Все, что мы знаем о мире, о его красках, запахах, звуках, о форме, твердости, вкусе и тепле всех предметов вокруг, мы знаем благодаря нашим чувствам. Это единственные каналы, единственные «входные устройства», по которым мозг получает информацию обо всем вокруг нас и обо всем внутри нас.
Сотни тысяч лет обслуживают людей их чувства. Но только недавно узнали исследователи, как работают они, как устроены в самых интимных своих деталях и какая энергия приводит их в действие. Первый значительный шаг наука об органах чувств сделала, когда первые инженеры изобрели аппаратуру, которой можно было измерять ток в нервах. Случилось это в середине прошлого века.
А теперь инженеры, создавая приборы, ищут новые идеи в физиологических исследованиях. И конечно, бионика, развивая и совершенствуя свои методы, поможет сделать второй большой шаг вперед науке, изучающей чувствующие механизмы, природы.
Наши органы чувств работают приблизительно так, как телевизор. Мир бомбардирует их градом механических, химических, электромагнитных и всяких других сигналов. Они переводят информацию, которую несут эти сигналы, в стандартный для всех нервных клеток на Земле язык электрических импульсов и посылают их по нервам в мозг. В этих импульсах, в их переменной частоте методом, похожим на азбуку Морзе, закодирован смысл каждого сигнала.
Мозг принимает электрическую шифровку и преобразует ее в образы осознанного ощущения.
Органы чувств, которыми владеет животный мир, природой разделены на механические (осязание, слух и тепловые рецепторы) и химические (вкус, обоняние и зрение). Но о чем бы ни сообщали они мозгу: о цвете, о звуке, о тепле или боли - всю свою информацию они преобразуют сначала в электричество. Но не в постоянный ток, а в отдельные разряды одинаковой примерно силы и продолжительности (около тысячной секунды!). Не сила электрических импульсов, а лишь частота, с которой они следуют друг за другом, несет в мозг специфическую информацию. Они очень спешат, когда сигнал, побудивший чувствующий орган к действию, достаточно силен. И совсем не торопятся, когда он слабый.
Если кто-нибудь слегка коснется вашей руки карандашом, мозг узнает об этом, получив от кожных рецепторов около десяти электрических разрядов в секунду. Но если толчок карандашом будет очень сильный, в ту же секунду сразу сто импульсов ринутся по нервам в мозг.
Чтобы первый из них побежал по нервной трассе от органа чувств к мозгу, принятый этим органом сигнал, или, как говорят физиологи, раздражитель, должен превысить некото¬рый минимальный предел — «порог ощущения».
Усилим раздражитель (сильнее прижмем карандаш к руке!), чаще станут импульсы. Нажмем сильнее, еще чаще! Но наступит момент - «предел насыщения», когда никакое добавочное раздражение не сможет увеличить их частоту.
Больше 100 лет назад немецкий исследователь Эрнст Вебер решил узнать, какую минимальную дозу добавочного раздражителя способны уловить наши чувства. Он взял в каждую руку сначала по одинаковому грузу. Потом понемножку увеличивал его в одной руке, пока не почувствовал, что груз в ней стал тяжелее, чем в другой.
Так он установил, что к первоначальному весу (каким бы он ни был!) надо прибавить 7 его часть, чтобы человеческая рука ощущала эту прибавку.
Возможно, чувство, которое Вебер исследовал на себе, было у него не очень развито. Потому что позднее ученые, экспериментируя с другими людьми, получили иные цифры: по-видимому, предел чувствительности к изменению нагрузки лежит не около одной семнадцатой, а у одной пятидесятой первоначального веса. Более дробные различия наша нервная система не воспринимает.
Но закон, названный именем Вебера, остается в силе: у каждого раздражителя есть своя определенная и постоянная (во всяком случае, при раздражениях средней силы) добавочная доза, которая вызывает в наших чувствах соответствующие ощущения.