Системы восприятия человеком состояния внешней среды

Механизм защиты слухового анализатора от повреждения  при воздействии интенсивных  звуков предусмотрен анатомическим  строением среднего уха, системой слуховых косточек и мышечных волокон, которые  являются механическим передаточным звеном, ответственным за появление акустического  рефлекса блокировки звука в ответ  на интенсивный звуковой раздражитель. Возникновение акустического рефлекса обеспечивает защиту чувствительных структур улитки внутреннего уха от разрушения. Скрытый период возникновения акустического  рефлекса равен приблизительно 10 мс.

Таким образом, орган слуха выполняет два  задания: снабжает организм информацией  и обеспечивает самосохранение, противостоит повреждающему действию акустического  сигнала.

Обоняние –  способность воспринимать запахи, осуществляется посредством обонятельного анализатора, рецептором которого являются нервные  клетки, расположенные в слизистой  оболочке верхнего и, отчасти, среднего носовых ходов. 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 поражения  ЦНС.

Запахи способны вызывать отвращение к пище, обострять  чувствительность нервной системы, способствовать состоянию подавленности, повышенной раздражительности. Так, сероводород, бензин могут вызывать различные  отрицательные реакции вплоть до тошноты, рвоты, обморока. Например, обнаружено, что запах бензола и герантиола обостряет слух, а индол притупляет слуховое восприятие, запахи пиридина и толуола обостряют зрительную функцию в сумерках, запах камфоры повышает чувствительность зрительной рецепции зеленого цвета и снижает – красного.

Вкус – ощущение, возникающее при воздействии  раздражителей на специфические  рецепторы, расположенные на различных  участках языка. Вкусовое ощущение складывается из восприятия кислого, соленого, сладкого и горького; вариации вкуса являются результатом комбинации основных перечисленных  ощущений. Разные участки языка имеют  неодинаковую чувствительность к вкусовым веществам: кончик языка более чувствителен к сладкому, края языка – к кислому, кончик и края – к соленому и корень языка наиболее чувствителен к горькому.

Механизм восприятия вкусовых веществ связывают со специфическими химическими реакциями на границе «вещество – вкусовой рецептор». Предполагают, что каждый рецептор содержит высокочувствительные белковые вещества, распадающиеся при воздействии определенных вкусовых веществ. Возбуждение от вкусовых рецепторов передается в ЦНС по специфическим проводящим путям.

Осязание–сложное ощущение, возникающее при раздражении рецепторов кожи, слизистых оболочек и мышечно-суставного аппарата. Основная роль в формировании осязания принадлежит кожному анализатору, который осуществляет восприятие внешних механических, температурных, химических и других раздражителей. Осязание складывается из тактильных, температурных, болевых и двигательных ощущений. Основная роль в ощущении принадлежит тактильной рецепции – прикосновению и давлению.

Кожа – внешний  покров тела – представляет собой  орган с весьма сложным строением, выполняющий ряд важных жизненных  функций. Кроме защиты организма  от вредных внешних воздействий  кожа выполняет рецепторную, секреторную, обменную функции, играет значительную роль в терморегуляции и т. д.

В коже различают  три слоя: наружный (эпителиальный  –эпидермис), соединительнотканный (собственно кожа–дерма) и подкожная жировая клетчатка. В коже имеется большое число кровеносных и лимфатических сосудов. Нервный аппарат кожи состоит из многочисленных пронизывающих дерму нервных волокон и нервных окончаний.

Одна из основных функций кожи –защитная; кожа –орган защиты. Так, растяжение, давление, ушибы обезвреживаются упругой жировой подстилкой и эластичностью кожи. Нормальный роговой слой предохраняет глубокие слои кожи от высыхания и весьма устойчив по отношению к различным химическим веществам. Пигмент меланин, поглощающий ультрафиолетовые лучи, предохраняет кожу от воздействия солнечного света. Особенно большое значение имеют стерилизующие свойства кожи и устойчивость к различным микробам; неповрежденный роговой слой непроницаем для болезнетворных микроорганизмов, а кожное сало и пот создают кислую среду, неблагоприятную для многих микробов Эта спасительная кислотность–результат деятельности потовых и сальных желез, доставляющих необходимые жирные кислоты. Окисление происходит в роговом веществе, поэтому так важен достаточный приток кислорода для профилактики кожных заболеваний. Кожа «дышит»; если покрыть человека лаком, он начнет задыхаться.

Важной функцией кожи является ее участие в терморегуляции (поддержании нормальной температуры  тела); 80 % всей теплоотдачи организма  осуществляется кожей. При высокой  температуре внешней среды кожные сосуды расширяются и теплоотдача конвекцией усиливается. При низкой температуре сосуды суживаются, кожа бледнеет, теплоотдача уменьшается.

Секреторная функция  обеспечивается сальными и потовыми железами. С кожным салом могут  выделяться некоторые лекарственные  вещества (иод, бром), продукты промежуточного метаболизма (обмена веществ), микробных токсинов и эндогенных ядов. Функция сальных и потовых желез регулируется вегетативной нервной системой.

Обменная функция  кожи заключается в участии в  процессах регуляции общего обмена веществ в организме, особенно водного, минерального и углеводного. Считают, что кожу можно условно рассматривать  как железу внешней и внутренней секреции, с обширной поверхностью, богато снабженной сосудами и тесно  связанной со всеми внутренними  органами. Кожа–это «периферический  мозг», неутомимый сторож, который всегда начеку, постоянно извещает центральный  мозг о каждой агрессии и опасности.

С помощью анализаторов человек получает обширную информацию об окружающем мире. Количество информации принято измерять в двоичных знаках–битах. Например, поток информации через  зрительный рецептор человека составляет 108–109 бит/с, нервные пути пропускают 2*106 бит/с, в памяти прочно задерживается только 1 бит/с. Следовательно, в коре головного мозга анализируется и оценивается не вся поступающая информация, а наиболее важная. Информация, получаемая из внешней и внутренней среды, определяет работу функциональных систем организма и поведение человека.

Для управления поведением человека и активностью  его функциональных систем (т. е. выходной информацией, поступающей из коры больших  полушарий) достаточно около 107 бит/с при подключении программ, содержащихся в памяти. В табл. 3.1 приведены максимальные скорости передачи информации, принимаемой человеком с помощью различных органов чувств и подводимой к коре больших полушарий.

Таблица 3.1. Характеристика органов чувств по скорости передачи информации

 Помимо сенсорных, в организме функционируют другие системы, которые или морфологически (структурно) отчетливо оформлены (кровообращения, пищеварения), или являются функциональными (терморегуляции, иммунологической защиты). В таких системах существует автономная регуляция и их можно рассматривать как самостоятельные, саморегулирующие, замкнутые цепи, имеющие собственную обратную связь.

Между всеми  системами организма существуют взаимосвязи, и организм человека в  функциональном отношении представляет собой единое целое. Одна из важнейших  функциональных систем организма –  нервная система, она связывает  между собой различные системы  и части организма.

Нервная система  имеет обширное взаимодействие центральных  и периферических образований, включая  различные анатомические структуры, комбинации гуморальных веществ (ферментов, белков, витаминов, микроэлементов и  др.), объединенных взаимозависимостью и участием в приспособительных  реакциях организма. Нервная система  человека подразделяется на центральную  нервную систему (ЦНС), включающую головной и спинной мозг, и периферическую (ПНС), которую составляют нервные  волокна и узлы, лежащие вне  ЦНС.

По морфологическим  признакам ЦНС представляет собой  совокупность нервных клеток (нейронов), специализирующихся на переработке  информации, и отходящих от них  отростков. В этой совокупности клеточных  тел, находящихся в черепной коробке  и позвоночном канале, происходит переработка информации, которая  поступает по нервным волокнам и  исходит от них к исполнительным органам.

Периферическая  нервная система осуществляет связь  ЦНС с кожей, мышцами и внутренними  органами. ЦНС условно подразделяют на соматическую и вегетативную. Периферические нервные волокна, связывающие ЦНС с кожей и слизистыми оболочками, мышцами, сухожилиями и связками, относятся к соматической нервной системе (СНС). Нервные волокна, связывающие ЦНС с внутренними органами, кровеносными сосудами, железами, принадлежат к вегетативной нервной системе (ВНС). В отличие от соматической, вегетативная система обладает определенной самостоятельностью, и потому ее называют автономной.

На основе структурно-функциональных свойств, вегетативную нервную систему  подразделяют на симпатическую и  парасимпатическую, которые оказывают  антагонистическое действие на органы. Например, симпатическая нервная система расширяет зрачок, вызывает учащение пульса и повышение кровяного давления; парасимпатическая система сужает зрачок, замедляет сердечно-сосудистую деятельность, снижает кровяное давление.

Нервная система  функционирует по принципу рефлекса. Рефлексом называют любую ответную реакцию организма на раздражение  из окружающей или внутренней среды, осуществляющуюся с участием ЦНС.

Путь нервного импульса от воспринимающего нервного образования (рецептора) через ЦНС  до окончания в действующем органе (эффекторе) называется рефлекторной дугой. В случаях экстремального воздействия  на организм нервная система формирует  защитно-при-способительные реакции, определяет соотношение воздействующего и защитного эффектов.

Человек постоянно  приспосабливается к изменяющимся условиям окружающей среды благодаря  гомеостазу –универсальному свойству сохранять и поддерживать стабильность работы различных систем организма в ответ на воздействия, нарушающие эту стабильность.

Гомеостаз –  относительное динамическое постоянство  состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических  функций организма.

Любые физиологические, физические, химические или эмоциональные  воздействия, будь то температура воздуха, изменение атмосферного давления или  волнение, радость, печаль, могут быть поводом к выходу организма из состояния динамического равновесия. Автоматически, на основе единства гуморальных  и нервных механизмов регуляции  осуществляется саморегуляция физиологических функций, обеспечивающая поддержание жизнедеятельности организма на постоянном уровне. При малых уровнях воздействия раздражителя человек просто воспринимает информацию, поступающую извне. Он видит окружающий мир, слышит его звуки, вдыхает аромат различных запахов, осязает и использует в своих целях воздействие многих факторов. При высоких уровнях воздействия проявляются нежелательные биологические эффекты. Компенсация изменений факторов среды обитания оказывается возможной благодаря активации систем, ответственных за адаптацию (приспособление).

Защитные приспособительные  реакции имеют три стадии: нормальная физиологическая реакция (гомеостаз); нормальные адаптационные изменения; патофизиологические адаптационные  изменения с вовлечением в  процесс анатомо-морфологических  структур (структурные изменения  на клеточно-тканевом уровне).

Гомеостаз и  адаптация –два конечных результата, организующих функциональные системы.

Вмешательство внешних механизмов в состояние  гомеостаза приводит к адаптивной перестройке, в результате которой одна или  несколько функциональных систем организма  компенсируют дискоординацию для восстановления равновесия. Вначале происходит мобилизация функциональной системы, адекватной к данному раздражителю, затем на фоне некоторого снижения резервных возможностей организма включается система специфической адаптации и обеспечивается необходимое повышение функциональной активности организма. В безвыходных ситуациях, когда раздражитель чрезмерно силен, эффективная адаптация не формируется и сохраняется нарушение гомеостаза; стимулируемый этими нарушениями стресс достигает чрезвычайной интенсивности и длительности; в такой ситуации возможно развитие заболеваний.