Изменение чувствительности анализатора под влиянием раздражения. Можно ли утверждать, что слабые раздражители усиливают, а сильные – ослабляют чувствительность анализаторов? Средний уровень собственных шумов и коэффициент шума
Чувствительность анализаторов, определяемая величиной абсолютных порогов, не постоянна и изменяется под влиянием ряда физиологических и психологических условий, среди которых особое место занимает явление адаптации.
Адаптация, или приспособление , - это изменение чувствительности органов чувств под влиянием действия раздражителя. Можно различать три разновидности этого явления. Адаптация как полное исчезновение ощущения в процессе продолжительного действия раздражителя. Например, легкий груз, покоящийся на коже, вскоре перестает ощущаться. Адаптацией называют также другое явление, близкое к описанному, которое выражается в притуплении ощущения под влиянием действия сильного раздражителя . Описанные два вида адаптации можно объединить термином Негативная адаптация , поскольку в результате их снижается чувствительность анализаторов. Наконец, адаптацией называют Повышение чувствительности под влиянием действия слабого раздражителя . Этот вид адаптации, свойственный некоторым видам ощущений, можно определить как позитивную адаптацию.
Контраст ощущений Это изменение интенсивности и качества ощущений под влиянием предварительного или сопутствующего раздражителя. В случае одновременного действия двух раздражителей возникает одновременный контраст. Такой контраст можно проследить в зрительных ощущениях. Одна и та же фигура на черном фоне кажется светлее, на белом - темнее. Зеленый предмет на красном фоне кажется более насыщенным. Хорошо известно и явление последовательного контраста. После холодного слабый теплый раздражитель кажется горячим. Ощущение кислого повышает чувствительность к сладкому.
Сенсибилизация. Повышение чувствительности в результате взаимодействия анализаторов и упражнения называется сенсибилизацией. Зная закономерности изменения чувствительности органов чувств, можно путем применения специальным образом подобранных побочных раздражителей сенсибилизировать тот или иной рецептор, т. е. повышать его чувствительность. Сенсибилизация может быть достигнута и в результате упражнений. Известно, например, как развивается звуковысотный слух у детей, занимающихся музыкой.
Синестезия. Взаимодействие ощущений проявляется еще в одном роде явлений, называемом синестезией. Синестезия - это возникновение под влиянием раздражения одного анализатора ощущения, характерного для другого анализатора. Синестезия наблюдается в самых различных видах ощущений. Наиболее часто встречаются зрительно-слуховые синестезии, когда при воздействии звуковых раздражителей у субъекта возникают зрительные образы.
Различные органы чувств, дающие нам сведения о состоянии окружающего мира, могут быть более или менее чувствительны к отображаемым ими явлениям, т. е. могут отражать эти явления с большей или меньшей точностью. Чувствительность органов чувств определяется минимальным раздражителем, который в данных условиях оказывается способным вызвать ощущение.
Минимальная сила раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, называется нижним абсолютным порогом чувствительности. Раздражители меньшей силы, так называемые подпороговые, не вызывают ощущений. Нижний порог ощущений определяет уровень абсолютной чувствительности данного анализатора. Между абсолютной чувствительностью и величиной порога существует обратная зависимость: чем меньше величина порога, тем выше чувствительность данного анализатора. Это отношение можно выразить формулой Е = 1/Р, где Е – чувствительность, Р – пороговая величина.
Анализаторы обладают различной чувствительностью. У человека очень высокую чувствительность имеют зрительный и слуховой анализаторы. Как показали опыты С.И. Вавилова, человеческий глаз способен видеть свет при попадании на его сетчатку всего 2–8 квантов лучистой энергии. Это позволяет видеть темной ночью горящую свечу на расстоянии до 27 км.
Слуховые клетки внутреннего уха обнаруживают движения, амплитуда которых составляет менее 1 % диаметра молекулы водорода. Благодаря этому мы слышим тиканье часов в полной тишине на расстоянии до 6 м. Порог одной обонятельной клетки человека для соответствующих пахучих веществ не превышает 8 молекул. Этого достаточно, чтобы ощутить запах при наличии одной капли духов в помещении из 6 комнат. Чтобы вызвать вкусовое ощущение, требуется по крайней мере в 25 000 раз больше молекул, чем для создания обонятельного ощущения. В этом случае чувствуется присутствие сахара в растворе одной его чайной ложки на 8 л воды.
Абсолютная чувствительность анализатора ограничивается не только нижним, но и верхним порогом чувствительности, т. е. максимальной силой раздражителя, при которой еще возникает адекватное действующему раздражителю ощущение. Дальнейшее увеличение силы раздражителей, действующих на рецепторы, вызывает в них лишь болевые ощущения (такое влияние оказывают, например, сверх громкий звук и слепящая яркость).
Величина абсолютных порогов зависит от характера деятельности, возраста, функционального состояния организма, силы и длительности раздражения.
Кроме величины абсолютного порога ощущения характеризуются показателем относительного, или дифференциального, порога. Минимальное различие между двумя раздражителями, вызывающее едва заметную разницу в ощущениях, называется порогом различения, разностным или дифференциальным порогом. Немецкий физиолог Э. Вебер, проверяя способность человека определять более тяжелый из двух предметов в правой и левой руке, установил, что дифференциальная чувствительность относительна, а не абсолютна. Это значит, что отношение едва заметного различия к величине исходного стимула – величина постоянная. Чем больше интенсивность исходного стимула, тем больше нужно увеличить его, чтобы заметить разницу, т. е. тем больше величина едва заметного различия.
Дифференциальный порог ощущений для одного и того же органа представляет собой постоянную величину и выражается следующей формулой: dJ/J = C, где J – исходная величина раздражителя, dJ – его прирост, вызывающий едва заметное ощущение изменения величины раздражителя, а С – константа. Величина дифференциального порога для разных модальностей неодинакова: для зрения она составляет примерно 1/100, для слуха – 1/10, для тактильных ощущений – 1/30. Закон, воплощенный в приведенной формуле, называется законом Бугера – Вебера. Необходимо подчеркнуть, что он справедлив только для средних диапазонов.
Основываясь на экспериментальных данных Вебера, немецкий физик Г. Фехнер выразил зависимость интенсивности ощущений от силы раздражителя следующей формулой: E = k*logJ + C, где E – величина ощущений, J – сила раздражителя, k и C – константы. Согласно закону Вебера – Фехнера, величина ощущений прямо пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя. Иначе говоря, ощущение изменяется гораздо медленнее, чем растет сила раздражения. Возрастанию силы раздражения в геометрической прогрессии соответствует рост ощущения в арифметической прогрессии.
Чувствительность анализаторов, определяемая величиной абсолютных порогов, изменяется под влиянием физиологических и психологических условий. Изменение чувствительности органов чувств под влиянием действия раздражителя называется сенсорной адаптацией. Выделяются три вида этого явления.
1. Адаптация как полное исчезновение ощущения в процессе продолжительного действия раздражителя. Обычным фактом является отчетливое исчезновение обонятельных ощущений вскоре после того, как мы попадаем в помещение с неприятным запахом. Однако полной зрительной адаптации вплоть до исчезновения ощущений при действии постоянного и неподвижного раздражителя не происходит. Это объясняется компенсацией неподвижности раздражителя за счет движения самих глаз. Постоянные произвольные и непроизвольные движения рецепторного аппарата обеспечивают непрерывность и изменчивость ощущений. Эксперименты, в которых искусственно создавались условия стабилизации изображения относительно сетчатки глаза (изображение помещалось на специальную присоску и двигалось вместе с глазом), показали, что зрительное ощущение исчезало через 2–3 с.
2. Негативная адаптация – притупление ощущений под влиянием действия сильного раздражителя. Например, когда из полутемной комнаты мы попадаем в ярко освещенное пространство, то сначала мы бываем ослеплены и не способны различать вокруг какие-либо детали. Через некоторое время чувствительность зрительного анализатора резко снижается и мы начинаем видеть. Другой вариант негативной адаптации наблюдается при погружении руки в холодную воду: в первые мгновения действует сильный холодный раздражитель, а затем интенсивность ощущений снижается.
3. Позитивная адаптация – повышение чувствительности под влиянием действия слабого раздражителя. В зрительном анализаторе это темновая адаптация, когда чувствительность глаз увеличивается под влиянием пребывания в темноте. Аналогичной формой слуховой адаптации является адаптация к тишине.
Адаптация имеет огромное биологическое значение: она позволяет улавливать слабые раздражители и предохранять органы чувств от чрезмерного раздражения в случае воздействия сильных.
Интенсивность ощущений зависит не только от силы раздражителя и уровня адаптации рецептора, но и от раздражений, воздействующих в данный момент на другие органы чувств. Изменение чувствительности анализатора под влиянием других органов чувств называется взаимодействием ощущений. Оно может выражаться как в повышении, так и в понижении чувствительности. Общая закономерность состоит в том, что слабые раздражители, воздействующие на один анализатор, повышают чувствительность другого и, наоборот, сильные раздражители понижают чувствительность других анализаторов при их взаимодействии. Например, сопровождая чтение книги тихой, спокойной музыкой, мы повышаем чувствительность и восприимчивость зрительного анализатора; слишком громкая музыка, напротив, способствует их понижению.
Повышение чувствительности в результате взаимодействия анализаторов и упражнений называется сенсибилизацией. Возможности тренировки органов чувств и их совершенствования очень велики. Можно выделить две сферы, определяющие повышение чувствительности органов чувств:
1) сенсибилизацию, к которой стихийно приводит необходимость компенсации сенсорных дефектов: слепоты, глухоты. Например, у некоторых людей, лишенных слуха, настолько сильно развивается вибрационная чувствительность, что они даже могут слушать музыку;
2) сенсибилизацию, вызванную деятельностью, специфическими требованиями профессии. Например, высокой степени совершенства достигают обонятельные и вкусовые ощущения у дегустаторов чая, сыра, вина, табака и т. д.
Таким образом, ощущения развиваются под влиянием условий жизни и требований практической трудовой деятельности.
Боб Нельсон (Bob Nelson)
Чаще всего анализаторы спектра применяются для измерения сигналов очень малого уровня. Это могут быть известные сигналы, параметры которых необходимо измерить, или неизвестные сигналы, которые нужно обнаружить. В любом случае, для улучшения этого процесса следует иметь представление о методах повышения чувствительности анализатора спектра. В этой статье мы обсудим оптимальные настройки для измерения сигналов малого уровня. Кроме того, мы обсудим применение коррекции шума и функции снижения собственных шумов анализатора для максимального повышения чувствительности прибора.
Средний уровень собственных шумов и коэффициент шума
Чувствительность анализатора спектра можно узнать из его технических характеристик. В роли этого параметра может выступать либо средний уровень собственных шумов (DANL ), либо коэффициент шума (NF ). Средний уровень собственных шумов представляет собой амплитуду собственных шумов анализатора спектра в заданном диапазоне частот с 50‑омной нагрузкой на входе и входным ослаблением 0 дБ. Обычно этот параметр выражается в дБм/Гц. В большинстве случаев усреднение выполняется по логарифмической шкале. Это приводит к снижению отображаемого среднего уровня шума на 2,51 дБ. Как мы узнаем из дальнейшего обсуждения, именно это снижение уровня шумов отличает средний уровень собственных шумов от коэффициента шума. Например, если в технических характеристиках анализатора указано значение среднего уровня собственных шумов – 151 дБм/Гц при полосе пропускания фильтра ПЧ (RBW ) 1 Гц, то с помощью настроек анализатора вы можете снизить уровень собственных шумов устройства как минимум до этого значения. Кстати, немодулированный сигнал (CW), имеющий ту же амплитуду, что и шум анализатора спектра, окажется при измерении на 2,1 дБ выше уровня шумов из-за суммирования двух сигналов. Аналогичным образом наблюдаемая амплитуда шумоподобных сигналов будет на 3 дБ превышать уровень собственных шумов.
Собственный шум анализатора состоит из двух компонентов. Первый из них определяется коэффициентом шума (NF ас ), а второй представляет собой тепловой шум. Амплитуда теплового шума описывается уравнением:
NF = kTB,
где k = 1,38×10–23 Дж/K - постоянная Больцмана; T - температура (К); B - полоса (Гц), в которой измеряется шум.
Эта формула определяет энергию теплового шума на входе анализатора спектра с установленной нагрузкой 50 Ом. В большинстве случаев полоса приводится к 1 Гц, и при комнатной температуре расчетное значение теплового шума 10log(kTB) = –174 дБм/Гц.
В результате значение среднего уровня собственных шумов в полосе 1 Гц описывается уравнением:
DANL = –174+NF ас = 2,51 дБ. (1)
Кроме того,
NF ас = DANL +174+2,51. (2)
Примечание. Если для параметра DANL используется среднеквадратическое усреднение мощности, то член 2,51 можно опустить.
Таким образом, значение среднего уровня собственных шумов –151 дБм/Гц эквивалентно значению NF ас = 25,5 дБ.
Настройки, влияющие на чувствительность анализатора спектра
Усиление анализатора спектра равно единице. Это означает, что экран калибруется по входному порту анализатора. Таким образом, если подать на вход сигнал с уровнем 0 дБм, измеренный сигнал будет равняться 0 дБм плюс/минус погрешность прибора. Это нужно учитывать при использовании в анализаторе спектра входного аттенюатора или усилителя. Включение входного аттенюатора заставляет анализатор повышать эквивалентное усиление каскада ПЧ для сохранения калиброванного уровня на экране. Это, в свою очередь, повышает уровень собственных шумов на ту же величину, сохраняя, тем самым, прежнее отношение сигнал/шум. Это справедливо и для внешнего аттенюатора. Кроме того, нужно сделать пересчет на полосу пропускания фильтра ПЧ (RBW ), большую 1 Гц, добавив член 10log(RBW /1). Эти два члена позволяют определить уровень собственных шумов анализатора спектра при разных значениях ослабления и полосы разрешения.
Уровень шумов = DANL + ослабление + 10log(RBW ). (3)
Добавление предусилителя
Для снижения собственных шумов анализатора спектра можно использовать встроенный или внешний предусилитель. Обычно в технических характеристиках указывается второе значение среднего уровня собственных шумов с учетом встроенного предусилителя, и при этом можно использовать все приведенные выше уравнения. При использовании внешнего предусилителя новое значение среднего уровня собственных шумов можно рассчитать, каскадируя уравнения для коэффициента шума и считая усиление анализатора спектра равным единице. Если рассмотреть систему, состоящую из анализатора спектра и усилителя, то получится уравнение:
NF сист = NF предус +(NF ас –1)/G предус . (4)
Используя значение NF ас = 25,5 дБ из предыдущего примера, усиление предусилителя 20 дБ и коэффициент шума 5 дБ, мы можем определить общий коэффициент шума системы. Но сначала нужно преобразовать значения в отношение мощностей и взять логарифм от результата:
NF сист = 10log(3,16+355/100) = 8,27 дБ. (5)
Теперь можно использовать уравнение (1) для определения нового значения среднего уровня собственных шумов с внешним предусилителем, просто заменив NF ас на NF сист , рассчитанное в уравнении (5). В нашем примере предусилитель существенно уменьшает DANL с –151 до –168 дБм/Гц. Однако это не дается даром. Предусилители, как правило, обладают большой нелинейностью и низким значением точки компрессии, что ограничивает возможность измерения сигналов большого уровня. В таких случаях более полезным оказывается встроенный предусилитель, поскольку его можно включать и отключать по мере необходимости. Это особенно справедливо для автоматизированных контрольно-измерительных систем.
До сих пор мы обсуждали, как влияют полоса пропускания фильтра ПЧ, аттенюатор и предусилитель на чувствительность анализатора спектра. В большинстве современных анализаторов спектра предусмотрены методы измерения собственных шумов и коррекции результатов измерений на основе полученных данных. Эти методы применяются уже многие годы.
Коррекция шума
При измерении характеристик некоторого тестируемого устройства (ТУ) анализатором спектра наблюдаемый спектр складывается из суммы kTB , NF ас и входного сигнала ТУ. Если отключить ТУ и подключить к входу анализатора нагрузку 50 Ом, спектр будет представлять собой сумму kTB и NF ас . Эта трасса является собственным шумом анализатора. В общем случае коррекция шумов заключается в измерении собственного шума анализатора спектра с большим усреднением и сохранении этого значения в виде «поправочной трассы». Затем вы подключаете к анализатору спектра тестируемое устройство, измеряете спектр и заносите результаты в «измеренную трассу». Поправка осуществляется путем вычитания «поправоч- ной трассы» из «измеренной трассы» и отображения результатов в виде «результирующей трассы». Эта трасса представляет собой «сигнал ТУ» без дополнительного шума:
Результирующая трасса = измеренная трасса – поправочная трасса = [сигнал ТУ + kTB + NF ас ]–[kTB + NF ас ] = сигнал ТУ. (6)
Примечание. Перед вычитанием все значения преобразовывались из дБм в мВт. Результирующая трасса представлена в дБм.
Эта процедура улучшает отображение сигналов малого уровня и позволяет точнее измерять амплитуду благодаря устранению погрешности, связанной с собственными шумами анализатора спектра.
На рис. 1 показан сравнительно простой метод коррекции шума путем применения математической обработки трассы. Сначала выполняется усреднение собственных шумов анализатора спектра с нагрузкой на входе, результат сохраняется в трассе 1. Затем подключается ТУ, захватывается входной сигнал, а результат сохраняется в трассе 2. Теперь можно использовать математическую обработку - вычитание двух трасс и занесение результатов в трассу 3. Как видите, коррекция шума особенно эффективна, когда входной сигнал близок к уровню собственных шумов анализатора спектра. Сигналы большого уровня содержат значительно меньшую долю шума, и поправка не дает заметного эффекта.
Основной недостаток такого подхода заключается в том, что при каждом изменении настроек приходится отключать тестируемое устройство и подключать нагрузку 50 Ом. Метод получения «поправочной трассы» без отключения ТУ заключается в увеличении ослабления входного сигнала (например, на 70 дБ) для того, чтобы шум анализатора спектра значительно превысил входной сигнал, и сохранении полученных результатов в «поправочной трассе». В этом случае «поправочная трасса» определяется уравнением:
Поправочная трасса = сигнал ТУ + kTB + NF ас + аттенюатор. (7)
kTB + NF ас + аттенюатор >> сигнал ТУ,
мы можем опустить член «сигнал ТУ» и заявить, что:
Поправочная трасса = kTB + NF ас + аттенюатор. (8)
Вычитая известное значение ослабления аттенюатора из формулы (8), мы можем получить исходную «поправочную трассу», которую использовали в ручном методе:
Поправочная трасса = kTB + NF ас . (9)
В этом случае проблема заключается в том, что «поправочная трасса» действительна только для текущих настроек прибора. Изменение настроек, таких как центральная частота, полоса обзора или полоса пропускания фильтра ПЧ, делает значения, сохраненные в «поправочной трассе», некорректными. Лучший подход заключается в знании значений NF ас во всех точках частотного спектра и применении «поправочной трассы» при любых настройках.
Снижение собственных шумов
Анализатор сигналов Agilent N9030A PXA (рис. 2) имеет уникальную функцию снижения собственных шумов (NFE). Коэффициент шума анализатора сигналов PXA во всем частотном диапазоне прибора измеряется в процессе его изготовления и калибровки . Затем эти данные сохраняются в памяти прибора. Когда пользователь включает NFE, измерительный прибор рассчитывает «поправочную трассу» для текущих настроек и сохраняет значения коэффициента шума. Это позволяет обойтись без измерения собственных шумов PXA, как это делалось в ручной процедуре, что существенно упрощает коррекцию шумов и экономит время, уходящее на измерение шумов прибора при изменении настроек.
В любом из описанных методов из «измеренной трассы» вычитается тепловой шум kTB и NF ас , что позволяет получать результаты, лежащие ниже значения kTB . Эти результаты могут быть достоверными во многих случаях, но не во всех. Достоверность может уменьшаться, когда измеренные значения очень близки или равны собственному шуму прибора. Фактически результатом при этом будет бесконечное значение в дБ. Практическая реализация коррекции шума обычно включает введение порога или градуированного уровня вычитания вблизи уровня собственных шумов прибора.
Заключение
Мы рассмотрели некоторые методы измерения сигналов низкого уровня с помощью анализатора спектра. При этом мы установили, что на чувствительность измерительного прибора оказывает влияние полоса пропускания фильтра ПЧ, ослабление аттенюатора и наличие предусилителя. Для дополнительного повышения чувствительности прибора можно применять такие методы, как математическая коррекция шума и функция снижения собственных шумов. На практике значительного повышения чувствительности можно добиться, устранив потери во внешних цепях.
Различные органы чувств, дающие нам сведения о состоянии окружающего нас внешнего мира, могут быть чувствительны к отображаемым явлениям с большей или меньшей точностью.
Чувствительность наших органов чувств может меняться и в очень больших пределах. Различают две основные формы изменчивости чувствительности, из которых одна зависит от условий среды и называется адаптацией, а другая от условий состояния организма и называется сенсибилизацией.
Адаптация – приспособление анализатора к раздражителю. Известно, что в темноте наше зрение обостряется, а при сильном освещении его чувствительность снижается. Это можно наблюдать при переходе от темноты к свету: глаз человека начинает испытывать резь, человек временно «слепнет».
Важнейшим фактором, влияющим на уровень чувствительности, является взаимодействие анализаторов. Сенсибилизация – это повышение чувствительности в результате взаимодействия анализаторов и упражнения. Это явление нужно использовать при управлении автомобилем. Так, слабое действие побочных раздражителей (например, обтирание холодной водой лица, рук, затылка или медленное разжевывание кисло-сладкой таблетки, например, аскорбиновой кислоты) повышает чувствительность ночного зрения, что очень важно при управлении автомобилем в темное время суток.
Разные анализаторы имеют неодинаковую способность к адаптации. Практически не возникает адаптации человека к болевому ощущению, что имеет важное биологическое значение, так как болевое ощущение является сигналом неблагополучия в организме.
Адаптация слуховых органов идет гораздо быстрее. Слух человека адаптируется к окружающему фону уже через 15 сек. Так же быстро происходит изменение чувствительности в осязании (слабое прикосновение к коже перестает восприниматься уже через несколько секунд).
Известно, что условия деятельности, связанные с постоянной переадаптацией анализаторов, вызывают быстрое утомление. Например, вождение автомобиле в темное время суток по автомагистрали с меняющейся освещенностью дорожного полотна.
Более существенное и постоянное влияние на органы чувств в процессе вождения автомобиля оказывают такие факторы как шум и вибрация.
Постоянно действующий шум (а шум, возникающий при движении автомобиля, как правило, постоянный) оказывает отрицательное воздействие на органы слуха. Помимо этого под влиянием шума удлиняется скрытый период двигательной реакции, снижается зрительное восприятие, ослабевает сумеречное зрение, нарушаются координация движений и функции вестибулярного аппарата, наступает преждевременное утомление.
Изменение чувствительности органов чувств меняется и с возрастом человека. Уже после 35 лет вообще снижается острота зрения и его адаптация, ухудшается слух. И хотя многие водители относят это за счет плохого освещения, слабых фар, однако остается непреложным факт, что глаза у них видят далеко не одинаково хорошо. С возрастом они не только хуже видят, но и легче подвергаются ослеплению, чаще сужается поле зрения.
Рассмотрим теперь влияние алкоголя и других психоактивных и лекарственных препаратов на психическую деятельность человека.
При приеме снотворных, успокоительных, антидепрессантов, противосудорожных (фенобарбитал) и противоаллергических лекарств (пипольфен, тавегил, супрастин) наступает сонливость, головокружение, снижение внимания и времени реакции. Безобидные лекарства от кашля или головной боли могут угнетающе действовать на центральную нервную систему, снижая внимание и замедляя скорость реакции. Прежде всего, это препараты, содержащие кодеин (трамадол, трамалт, ретард, пенталгин, спазмовералгин, седальгин).
Таким образом, следует внимательно изучать инструкцию препарата, который водитель собирается принимать перед тем, как сесть за руль
Рассмотрим теперь влияние алкоголя на управление транспортным средством. Хотя в Правилах дорожного движения запрещено управлять транспортным средством в состоянии алкогольного опьянения, в нашей стране, к сожалению, существуют сильные традиции сомневаться в правильности действий и/или результата освидетельствования на состояние опьянения. Считая, что «я – в норме», водитель садится за руль нетрезвым и подвергает других людей и себя опасности.
Так, исследования обнаружили существенные нарушения функций нервной системы уже и от достаточно малых доз алкоголя. Объективно установлено заметное ослабление функций всех органов чувств от весьма незначительных доз алкоголя, в том числе и пива.
Под воздействием средней доз, то есть одной-полтора рюмок водки, двигательные акты на первых порах ускоряются, а затем замедляются. Другое чувство, легко утрачиваемое выпившим человеком, – это чувство страха.
Кроме того, следует иметь в виду, что при снижении температуры на 5° вредное действие алкоголя усиливается почти в десять раз! А ведь люди уверены в том, что спирт обладает согревающим эффектом, и считают, что для замерзшего человека глоток чего-нибудь крепкого – самое лучшее лекарство.
Таким образом, на нашу способность видеть, слышать, чувствовать влияют многие привычные нам вещи: свет и темнота, лекарства, алкоголь. Садясь за руль автомобиля, необходимо это учитывать, чтобы избежать опасных ситуаций и ДТП.
Под чувствительностью понимают возможность анализатора реагировать на действие адекватного раздражителя, ощущать его. Специальные психологические и физиологические исследования показали, что адекватный раздражитель вызывает ощущение тогда, когда интенсивность его действия достигает определенного уровня, порога.
Под пороговая сила раздражителя ощущения не вызывает. Следовательно, порогом ощущения называют тот уровень интенсивности раздражителя, который может вызвать ощущение.
Различают абсолютный порог и порог различения, или дифференциальный.
Абсолютный порог может быть нижним или верхним. Нижний порог характеризует минимальную силу раздражителя, способную вызвать у человека ощущение. Этот порог характеризует меру остроты чувствительности анализатора к адекватному раздражителю, ее можно измерять.
Если величину абсолютного порога пометить буквой «Р», а абсолютную чувствительность - буквой UE», то связь абсолютной чувствительности и абсолютного порога можно выразить формулой Е =1/Р. Например, если человек слышит тиканье часов на расстоянии 5 метров, то порог его слуховой чувствительности равняется: Е =1/5. Если тиканье часов человек различает на расстоянии 8 метров, то нижний порог слухового ощущения у него равняется: Е=1/8. Следовательно, порог слухового ощущения у второго человека лучше, чем у первого.
Верхний порог чувствительности - это и максимальная сила раздражителя, которая вызывает адекватное ощущение. Дальнейшее увеличение его силы вызывает неадекватное ощущение - болевое или иное.
Абсолютная чувствительность и величина порога ощущения находятся в обратной зависимости. Чем выше чувствительность, тем ниже порог чувствительности, и, наоборот, при слабой чувствительности порог ощущения вырастает. То есть нужна большая интенсивность раздражителя, чтобы вызвать ощущение.
Порог чувствительности зависит от многих индивидуальных особенностей человека - врожденных (тип нервной системы, чувствительность анализатора) и приобретенных (работа, условия воспитания, состояние здоровья). Надлежащие условия жизни, работы, воспитание способствуют развитию чувствительности, а неблагоприятные ведут к ее притуплению.
Разница между верхним и нижним абсолютными порогами характеризует диапазон чувствительностичеловека. В преклонном возрасте этот диапазон значительно уменьшается.
Кроме абсолютного порога различают еще и порог различения, или дифференциальный порог.
Он заключается в возможности ощущать наименьшую разницу в интенсивности двух действующих раздражителей, дифференцировать раздражители по их силе, различать их по силе от слабого к более сильному. Исследованиями доказано, что дифференциальная чувствительность, возможность различать интенсивность раздражителей является закономерной.
Французский физик П. Бугер доказал, что заметная разница в яркости света - величина постоянная. Она равняется 1/100 яркости исходной величины яркости. Так, чтобы заметить разницу яркости между каким-либо светом и светом в 200 ватт, необходимо, чтобы он увеличился на 1/100 своей яркости. Такой будет яркость света в 202 ват.
Немецкий физиолог Э. Вебер показал, что ощущение разницы в весе двух предметов равняется 1/30 веса исходного предмета. Например, чтобы ощутить разницу веса в 100 грамм от другого веса, необходимо к 100 граммам добавить 1/30 этого веса, то есть 3, 4 грамма.
Доказано постоянство отношения разницы исходного и приравниваемого к нему другого раздражителя; при этих условиях можно ощутить разницу в интенсивности.
Этот закон действует и для других анализаторов. Для звуковой чувствительности эта разница равняется 1/10, для вкусовой чувствительности - 1/6- 1/10, для обонятельной - 1/4-1/3.
Чувствительность к разнице силы раздражителей, как и абсолютная чувствительность, находятся в обратной зависимости. При высокой чувствительности ее порог меньший, а при низкой - больший, то есть величина разницы в первом случае будет меньшей, во втором - большей.
Физиологическим основанием дифференциального порога является процесс торможения.
Чувствительность к различению силы раздражителей имеет большое значение во многих видах профессиональной деятельности - музыке, кулинарии, в обработке материалов - дерева, металла, пластмассы.
Ощущение силы раздражителя может повышаться и снижаться. Снижение чувствительности вызывается адаптацией, то есть приспособлением органа чувства к раздражителям.
Орган зрения, адаптируясь к яркому свету, снижает чувствительность, а в темноте она повышается более чем в 200 000 раз. Явление адаптации заметно проявляется в тактильной, обонятельной, слуховой чувствительности. В болевой и статической чувствительности адаптация проявляется значительно меньше.
Адаптация анализатора к силе раздражителя имеет положительное и негативное значение. В одних случаях уменьшение ощущения силы раздражителя способствует жизнедеятельности (адаптация к силе звука, незначительная адаптация к положению организма в пространстве), а в других - оказывает значительный вред (обонятельная адаптация при условиях загазованной среды).
В отличие от адаптации анализатора к раздражителю, отмечается увеличение чувствительности, или сенсибилизация к раздражителю. Если старательно, внимательно всматриваться, вслушиваться, смаковать, то чувствительность к свойствам предметов и явлений становится более четкой, яркой - предметы и их качества намного лучшее различаются.
Деятельность анализаторов проявляется в их взаимодействии. Это взаимодействие проявляется по-разному. В одних случаях возникает взаимодействие, или синестезия ощущений, к примеру, чувство «цветного» звука («малиновый звон»), теплоты цветов - «холодные» или «теплые» тона и т.п., а в других случаях ощущается увеличение или уменьшение чувствительности одних раздражителей под действием других.
Доказано, что свет повышает слуховую чувствительность, а слабые звуки повышают зрительную чувствительность, обливание головы холодной водой повышает чувствительность к красному и др.
Ощущения имеют последействие. Это явление объясняется определенной инертностью нервных процессов, которая приводит к тому, что ощущение раздражителя (зрительного, тактильного, слухового и т.п.) продолжается какое-то время после прекращения его действия. Ощущение света, например, какое-то время продолжается, когда лампа выключена, давление предмета на плечо продолжается какое-то время, когда его уже сбросили. В зрительной чувствительности последействие в анализаторе проявляется в последовательных образах, в смешивании цветов.
