Виды, характеристики и свойства анализаторов человека

Физиологической основой формирования перцептивного образа является работа анализаторов. Анализаторами называются нервные приборы, посредством которых человек осуществляет анализ раздражений. Любой анализатор состоит из трех основных частей: рецептора, проводящих нервных путей и центра в коре больших полушарий головного мозга (рис. 3).

Основной функцией рецептора является превращение энергии действующего раздражителя в нервный процесс. Вход рецептора приспособлен к приему сигналов определенной модальности (вида) — световых, звуковых и др. Однако его выход посылает сигналы, по своей природе единые для любого входа нервной системы. Это позволяет рассматривать рецепторы как устройства кодирования информации.

Проводящие нервные пути осуществляют передачу нервных импульсов в кору головного мозга. Эти импульсы, достигнув коры головного мозга, подвергаются там определенной обработке и снова возвращаются в рецепторы. Только в таком процессе взаимодействия рецепторов и центров в коре больших полушарий происходит формирование перцептивного образа (рис. 4).

Внешние:

• — зрительный;
• — слуховой;
• — тактильный;
• — болевой;
• — температурный;
• — обонятельный;
• — вкусовой;

Внутренние:

• — давления;
• — кинестетический;
• — вестибулярный;
• — специальные (расположенные во внутренних органах и полостях тела).

Наибольшее значение для деятельности оператора имеют зрительный анализатор, за ним следуют слуховой и тактильный (осязательный) анализаторы. Участие других анализаторов в деятельности оператора невелико (рис. 5).

Рис. 5 Степень нагружения анализаторов

Характеристики анализаторов Основными характеристиками любого анализатора являются пороги — абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный. Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отношению к энергетическим (интенсивность), пространственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.

Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, носит название нижнего абсолютного порога чувствительности, а максимально допустимая величина — верхнего абсолютного порога чувствительности (это понятие вводится по отношению лишь к энергетическим характеристикам). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются. Увеличение интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызывает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т. д.). Интервал между нижним и верхним порогами носит название диапазона чувствительности анализатора.

С помощью анализаторов человек может не только ощущать тот или иной сигнал, но и различать сигналы по величине. Для характеристики различения вводится понятие дифференциального порога (от лат. differentia — различать), под которым понимается минимальное различие между двумя раздражителями (сигналами), либо между двумя состояниями одного раздражителя, вызывающее едва заметное различие ощущений:

.

где I0 — исходное значение сигнала (раздражителя); IД — измененное значение сигнала.

Экспериментально установлено, что величина дифференциального порога пропорциональна исходной величине раздражителя: /Pict 7−05/.

.

где к — константа, равная 0,01 для зрительного анализатора, 0,1 — для слухового и 0,3 — для тактильного.

На основании этого выражения может быть установлена зависимость между величиной сигнала и величиной вызываемого им ощущения: /Pict 7−06/.

.

где В — величина ощущения; к и с — константы.

Эта зависимость носит название основного психофизического закона, или закона Вебера — Фехнера. Согласно этому закону, интенсивность ощущения прямо пропорциональна логарифму силы раздражителя. Закон справедлив только для среднего участка диапазона чувствительности анализатора.

Понятие дифференциального порога имеет большое значение в психофизике и экспериментальной психологии. Однако оно является явно недостаточным для инженерной психологии, так как величина дифференциального порога характеризует предельные возможности анализатора и поэтому не может служить основанием для выбора допустимой длины алфавита сигналов. Для этого необходимо пользоваться величиной, характеризующей не минимальную, а некоторую оптимальную различимость сигналов. Такой величиной в инженерной психологии является оперативный порог различения. Он определяется той наименьшей величиной различия между сигналами, при которой точность и скорость различения достигают максимума. Обычно оперативный порог различения в 10−15 раз больше дифференциального:

.

Свойства анализаторов Важнейшими свойствами анализаторов, имеющими большое значение для деятельности оператора, являются адаптивность и избирательность.

Адаптивность — это изменение диапазона чувствительности анализатора в соответствии с изменением работы интенсивности раздражителя. В процессе адаптации изменяются как энергетический, так и временной и пространственный пороги анализаторов. Адаптация характеризуется величиной изменения чувствительности и временем, в течение которого она осуществляется. Эти показатели различны для разных анализаторов. Так, например, тактильный анализатор адаптируется наиболее быстро, зрительный — сравнительно медленно, однако диапазон изменения чувствительности у него очень большой.

Избирательность анализатора заключается в его способности из множества раздражителей, действующих на человека в каждый момент времени, в зависимости от условий выделять лишь определенные. Избирательность является условием формирования адекватных ощущений и обеспечивает высокую помехоустойчивость анализаторов. Избирательность может быть амплитудной, пространственной, временной и вероятностной. Последнее означает дублирование сигналов, передаваемых в мозговой центр.