Определение, виды, свойства сенсорных процессов. Пороги чувствительности: виды, примеры методов измерения.

Ощущение – психическое отражение изолированных свойств предметов объективного мира, возникающее при их непосредственном воздействии на органы чувств.  Возникновение ощущений связано с особыми физиологическими процессами, участвующими в приеме и первичном преобразовании воздействий определенных раздражителей из внешней и внутренней среды организма. Эти устройства получили название анализатора.

Классификации ощущений: по модальности, генетическая. Классификации рецепторов: по модальности, по виду энергии Х.Хэд, Ч.Шеррингтон.

По модальности: изначально 5 чувств, затем список пополнялся. Каждый анализатор состоит из трех частей: переферического отдела (рецептора), где происходит перекодировка физического воздействия в нервные импульсы,  афферентных  (проводящих)  нервных путей,  по которым информация, закодированная в виде нервных импульсов передается в центральную нервную систему  и центра анализатора -  корковых проекционных зон. В результате переработки информации в корковом отделе анализатора и возникают ощущения. Обратный сигнал, который реализует реакцию организма  на стимул, проходит по эфферентным (выносящим) нервным путям.

По виду энергии (Вундт): механорецепторы - расположенных на периферии рецепторов, проводящих путей и корковых проекционных зон. Хеморецепторы – чувствительность к химическим веществам. Фоторецепторы – энергия света.

Генетическая (Х.Хэд): эпикритическая и протопатическая чувствительность. Более молодая и совершенная эпикритическая чувствительность позволяет точно локализовать объект в пространстве. Протопатическая более древняя – отражает субъективные процессы.

По Ч.Шеррингтону ощущения  принято разделять на контактные (раздражитель сам действует на воспринимающий орган и посредник, доставляющий информацию, не требуется) и дистантные (необходим особый агент, доводящий информацию до сенсорной поверхности). Контактными ощущения являются вкусовые, обонятельные, кожные, кинестетические (ощущения положения отдельных частей тела) и органические (голод, жажда и т.п.), дистантными – слуховые и зрительные ощущения. Шеррингтон предложил классифицировать ощущения по расположению соответствующих им рецепторов (по рецептивным полям). В этом случае они различаются на интерорецептивные ощущения (от рецепторов, расположенных во внутренних органах), проприорецептивные (от рецепторов, расположенных в мышцах, связках и сухожилиях) и экстерорецептивные (от рецепторов, расположенных на наружной поверхности организма).

Восприятие – это целостное отражение предметов, ситуаций и событий, возникающее при непосредственном воздействии адекватных физических раздражителей на органы чувств.

Все теории делятся на 2 группы: 1. Объективно-ориентированные. 2. Субъективно-ориентированные. Эти подходы различаются по двум основным критериям – 1. по степени участия субъекта и объекта окружающего мира в качестве основного детерминанта процесса восприятия. Основная роль в восприятии принадлежит объектам, воздействующим на органы чувств. Есть субъективные детерминанты: потребности, эмоции, установки, познавательный процесс, мотивация. Влияние установок человека на восприятие. Пример Бодалёва: 2 группы испытуемых. Им показывали портрет одного и того же человека, одним говорили, что это преступник и просили описать, другим – что герой. Преступника описывали как массивного, зверюгу; героя – волевое лицо, губы сжаты, гордый. Грегори: восприятие астрономами планеты Сатурн. Сначала как шар с ореолами. Затем окружает кольцо: как понял, сразу увидел. Знания людей о строении Сатурна оказывает влияние на восприятие этой планеты. 2. Различаются по основному содержанию процесса восприятия. Восприятие – непосредственное чувственное отражение окружающего мира. Отражение указывает на существование определённого соответствия между объективными свойствами внешних воздействий и субъективными свойствами их образов. Процесс представления имеющихся у субъекта знаний об окружающем мире идёт в процесс его восприятия. Образ восприятия всегда осмысленный.

Психофизика. Каждое ощущение независимо от его принадлежности к определенной сенсорной системе, например, зрению, слуху, осязанию и т.д., обладает свойствами интенсивности, длительности и пространственной локализации. Проблеме измерения соотношения объективной и субъективной интенсивности стимула посвящен раздел психологии – психофизика.  Исследования по психофизике установили прежде всего, что не всякий раздражитель вызывает ощущение. Он может быть так слаб, что не вызовет никакого ощущения. Мы не слышим множества вибраций окружающих нас тел, не видим невооруженным глазом множества постоянно вокруг нас происходящих микроскопических изменений. Нужна известная минимальная интенсивность раздражителя для того, чтобы вызвать ощущение. Основатель – Фехнер (1860 г. «Элементы психофизики»).

Фехнер: Для измерения энергии возбужденного тела предложено было измерение величины интеллектуального воздействия на них стимулов, предположили, что между ними есть линейная связь. Пришёл к положению: человек не обладает способностью измерять свои ощущения прямо и непосредственно. Её можно создать, опираясь на способности человека: каждый человек может сказать, испытывает ли он ощущения в данный момент и какие меньше испытывает.

Пороги ощущений:

1) нижний абсолютный порог – это тип величины интенсивности стимула впервые вызывающего ощущения. Минимальная интенсивность раздражителя, при котором возникает соответствующее ощущение .  Нижний абсолютный порог различен для каждой модальности, зависим от свойств анализатора и психологического состояния человека.  Приемы установления значений: постепенно увеличивать интенсивность стимула до возникновения ощущений. Постепенно уменьшать интенсивность до исчезновения. Вычислить среднюю интенсивность раздражителя в ответ на который в 50% случаев фиксируется наличие ощущения.

2) Абсолютный верхний порог ощущения – тип величины интенсивности стимула, при котором впервые возникает изменение модальности ощущения.  Максимальная интенсивность раздражителя, при котором ощущение теряет свою модальную специфичность (часто переходя в боль)

3) разностный (дифференциальный) порог – это минимальная величина изменения в интенсивности двух стимулов, впервые воспринимается, как едва заметное различие. Минимальное различие в интенсивности двух раздражителей, при котором возникают отличные друг от друга ощущения 4) относительный РП – это отношение РП к эталонному стимулу, относительно которого РП изменяется. 2 вида чувствительности: абсолютная чувствительность – величина, обратная АНП; разностная чувствительность, величина обратная РП. Измерение дифференциального порога важно для решения широкого круга практических задач. Пример, насколько автомобилист может превысить допустимую скорость, чтобы его нарушение визуально не было замечено регулировщиком движения?

Ошибки пропуска – слабое ощущение присутствует в сознании субъекта, но он не обнаруживает его и не дает реакции.

Ложные тревоги – субъект реагирует на ощущение, которого объективно нет.

В качестве единицы измерения ощущения он предлагал использовать едва заметное различие в ощущении. Едва заметное различие в ощущении – ЕЗР – субъективные различия, которые возникают при предъявлении этих двух стимулов, разделяются на величину разности порога. Использование ЕЗР в качестве единицы измерения интенсивности ощущения можно, если они равны между собой. Основной постулат: все ЕЗР, вызываемые двумя стимулами любой интенсивности, которые различаются на величину разностного порога равны между собой.  Вебер поставил перед собой цель установить величину едва заметного раздражителя, т.е. наименьшего различия между двумя физическими раздражителями, которое может определить человек.  Он экспериментировал со способностью различения веса. Он установил, что различительная способность зависит не от абсолютной, а от относительной величины изменения. Так, испытуемому казались разными грузы 40г и 41г, но грузы 80г и 81г казались равными.   Вебер установил, что величина едва заметного различия составляет 1/40 от первоначального веса и является константой.

Э. Вебер установил, что требуется определенное соотношение между интенсивностями двух раздражителей для того, чтобы они дали различные ощущения. Это соотношение выражено в законе, установленным Вебером: отношение добавочного раздражителя к основному должно быть величиной постоянной:

Дельта J/ J=К, где

J - обозначает раздражение (интенсивность стимула), дельта J – прирост стимула, К – постоянная величина, зависящая от рецептора (модальности).

Дальнейшие исследования показали, что закон Вебера действителен лишь для раздражителей средней величины: при приближении к абсолютным порогам величина прибавки перестает быть постоянной. При приближении к пороговым величинам в закон должна быть внесена поправка, отражающая величину ощущения от деятельности самой системы (например, биение сердца в слуховой модальности или собственного свечения сетчатки в зрительной модальности). В окончательном виде закон имеет следующий вид:

Дельта J/ J + Р=К, где Р – поправка на «шум» работы сенсорной системы.

Эмпирический факт несовпадения объективной шкалы изменения раздражителя и субъективной шкалы изменения ощущения был описан основным психофизическим законом Фехнера и впоследствии модифицированный Стивенсом.  Фехнер пришёл к выводу, что изменение силы ощущения пропорционально десятичному логарифму изменения силы воздействующего раздражителя. То есть, когда раздражитель растет в геометрической прогрессии (увеличивается в N раз), ощущение вырастает лишь в арифметической прогрессии (увеличивается на N раз).

Основной психофизический закон Фехнера выражается формулой:

R= C (lg I – lg I0), где R – интенсивность ощущения, I – интенсивность действующего стимула, I0 – интенсивность стимула, соответствующая нижнему абсолютному порогу, а С – константа Вебера-Бугера, специфическая для каждой модальности.

При введении этого закона, Фехнер исходил из невозможности непосредственной оценки испытуемым интенсивности возникающего у него ощущения.  Поэтому в формуле единицами выступают физические величины.

Фехнер рассуждал следующим образом. Мы не можем измерить ощущение. Мы можем только удостоверить, есть ли ощущение, больше, меньше или равно данное ощущение другому. Но поскольку мы можем измерять стимулы, мы можем измерить и минимальный стимул, необходимый для вызова ощущения или для того, чтобы минимально усилить или минимально ослабить имеющееся в наличии ощущение. Поступая таким образом, мы измеряем чувствительность как величину, обратную порогу. Фехнер ввел понятие об абсолютной и различительной (или дифференциальной, или разностной) чувствительности: абсолютная чувствительность измеряется абсолютным порогом, т.е. минимальной интенсивностью раздражения, вызывающей ощущение, различительная чувствительность измеряется разностным порогом, т.е. минимальным приростом интенсивности раздражения, вызывающим усиление или ослабление ощущения, по отношению к исходной интенсивности раздражения.

Косвенные измерения:

1.      Метод границ (едва заметных различий, минимальных изменений или серийного исследования). Это самый прямой метод определения порога. При определении разностного порога экспериментатор изменяет сравниваемый стимул малыми шагами в восходящих и нисходящих рядах. Испытуемый при каждом изменении стимула должен сказать меньше,
равен или больше переменный стимул по сравнению со стандартным. В результате эксперимента определяются значения переменного стимула, соответствующие смене категории ответа. При определении абсолютного порога стандартный стимул не предъявляется и задача испытуемого состоит в том, чтобы отвечать, обнаруживает он стимул или нет.

Ошибкой привыкания является тенденция сохранять ответ "да" в нисходящих рядах или ответ "нет" в восходящих рядах. Ошибка предвосхищения (или ожидания) имеет противоположный характер. Она связана с ожиданием перемены и, таким образом, сменой ответа "да" на ответ "нет" в нисходящем ряду и "нет" на "да" - в восходящем. Основная цель чередования нисходящих и восходящих рядов — сбалансировать любую из постоянных ошибок, если они возникают. Совпадение значений на шкале стимулов в восходящих и нисходящих рядах указывает на привыкание, а их расхождение — на предвосхищение (ожидание).

     2.Метод установки (средней ошибки, воспроизведения или метод подравнивания). При определении разностного порога испытуемый, как правило, сам подстраивает сравниваемый стимул, который может непрерывно изменяться, к стандарту, т.е.
устанавливает такое значение переменного стимула, при котором он кажется равным стандарту. Эта процедура повторяется несколько раз, а затем вычисляется среднее значение и вариабельность установок испытуемого. Среднее значений подравниваний (установок) является прямым показателем точки субъективного равенства, а вариабельность подравниваний, допускаемая испытуемым, может быть использована для вычисления разностного порога. При определении абсолютного порога испытуемый
неоднократно устанавливает такое значение переменного стимула, которое по его мнению является самым низким среди обнаруживаемых им стимулов.

Среднее этих установок принимается за абсолютный порог.

         3. Метод постоянных раздражителей (метод истинных и ложных случаев или метод частот). В этом методе используется несколько постоянных дискретных значений сравниваемого стимула. При определении разностного порога каждое из них сравнивается со стандартным стимулом много раз. Для каждого из значений сравниваемого стимула подсчитывается относительная частота разных ответов, например, ответов "меньше" и "больше". Если в опыте используются только две категории ответов, то испытуемый будет давать правильный ответ в половине случаев даже при одном только угадывании. Поэтому его разностный порог определяется как приращение или уменьшение величины сравниваемого стимула относительно стандартного, правильно оцениваемое им в 75% проб, т.е. посредине между 50% (случайная удача) и 100%. Это значение, соответствующее 75%, определяется интерполяцией или каким-либо другим из нескольких возможных статистических методов. Когда добавляется третья категория ответов типа "равно", "сомнительно" и тому подобное, метод постоянных раздражителей становится очень похож на метод границ. Метод постоянных раздражителей может быть использован также для измерения абсолютного порога. В этом случае стандартный раздражитель не применяется, а за абсолютный порог принимают такое значение сравниваемого стимула, который вызывает равное число ответов "да" и "нет"

В 1941г Стивенс выдвинул идею о возможности прямой оценки человеком своих ощущений.   Он модифицировал соотношение Вебера-Брунера, заменив в нем отношение физической величины едва заметного изменения стимула к физической интенсивности исходного стимула на отношение субъективного переживания едва заметного изменения стимула к субъективному переживанию интенсивности исходного стимула.  Это означает, что ощущение едва заметного изменения относится к исходному ощущению с постоянной величиной.  То есть, когда мы ощущаем слабый стимул, то достаточно небольшого изменения, чтобы мы могли уловить различие, а если мы переживаем сильное  ощущение, то нам требуется значительная «добавка» для того, чтобы зафиксировать в сознании факт изменения ощущения.

Степенной характер психофизического закона:

R= C(I – I0)n

Показатель n степенной функции Стивенса различен для разных модальностей ощущения. Например, он варьируется от 0,3 для громкости звука до 3,5 для электрического удара.  В настоящее время версии психофизического закона Фехнера и Стивенса рассматриваются как дополняющие друг друга.

Разработал 4 метода прямого измерения ощущений, заключающихся в сравнении испытуемых интенсивности двух ощущений вызванных стимулом. Эталонное ощущение – единица измерение любого другого ощущения. Переменное ощущение – вызываемая переменная стимулом, по своей интенсивности может варьироваться. Измерение переменного ощущения в единицах измерения эталонного ощущения. 4 метода прямого измерения: 1) метод оценки отношений. Испытуемому предлагается оценить, во сколько раз переменное ощущение больше или меньше эталонного. 2) метод установления отношений. Испытуемому предлагается подобрать переменное ощущение, которое было бы больше или меньше эталонного в определенное количество раз. 3) метод оценки величины. Испытуемому предлагается оценить величину переменного ощущения в единицах величины эталонного. 4) метод установления величины. Испытуемому предлагается подобрать так величину переменного ощущения, которое бы соответствовало определенному числу единиц эталонного. 22 сенсорных качества, которые соотносятся к 10 различным модальным ощущениям.

Шкала порядка указывает только порядок явлений по степени выраженности того или иного признака. Самый длинный, тяжелый и темный обозначается номером один, следующий за ним по порядку — два, следующий за вторым — три и т. д. В результате этой процедуры мы получим шкалы порядка.

Недостаток шкал порядка состоит в том, что они ничего не говорят нам о расстояниях, разделяющих разные точки на шкале. Измеряя силу ощущения по шкале порядка, получить которую намного легче, чем другие шкалы, мы не можем ожидать, что эта шкала даст нам возможность сказать, насколько одно ощущение сильнее другого.

Шкала, применяемая на всех обычных термометрах, является шкалой интервалов независимо от того, выражена ли она в градусах по Фаренгейту или по Цельсию. Шкала имеет постоянный интервал.

Шкалы отношений встречаются во всех областях науки, они представляют и самые простые измерения, и наиболее изощренные. Общие измерения длины, веса, электрического сопротивления, скорости и плотности осуществляются по шкале отношений. Существование равных единиц и действительной нулевой точки делает возможным сравнение отношений.

Можно ли шкалировать ощущения? Да, если возможны "ощущаемые отношения". Что подразумевается под этим и как мы переходим от ощущений к шкале отношений?

Существует несколько способов шкалирования, главными среди них являются фракционирование, оценка отношения и оценка величины. Иногда все три метода дают приблизительно одни и те же результаты, и тем самым подтверждают друг друга.

При методе фракционирования испытуемому предъявляется эталон (стандарт) определенной интенсивности, который он должен сравнить с рядом слабых стимулов, пытаясь выбрать один, который, как ему кажется, составляет простое отношение (дробь) с эталоном (обычно равен половине эталона). Допустим, что строится шкала отношений для громкости звука. Испытуемому предъявляют тон постоянной интенсивности и предлагают подобрать более тихий тон так, чтобы его громкость была равна половине громкости эталона. Эта процедура повторяется на разных уровнях интенсивности в широком диапазоне. Установки испытуемого представляют собой большое число интервалов, каждый из которых оценивается как отношение 1:2. С их помощью можно построить шкалу. Это будет шкала отношений, которая содержит истинный нуль.

Какой вид будет иметь такая шкала, если ее поместить вдоль шкалы физической интенсивности? Ответ можно получить, рассмотрев рис.1. Громкость - мера силы звукового ощущения, представлена в зависимости от интенсивности стимула в децибелах (см. подпись к рис. 1). Увеличение оценки громкости по мере увеличения интенсивности стимула изображено сплошной линией, названной "шкалой сонов". Сон - единицы громкости. Один сон — громкость тона, частота которого равна 1000 Гц, а интенсивность — 40 децибелам над абсолютным порогом. Два сона равны удвоенной громкости, три сона - утроенной громкости и т. д. Крутой участок кривой означает, что при высоких интенсивностях звука громкость возрастает быстрее. По определению, один сон получают при тоне 40 децибел. Видно, что 2 сона имеют место при тоне 55, 7 сонов — при 60, 13 сонов - при 70, 25 сонов - при 80, 50 сонов — при 90 децибелах над абсолютным порогом. При низких уровнях интенсивности звука мы должны сильно продвинуться по нашей логарифмической шкале физической энергии, чтобы получить незначительное возрастание громкости, но при высоких интенсивностях сравнительно небольшое увеличение энергии ведет к громадному изменению громкости. Указанные выше соотношения получены эмпирически в результате тщательных экспериментов. Для упрощения расчетов громкости было принято международное соглашение о том, что увеличение интенсивности на 10 децибел удваивает громкость. Итак, громкость звука, интенсивность которого равна 40 децибел, составляет 1 сон; 50 децибел - 2; 60 децибел -4; 70 децибел - 8 и т. д.

Прерывистая линия (рис. 1), названная "шкалой децибел", показывает, как увеличилась бы громкость, если бы выполнялся закон Фехнера, так как на горизонтальной оси отложены логарифмические единицы — децибел тоже является логарифмической единицей — интенсивность ощущения должна быть связана с ней линейно. Ясно видно большое расхождение между предсказаниями закона Фехнера и результатами измерений по методу фракционирования.

 Второй метод - оценка отношения - связан с методом фракционирования и поэтому может служить проверкой для него. Метод оценки отношения состоит в том, что испытуемому предъявляют два различных по интенсивности стимула и просят оценить кажущееся отношение между ними, например, составляет ли слабый звук по громкости '/2, '/5, 4/s или какую-либо другую часть сильного звука. Такие субъективные оценки возможны, если они не очень затруднительны. В действительности испытуемые вначале не очень уверены в правильности оценок, но скоро приобретают способность быстро оценивать отношения, и точность оценок показывает, что они могут служить ценным дополнением к методу фракционирования.

Частным случаем метода оценки отношения является метод постоянной суммы. Два стимула, различные по интенсивности (или по другой характеристике), предъявляются одновременно или непосредственно один за другим, и наблюдатель должен оценить каждый в процентах от их суммы. Так, два расположенных рядом световых пятна сначала, когда их яркости кажутся различными, могут быть оценены как 70 и 30, а затем, по окончании уравнивания, как 50 и 50. Очевидно, что метод постоянной суммы есть метод оценки отношения, где оценки даются в процентах. Сказать, что два "слагаемых" в сумме составляют 100, — не значит скрыть существующие между ними отношения (7:3; 1:1).

В методе оценки величины используется более прямая процедура. Предположим, что мы хотим получить прямые оценки величины громкости и тем самым проверить результаты, полученные с помощью метода оценки отношения. Сначала мы предъявляем тон умеренной громкости, например, равный 80 децибелам, и сообщаем наблюдателю, что эта громкость является эталоном и должна быть оценена, например, 10 единицами (модуль). Испытуемый должен численно оценивать относительную громкость всех последующих предъявляемых тонов, причем более слабым тонам должны быть приписаны числа меньше 10, а более громким — больше 10. Если переменный тон в четыре раза громче эталона, ему приписывается 40, если он кажется вдвое слабее эталона, ему приписывается 5 и т.д. Экспериментатор не накладывает никаких ограничений на пределы оценок на обоих концах шкалы. Затем в случайном порядке испытуемому предъявляют большой ряд ин-тенсивностей, выбранных заранее.

Динамика изменения ощущения не сводится исключительно к действию психофизических законов. Важную роль играют такие механизмы изменения чувствительности, как адаптация, сенсибилизация, явления контраста и синестезии. Адаптация – это понижение чувствительности (повышение порога) сенсорной системы в результате длительного воздействия раздражителя. Например, мы не ощущаем давления одежды, тиканье часов. Сенсибилизация – это процесс обратный адаптации. Он заключается в повышении чувствительности (снижение порога) сенсорной системы к длительно действующему раздражителю. Так, долгое воздействие раздражителя, вызывающего боль, не ведет к тому, что субъективно ощущение боли исчезает, наоборот, переживание боли становится все сильнее. Явление контраста – предшествующее ощущение оказывает влияние на последующее. Например, после того, как съели сладкое, кислое кажется нам ещё более кислым. Синестезия – это феномен слияния свойств различных сенсорных систем. Например, каждый из нас интуитивно понимает, что обозначают словосочетания «холодный звук», «крикливый цвет», хотя цвет не обладает звуковыми характеристиками, а звук температурными.