3.4 其他感觉机能及其特征

3.4.1 肤觉

从人的感觉对人机系统的重要性来看，肤觉是仅次于听觉的一种感觉。皮肤是人体上很重要的感觉器官，感受着外界环境中与之接触物体的刺激。人体皮肤上分布着三种感受器：触觉感受器、温度感受器和痛觉感受器。用不同性质的刺激检验人的皮肤感觉时发现，不同感觉的感受区在皮肤表面呈相互独立的点状分布。皮肤感觉信息经神经传到脑干，再从脑干广泛地分送至大脑其余部分，这些信息之中，有许多在大脑较低层次组织中即加以处理，而不会传到大脑皮层中使个体能意识它们的存在。在没有意识到它们存在的情况下，这些信息就在帮助个体调整清醒状态和处理情绪，并协调其他感觉信息的意义，还会觉察某项刺激是否具有危险性，从而使个体以最快的速度采取有效的行动。例如，当手不小心碰到滚烫的热水时，手会反射性地缩回，从而避免手被烫伤。这个过程中，个体并没有在缩手之前意识到疼痛和危险，而是在之后才意识到的。

1．触觉

（1）触觉感受器。触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤浅层的触觉感受器而引起的，而压觉是较强的机械刺激引起皮肤深部组织变形而产生的感觉，由于两者性质上类似，通常称为触压觉。

触觉感受器能引起的感觉是非常准确的，触觉的生理意义是能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑程度以及表面机理等机械性质的触感。在人机系统的操纵装置设计中，就是利用人的触觉特性，设计具有各种不同触感的操纵装置，以使操作者能够靠触觉准确地控制各种不同功能的操纵装置。

根据对触觉信息的性质和敏感程度的不同，分布在皮肤和皮下组织中的触觉感受器有：游离神经末梢、触觉小体、触盘、毛发神经末梢、棱状小体、环层小体等。不同的触觉感受器决定了对触觉刺激的敏感性和适应出现的速度。

（2）触觉阈限。对皮肤施以适当的机械刺激，在皮肤表面下的组织将引起位移，在理想的情况下，小到0.001mm的位移就足够引起触觉感受。然而，皮肤的不同区域对触觉敏感性有相当大的差别，这种差别主要是由皮肤的厚度、神经分布状况引起的。测定了男性身体不同部位对刺激的感觉阈限，结果如图3.14所示。研究表明，女性的阈限分布与男性相似，但比男性略为敏感。还发现面部、口唇、指尖等处的触点分布密度较高，而手背、背部等处的密度较低。触觉的感受区在皮肤表面呈相互独立的点状分布。

与感知触觉的能力一样，准确地给触觉刺激点定位的能力，由受刺激的身体部位不同而异。研究发现，刺激指尖和舌尖，能非常准确地定位，其平均误差仅1mm左右。而在身体的其他区域，如上臂、腰部和背部，对刺激点定位能力比较差，其平均误差几乎有1 cm左右。一般说来，身体有精细肌肉控制的区域，其触觉比较敏锐，研究结果如图3.1 5所示。

如果皮肤表面相邻两点同时受到刺激，人将感受到只有一个刺激；如果接着将两个刺激略为分开，并使人感受到有两个分开的刺激点，这种能被感知到的两个刺激点间最小的距离称为两点阈限。两点阈限因皮肤区域不同而异，其中以手指的两点阈限值最低。这是手指利用触觉进行操作的一种“天赋”。

2．温度觉

温度觉包括两种独立的感觉——冷觉和热觉。刺激温度高于皮肤温度时引起热觉，低于皮肤温度时引起冷觉。不能引起皮肤冷热觉的温度常被视为温度觉的“生理零度”。但生理零度能随皮肤血管膨胀或收缩而变化，因而同一温度刺激在生理零度变化前和变化后所引起的温度觉有所不同。

温度觉的产生是同大脑皮肤分析器皮层部分的工作分不开的。这可以通过条件反射的方法引起温度感觉来证明。光、声、颜色等都可以成为温度的信号。如在实验室中先给被试者以光的刺激，随后以43℃的刺激物接触手的皮肤，在光和热结合若干次之后，建立了条件反射，单是光的出现即可引起热感觉，而且手的血管也同时舒张。

温度觉的阈值是温度变化为0.001℃/s；冷觉的阈值是温度变化为0.004℃/s。这些阈值的刺激在持续3s后，就发生了适应的变化。

皮肤表面对温度变化速度的敏感性，和皮肤受刺激表面积的大小有直接关系。受刺激的皮肤表面积越大，温度感觉阈值就越低。实验证明，在全身皮肤都受到刺激时，温度只要每秒升高0.0008℃，就可以引起人们的温度觉。

超过45℃以上的刺激物作用于人的皮肤表面，就会产生热觉或称烫觉。温度达45℃以上的刺激物作用于人的皮肤表面时，痛觉的神经纤维就积极地参与活动而兴奋起来，从而产生痛觉（烫的感觉）。

3．痛觉

痛觉是有机体受到伤害性刺激所产生的感觉，是有机体内部的警戒系统，能引起防御性反应，具有保护作用。但是强烈的疼痛会引起机体生理功能的紊乱甚至休克。痛觉种类很多，可分为皮肤痛，来自肌肉、肌腱和关节的深部痛和内脏痛，它们各有特点。痛觉达到一定程度，通常可伴有某种生理变化和不愉快的情绪反应。人的痛觉或痛反应有较大的个别差异。有人痛感受性低，有人则较高。痛觉较大的个体差异与产生痛觉的心理因素有很大关系。痛觉在民族、性别、年龄方面也存在着一定的差异。影响痛觉的心理因素主要是注意力、态度、意志、个人经验、情绪等。

组织学的检查证明，各个组织的器官内，都有一些特殊的游离神经末梢，在一定刺激强度下，就会产生兴奋而出现痛觉。这种神经末梢在皮肤中分布的部位，就是所谓痛点。每一平方厘米的皮肤表面约有100个痛点，在整个皮肤表面上，其数目可达一百万个。

痛觉的中枢部分，位于大脑皮层。机体不同部位的痛觉敏感度不同；皮肤和外黏膜有高度痛觉敏感性；角膜的中央，具有人体最大的痛觉敏感性。痛觉具有很大的生物学意义，因为痛觉的产生，将导致机体产生一系列保护性反应来回避刺激物，动员人的机体进行防卫，或改变本身的活动来适应新的情况。

3.4.2 本体感觉

人在进行各种操作活动的同时能给出身体及四肢所在位置的信息，这种感觉称为本体感觉。本体感觉系统主要包括两个方面：一个是耳前庭系统，其作用主要是保持身体的姿势及平衡；另一个是运动觉系统，通过该系统感受并指出四肢和身体不同部分的相对位置。

在身体组织中，可找出三种类型的运动觉感受器。第一类是肌肉内的纺锤体，它能给出肌肉拉伸程度及拉伸速度方面的信息；第二类位于腰中各个不同位置的感受器，它能给出关节运动程度的信息，由此可以指示运动速度和方向；第三类是位于深部组织中的层板小体，埋藏在组织内部的这些小体对形变很敏感，从而能给出深部组织中压力的信息。在骨骼肌、肌腱和关节囊中的本体感受器分别感受肌肉被牵张的程度、肌肉收缩的程度和关节伸屈的程度，综合起来就可以使人感觉到身体各部位所处的位置和运动，而无需用眼睛去观察。如综合手臂上双头肌和三角肌给出的信息，操作者便了解到自己手臂伸张的程度；再加上由双头肌、三头肌、腰、肩部肌肉进一步给出的信息，就会使人意识到手臂需要给予支持。换句话说，信息说明此时手臂的位置处于水平方向。

运动觉系统在研究操作者行为时经常被忽视，原因可能是这种感觉器官用肉眼看不到，而作为视觉器官的眼睛、作为听觉器官的耳朵，则是明显可见的。然而，在用手的动作操纵一个头部上方的控制件时不需要眼睛看着脚和手的位置，就会自觉地对四肢不断发出指令。

在训练技巧性的工作中，运动觉系统有非常重要的地位。许多复杂技巧动作的熟练程度，都有赖于有效的反馈作用。如在打字中，因为有来自手指、臂、肩等部肌肉及关节中的运动觉感受器的反馈，操作者的手指就会自然动作，而不需操作者本身有意识地指令手指往哪里去按。已完全熟练的操作者，能使其发现一个手指放错了位置，而且能够迅速纠正。例如，汽车司机已知右脚控制加速器和刹车，左脚换挡，如果有意识地让左脚去刹车，司机的下肢及脚踩部分都会有不舒服之感。由此可见，在技巧性工作中本体感觉的重要性。

【阅读材料3-4】 舒适的计算机键盘

目前，市面上多数台式计算机的键盘不能满足宜人的要求，长时间地使用键盘容易造成双手肌肉的紧张，严重的甚至造成操作者肌体上的劳累损伤。其症状包含因使用键盘造成的手腕神经压迫，坐姿不良引起的脊椎神经伤害和颈部、腰部累积性的骨骼肌肉损伤，以及重复某一动作而形成强迫性体位，以致身体相应部位处于持续的紧张状态而导致的局部神经痛。

键盘是人与计算机交互的主要手段，也是大量信息输入的主要方式。键盘的人性化设计应主要从键盘的平面布局、键盘的整体设计、键盘的材料对人的影响等方面考虑，结合人体生理学、人体测量学等人因工程学的内容来进行改善和设计。在键盘的设计中，运用人因工程学原理，结合手的解剖学特点、坐姿生理学等学科知识以及视觉显示终端作业岗位的人机界面设计原则，使人-机-环境系统相协调，可为操作者创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。

一款由美国著名工业心理学和人体工程学工程师John Parkinson设计的全新的计算机键盘已经问世，如图3.16所示。这一全新设计改变了130多年来键盘的传统键位布局，解决了打字员130多年来的痛苦。它采用全新的53键位设计，字母的顺序是按照英文字母的排列顺序排列的，并且把键盘分成左右两个区，中间用方向键隔开。这样就不需要去专门练习键位，而且这种设计可以大大提高打字速度。

从人体工程学看，该键盘比传统标准键盘具有更大优势：①键位的编排更有益于手指的自然运动；②键位按字母顺序排列更容易让人找到各字母的位置；③整个键盘按不同的颜色分布，很容易找到各种键的位置；④整合编辑键，使整个键盘更加小巧实用；⑤该键盘采用了新材料和全新的设计，使键盘敲击时声音特别小，而且操作者感觉舒适、放松。该键盘兼容Windows 95以上的操作系统。