Впервые в истории органы чувств были детально исследованы в трудах Аристотеля. В трактате «О душе» он писал, что познавательные способности человека происходят через мышление, воображение и память. Но основополагающими в познании мира человеком он считает ощущения. С помощью осязания, обоняния, зрения, слуха и вкуса у человека есть возможность получить полную картину внешнего мира, взаимодействовать и правильно реагировать на него.
Система органов чувств делится на две категории: дистанционную и тактильную. К первой относится зрение, слух, обоняние. Ко второй – вкус, осязание.
Элементы этой системы воспринимают энергию внешнего воздействия и в физиологии называются анатомическими образованиями (приборами) или анализаторами. Благодаря им, к головному мозгу поступают трансформированные нервные импульсы, и там создаются сложные аналитические цепочки. С помощью обоняния, осязания и других чувств у человека есть возможность ориентироваться в изменяющейся внешней среде, отвечать на те или иные воздействия и раздражения определенными образом.
Анализаторы – это кожные покровы и специализированные органы чувств: уши, глаза, язык и нос.
Их формированию и развитию способствовали бесконечно изменяющиеся условия окружающей среды человека как биологического существа. Повлияли и эволюционные процессы: к автоматическим подкорково-рефлекторным актам присоединились связи с корой головного мозга.
Структура анализаторов
Система органов чувств свое второе название «анализаторы» получила в трудах выдающегося физиолога И.П. Павлова. В исследованиях по физиологии нервной деятельности животных, ученый детально изучал путь внешнего возбуждения, который проходит через них к мозговым отделам. Он писал, что организм млекопитающих снабжен системой, в которую включены пять анализаторов с идентичной структурой.
В анализаторы органов осязания, обоняния, вкуса, слуха, зрения входят воспринимающие рецепторы, проводники. Они ведут к определенным мозговым центрам: световому, звуковому, температурному, химическому.
Зрение
Благодаря этому анализатору, головной мозг принимают и обрабатывают около 80% всей информации, которая поступает из окружающего мира. Зрительный отдел способен воспринимать внешний объект, улавливать излучаемые (отражаемые) световые лучи.
Это сложная оптическая система представлена двумя тесно связанными между собой структурами:
- Периферической, принимающей зрительную информацию. Она, в свою очередь, представлена внешней частью: защищающей и опорной оболочкой склерой, рефлекторно сужающимся и расширяющимся зрачком, увлажняющей передней камерой, радужной оболочкой. К периферическому отделу относится роговица с функцией светопреломления, конъюнктива для защиты и увлажнения, веко, глазница.
- Внутренней частью: преломляющим световые лучи стекловидным телом, фокусирующим зрение хрусталиком и сетчаткой, отвечающей за восприятие формы, цвета.
Световой луч проходит через зрачок, роговицу, хрусталик и упирается в глазную сетчатку. Она преломляет, «переворачивает» изображение и по зрительному нерву передает сигнал к зрительным корковым мозговым отделам. Там нервный импульс распознается, «разворачивается» и воспринимается уже в трехмерном виде.
Только благодаря зрению, человек способен получать колоссальный объем информации об окружающем мире.
Воспроизводить объект – это главная функция зрительного анализатора. Кроме этого, он распознает его размеры, цветовые характеристики и пространственную локализацию.
Интересные факты:
- Снаружи видна только 1/6 глазного яблока.
- Каждый двенадцатый мужчина на планете страдает дальтонизмом.
- Если человек смотрит на объект своей любви, его зрачок расширяется вдвое.
- Самые активные мышцы человеческого тела – глазные. Их шесть.
- Глаз может различить серый цвет в 500 оттенках.
- Органы зрения способны за одну секунду сфокусироваться на 50 вещах.
- У близоруких глазное яблоко длинное, у дальнозорких – короткое.
- У зрительного нерва более миллиона волокон.
Слух
Способность к улавливанию и анализу звуковых колебаний обеспечивается равновесно-слуховой системой анализаторов. Благодаря ей, человек воспринимает звуковые внешние сигналы, анализирует и адаптируется во внешней среде. Слуховая система представлена несколькими анатомическими структурами:
- Периферической частью: наружное, среднее, внутреннее ухо.
- Центральной частью, состоящей из нервных волокон. Они проводят импульсы к височным участкам в коре головного мозга, где анализируется громкость, высота колебаний звука и вибраций.
Структура отвечает за восприятие, передачу, гравитационные сигналы и проведение их к рецепторам. И также она определяет расположение источника звука. Равновесно-слуховой анализатор начинает функционировать еще внутриутробно: плод ощущает музыкальную, шумовую вибрацию, различает тональность голосов. У родившегося младенца уже есть в памяти определенный набор звуков, на который он способен реагировать.
Слуховой анализатор улавливает и различает звуковые колебания диапазона от 20 Гц до 20 кГц.С возрастом верхний показатель снижается до 15 кГц. Самые лучшие характеристики слуха у младенцев и детей до 8 лет.
Интересные факты:
- Проблемы со слухом в 30% случаев связаны с воздействием шумов.
- Прививки детям от краснухи, свинки, кори – отличная профилактика проблем со слухом в будущем.
- Потерей слуха страдает каждый десятый на планете.
- Уши и нос – два органа, которые растут у человека до смерти.
- Слух начинает падать от одного часто повторяющегося звука.
- Громкие звуки ослабляют иммунитет, вызывают учащенное сердцебиение и тахикардию.
- Мужчины слышат хуже женщин, но лучше определяют расстояние и направление, из которого идет звуковое колебание.
- Уши нужно не чистить, а мыть.
- Избыток серы выталкивается при жевательных движениях.
- После плотного обеда слух на время ухудшается.
Обоняние
Перед этим анализатором стоит важная задача – распознавать запахи. Нос, его основной орган, дает возможность сделать первый шаг – вдохнуть. Дальше воздух проходит через рецепторные клетки обонятельного эпителия. Его «распознают» нейросенсорные клетки, направляя импульсы к определенным мозговым центрам: обонятельной коре, гипоталамусу, гиппокампу.
Только после всего этого пройденного пути, человек способен осознавать, запоминать, идентифицировать запахи. Интересно, что способность реагировать на ароматы у людей может отличаться:
- Макросматики с тонким обонянием, особенно чувствительные к запахам. Таких людей очень мало. Эта способность в большей мере присуща животному миру.
- Микросматики (с малым числом обонятельных рецепторов). В эту группу входит большинство человеческих особей, приматы.
- Аносматики самая малочисленная группа, полностью лишенная этой функции.
Обонятельная система человека может различить около 10 000 запахов. Но доминирующих, определяющих всего семь:
- Ароматический.
- Эфирный.
- Душистый.
- Мускусный.
- Гнилостный.
- Серный.
- Горелый.
Они дают человеку самую развернутую картину окружающего мира о качестве продуктов питания, приятных (неприятных) жизни моментах, предупреждают об опасности, ядах. У обоняния есть память: с услышанным давно, но вновь возникшим запахом человек может вспомнить о давно забытом событии, вызвавшем у него сильные эмоции.
Бывают состояния, когда рецепторы перестают работать. Причины такого нарушения:
- Респираторная. Изменения акта дыхания, поражение слизистой носа, отек перегородки на фоне вирусных или бактериальный инфекций, аллергии, полипозных разрастаний.
- Нейросенсорная (перцептивная). Внутримозговые нарушения: дисфункция в обонятельных нейроэпителиальных или проводниковых структурах. Вызывается острыми инфекциями, вдыханием летучих токсических соединений.
- Последствия черепно-мозговых травм.
- Новообразования.
- Нейрохирургические операции.
- Возраст после 70 лет.
- Табакокурение, злоупотребление алкоголем, токсикомания.
- Нейротоксические и психотропные препараты.
У человека может развиться и противоположное состояние – острое восприятие запахов. В медицине ее называют гиперосмией. Причины:
- Гормональные перестройки у женщин (беременность, предменструальный период, пременопауза).
- Психические расстройства (неврастения, шизофрения).
- Мигрень.
- Новообразования головного мозга.
Интересные факты:
- Запах по праву считается непреодолимой стихией. Контролировать ее проблематично. Яркий свет – закрой глаза, громкая музыка – заткни уши. Сильно пахнет? Не дышать долго не получится.
- Уже с первой недели жизни младенец по запаху определяет присутствие матери.
- Житель мегаполиса со временем перестает воспринимать около 70% запахов.
- Большинство кошек любят, как пахнет валериана и мята, собакам очень нравится запаха аниса, верблюды без ума от табачного дыма, а львы – от парфюмерной продукции.
- Крупные японские компании используют специальные ароматические композиции для повышения работоспособности сотрудников. Рабочий день начинается с распыления бодрящего запаха, в послеобеденное время – антистрессового и тонизирующего, а ближе к вечеру – дающего энергию.
- Функции зрения и обоняния ухудшаются с возрастом прежде всего.
- Каждый человек имеет свой уникальный запах.
- У носа есть «банк памяти» с 50 000 запахами.
Вкус
Анализаторы, отвечающие за это чувство, пробуждаются в человеческом организме самыми первыми. Еще во внутриутробной жизни у плода уже развито осязание, обоняние и вкус. Он «пробует» пищу, которая поступает в материнский организм. Вкусом называется качественный анализ веществ специальными структурами – хеморецепторами, которые расположены в полости рта на языке, слизистой. Они наружной частью контактируют с пищей, а внутренней – в толще языка – с нервными окончаниями. По площади органа они группируются островками, так называемыми рецепторно-вкусовыми участками:
- На кончике – анализаторы сладкой пищи.
- Корень реагирует на горькую.
- Боковые участки – на кислую.
- Края и кончик – на соленую.
Вкусовые рецепторы иннервируются языкоглоточным, лицевым и блуждающим нервом. Сенсорная система полости рта, кроме вкусовой, обладает еще несколькими функциями:
- Чувствительной. Это реакция на боль, тепло, холод.
- Защитной. Обеспечивает непроницаемость слизистых оболочек от вирусов, бактерий.
- Всасывательной. Высокую проницаемость имеют десневая бороздка и дно полости рта. В небольших количествах они способны всасывать ионы натрия и калия, аминокислоты, спиртосодержащие растворы, лекарственные препараты, углеводы.
Интересные факты:
- Вкусовой сосочек живет 10 дней.
- Острая еда стимулирует не вкусовые, а болевые рецепторы.
- У 25% жителей планеты вкусовых рецептов и вкусовых сосочков больше. Благодаря этому качеству люди становятся настоящими гурманами.
- Для анализа вкуса рецепторов недостаточно. В процессе участвуют обонятельные зоны полости носа.
- В языке целых 16 мышц.
- Поврежденная поверхность языка заживает быстрее прочих тканей организма.
- Если в полости рта продукт не растворится слюной, человек не почувствует вкуса.
Осязание
За эту способность отвечают рецепторы кожи, опорно-двигательной системы, слизистой поверхности полости рта, гениталий.
Осязание многообразно. С ним человек может определить, какая форма, величина, температура, консистенция контактирующего с ним предмета или объекта. В основе работы осязательных анализаторов заложено раздражение особых структур – механических, термических и болевых рецепторов – которые в системе центральной нервной деятельности преобразуются в чувствительность одного из трех видов: тактильную (прикосновение, давление), температурную (холод, тепло), болевую.
Повышенной чувствительностью обладают пальцы, ладони, ступни, губы.
Расположенные на кожных покровах рецепторы улавливают и распознают прикосновения, нажатия, боль и оправляют сигналы в спинной и головной мозг. Там информация проходит обработку и анализ. После этого, она преобразуется в ощущения: приятные, неприятные или просто нейтральные.
Интересные факты:
- Осязание – чувство, которое приходит к человеку первым и уходит последним.
- Если регулярно нежно поглаживать недоношенного младенца, он быстрее наберет в весе.
- После массажа спины легковозбудимые, нервные дети и подростки становятся спокойнее.
- К лишенному зрения и слуха человеку информация из внешнего мира поступает только через осязательные анализаторы.
Не задумываясь, человек воспринимает систему чувств как должное и само собой разумеющееся. Он растрачивает свои ресурсы, работает на износ, не думает о своем здоровье и легкомысленно относится к тому, что дано ему от природы. Возможность смотреть и слушать, осязать и чувствовать – великий дар. Всегда нужно помнить, что иметь его это значит быть по-настоящему счастливым и свободным человеком.
Человека предназначены для его взаимодействия с окружающим миром. Их у человека пять:
Орган зрения - глаза;
Орган слуха - уши;
Обоняния - нос;
Осязания - кожа;
Вкуса - язык.
Все они реагируют на внешние раздражители.
Органы вкуса
Человеку свойственны вкусовые ощущения. Это происходит за счет специальных клеток, отвечающих за вкус. Они находятся на языке и объединяются во вкусовые луковицы, в каждой из которых насчитывается от 30 до 80 клеток.
Эти вкусовые луковицы расположены на языке в составе грибовидных сосочков, которыми покрыта вся поверхность языка.
На языке есть и другие сосочки, которые распознают различные вещества. Там сосредоточено несколько видов, каждый из которых различает «свой» вкус.
Например, соленое и сладкое определяет кончик языка, горькое - его основание, а кислое - боковая поверхность.
Орган обоняния
Обонятельные клетки находятся в верхней носовой части. Различные микрочастицы попадают в носовые ходы на слизистые оболочки, благодаря чему начинают контактировать с клетками, отвечающими за обоняние. Этому способствуют специальные волоски, которые находятся в толще слизи.
Болевая, тактильная и температурная чувствительность
Органы чувств человека этого вида очень важны, потому что позволяет уберечься от разных опасностей окружающего мира.
Специальные рецепторы разбросаны по поверхности нашего тела. На холод реагируют холодовые, на тепло - тепловые, на боль - болевые, на прикосновение - тактильные.
Больше всего тактильных рецепторов находится в области губ и на кончиках пальцев. В остальных частях тела подобных рецепторов намного меньше.
При прикосновении к чему-либо, раздражаются тактильные рецепторы. Одни из них более чувствительны, другие - менее, но вся собранная информация отправляется в головной мозг и анализируется.
Органы чувств человека включают важнейший орган - зрение, благодаря которому мы получаем почти 80% всей информации о внешнем мире. Глаз, слезный аппарат и др. - это элементы органа зрения.
В глазном яблоке имеется несколько оболочек:
Склера, называемая роговицей;
Сосудистая оболочка, переходящая спереди в радужку.
Внутри разделено на камеры, наполненные желеобразным прозрачным содержимым. Камеры окружают хрусталик - прозрачный диск для рассматривания предметов, находящихся близко и далеко.
Внутренняя сторона глазного яблока, которая противоположна радужке и роговице, имеет светочувствительные клетки (палочки и колбочки), преобразующие в электрический сигнал, поступающий в мозг по зрительному нерву.
Слезный аппарат призван ограждать роговицу от микробов. Слезная жидкость непрерывно омывает и увлажняет поверхность роговицы, обеспечивая ей стерильность. Этому способствуют эпизодические моргания ресниц.
Органы чувств человека включают состоящий из трех компонентов - внутреннего, среднего и наружного уха. Последнее - это слуховая раковина и слуховой проход. От него барабанной перепонкой отделяется среднее ухо, которое является небольшим пространством, объемом около одного кубического сантиметра.
Барабанная перепонка и внутреннее ухо прячут в себе три небольшие косточки, названные «молоточком», «стремечком» и «наковальней», которые обеспечивают передачу звуковых колебаний от барабанной перепонки во внутреннее ухо. Звуковоспринимающим органом является улитка, которая находится во внутреннем ухе.
Улитка представляет собой маленькую трубочку, закрученную по спирали в форме двух с половиной специальных витков. Она наполнена вязкой жидкостью. При поступлении звуковых колебаний во внутреннее ухо, они передаются жидкости, которая колышется и действует на чувствительные волоски. Информация в виде импульсов направляется в мозг, анализируется, и мы слышим звуки.
Что мы подразумеваем под словом чувствительность и ощущение чего-либо? Вспомните, как вы заходите в пустую комнату, но чувство присутствия сущности кого-то вас не покидает. Что же это? Шестое чувство, паранормальное явление или абсолютно понятное законам физиологии явление.
Понятие "чувствительность" и "ощущение"
Чувствительность - это способность нервной системы реагировать на раздражения окружающей среды. Как вы думаете, сколько у человека органов чувств? Органы чувств - это периферия , отдельная анатомо-физиологическая структура, которая отвечает за способность человека принимать сигналы раздражителя. Наш мозг получает информацию от рецепторного аппарата органов чувств. Когда информация анализируется, в ассоциативной области головного мозга возникает ее ощущение. Поэтому мы может различать тона звуков, цвета, дифференцировать оттенки, а также владеем стереогнозом (способность различать предметы на ощупь).
После анализа импульс по нервным волокнам поступает к другим органам, которые принято делить на поверхностные и глубокие. К поверхностным относят:
- тактильное ощущение;
- температурное ощущение.
К глубоким принято относить:
- мышечно-суставное чувство;
- чувство вибрации;
- чувство положения;
- ощущение давления.
Сколько у человека органов чувств? Вы думаете, что их шесть, но на самом деле их оказалось гораздо больше:
Сопряженная работа мозга со всеми видами чувствительности
У прокариот при действии любого раздражителя (свет, звук, температура или физические, химические вещества) организм отвечает из-за наличия таксиса - раздражительности, а для высших животных это обусловлено действием органов чувств. Тем более, у низших животных не происходит анализа и синтеза полученной информации. Общность аналитико-синтетической деятельности мозга человека обусловлено сопряженной работой всех органов чувств. Для высшей нервной деятельности, которая реализуется корой, характерно выделение из признаков окружающей среды отдельного элемента мироощущения и объединение их в комбинации, разработка вариаций ощущений. Это явление будет точно соответствовать восприятию, окружающему миру. Вследствие системности работы головного сформировалась способность к высшему синтезу.
Итак, теперь ясно, сколько у человека органов чувств, и что чувство присутствия личности в пустом помещении может быть связано с взаимодействием периферической и центральной нервных систем.
Человек, как и остальные живые существа на планете, обладает пятью основными чувствами: это зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Однако мы отличаемся от животных наличием высших чувств, таких как любовь, сострадание, доброта и т. п.
Обсудим коротко каждое из них.
Основные органы чувств человека
С помощью органов чувств человек взаимодействует с окружающим миром и получает информацию о своем внутреннем состоянии.
Зрение
Благодаря зрению мы можем любоваться красотой окружающего мира. Что нам еще дает наличие этого органа чувств? Только потеряв возможность видеть, человек осознает, как много в его жизни значит зрение. Оно помогает нам существовать с комфортом, наслаждаясь яркими красками великолепных пейзажей и лицом любимого человека. Порой взгляд может многое рассказать без слов, именно поэтому глаза часто называют зеркалом души. Также зрение помогает нам различать цвета, формы и размеры окружающих предметов, делая выводы о них, даже находясь на расстоянии.
Слух
Органы слуха даны человеку для улавливания различных звуков. Благодаря такой возможности мы можем слышать и понимать человеческую речь, звуки животных и даже едва различимый шелест листьев. Эти нюансы делают нашу жизнь богаче, позволяют общаться без ограничений и иметь возможность реагировать на тон и тембр голоса. Последнее позволяет тонко различать настроение собеседника и регулировать разговор в зависимости от ситуации. Орган слуха состоит из внутреннего, среднего и наружного уха. Даже небольшое ослабление слуха вносит в жизнь человека дискомфорт и усложняет его коммуникабельность в обществе.
Обоняние
Обонянием называется возможность человека улавливать различные запахи. Именно благодаря нему мы можем ощутить запах свежеиспеченной булочки или ароматной курицы, приготовленной с травами и чесноком. Запах свежемолотого кофе, дым костра или аромат любимых духов никогда не стали бы для человека чем-то особенным, не будь этого чувства. Оно помогает также почувствовать и неприятные запахи, например, запах газа, и вовремя устранить неисправность. Поэтому важно беречь полость носа, в которой расположены обонятельные рецепторы и лечить насморк и другие заболевания, способные вызвать потерю обоняния.
Осязание
Главным органом осязания является кожа. Кончики пальцев, ступни, ладони, губы и прочие части тела, покрытые кожей, имеют огромное количество нервных окончаний, обеспечивающих человеку сильные ощущения. Чувствительность кожи можно разделить на четыре группы, первые две - это реакция на тепло и холод, третья - восприимчивость к боли, четвертая - тактильные прикосновения (чувства осязания и давления). Кожа защищает наш организм от воздействия ультрафиолета, оберегает внутренние органы от механических повреждений извне.
Вкус
Ничто так не радует сердце человека, как вкусная здоровая пища. Многие из нас любят вкусно покушать, и нам далеко не безразлично, какой вкус имеет пища. Различать его нам помогают вкусовые сосочки на поверхности языка. Так, самый кончик отвечает за сладкое, корень - за горькое, рецепторы по бокам определяют кислый вкус еды, а о степени солености блюд нам сигнализируют края и окончание языка.
Более подробное описание каждого из чувств можно найти в нашей статье .
Высшие чувства человека
Люди все же стоят на более высокой ступени развития, чем животные, поэтому, помимо основных чувств, обладают и высшими чувствами. Так какие же высшие чувства есть у человека? Это моральные, эстетические и познавательные чувства: любовь, доброта, сострадание, возможность проявлять сочувствие и оказывать помощь в трудную минуту и др. Да, многие животные также способны демонстрировать похожие чувства, но они обусловлены их инстинктами, в то время как за их проявление у человека отвечает разум. Без любви люди мало чем отличались бы от животных, сводя свое существование к исполнению насущных потребностей. Но мы способны проявлять высшие чувства, любить, верить, надеяться, искать смысл жизни и получать от жизненного процесса удовольствие.
Органы чувств как источник ин
фо
рм
ац
ии
об
ок
ру
жа
ющ
ем
ми
ре
Мир, полный к ра с о к , з ву к о в и зап а х о в дарят нам наши органы чувств
Вероятно, в первый период существования жизни на Земле наша планета представлялась живым существам совершенно темным беззвучным миром. Постепенно они научились ощущать запахи, вкус, тепло и холод, прикосновения, приобретя тем самым осязание, обоняние, вкус - первые внешние чувства. С их помощью древние организмы искали пищу, уходили от опасностей. Постепенно первым существам открывался мир красок и звуков. Животные приобретали защитную окраску, научились тихо подкрадываться к добыче или затаиваться от врага. Все совершеннее становилось их восприятие, все разнообразнее воспринимаемый ими мир живой природы.
Представим себе, что человек стоит на берегу моря. Ветер бросает ему в лицо соленые брызги. Перед ним - бескрайняя синева и золотое солнце.
Он слушает шум моря, вдыхает его неповторимый запах. Человек чувствует себя сильным и счастливым, ощущает каждый свой мускул, все свое тело, крепко стоящее на земле. В его мозге рождается единый образ - море, который он уже никогда не забудет.
1. ОРГАН ЗРЕНИЯ
Через орган зрения человек получает наибольший объем информации по сравнению с другими органами чувств. «Стянутая рыбачья сеть, закинутая на дно глазного бокала и ловящая солнечные лучи» - так представил мудрый грек Герофил сетчатку глаза. Сетчатка, как доказал ученый, - именно сеть и именно ловящая… отдельные, единые и неделимые кванты лучистой энергии Солнца. Квантовый характер поглощения и возникновения излучения установлен в настоящее время для всего диапазона электромагнитного спектра. Впервые гипотезу о возникновении излучения порциями энергии высказал в 1900 г. ученый Планка (1858-1947 гг.)
По чувствительности глаз приближается к идеальному физическому прибору, т.к. нельзя создать прибор, который зарегистрировал бы энергию меньше одного кванта.
Где h - постоянная Планка, равная 6,624*10-27 эрг*с
v - частота излучения, с-1
Этим уникальным свойством глаза воспользовались ученые - пионеры атомной и ядерной физики. Уже столетия наука изучает глаз, открывает все новые его свойства и тайны. Неразгаданной пока тайной, одной из самых трудных и неизученных проблем современной физиологии органов чувств является цветное зрение. Совершенно неизвестно, как мозг расшифровывает приходящие к нему сигналы о цвете.
Глаз - это сложная оптическая система. Световые лучи попадают от окружающих предметов в глаз через роговицу. Роговица в оптическом смысле - это сильная собирающая линза, которая фокусирует расходящиеся в разные стороны световые лучи. Причем оптическая сила роговицы не меняется и дает всегда постоянную степень преломления.
Склера является непрозрачной наружной оболочкой глаза, соответственно, она не принимает участия в проведении света внутрь
глаза.
Доказано, что оптика глаза - всего лишь окно, в которое влетают кванты света; что сетчатка глаза и мозг делают полученное изображение четким, объемным, цветным и осмысленным
Но глаз человек не может воспринимать излучение сверх высокой интенсивности и различать короткие сигналы (длительностью до 0,05 с.).
Принято считать, что средний человеческий глаз в средних условиях дневного освещения воспринимает чрезвычайно узкий (по сравнению со спектром возможных излучений) диапазон длин волн: от 380
до 780 нм
(1 нанометр = 10-9м) или (0,38 ?0,78 мкм).
Очень невелика и разрешающая способность глаза: минимальный размер объекта, различаемого глазом, оказывается порядка одного микрометра (10-6м). Поэтому мир мы НЕ видим таким, каков он есть на самом деле
, а новые методы и идеи физики, математики, химии, биологии - залог грядущих открытий в этой области.
2. ОРГАНЫ СЛУХА. ЗВУК. РЕЗОНАНСНАЯ ТЕОРИЯ СЛУХА
Мир наполнен самыми разнообразными звуками. Шум ветра и волн, раскаты грома и стрекотание кузнечиков, пение птиц и голоса людей, крики животных и звуки движения транспорта - все эти звуки улавливаются ушной раковиной и вызывают вибрацию барабанной перепонки.
Человеческое ухо состоит из трёх частей: наружного, среднего и внутреннего, строение каждого из которых, в свою очередь, представляет довольно сложную систему. Давайте попробуем вместе разобраться в этом сложном процессе, который мы называем «слух».
С помощью ушной раковины мы определяем направление, откуда поступает звук. Наружный слуховой проход - это вытянутый канал, стенки которого продуцируют жидкую субстанцию, более известную нам как сера. Она предназначена для удаления инородных тел и предотвращения попадания различных насекомых за счет специфического запаха. Из-за глубины наружного слухового прохода температура и влажность у барабанной перепонки сохраняются практически постоянными, а последняя сохраняет свою подвижность. В то же время барабанная перепонка хорошо защищена от любых повреждений.
Частотный диапазон звуков, воспринимаемых ухом 16-20 до 20000 Гц
Частотный диапазон речи 1200-9000 Гц
Частота звуковых колебаний, к которым наиболее чувствительно ухо 1500-3000Гц
Через систему звуковых косточек среднего уха звуки превращаются в импульсы и передаются воспринимающим клеткам головного мозга
Как именно мозг расшифровывает эти импульсы и «узнает» звуки, ученым пока неясно.
Но звуки, воспринимаемые человеческим ухом, являются важным источником информации, позволяют легче приспосабливаться к окружающему миру. Что такое звук, как он возникает, распространяется, его параметры изучает специальный отдел физики - акустика.
Звук или звуковая волна может распространяться только в материальной среде, это упругая волна, вызывающая у человека слуховые ощущения. Более 20000 нитевидных рецепторных окончаний, находящихся во внутреннем ухе, преобразуют механические колебания в электрические импульсы, которые по 30000 волокон слухового нерва передаются в головной мозг человека и вызывают у него слуховые ощущения. Колебания воздуха с частотой от 16 Гц до 20 кГц в секунду мы слышим. 20000 колебаний в секунду - это самый высокий звук самого маленького деревянного инструмента в оркестре - флейты - пикколо, а 16 колебаниям соответствует звук самой низкой струны самого большого смычкового инструмента - контрабаса.
Колебания голосовых связок могут создать звуки в диапазоне от 80 до 1400 Гц
, хотя зафиксированы рекордно низкая (44 Гц) и высокая (2350 Гц) частоты.
Доказано, что длина и натяжение голосовых связок определяет высоту голоса певца. У мужчин она составляет (18?25) мм (бас - 25 мм, тенор - 18 мм),
а у женщин - (15?20) мм.
В телефоне, например, для воспроизведения голоса человека используется область частот от 300 Гц до 2 кГц. Диапазон частоты основных мод колебаний некоторых инструментов приведен на рисунке:
Первой подлинно научной теорией слуха была теория замечательного немецкого естествоиспытателя, физика и физиолога Германа Гельмгольца.Ее называют резонансной теорией, она подтверждалась сотнями опытов, проведенными многими учеными. Но в последние годы, с помощью электронного микроскопа, обнаружились некоторые неточности этой теории, в частности, в восприятии высоких и низких звуков. Гельмгольца и итальянца Корти считают пионерами в изучении слуха, хотя они сделали лишь первые шаги. За последние 100 лет пройден немалый путь к познанию науки о слухе, сейчас идет речь о том, чтобы ее уточнять и развивать дальше. Ведь любая научная теория обязательно должна развиваться, приносить людям новые факты. Таким образом, диапазон восприятия органов слуха ограничен небольшими пороговыми возможностями восприятия малой и большой интенсивности звука, а также малым частотным диапазоном воспринимаемых звуков.
3. ОРГАНЫ ЧУВСТВ КОЖИ
Удивительно приятно подставить лицо свежему ветру! На лице, губах есть множество специальных клеток, ощущающих и прохладу ветра и его давление. Кожа не только наша защита, но и огромный источник информации об окружающем нас мире, притом источник очень достоверный. Часто мы не верим ушам и глазам своим, а ощупываем предмет - хотим убедиться в том, что он есть, узнать, какой он на ощупь. Для всех этих ощущений есть специализированные клетки, неравномерно «разбросанные» по телу.
Ухо воспринимает только звук, глаз - свет, а кожа - прикосновение и давление, тепло и холод, и, наконец, боль. Главное кожное чувство - осязание, ощущение прикосновения. Кончик языка, губы и кончики пальцев обладают самой большой чувствительностью к давлению и прикосновению. Например, на коже кончиков пальцев ощущение прикосновения возникает при давлении всего лишь 0,028 - 0,170 г на мм2
кожи. Не вся кожа чувствует прикосновение, а только отдельные ее точки, которых около полумиллиона. В каждой точке находится нервное окончание, поэтому даже ничтожное давление передается нерву и мы ощущаем легкое прикосновение.
Органы осязания не позволяют отличить друг от друга слабые раздражители и достаточно мелкие шероховатости.
Концентрация вредных жидкостей на коже и диапазон воспринимаемой человеком температуры невелик и обеспечивает только режим биологического выживания организма.
3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА
Электрическое сопротивление отдельных участков тканей зависит преимущественно от сопротивления слоя кожи. Через, кожу ток проходит, главным образом, по каналам потовых и, отчасти, сальных желез; сила тока зависит от толщины и состояния поверхностного слоя кожи.
Кожа — наружный покров тела. Ее площадь составляет около 2 м2. Кожа состоит из трех основных слоев. Наружный слой — эпидермис — образован многослойной эпителиальной тканью, которая постоянно слущивается и обновляется за счет размножения более глубоко расположенных клеток. Под слоем эпидермиса расположен слой соединительной ткани — дерма. Здесь находятся многочисленные рецепторы, сальные и потовые железы, корни волос, кровеносные сосуды и лимфатические сосуды. Самый глубокий слой - подкожная клетчатка - образован жировой тканью, которая служит «подушкой» для органов, изолирующим слоем, «складом» питательных веществ и энергии.
Основная функция кожи — защитная, предохранение от механических воздействий, препятствие попаданию в организм посторонних веществ, болезнетворных микробов.
Электрическое сопротивление человеческого тела определяется в основном сопротивлением поверхностного рогового слоя кожи — эпидермиса. Тонкая, нежная и особенно покрытая потом или увлажненная кожа, а также кожа с поврежденным наружным слоем эпидермиса хорошо проводит электрический ток. Сухая, огрубевшая кожа является весьма плохим проводником. В зависимости от состояния кожи и пути тока, а также значения напряжения сопротивление тела человека составляет от 0,5—1 до 100 кОм.
4. ОРГАН ОБОНЯНИЯ
Как можно описать запах свежести, как объяснить разницу между запахом розы и тухлого яйца? Описать можно, если сравнить его с другим знакомым запахом! Есть физические приборы для измерения силы тока и силы света, но нет меры, которой бы можно было определить и измерить силу запаха. Хотя такой прибор очень нужен и современной химии, и парфюмерии, и пищевой промышленности и многим другим отраслям науки и практики. 
Мы удивительно мало знаем об естественном органе обоняния, органе, ловящем запахи.
Нет до сих пор теории восприятия запаха, нет и закона. Пока есть только опыты и научные гипотезы, хотя самый первый шаг к познанию запаха был сделан 2 тыс. лет назад. Великий Лукреций Кар предложил объяснение чувству обоняния: всякое пахучее вещество испускает крошечные молекулы определенной формы.
5. ОРГАН ВКУСА
Вкус - понятие сложное, не только язык чувствует «вкусное». Вкус ароматной дыни зависит и от ее запаха. Осязательные клетки в полости рта обеспечивают новый оттенок вкуса, например, вяжущий вкус неспелых плодов.
Вкус во рту воспринимается вкусовыми луковицами - микроскопическими образованиями в слизистой оболочке языка. У человека во рту их несколько тысяч. Каждая луковица состоит из 10?15 вкусовых клеток, расположенных в ней подобно долькам апельсина. Экспериментаторы научились регистрировать слабую биоэлектрическую реакцию отдельных вкусовых клеток, вводя в них тончайший микроэлектрод. Оказалось, что одни клетки реагируют сразу на несколько вкусов, а другие - только на какой-нибудь один.
Но неясно, как мозг разбирается во всей этой массе импульсов, которые несут информацию о вкусе: горьком или сладком, горько-соленом или кисло-сладком. Первая классификация вкусов была предложена М. В. Ломоносовым. Он насчитал семь простых вкусов, из которых сейчас общепринято только четыре: сладкий, соленый, кислый и горький. Это простые, самые первичные вкусы, у них нет никакого привкуса. Разные области языка у человека по-разному ощущают вкус.
На кончике языка находится скопление «сладких» луковиц, поэтому сладкое мороженое надо пробовать кончиком языка. За кислоту отвечает задний край языка, а за соленое - передний его край. Горькую редьку чувствует задняя стенка языка. Но вкус пищи мы ощущаем всем языком. Вместе с горьким лекарством врач приписывает еще какое-нибудь другое, которое отбивает неприятный вкус, т.к. из двух вкусов можно получить третий, не похожий ни на тот, ни на другой. Важнейшая проблема науки о вкусе состоит в отыскании взаимосвязи между молекулярной структурой вкусовой клетки, физико-химической природой вещества и самим вкусом. И на вопрос: «Чем же ограничен диапазон восприятия органа вкуса?» можно ответить, что для него характер на чувствительность только к ограниченному набору веществ и химических соединений, которые потребляет организм человека. Но человек - биологическое существо, все его органы чувств формировались в течение длительной эволюции, поэтому диапазон их восприятия был достаточным для адаптации к жизни в земных условиях. Но узкий диапазон восприятия органов чувств по сравнению с многообразием природных информационных сигналов всегда был тормозом в развитии научных представлений об окружающем мире.
Но человек - биологическое существо, все его органы чувств формировались в течение длительной эволюции, поэтому диапазон их восприятия был достаточным для адаптации к жизни в земных условиях. Но узкий диапазон восприятия органов чувств по сравнению с многообразием природных информационных сигналов всегда был тормозом в развитии научных представлений об окружающем мире.
6. ОРГАНЫ ЧУВСТВ И ПРОЦЕСС ПОЗНАНИЯ
Человек получает от каждого органа чувств ограниченный объем информации. Поэтому процесс познания окружающего мира можно сравнить с ситуацией, которая возникла в притче о пяти слепых, каждый из которых пытался представить себе, что такое слон.
Первый слепой взобрался на спину слона и считал, что это стена. Второй, ощупывая ногу слона, решил, что это колонна. Третий взял в руки хобот и принял его за трубу. Слепой, который дотронулся до бивня, подумал, что это сабля. А последнему, поглаживающему хвост слона, показалось, что это веревка.
Так и недостаток восприятий чувств приводит к противоречивым и неоднозначным представлениям о структуре окружающего мира. Жизненный опыт оказывается недостаточным при изучении явлений, определяемых временными интервалами и пространственными размерами, которые недоступны для наблюдения. В таких условиях дополнительная информация получается экспериментальными установками, с помощью которых можно расширить диапазон принимаемых сигналов, и парадоксальными физическими теориями, описывающими основные закономерности физических явлений. И, несмотря на ограниченный диапазон восприятия, человек пытается определить структуру вещества и понять природу многочисленных эффектов вне доступного органам чувств диапазонов колебаний.
