Анализаторы сигналов

Строение сенсорной системы

Всякая сенсорная система состоит из 3 частей. Краткая характеристика отделов:

1. Периферический. Включает совокупность рецепторов (нервных окончаний).
2. Проводниковый. Это цепочка нейронов и нервные волокна, отвечающие за передачу сигнала от рецептора к нервной системе.
3. Центральный. Определённая область коры головного мозга, где сигнал анализируется и преобразовывается в ощущение. Благодаря распределению информации не происходит путаницы в её непрерывном потоке.

Анализаторы являются частью нервной системы, отвечают за слух, зрение, обоняние, осязание и вкус.

Общая информация о векторных анализаторах электрических цепей

Векторный анализатор электрических цепей — это прибор, который измеряет характеристики прохождения сигнала через тестируемое устройство и характеристики отражения сигнала от его портов. Эти характеристики называются S-параметрами. Для двухпортовых устройств характеристика отражения от первого порта называется S11, характеристика передачи в прямом направлении называется S21, характеристика передачи в обратном направлении называется S12 и характеристика отражения от второго порта называется S22.

Определение четырёх S-параметров тестируемого устройства.

Каждый S-параметр содержит амплитудно-частотную (АЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ) характеристики тестируемого устройства в соответствующем направлении. Существует много стандартных способов отображения измеренных S-параметров на экране векторного анализатора электрических цепей. Вы сами можете выбирать, в каком виде просматривать результаты: в виде графика КСВ или обратных потерь от частоты, диаграммы Смита, амплитуды, фазы, вносимого затухания или усиления, групповой задержки и др.

В качестве примера, на этом рисунке показан экран векторного анализатора Anritsu VNA Master серии MS20xxB с результатами измерения характеристик полосового фильтра. Основные параметры фильтра (S11 и S21) представлены на четырёх подробных графиках. Измерения проводились в диапазоне 1,75 — 2,05 ГГц.

Результаты измерения характеристик полосового фильтра.

Для того, чтобы выполнить измерение, анализатор электрических цепей подаёт на тестируемое устройство синусоидальный сигнал и измеряет сигнал, который отразился и сигнал, который прошёл через устройство. Оба сигнала (отражённый и прошедший) будут отличаться по амплитуде и фазе от тестового синусоидального сигнала. Если анализатор электрических цепей может измерять только амплитуду, то он называется скалярным. Если анализатор может измерять и амплитуду и фазу, то он называется векторным. Практически все современные анализаторы электрических цепей являются векторными, так как именно векторный анализатор позволяет наиболее полно измерить характеристики тестируемого устройства в заданном диапазоне частот.

На этом рисунке в упрощённой форме показано как работает векторный анализатор электрических цепей в режиме измерения передаточной характеристики в прямом направлении (S21). На тестируемое устройство подаётся опорный (эталонный) синусоидальный сигнал с известной амплитудой и фазой. После того, как сигнал пройдёт через тестируемое устройство, его амплитуда и фаза изменятся. Далее, детектор амплитуды и фазы определяет насколько отличается амплитуда и фаза измеряемого сигнала от опорного. Таким образом определяются характеристики тестируемого устройства на одной частоте. При измерении в диапазоне частот, векторный анализатор цепей многократно изменяет частоту опорного сигнала в заданных Вами пределах. Конечно, это сильно упрощённое описание, но принцип работы иллюстрирует хорошо.

Упрощённая структурная схема векторного анализатора электрических цепей в режиме измерения передаточной характеристики в прямом направлении (S21).

Терминология и описание

Термин «анализатор» был введен И. П. Павловым. С его помощью он обозначил целостный нервный механизм, который отвечает за восприятие, обработку информации от внешних, внутренних раздражителей. Психологи выделяют несколько видов анализаторов, которые отвечают за прием данных, — двигательный, кожный, вкусовой, обонятельный, слуховой, зрительный.

Существуют и другие трактовки данного термина. По Ярошевскому и Петровскому, анализатор — нервный аппарат, который отвечает за считывание информации через раздражители, обработку данных.

По Круку и Блейхеру, анализатор — отдельное функциональное образование центральной нервной системы. С его помощью осуществляется восприятие внутренней, внешней информации о явлениях, которые происходят внутри организма и вокруг него.

Еще одна трактовку этого термина можно найти в полном толковом словаре, которые был составлен А. С. Никифоровым. Анализатор — соединение структур центральной, периферической нервной системы. С их помощью осуществляется прием, обработка, передача информации из внешней среды к отделам головного мозга.

Согласно другой трактовке, анализатором называют совокупность приборов для автоматического анализа данных, учета характеристик тканей организма, биохимических, физиологических процессов.

Принцип работы анализатора:

1. Он может осуществлять параллельную многоканальную обработку информации. Это возможно, поскольку существует три формы повышения надежности восприятия — тиражирование определенного раздражителя разными рецепторами, которые относятся к одному анализатору, одновременная работа нескольких систем анализирования информации, дублирование раздражителя парными анализаторами.
2. Сигналы в ЦНС целостные, связаны с другими сигналами. Человек объективно воспринимает реальность.
3. В промежутке между рецепторами, проекционным полем, происходит селекция информации. Это нужно, чтобы исключить поступление слишком большого количества данных за определенный промежуток времени.
4. При переработке информация проходит несколько уровней, каждый из которого сложнее предыдущего.

Анализ поступающей извне информации осуществляется за счет работы нейронов-детекторов. Они отвечают за формирование возбуждения.

Основные функции и базовые свойства ощущений

Как уже было сказано, ощущения являются основой нашего познания. С помощью ощущений живой организм обретает знания о действительности, которые помогают ему выжить.

Все ощущения, независимо от их вида, выполняют три основные функции:

• сигнальная функция – дают организму информацию об окружающем мире;
• отражательная функция – помогают организму сформировать свой субъективный образ мира для ориентации в нем;
• регулятивная функция – позволяют организму адаптироваться к условиям внешнего мира и подстраиваться под возникающие в нем изменения.

Если у человека функционируют все органы чувств и на него непрерывно действуют внешние раздражители, он получает необходимое для здорового существования количество информации. А вот в случае нарушений в функционировании органов чувств или отсутствия внешних раздражителей может возникнуть ряд серьезных расстройств ощущений: анестезия (отсутствие ощущений), гипестезия (ослабевание ощущений), гиперестезия (усиление ощущений), парестезия (неприятные ощущения на коже при отсутствии какого-либо раздражения) и сенестопатия (неприятные ощущения внутри тела при отсутствии каких-либо недугов внутренних органов).

Однако самым опасным нарушением является «чувственный голод» или сенсорная депривация, которая приводит к снижению психической активности к нулю, т.е. погружает человека в состояние сна.

Помимо общих функций, существует также ряд свойств, присущих абсолютно каждому ощущению:

• Специфические характеристики (зрительные ощущения характеризуются яркостью, насыщенностью и т.д., тактильные – мягкостью, твердостью и т.д.)
• Продолжительность (в течение какого времени) и интенсивность (с какой силой), с которыми раздражитель воздействует на тот или иной анализатор.
• Верхний и нижний абсолютные пороги чувствительности, т.е. определенная характеристика силы воздействия со стороны раздражителя, которую соответствующие органы чувств могут воспринимать без ущерба психике.
• Способность определить источник воздействия и то место, на которое он воздействует.

Однако наличие общих свойств не отменяет того, что существует множество абсолютно разных ощущений, каждое из которых возникает как реакция на отдельное раздражение и отражает конкретные свойства объектов. Чтобы лучше понять феномен ощущений, рассмотрим, какие они бывают.

Вкусовой анализатор

Периферический отдел вкусового анализатора — вкусовые рецепторы, расположенные в эпителии языка и, в меньшей степени, слизистой ротовой полости и глотки. Вкусовые рецепторы реагируют только на растворенные в воде вещества, а нерастворимые вещества вкуса не имеют. Человек различает четыре вида вкусовых ощущений: соленое, кислое, горькое, сладкое. Больше всего рецепторов, восприимчивых к кислому и соленому, расположено по бокам языка, к сладкому — на кончике языка, а к горькому — на корне языка, хотя небольшое число рецепторов любого из этих раздражителей разбросано по слизистой всей поверхности языка. Оптимальная величина вкусовых ощущений наблюдается при температуре в полости рта 29°С.

От рецепторов информация о вкусовых раздражителях по волокнам языкоглоточного и частично лицевого и блуждающего нерва поступает в средний мозг, ядра таламуса и, наконец, на внутреннюю поверхность височных долей коры больших полушарий, где расположены высшие центры вкусового анализатора.

Виды анализаторов

Анализаторы расположены в разных частях организма и имеют собственный характер отражений. Их делят на такие группы:

Анализаторы с внешними рецепторами – экстероцептивные – они анализируют ощущения, принятые извне. Также они делятся на контрактные – передача раздражения при контакте (осязание, вкус), и дистантные – воспринимаются на дистанции (слух, обоняние, зрение).
Интероцептивные – отражаются внутри – органы могут ощущать боль, перегревание, охлаждение, жажда, голод, усталость

Правильно распознавать и определять свои внутренние ощущение чрезвычайно важно для человека, чтобы надлежащим образом их описать и трактовать.
Проприоцептивные – находятся в мышцах и связках, вестибулярном аппарате. Благодаря им человек чувствует тяжесть, положение тела, растяжение, невесомость.

Кроме основных пяти органов чувств, которые дают понятие о вкусе, запахе, звуке, прикосновении и внешнем виде, функционируют и внутренние анализаторы, которые не имеют единой физической формы, но помогают чувствовать и другие ощущения, неосязаемые внешне. Разрушительная сила раздражителя сигнализирует организму о тревоге и появляется боль, а чувствуя вибрацию или температуру, можно сориентироваться в дальнейших действиях, в чем и проявляется инстинкт самосохранения.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.

Характеристика анализаторов человека

Первостепенной характеристикой анализаторов человека является его чувствительность. Существуют высокий и низкий пороги чувствительности. У каждого человека он свой. Обычное надавливание на руку может вызывать боль у одного и легкое покалывание у другого, что полностью зависит от чувствительного порога.

Чувствительность бывает абсолютной и дифференцированной. Абсолютный порог указывает на минимальную силу раздражения, который воспринимается организмом. Дифференцированный порог помогает в узнавании минимальных различий между раздражителями.

Латентный период – это промежуток времени от начала воздействия раздражителя до появления первых ощущений.

Зрительный анализатор участвует в восприятии окружающего мира в образном виде. Этими анализаторами являются глаза, где меняется размер зрачка, хрусталика, что и позволяет видеть предметы при любом освещении и расстоянии. Важными характеристиками данного анализатора являются:

1. Изменение хрусталика, который позволяет видеть предметы как вблизи, так и в дали.
2. Световая адаптация – привыкание глаза к освещению (занимает 2-10 секунд).
3. Острота – разделение предметов в пространстве.
4. Инерция – стробоскопический эффект, который создает иллюзию непрерывности движения.

Расстройство зрительного анализатора приводит к различным заболеваниям:

• Дальтонизм – неспособность воспринимать красный и зеленый цвета, иногда желтый и фиолетовый.
• Цветовая слепота – восприятие мира в сером цвете.
• Гемералопия – неспособность видеть в сумерках.

Тактильный анализатор характеризуется точками, которые воспринимают различное воздействие окружающего мира: боль, тепло, холод, толчки и т. д. Главной особенностью является адаптация кожного покрова к внешней среде. Если раздражитель постоянно воздействует на кожу, тогда анализатор снижает собственную чувствительность на него, то есть привыкает.

Обонятельным анализатором является нос, который покрыт волосками, выполняющими защитную функцию. При респираторных заболеваниях прослеживается невосприимчивость запахов, которые поступают в нос.

Вкусовой анализатор представлен нервными клетками, расположенными на языке, которые воспринимают вкусы: соленый, сладкий, горький и кислый. Также отмечается их комбинация. У каждого человека прослеживается своя восприимчивость тех или иных вкусов. Вот почему у всех людей разные вкусы, которые могут отличаться до 20%.

Что такое органы чувств

Поскольку есть у нас глаза, Есть уши, нос, язык и кожа. Цвета, предметы, вкусы, голоса И даже запахи чувствовать мы можем.

Это основа выживания, Для всех известное понятие. У них обычное название: Чувства восприятия.

Органы чувств — это определенная система, являющаяся средством сбора информации для субъекта об окружающем мире и прочих его органов, другими словами, из внутренней и внешней среды организма. Однако у некоторых животных процесс взаимодействия органов чувств и даже их перечень отличаются. Поэтому мы конкретизируем определение системы органов чувств на примере человека.

Органы чувств человека — это вид информационного канала, представляющий собой совокупность рецепторов и часть головного мозга, которые отвечают за принятие различных типов раздражителей, сигнализирующих из окружающей среды. Поэтому органы чувств также называют органами восприятия.

Рецепторы органов чувств относят к 2-м группам:

• дистанционная;
• контактная.

То есть некоторые органы помогают человеку воспринимать сигналы на расстоянии, к примеру, слух, зрение или обоняние, они называются дистанционными. Иные отвечают за физическое прикосновение: вкус и осязание. Первые, в определенной мере, могут взаимозаменять вторые или наоборот. К примеру, чрезмерно развитый слух или осязание, в своем роде, могут служить в качестве механизма коммуникации с окружающей средой, заменяющего плохо развитое зрение человека.

Другими словами, человек получает информацию с помощью органов чувств, которые в дальнейшем отвечают за внутреннюю среду организма и являются неким регулятором его деятельности. Разумеется, человек не смог бы самостоятельно существовать, без всего перечня органов. Представьте если бы вы не имели представления, где вы находитесь, не ощущали бы вкусов, запахов и не слышали звуков.

Органы чувств содержат в себе рецепторы, а также вспомогательные системы

Например, орган зрения заключает в себе веки, ресницы и слезные железы, которые отвечают за защитную функцию, и самое важное — это глазное яблоко, в котором находятся зрительные рецепторы

Также органами чувств характеризуют анатомические образования, которые реагируют на энергию внешних факторов и превращают ее в рефлекторный импульс, а затем отправляют данный сигнал в соответствующие отделы мозга.

Органы чувств отвечают непосредственно за восприятие и внутренних, и внешних факторов. Но процесс анализа происходит непосредственно в коре полушарий самого переднего (конечного) отдела мозга, куда получаемые сигналы поступают по нервным окончаниям, которые объединяют все органы чувств с ведущей нервной системой. На самом деле данный процесс более сложный и состоит не только из указанных этапов, более детально мы его разберем чуть ниже.

То есть за счет способности восприятия окружающих факторов, человек может в дальнейшем проводить их анализ и оценку. К примеру, вы пробуете блюдо в ресторане: в начале вы подносите еду ко рту и, следственно, носу, воспринимаете ее запах, проводите анализ данного раздражителя и даете оценку этому ощущению, затем кладете еду в рот и происходит восприятие, а затем анализ ее вкусовых свойств. В результате вы даете комплексную оценку двум данным ощущениям.

Подводя итоги, органы чувств реагируют на колебания воздуха, световые импульсы, крохотные частицы веществ в воздухе и сигнализируют об этом в наш мозг. А мозг, в свою очередь обрабатывают получаемые сведения. Все эти процессы называются одним словом — ощущения.

Как же называется процесс воздействия на органы чувств? Данный процесс носит несколько названий, такие как: сторонний импульс, сигнал из окружающей среды, но самое основное наименование — это раздражитель. В этой статье данное слово неоднократно применяется, но не стоит расценивать этот термин, как что-то негативное. Раздражителем является вкусная пища, которую вы употребляете, красивая картина, которую вы видите, приятный аромат, который вы чувствуете, ваша любимая песня, которую вы слушаете или постельное белье, к которому вы прикасаетесь.

Таким образом с помощью ощущений, мы получаем необходимые сведения об окружающей нас среде. Мы постарались максимально понятно и на простых примерах растолковать данный вопрос. Давайте теперь подробно разберем сколько органов чувств у человека и какой из них за что отвечает.

Тактильный анализатор

Осязание — это комплекс ощущений, возникающий при раздражении нескольких видов рецепторов кожи. Рецепторы прикосновения (тактильные) бывают нескольких видов: одни из них очень чувствительны и возбуждаются при вдавлении кожи на руке всего на 0, 1 мкм, другие возбуждаются лишь при значительном давлении. В среднем на 1 см2 приходится около 25 тактильных рецепторов, однако на коже лица, пальцев, на языке их гораздо больше. Кроме того, к прикосновениям чувствительны волоски, покрывающие 95% нашего тела. У основания каждого волоска находится тактильный рецептор. Информация от всех этих рецепторов собирается в спинной мозг и по проводящим путям белого вещества поступает в ядра таламуса, а оттуда в высший центр тактильной чувствительности — область задней центральной извилины коры больших полушарий.

Свойства механизмов

Сенсорные механизмы взаимодействуют друг с другом, расширяя восприятие внешнего мира. Если функция одного из них нарушена, другие развиваются сильнее. Все виды анализаторов имеют общие свойства:

1. После завершения воздействия раздражителя восприятие сохраняется.
2. Чувствительность рецепторов можно тренировать, что позволяет снижать или повышать их восприимчивость.
3. Анализаторы способны выделять раздражители по интенсивности воздействия.
4. Чувствительность рецепторов зависит от порогового уровня (чем порог ниже, тем выше восприимчивость).

Рецепторы

Рецепторами называют чувствительные клетки, которые имеют свойства воспринимать раздражения и преобразовывать их в нервный импульс. Они находятся в органах чувств. В зависимости от раздражителя, который они воспринимают, выделяют следующие виды рецепторов:

ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой

• 1. Вкус
• 2. Зрительный анализатор
• 3. Обоняние
• 4. Анализаторы человека

• фоторецепторы;
• хеморецепторы;
• механорецепторы;
• терморецепторы.

Рис. 2. Фоторецепторы человека под микроскопом.

Фоторецепторы воспринимают энергию света и являются частью зрительного анализатора.

Хеморецепторы составляют воспринимающую часть вкусового и обонятельного анализаторов. Они превращают в нервный импульс воздействие химических веществ.

Ощущение вкуса возникает только при растворении вещества в слюне. Если язык высушить и положить на него сахар, человек не ощутит его вкуса пока сахар не будет смочен слюной.

Механорецепторы воспринимают воздействие механических стимулов. Они входят в состав слухового, осязательного и вестибулярного анализаторов человека.

Проводниковая часть анализаторов направляет импульс в центральный отдел. Так, зрительный нерв передаёт нервный импульс от фоторецепторов в головной мозг. По слуховому нерву передаётся в мозг информация от слуховых рецепторов уха.

В центральных отделах анализаторов происходит анализ поступившей информации и формирование ощущений.

Рис. 3. Сенсорные зоны коры мозга.

Именно благодаря тому, что нервные импульсы попадают в различные области мозга, не происходит пyтaницы в их насыщенном потоке.

Что такое анализаторы?

Под человеческими анализаторами в психологии и других науках подразумеваются нервные образования, с помощью которых происходит прием и переработка информации из внешнего и внутреннего мира. Таким образом образуется сенсорная система, когда анализаторы выполняют свою работу с органами чувств. Анализаторы могут быть внешними и внутренними. Внешние — звуковые, вкусовые, зрительные ощущения. Внутренние отвечают за восприятие информации о том, в каком состоянии находятся внутренние органы.
Кроме того, анализаторы делятся на три отдела: воспринимающий, промежуточный и центральный. Первый отвечает за восприятие информации, второй передает поступившую информацию в головной мозг, а в третьем отделе происходит обработка.

Человек вовремя воспринимает поступающую информацию только в том случае, если его анализаторы работают на 100%. В случае, если анализаторы работают со сбоями, то у индивида могут возникать проблемы. К примеру, когда человек не испытывает боли, он может серьезно пораниться и даже этого не заметить. Если реакция не будет своевременной, это может привести к серьезным последствиям.

Характеристика анализаторов

Ведущей характеристикой анализаторов является человеческая чувствительность (есть люди с высоким и низким болевым порогом). К примеру, при надавливании на руку один человек может испытать невыносимую боль, а для другого это будет легким покалыванием.

Образно человек воспринимает мир с помощью зрительного анализатора, то есть глаз. Когда мы смотрим на какие-то предметы, размер наших зрачков меняется, а также задействуется хрусталик. Данный вид анализатора характеризуется:

• изменением размера хрусталика, что помогает человеку видеть предметы вблизи и вдали;
• адаптация к световому освещению, которая в среднем составляет 5-6 секунд;
• острота зрения, с помощью которой предметы различаются в пространстве;
• инерция, с помощью которой создается иллюзия непрерывного движения.
Если у человека наблюдается расстройство данного анализатора, то он может страдать дальтонизмом, цветовой слепотой, а также гемералопией.

С помощью тактильных анализаторов человек ощущает тепло и холод, толчки и боль. Вкусовой анализатор дает возможность чувствовать вкусы продуктов, при этом восприимчивость является индивидуальной. К обонятельному анализатору можно отнести нос, который выполняет защитную функцию благодаря большому количеству волосков внутри. С помощью обонятельного анализатора люди слышат запахи. А в случае болезни они блокируются.

Функциональные особенности

Как уже говорилось выше, основной функцией, которую выполняют анализаторы, является восприятие информации, передача ее в головной мозг. Затем возникают ощущения, что и приводит к определенным действиям. С помощью анализаторов человек на подсознательном или сознательном уровне принимает решения относительно своих дальнейших действий. Каждый орган отвечает за восприятие определенной энергии, а восприятие человека зависит от того, являются ли рецепторы полностью здоровыми. Научиться лучше понимать, освободить голову от негативных мыслей и сделать первый шаг на пути к саморазвитию поможет курс Викиум «Детоксикация мозга».