Измерение вибрационных ощущений. Их пороги в сравнении с порогами слуховых ощущений

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 51Следующая ⇒

Вибрация, как всякие колебания, характеризуется частотой колебаний в единицу времени и амплитудой, размахом. Частота колебаний измеряется герцами — количеством колебаний в секунду. От амплитуды вибраций зависит их интенсивность. Амплитуда измеряется долями метра: сантиметрами, микронами (десятитысячная часть сантиметра) и др. Кроме этого, для характеристики силы вибрации пользуются теми же специальными логарифмическими единицами измерения — децибелами, которые применяются для обозначения громкости звука.

Первоначально для исследования вибрационной чувствительности использовались наборы камертонов, имеющих различное количество колебаний в секунду (64, 128, 256 гц и др.). Колеблющиеся ножки камертона прикладывали к коже человека. О тонкости вибрационной чувствительности судили по времени, в течение которого человек продолжал ощущать вибрации, несмотря на их постепенное затухание. Однако применение камертонов не давало возможности вполне точно охарактеризовать вибрационную чувствительность из-за ограниченного набора частот вибраций и невозможности точно дозировать силу вибраций. Более точные исследования вибрационной чувствительности стали проводить при использовании для этой цели генератора электрических колебаний, соединенного с вибратором. Генератор дает строго постоянный широкий диапазон частот от единиц до десятков тысяч колебаний в секунду с определенной, варьируемой силой звука от единиц до 130 дб. Электрические колебания, возникающие в генераторе, передаются вибратору. Вибратор имеет колеблющуюся пластинку или стержень, которые прикладываются к коже.

Ощущение вибрации может возникнуть при воздействии на любой участок кожной поверхности человека. Однако различные участки тела по-разному чувствительны к вибрационным раздражениям. Наиболее чувствительна кожа кончиков пальцев рук, затем кожа свода стопы и живота. Наименее чувствительна кожа шеи, плечевого пояса и бедра (исследования Е.Ц. Андреевой-Галаниной, 1956, и др.).

Вибрационная чувствительность кончиков пальцев рук исследована больше, чем чувствительность других участков тела. Прикладывая пальцы к пластинке вибратора, человек ощущает ее вибрации не только при нескольких колебаниях в секунду, но даже при сотнях и тысячах колебании в секунду. Наибольшее количество колебаний в секунду, воспринимаемое как вибрации, различно у разных людей. Самая высокая частота колебаний, которая была зарегистрирована как воспринятая, составляет 8000 гц (Л. Гудфелло [Ь. СоосИеПслу], 1933; Е.Ц. Андреева-Галанина, 1956) и даже 12 000 гц (Ф. Джелдард [Р. Се1с1агс1] и Дж. Уэйтс [Л. Шеп.2], 1948). Однако для того чтобы были восприняты вибрации высокой частоты, должна быть значительно увеличена амплитуда их колебаний. Следует полагать, что восприятие вибрации высокой частоты и большой силы происходит на основе костной проводимости. В диапазоне же средних частот (в пределах 1000 гц) оказывается достаточной интенсивность колебаний, амплитуда которых не превышает нескольких микронов.

Благодаря вибрационным ощущениям человек способен не только устанавливать сам факт наличия или отсутствия вибраций, но и различать, насколько одни вибрации отличаются от других по частоте и силе. Наиболее тонкие различия между вибрациями удается установить при частоте колебаний в пределах от 100 до 400 гц. Это хорошо согласуется с физиологическими данными, полученными при изучении тактильных рецепторов кожи животных, Р. Гьюилке и Р. Хьюссе (К. Сие1ке К. Ниуззеп, 1959), Т. Квильям и И. Армстронг (Т. ОшШат, I. Агтз1; гопд, 1963), А.С. Миркин (1967) приводят данные, показывающие, что в этом диапазоне частот рецепторы давления (тельца Пачини) отвечают на стимуляцию, причем наибольшая чувствительность отмечается при частотах 100 — 250 гц. В диапазоне от 100 до 400 гц человек может различать два потока вибрации, отличающихся друг от друга по частоте колебаний в один полутон (В. Кнудсен [V. Кпийзеп], 1928, и др.), т. е. вибраций при звучании струн от удара двух соседних клавиш рояля. По данным некоторых других авторов (У. Роберте [Ш. КоЬег1: 8], 1932; и др.), различительная чувствительность к частоте вибрационных колебаний еще выше. Однако нахождение различий между двумя потоками вибраций более высокой частоты (свыше 500 гц) оказывается малодоступным для человека..Человек способен различать вибрации и по интенсивности. Разностный порог интенсивности вибраций в диапазоне самого ясного их различения (при 100 — 400 гц) равняется единицам микрона.

Возможно также различение вибраций, одновременно воздействующих на разные участки кожи. Однако надежное различение сигналов, подаваемых на несколько вибрационных датчиков, зависит от многих факторов. Один из существенных факторов — это расстояние между датчиками. Оно должно быть больше величины рецептивного поля. Так, для предплечья — больше 4 см, для кончиков пальцев — больше 1 мм. Даже при учете величины рецептивного поля различение сигналов, поданных одновременно на несколько датчиков, затруднительно из-за явления «маскировки». Это явление не обнаруживается, если сигналы включаются с интервалом 10 — 40 мсек (Е. Шмид [Е. ЗсЪппс! ], 1961; Ц. Шеррик [С. ЗЬегпк], 1964; Т.А. Каминская, 1965).

Сравнивая возможности вибрационной и слуховой чувствительности, необходимо отметить, что слуховой анализатор дает значительно более полное и точное отражение вибрационных воздействий, чем кожный. Слуховой анализатор реагирует на заметно более широкий диапазон частот. Пределы вибрационной чувствительности лежат примерно от 5 до 8000— 12 000 колебаний в секунду, тогда как пределы слуховой чувствительности от 16 до 20 000 гц и выше. Различительная чувствительность слуха к частоте колебаний в секунду в 20 — 30 раз выше вибрационной даже в диапазоне наибольшей различительной вибрационной чувствительности (от 100 до 400 гц).

Для возникновения слуховых ощущений достаточно воздействия вибрации во много раз меньшей интенсивности, чем для появления вибрационных ощущений (меньшей на 40— 115 дб, по данным Л. Гудфелло [Ь. СоосКеНслу], 1933). Поэтому у людей с сохранным органом слуха вибрационная чувствительность в значительной степени перекрывается более тонкой, высокоразвитой слуховой чувствительностью.

3. Развитие тактильно-вибрационной чувствительности у глухих детей

Роль вибрационной чувствительности очень велика у людей с полной потерей слуха.

Весьма выразительно о роли вибрационных восприятий рассказывает слепоглухая Ольга Скороходова (1954). Благодаря вибрационным ощущениям она может узнать о наличии какого-либо предмета или явления, определить место, где он находится, установить некоторые его свойства. Так, по вибрациям пола она ощущает падение предметов, стук передвигаемой мебели, шум открывающейся двери, узнает, когда кто-либо ходит по комнате и в какой обуви. По сотрясению мостовой Ольга Скороходова распознает проезжающий мимо транспорт: автобус, трамвай, автомобиль или тяжелый грузовик. Может определить что источник вибрации находится не в той комнате, где она, а в соседней или в комнате этажом ниже, иногда даже на улице. Вибрационные ощущения позволяют ей различать предметы по свойствам.

Так по вибрации пола или стола она узнает, с какой скоростью печатают на машинке, стоящей на столе.

Вибрационная чувствительность может оказать заметную помощь в познании и в тех случаях, когда у практически глухих людей имеются остатки слуха. Это объясняется тем, что для возникновения вибрационных ощущений могут быть достаточными воздействия меньшей интенсивности, чем те, которые необходимы и для возникновения слуховых ощущений при пораженном слухе. Так, вибрации, имеющие частоту 60 — 250 колебании в секунду, ощущаются глухими при интенсивности, равной 40 — 70 дб. Для восприятия глухими вибраций большей частоты требуется большая интенсивность воздействия, но все же она часто остается ниже порога пораженной слуховой чувствительности.

Однако для того, чтобы глухой мог использовать вибрационную чувствительность как познавательное средство, требуется специальная педагогическая работа (А.В. Ярмоленко, 1949, 1961). Маленьким детям трудно выделить ощущения вибрации в общем комплексе ощущений, а также понять, что именно является источником этих ощущений, особенно в том случае, когда вибрации исходят от удаленных предметов и источника вибраций дети не видят.

Вибрационные ощущения приобретают предметное значение для ребенка, когда общающийся с ним взрослый обращает его внимание на те различия в ощущениях, которые возникают при прикладывании руки к вибрирующему предмету и предмету, находящемуся в покое. Например, сначала прикладывают руку ребенка к столу, на который ставится вибрирующий камертон, и затем к столу без камертона. После того как ребенок научится выделять свои вибрационные ощущения, его нужно приучить правильно локализовать источник вибрации в пространстве. В дальнейшем важно знакомить детей с разнообразными вибрирующими предметами, чтобы они учились различать вибрации и правильно определять, какими предметами они вызываются.

При специальных упражнениях, направленных на развитие вибрационных ощущений, у глухих детей наблюдается заметное повышение вибрационной чувствительности. В результате двухлетней работы с использованием вибрационной чувствительности в педагогическом процессе глухие дети стали различать вибрации значительно более слабой интенсивности, чем до упражнений (М.Г. Абрамова и М.П. Могильницкий, 1936).

К среднему и старшему школьному возрасту вибрационные ощущения начинают играть все большую роль в жизни глухих детей. Они развиваются относительно больше, чем у детей с нормальным слухом. По данным специального исследования, глухие дети старшего школьного возраста различают вибрации костного телефона кончиками пальцев при меньшей интенсивности вибраций — на 5 —20 дб, чем дети с нормальным слухом (Н.П. Парамонова, 1958). Развитие вибрационных ощущении проявляется и в формировании умения локализовать источник колебаний в пространстве. Были проведены опыты, в которых вибрирующий камертон устанавливали в разные места специальной подставки. Испытуемые касались пальцами рук или локтями определенного места этой подставки и должны были определить по характеру ее вибраций, где находится вибрирующий камертон, для них невидимый. Основную часть испытуемых составляли глухие и слышащие дети старшего школьного возраста и взрослые. Оказалось, что глухие испытуемые определяли место источника вибрации почти в 2 раза точнее, чем слышащие (В.М. Соколов, 1955).

С.С. Маркарян (1958) обнаружил у глухих снижение абсолютных порогов ощущения, т. е. увеличение чувствительности, к вибрационным воздействиям в диапазоне 100— 1000 щ.

Исследование особенностей различения вибрационных сигналов, воздействующих одновременно на разные участки кожи на плече и предплечье правой и девой руки (Л.И. Переслени, 1970), показало, что большинство обследованных глухих школьников, учащихся XI класса, 18 — 21 года хорошо различают комплексные сигналы, однако время реакции существенно зависит от сложности задачи на различение. На рис. 7 показано значительное увеличение латентных периодов реакции на сигналы, различение которых затруднено из-за взаимных маскирующих влияний работающих вибраторов. (В исследовании использовались различные сочетания сигналов: 1и2; 1иЗ; 1, 2 и 4; 1, 3и4 и др. — см. рис. 7, схему в правом углу. Сигналы подавались при помощи вибраторов, включаемых в определенных комбинациях и последовательности с помощью специального устройства.) Регистрация длительности латентных периодов реакции выявила, что у глухих при различении более простых комплексных сигналов латентные периоды могут быть короче, чем у слышащих испытуемых (рис 8). Усложнение тактильных сигналов приводит к тому, что разница между глухими и слышащими уменьшается. А у некоторых глухих при усложнении пространственного узора комплексного тактильного раздражения обнаруживаются значительные затруднения в его опознании и отличении от других аналогичных тактильных сигналов (рис. 9). Это предположительно может быть связано с органическими или функциональными изменениями центральной нервной системы у этих испытуемых.

Развитие вибрационной чувствительности имеет большое значение для овладения словесной речью, правильным ее восприятием и произношением у глухих детей. Некоторые из вибраций, возникающие при речепроизнесении, улавливаются.

20 40 60 80 100 тзес

Рис. 9. Вероятность различения сложных тактильных сигналов:

I — у слышащих, Па — у глухих, Пв — у глухих с остаточными

явлениями поражения центральной нервной системы

глухим при прикладывании ладони к шее говорящего, к его лицу, при поднесении ладони ко рту, а также посредством специальных устройств, включающих микрофон, усилитель и вибратор.

В результате тренировки глухие научаются распознавать с помощью этих устройств некоторые звуки речи, отдельные знакомые слова и даже предложения. Глухие с помощью вибраторов лучше улавливают, чем при чтении с губ, такие элементы речи, как словесное и логическое ударение, темп речи и ее ритм. Все это в целом позволяет удачно сочетать восприятие речи посредством вибрационной чувствительности с чтением с губ. Вибрационная чувствительность помогает глухому осуществлять и контроль за собственным произношением⁴.

Начиная с 30-х годов большое число исследователей направило свои усилия на изучение возможностей использования кожного анализатора для восприятия через кожу речевых сигналов. Однако на основе многочисленных попыток передавать на кожу через телефоны разной конструкции непреобразованную речь было установлено, что разборчивость воспринимаемой речи при таком способе ее передачи крайне низка. В связи с этим наметились два подхода к проблеме. Один, о котором говорилось выше, — это использование кожного анализатора для помощи чтению с губ, в помощь зрению. Второй путь — это поиск путей передачи через кожу преобразованной или перекодированной речевой информации. Одним из таких путей является подача на вибраторы сигналов азбуки Морзе. Исследования, проведенные в этом направлении в США, дали положительные результаты. В СССР в настоящее время разработаны специальные телефонные приставки с выходом на костный телефон (Ю. М. Бобриков и И. В. Цукерман, 1967), которые позволяют глухим «разговаривать» по телефону, передавая и принимая азбуку Морзе. Скорость передачи и восприятия азбуки Морзе составляет 30 — 50 знаков в минуту (при приеме на слух она достигает 190 знаков в минуту), так что возможности такого способа общения ограничены.

В различных странах мира разрабатываются разные виды «кожных языков». Один из таких «кожных языков» разработан Ф. Джелдардом (Р. СеИаго!, 1960) в США. Английский алфавит закодирован на основе 11 переменных вибрационных сигналов: места воздействия (5 датчиков), уровня интенсивности (3), длительности сигналов (3). После тренировки скорость приема информации равна 190 — 335 буквам в минуту. Эта скорость превышает все ранее достигнутое, но недостаточна для восприятия устной речи.

Существует несколько видов систем, основанных на принципе частичного кодирования звуковых сигналов с выходом на датчики прикладываемые к коже. Одна из них представлена аппаратом, разработанным в Стокгольме (Г. Фант [С. Рап1], 1964). В этом аппарате весь частотный спектр речевых сигналов разбит на 10 каналов с выходом на 10 вибраторов, воздействующих на 10 пальцев обеих рук.

⁴ Подробнее о роли вибрационной чувствительности в овладении глухими детьми словесной речью см. главу «Устная речь».

Это устройство, хотя и не смогло обеспечить беглого восприятия устной речи глухими, способствует выработке правильного произношения.

Тот же принцип разделения частотного диапазона речи на несколько каналов с помощью узкополосных фильтров использован в приборах Р. Гьюилке и Р. Хьюссена [К. СиеПсе, К. Ниуз-кеп, 1959] и др.

Существует попытка кодирования речи с использованием не только вибрационных, но и электрокожных раздражений, а также раздражений кожи воздушной струей.

Однако на данном этапе развития ни одна из этих систем не может обеспечить такую высокую скорость передачи информации, которая позволяла бы воспринимать устную речь. В то же время физиологическая пропускная способность кожного анализатора достаточно велика, и поэтому исследователи продолжают искать новые способы передачи информации через кожу.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒