Краткая характеристика сенсорных систем с точки зрения безопасности
ЗРИТЕЛЬНАЯ
Важнейшей предпосылкой правильной ориентации человека в окружающей среде является зрение. Зрительный анализатор позволяет получить представление о предмете, его цвете, форме, величине, о том, находится ли предмет в движении или покое, о расстоянии его от нас, потенциальной опасности, которую он несет. Таким образом, около 80% всей информации человек получает в результате реакции на визуальное раздражение.
Восприятие визуальной информации ограничено пределами так называемого поля зрения. Поле зрения – это пространство, обозреваемое человеком при неподвижном состоянии глаз и головы, это та сфера, электромагнитные волны в которой возбуждают визуальные ощущения. В пределах угла зрения 30-40 градусов условия для видения оптимальны. В этом диапазоне целесообразно помещать основные носители информации, так как в нем воспринимаются и движения, и резкие контрасты.
Для переработки световых сигналов любого вида важно, чтобы зрительный анализатор обладал способностью приспосабливаться к внешним условиям. Поэтому главной особенностью человеческого глаза является способность к аккомодации (способность зрения приспосабливаться к расстоянию до обозреваемого предмета) и адаптации (способность зрения приспосабливаться к световым условиям окружающей среды). Способность зрительного аппарата к приспособлению обеспечивает остроту зрения (способность глаза различать наименьшие детали предмета), контрастную чувствительность (способность глаза различать минимальную разность яркостей рассматриваемого предмета и фона), скорость узнавания (наименьшее время, необходимое для различения деталей предмета).
Ощущение, вызванное световым сигналом, сохраняется в глазу в течение некоторого времени, несмотря на исчезновение сигнала. Эта инерция зрения, как показывают исследования, находится в пределах от 0,1 до 0,3 с. Благодаря инерции зрения при определенной частоте мелькающий сигнал начинает восприниматься как постоянно светящийся источник. Такую частоту называют критической частотой слияния мельканий. Если мелькания света используются в качестве сигнала, частота слияния должна быть оптимальной – 3-10 Гц.
Инерция зрения обусловливает стробоскопический эффект. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени гашения зрительного образа, то наблюдение субъективно ощущается как непрерывное. При эффекте возможна иллюзия движения при прерывистом наблюдении отдельных объектов, иллюзия неподвижности (замедления движения, возникающая, когда движущийся предмет периодически занимает прежнее положение, иллюзия вращения в противоположную от реального направления сторону, когда частота вспышек света больше числа оборотов вращающегося предмета).
В диапазоне воспринимаемого зрением спектра (длина волн 380-780 нм) происходит качественная оценка зрительного ощущения, обусловленного цветом. Цвет – это результат аналитической оценки зрением светового потока. Ощущение цвета возникает, когда спектр отклоняется от нейтрального или бесцветного (дневного) света и в нем возникают участки различного спектрального состава (с определенной длиной волн) или доминируют волны определенной длины. У людей наблюдаются отклонения от нормального восприятия цвета. К этим отклонениям относятся: цветовая слепота (человек воспринимает все цвета как серые), дальтонизм (человек не различает отдельные цвета, обычно красный и зеленый цвета), «куриная слепота» (человек с наступлением темноты теряет зрение).
Глаз, обеспечивая безопасность человека, и сам снабжен естественной защитой. Рефлекторно закрывающиеся веки защищают сетчатку глаза от сильного света, а роговицу от механических воздействий. Слезная жидкость смывает с поверхности глаз и век пылинки, убивает микробы, благодаря наличию в ней лизоцима. Защитную функцию выполняют и ресницы. Однако, несмотря на совершенство, естественная защита для глаз оказывается недостаточной. Поэтому при опасных для глаз условиях следует обязательно применять искусственные средства защиты.
Зрительное восприятие цвета, переработка получаемой зрительной информации в большой мере зависятот освещения. Поэтому необходимо уделять особое внимание формированию светового климата.
СЛУХОВАЯ
Мир наполнен звуками. Они доставляют человеку многочисленную информацию. Одни звуки приятны, другие отрицательно влияют на здоровье человека. Некоторые звуки выполняют роль сигналов, предупреждая об опасности. Оценить мир звуков человек может с помощью органа слуха.
Ухо человека состоит из трех «основных» частей: наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. Звуковые волны направляются в слуховую систему через наружное ухо к барабанной перепонке, колебания которой механическим путем через среднее ухо передаются к внутреннему уху, где колебания барабанной перепонки преобразуются в колебания со значительно меньшей амплитудой, но более высокого давления. Возбуждение нервных окончаний слухового нерва доходит до коры головного мозга и вызывает восприятие звука. Механические колебания создают слуховое восприятие, когда их частота лежит в области 16-20 000 Гц. Слуховое восприятие изображается на диаграмме нанесением величин звукового давления, при которых на каждой частоте возникает ощущение звука, и обозначается как кривая порога слышимости. Она различна в зависимости от индивидуальных особенностей, возраста людей.
Слуховой анализатор обладает высокой чувствительностью, позволяет человеку воспринимать широкий диапазон звуков окружающей среды и анализировать их по силе, высоте тона, окраске, отмечать изменения по интенсивности и частотному составу, определять направление прихода звука.
Рассмотрим лишь одну из замечательных особенностей слуховой сенсорной системы, имеющей прямое отношение к безопасности –ее способность распознавать местонахождение источника звука без поворота головы. Это явление называется бинауральным эффектом. Физическая основа такой способности в том, что распространяясь с конечной скоростью, звук достигает более удаленного уха позже и с меньшей силой, а слуховая система способна выявить ее разницу в двух ушах уже на уровне 1 дБ, а опаздывание составляет 0,0006 с. Бинауральный слух имеет и иную, более важную, чем ориентация в пространстве, функцию: он помогает анализировать акустическую информацию в присутствии посторонних шумов. «Межушные» различия в интенсивности и направленности поступления сигналов используются ЦНС для подавления фонового шума и выделения полезных звуков (например, сосредоточиться на нужном разговоре в многолюдном собрании).
ВЕСТИБУЛЯРНАЯ
Данная система обеспечивает поддержание нужного положения тела и соответствующие глазодвигательные реакции. Равновесие поддерживается рефлекторно, без принципиального участия в этом сознания.
Выделяют статические и статокинетические рефлексы. Статические рефлексы обеспечивают адекватное взаиморасположение конечностей, а также устойчивую ориентацию тела в пространстве, то есть позные рефлексы. Статокинетические рефлексы – это реакции на двигательные стимулы, самовыражающиеся в движениях, например движения человека, восстанавливающего равновесие после того, как он споткнулся.
Сильные раздражения вестибулярного аппарата часто вызывают неприятные ощущения: головокружение, рвоту, усиленное потоотделение, тахикардию и т. д. Скорее всего – это результат воздействия необычных для организма раздражений: вращательного ускорения или расхождения между зрительными и вестибулярными сигналами. Возникающие вследствие этого сенсорные иллюзии часто приводят к авариям. Например, пилот перестает замечать вращение или его остановку, неправильно воспринимает его направление и соответственно неадекватно реагирует.
У современных людей статокинетическая устойчивость снижается вследствие изменения структуры их труда. Труд современного человека становится все более умственным, а физическая его доля неудержимо уменьшается. Человек стал все меньше и меньше активно передвигаться в пространстве. В этих условиях статокинетическая устойчивость у современных людей снижается и актуальными становятся такие явления, как гиподинамия и гипокинезия.
При нарушении функций вестибулярного аппарата в той или иной мере снижается работоспособность человека, а следовательно, снижается и безопасность движения, если речь идет о водительском составе (пилоты, водители, моряки, космонавты). Если речь идет о пассажирах, то это состояние лишает их комфорта, а при наличии у них заболеваний, особенно сердечно-сосудистой системы, может привести к тяжелым осложнениям.
ТАКТИЛЬНАЯ, ТЕМПЕРАТУРНАЯ, БОЛЕВАЯ
Кожа является тем органом, который отделяет внутреннюю среду человека от внешней, надежно охраняя ее постоянство. Ощущения, обеспечиваемые кожей, создают связь с внешним миром. Посредством осязания (тактильных ощущений) мы узнаем о трехмерных особенностях нашего окружения; терморецепция – это восприятие тепла и холода; чувство боли – ноцицепция, служит для распознавания потенциально опасных стимулов.
Снаружи кожа покрыта тонким слоем покровной ткани – эпидермисом, состоящим из нескольких слоев довольно мелких клеток, постоянно обновляемых. За эпидермисом следует собственно кожа – дерма. Здесь находятся многочисленные рецепторы, воспринимающие давление (прикосновение), холод и тепло, боль.
Первая функция кожи – механическая. Она предохраняет глубже лежащие ткани от повреждений, высыхания, физических, химических и биологических воздействий и, как уже отмечалось, выполняет барьерную функцию.
Вторая функция кожи связана с процессами терморегуляции, благодаря которым сохраняется постоянная температура тела. В коже человека находятся два вида анализаторов: одни реагируют только на холод (около 250 тыс.), другие – только на тепло (около 30 тыс.). Температура кожи несколько ниже температуры тела и различна для отдельных участков. Продолжительное ощущение тепла при температуре кожи выше 36°С тем сильнее, чем выше эта температура. При температуре около 45°С чувство тепла сменяется болью от горячего. Когда обширные области тела охлаждаются до температуры ниже 30°С, возникает ощущение холода; боль от холода возникает при температуре кожи 17°С и ниже. Если охлаждение идет очень медленно, человек может не заметить, как обширные участки кожи стали совсем холодными (при одновременной потере тепла телом), особенно, если его внимание отвлечено чем-то другим. Предположительно этот фактор действует, когда человек простужается.
Под тактильной чувствительностью понимают ощущение прикосновения и давления. В среднем на 1 см2 кожи находится около 25 рецепторов. Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, при котором наблюдается едва заметное ощущение прикосновения. Наиболее развита чувствительность на дистальных частях тела (наиболее удаленных от оси тела). Характерной особенностью тактильного анализатора является быстрое развитие адаптации, то есть исчезновение чувства прикосновения или давления. Благодаря адаптации мы не чувствуем прикосновения одежды к телу.
Ощущение боли воспринимается специальными рецепторами. Они рассеяны по всему нашему телу, на 1 см2 кожи приходится около 100 таких рецепторов. Чувство боли возникает в результате раздражения не только кожи, но и ряда внутренних органов. Часто единственным сигналом, предупреждающим о неблагополучии в состоянии того или другого внутреннего органа, является боль.
В отличие от других сенсорных систем боль дает мало сведений об окружающем нас мире, а скорее сообщает о внешних или внутренних опасностях, грозящих нашему телу. Тем самым она защищает нас от долговременного вреда и поэтому необходима для нормальной жизнедеятельности. Если бы боль не предостерегала, уже при самых обыденных действиях мы часто наносили бы себе повреждения.
Биологический смысл боли в том, что, являясь сигналом опасности, она мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.