Интенсивность ощущения: абсолютные и дифференциальные пороги

Интенсивность ощущений наиболее подробно изучалась психофизическими методами. Интерес к тому, можно ли измерить эту характеристику, привел Г. Фехнера к разработке примерно в 1850 г. первой научной методики количественного описания субъективного опыта. Он же вывел первый психофизический закон, устанавливающий количественную связь между физической интенсивностью (φ) и силой ощущения (ψ). До этого господствовала доктрина Декарта (1596-1650), отрицавшего возможность измерений в субъективной сфере («res cogitans»). Центральным понятием психофизики стало понятие сенсорного порога.

Абсолютный порог определяется как наименьший по интенсивности стимул, способный вызвать определенное ощущение. Некоторые авторы обычно ограничивают смысл этого термина, понимая под ним наиболее низкий порог, достижимый при оптимальных условиях стимуляции и адаптации. Например, пороговые значения для слуха зависят от частоты звука (с. 287), а для зрения — от времени адаптации (с. 255).

Дифференциальные пороги. В надпороговом диапазоне определяют еще один вид порога-«едва заметное различие». Это величина, на которую один стимул должен отличаться от другого, чтобы их разница воспринималась человеком. Э. Вебер (1834), экспериментируя с ощущением силы, первым показал, что для различения веса двух предметов их разница должна быть больше, если оба они тяжелые, и меньше, когда оба легкие. На рис. 8.8, А показано соотношение между предъявляемым весом и его едва заметным увеличением. В среднем диапазоне такой стимуляции зависимость линейная; иными словами, чтобы превысить дифференциальный порог, требуется одинаковая часть начального веса. Минимальное различимое изменение интенсивности стимуляции (Δφ) составляет постоянную

долю (с) ее исходной интенсивности (φ). Это закон Вебера, выражаемый уравнением

(1)

Значит, -константа для всех интенсивностей

стимула. Данное правило, действительно, выполняется в широком их диапазоне для многих сенсорных модальностей. Однако по мере приближения к абсолютному порогу коэффициент Вебера (Δφ/φ) обычно растет. Это проиллюстрировано на рис. 8.8, Б для громкости тона. Очевидно, в этом случае закон Вебера начинает действовать только при интенсивности стимула на 40 дБ выше абсолютного порога: начиная с этого уровня, коэффициент Вебера остается постоянным. Аналогичные кривые получены и для других модальностей.

Коэффициент Вебера-полезная мера относительной чувствительности сенсорных систем. Нельзя математически сравнить чувствительность глаза к силе света с чувствительностью уха к уровню звукового давления, но можно сопоставить между собой безразмерные коэффициенты Вебера для этих модальностей. В подобных опытах глаз несколько лучше, чем ухо, улавливает разницу адекватных стимулов по интенсивности.

Для соответствия экспериментальным данным закон Вебера можно переформулировать следующим образом:

(2)

где а - константа, обычно небольшая по численному значению. Когда интенсивность стимула (φ) достаточно велика, членом «а» можно пренебречь, и выражение, соответствующее исходной форме закона Вебера, описывает наблюдения достаточно точно (рис. 8.8,5).

В некотором смысле константа «а»-просто поправочный член, обеспечивающий более точное соответствие экспериментальным данным. Однако его можно рассматривать и как «шум» в сенсорном канале. С точки зрения нейрофизиологии такой «шум» объясняется спонтанной активностью сенсорных нейронов, особенно высших уровней, т. е. их импулъсацией в отсутствие действующих на сенсорный орган стимулов. Вероятно, она добавляется к активности нейронов в ответ на стимуляцию, поэтому также влияет на порог, необходимый для едва заметного увеличения сигнала в ЦНС. Спонтанная активность мала по сравнению с реакцией на сильные стимулы, однако, когда стимул слаб, влияет на величину ( ).

В соответствии с этой нейрофизиологической интерпретацией, абсолютный порог должен быть равен минимальной интенсивности стимула, достаточной для возбуждения сенсорной системы, разли-