Під впливом змін умов навколишнього середовища в організмі людини формується інформація про необхідність зміни організації життєвих процесів з метою запобігання ушкодженню та загибелі організму. Зв’язок людини з навколишнім середовищем здійснюється за допомогою аналізаторів, які сприймають та передають інформацію в кору великих півкуль головного мозку.

Аналізатор складається з рецептора, провідних нервових шляхів та мозкового закінчення. Рецептор перетворює енергію подразника в нервовий процес. Провідні шляхи передають нервові імпульси в кору головного мозку. До складу мозкового кінця аналізатора входять ядро та розсіяні по корі головного мозку елементи, які забезпечують нервові зв’язки між різними аналізаторами. Двосторонній зв’язок між рецепторами та мозковим закінченням забезпечує саморегуляцію аналізатора. Парність аналізаторів забезпечує високу надійність їх роботи за рахунок дублювання їх сигналів./p>

У людини є рецептори, налаштовані на сприйняття електромагнітних коливань (фоторецептори, розташовані в сітківці ока), механічних коливань повітря (фоторецептори вуха), дотику (тактильні рецептори), змін гідростатичного та осмотичного тиску крові (баро- та осморецептори), змін положення тіла відносно вектора гравітації (рецептори вестибулярного апарата) або частин тіла одна відносно одної та тонусу м’язів (пропріорецептори м’язів та сухожиль). Хеморецептори реагують на вплив хімічних речовин. Терморецептори реагують на зміну температури всередині організму та в навколишньому середовищі. Больові рецептори збуджуються механічними, хімічними та температурними подразнювачами.

Організм людини має важливі спеціалізовані периферійні утворення – органи чуттів, які забезпечують сприйняття зовнішніх подразнювачів, що діють на організм: зір, слух, нюх, смак, дотик. Існує різниця між органом чуття та рецептором, на який діє подразнювач. Наприклад, око є органом зору, а сітківка – це рецептор, який входить до складу органа відчуттів, однак є лише одним з його елементів. Крім того, саме поняття “орган відчуттів” є умовним, оскільки він сам не забезпечує чуття. Для того, щоб виникло суб’єктивне чуття, необхідно, щоб збудження, яке виникло в рецепторах, надійшло від них до центральної нервової системи в спеціальні відділення кори великих півкуль головного мозку. Саме діяльність вищих ділянок мозку зумовлює виникнення суб’єктивного відчуття.

Зоровий аналізатор

Зоровий аналізатор має виняткове значення в житті людини та у її відношенні до навколишнього світу. Завдяки зору людина розрізняє форму, розміри, колір предмета, відстань, на якій він знаходиться. Зоровий аналізатор складається з ока, зорового нерва та зорового центру, розташованого в потиличній частині кори головного мозку.

Око є складною оптичною системою (рис. 2.1). Воно має форму кулі з трьома оболонками. Зовнішня товста білкова оболонка 6 називається склерою, а її передня прозора частина 1 – рогівкою. За склерою розташована друга, судинна 7 оболонка. Передня частина судинної оболонки, яка лежить за рогівкою, називається райдужною 4, в центрі якої є отвір, що називається зіницею. Райдужна оболонка виконує функцію діафрагми.

За райдужною оболонкою, навпроти зіниці, розташований кришталик 3, який можна порівняти з двоопуклою оптичною лінзою. За кришталиком, заповнюючи всю порожнину ока, розташоване скловидне тіло 9.

Рисунок 2.1 – Будова ока (в розрізі):

1 – рогівка; 2 – передня камера; 3 – кришталик; 4 – райдужна оболонка; 5 – війкове (целіарне) тіло; 6 – склера; 7 – судинна оболонка; 8 – сітківка; 9 – скловидне тіло; 10 – центральна ямка жовтої плями сітківки; 11 – зоровий нерв

Промені світла, проникаючи в око, проходять через рогівку, кришталик та внутрішню оболонку ока – сітківку 8. Вона вистилає задню половину ока. В ній знаходяться світлочутливі рецептори – палички та колбочки. Палички є апаратом ахроматичного зору, а колбочки – хроматичного. Від кожної колбочки та від декількох паличок відходить одне нервове зорове волокно, яке в складі зорового нерва досягає зорового центру головного мозку.

Світло, яке проникло в око, впливає на фотохімічну речовину елементів сітківки і розкладає її. Продукти розкладу подразнюють нервові закінчення, які містяться в паличках та колбочках. Імпульси, які при цьому виникають, надходять по волокнах зорового нерва в нервові клітини зорового центру, і ми можемо бачити колір, форму та величину предметів.

Для того, щоб бачити предмети, необхідно чітко розрізняти їх контури. Така здатність ока називається гостротою зору. Гострота зору вимірюється мінімальним кутом (від 0,5 до 10°), при якому дві точки ще сприймаються окремо на відстані 5 м.

Узгоджений рух очей здійснюється за допомогою трьох пар м’язів, які повертають очне яблуко, внаслідок чого осі обох очей завжди скеровані на одну точку фіксації. Око розрізняє сім основних кольорів та близько сотні їх відтінків. Кольорові відчуття викликаються впливом світлових хвиль довжиною 380–780 нм. Межі довжин хвиль, що відповідають певним кольорам, такі:

– 380–455 нм – фіолетовий;

– 455–470 нм – синій;

– 470–500 нм – блакитний;

– 500–550 нм – зелений;

– 540–590 нм – жовтий;

– 590–610 нм – оранжевий;

– 610–780 нм – червоний.

Зоровий аналізатор характеризується спектральною чутливістю, яка проявляється через відносну видність монохроматичного випромінювання. Найбільша видність вдень відповідає жовтому кольору, а вночі або в сутінках – зелено-блакитному. Гама переходів від білого кольору до чорного утворює ахроматичний ряд.

Відчуття, викликане світловим сигналом, зберігається протягом певного часу після зникнення сигналу. Інерція зору складає 0,1–0,3 с.

При дії переривчастого подразнювача виникає відчуття блимань, які, при певній частоті зливаються в рівне неблимаюче світло. У випадку, коли блимання світла використовується як сигнал, то оптимальна частота у цьому випадку – 3–10 Гц. Інерційність зору зумовлює стробоскопічний ефект. Він виникає тоді, коли час, який розділяє дискретні фази спостереження, менший, ніж час гасіння зорового образу. В цьому випадку спостереження суб’єктивно відчувається як неперервне. Може виникнути ілюзія руху при переривчастому спостереженні окремих об’єктів або ілюзія нерухомості, чи сповільненості руху, коли рухомий об’єкт періодично опиняється в попередньому положенні.

Сприйняття об’єктів у двовимірному та тривимірному просторах характеризується полем зору та глибинним зором.

Бінокулярне поле зору охоплює в горизонтальному напрямку 120–160°, вертикально вгору – 55–60°, вниз – 65–72°. При сприйнятті кольору розміри поля зору звужуються. Зона оптимальної видимості має такі параметри: вгору – 25°, вниз – 35°, вправо та вліво – по 32°. Глибинний зір має велике значення при сприйнятті простору. Встановлено, що похибка оцінки абсолютної віддаленості на відстані до 30 м складає в середньому 12% загальної відстані.

Слуховий аналізатор

Слух (ear) – здатність організму сприймати та розрізняти звукові коливання за допомогою слухового аналізатора. Людське вухо здатне сприймати звуки з частотами від 16 до 20 000 Гц.

Сприймальною частиною звукового аналізатора є вухо (рис. 2.2). Воно поділяється на три відділи: зовнішнє, середнє і внутрішнє.

Рисунок 2.2 – Схема будови вуха:

1 – зовнішній слуховий прохід; 2 – барабанна перетинка; 3 – порожнина середнього вуха (барабанна порожнина); 4 – молоточок; 5 – ковадло; 6 – стремінце; 7 – півколові канали; 8 – завитка; 9 – євстахієва труба

Звукові хвилі з навколишнього середовища надходять до зовнішнього слухового проходу і надають коливного руху барабанній перетинці, далі через ланку слухових кісточок передаються в порожнину завитки внутрішнього вуха. Коливання волокон завитки передаються, розташованим в них, клітинам кортієвого органа. Внаслідок цього виникає нервовий імпульс, який передається до відповідного відділу кори великих півкуль головного мозку, де виникає відповідна слухова уява.

Нюховий аналізатор

Нюх (sense of smell) – це здатність сприймати запахи. Ця здатність здійснюється через нюховий аналізатор. Рецептором нюхового аналізатора є нервові клітини, розташовані в слизовій оболонці верхнього та частково середнього носових ходів.

Абсолютний поріг нюхових відчуттів у людини вимірюється частками міліграма речовини на літр повітря.

Приємні запахи сприяють покращенню самопочуття людини, а неприємні можуть пригнічувати, викликаючи негативні реакції. Вони здатні змінювати температуру шкіри, викликати відразу до їжі, підвищувати чутливість нервової системи, викликати пригніченість, дратівливість. Виявлено, що запах бензолу покращує слух, запах толуолу підвищує гостроту зору в сутінках, запах камфори підвищує чутливість очей до зеленого кольору і знижує до червоного.

Смаковий аналізатор

Смак (taste) – відчуття, яке виникає під впливом певних хімічних речовин, розчинних у воді, на смакові рецептори, розташовані на різних ділянках язика. У фізіології та психології поширена чотирикомпонентна теорія смаку, згідно з якою існує чотири елементарних смакових відчуттів: солодкого, гіркого, кислого, солоного. Всі інші смакові відчуття є їх комбінацією. Різні ділянки язика мають різну чутливість до смакових відчуттів. Кінчик язика найбільш чутливий до солодкого, краї язика – до кислого та солоного. Корінь язика найбільш чутливий до гіркого. Сприйняття смакових речовин викликається хімічними реакціями в місці контакту речовини та смакового рецептора. Встановлено, що кожний рецептор містить високочутливі білкові речовини, які розпадаються під впливом певних смакових речовин. Збудження від смакових рецепторів передається в центральну нервову систему провідними шляхами.

Абсолютний поріг смакового аналізатора, виражений величинами концентрації розчину, в 10 000 разів вищий, ніж нюхового.

Дотик

Дотик (touch) – складне відчуття, яке виникає при подразненні рецепторів шкіри, зовнішніх поверхонь слизових оболонок та м’язево-суглобового апарату. Зовнішні механічні, температурні, хімічні та інші подразники сприймаються перш за все шкірним аналізатором.

Шкірний аналізатор складається з тактильних, температурних, больових та рухових відчуттів.

Основна роль у відчуттях належить тактильним відчуттям – дотику та тиску.

Абсолютний поріг тактильної чутливості характеризується мінімальним тиском предмета на поверхню шкіри, який викликає ледь помітне відчуття дотику.

Пороги відчуттів різних частин тіла:

– кінчики пальців руки – 3 г/мм²;

– зворотна сторона пальця – 5 г/мм²;

– живіт – 26 г/мм²;

– п’ятка – 250 г/мм².

Поріг розрізнення складає приблизно 0,07 початкової величини тиску. Особливістю тактильного аналізатора є швидка адаптація. Зниження відчуття дотику або тиску залежить від сили подразника і для різних частин тіла знаходиться в межах від 2 до 20 с.

Температурна чутливість притаманна організмам, які мають постійну температуру тіла, яка забезпечується терморегуляцією.

Температура шкіри нижча, ніж температура тіла загалом, і на окремих ділянках складає, °С:

– чоло – 34–35 °С;

– обличчя – 20–25 °С;

– живіт – 34 °С;

– ноги – 25–27 °С.

Середня температура ділянок шкіри, які не вкриті одягом, – 30–32 °С.

В шкірі людини є два види рецепторів, один з яких реагує на холод, а другий – на тепло. Латентний період температурного відчуття складає приблизно 250 мс. Просторовий поріг температурної чутливості при контактному впливі складає 1 мм², при променистому – 700 мм².

Абсолютний поріг температурної чутливості, який визначається за мінімальною зміною температури ділянок шкіри відносно власної температури даної ділянки тіла для теплових рецепторів – 0,2 °С, для холодових – 0,4 °С.

Больова чутливість. Відчуття болю виникає внаслідок подразнення чутливих нервових закінчень, розташованих в органах та тканинах тіла. Характер больових відчуттів залежить від особливостей органа, який зазнав больового впливу та сили цього впливу.

Різні захворювання характеризуються болем, який вказує на наявність та локалізацію захворювання. Такий біль називається симптоматичним.

За місцем виникнення розрізняють два види симптоматичного болю:

– вісцеральний біль виникає при ураженні патологічним процесом внутрішніх органів. Цей біль характеризується широкою іррадіацією, коли при ураженні внутрішнього органа біль відчувається в іншій частині тіла;

– соматичний біль виникає при патологічних процесах в шкірі, кістках, м’язах. Цей вид болю точно локалізований.

Виявлено протиріччя між тактильними та больовими рецепторами. З’ясовано, що найменша щільність больових рецепторів припадає на ті ділянки шкіри, які найбільше містять тактильних рецепторів, і навпаки. Виявлене протиріччя зумовлене різними функціями рецепторів. Больові відчуття викликають оборотні рефлекси, зокрема, рефлекс віддалення від подразника.

Тактильна чутливість пов’язана з орієнтувальними рефлексами, і це викликає рефлекс зближення з подразником.

Біль є сигналом небезпеки, він спонукає організм до боротьби за самозбереження.

Поріг больової чутливості шкіри живота – 20 г/мм², кінчиків пальців – 300 г/мм². Латентний період – близько 370 мс.

Руховий аналізатор

Рухові реакції, пов’язані з м’язовими скороченнями, є однією з найбільш поширених видів рефлекторних реакцій організму, які забезпечують орієнтацію та переміщення тіла в просторі.

Всі рухові реакції за характером м’язових скорочень поділяються на дві категорії: реакції, які забезпечують тонус м’язових волокон – тривалі тонічні скорочення; реакції, які забезпечують локальні рухи.

Сила скорочення м’язів людини лежить в широких межах. Наприклад, номінальна сила кисті – 450–650 Н. Після відповідного тренування вона може бути доведена до 900 Н.

Діапазон швидкостей, які розвиваються руками людини, які рухаються, знаходиться в межах 0,01–8000 см/с. Найчастіше використовуються швидкості 5–800 см/с. Швидкість рухів руками залежить від напрямку руху. Вертикальні рухи руками здійснюються швидше, ніж горизонтальні, рухи до себе здійснюються швидше, ніж від себе.

Спільні властивості аналізаторів

Аналізатори мають ряд властивостей:

– “висока” чутливість до адекватних подразників. Мірою кількісної оцінки чутливості є порогова інтенсивність подразника, дія якого викликає відчуття;

– диференціальна (розрізняльна) чутливість. Аналізатори мають здатність виявляти відмінності за інтенсивністю подразника. Існує диференціальний поріг (найменша величина, на котру необхідно змінити силу подразника, щоб викликати мінімальну зміну відчуття).

Фізіолог Е. Вебер та фізик Г. Фехнер (Німеччина, середина минулого століття) встановили, що інтенсивність відчуттів пропорційна логарифму інтенсивності подразника, тобто існує кількісний взаємозв’язок між інтенсивністю відчуття та інтенсивністю подразника:

– аналізатори пристосовують рівень своєї чутливості до інтенсивності подразника (адаптація). Завдяки адаптації при високих інтенсивностях подразників чутливість знижується, а при низьких підвищується;

– здатність аналізаторів тренуватися, що знаходить прояв у підвищенні чутливості та в прискоренні адаптації;

– здатність певний час зберігати відчуття після припинення дії подразника.