Болевая чувствительность

Исходя из того, что интенсивное раздражение любого анализатора или обнаженных нервов вызывает ощущение боли, некоторые исследователи отрицали существование специализированных аппаратов болевой чувствительности. Однако имеется ряд фактов, позволяющих утверждать, что такие аппараты существуют.

В кожном покрове обнаружены особые точки, раздражение которых вызывает сразу, без предварительного ощущения прикосновения, ощущение боли. Считается, что болевыми рецепторами являются свободные нервные окончания, расположенные в эпителиальном слое кожи. Как все кожные рецепторы, они распределены неравномерно. Наименьшая плотность болевых рецепторов приходится на те участки кожи, которые наиболее богаты тактильными рецепторами, и наоборот (такие отношения между болевой и тактильной чувствительностью, выражающиеся, в частности, в распределении рецепторов, обусловлены противоречивостью их функций в деятельности и поведении организма. Болевые ощущения вызывают оборонительные рефлексы, в частности рефлекс удаления от раздражителя. Напротив, тактильная чувствительности тесно связана с ориентировочными рефлексами: тактильные сигналы вызывают сближение с раздражителем.

Физиологический смысл боли состоит в том, что она, являясь сигналом опасности, мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма, что приводит к повышению его реактивности: повышается тонус мускулатуры, сократимость и возбудимость мышц, увеличивается чувствительность всех анализаторов.

В физиологии и психологии долгое время было распространено представление о том, что боль является диффузной эмоцией и не несет никаких элементов отражения. Однако, как известно, что человек различает характер боли в зависимости от ее источника (ожог, электрическое, механическое раздражение). В болевых ощущениях отражается место приложения и длительность раздражителя—человек достаточно точно различает боль в зависимости от того, возникает ли она при действии постоянного или переменного тока. При определенной тренировке можно научиться оценивать интенсивность болевого электрического раздражения.[6]).

Наиболее высокая болевая чувствительность роговицы0,2 г/мм²) и конъюнктивы (порог—2 г/мм²).

В области болевой чувствительности основной психофизический закон (закон Вебера-Фехнера) не действует. Здесь имеет место почти линейная зависимость между интенсивностями раздражения и ощущения.

Осязание

В психологической и особенно физиологической литературе осязание часто отождествляется либо с тактильной, либо с кожной чувствительностью вообще. Если бы дело касалось только использования терминов, то такое отождествление не вызвало бы особых возражений. Однако вопрос о взаимоотношениях осязания и различных видов кожной чувствительности не является просто терминологическим. В психологии обосновано представление об осязании как особой форме чувственного отражения, а именно восприятия, органом которого является рука. Большая заслуга в этом принадлежит И. М. Сеченову [34], который показал, что осязание есть "чувство, параллельное зрению". Он подчеркивал возможность осязательного отражения таких признаков и свойств предметов, которые недоступны кожной чувствительности самой по себе. В процессе осязания отражаются не только твердость, шероховатость, температура и другие подобные свойства предмета, но также его форма, величина и положение в пространстве. Это дает все основания считать осязание особым видом восприятия.

Сеченов рассматривал осязание как специфическую форму познавательного действия (ощупывания), в процессе которого рука как бы «снимает» копию предмета. Представление об осязании как особом виде восприятия было развито также в работах Г. Ревел [62], Д. Катца [59] и других, определивших весь комплекс относящихся сюда явлений термином «гаптика».

В современной науке (антропологии, истории материальной культуры, анатомии, физиологии и психологии) обосновано высказанное в свое время Ф. Энгельсом положение об общественно-трудовом происхождении и развитии всех функций руки, в том числе и гностической. Именно благодаря труду и в процессе труда как целесообразной предметной деятельности развилась та специфическая форма восприятия, которой является осязание [I].

Исследования индивидуального развития человека также раскрывают неразрывную связь осязания с предметной деятельностью. Развитие предметной деятельности является условием развития осязания. Вместе с тем развитие осязания создает необходимые предпосылки совершенствования предметной деятельности.

Начиная с исследований Ч. Белла и И. М. Сеченова, в психологии разрабатывается представление об органе осязания как формирующейся в процессе индивидуального развития функциональной системе, включающей ряд анализаторов. Основу этой системы составляют тактильный, температурный, кинестетический анализаторы.

Поскольку тактильная и температурная чувствительность уже были рассмотрены, кратко остановимся только на характеристиках кинестезии. Известно, что движения, выполняемые человеком в ответ на те или иные сигналы, сами являются источником, объектом особого рода ощущений, так называемых двигательных, проприоцептивных или кинестетических. Выступив в качестве сигналов обратной связи, эти ощущения играют существенную роль в построении двигательного акта, в его регулировании и корректировке.

Работами морфологов, физиологов и психологов доказано существование специализированного анализатора, благодаря которому отражаются положение и движение частей тела [19; 21; 29]. Имеется несколько видов рецепторов, участвующих в формировании ощущений положения и движения. Они связаны с мышцами, сухожилиями и суставами. В поперечнополосатых мышцах находятся веретенообразные нервные окончания (рис. 6, а). Эти рецепторы раздражаются в обычных условиях при растяжении мышц.

а б в

Рис. 6. Рецепторы подкожной и кинестетической чувствительности

В мышечной ткани обнаружены также тельца Руффини (рис. 6, б). В сухожилиях (в местах их соединения с мышцами) имеются тельца Гольджи [рис. 6, в). Они раздражаются при сокращении мышц. Таким образом, веретенообразные нервные окончания и тельца Гольджи дополняют друг друга. В капсулах мышц имеются также аппараты Гольджи — Маццони.

Вся эта система рецепторов раздражается при изменении упругих свойств мышц и перемещении суставов относительно друг друга. Каждый из перечисленных видов рецепторов во время работы мышечно-суставного аппарата посылает в центральную нервную систему свои специфические сигналы. Вместе с тем они частично дублируют друг друга, что обеспечивает контроль и корректировку сигналов, а тем самым тонкий анализ совершаемых движений.

Мышечная и суставная чувствительность обеспечивает отражение всех основных качеств движений человеческого тела и его органов: интенсивности (усилия), скорости, длительности, амплитуды, траектории и т. д. Наиболее точно и тонко дифференцируются движения рук, пальцев, языка и губ. В этом выражается влияние труда и речи на развитие анализаторов человека.

Исходными кинестетическими сигналами являются сигналы о величине усилия. Кинестетический анализатор во взаимодействии с "кожным" имеет определенное значение в отражении таких свойств предмета, как твердость, упругость, эластичность т. д. По-видимому, именно благодаря сличению изменений тактильной и кинестетической сигнализации при движении руки по предмету и обеспечивается отражение этих свойств.

Но особенно большая роль принадлежит кинестетическому анализатору в отражении контура и формы предмета, т. е. в формировании образа предмета как целого. Являясь ведущим компонентом той функциональной системы анализаторов, которая служит основой активного осязания, он обеспечивает синтез массы тактильных и температурных сигналов, возникающий в процессе ощупывания. В простейшем случае последовательного обведения кончиком пальца контура плоской фигуры движения руки осуществляют функцию развертки тактильных сигналов, характер которых изменяется в зависимости от перепадов контура (резких сдвигов кривизны). Если бы в этом случае отсутствовали кинестетические сигналы, то не сформировался бы целостный образ контура. Но поскольку благодаря кинестетическому анализатору в процессе «ощупывания отражается траектория движения кончика пальца, то развернутый во времени ряд тактильных сигналов упорядочивается в соответствии с взаимоотношениями элементов контура фигуры.

Рис. 7. Положение пальцев при ощупывании линий контура (по Б. Ф. Ломову).

а-прямая; б-ломаная; в-кривая; г-сложный элемент контура.

Решающая роль кинестетического отражения траектории ощупывающего движения в формировании образа контура отчетливо проявляется в так называемом инструментальном осязании. Отражение контура плоской фигуры возможно даже тогда, когда рука не контактирует непосредственно с ней, а ощупывание осуществляется с помощью штифта. В этом случае в тактильных ощущениях отражаются лишь особенности штифта, но не ощупываемого предмета. И тем не менее при многократном обведении контура формируется достаточно точный его образ. Видимо, он формируется на основе сличения и осреднения кинестетических сигналов, отражающих траекторию движения руки, держащей штифт.

В обычных условиях непосредственно контактного ощупывания предмета рука функционирует как сложная система. Различные пальцы выполняют неодинаковые функции. Большой палец выполняет функцию опоры и перемещающегося начала отсчета. Основная доля ощупывающих движений приходится на указательный и средний пальцы. Благодаря, прежде всего, их движениям осуществляется последовательная развертка контура предмета и его элементов. Безымянный палец и мизинец участвуют в процессе ощупывания эпизодически, лишь время от времени касаясь предмета. Основная их функция заключается в уравновешивании всей движущейся системы.

В процессе ощупывания плоских предметов ладонь, как правило, не участвует. Но при ощупывании объемных предметов она выполняет довольно активную роль в отражении кривизны их поверхности и объема. Выключение ладони приводит к значительному возрастанию времени ощупывания и снижению точности восприятия.

Характер взаимодействия между пальцами зависит от геометрических особенностей ощупываемой фигуры. Как правило, прямые линии контура ощупываются только двумя пальцами (указательным и средним); в процессе ощупывания кривых и ломаных линий включаются безымянные пальцы и мизинцы, а иногда и большие (рис. 7). В каждый момент ощупывания прямой линии одновременно различаются две точки, в каждый момент ощупывания кривой и ломаной - три или более. Это полностью соответствует требованиям построения геометрических элементов. Взаимодействующие пальцы осуществляют функцию измерения элементов, в процессе ощупывания фигуры. Противопоставленные большой и указательный (или указательный и средний) пальцы представляют своеобразный циркуль-измеритель, позволяющий весьма точно оценивать расстояние между противолежащими точками объекта. Недаром И. М. Сеченов [34] сравнивал руку с инструментами, используемыми в геометрии для построения и измерения.

По данным У.X. Кекчеева [19], толщина ощупываемых предметов различается с точностью до 4%, а их диаметр и длина — с точностью до 2%.

Ощупывание относительно простых и небольших (порядка размеров кисти) объектов осуществляется одной рукой - мономануальное осязание. С увеличением их сложности и размеров, а также при необходимости осязательной оценки пространственных взаимосвязей объектов в процесс ощупывания включаются обе руки (бимануальное осязание).

При бимануальном ощупывании наблюдается динамическое разделение функций рук. Если предмет не имеет опоры, то левая рука (у правшей) удерживает его на весу, а правая выполняет собственно функцию ощупывания. При укреплении предмета (например, на штативе) ощупывание осуществляется обеими руками. Характер их взаимодействия определяется геометрическими особенностями, прежде всего формой предмета. Многочисленные и разнообразные эксперименты, проведенные психологами Ленинградского университета [23], вскрыли фундаментальный факт, касающийся соотношений временных и пространственных параметров ощупывающих движений. Оказалось, что при ощупывании симметричных предметов или их элементов обе руки движутся синхронно. То же имеет место при ощупывании двух симметрично расположенных подобных объектов. Если по тем или иным причинам синхронность нарушается, то это приводит к снижению скорости и точности восприятия. Напротив, при ощупывании асимметричных объектов движения рук асинхронны. Синхронность движений в этом случае приводит к «расщеплению» осязательного образа. При ощупывании асимметричных объектов или их элементов наблюдается отчетливая попеременность движений рук. В каждый момент времени по контуру объекта перемещается лишь одна из них, а вторая фиксирует какую-либо деталь. По-видимому, фиксируемые детали выступают в роли конструктивных точек, относительно которых и осуществляется «осязательное построение».

Бимануальное поле осязания четко разграничено на две части по линии, проходящей почти параллельно оси тела (у правшей зона действия правой руки несколько больше, чем левой). Эта линия является базовой: именно относительно ее оцениваются тактильно-кинестетические сигналы, идущие справа и слева. Синхронность движений, наблюдаемая при ощупывании симметричных объектов, является важным условием определения подобия (зеркального тождества) правых и левых сигналов. Попеременная смена функций рук при ощупывании асимметрических объектов, т. е. временная диспаратность ощупывающих движений, является условием оценки величины различия между этими сигналами.

Попеременная смена функций рук имеет место также при восприятии пространственных взаимоотношений предметов. Как правило, одна из них фиксирует какой-либо предмет, служащий точкой отсчета, а другая выполняет функцию измерения расстояний от него до других предметов и определения направлений.

Анализ скорости движения рук показывает, что она также зависит от геометрических особенностей предметов. Как правило, при переходе от одной линии контура к другой (например, в точках сопряжения) наблюдается более или менее значительное изменение скорости ощупывающих движений (рис. 8). В точках резкого перепада кривизны контура (на углах) скорость падает до нуля, т. е. имеет место более или менее длительная фиксация (рис. 8).

При ощупывании симметричных объектов одной рукой также очень часто наблюдается синхронность движений противопоставленных указательного и большого пальцев. Проведенный с помощью киносъемки анализ процесса ощупывания плоских фигур выявил микро и макродвижения пальцев. Первые заключаются в непрерывной циклической смене точек соприкосновения каждого пальца с контуром. По-видимому, микродвижения обеспечивают сохранение тактильной чувствительности на некотором оптимальном уровне.

Макродвижения можно разделить на несколько видов: поисковые, установочные, собственно ощупывающие, контрольные и уравновешивающие. Поисковые движения предшествуют акту ощупывания. Это быстрые, размашистые движения, с помощью которых осуществляется общая ориентировка в осязательном поле. Они заканчиваются контактом с объектом восприятия.

Рис. 8. Циклограмма и график скорости ощупывающих движений (по Б. Ф. Ломову).

Точками обозначены кадры: по линии ав точки расположены гуще (следовательно, скорость движения меньше), чем по линии вс. Стрелкой указано направление движения. В графике на оси абцисс отложено время, по оси ординат—скорость движения руки. Очевидно, изменение скорости движения руки способствует различению кривизны линий и точек их сопряжения.

Затем руки совершают установочные движения по поверхности объекта, нащупывая точку отсчета (обычно крайнюю верхнюю деталь). Достигнув этой точки, они останавливаются, фиксируя ее в течение 0,2—1,5 с. и совершают в районе начальной точки массу мелких приноровительных движений, обеспечивая установку рук в наиболее удобную для восприятия позицию.

Собственно ощупывающие движения осуществляют функцию развертки осязательных сигналов. В целом траектория этих движений воспроизводит контур воспринимаемого предмета. Однако нет строгого соответствия между траекторией движения каждого пальца и контуром фигуры. Каждый палец последовательно и непрерывно обводит лишь участки контура. Некоторые участки обводятся одним, некоторые двумя или тремя пальцами. В процессе осязательного восприятия рождается как бы «передача» движений от одних пальцев к другим. Во время ощупывания наблюдаются изменения направлений движения. Маятникообразные переходы от одних элементов объекта к другим. Тут отклонения не случайны. Они вытекают из самого существа построения осязательного образа, осуществляемого ощупывающими движениями.

Анализ циклограмм движений пальцев при ощупывании плоской фигуры показывает, что они являются неравномерными. Движение каждого пальца по контуру фигуры разбивается на ряд парциальных движений, перемежающихся паузами (длительностью от 0,05 до 0,3 с). Общее количество парциальных движений тем больше, чем сложнее ощупываемый контур. Можно предполагать, что тактильно-кинестетические сигналы, соответствующие парциальным движениям, являются теми элементами, из которых строится осязательный образ. Во всех случаях ощупывающие движения организуются таким образом, чтобы обеспечить возникновение сигналов минимального различия направления и протяженности частей контура.

Дискретность ощупывающих движений тесно связана с измерительной функцией руки. По-видимому, осязательные сигналы, соответствующие парциальным движениям, выступают в роли своеобразных «чувственных единиц измерения». В процессе осязательного восприятия, очевидно, имеет место постоянная смена тактильной и кинестетической сигнализации. В моменты движения в мозг поступают кинестетические сигналы, в моменты пауз перерабатывается тактильная сигнализация. Таким образом, взаимодействие тактильного и кинестетического анализаторов, объединенных в функциональную систему, является динамическим.

Контроль и коррекция осязательных сигналов осуществляются в ходе самого процесса ощупывания. Благодаря взаимодействию последовательно движущихся пальцев каждый элемент контура ощупывается дважды или трижды. Кроме того, целям контроля и коррекции служат возвратные движения (повторные ощупывания тех или иных деталей), особенно частые при ощупывании сложных контуров.

Собственно ощупывающие движения осуществляются главным образом указательными и средними пальцами. Мизинцы и безымянные пальцы, как правило, движутся вне контура, касаясь его лишь время от времени. Поступающая от них доля тактильных сигналов невелика. Основная функция этих пальцев состоит, по-видимому, в уравновешивании движущейся системы руки.

На основании изучения движений пальцев можно наметить три неделимых во времени уровня аналитико-синтетической деятельности в процессе осязательного восприятия. Первый уровень связан с микродвижениями пальцев, обеспечивающими(наряду с сохранением чувствительности тактильного анализатора на некотором оптимальном уровне) анализ фактуры и протяженности элементов воспринимаемого объекта.

Микродвижения периодически синтезируются в парциальные движения, которым соответствует второй уровень анализа элементов объекта. Парциальные движения благодаря динамическому взаимодействию пальцев объединяются в слитное, движение руки, воспроизводящее с большей или меньшей степенью полноты форму воспринимаемого объекта (третий уровень).

Эти уровни обеспечивают «дробление» воспринимаемого объекта и вместе с тем отражение непрерывности его поверхности. В заключение отметим, что осязание, являясь функцией руки (т. е. орудия труда), играет весьма существенную роль в регуляции трудовых действий человека. Осязание и кинестезия позволяют работающему человеку в каждый момент чувствовать предмет и орудие труда, а также меру производимых движений. Этим обеспечивается непрерывность контроля. Как показывают многочисленные исследования, если на первых этапах овладения трудовым действием движения регулируются преимущественно зрением, (внешнее кольцо обратной связи, минующее ЦНС) то по мере образования навыка функция регулирования постепенно переходит к_осязанию и кинестезии. Совместно с двигательным аппаратом руки последние образуют замкнутый контур регулирования ( внутреннее кольцо обратной связи с сигналами от работающей руки, поступающими в ЦНС), время прохождения сигнала в котором является минимальным. Именно с этим связано сокращение времени выполнения ручных операций при формировании соответствующих навыков.

Как показывают исследования, ощупывающие движения руки являются важнейшим компонентом трудового действия, обеспечивая отражение свойств предметов, с которыми взаимодействует рука (инструменты, органы управления), они играют существенную роль в организации трудового действия [321.

:

Рис. 9. Различные формы рычагов управления, легко опознаваемые с помощью осязания (по Дженкинсу)

В процессе трудовой деятельности гностические функции руки развиваются и совершенствуются. По свидетельству Д. Катца [59], рабочие сахарных фабрик с очень высокой точностью оценивают по «осязательной пробе» густоту сиропа. А. А. Ухтомский [41] наблюдал, что опытные заготовители зерна и рабочие-мукомолы легко определяют на ощупь качество зерна и муки. По наблюдению М. К. Бикчентая (см. [3]), сборщики фруктов также на ощупь оценивают не только величину и форму плода, но и сорт и степень зрелости. Высокого уровня развития осязание достигает также у скульпторов, портных, врачей-терапевтов.

В связи с развитием инженерной психологии в последние годы наблюдается повышение интереса к изучению возможностей использования осязания для передачи оператору информации и повышения эффективности его управляющих действий. Так, В. Л. Дженкинс на основе исследования осязательного опознания форм при кратковременном контакте предложил новую систему рычагов управления. При работе на пульте, оборудованном такими рычагами, снижается возможность ошибочных действий. Сверх того, оператор может оперировать этими рычагами в условиях полной темноты, ориентируясь только с помощью осязания без участия зрения.

Работы, направленные на изучение осязания с целью совершенствования технических средств сигнализации и органов управления только начинаются, но они дают обнадеживающие результаты.