Пороги проприоцептивной чувствительности

Для разработки правил расчета параметров рабочих мест на основе антропометрических данных, определения допусков при этих расчетах, для выбора адекватных методов исследования и оценки удобства или дискомфорта рабочей позы и определения их специфики, необходимо знать, насколько тонко человек может субъективно ощущать отклонения от той или иной позы, различать изменения параметров элементов рабочего места, стабилизирующих рабочую позу, и можно ли объективно или субъективно зафиксировать эти ощущения. Необходимо знать величину дифференциальных порогов проприоцептивной (мышечно-суставной) чувствительности.

Термин «мышечное чувство» введен в физиологию в 1830 г. английским анатомом Ч. Беллом, считавшим, что сигналы идут только от мышц. Но по мере выполнения исследовательских работ стало ясным, что сигналы о положении тела в пространстве идут и от сухожилий, связок, суставных сумок, суставных поверхностей костей. О том, что число афферентных окончаний огромно, свидетельствует тот факт, что от 1/3 до 1/2 всех волокон в нерве, соединяющем спинной мозг и мышцу, являются афферентными.

Термин «проприорецепция» (от лат. proprius — собственный), означающий «собственное мышечное чувство», предложил Ч. Шеррингтон в 1900 г.

Проприорецепция принимает огромное участие в жизни человеческого организма. Она участвует в процессе сохранения и установления положений тела, в статокинетических рефлексах, реципрокной иннервации, сенсорной коррекции движений, координационной управляемости движений.

Изучение порогов мышечно-суставной чувствительности основано на уникальной способности проприорецепторов мышц, сухожилий, связок, суставных сумок постоянно отвечать на действия раздражителя, информируя центральную нервную систему о степени напряжения мышц, о положении тела в пространстве. Мышечное чувство связано с физиологической активностью нервных клеток в корковом отделе двигательного анализатора, в силу чего это ощущение позволяет не просто зарегистрировать произвольное движение, но и оценить его отдельные параметры — силу, длительность, скорость и т. п. Эта способность мышечной системы постоянно реагировать усилением напряжения на длительно действующий раздражитель, информировать центральную нервную систему о степени этого напряжения, а следовательно, о положении тела в пространстве, используется в эргономических исследованиях.

Величины порогов ощущений зависят от частей тела, которыми совершается движение, его характера и направления. Так, А. Гольдшейдер путем измерения порогов ощущения пассивных движений при разных положениях сочленяющихся частей тела обнаружил три категории сочленений:

а) очень чувствительные, к которым он отнес плечевой, лучезапястный и пястно-фаланговые суставы;

б) средней чувствительности: локтевой, тазобедренный и коленный суставы;

в) малочувствительные: голеностопные и межфаланговые суставы.

П.Фиттс установил, что пространственно-двигательная ориентировка точнее для уровня тела ниже груди. Наиболее точно оцениваются движения руки, совершаемые в направлении из центра направо.

При определении дифференциальной чувствительности в экспериментальной практике наиболее распространенной является трехкатегорийная система ответов «больше», «меньше» и нейтральная, или промежуточная, категория ответов, например «равно», на основании чего строится психометрическая кривая, из которой определяются пороги чувствительности.

На величину порогов влияет целый ряд факторов: интегративная деятельность мозга и, следовательно, посторонние стимулы, характер и степень подготовленности испытуемых, условия эксперимента. В силу того, что в эргономике используются методы исследования, заимствованные из других областей знаний, при проведении лабораторных экспериментов следует проводить предварительные испытания. Их можно осуществлять с участием меньшего количества испытуемых по сравнению с основными экспериментами. Иногда достаточно выявления тенденции в получении того или иного результата, достоверность которого подтверждается статистически после проведения основных экспериментов.

Пример.

Для определения порогов был использован несколько видоизменный метод постоянных стимулов и метод электромиографии. Постоянного стимула в буквальном смысле этого слова не было. Предлагаемый параметр (высота, угол наклона) испытуемый сравнивал с предыдущим и оценивал словами «больше», «меньше», «одинаково». Перед началом эксперимента испытуемому демонстрировали позы, которые следовало принимать во время оценки и смены параметра, и проводили инструктаж.

И предварительные, и основные эксперименты должны проводиться на одних и тех же экспериментальных стендах.

При определении порогов проприоцептивной чувствительности к изменению высоты и угла наклона рабочей поверхности испытуемый сидел за столом на стандартном стуле (высота стула — 440 мм, ширина — 400 мм, глубина — 400 мм), положив предплечья на стол. Размеры рабочей поверхности — 1190 х 595 мм. Расстояние от передней поверхности туловища до края стола — 40 — 60 мм. Высота стола менялась в пределах 705 — 723 мм через интервалы 0, 3, 5, 8, 10, 13, 15, 20 мм. Угол наклона рабочей поверхности изменялся в пределах 0—120 угловых минут с интервалами 0, 30, 50, 60, 90, 100, 110, 120 угловых минут.

Измерение порога чувствительности к изменению высоты и угла наклона поверхности сиденья производили на стуле без спинки. Высота стула подгонялась под длину голени каждого испытуемого индивидуально согласно размеру тела (высота подколенного угла над полом). Высота сиденья изменялась в пределах 405—423 мм через интервалы О, 3, 5, 8, 10, 13, 15, 20 мм. Угол наклона сиденья изменяли от 50 до 160 угловых минут с интервалами 0,20, 40, 60, 80, 90, 100, ПО, 120 угловых минут.

Размеры подставки для ног — 400 х 400 мм. Высота подставки для ног менялась в пределах 0 — 20 мм, через 0, 3, 5, 8, 10, 13,15, 18, 20 мм.

Смена параметров производилась в случайном порядке.

В предварительных экспериментах выяснялось, насколько величина порога зависит (не зависит) от следующих факторов:

q позы испытуемого во время оценки параметра;

q позы ожидания во время смены параметра стенда (высоты и угла наклона опорной поверхности);

q времени оценки;

q времени (скорости) смены параметра стенда;

q абсолютной величины параметра опорной поверхности;

q степени точности инструктажа испытуемого.

Предварительные эксперименты были проведены на примере выявления порогов проприоцептивной чувствительности к изменению высоты стола. Получены следующие результаты.

1. Более фиксированная поза ожидания повышает точность оценки испытуемым.

2. Чем быстрее экспериментатор меняет параметр стенда (2 — 3 с) и чем быстрее испытуемый его оценивает (5 — 7 с), тем меньше сомнений возникает у него при оценке.

3. Введение в текст инструкции фразы «оценку дать как можно быстрее» сокращает продолжительность эксперимента почти в два раза, что предупреждает появление преждевременного утомления испытуемого и повышает точность оценки.

Во время оценки высоты и угла наклона рабочей поверхности испытуемый сидел за столом, опираясь на него предплечьями, держа ноги согнутыми в коленных суставах под прямым утлом (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Поза испытуемого при определении порога различения высоты или угла наклона рабочей поверхности: а — во время оценки параметра, б — во время ожидания смены параметра в 1-м эксперименте, в — во время ожидания смены параметра во 2-м эксперименте

Во время оценки высоты и угла наклона сиденья испытуемый сидел выпрямившись, руки свободно лежали на коленях, ноги согнуты в коленных суставах под прямым углом (рис. 10.3).

Рис. 10.3. Поза испытуемого при определении порога различения высоты или угла наклона сиденья: а — во время оценки параметра, б — во время ожидания смены параметра

При сравнении различных высот подставки для ног испытуемый сидел прямо, держа ноги под прямым утлом, руки на коленях (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Поза испытуемого при определении порога различения высоты подставки для ног: а — во время оценки параметра, б — во время ожидания смены параметра

Каждому испытуемому перед началом эксперимента давалась инструкция. Например, при определении порогов различения высоты рабочей поверхности инструкция была следующая:

«Наша цель — определить, насколько тонко Вы ощущаете изменение высоты стола. Высота стола будет увеличиваться, уменьшаться или оставаться прежней. Настоящую высоту будете сравнивать с предыдущей словами "больше", "меньше", "одинаково" (не старайтесь угадать в цифрах). После того как Вы оценили предъявленную высоту стола, приподнимите руки над столом и, не отвлекаясь, ждите предъявления следующей».

При оценке высоты (угла наклона) сиденья и подставки для ног последнюю фразу инструкции заменяли словами: «После того как Вы оценили высоту (угол наклона) сиденья, приподнимайтесь со стула и ждите предъявления следующей высоты (наклона)» (см. рис. 10.3), или: «После оценки высоты подставки для ног ноги медленно вытяните вперед, обопритесь пятками на табурет и ждите изменения высоты» (см. рис. 10.4).

«Для того чтобы не видеть направления изменения высоты, Вам завяжут глаза. Постарайтесь запомнить предлагаемую высоту, концентрируя внимание на положении кистей, плеч, предплечий, локтей, спины. При изменении параметров сиденья и подставки для ног обратите внимание на положение ног (голеней, бедер, стоп), положение спины и т.п. После замены параметра постарайтесь занять прежнюю позу. Не совершайте быстрых, ненужных движений. После окончания опыта Вы назовете те части тела, которыми в основном ощущали изменение высоты (наклона) стола, стула, подставки для ног.

Оценка предъявляемого варианта длится до команды "стоп", после чего Вы освобождаете поверхность, например снимаете руки со стола, и ждете команды "прошу", после чего руки опять кладете на стол».

После показа поз и получения инструкций, испытуемые некоторое время тренировались, чтобы приобрести навыки в оценке изучаемых параметров. Ответы испытуемых заносились в анкеты.

На основании ответов испытуемых строятся психометрические кривые, по которым определяются пороги чувствительности (см. табл. 10.1).

В качестве числовой меры проприоцептивной чувствительности была принята средняя арифметическая величина — X. Мода (А/о) не всегда пригодна для оценки бимодального распределения, медиана является менее точной оценкой, чем средняя арифметическая (ее ошибка в 1,25 раза больше, чем ошибка среднего).

Для удобства оперирования терминами эту числовую меру можно называть «порогом различения», имея в виду прикладной смысл этого термина.

Эксперименты показали следующее.

1. Порог различения высоты рабочей поверхности, сиденьям подставки для ног одинаков:

∆h = 8 ± 2 мм.

Порог различения изменения угла наклона рабочей поверхности равен:

∆α_р._п. = 90 ± 20 утл. мин.

Порог различения изменения угла наклона сиденья равен:

∆α _р.п. =45 ± 15 утл. мин.

2. Время оценки — 7 —10 с.

3. Величина порогов не зависит от абсолютной величины параметров опорных поверхностей.

4. Оценки не зависят от пола испытуемых и длины тела.

5. Использование метода электромиографии показало, что пороги чувствительности отдельных мышц неодинаковы и значительно выше (12—15 мм) порогов, определенных субъективным методом. Субъективные оценки оказались более тонким индикатором чувствительности в силу того, что при субъективной оценке человек получает информацию в виде суммарного ощущения изменения параметра от всех видов проприоцептивной чувствительности, вестибулярного аппарата, тактильных рецепторов кожи.

Таблица 10. 1

Поиск по сайту: