1. Развитие понятия порогов
2. Методы определения сенсорных порогов
3. Резюме
4. Список использованной литературы

а) Развитие понятия порогов. Важнейшее представление в субъективной физиологии органов чувств и центральное в психологии восприятия — представление о пороге восприятия.

Хотя представление о пороге может относиться к нейронному возбуждению и восприятию, изначально оно было развито для изучения отношений между раздражителями и субъективными ощущениями. Сопоставлением интенсивности ощущений с физическими параметрами раздражителя занимается психофизика. Центральным в психофизике является представление сенсорного порога (порога интенсивности).

1. Порог раздражения. Наименьшая интенсивность стимула, которая при определенной установке раздражителя уже вызывает ощущение, была названа порогом раздражения (сокращенно ПР для «предела раздражения») или абсолютным порогом. Некоторые авторы называют абсолютным порогом только минимально возможное значение порога раздражения при оптимальных условиях стимуляции и адаптации.

В других статьях на сайте представлены пороги раздражения для слуха в зависимости от частоты звука и для зрения в зависимости от времени адаптации - просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше.

2. Дифференциальный порог. Если исследовать надпороговое раздражение, то можно определить еще один порог интенсивности, порог различения, или дифференциальный предел, ДП (jnd, just noticeable difference). Как показывает английское сокращение, подразумевается величина, на которую стимул должен стать больше, чтобы он воспринимался как более сильный.

Впервые Э. Х. Вебер (1834) доказал при сравнении веса (силы тяжести), что два тяжелых предмета, чтобы их можно было различить, должны отличаться по весу на большее значение, чем два легких. На рис. 1 представлено отношение между исходным весом и увеличением веса, необходимого для достижения дифференциального порога.

Это отношение является линейным в области средних значений стимула, т. е., для того чтобы превысить дифференциальный порог, всегда необходима одинаковая часть исходного веса.

Закон Вебера гласит, что изменение интенсивности стимуляции, которое еще можно воспринять ( Δφ), является постоянной долей (с) от исходной интенсивности (φ). Это относится к различным сенсорным модальностям.

В виде формулы закон Вебера будет выглядеть так:

Δφ/φ = с, (1)

или

Δφ = с * φ

Согласно закону, коэффициент отношения величины изменения стимула к силе стимула Δφ/φ при различной силе стимуляции постоянен. Эту важную величину принято называть коэффициентом Вебера.

Коэффициент Вебера необходим для исследования относительной чувствительности сенсорных систем. Хотя посредством физических измерений невозможно сравнить чувствительность глаза к изменению интенсивности света с чувствительностью уха к изменению силы звука, но для обоих чувств можно сравнить между собой безразмерные коэффициенты Вебера. Обнаружено, что способность нашего глаза различать изменения интенсивности света намного лучше, чем способность уха различать изменения силы звука.

P.S. Оценка потери слуха. У пациентов, страдающих от глухоты, врачи-аудиологи измеряют тяжесть потери слуха в децибелах (дБ). Если, например, у пациента обнаруживают потерю слуха в 60 дБ, это значит, что звуковое давление (сила стимула) должно быть в тысячу раз больше, чем для здорового человека, чтобы оно было воспринято этим пациентом. Децибел является логарифмической шкалой звукового давления и, исходя из этого, основывается на психофизическом соотношении Фехнера. В средней области диапазона частот и громкости звука увеличение силы стимула на 1 дБ соответствует примерно одному ПР, т. е. коэффициенту Вебера.

3. Границы применимости закона Вебера. Если приближаться к абсолютному порогу, то коэффициент Вебера, как правило, не остается постоянным, а увеличивается. На рис. 1 представлена зависимость коэффициента Вебера от силы стимуляции на примере громкости звука. Видно, что в этом случае закон Вебера, как он был сформулирован в отдельной статье на сайте (просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше), можно применить только при раздражении, которое на 40 дБ превышает абсолютный порог, поскольку при этой силе стимуляции коэффициент Вебера остается постоянным. Похожие графики появляются при определении коэффициентов Вебера в других сенсорных модальностях.

При этом, чтобы превысить порог различения в ходе стимуляции, приблизительно равной абсолютному порогу, нужно применить значительное относительное увеличение силы раздражителя.

Возможно, это связано с тем, что здесь наслаивается восприятие слабого возбуждения от стохастических процессов, которое называют в технике шумом. Закон Вебера (гл. 1) можно переформулировать так, чтобы он больше соответствовал экспериментально полученным данным:

Δφ/(φ + а) = с,

или

Δφ = с * (φ + а). (2)

В этой формуле а является константой обычно с небольшим численным значением. При большей силе раздражения (φ) их влиянием можно пренебречь, и закон Вебера в таком случае достаточно точен в своей начальной форме (рис. 1). Коэффициент поправки а интерпретируется как проявление величины шума (в значении, применяемом в технике связи) в сенсорном сигнале.

С точки зрения нейрофизиологии как «шум» можно определить спонтанную активность, которая имеется прежде всего в высших сенсорных нейронах, когда на орган чувств не воздействует ни один раздражитель. Спонтанную активность нужно добавить к реакции возбуждения, и потому она определяет то, насколько большим должно быть увеличение стимуляции, которая вызывает небольшой рост сигнала в ЦНС. Спонтанная активность мала по сравнению с реакцией возбуждения на сильные стимулы, однако влияет на коэффициент Вебера при небольшой силе стимуляции.

Идея того, что «шум» (с точки зрения теории информации) или «спонтанная активность» (с точки зрения нейрофизиологии) влияет на разрешающую способность сенсорной системы, является основой сенсорной теории принятия решения (или теории обнаружения сигнала), представление которой, однако, выходит за рамки настоящего учебника.

б) Методы определения сенсорных порогов. Разработаны различные методы измерения сенсорных порогов; они могут основываться на измерении не только субъективных порогов восприятия, но и порогов поведения подопытных животных, а также порогов возбуждения нейронов.

1. Статистическое изучение порогов. Поскольку биологические системы изменчивы в своих реакциях, испытуемый, вероятно, иногда будет воспринимать слабые раздражители, а иногда пропускать их. В этом случае порог нельзя определять как интенсивность раздражения, при которой стимул никогда не воспринимается. Стимул должен предъявляться испытуемому много раз, и с помощью статистического анализа нужно оценивать «истинный», средний порог. Существует множество методик определения, которые частично можно применять для определения дифференциальных порогов.

- Метод пределов. В методе пределов (method of limits) поочередно предлагаются восходящие и нисходящие серии стимуляции, которые, к примеру, начинаются с интенсивного раздражения, легко воспринимаемого испытуемым. Затем интенсивность снижают до тех пор, пока раздражение не станет подпороговым. После этого начинают с очень слабой стимуляции, которую усиливают до достижения порога. Ключевой момент в том, что при этом получают различные значения, средняя величина которых и является значением порога.

2. Поведенческие эксперименты на животных. Метод пределов можно применять для определения сенсорных порогов у подопытных животных (рис. 2). У голубя был выработан условный рефлекс, состоящий в том, что, когда он увидит свет, надо ударить клювом по кнопке А, а когда свет не виден, — по кнопке В. При нажатии на кнопку А интенсивность света уменьшается, на кнопку В — увеличивается. Таким образом, при определении зрительного порога восприятия по методу пределов возникают восходящие и нисходящие серии.

Непрерывно измеряя таким образом порог при затемнении экспериментальной клетки, получаем кривую адаптации к темноте, похожую на ту, что имеется у человека. Этот пример очень наглядно показывает, как можно использовать методы психофизиологии в поведенческих экспериментах на животных.

3. Метод постоянных стимулов. Метод постоянных стимулов (method of constant stimuli) считается надежным, но более затратным по времени. Порогом называют раздражение, которое воспринимается в половине случаев. Испытуемому все время в случайном порядке предлагаются различные стимулы. Испытуемый указывает, воспринимает он стимул или нет. Самый слабый из избранных стимулов должен быть настолько малым, что почти никогда не будет восприниматься, а самый сильный настолько велик, что будет восприниматься во всех случаях.

Далее измеряется процентное соотношение обнаруженных стимулов различной интенсивности (рис. 3). Если соединить между собой измеренную частоту восприятий для различных по интенсивности стимулов, то в большинстве случаев появляется S-образная кривая, которая называется психометрической функцией. Порогом при этом, как было указано, называют ту же самую интенсивность стимула, при которой выявляются 50% стимулов. На рис. 3 отмечена точка, определенная методом интерполяции по данной кривой, не совпадающая ни с одной величиной выбранного стимула. Часто S-образная психометрическая функция может совпадать по форме с кумулятивной кривой нормального распределения (интеграл распределения Гаусса).

Эту функцию называют сигмоидной. Если нанести в таком случае полученные с помощью метода постоянных стимулов относительные частоты на ось ординат как вероятности отклонения от среднего значения (величина Z), то они выстраиваются в прямую линию (рис. 3). Тот факт, что психометрическая функция часто придерживается S-образной формы, тоже представляет теоретический интерес. Он доказывает, что колебания восприятия обусловлены статистическим процессом.

в) Резюме:

1. Сенсорные пороги. Понятие «порога» разработано для исследования отношений между стимуляцией и субъективным восприятием. Рассматриваются различные показатели порогов. Под порогом раздражения, или абсолютным порогом, понимают минимальную интенсивность стимуляции, которая вызывает ощущение в системе органов чувств. Порог различения является тем увеличением интенсивности стимуляции, которое необходимо, чтобы воспринимать ее как более сильную.

Согласно закону Вебера, увеличение интенсивности стимуляции составляет постоянную долю от величины исходного стимула — коэффициент Вебера. При небольшой величине стимула, близкой к абсолютному порогу, этот коэффициент не постоянен, а увеличивается при приближении к порогу раздражения.

2. Определение порогов. При любом определении порогов нужно использовать большое количество стимулов и постепенно изменять их интенсивность, чтобы принять во внимание вариабельность порогов органов чувств. Среди методов важны метод пределов, в ходе которого поочередно предлагаются восходящие и нисходящие серии стимуляции, и метод постоянных стимулов, когда порогом считается та величина стимуляции, которая воспринимается при 50% всех случаев предъявления стимула.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Психофизические отношения - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 29.1.2025