая проявляется при деформации кожи под влия­нием внешнего воздействия. Ощущение возникает толь­ко в момент деформации, то есть при движении раздра­жителя и исчезает, как только скорость падает до нуля.

Абсолютный порог к силе раздражителя зависит от места его приложения, скорости движения, функционального состояния рецептора. Ощущение прикос­новения возникает при деформации хотя бы одного волоска. При непосредственном действии на кожу по­рог измеряется в единицах давления (Па). Наибольшую чувствительность имеют кончик языка ( Пa) и кончики пальцев ( Па), наименьшую — поясница и предплечья ( Па). Чувствительность так­тильных рецепторов непостоянно во времени, наблю­дается «мерцание», то есть спонтанные изменения порога.

Абсолютный порог пространственной чувствитель­ности (разрешающая способность) в основном опреде­ляется плотностью рецепторов на том или ином участке кожной поверхности (см. табл. 11.6). Эти пороги мини­мальны на кончиках пальцев, губах и языке (1...2,5 мм) и максимальны на бедре, плече и спине (свыше 60 мм).

При ритмичных последовательных прикосновени­ях к коже каждое из них воспринимается как раздель­ное, пока не будет достигнута критическая частота fкp, при которой ощущение последовательных прикосно­вений переходит в специфическое ощущение вибра­ции. В зависимости от условий и места раздражения fкp = 5...20 Гц. При fкр ³ 50Гц от анализа собственно тактильной чувствительности переходят к анализу виб­рационной.

Вибрационная чувствительность, как правило, обус­ловлена теми же рецепторами, что и тактильная, поэто­му топография распределения вибрационной чувствительности по поверхности тела аналогична тактильной. Частотный диапазон вибрационной чувствительности 5...12000 Гц. Максимальная чувствительность наблю­дается при f, равной 200...300 Гц. В этом случае порого­вая амплитуда вибрации минимальна и равна 1 мкм. При больших и меньших частотах пороговая амплиту­да увеличивается, т. е. чувствительность уменьшается (рис. 11.10). Дифференциальный порог различения ча­стоты вибрации составляет 5... 10%. субъективная оцен­ка воздействия частоты вибрации представлена на рис. 11.11, [цит. по 173].

Рис. 11.10. Зависимость порога вибрационной чувствительности от частоты.

Рис. 11.11. Графики субъективной оценки вибрационных воздействий: 1 — воздействия не ощущаются;

2 — ощущаются; 3 — беспокоят; 4 — вызывают боль.

Тактильный и вибрационный анализаторы исполь­зуются для передачи информации оператору крайне редко. Однако в некоторых случаях использование тактильно-вибрационной чувствительности может способствовать повышению эффективности деятельности оператора. Так, применение «тактильного кода» позво­ляет повысить скорость и точность действий операто­ра при работе с клавишными устройствами (простые геометрические фигуры укреплены на клавишах). Так­тильные стимуляторы используются также как вспо­могательное средство для управления самолетом (для передачи летчику сигналов о тангаже и угле крена). Тактильный и вибрационный анализаторы в ряде слу­чаев могут быть эффективными для передачи инфор­мации о положении объекта в пространстве, а также при оценке временных интервалов [15]. Описаны слу­чаи передачи информации по тактильному каналу при компенсирующем слежении [17, 18].

Остальные виды кожной чувствительности для передачи информации оператору практически не ис­пользуются. Представляется возможным лишь ис­пользование болевой чувствительности для передачи аварийных сигналов, однако этот вопрос требует до­полнительного изучения. Более подробная характери­стика различных видов кожной чувствительности при­водится в [173].

Вестибулярный анализатор воспринимает измене­ние положения головы и тела в пространстве, а также направление движения тела. Вестибулярный анализа­тор обеспечивает сохранение равновесия и участвует в коррекции направления взора при изменении поло­жения головы.

Рецепторы вестибулярного анализатора располо­жены в полости уха, они возбуждаются центробежны­ми ускорениями, возникающими при повороте головы, а также при прямолинейном ускорении или замедле­нии движения. Порогом вестибулярной чувствительно­сти называется наименьшая величина раздражителя (например, ускорения), вызывающая какой-либо эф­фект в реакциях организма. Раздражения, лежащие ниже пороговой величины, человеком не воспринима­ются. Порог различения при прямолинейном движе­нии равен 2...20 см/с². Порог различения наклона голо­вы в сторону составляет около 1°, вперед и назад— около 1,5...2°. Порог различения вращения равен в среднем 2...3°/с. Пороговая величина чувствительнос­ти к наличию поля тяготения составляет 0,01g. Абсо­лютный порог вибрационной чувствительности лежит в пределах 0,1... 0,12 м/с² при прямолинейном движе­нии и 0,2 ... 2,4°/с при вращении [107].

При более сильных раздражениях вестибулярного анализатора (например, вследствие качки) у человека могут наблюдаться физиологические расстройства: головокружения, нарушения сердечной и дыхательной деятельности, тошнота и др. Улучшение деятельности анализатора достигается специальной тренировкой. Особую роль она играет в подготовке человека к дея­тельности в особых условиях: у летчиков, космонавтов, водолазов, высотников и т. п. Для этих категорий устой­чивость вестибулярного анализатора является профес­сионально важным качеством, поэтому для представи­телей этих профессий необходим профессиональный отбор.

Нарушения работы вестибулярного анализатора могут иметь и психологические проявления. Например, в деятельности летчика они могут проявляться в возник­новении иллюзий, в частности, иллюзии нарушения пространственного положения. Для их предотвращения рекомендуется, чтобы перерывы в контроле летчиком своего положения в пространстве не были слишком большими. Другим средством предотвращения иллюзий является дублирование полетной информации [38].

Кинестезический анализатор (от греч. kineo — двигаюсь и aisthesis — ощущение) обеспечивает ощу­щения движения, положения частей собственного тела и прилагаемых мышечных усилий. При специальной тренировке кинестезическая чувствительность исполь­зуется как сознательный контроль за движениями (их силой, скоростью, размахом, ритмом и последователь­ностью). Кинестезические ощущения возникают в ре­зультате раздражения проприоцентров — специальных рецепторов, расположенных в мышцах, сухожилиях, суставах и связках.

Кинестезическая чувствительность легко вступает в связь с другими видами чувствительности — кожной, вестибулярной, слуховой и зрительной. Этим опреде­ляется большая роль кинестезической чувствительно­сти как базы формирования межсенсорных связей (например, зрительно-двигательных — в процессе пространственного зрения, кожно-кинестезических — при осязании, слуховых и двигательных — при чтении и письме и т. д.). Чувствительность кинестезического анализатора в должной мере пока еще не изучена.

Кинестезический анализатор участвует в поддержа­нии постоянного тонуса (напряжения) мышц тела и координации движений. Он моделирует движение, со­здает как бы образ движения, которое предстоит со­вершить, и постоянно контролирует реальный поток афферентных импульсов от движения мышц с заранее созданным его образом. Поэтому кинестезический ана­лизатор называют также двигательным анализатором.

Обонятельный анализатор предназначен для вос­приятия человеком различных запахов (их диапазон насчитывает около 400 наименований). Его рецепторы расположены на слизистой оболочке носа. Анализатор характеризуется очень высокой чувствительностью к различным запахам, адаптация анализатора происходит сравнительно быстро. Дифференциальный порог со­ставляет 15... 50% от исходной концентрации. В деятель­ности оператора самостоятельного значения не имеет, хотя в ряде случаев выделяемые при работе аппарату­ры запахи несут дополнительную информацию о ее состоянии. Кроме того, различного рода запахи могут влиять на чувствительность других анализаторов.

Вкусовой анализатор обеспечивает различение вкуса веществ, попадающих в полость рта. Основные вкусовые ощущения: кислое, соленое, сладкое, горькое. Эти четыре ощущения считают первичными, все ос­тальные обусловлены их сочетаниями. В деятельности оператора вкусовой анализатор практически не ис­пользуется.

11.6. Взаимодействие анализаторов при приеме информации

Заканчивая рассмотрение процессов восприятия, необходимо отметить следующее. При конструировании индикаторов кроме изучения возможностей соответству­ющего анализатора следует учесть межанализаторные связи, формирующие функциональные системы, и те общие условия, в которых будет работать оператор. Определяя оптимальный способ сигнализации об уп­равляемых объектах необходимо учитывать всю сис­тему раздражителей, действующих на все анализато­ры человека. Для этого прежде всего необходимо установить связи между анализаторами, т. е. отно­шения взаимной зависимости, взаимообусловленности и общности анализаторов. Эти связи определяют ме­ханизм их взаимодействия.

Различают три вида межанализаторных связей: активирующие, информирующие и викарирующие (за­мещающие). Активирующие связи обеспечивают опре­деленный уровень активности анализаторов, не оказы­вая существенного влияния на содержание чувствен­ных образов. Эти связи проявляются прежде всего в изменении чувствительности анализаторов под влия­нием побочных раздражителей. Об этом подробнее будет сказано ниже.

Информирующие связи оказывают прямое влия­ние на содержание возникающих образов (разнообраз­ные ассоциации ощущения, их переводы из одной модальности в другую, например, визуализация осяза­тельных образов и т. п.). Викарирующие связи прояв­ляются в случаях замещения некоторых функций од­ного анализатора другим. Примером может служить замена слуха при его ограничении вибрационной чув­ствительностью или замена зрения осязанием. В этом случае отчетливо проявляется системность в работе чувствующих приборов мозга: выключение или огра­ничение одного из них приводит к перестройке всей анализаторной системы.

Наличие в механизме ощущений межанализатор­ных связей получило название синезтезии (от греч. sysasthesis — совместное чувство, одновременное ощу­щение). Явление синезтезии важно для инженерной психологии в том плане, что оператору приходится реагировать зачастую не только на одиночные сигна­лы, а на целые комплексы раздражителей, причем различной модальности. Так, например, шофер обна­руживает нарушение в работе мотора и по приборам, и по звуку его работы, а иногда и по запаху. Подобные комплексы ощущений дают ему более полную инфор­мационную основу для разностороннего суждения о состоянии управляемого объекта. При этом создаются условия для наглядно-образного отражения в сознании оператора всего объекта в совокупности его различ­ных свойств, обеспечивающих его предметное воспри­ятие [77]. Явление синестезии проявляется в том, что раздражение одного анализатора сказывается на чув­ствительности другого или образ, вызванный сигналом одной модальности, порождает по ассоциации образ сигнала другой модальности. Все это способствует более целостному восприятию объекта.

Комплексы сигналов могут восприниматься опера­тором как одновременно (параллельно), так и разверну­то во времени. Вопрос одновременного приема нескольких раздражителей различной модальности рассматри­вается обычно в двух аспектах: теоретическом — с по­зиции изучения взаимодействия анализаторов в общей системе рефлекторного акта и в прикладном — с пози­ции оценки объема информации, передаваемого сигна­лами различной модальности, который способен воспри­нять человек за определенный промежуток времени. Этот вопрос имеет особо большое значение при созда­нии полимодальных информационных моделей (см. гла­ву XVI). Вопросы развернутого во времени приема ком­плекса сигналов имеют значение при постепенном познании состояния объекта в ходе информационного поиска, а также при подаче предупредительных сигна­лов, предшествующих основному.

Явление синестезии обеспечивает взаимодействие анализаторов при приеме информации оператором. Это взаимодействие, как уже отмечалось, проявляется прежде всего в том, что поступление сигнала по одно­му каналу или изменение состояния отдельного анали­затора под влиянием внешних факторов приводят к изменению характеристик других анализаторов. Так, чувствительность зрительного анализатора может из­меняться под влиянием целого ряда факторов. Многие запахи, вкус сладкого, удобное сидячее положение приводят к повышению чувствительности перифери­ческого зрения. Громкие звуки, вкус горького, стоячее положение, повышение атмосферного давления, облу­чение кожи различными лучами понижают чувстви­тельность периферического зрения. Чувствительность центрального зрения изменяется под влиянием гром­ких звуков. Имеются данные по изменению и других, характеристик зрительного анализатора [173].

Взаимодействие анализаторов необходимо учиты­вать также при предъявлении человеку полимодаль­ных сигналов, т. е. сигналов, адресованных различным анализаторам. Один из видов полимодальных сигна­лов — дублирование одного сигнала в разных модаль­ностях, другими словами, одновременная посылка его разным анализаторам. В ряде случаев дублирование сигналов является средством повышения надежности передачи информации оператору, его особенно целе­сообразно применять при передаче сигналов о мало­вероятных событиях.

Дублирование сигналов является также одним из способов увеличения объема кратковременной памяти оператора, что подтверждается данными табл. 11.7 [ 127].

Таблица 11.7.