Проблема измерения чувствительности. Основной психофизический закон.

Не всякое раздражение вызывает ощущение. Чтобы ощущение возникло, раздражитель должен достичь определенной величины. Минимальная величина раздражителя, которая впервые вызывает ощущение, называется абсолютным порогом ощущения. Раздражители, которые не достигают ее, лежат под порогом ощущения. Так, мы не ощущаем отдельных пылинок и мелких частиц, опускающихся на кожу. Световые раздражители ниже определенной границы яркости не вызывают зрительных ощущений.

Величина абсолютного порога характеризует абсолютную чувствительность органов чувств, или способность их реагировать на минимальные воздействия. Чем более слабые раздражители могут вызвать ощущение, т. е. чем меньше величина абсолютного порога, тем выше способность органов чувств реагировать на эти воздействия, тем больше абсолютная чувствительность. Абсолютная чувствительность численно равна величине, обратно пропорциональной абсолютному порогу ощущений.

Необходимым условием отчетливого осознания воздействующего на нас свойства предмета является передача возбуждения из корковой части того анализатора, на который действует раздражитель, в корковые клетки, участвующие в речевой деятельности. Только тогда мы сможем осознать действующий раздражитель, словесно его обозначить и, если необходимо, сообщить о нем другому лицу. В некоторых случаях возбуждение, захватывая корковые клетки данного анализатора, не передается в клетки, связанные со словесными раздражениями. Тогда действующий раздражитель не сознается нами. Однако и в этом случае он, как показали опыты Гершуни, может вызвать у нас некоторые реакции. Так, звуковой раздражитель, лежащий ниже порога ощущения, не приводя к словесной реакции, может вызывать, например, расширение зрачков, сужение кровеносных сосудов и другие реакции.

Существует несколько способов определения порогов ощущений. В качестве примера опишем один из них — метод минимальных изменений. В этом случае слабый раздражитель плавно или небольшими ступенями изменяют до тех пор, пака не обнаружится та или иная реакция на появление или исчезновение раздражителя. Путем постепенного увеличения раздражителя определяется порог появления реакции. При уменьшении величины раздражителя регистрируется момент прекращения действия раздражителя, т. е. определяется порог исчезновения реакции. Величина абсолютного порога есть среднее арифметическое между двумя этими порогами.

Измеряя порог ощущения, надо учитывать продолжительность действия раздражителя, так как в зависимости от нее энергия, поступающая на рецептор, меняется. При кратковременных раздражениях интенсивность раздражителя, впервые вызывающего ощущение, должна быть тем больше, чем меньше время его действия на рецептор. При определенном увеличении времени (для зрения это около 3 секунд) интенсивность, необходимая для возникновения ощущения, практически не зависит от времени действия раздражителя.

Существенное влияние на порог ощущения оказывает площадь раздражения. Опыты показали, что для кожи, сетчатки глаза и других органов чувств увеличение площади раздражения позволяет уменьшить интенсивность порогового раздражителя. Однако при большой площади раздражения ее дальнейшее увеличение практически перестает влиять на порог ощущения. Площадь раздражения и его интенсивность могут, следовательно, в известных пределах компенсировать друг друга.

При благоприятных условиях абсолютная чувствительность органов чувств может достигнуть поразительно высокой степени. С.И. Вавилов, экспериментально исследуя восприятие коротких вспышек света пороговой интенсивности, нашел, что глаз человека может реагировать всего на 7—8 квантов световой энергии (квант света или фотон — мельчайшая порция световой энергии, которая характеризует процесс излучения и поглощения света). Другие исследователи, применявшие метод Вавилова, установили, что глаз может реагировать всего на 2 кванта световой энергии. Это значит, что при условии прозрачной атмосферы глаз может воспринимать источник света, равный тысячным долям свечи, на расстоянии одного километра. Чтобы нагреть 1 грамм воды на ГС пороговой интенсивностью светового раздражителя, падающего на зрачок, эту энергию потребовалось бы накапливать в течение 60 миллионов лет.

Значительное влияние на величину порога оказывает исходный уровень возбуждения в анализаторе. В условиях яркого дневного освещения мы не видим на небе звезд, но отчетливо видим их в темноте. При шуме движущегося поезда мы не слышим обращенную к нам шепотную, речь.

Французский физик Бугер показал, что отношение впервые замечаемого изменения яркости света к исходному ее уровню остается величиной постоянной, в то время как по абсолютной величине прирост яркости меняется. Мы замечаем, следовательно, не разность яркостей, а ее отношение к первоначальной яркости. В первой половине XIX века немецкий физиолог Вебер, исследуя ощущение тяжести, также пришел к выводу, что, «сравнивая объекты и наблюдая различия между ними, мы воспринимаем не различия между объектами, но отношение различия к величине сравниваемых объектов». Равным образом и изменения в освещенности комнаты мы замечаем в зависимости от исходного уровня освещенности. Если исходная освещенность составляет 100 люксов, то прибавка освещенности, которую мы впервые заметим, должна составлять не менее 1 люкса. Если же освещенность составляет 1000 люксов, то прибавка должна составлять не менее 10 люксов. То же самое относится к слуховым, двигательным и другим ощущениям.

Отношение прироста раздражителя к исходному фону, необходимое для определения минимального различия между ними, в широких пределах остается величиной постоянной, составляя для зрения 1/100, для слуха 1/10, для проприоцепторов1/3. Это отношение называется разностным порогом, или порогом различения. Порог различения для каждого органа чувств есть постоянная относительная величина, показывающая, какую часть первоначальной величины раздражителя надо прибавить к ней, чтобы получить едва заметное изменение ощущения.

Чувствительность к различению, или разностная чувствительность, подобно абсолютной чувствительности, характеризуется величиной, обратно пропорциональной разностному порогу.

Немецкий ученый Фехнер, исходя из опытов Вебера, сделал допущение, что едва заметный прирост раздражителя (разностный порог) является единицей ощущения и что, следовательно, величину любого ощущения можно характеризовать суммой всех порогов в пределах от абсолютного порога до уровня действующего раздражителя. Применяя исчисление бесконечно малых, Фехнер пришел к выводу, что величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности действующего раздражителя (закон Фехнера).

Закон Фехнера выведен из предположения, что разностный порог остается величиной постоянной, не зависящей от интенсивности исходного раздражителя. Однако, как было указано, это не соответствует действительности. Поэтому закон Фехнера справедлив лишь для средних интенсивностей и передает лишь общую тенденцию более медленного роста ощущения по сравнению с ростом раздражителя.

Фехнер, будучи пантеистом, считал, что материальное и идеальное – это две стороны единого целого. Он задался целью выяснить, где проходит граница между материальным и идеальным. Фехнер подошел к этой проблеме как естествоиспытатель. Процесс создания психического образа он представил схемой.

В истории естествознания она получила название психофизическое, а с конца XIX в.— психофизиологической проблемы (рассматривает вопросы взаимосвязи психики и мозга). Эти два названия употребляются и сейчас как синонимы.

В чем суть этой проблемы? Формально она может быть выражена в виде вопроса: как соотносятся физиологические и психические процессы? На этот вопрос предлагалось два основных варианта решения.

Первое получило название принципа психофизического взаимодействия. В наивной форме оно было изложено еще у Р. Декарта. Он считал, что в головном мозге имеется шишковидная железа, через которую душа воздействует на животных духов, а животные духи - на душу.

Второе решение известно как принцип психофизического параллелизма. Суть его состоит в утверждении невозможности причинного взаимодействия между психическими и физиологическими процессами.

ОСНОВНОЙ ПСИХОФИЗИЧЕСКИЙ ЗАКОН — функция зависимости величины ощущения от величины раздражителя. Единой формулы О. п. з. нет, но есть его варианты: логарифмический (Фехнера), степенной (Стивенса), обобщенные (Бэрда, Экмана, Забродина и др.). Наибольшую степень обобщения имеет закон Забродина, включающий не только логарифмическую и степенную функции, но и все промежуточные между ними.

Закон Вебера — Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула.

В ряде экспериментов, начиная с 1834 года, Э. Вебер показал, что новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. Так, чтобы два предмета воспринимались как различные по весу, их вес должен различаться на 1/30, для различения яркости двух источников света необходимо, чтобы их яркость отличалась на 1/100 и т. д.

На основе этих наблюдений Г. Фехнер в 1860 году сформулировал «основной психофизический закон», по которому сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S:

p=k*log{S}\{S_0}

где S_0 — граничное значение интенсивности раздражителя: если S<S_0, раздражитель совсем не ощущается.

Закон Вебера — Фехнера можно объяснить тем, что константы скорости химических реакций проходящих при рецептировании нелинейно зависят от концентрации химических посредников физических раздражителей или собственно химических раздражителей.