4. Количественные характеристики ощущений

Кроме качественных характеристик ощущений, в психологии сенсорных процессов значительное внимание уделяется их количественным характеристикам:порогам, или лименам (лат. limen – порог), и чувствительности.Измерить ощущение– значит найти количественное соотношение между интенсивностью раздражителя, воздействующего на рецептор, и силой этого ощущения.

Однако не всякий раздражитель вызывает ощущение. Как правило, пороговые значения раздражителей должны соответствовать примерному предельному уровню абсолютной чувствительности организма. Если стимул слишком слаб и не вызывает ответной реакции, то такое воздействие называют подпороговым (или субпороговым). Стимул, интенсивность которого превосходит пороговые значения, называетсянадпороговым. Границы между адекватными раздражителю ощущениями и субпороговыми и надпороговыми воздействиями определяются какабсолютный порог чувствительности (ощущений).

Нижний (минимальный)абсолютный порог ощущений(НАПО) – это та минимальная интенсивность раздражителя, которая необходима для возникновения едва заметного различия в силе ощущений. Величина нижнего абсолютного порога ощущений специфична для каждой модальности ощущений. Так, ощущение света от пламени свечи, горящей в темноте в ясную погоду, возникает у человека на расстоянии примерно48 м. Ощущение звука от тиканья ручных механических часов – на расстоянии6 м. Ощущение вкуса сахара в воде появляется, если одну чайную ложку сахара растворить в8 лводы.

Верхний(максимальный)абсолютный порог ощущений(ВАПО) – это та максимальная величина раздражителя, после которой возникают неадекватные или даже болевые ощущения.Стремительные родыдля матери и новорожденного являются ярким примером абсолютного порога ощущений. Также можно привести такой пример – на расстоянии100 мот самолета звук его турбин, работающих на полную мощность, воспринимается как боль в ушах

5. Чувствительность и ее изменения.

Различные органы чувств, дающие нам сведения о состоянии окружающего мира, могут быть более или менее чувствительны к отображаемым ими явлениям, т.е. могут отражать эти явления с большей или меньшей точностью. Чувствительность органов чувств определяется минимальным раздражителем, который в данных условиях оказывается способным вызвать ощущение.

Минимальная сила раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, называется нижним абсолютным порогом чувствительности. Раздражители меньшей силы, так называемые подпороговые, не вызывают ощущений. Нижний порог ощущений определяет уровень абсолютной чувствительности данного анализатора. Между абсолютной чувствительностью и величиной порога существует обратная зависимость: чем меньше величина порога, тем выше чувствительность данного анализатора. Это отношение можно выразить формулой Е = 1/Р, где Е — чувствительность, Р—пороговая величина.

Анализаторы обладают различной чувствительностью. У человека очень высокую чувствительность имеют зрительный и слуховой анализаторы. Как показали опыты С.И.Вавилова, человеческий глаз способен видеть свет при попадании на его сетчатку всего 2—8 квантов лучистой энергии. Это позволяет видеть темной ночью горящую свечу на расстоянии до 27 км. Слуховые клетки внутреннего уха обнаруживают движения, амплитуда которых составляет менее 1 % диаметра молекулы водорода. Благодаря этому мы слышим тиканье часов в полной тишине на расстоянии до 6 м. Порог одной обонятельной клетки человека для соответствующих пахучих веществ не превышает 8 молекул. Этого достаточно, чтобы ощутить запах при наличии одной капли духов в помещении из 6 комнат. Чтобы вызвать вкусовое ощущение, требуется, по крайней мере, в 25 000 раз больше молекул, чем для создания обонятельного ощущения. В этом случае чувствуется присутствие сахара в растворе одной его чайной ложки на 8 л воды.

Абсолютная чувствительность анализатора ограничивается не только нижним, но и верхним порогом чувствительности, т.е. максимальной силой раздражителя, при которой еще возникает адекватное действующему раздражителю ощущение. Дальнейшее увеличение силы раздражителей, действующих на рецепторы, вызывает в них лишь болевые ощущения (такое влияние оказывают, например, сверхгромкий звук и слепящая яркость). Величина абсолютных порогов зависит от характера деятельности, возраста, функционального состояния организма, силы и длительности раздражения.

Кроме величины абсолютного порога ощущения характеризуются показателем относительного, или дифференциального порога. Минимальное различие между двумя раздражителями, вызывающее едва заметную разницу в ощущениях, называется порогом различения, разностным или дифференциальным порогом. Немецкий физиолог Э.Вебер, проверяя способность человека определять более тяжелый из двух предметов в правой и левой руке, установил, что дифференциальная чувствительность относительна, а не абсолютна. Это значит, что отношение едва заметного различия к величине исходного стимула — величина постоянная. Чем больше интенсивность исходного стимула, тем больше нужно увеличить его, чтобы заметить разницу, т.е. тем больше величина едва заметного различия.

Дифференциальный порог ощущений для одного и того же органа представляет собой постоянную величину и выражается следующей формулой: dJ/J = С, где J— исходная величина раздражителя, dJ— его прирост, вызывающий едва заметное ощущение изменения величины раздражителя, а С — константа. Величина дифференциального порога для разных модальностей неодинакова: для зрения она составляет примерно 1/100, для слуха—1/10 для тактильных ощущений — 1/30. Закон, воплощенный в приведенной формуле, называется законом Бугера—Вебера. Необходимо подчеркнуть, что он справедлив только для средних диапазонов.

Основываясь на экспериментальных данных Вебера, немецкий физик Г.Фехнер выразил зависимость интенсивности ощущений от силы раздражителя, следующей формулой: Е = k*logJ + С, где Е — величина ощущений, J— сила раздражителя, k и С — константы. Согласно закону Вебера—Фехнера, величина ощущений прямо пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя. Иначе говоря, ощущение изменяется гораздо медленнее, чем растет сила раздражения. Возрастанию силы раздражения в геометрической прогрессии соответствует рост ощущения в арифметической прогрессии.

Чувствительность анализаторов, определяемая величиной абсолютных порогов, изменяется под влиянием физиологических и психологических условий. Изменение чувствительности органов чувств под влиянием действия раздражителя называется сенсорной адаптацией. Выделяются три вида этого явления.

1. Адаптация как полное исчезновение ощущения в процессе продолжительного действия раздражителя. Обычным фактом является отчетливое исчезновение обонятельных ощущений вскоре после того, как мы попадаем в помещение с неприятным запахом. Однако полной зрительной адаптации вплоть до исчезновения ощущений при действии постоянного и неподвижного раздражителя не происходит. Это объясняется компенсацией неподвижности раздражителя за счет движения самих глаз. Постоянные произвольные и непроизвольные движения рецепторного аппарата обеспечивают непрерывность и изменчивость ощущений. Эксперименты, в которых искусственно создавались условия стабилизации изображения относительно сетчатки глаза (изображение помещалось на специальную присоску и двигалось вместе с глазом), показали, что зрительное ощущение исчезало через 2—3 с.

2. Негативная адаптация — притупление ощущений под влиянием действия сильного раздражителя. Например, когда из полутемной комнаты мы попадаем в ярко освещенное пространство, то сначала мы бываем ослеплены и не способны различать вокруг какие-либо детали. Через некоторое время чувствительность зрительного анализатора резко снижается и мы начинаем видеть. Другой вариант негативной адаптации наблюдается при погружении руки в холодную воду: в первые мгновения действует сильный холодный раздражитель, а затем интенсивность ощущений снижается.

3. Позитивная адаптация — повышение чувствительности под влиянием действия слабого раздражителя. В зрительном анализаторе это темновая адаптация, когда чувствительность глаз увеличивается под влиянием пребывания в темноте. Аналогичной формой слуховой адаптации является адаптация к тишине.

Адаптация имеет огромное биологическое значение: она позволяет улавливать слабые раздражители и предохранять органы чувств от чрезмерного раздражения в случае воздействия сильных.

Интенсивность ощущений зависит не только от силы раздражителя и уровня адаптации рецептора, но и от раздражений, воздействующих в данный момент на другие органы чувств. Изменение чувствительности анализатора под влиянием других органов чувств называется взаимодействием ощущений. Оно может выражаться как в повышении, так и в понижении чувствительности. Общая закономерность состоит в том, что слабые раздражители, воздействующие на один анализатор, повышают чувствительность другого и, наоборот сильные раздражители понижают чувствительность других анализаторов при их взаимодействии. Например, сопровождая чтение книги тихой, спокойной музыкой, мы повышаем чувствительность и восприимчивость зрительного анализатора; слишком громкая музыка, напротив, способствует их понижению.

Повышение чувствительности в результате взаимодействия анализаторов и упражнений называется сенсибилизацией. Возможности тренировки органов чувств и их совершенствования очень велики. Можно выделить две сферы, определяющие повышение чувствительности органов чувств:

• сенсибилизацию, к которой стихийно приводит необходимость компенсации сенсорных дефектов: слепоты, глухоты. Например, у некоторых людей, лишенных слуха, настолько сильно развивается вибрационная чувствительность, что они даже могут слушать музыку.

• сенсибилизацию, вызванную деятельностью, специфическими требованиями профессии. Например, высокой степени совершенства достигают обонятельные и вкусовые ощущения у дегустаторов чая, сыра, вина, табака и т.д.

Таким образом, ощущения развиваются под влиянием условий жизни и требований практической трудовой деятельности.

Нижним абсолютным порогом ощущения называется минимальная величина, или сила, раздражителя, при которой он оказывается способным вызывать в анализаторе нервное возбуждение, достаточное для возникновения ощущения.

Абсолютная чувствительность того или другого органа чувств характеризуется величиной нижнего порога ощущения. Чем меньше величина этого порога, тем выше чувствительность данного анализатора. Большинство анализаторов обладает очень высокой чувствительностью. Например, абсолютный нижний порог слухового ощущения, измеряемый в единицах давления воздушных звуковых волн на барабанную перепонку, равняется у человека в среднем 0,001 бора. Насколько велика эта чувствительность, можно судить по тому, что один бор равняется одной миллионной части нормального атмосферного давления. Еще выше чувствительность зрительного анализатора. Абсолютный нижний порог ощущения света равняется 2,5—10"" эрг/сек. При такой чувствительности человеческий глаз может заметить на расстоянии одного километра свет, интенсивность которого составляет всего несколько тысячных долей нормальной свечи.

Верхний абсолютный порог ощущения соответствует той максимальной величине раздражителя, сверх которой этот раздражитель перестает ощущаться. Так, абсолютный верхний порог слышимости тонов составляет у человека в среднем 20 000 колебаний звуковых волн в секунду.

В величинах абсолютных порогов ощущения наблюдаются значительные индивидуальные различия. У одних людей они выше, у других ниже. Изменяется величина порогов также и с возрастом. Так, у стариков абсолютный верхний порог слышимости тонов составляет 15 000 колебаний в секунду и ниже.

Разностным порогом ощущения (порогом различения) называется минимальная разница в интенсивности двух однородных раздражителей, которую человек способен ощутить. Не всякая разница в интенсивности двух однородных раздражителей ощущается. Необходимо, чтобы эта разница достигала определенной величины. Например, звуки в 400 и 402 колебания в секунду воспринимаются как звуки одинаковой высоты; два груза весом 500 и 510 г кажутся одинаково тяжелыми.

Величиной разностного порога ощущения определяется разностная чувствительность, или чувствительность различения. Чем меньше величина разностного порога, тем выше способность данного анализатора дифференцировать раздражения.

Чувствительность анализаторов повышается или понижается в зависимости: а) от внешних условий, сопутствующих основному раздражителю (острота слуха более высока в тишине и понижается при наличии шумной обстановки); б) от состояния рецептора (глаз, утомленный интенсивным светом, снижает свою чувствительность); в) от состояния центральных отделов анализаторов (при болезненном состоянии организма, при наличии значительного умственного утомления или при перетренировке чувствительность снижается).

Немецкий анатом и физиолог Э.Г.Вебер (1795—1878), исследуя зависимость интенсивности ощущений от изменений интенсивности раздражений, установил (1846, 1851), что между величиной раздражения и вызываемой им интенсивностью ощущения нет прямого соответствия. Например, чтобы ощутить едва заметное различие в тяжести, необходимо груз в 100 г увеличить или уменьшить примерно на 10 г. Но едва заметная разница в ощущении для груза в 1000 г будет вызываться прибавкой к основному грузу уже не 10, а 100 г. Это показывает, что величина разностного порога зависит не от абсолютной, а от относительной величины раздражителей: чем больше интенсивность исходного раздражителя, тем больше его надо увеличить, чтобы получить едва заметную разницу в ощущениях.

Увеличение интенсивности раздражителя, способное вызвать едва заметное увеличение интенсивности ощущения, всегда составляет определенную часть первоначальной величины или силы раздражителя. Например, для ощущений света эта прибавка составляет 0,01 первоначальной величины раздражителя, а для слуховых ощущений 0,1; для ощущений тяжести (при взвешивании на руке) —1/17 первоначального груза, для ощущения давления — 1/30 исходного давления и т. д.

Немецкий врач и философ Г.Т.Фехнер (1801 —1887), продолжая исследования Вебера по измерению ощущений, выразил вскрытую Вебером закономерность в математической формуле (1860), показав, что ощущение изменяется пропорционально логарифму раздражения. По этому психофизическому закону зависимость интенсивности ощущения от силы раздражителя может быть выражена следующим образом: интенсивность ощущений изменяется в арифметической прогрессии, тогда как интенсивность соответствующих раздражений изменяется в геометрической прогрессии (закон Вебера — Фехнера).

Основные факты, положенные в основу закона Вебера — Фехнера, не могут вызывать сомнения: действительно, величина разностного порога относительна и в пределах средних интенсивностей раздражителей меняется в зависимости от абсолютной величины раздражителя. Однако попытка придать исследуемой закономерности строго математическое выражение оказалась несостоятельной, поскольку едва заметные различия в ощущениях не являются постоянными величинами. Нельзя считать, что едва заметное ощущение различия грузов в 100 и 110 г равняется едва заметному ощущению при сравнении грузов в 1000 и 1100 г. Таким образом, закон Вебера — Фехнера должен рассматриваться как имеющий всего лишь относительное значение для раздражителей средней интенсивности. В этих пределах он имеет большое практическое значение. Например, разностный порог при подъеме штанги будет неминуемо возрастать по мере увеличения ее веса; мышечная чувствительность борца ухудшается при встрече с противником более тяжелого веса; точность зрительной оценки расстояний при игре с мячом (футбол, хоккей, теннис и др.) меняется в связи с дальностью этих расстояний; сопротивление воздуха при прыжках на лыжах с трамплина ощущается с разной степенью точности в зависимости от силы ветра и т. д.

Как абсолютные, так и разностные пороги имеют большое значение в практической деятельности человека. Например, усвоение сложных видов физических упражнений облегчается в тех случаях, когда спортсмен имеет высокий разностный порог мышечно - двигательной и вестибулярной чувствительности. Это позволяет ему заметить и исправить малейшие отклонения в совершаемых им движениях.