1.9. Субъективные реакции на сенсорные стимулы

Субъективная сенсорная физиология или психофизика устанавливает количественные соотношения между параметрами действующего раздражителя определённой модальности (сила стимула, его пространственная и временная характеристики) и ощущениями, возникающими в результате его действия. Ощущения невозможно сравнивать непосредственно с физическими стимулами, но их можно сравнивать друг с другом для установления шкалы ощущений.

1.9.1. Абсолютный порог ощущения

При общении с человеком, страдающим нарушением слуха, приходится говорить громче, нежели с нормально слышащим собеседником. Из этого следует, что при повышении порога слухового восприятия теряется способность замечать раздражители, если они уступают по силе пороговому. Но и не жалующийся на расстройство слуха человек услышит приближение комара только тогда, когда он окажется совсем близко от уха, а звук, издаваемый тем же насекомым на удалении одного метра, уже не слышен. Точно так же и зрительные, и обонятельные, и тактильные, и иные сигналы не будут ощущаться, если их сила окажется слишком малой.

Каждая сенсорная система воспринимает действие адекватного стимула в ограниченном диапазоне значений его силы. Наименьший по интенсивности стимул, способный вызвать ощущение, называется абсолютным порогом ощущения. Его величина устанавливается опытным путём, она не одинакова у разных людей и может изменяться у одного и того же человека в зависимости от функционального состояния, различаясь, например, при оптимальной работоспособности и утомлении. Величина абсолютного порога ощущения выше абсолютного порога первичных сенсорных нейронов, так как возбуждение отдельных чувствительных нейронов или их небольшой группы не обязательно приводит к возбуждению высших уровней сенсорной системы вследствие тормозных процессов на предыдущих иерархических уровнях. Поэтому не каждый стимул, возбуждающий рецепторы первичного сенсорного нейрона, субъективно ощущается и осознаётся.

1.9.2. Дифференциальный порог ощущения

Величина, на которую один стимул надпорогового диапазона должен отличаться от другого, чтобы их разницу можно было субъективно различить, получила название дифференциального порога или порога различения. Ощущаемый прирост интенсивности раздражения (дифференциальный порог) должен превышать ранее действовавший стимул на определённую и постоянную величину. Эрнст Вебер (Weber E.H.) был первым исследователем, который обнаружил, что между изменениями параметров сенсорных стимулов и возникающими при их действии ощущениями существует количественная зависимость.

Например, человек легко различает по весу гирьки весом 14 и 15 граммов (разница в 1 грамм), но гирьки весом 29 и 30 граммов кажутся ему одинаковыми, и различия между ними выявляются, если разница окажется не меньше 2 граммов. Если же гирька составит 60 граммов, то субъективное ощущение большего груза возможно только тогда, когда его прирост будет не меньше 4 граммов. Таким образом, ощущаемый прирост силы раздражителя возможен при её увеличении на постоянную величину, что сформулировано в законе Вебера как S/S=k, где S – раздражение, S – его ощущаемый прирост, k – постоянная величина.

Закон Вебера оказался применим не только по отношению к давлению, но и к яркости света, интенсивности звука, нарастанию температуры, а его безразмерный коэффициент (k) позволил сравнивать относительную чувствительность разных сенсорных систем. Таким образом, закон Вебера справедлив для разных модальностей, но лишь в границах раздражения средней силы, а при слабых и сильных стимулах способность к различению силы стимулов у человека снижается.

Густав-Теодор Фехнер (Fechner G. T.) предложил измерять дифференциальные пороги для построения шкалы интенсивности ощущений. В результате такого подхода была создана ступенчатая шкала интенсивности ощущений, в которой за ноль принимается величина абсолютного порога, а зависимость между интенсивностью стимула и ощущением выражается как: E=klog(S/S_o), где Е – интенсивность ощущения, k – постоянная величина, S – интенсивность стимула, S_o – абсолютный порог. Эта зависимость, получившая название закона Вебера-Фехнера, показывает, что линейное увеличение интенсивности ощущения отражает логарифмический рост интенсивности стимула. Закон Вебера-Фехнера характеризует субъективную способность человека различать действующие стимулы (шкала различения), но не оценивает саму интенсивность ощущений, поскольку этот закон основан на допущении равенства любых её приростов, как к слабым, так и к сильным стимулам.

Субъективная оценка интенсивности раздражителя (качественное различие) возрастает при увеличении разницы между пороговой и действующей силой стимула (количественное различие). Однако зависимость между силой стимула и ощущением не одинакова при разной интенсивности стимулов, а потому имеет не линейный, а степенной характер. Для оценки интенсивности ощущений всего диапазона используется шкала Стивенса, устанавливающая зависимость ощущений от силы стимула в виде степенной функции: E=k(S – S₀)ⁿ, где E – интенсивность ощущения, S – действующая сила стимула, S₀ – абсолютный порог, k – константа шкалы, n – показатель степени, который зависит от сенсорной модальности (например, для восприятия светового ощущения он составляет 0,33, громкости звука - 0,6, а для проприоцептивных ощущений – 1,7).