Общие свойства сенсорных систем (анализаторов)

Важным свойством всех сенсорных систем является, во-первых, высочайшая чувствительность к адекватным раздражителям, количественной характеристикой которой является пороговая интенсивность, представляющая собой ту минимальную силу раздражителя, способную вызвать ощущение. Сенсорным системам свойственна, во-вторых, дифференциальная чувствительность, под которой подразумевается способность выявлять различия в интенсивности раздражителей. Анализаторы также обладают, в-третьих, способностью к адаптации, т.е. к приспособлению собственной чувствительности к уровню интенсивности воздействия раздражителя, а также, в-четвертых, тренируемостыо - повышением чувствительности и ускорением процессов адаптации под воздействием самой сенсорной деятельности. В-пятых, анализаторы способны определенный период времени хранить ощущения после того как раздражитель прекратил воздействие. Подобная «инерция» ощущения называется последействие, т.е. последовательные образы. И, в-шестых, для анализаторов свойственно постоянное взаимодействие при условии нормального функционирования.

Основная характеристика любого анализатора - его чувствительность, т.е. свойство организма воспринимать раздражения, вызванные воздействием раздражителей из окружающей и внутренней среды. Характеристикой чувствительности являются величины порогов чувствительности (ощущения): во-первых, нижнего абсолютного порога чувствительности (ощущения) - наименьшей интенсивности раздражителя, воздействие которой обусловливает возникновение едва заметного ощущения; во-вторых, верхнего абсолютного порога чувствительности (ощущения) - максимальной интенсивности раздражителя, ещё вызывающего ощущение соответствующей модальности; и, в-третьих, дифференциального (разностного, контрастного) порога чувствительности (ощущения) - минимальной величины, на которую необходимо усилить интенсивность воздействия раздражителя, чтобы заметить изменение исходного ощущения. Нижний абсолютный порог чувствительности представляет собой порог сознательного опознания раздражителя. Так, например, один фотон способен возбудить рецептор сетчатки глаза, однако для того, чтобы мозг человека воспринял светящуюся точку, потребуется не менее 5-8 подобных порций энергии. Если порог физиологического возбуждения, отражающий предел чувствительности любого рецептора, за пределами которого уже не возможно возбуждение, детерминирован генетически и обычно изменяется только в зависимости от возраста или иных факторов физиологического порядка, то порог сознательного опознания раздражителя, наоборот, менее стабилен, зависит от функционального состояния ЦНС (уровня бодрствования) и степени концентрации внимания на преодолевшем порог физиологического возбуждения раздражителе. Между порогами физиологического возбуждения и сознательного распознания раздражителя (нижним абсолютным порогом чувствительности) расположена зона чувствительности, в которой возбуждение рецепторов обуславливает передачу информации, но она до сознания не доходит. Будучи не осознаваемыми находящиеся под нижним абсолютным порогом чувствительности эти так называемые

субсенсорные раздражители, которые И.М. Сеченов называл «темными чувствами», обладают способностью влиять на осознаваемые ощущения, изменять настроение, мотивацию деятельности и интересы человека (рис. 16).

Пороги чувствительности (ощущений)

Рис. 16. Пороги чувствительности (ощущений)

Отсутствие ощущений от подпороговых раздражителей - явление биологически целесообразное. Кора больших полушарий головного мозга из колоссального числа раздражителей отбирает только жизненно значимые, не допуская в сознание прочие, включая нервные импульсы от инте- рорецепторов, расположенных в нормально функционирующих внутренних органах. Таким образом, кора больших полушарий за счёт повышения собственного порога возбудимости трансформирует биологически неактуальные нервные импульсы в подпороговые, и таким образом избавляет организм от не имеющих смысла ответных реакций.

Иными словами, нижний абсолютный порог ощущений определяет уровень абсолютной чувствительности данного анализатора, связанной с сознательным опознанием стимула. Между абсолютной чувствительностью и величиной порога существует обратная зависимость: чем меньше величина порога (Р). тем выше чувствительность (Е) данного анализатора: Е=1/Р.

Анализаторы человека контрастно различаются по показателю чувствительности. Так, если порог для единственной обонятельной клетки у человека не превышает 8 молекул, то для того, чтобы обусловить вкусовое ощущение, потребуется как минимум в 25 тыс. раз больше молекул, чем в случае обонятельного.

Чрезвычайно высокой является чувствительность зрительного и слухового анализаторов. Опыты С.И. Вавилова позволили установить, что глаз человека может увидеть свет при воздействии на сетчатку глаза лишь 2-8 квантов лучистой энергии. Это соответствует тому, что человек способен в абсолютной темноте увидеть на расстоянии до 27 км горящую свечу. При этом, для того чтобы ощутить прикосновение потребуется в 100-10 000 000 раз больше энергии, чем при возникновении зрительных или слуховых ощущений.

Абсолютная чувствительность анализатора характеризуется не только нижним, но и верхним порогом ощущения. Верхним абсолютным порогом чувствительности называется максимальная ста раздражителя, при которой еще возникает адекватное по модальности действующему раздражителю ощущение. Дальнейшее увеличение силы раздражителей, действующих на наши рецепторы, вызывает в них лишь болевое ощущение (например, сверхгромкий звук, слепящий свет).

Величина абсолютных порогов - как нижнего, так и верхнего - изменяется в зависимости от различных условии, характера деятельности и возраста человека, функционального состояния рецептора, силы и длительности раздражения и т.п. Для каждого органа чувств существуют свои средние значения абсолютных порогов возникновения ощущений (табл. 2).

Формирование ощущения происходит не непосредственно после начала воздействия, имеется латентный период до момента его появления, во время которого энергия воздействующего стимула трансформируется в энергию нервных импульсов, которые затем проходят по проводящим путям, переключаясь с одного уровня нервной системы на другой.

Человек с помощью сенсорных систем способен не только констатировать наличие определенного раздражителя, но и дифференцировать раздражители по их количественным и качественным параметрам. Немецкий физиолог Э. Вебер (1795-1878), изучая возможность определения более тяжелого из 2 предметов в руке, выяснил, что подобная разностная чувствительность не абсолютна, а относительна. Иными словами, отношение интенсивности добавочного раздражителя к силе исходного является постоянной величиной. Так, например, если в ладони находится груз весом 100 гр., то для достижения ощущения заметного увеличения веса следует добавить около 3,4 гр., а если начальный вес груза равен 1000 гр., то для аналогичного эффекта придется добавить груз весом 33,3 гр. То есть чем больше сила исходного раздражителя, тем больше должна быть прибавка к ней.

Таблица 2

Средние значения абсолютных порогов возникновения ощущений

Органы чувств

Величина абсолютного порога ощущения, представленная в виде условий, при которых возникает едва заметное ощущение данной модальности

Зрение

Способность воспринимать ясной темной ночью пламя свечи на расстоянии до 27 км от глаза

Слух

Различение тикания ручных часов в полной тишине на расстоянии до 6 метров

Вкус

Ощущение присутствия одной чайной ложки сахара в 8 л воды

Запах

Ощущение наличия духов при одной лишь их капле в помещении, состоящем из б комнат

Осязание

Ощущение движения воздуха, производимого падением крыла мухи на поверхность кожи с высоты около 1 см

К разностному порогу имеет также непосредственное отношение оперативный порог различимости сигналов, представляющий собой ту величину различия между сигналами, при которой точность и скорость различения достигают максимума. Для различных сенсорных систем пороги различения отличаются, однако для каждого анализатора он представляет собой величину постоянную. Так, в случае зрительного анализатора указанная константа соответствует отношению около 1/100, слухового - 1/10, тактильного - 1/30. Экспериментально установлено, что данное положение является справедливым только для средней силы раздражителей. Сама константа, отражающая соотношение приращения раздражителя к его первоначальному уровню, которое обеспечивает возникновение ощущения минимального изменения силы раздражителя, получила название константы Вебера (табл. 3).

Значения константы Вебера

Таблица 3

Вид ощущений

Значение константы Вебера

Ощущение изменения высоты звука

0,003

Ощущение изменения яркости света

0,017

Ощущение изменения веса предметов

0,020

Ощущение изменения громкости звука

0,100

Ощущение изменения давления на поверхность кожи

0,140

Ощущение изменения вкуса соляного раствора

0,200

Данный закон, открытый независимо друг от друга П. Бугером во Франции и Э. Вебером в Германии, был назван законом Бугера-Вебера и является психофизическим законом, выражающим постоянство отношения приращения величины раздражителя (D,), порождающего едва заметное изменение силы ощущения, к его исходной величине (I): Dj / I - К (константа Вебера).

Другая психофизическая закономерность ощущений связана с именем немецкого физика Г. Фехнера, которого заинтересовали различия между ощущениями в зависимости от того, какой являлась первоначальная сила раздражителей, которые их вызвали. Похожие исследования 25 годами раньше осуществлял Э. Вебер, предложивший понятие «едва заметного различия между ощущениями», чем обусловил формирование представлений о порогах ощущений (о величинах раздражителей, вызывающих или изменяющих ощущения). Проводя исследования зависимости, существующей между вариацией силы воздействующих на сенсорные системы раздражителей и соответствующих изменений величин ощущений с учётом экспериментальных данных Э. Вебера, Г. Фехнер представил зависимость интенсивности ощущений (S) от силы раздражителя (J) формулой: S = К * lg(J) + С, где К и С - константы. Согласно этому положению, представляющему собой основной психофизический закон (закон Вебера-Фехнера), интенсивность ощущения пропорциональна логарифму силы раздражителя. Иными словами, при увеличении силы раздражителя в геометрической прогрессии (1, 2, 4, 8, 16 и т.д.) интенсивность ощущения возрастает в арифметической прогрессии (1, 2, 3, 4, 5 и т.д.), что означает: «наши органы чувств устроены так, что наши ощущения (реакции организма) прямо пропорциональны относительному изменению раздражителя». Данное определение стало базисом при разработке предельно допустимых значений ряда факторов (шум, вибрация), измеряемых в децибелах. В экспериментах удалось подтвердить, что величина ощущения изменяется медленнее, чем сила раздражителя (рис. 17).

Логарифмическая кривая зависимости величины ощущения от силы раздражителя (согласно закону' Вебера-Фехнера)

Рис. 17. Логарифмическая кривая зависимости величины ощущения от силы раздражителя (согласно закону' Вебера-Фехнера)

Боль является исключением из закона Вебера-Фехнера, так как для нее типична близкая к прямо пропорциональной зависимость между силой раздражителя и интенсивностью болевого ощущения. Закон Вебера- Фехнера справедлив исключительно при средних уровнях интенсивности раздражителей, значительно искажается либо при пороговых, либо очень высоких их интенсивностях.

Существует альтернативный вариант основного психофизического закона - закон Стивенса, постулирующий не логарифмическую, а степенную функциональную зависимость между величиной стимула (I) и интенсивностью ощущения (S): S=K-l*n, где Кип- константы. В соответствии с законом Стивенса, для того чтобы сила ощущения с условной исходной величиной, равной 0, стала равна 1, необходимо, чтобы сила первоначального раздражителя увеличилась десятикратно и так далее - каждое последующее увеличение силы ощущения на единицу требует усиления раздражителя в десять раз. И закон Вебера-Фехнера и закон Стивенса сходятся в том, что ощущения изменяются непропорционально силе действующих на органы чувств физических стимулов, и ста таких ощущении возрастает намного медленнее, чем величины физических стимулов.

Разностная чувствительность также находится в обратной зависимости к величине порога различения: чем порог различения больше, тем меньше разностная чувствительность. Понятие разностной чувствительности используется не только для характеристики различения раздражителей по интенсивности, но и по отношению к другим особенностям некоторых видов чувствительности. Например, говорят о чувствительности к различению форм, размеров и цвета зрительно воспринимаемых предметов или о звуковысотной чувствительности [5, 6, 17, 18, 21, 26].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >