Структура аналізаторів, їх властивості. Закон Вебера-Фехнера

Сучасний етап розвитку фізіології органів чуття пов'язаний з іменами таких учених як І.М. Сєченов (1829 - 1905) та І.П. Павлов (1849 - 1936). І.П. Павлов розвинув працю І.М.Сєченова про рефлекси головного мозку, створив вчення про аналізатори як про сукупність нервово-рецепторних структур, що забезпечують сприйняття зовнішніх подразників, трансформацію їхньої енергії у процес нервового збудження і проведення його в центральну нервову систему. На думку І.П. Павлова, будь-який аналізатор складається з трьох частин: периферичної (або рецепторної), провідникової і центральної, де завершуються аналітично-синтетичні процеси за оцінкою біологічної значимості подразника.

Аналізатори - це сукупність взаємодіючих утворень периферичної і центральної нервової системи, які здійснюють сприймання та аналіз інформації про явища, що відбуваються як у навколишньому середовищі, так і всередині самого організму.

Усі аналізатори в принциповому структурному відношенні однотипні. Вони мають на своїй периферії апарати, що сприймають подразники, - рецептори, в яких і відбувається перетворення енергії подразника в процес збудження. Від рецепторів по сенсорним (чуттєвим) нейронам і синапсам (контактам між нервовими клітинами) імпульси надходять у центральну нервову систему.

Механорецептори - сприймають механічну енергію (рецептори слухової, вестибулярної, рухової та частково вісцеральної чутливості); хеморецептори - нюховий, смаковий; терморецептори - шкірний аналізатор; фоторецептори - зоровий аналізатор та інші види. Кожен рецептор виділяє з множини подразників зовнішнього і внутрішнього середовища свій адекватний подразник. Цим і пояснюється дуже висока чутливість рецепторів.

Залежно від специфіки отримання сигналів аналізатори розрізняють:

– зовнішні: зоровий (рецептор – око); слуховий (рецептор – вухо); тактильний, больовий, температурний (рецептори шкіри); нюховий (рецептори в носовій порожнині); смаковий (рецептори на поверхні язика і піднебіння);

– внутрішні: аналізатори тиску; рухові (рецептори в м'язах і сухожиллях); вестибулярні (рецептори в порожнині вуха); вісцеральні (розташовані у внутрішніх органах і порожнинах тіла).

У сучасній фізіології, враховуючи анатомічну єдність і спільність функцій, розрізняють вісім аналізаторів. Проте в системі взаємодії людини з об'єктами навколишнього середовища головними або домінуючими при виявленні небезпеки виступають зоровий, слуховий та шкірний аналізатори. Інші виконують допоміжну, або додаткову, функцію. Водночас необхідно враховувати також і ту обставину, що в сучасних умовах є ціла низка небезпечних чинників, що створюють надзвичайно важливу біологічну дію на людський організм, але для їхнього сприйняття немає відповідних природних аналізаторів. Це іонізуюче випромінювання і електромагнітні поля надвисоких діапазонів частот, НВЧ-випромінювання. Людина не спроможна їх відчути безпосередньо, а починає відчувати лише їх опосередковані наслідки.

Усі аналізатори завдяки своїй однотипній будові мають загальні психофізіологічні властивості.

Властивості аналізаторів:

1) Надзвичайно висока чутливість до адекватних подразників. Чутливість аналізаторів близька до теоретичної межі й у сучасній техніці поки що не досягнута. Кількісною мірою чутливості є гранична інтенсивність, тобто найменша інтенсивність подразника, вплив якої дає відчуття.

2) Наявність абсолютної, диференційної та оперативної межі чутливості до подразника. Абсолютна межа чутливості має верхній та нижній рівні. Нижня абсолютна межа чутливості - це мінімальна величина подразника, що викликає чутливість. Верхня абсолютна межа - максимально допустима величини подразника, що не викликає в людини біль. Диференційна чутливість визначається найменшою величиною подразника, яка дає можливість відчути його зміну. Це положення вперше було введено німецьким фізіологом А.Вебером (1834 р.) і кількісно описано німецьким фізиком Г. Фехнером (1860 р.).

Основний психофізичний закон фізіології Вебера-Фехнера: інтенсивність відчуттів пропорційна логарифму інтенсивності подразника.

Математична формазакону Вебера-Фехнера:

S = С · lg І,

де S - інтенсивність (або сила) відчуття; І - величина чинного подразника; С - коефіцієнт пропорційності.

3) Спроможність до адаптації. Це можливість пристосовувати рівень своєї чутливості до подразників. При високій інтенсивності подразників чутливість понижується і, навпаки, при низьких - підвищується.

4) Спроможність до тренування виражається як у підвищенні чутливості, так і в прискоренні адаптації (наприклад, часто говорять про музичний слух, чуттєві органи дегустаторів і тощо).

5) Спроможність певний час зберігати відчуття після припинення дії подразника полягає в тому, що людина може відновити у своїй свідомості на коротку мить побачену характеристику або почуті звукові інтонації. Така "інерція" відчуттів визначається як наслідок. Тривалість послідовного образу сильно залежить від інтенсивності подразника і навіть у деяких випадках обмежує можливість аналізатора.

6) Перебування у наступній взаємодії один за одним. Відомо, що навколишній світ багатогранний і лише завдяки властивості аналізаторів взаємодіятиодин з одним відбувається повне сприйняття людиною об'єктів і явищ зовнішнього середовища.

7) Мінімальна тривалість сигналу, яка необхідна для виникнення почуття. Час, який проходить від початку впливу подразника до появи відповідної дії на сигнал (сенсомоторна реакція), називається латентним періодом (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 – Величина латентного періоду (с) для людських аналізаторів