Органы чувств человека определение. Сколько у человека органов чувств и как воспринимает их мозг

С детского сада все выучили и привыкли, что органов чувств пять. Традиционная классификация органов чувств по-прежнему на этом настаивает. Однако трудно спорить, что мы чувствуем еще и движение, положение тела, боль, температуру - можно ли назвать воспринимающие их сенсорные системы отдельными органами чувств? Орган чувств включает специфические воспринимающие рецепторы, нервные пути, передающие информацию в мозг, и специальный отдел (или отделы) мозга, который перерабатывает эту информацию.

Чувства можно разделить на дистанционные (зрение, слух, обоняние) и контактные (вкус и осязание). Тогда их будет два. Можно взять за основу тип воздействия на рецепторы: механическое раздражение активирует рецепторы слуха, осязания и вестибулярного аппарата, химическое отвечает за вкус и обоняние, а реакцию на световые раздражители «монополизировало» зрение. Можно разделить чувства на физические и химические. Но это крайне общая классификация. Так сколько у нас органов чувств?

Органы зрения включают два типа фоторецепторов, которые передают в мозг совершенно разную информацию. Палочки реагируют на освещенность, а колбочки, способные воспринимать длину волны, передают в человеческий мозг информацию о цвете. На сетчатке расположено три типа колбочек, у каждого из которых своя задача. Колбочки S-типа воспринимают сигналы в коротковолной, сине-фиолетовой части видимого спектра, M-типа - в желто-зеленой, а L-типа - в желто-красной. Это дает начало дискуссии, что зрение включает четыре органа чувств. Однако информация, полученная от рецепторов разных типов, обрабатывается в одном - зрительном - отделе коры головного мозга.

Неповторимый запах ландышей

Обоняние - рекордсмен по числу разных типов рецепторов, их около 2000. Узнаваемые запахи складываются, как аккорды, из одновременного раздражения нескольких рецепторов. Но есть и специализированные рецепторы. Реагирующие, например, на запах ландышей и больше ни на что. Центр обоняния в коре мозга обрабатывает всю информацию от обонятельных рецепторов и дает нам возможность различать около триллиона разных запахов.

Со вкусом курицы

Четыре ключевых типа вкусовых рецепторов хорошо известны: они обеспечивают восприятие соленого, горького, кислого и сладкого. Известно также, что на языке есть рецепторы к белковой пище - богатая белком еда кажется особенно вкусной. Эти рецепторы реагируют на глутаминовую кислоту и ее соли - глутаматы. Еще в еще в 1907 году японский химик Кикунэ Икеда (Kikunae Ikedа) выделил эту аминокислоту из водорослей и назвал ее вкус умами (яп. «аппетитный вкус»). Специфические рецепторы к умами были обнаружены только сто лет спустя. Тогда же французские ученые нашли на языке и рецепторы к жиру (причем не только на языке, но и в тонком кишечнике). И есть основания считать, что список вкусовых рецепторов будет еще пополняться.

Дайте «ля»

Рецепторы слуха тоже отличаются высокой специфичностью: от 12 до 20 тысяч волосковых клеток, расположенных в костной улитке внутреннего уха, реагируют на разную частоту, трансформируя механические колебания в электрические потенциалы. Одни люди воспринимают высокие тона до ультразвука, а другие нет. С возрастом, при травмах, после болезней способность рецепторов улавливать отдельные частоты может меняться, при этом остальные тона человек воспринимает без изменений. Найдены также рецепторы, отвечающие за определение направления источника звука.

Касаться и давить

Осязательные рецепторы расположены в коже и слизистых оболочках. Они позволяют ощущать твердость, шероховатость, остроту, силу давления и другие тактильные характеристики предметов. Механическая деформация рецептора снижает электрическое сопротивление его мембраны, что генерирует электрический импульс для передачи в ЦНС. Рецепторы реагируют на прикосновение, давление, растяжение и другие контактные раздражители. Ощущение давления - один из способов оценить вес предмета.

Посетитель гладит кролика в первом на Дальнем Востоке контактном зоопарке "Садгород", обитателей которого можно кормить, гладить и брать на руки. Фото: Виталий Аньков / Риа Новости

А ты такой холодный

Терморецепция с большой точностью информирует нас о температуре предметов. Терморецепторы расположены в коже, слизистых оболочках, роговице глаза, а также в специальном отделе мозга - гипоталамусе. Существует два вида терморецепторов: тепловые и холодовые. Часть терморецепторов могут также воспринимать осязательную информацию, другие строго специфичны к температуре.

Держи равновесие

Рецепторы вестибулярного аппарата размещаются во внутреннем ухе. Там в трёх взаимоперпендикулярных плоскостях расположены три полукружных канала, заполненные густой жидкостью. Ускорение жидкости при движении по каналу в одну сторону вызывает возбуждение волосковых клеток, а в другую - торможение. Во внутреннем ухе на мембране располагаются также известковые образования - отолиты. Скользя по мембране, они возбуждают соединенные к ней рецепторы. Информация от волосковых клеток передается в продолговатый мозг, активируя нейроны вестибулярного комплекса, а оттуда в спинной мозг, мозжечок, кору большого мозга и другие отделы нервной системы.

Не чуя ног

Если вестибулярный аппарат говорит о нашем положении относительно земли, то проприоцепция дает информацию о положении частей тела относительно друг друга и позволяет без труда доносить ложку до рта. Проприоцепция складывается из трех ключевых ощущений. Первое - ощущение положения суставов с точностью до 0,5 градуса. Второе - чувство движения, позволяющее нам контролировать свои действия. Человек, лишенный сигналов от этих рецепторов, часто перестает двигаться и вынужден учиться заново, опираясь на визуальную информацию. Третье - ощущение силы, которое дает возможность оценить сопротивление действию, в частности, с большой точностью определять вес предметов. Человек даже не осознает, что теменная доля мозга постоянно обновляет у нас в сознании актуальную схему тела.

Самая нелюбимая сенсорная система

Ноцицепция - это чувство боли. Выделяют как минимум три болевых чувства: кожное, телесное (боль в суставах, костях и позвоночнике) и висцеральное (боль во внутренностях). Ноцицепторы реагируют на механические, химические и тепловые раздражители. У рецепторов боли генетически завышен порог чувствительности: только когда он достигнут, сигнал передается в мозг. Если порог чувствительности снижается, нервные волокна болевых рецепторов раздражаются при любом внешнем воздействии. Это состояние называют гиперчувствительностью к боли. Долгое время ноцицепцию относили к осязанию, однако даже реакция на анестезию у них разная: сначала человек перестает чувствовать боль, затем температуру, и при этом все еще воспринимает тактильные ощущения.

Настройки

Насколько чувствительными должны быть рецепторы? На первый взгляд вопрос кажется странным: чем чувствительнее, тем лучше. Все гордятся острым слухом и зрением. Однако важно помнить, что верхний порог чувствительности тоже должен быть комфортным для восприятия, сверхчувствительные люди получают избыточную информацию: слишком громкие звуки, резкие запахи и вкус мешают нервной системе обрабатывать сигналы, а перегрузка вестибулярного аппарата приводит к морской болезни и другим расстройствам.

Больше чувств

Человек способен относительно точно отмерять промежутки времени в минутах и часах, однако существование «органа времени» пока не доказано. Недавно в Proceedings of the National Academy of Sciences было опубликовано исследование о врожденном чувстве вероятности: ученые исследовали способность людей предсказывать результат эксперимента, руководствуясь «внутренними ощущениями», однако пока точных данных о «вероятностных рецепторах» не получено.

Еще на один интересный вопрос в ближайшем будущем должны ответить генетики. Известно, что у животных есть множество чувств, которых нет у нас: у рыб и амфибий встречается электрорецепция, летучие мыши используют ультразвук, а киты инфразвук, многие виды чувствуют магнитное поле. Возникает вопрос - у человека эти чувства неактивны или он полностью лишился их в процессе эволюции?

В любом случае, очевидно, что у нас значительно больше, чем пять органов чувств, и с развитием науки известное их число будет увеличиваться.

Чувствование - это способность организма воспринимать и опознавать различные раздражения и отвечать на них определенными формами реакций. У человека чувствование складывается из восприятия сенсорной информации из внутренней среды организма - интероцепции, к которой относится и проприоцепция (мышечно-суставное чувство), и из внешней среды - экстероцепции, которая включает в себя общую чувствительность (осязание, боль, восприятие температуры и давления), где раздражитель напрямую воздействует на воспринимающий рецептор и специальные виды чувтвительности, связанные с воздействием раздражителя на органы чувств, для них характерна способность воспринимать воздействия объектов дистанционно. Эта способность организма значительно расширяет его возможности, но вместе с тем требует специализации нервных структур, их непростого строения и взаимодействия с соответствующими отделами мозга. Органы чувств можно рассматривать как придатки нервной системы, которая проводит их импульсы к спинному и головному мозгу.

Таким образом можно выделить следующие чувства и их органы:

Осязание (кожа)

Человеческое тело сначала покрыто тонким внешним слоем эпидермисом, затем более толстым, лежащим по ним слоем дермы, который находится под подкожным жиром. В коже находятся механорецепторы, чувствительные к прикосновениям, включая прикосновения света, к давлению и вибрациям, а также терморецепторы, чувствительные к температуре. Ногти, волосы, потовые и сальные железы являются придатками кожи.

Зрение (глаза)

Каждое глазное яблоко находится в глазной впадине(глазнице) на передней части черепа. Лучи света проходят в глаз через роговицу(прозрачную область наружной оболочки глаза), которая выполняет основную функцию фокусировки, то есть сведения вместе лучей света для формирования изображения. Затем лучи проходят через переднюю камеру глаза и зрачок (центральное отверстие радужной оболочки) перед дальнейшей тонкой фокусировкой хрусталиком глаза. Сфокусированные лучи формируют изображение на сетчатке задней стенки глаза, где они превращаются в электрические импульсы помощью клеток фоторецепторов, палочек и колбочек. затем эти импульсы передаются через зрительный нерв в кору полушарий большого мозга для дальнейшей обработки.

Слух и равновесие (уши)

Звуковые волны достигнув уха, проходят проходят через его ушную раковину, или наружное ухо, через наружный слуховой проход (канал) в среднее ухо. Эти волны последовательно вибрируют, отражаясь от барабанной перепонки (среднее ухо) и от слуховых косточек (молоточек, наковальня и стремечко). Эти косточки возбуждают жидкость во внутреннем ухе., где колебательная базилярная мембрана, находящаяся у основания головного мозга, заставляет вибрировать кортиев орган, специальный орган улиткового лабиринта. Отсюла нервные импульсы попадают в височные доли коры головного мозга. Вестибулярная система внутреннего уха, состоящая из покружных каналови эллиптического и сферического мешочков ушного лабиринта, контролирует положение головы и помогает удержать равновесие и позу.

Обоняние (нос)

Химиорецепторы в двух обонятельных мембранах - по одной в верхней части каждой половины носовой полости - регистрируют молекулы запаха. Они посылают нервные импульсы к обонятельным луковицам, связанным с лимбической системой мозга.

Вкус (язык)

Химиорецепторы расположенные на сосочках языка, а также на небе, в гортане, и ноздрях, регистрируют различные вкусовые ощущения: этот процесс похож на процесс улавливания запахов. Нервные клетки передают эти вкусовые импульсы к таламусу коре и головного мозга.

Пять чувств позволяют нам познавать окружающий мир и реагировать наиболее соответствующим образом. За зрение отвечают глаза, за слух - уши, за обоняние - нос, за вкус - язык, а за осязание - кожа. Благодаря им мы получаем информацию о нашем окружении, которая анализируется и истолковывается головным мозгом . Обычно наша реакция направлена на продление приятных ощущений или на прекращение неприятных.

Зрение

Из всех доступных нам чувств мы чаще всего используем зрение . Мы можем видеть благодаря множеству органов: световые лучи проходят через зрачок (отверстие), роговицу (прозрачную мембрану), затем через хрусталик (орган, похожий на линзу), после чего на сетчатке глаза (тонкая мембрана в глазном яблоке) возникает перевернутое изображение. Изображение преобразуется в нервный сигнал благодаря выстилающим сетчатку рецепторам - палочкам и колбочкам, и передается в головной мозг через зрительный нерв. Мозг распознает нервный импульс как изображение, переворачивает его в нужном направлении и воспринимает в трехмерном виде.

Слух

По мнению ученых, слух - второе наиболее используемое человеком чувство. Звуки (колебания воздуха) через слуховой проход проникают к барабанной перепонке и заставляют ее вибрировать. Затем они проходят через окно преддверия - отверстие, закрытое тонкой пленкой, и улитку заполненную жидкостью трубку, раздражая при этом слуховые клетки. Эти клетки преобразуют колебания в нервные сигналы, посылаемые в головной мозг. Мозг распознает эти сигналы как звуки, определяя уровень их громкости и высоту.

Осязание

Миллионы рецепторов, расположенные на поверхности кожи и в ее тканях распознают прикосновение, нажатие или боль, затем посылают соответствующие сигналы спинному и головному мозгу. Головной мозг анализирует и расшифровывает эти сигналы, переводя их в ощущения - приятные, нейтральные или неприятные.

Обоняние

Мы способны различать до десяти тысяч запахов, некоторые из которых (ядовитые газы, дым) оповещают нас о близкой опасности. Расположенные в полости носа клетки выявляют молекулы, являющиеся источником запаха, затем посылают соответствующие нервные импульсы в мозг. Мозг опознает эти запахи, которые могут быть приятными или наоборот неприятными. Ученые определили семь основных запахов: ароматический (камфорный), эфирный, душистый (цветочный), амброзиевый (запах мускуса - вещества животного происхождения, используемого в парфюмерии), отталкивающий (гнилостный), чесночный (серный) и, наконец, запах горелого. Обоняние часто называют чувством памяти: действительно, запах может напомнить об очень давнем событии.

Вкус

Менее развитое чем обоняние, чувство вкуса сообщает о качестве и вкусовых особенностях потребляемой пищи и жидкостей. Вкусовые клетки, расположенные на вкусовых сосочках - маленьких бугорках на языке, определяют оттенки вкуса и передают соответствующие нервные импульсы в мозг. Мозг анализирует и идентифицирует характер вкуса.

Как мы пробуем пищу?

Чувства вкуса не достаточно, чтобы оценить пищу, и обоняние также играет очень важную роль. В носовой полости находятся две чувствительные к запахам обонятельные области. Когда мы едим, запах пищи достигает этих областей, которые «определяют», вкусная пища или нет.

Долгое время считалось, что окружающий мир мы познаем только с помощью органов чувств: глазами видим, ушами слышим, языком ощущаем вкус, носом чувствуем запахи, кожей - шероховатость, давление, температуру. На самом деле органы чувств являются лишь начальным звеном восприятия. Оптика нашего глаза фокусирует изображение на зрительные рецепторы сетчатки глаза. Ухо превращает звуковые колебания в механические колебания жидкости внутреннего уха, которые усиливаются слуховыми рецепторами. В любом случае, анализ внешних событий и внутренних ощущений начинается с раздражения рецепторов - чувствительных нервных окончаний, или более сложных образований, реагирующих на физические или химические показатели окружающей их среды, и кончается в нейронах головного мозга.
Анализаторами называют системы, состоящие из рецепторов, проводящих путей и центров в коре большого мозга. Каждый анализатор обладает своей модальностью, то есть способом получения своей информации: зрительной, слуховой, вкусовой и т.д. Возбуждения, возникающие в рецепторах органов зрения, слуха, прикосновения, имеют одну и ту же природу - электрохимические сигналы в форме потока нервных импульсов. Каждый из нервных импульсов поступает в соответствующую ему зону коры большого мозга. Здесь, в первичных чувствительных зонах, происходит анализ ощущений, во вторичных зонах - формирование образов, полученных от органов чувств одной модальности(только от зрения, или только от слуха или осязания). Наконец, в третичных зонах коры воспроизводятся образы или ситуации, полученные от органов чувств разных модальностей, например от зрения и слуха.

Значение зрения

Уникальность зрения по сравнению с другими анализаторами состоит в том, что оно позволяет не только опознавать предмет, но и его место в пространстве, следить за перемещением, определять яркость красок. Более 95% информации человек получает с помощью зрения.
Глаза, точнее глазные яблоки, расположены в глазницах - парных углублениях в черепе. Цвет радужной оболочки и определяет цвет глаз.

Значение слуха

Как и зрение, слух дает возможность воспринимать информацию на значительном расстоянии. С помощью слуха животные обнаруживают добычу, спасаются от хищников, общаются. Важен слух и для человека, так как с этим анализатором связана членораздельная речь. Лишившись в раннем детстве слуха, люди теряют способность произносить слова. Требуется длительная лечебная тренировка по специальной методике, чтобы глухой от рождения человек мог говорить. Продольные колебания воздуха, несущие звук, вызывают механические колебания барабанной перепонки. С помощью слуховых косточек оно передается перепонке овального окна, а через неё - жидкости внутреннего уха. Эти колебания вызывают раздражения рецепторов спирального органа, возникающие возбуждения поступают в слуховую зону коры большого мозга и здесь формируется в слуховые ощущения.

Органы равновесия

Ориентация тела в пространстве осуществляется вестибулярным аппаратом. Он находится в глубине пирамиды височной кости, рядом с улиткой внутреннего уха. Вестибулярный аппарат состоит из двух мешочков и трёх полукружных каналов. Каналы расположены в трех взаимоперпендикулярных направлениях. Это соответствует трем измерениям пространства (высоте, длине, ширине) и позволяет определять положение и перемещение тела в пространстве. Заканчивается вестибулярный анализатор в коре большого мозга. Его участие в осуществлении сознательных движений позволяет управлять телом в пространстве.

Орган вкуса

В слизистой оболочке языка находятся небольшие возвышения - вкусовые сосочки, имеющие грибовидную, желобоватую или листовидную форму. Каждый сосочек сообщается с ротовой полостью небольшим отверстием - порой. Она ведет в небольшую камеру, на дне которой находятся вкусовые рецепторы. Кончик языка лучше воспринимает сладкое, боковые края языка - кислое. Рецепторы, расположенные на передних и боковых краях языка, реагируют на соленое, рецепторы задней поверхности языка - на горькое. В определение вкуса, помимо вкусовых ощущений, участвуют также обонятельные, температурные, тактильные, а иногда и болевые рецепторы. Синтез всех этих ощущений и определяет вкус пищи. Вкусовая зона коры большого мозга находится на внутренней стороне височной доли, рядом с обонятельной.

Осязание

Осязание - сложное чувство, связанное с ощупыванием предметов. В нем участвуют тактильные ощущения. Вместе с температурными и мышечными ощущениями они могут давать информацию о размерах, форме, шероховатости, плотности, а также некоторых других свойствах предмета, важных для его определения. Кожная чувствительность слагается из нескольких анализаторов. Тактильное чувство связано с анализаторами, воспринимающими прикосновение и давление. На основе тактильных ощущений может быть развито вибрационное чувство, то есть способность распознавать и оценивать вибрацию (колебания). Для здоровых людей оно имеет небольшое значение, но для слепоглухонемых ощущение вибрации становится одним из возможных способов замены слуха.

Обоняние

Обонятельные рецепторы находятся на слизистой оболочке средней и верхних носовых раковин. Эти клетки с ресничками. Каждая обонятельная клетка способна обнаруживать вещество определенного состава. При взаимодействии с ним она посылает импульса в мозг. Не все вещества способны вызывать раздражение обонятельных клеток, а лишь летучие или растворимые в воде либо в жирах. Одни из запахов приятны, остальные вызывают отвращение.

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.