2.2 Слуховой анализатор

Слуховой анализатор играет меньшую роль в создании иллюзий, однако его значение в профессиональной деятельности пилота огромно. Имея некоторое представление о функции слухового анализатора, легче понять функции вестибулярного анализатора, тем более, что оба анализатора анатомически расположены во внутреннем ухе. Рассмотрим сначала слуховой анализатор.

Адекватным раздражителем для слухового анализатора является звук в диапазоне от 16 до 20 Гц. Звуковое давление, проходя через слуховой проход (выполняющий роль резонатора звука и предохраняющий внутренние части уха), воздействует на барабанную перепонку и вызывает ее колебания. Барабанная перепонка соединена со слуховыми косточками, которые передают колебания перепонки внутреннему уху. Звук, уловленный ушной раковиной, дойдя до внутреннего уха, усиливается в 90 раз, и возрастающее давление передается слуховыми косточками звуковоспринимающему органу Корти с волосковыми клетками – рецепторами. Последние расположены на внутренней поверхности так называемой улитки, части костного лабиринта уха (см. рисунок 2.3). Лабиринт заполнен лимфатической жидкостью и состоит кроме улитки из полукружных каналов и отолитового органа. В верхней части улитки имеется отверстие, через которое первоначальное колебание барабанной перепонки и слуховых косточек передается этой жидкости. Колебания жидкости улавливаются нервными рецепторами и преобразуются в нервные импульсы, которые передаются по слуховому нерву в мозг, где происходит их анализ и синтез.

Воздействие звуковых колебаний субъективно воспринимается как громкость звука, которая зависит от интенсивности звукового давления. В качестве единицы уровня громкости звука принят фон. Это минимальное звуковое давление, которое человек может расслышать при частоте 1000 Гц. В таблице 2.3 представлены уровни громкости звука различных источников [28].

Рис. 2.3. Структурная схема слухового и вестибулярного анализатора:

1 – слуховой проход; 2 – барабанная перепонка; 3 – слуховые косточки; 4 – овальное отверстие; 5 – улитка; 6 – слуховой нерв; 7 – отолитовый орган; 8 – полукружные каналы; 9 – вестибюлярный нерв

Таблица 2.3

Уровни громкости различных источников звука

Для характеристики величин, определяющих: восприятие звука, существенным является не столько абсолютное значение интенсивности звука, сколько его отношение к пороговым значениям. В качества таких относительных единиц в акустике используется децибел (дБ), логарифмическое выражение звукового давления.

С возрастом у человека происходит снижение слуха, т. е. возрастают пороги чувствительности рецепторов к звуку, особенно высоких частот. Человеческое ухо приспособлено для восприятия очень широкого диапазона частот, особенно большая чувствительность уха к слуховым частотам от 100 до 8000 Гц (частотный диапазон речи), интенсивностью до 65 дБ.

При наличии постороннего шума снижается разборчивость звуковых сигналов (речи), т. е. повышается порог слышимости полезного сигнала (речи) под влиянием шумовой помехи. Это эффект маскировки, который зависит от уровня громкости маскирующего шума и его спектра. Наиболее распространенный вид помехи – широкополосный шум. Влияние шума на разборчивость речи зависит от соотношения уровня шума и речи. Для удовлетворительного восприятия речи ее уровень должен превышать уровень шума примерно на 6 дБ [76]. Специфический вид маскировки – «речевой коктейль», при котором стоит задача выделения одного речевого сообщения из нескольких слышимых одновременно. Разборчивость речи в этих условиях зависит от многих факторов, не только от громкости речи. Ухо способно различать нужный голос среди двух‐трех абонентов. Из двух одновременных сообщений точнее воспринимается поступившее на 0,2–0,4 с раньше.

Оптимальным считается темп речи 60–80 слов/мин. с интервалами между словами 1 с, допустимым является темп до 120 слов/мин [76].

Наиболее вредным для уха является звук в полосе частот 3000 – 4000 Гц. Поэтому средства защиты от шума должны быть достаточно эффективны именно в этом диапазоне частот и не должны препятствовать звуку человеческого голоса.

2.3 Вестибулярный анализатор

Вестибулярный анализатор является наиболее важным после зрительного в деятельности пилота. Рецепторы вестибулярного анализатора расположены в полукружных каналах и преддверии лабиринта внутреннего уха. Совместно с информацией от рецепторов, расположенных в мышцах, связках, суставах и коже, вестибулярный анализатор обеспечивает равновесие тела, а также координацию и анализ движения тела (его частей) в пространстве. Его важной функцией является информация об изменении положения тела в пространстве под влиянием угловых или прямолинейных ускорений. Постоянная скорость на функции вестибулярного аппарата не сказывается.

Вестибулярные нервные волокна начинаются с лабиринта и направляются прямо в головной мозг, где производится обработка информации. Вестибулярный нерв тесно связан с другими, особенно с глазодвигательным нервом и вегетативной нервной системой, при раздражении которых могут возникать головокружение, рвота, потливость, нистагм, изменение походки. Эти проявления тесно связаны с раздражением вестибулярного анализатора, которое может возникнуть при резких движениях головой, туловищем, руками и ногами.

Наиболее важным и объективным показателем состояния вестибулярного анализатора является нистагм – непроизвольные колебательные движения глазных яблок, возникающие вследствие нарушения равновесия между лабиринтами, или при раздражении одного из них (одностороннее раздражение). Часто нистагм сочетается с нарушением равновесия и походки.

Раздражение вестибулярного аппарата возникает не только при действии углового ускорения (вращения), но и при действии на внутреннее ухо тепла или холода (например, холодной или теплой воды) [76].

Вестибулярный аппарат обеспечивает адекватную (правильную) информацию о поворотах и наклонах головы в общей сложности до нескольких угловых секунд. Ощущение углового (вращательного) движения испытывается лишь в начальный момент вращения и при его остановке. При продолжающемся равномерном вращении, а также через некоторое время после его остановки возникает ощущение прекращения вращения.

Угловое движение самолета, которое по своей скорости ниже порога чувствительности вестибулярного аппарата (порядка одного градуса в секунду), может вызывать иллюзии пространственного положения. В этом случае пилот может даже не ощущать начала вращения (например, крена или рысканья самолета) и будет воспринимать движение самолета в плоскости горизонта и по прямой, хотя на самом деле самолет может быть в положении крена или (и) лететь по кривой.

Большое значение в происхождении иллюзий в полете имеет ускорение Кориолиса, когда на фоне вращательного движения в одной плоскости происходит движение в какой‐либо другой, не совпадающей с ней плоскости. Например, при выполнении виража или поворота самолета, если пилот быстро наклонит голову (для настройки радиостанции и т.п.), то могут возникать сильное головокружение, соответствующие вегетативные реакции (рвота, потливость и т.п.) и иллюзии пространственного положения. Поэтому во время вращательных и криволинейных движений в полете пилоты должны, как правило, избегать движений головой.

Воздействие на человека угловых ускорений вызывает также нистагм глазных яблок. Поскольку в полете положение приборной доски остается фактически неизменным по отношению к пилоту, то возникновение нистагма затрудняет считывание показаний приборов и способствует возникновению иллюзии пространственного положения. После окончания вывода из крена пилот может испытывать чувство собственного вращения, а также вращения окружающих предметов (огни на земле, звезды). Но эти ощущения могут не возникать или быстро прекращаться, если зрительные ориентиры видны отчетливо и хорошо знакомы пилоту [16, 20].

Вестибулярный аппарат с помощью купулярных рецепторов воспринимает сигналы угловых ускорений, а с помощью макулярных рецепторов – сигналы линейных ускорений и вектора гравитации (земного притяжения) и обеспечивает таким образом правильное положение человека в пространстве. При отсутствии зрительного контроля человек способен определить направление вертикали (т. е. положение своего тела относительно земли) с точностью до нескольких градусов в зависимости от положения тела, жесткости сидения, продолжительности пребывания в наклонном положении и других факторов. Восприятие, обусловленное земным притяжением, поддерживает тонус мышц, обеспечивающих устойчивость заданного положения. При наклоне головы в любую сторону поступают сигналы об этом в вестибулярный аппарат. Прямолинейное ускорение ощущается при езде в городском транспорте, при подъеме и спуске на лифте, при наборе высоты и в других аналогичных случаях [16].

Организм человека не отличает силы земного притяжения от силы, возникающей вследствие ускорения. Поэтому при выполнении виража, т. е. разворота самолета с соответствующим креном, когда результирующая двух сил направлена перпендикулярно к полу кабины, пилот при недостаточном опыте может ощущать себя летящим горизонтально и не воспринимать крена, т. е. возникает иллюзия [16].

При длительных раздражениях вестибулярного аппарата могут появляться симптомы морской или воздушной болезни (болезни передвижения).

Несмотря на описанные особенности, вестибулярный аппарат, воспринимая сигналы ускорений и информацию о движениях головы, обеспечивает относительную фиксацию изображения на сетчатке глаза, возможность контролировать показания приборов, осуществлять визуальную ориентировку и сравнительно быстро приспосабливаться к изменению силы тяжести [16].

Обследуя летчиков, подверженных иллюзиям пространственного положения, исследователи пришли к выводу, что их вестибулярная чувствительность мало отличается от чувствительности успешно летающих летчиков, а также людей нелетных профессий [16, 20]. В процессе подготовки и тренировки пилотов у них обычно происходит адекватная перестройка вестибулярной чувствительности. Однако такая чувствительность существенно меняется после длительного перерыва в летной работе, при утомлении, стрессе, а также воздействии интенсивного шума и вибрации. Это обстоятельство пилотам необходимо учитывать в летной работе.