Взаимодействие человека со средой обитания

Лекция № 4

Деятельность - необходимое условие существования человеческого общества. Это специфическая человеческая форма активного отношения к окружающему миру. Всякая деятельность включает в себя цель, средства, результат и сам процесс. Формы деятельности и труда многообразны. Они охватывают практические, интеллектуальные, духовные процессы, протекающие в быту, общественной, культурной, трудовой, научной, учебной сферах жизни.

Рисунок 2 – Модель процесса деятельности человека

В результате взаимодействия человека и окружающей его среды возникают прямые и обратные связи и как следствие – нежелательные последствия. Обратные связи обусловлены всеобщим законом реактивности мира (отвечать на воздействие извне) (рисунок 2).

Система «человек – среда» является двух целевой. Одна цель состоит в достижении определенного эффекта, вторая цель – в исключении нежелательных последствий. К нежелательным последствиям относятся: ущерб здоровью; угроза жизни человека; пожары; аварии; катастрофы.

Человеку необходимы постоянные сведения о состоянии и изменении внешней среды. Непосредственную связь с окружающей средой человек осуществляет при помощи органов чувств.

Органы чувств - это сложные сенсорные системы (анализаторы) ввода информации в мозг для анализа этой информации. Анализаторы состоят из: рецепторов, проводящих нервных путей, мозгового центра.

Датчиками сенсорных систем являются специфические структурные нервные образования, называемые рецепторами. Это окончания чувствительных нервных волокон, способные возбуждаться при действии раздражителя (сетчатка глаза, внутреннее ухо). Основная функция рецептора - превращение энергии действующего раздражителя в нервный процесс.

Полученная рецепторами информация, закодированная в нервных импульсах, передается по нервным проводящим путям в кору головного мозга.

В коре головного мозга - высшем звене центральной нервной системы - нервные возбуждения приобретают новые качества и превращаются в ощущения. Здесь же анализируется и осуществляется выбор или разработка программы ответной реакции так, чтобы изменения внешней среды не привели к повреждению или гибели организма.

Между рецепторами и мозговым центром существует двусторонняя связь, которая обеспечивает саморегуляцию анализатора.

Особенностью анализаторов человека является парность однотипных органов чувств. Парность анализаторов обеспечивает высокую надежность их работы за счет частичного дублирования сигналов и динамической неоднозначной функциональной асимметрии.

Основной характеристикой анализатора является чувствительность. Не всякий раздражитель, воздействующий на анализатор, вызывает ощущение. Чтобы оно возникло, интенсивность раздражителя должна достигнуть некоторой определенной величины - порога чувствительности.

Психофизическими опытами установлено, что величина ощущения изменяется медленнее, чем сила раздражителя. Основной психофизический закон Вебера - Фехнера (1831 г.), имеющий приближенное значение, выражается формулой:

S_ощ =К_ощ× lg I + C, (1)

где S_ощ - интенсивность ощущения;

К_ощ - постоянный коэффициент ощущения;

I - интенсивность раздражителя;

С - константа.

Все ощущения можно разделить на две группы.

К первой группе относятся ощущения, отражающие свойства вещей или явлений, находящихся вне нас. Это ощущения зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые, кожные. Органы этих ощущений (рецепторы) расположены на поверхности тела или близко к ней.

Ко второй группе относятся ощущения, отражающие движения отдельных частей нашего тела и состояние наших отдельных внутренних органов. Это двигательные ощущения, ощущения равновесия, органическая чувствительность, вибрационная чувствительность. Рецепторы расположены в глубине тканей (например, мышц) или на поверхности внутренних органов (например, в стенках желудка, дыхательных путей).

Рассмотрим некоторые характеристики анализаторов, которые тем или иным способом могут влиять на условия безопасности.

Зрительный анализатор. Органы зрения обеспечивают человека более 90 % информации о внешнем мире. При анализе и оценке восприятия пространственных характеристик основными понятиями являются: поле зрения, острота зрения, цветовосприятие.

Границы поля зрения зависят от анатомических факторов (размеров и формы носа, век, орбит и т.д.).Любое уменьшение освещенности сетчатки, некоторые болезни (особенно глаукома), дефекты сосудистой системы и недостаток кислорода приводят к резкому сокращению поля зрения.

Острота зрения - способность различать и воспринимать раздельно мелкие детали. С увеличением освещенности острота зрения увеличивается. С уменьшением контрастности - уменьшается.

Цветовосприятие является способностью различать цвета предметов. Цветовое зрение - это одновременно физическое, физиологическое, психическое явление, которое заключается в способности глаза реагировать на воздействие излучений различной длины волн в специфическом восприятии этих излучений. Цветовые ощущения вызываются воздействием световых волн, имеющих длину волн от 380 нм (фиолетовый) до 780 нм (красный).

На ощущение цвета влияют: яркость источника света, коэффициент отражения, качество и интенсивность освещения, одновременный или последовательный контраст. Различные заболевания органов зрения или центральной нервной системы могут привести к цветовой слепоте. Цветовое зрение обладает способностью меняться под влиянием принимаемых лекарственных средств или других химических веществ. Наибольшая видимость днем соответствует желтому цвету, а ночью и в сумерках - зелено-голубому.

Цвет не только окружает нас, но и постоянно воздействует на человека. Его влияние сильно сказывается на состоянии нервной системы, поведении человека, его работоспособности. Установлено, что красные, оранжевые, желтые цвета (теплые тона) действуют на человека возбуждающе: расширяются зрачки, учащается пульс, быстрее наступает общее утомление. Синие, голубые, зеленые цвета (холодные тона) успокаивают и уменьшают зрительную утомляемость. Существуют таблицы, из которых можно выбрать цветовую гамму для окраски интерьера, соответствующего технологическому процессу и характеру труда.

В технике безопасности особое внимание уделяется цвету благодаря таким его свойствам, яркость и броскость. Желтый цвет означает «внимание», оранжевый – «опасно», красный – «стоп», зеленый – «путь свободен». В желтый и оранжевый цвета окрашиваются движущиеся части машин, краны, шкивы. В красный цвет - органы управления, останавливающие машины.

Слуховой анализатор. Раздражителем для органа слуха являются звуковые волны, т. е. продольные колебания частиц воздуха, распространяющиеся во все стороны от источника звука. Звуковые сигналы доставляют человеку значительную часть информации (до 5%) об окружающем мире. Они могут служить для передачи сигналов опасности.

В звуковых волнах различают: частоту колебаний, амплитуду колебаний, форму колебаний. Соответственно этому слуховые ощущения имеют следующие три стороны: высоту звука, которая является отражением частоты колебаний, громкость - отражение амплитуды колебаний, тембр - отражение форм колебаний.

Наш орган слуха чувствителен к колебаниям в пределах от 16 до 20 000 Гц (колебаний в секунду). Колебания с частотой менее 16 Гц (инфразвук) и более 20 000 Гц (ультразвук) недоступны для нашего слуха. При этом, чем старше человек, тем меньшую частоту колебаний воспринимает его ухо. Так, по данным физиологов, максимальная частота колебаний, которую может воспринимать человек в 50-летнем возрасте составляет 1300 Гц.

Одной из особенностей слухового ощущения человека, имеющей отношение к безопасности, является способность распознавать местонахождение источника без поворота головы. Такое явление вязано с тем, что звук достигает обоих ушей не одновременно.

Совмещение звуков различной частоты и интенсивности представляется по определению физиков - шумом. Физиологи считают, что шумом является любой неприятный или беспокоящий звук. Шум может мешать восприятию речи, вызывать раздражение, ослаблять внимание. Он может способствовать снижению производительности и отрицательно влияет на эффективность труда, вызывает утомление. Шум, превышающий определенный уровень, способствует увеличению выделения гормонов. Возникающая активация проявляется в виде изменения частоты ударов сердца в минуту., кровяного давления, частоты дыхания, может влиять на расширение зрачков и вызывать изменения в органах внутренней секреции.

Величина порога слышимости зависит от частоты ощущаемых звуков. Нижний предел - порог слышимости. Верхний предел - порог болевого ощущения (130-140дБ). Физиологическое воздействие шума, не связанное с поражением органов слуха, касается сна и стрессовой реакции. Для сохранения восстановительного процесса сна эквивалентный уровень звука не должен превышать 35 дБ(А).

Ниже приведены уровни шума наиболее распространенных источников: взлет ракеты - 150 дБ(А); разряды атмосферного электричества (молнии) – 120 дБ(А); самолет - 105дБ(А); станки и механизмы - 95дБ(А); улица - 80дБ(А), шумное учреждение - 75 дБ(А); автомобиль - 75 дБ(А); разговорная речь - 60 дБ(А); шепот - 30 дБ(А); тиканье часов - 20 дБ(А).

Обоняние. Вид чувствительности, направленный на восприятие разнообразных пахучих веществ с помощью обонятельного анализатора, называется обонянием.

Рецептором обонятельного анализатора являются нервные клетки, расположенные в слизистой оболочке верхнего и, отчасти, среднего носового ходов. Рецепторных клеток у человека около 10 млн., у кролика – около 100 млн., у собаки - около 200 млн. Рецепторные клетки способны к регенерации. Имеются данные, что на протяжении всей жизни организма они постоянно обновляются.

Человек обладает различной чувствительностью к пахучим веществам, к некоторым веществам особенно высокой. Например, этилмеркаптан ощущается при содержании его, равном 0,00019 мг в 1 л воздуха. Снижение обоняния часто возникает при воспалительных и атрофических процессах в слизистой оболочке носа. В некоторых случаях нарушение обоняния является одним из существенных симптомов нарушения ЦНС. Люди с нарушенным обонянием чаще подвергаются риску отравления.

Запахи способны вызывать отвращение к пище, обострять чувствительность нервной системы, способствовать состоянию подавленности, способствовать повышенной раздражительности.

Так сероводород, бензин могут вызывать различные отрицательные реакции вплоть до тошноты, рвоты, обморока. Запах бензола и герантиола обостряют слух, а индол притупляет слуховое восприятие, запахи пиридина и толуола обостряют зрительную реакцию зеленого цвета и снижают - красного.

Обонятельные раздражители вызывают различные рефлекторные эффекты: изменение дыхательных движений, изменение кровяного давления, изменение частоты пульса. Запахи могут сигнализировать человеку об опасностях, например, о нарушениях в ходе технологических процессов.

У огромного большинства людей обонятельные ощущения играют в жизни незначительную роль. Поэтому они остаются мало развитыми. Однако возможности развития обонятельных ощущений у человека очень велики. Это обнаруживается всякий раз, когда деятельность человека начинает требовать, чтобы он руководствовался обонятельными ощущениями.

Чрезвычайное значение приобретают обонятельные ощущения у слепоглухих. Обоняние является для них главным средством, чтобы распознать людей и предметы на расстоянии. По запаху они узнают человека, вошедшего в комнату, определяют, не был ли некоторое время назад интересующий их человек; идя по знакомой улице, они по запаху судят о том, мимо какого дома они сейчас проходят.

Вкус. Вкусовое ощущение возникает при воздействии раздражителей на специфические рецепторы, расположенные на различных участках языка. Вкусовые ощущения складываются из восприятия кислого, соленого, сладкого и горького. Все остальные вкусовые ощущения представляют их комбинации (привкусы).

Разные участки языка имеют неодинаковую чувствительность к вкусовым веществам: кончик языка более чувствителен к сладкому, края языка - к кислому, кончик и края - к соленому, корень языка наиболее чувствителен к горькому.

Абсолютные пороги вкусового анализатора выражены в концентрации раствора, примерно в 10 000 раз выше, чем обонятельного.

Вкусовые и обонятельные ощущения отражают не только свойства вещества, но и состояние самого организма. Под влиянием практической деятельности и специальных знаний чувствительность вкусового и обонятельного анализаторов может быть существенно развита (профессия дегустатора).

Кожные ощущения. Кожа, а также слизистая оболочка рта и носа могут давать ощущения четырех видов: ощущения прикосновения, или тактильные ощущения; ощущения холода; ощущения тепла; ощущение боли.

Тактильная чувствительность. Тактильный анализатор воспринимает ощущения, возникающие при действии на кожную поверхность различных механических раздражителей (прикосновение, давление).

Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, которое производит едва заметное ощущение прикосновения.

Примерные пороги ощущения кончиков пальцев рук - 3 г/мм²; тыльной стороны пальцев - 5 г/мм²; тыльной стороны кисти - 12 г/мм²; на животе - 26 г/мм²; на пятке- 250 г/мм².

Характерной особенностью тактильного анализатора является быстрая адаптация, т.е. исчезновение чувства прикосновения или давления. Опыты показывают, что уже через 3 секунды ощущение давления составляет только 1/5 той силы, которую оно имело сейчас же после прикосновения. Адаптация в тактильных ощущениях сказывается, например, в том, что пока мы сидим неподвижно, мы почти совсем не ощущаем давление одежды. А иногда можно наблюдать, как человек тщетно ищет очки, сдвинутые на лоб. Происходит это потому, что кожа лба очень быстро адаптируется к давлению очков и перестает ощущать его. Время адаптации зависит от силы раздражителя и для различных участков тела изменяется в пределах от 2 до 20 секунд.

Тактильная чувствительность совместно с другими видами чувствительности кожи может в некоторой степени компенсировать отсутствие или недостаточность функции других органов чувств (зрение, слух).

Температурная чувствительность. Терморецепторы - это нервные образования (окончания), специфически чувствительные к изменению температуры окружающей среды. Различают холодовые терморецепторы и тепловые.

Терморецепторы располагаются в поверхностных слоях кожи непосредственно по эпителиям слизистых оболочек рта, дыхательных путей, желудка и прямой кишки, стенках подкожных кровеносных сосудов. Наибольшая плотность терморецепторов в коже лица, меньше их на туловище, еще меньше - на нижних конечностях.

Легко простым опытом убедиться в существовании точек холода. Для этого кончиком карандаша, слегка прикасаясь к коже, медленно провести по закрытым векам: время от времени будет получаться мгновенное чувство холода.

Адаптация температурных ощущений очень сильна. Когда купаясь, входите в реку, вода в первое мгновение кажется холодной, но уже после двух-трех минут оказывается, что в воде совсем не так холодно.

Или другой опыт. Если в течение 1-2 минут подержать одну руку в горячей воде (40 ^оС), а другую в холодной (не более 20 ^оС) и затем обе руки сразу опустить в воду средней температуры (30 ^оС), то эта вода будет одновременно казаться для одной руки холодной, а для другой - горячей.

Температурная чувствительность свойственна организмам, обладающим постоянной температурой тела, обеспечиваемой терморегуляцией.

Болевая чувствительность. В любом анализаторе возникают болевые ощущения, если величина раздражения превышает верхний порог чувствительности. На этом основании долгое время отрицалось существование специальных болевых рецепторов. Впоследствии были обнаружены свободные нервные окончания в эпителиальном слое кожи.

Между тактильными и болевыми рецепторами существуют противоречивые отношения. Это проявляется в том, что наименьшая плотность болевых рецепторов приходится на те участки кожи, которые наиболее богаты тактильными рецепторами и наоборот.

Противоречие обусловлено различием функций рецепторов в жизни организма. Болевые ощущения вызывают оборонительные рефлексы (в частности, рефлекс удаления от раздражителя). Тактильная чувствительность интимно связана с ориентировочными рефлексами (в частности, это вызывает рефлекс сближения с раздражителем).

Биологический смысл боли в том, что она является сигналом опасности, мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность. Порог болевой чувствительности кожи живота - 20 г/мм² ; кончиков пальцев - 300г/мм².

В области боли основной психофизический закон не действует. Наблюдается почти прямая зависимость между ощущением и раздражением в диапазоне до порога чувствительности.

Двигательные ощущения. Рецепторы двигательного анализатора находятся в мышцах, сухожилиях и на суставных поверхностях. Двигательные ощущения доставляют сигналы о степени сокращения мышц и о положении отдельных частей тела человека, о том, например, насколько согнута рука в плечевом, локтевом или лучезапястном суставе.

Возможности двигательного аппарата представляют определенный интерес при конструировании защитных устройств органов управления.

Силы сокращения мышц человека колеблются в широких пределах: номинальная сила кисти руки - 460-600 Н, она же - при соответствующей тренировке - 900 Н, сила сжатия правой руки - до 500 Н, сила сжатия левой руки - до 450 Н (могут увеличиваться при тренировке в 2 раза и более).

Диапазон скоростей, развиваемых движущимися руками человека находятся в переделах 0,01 - 8 000 см/с. Скорость зависит от направления движения - вертикальное быстрее, чем горизонтальное Движение к себе совершается быстрее, чем от себя.

Сочетание кожных и двигательных ощущений, получающихся при ощупывании предметов, т. е. при прикосновении к ним движущейся руки, называется осязанием.

Кожные ощущения сами по себе сигнализируют только о факте прикосновения предмета к телу и о месте этого прикосновения. Когда муха садится на лоб человека, он легко замечает это, но также легко может быть введен в заблуждение и принять за муху прикосновение соломинкой, кисточкой, травинкой или бумажкой. Чтобы точнее определить свойства прикасающегося к коже предмета, его твердость, мягкость, шероховатость, гладкость, форму, очертания и т.д., нужно его ощупать. Например, ощущение твердости и мягкости зависят главным образом от того, какое сопротивление оказывает тело при давлении на него; поэтому нельзя определить степень твердости или мягкости без участия двигательных ощущений.

В некоторых видах деятельности вырабатывается тонкая осязательная чувствительность. Например, опытные мельники могут при помощи осязания точно определить качество муки и даже узнавать, в какой местности выросла пшеница, из которой получена мука.

Ощущение равновесия. Ихрецепторынаходятся во внутреннем ухе и дают сигналы о движении и положении головы. Эти ощущения возникают практически у всех, они играют чрезвычайно большую роль при определенных видах деятельности. Например, в летном деле: поэтому при определении пригодности к работе летчика всегда испытывается деятельность этих органов.

Органические ощущения. Их рецепторы находятся в стенках большинства внутренних органов: пищевода, желудка, кишечника, кровеносных сосудов, легких.

К числу органических относятся ощущения, которые человек имеет при голоде, жажде, насыщении, тошноте, внутренних болях. Пока человек вполне здоров, сыт, вообще, когда работа внутренних органов происходит нормально, он не замечает почти никаких органических ощущений. Они главным образом дают сигналы о нарушениях в работе внутренних органов. Внутренние анализаторы контролируют, проверяют химический состав и давление крови, состояние органов и их работу. При этом они могут вступать во временную связь с анализаторами, приносящими сведения о внешних предметах.

Пороги органической чувствительности в настоящее время изучены недостаточно.

Вибрационная чувствительность. Специальные рецепторы, воспринимающие вибрацию, неизвестны. Пороги вибрационной чувствительности различны для разных участков тела. Наибольшей чувствительностью обладают участки тела, наиболее удаленные от медианной плоскости (например, кисти рук). Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время контакта являются главными параметрами, определяющими в развитии вибрационной патологии. Воздействие вибрации зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явления резонанса и других условий.

Вибрация высокой интенсивности при продолжительном воздействии приводит к серьезным изменением деятельности всех систем организма и при определенных условиях может вызвать тяжелое заболевание.

Органические системы обеспечения безопасности человека. В организме человека функционирует ряд систем обеспечения безопасности. К ним относятся глаза, уши, нос, костно-мышечная система, кожа, система иммунной защиты. Например, глаза имеют веки - две кожно-мышечные складки, закрывающие глазное яблоко при смыкании. Веки несут функцию защиты глазного яблока, предохраняя орган зрения от чрезмерного светового потока и механического повреждения, способствуют увлажнению его поверхности и удалению со слезой инородного тела.

Уши при чрезмерно громких звуках обеспечивает защитную реакцию: две самые маленькие мышцы среднего уха резко сокращаются и три самые маленькие косточки (молоточек, наковальня и стремечко) перестают колебаться, наступает блокировка и система косточек не пропускает во внутреннее ухо чрезмерно сильных звуковых колебаний.

Чихание относится к группе защитных реакций и представляет собой форсированный выход через нос (при кашле - форсированный выход через рот). Благодаря высокой скорости воздушная струя уносит из полости носа попавшие туда инородные тела и раздражающие агенты.

Слезоточение возникает при попадании раздражающих веществ на слизистую оболочку верхних дыхательных путей: носа, носоглотки, трахеи и бронхов. Слезы выделяются не только наружу, но и попадают через слезоносный канал в полость носа, смывая тем самым раздражающее вещество (поэтому «хлюпают» носом при плаче).

Боль возникает при нарушении нормального течения физиологических процессов в организме вследствие воздействия вредных факторов. Субъективно человек воспринимает боль как тягостное, гнетущее ощущение. Объективно боль сопровождается некоторыми вегетативными реакциями (расширение зрачков, повышением кровяного давления, бледностью кожных покровов лица и др.). Характер болевых ощущений зависит от особенностей конкретного органа и силы раздражающего воздействия. Например, боль при повреждении кожи отличается от головной боли.

Еще один пример естественной системы защиты - движение. Активное движение нередко приглушает душевную и физическую боль. Этот механизм бдительно стоит на страже нервного благополучия, готовый в случае надобности предохранить мозг от слишком большого горя и слишком большой радости.

В организме человека функционирует система иммунной защиты. Иммунитет - это свойство организма, обеспечивающее его устойчивость к действию чужеродных белков, болезнетворных микробов и их ядовитых продуктов.

Различают естественный и приобретенный иммунитет. Естественный, или врожденный иммунитет - это видовой признак, передающийся по наследству (например, люди не заражаются чумой рогатого скота). Если микробы все-таки проникают в организм, их распространение задерживается благодаря развивающей реакции воспаления. Печень, селезенка, лимфатические узлы также способны задерживать и частично обезвреживать продукты деятельности микробов.

Значительная роль в иммунитете принадлежит специфическим защитным факторам сыворотки крови - антителам, которые накапливаются в сыворотке после перенесенного заболевания, а также после искусственной иммунизации (прививок).

В процессе активной иммунизации изменяется чувствительность организма к повторному введению соответствующего антигена, т. е. изменяется иммунореактивность организма в форме повышения или понижения чувствительности отдельных органов и тканей к микробам, ядам или другим антигенам. Изменение иммунореактивности не всегда полезно для организма: при повышении чувствительности к какому-нибудь антигену могут развиться аллергические заболевания. Иммунологическая реактивность существенно зависит от возраста: у новорожденных она резко снижена, у пожилых развита слабее, чем у лиц среднего возраста.

В реальных условиях жизнедеятельности человека на каждый анализатор действуют одновременно несколько раздражителей, которые оказывают влияние на всю систему анализаторов. Следовательно, нужно учитывать не только возможности анализаторов, но и те условия, в которых будет работать человек. Известно, что сильный шум изменяет чувствительность зрения. Чувствительность зрительного аппарата снижается при действии некоторых запахов, температуры, вибрации.

Определяя оптимальные условия функционирования, необходимо учитывать всю систему раздражителей, действующих на все анализаторы. В настоящее время это требование на практике не всегда может быть реализовано полностью.

Дата добавления: 2014-01-07