1. Психофизические отношения Фехнера
2. Психофизическое соотношение Стивенса
3. Резюме
4. Список использованной литературы

а) Психофизические отношения Фехнера. Психофизическое отношение постулирует математически определяемое соотношение между силой стимулов и интенсивностью восприятия; согласно Фехнеру при логарифмическом увеличении интенсивности стимула сила ощущений возрастает линейно.

1. Психофизика. В 1860 г. Т. Фехнер опубликовал свою книгу «Элементы психофизики», в которой шла речь о соотношениях между интенсивностью восприятия и силой физического раздражения. Основная идея заключалась в том, что интенсивность восприятия зависит от интенсивности возбуждения в мозге.

Поскольку в XIX в. его нельзя было измерить, он искал связь между силой физического стимула и интенсивностью восприятия и стал основоположником психофизики. Психофизическое соотношение Фехнера основывается на законе Вебера и заключается в том, что логарифмическое увеличение силы раздражения приводит к линейному увеличению интенсивности ощущения.

Г.Т Фехнер использовал пороги различения и закон Вебера для определения шкалы интенсивности ощущений. Нулевой отметкой шкалы ощущений служит порог раздражения, следующее более сильное ощущение будет больше на один порог различения (ПР), следующее — еще на порог больше и т. д. ПР, согласно Фехнеру, является наименьшим возможным увеличением интенсивности ощущения.

Исходя из этого, ПР являются основными единицами силы ощущений. Поскольку накапливание коэффициентов Вебера (Δφ/φ) приводит к логарифмическому увеличению силы стимула (рис. 1), психофизическое соотношение Фехнера говорит о том, что линейному росту интенсивности ощущения (φ) соответствует логарифмический рост силы раздражения (φ).

Если построить указанную на рис. 1 психофизическую функцию в линейно-логарифмических координатах, то мы получим линейное отношение.

В виде формулы психофизическое соотношение Фехнера выглядит так:

ψ = k * log (φ/φ₀), (3)

где ψ — интенсивность ощущения, k — константа, ψ — сила стимула, ψ₀ — абсолютное пороговое значение силы стимула.

Субъективная интенсивность ощущения (ось ординат) в законе Фехнера является скорее шкалой различимости, нежели силы ощущения.

P.S. Классы звезд. Тот факт, что шкала силы ощущений у Фехнера представляет собой, по сути, шкалу различимости, можно проиллюстрировать впечатляющим примером: уже более 2000 лет назад астрономы наблюдали за звездами и классифицировали их. Примерно в 150 г. до н. э. греческий астроном Гиппарх ввел количественную шкалу яркости звезд, которая используется и по сей день.

Самые яркие звезды относятся к первому классу, менее яркие — ко второму и так до шестого класса звезд, которые с трудом можно увидеть невооруженным глазом.

Оценка яркости звезд по шестибалльной шкале использовалась астрономами на протяжение многих веков, до тех пор, пока не стало возможным фотометрическое определение яркости. Классификация звезд, таким образом, является огромным психофизическим экспериментом, который проводился в течение столетий. Когда ученые сравнили старую шкалу с измеренной яркостью света, они обнаружили логарифмическое соотношение, которое можно было бы предсказать из закона Фехнера.

Соотношение Фехнера в данном случае применимо, поскольку астрономы не проводили оценку интенсивности своих ощущений, а хотели использовать данную шестибалльную шкалу исключительно для удовлетворения критерия различимости. Решающим при этом является тот факт, что звезда первого класса заметно ярче, чем звезда второго класса, и т.д. При этом не имеет значения, насколько ярче нам кажется эта звезда, чем та, которая относится к более низкому классу.

б) Психофизическое соотношение Стивенса. Стивенс использовал не измерение порогов различимости, а прямые оценки субъективной интенсивности восприятия и пришел к выводу, что соотношение между силой стимула и интенсивностью восприятия является степенной функцией.

1. Ординальная и рациональная шкалы. При исследовании психофизического соотношения С.С. Стивенс применял методы прямого шкалирования интенсивности ощущений. В отличие от непрямой шкалы порогов различения Фехнера, интенсивность ощущений по Стивенсу оценивается рациональной шкалой, которая также допускает мультипликации (т. е. такие выражения, как «в два раза ярче»).

В табл. 1 представлены различные виды шкал и сравниваются возможные в них арифметические операции. Типы шкал расположены в порядке возрастания. Статистические операции, которые допускаются в более низких типах шкал, могут применяться в шкалах более высокого порядка, но не наоборот.

2. Измерение интенсивности ощущений с помощью пропорционального упорядочивания. Стивенс описал различные методы для определения интенсивности ощущений в рациональных шкалах. Важно, что шкала допускает непрерывное, а не ступенчатое упорядочивание.

Испытуемый должен использовать понятия наподобие «наполовину» или «в два раза интенсивнее» и т. д. и распределять свои ощущения в соответствии с этими значениями. Основным принципом измерения интенсивности ощущений является принцип пропорционального распределения.

3. Степенная функция Стивенса. Измерения с использованием рациональных шкал для прямой оценки интенсивности ощущений привели Стивенса к предположению, что соотношение между силой ощущений ( ψ) и интенсивностью стимула (φ) имеет форму степенной функции. Закон Стивенса, таким образом, утверждает:

ψ = k * (φ/φ₀)^a (4)

где ψ — интенсивность ощущений, k — константа, зависящая от шкалирования стимула, φ — сила стимула, а φ₀ — абсолютное пороговое значение силы стимула; а — показатель, который зависит от модальности чувства и условий стимуляции.

Показатель определяет, какую форму принимает кривая на графике, отображающем ψ как функцию φ. Если, например, показатель равен 1, то соотношение представляет собой прямую. Если показатель, напротив, больше 1, то интенсивность ощущений возрастает быстрее, чем сила стимула, если меньше 1, то наоборот.

4. Показатель и модальность чувства. Различная величина показателя в разных модальностях чувств объясняется тем, что интенсивность стимула может изменяться в пределах диапазонов различных размеров: в случае интенсивности света это четыре порядка, при восприятии тепла — самое большее один. При субъективной оценке интенсивности света по Стивенсу мы соответственно получаем небольшой показатель, а при оценке интенсивности тепла — больший.

P.S. Доказательство соотношения степенной функции через преобразование осей. Степенные функции становятся линейными соотношениями, если они представлены в логарифмической системе координат.

log φ = log к + а * log(φ - φ₀). (5)

Из уравнения (5) видно, что при изображении степенной функции можно получить прямую линию, если внести данные в систему координат log(φ - φ₀) и log ψ. Наклон этой прямой (тангенс угла наклона) будет соответствовать показателю степени а (рис. 2).

P.S. Интермодальное сравнение интенсивностей при ведении дневников болей. Пациентам, страдающим от хронических болей, для контроля боли необходимо вести дневник, указывая интенсивность боли в определенное время суток на визуальной аналоговой шкале, т. е. путем отметки на 10-сантиметровой горизонтальной линии, левая конечная точка которой соответствует «отсутствию боли», а правая конечная точка — «самой сильной боли».

Хотя в данном сравнении отсутствует сила внешнего стимула, этот метод измерения боли представляет собой интермодальное сравнение интенсивности по Стивенсу. Интенсивность боли определяется как длина отрезка. Такие данные оказались стабильными и более содержательными по сравнению с полученной от пациентов вербальной информацией. Врача прежде всего интересует увеличение или уменьшение отрезка, с помощью которого пациенты описывают свою боль. Так он может оценивать эффективность назначенного лечения.

5. Интермодальное сравнение интенсивности. Важный метод психофизики Стивенса — выражение интенсивности восприятия в одной системе органов чувств в виде интенсивности восприятия в другой сенсорной системе. Можно выразить яркость света или громкость звука в виде силы давления руки на динамометр. Метод называют интермодальным сравнением интенсивности.

Такое выражение интенсивности возможно благодаря тому, что наш мозг хорошо определяет пропорции и может сравнивать пропорции интенсивностей ощущений.

в) Резюме. Психофизические соотношения. Согласно психофизическому соотношению Фехнера, логарифмическому росту силы стимула соответствует линейный рост интенсивности ощущений. Соотношение скорее описывает различимость стимулов, нежели субъективную силу ощущений.

Психофизическое соотношение Стивенса гласит, что сила стимула и интенсивность ощущения связаны через степенную функцию. Это соотношение выявляется, если сила ощущения определяется не косвенно через пороги различения, а оценивается напрямую.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Интегративная сенсорная физиология - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 29.1.2025