Объективное измерение чувствительности и субсенсорная

ЕЕ ОБЛАСТЬ (РЕЗЮМЕ)¹

В психологических исследованиях чувствительность человека ха­рактеризуют чаще всего порогом ощущения, т.е. порогом осознания фак­та воздействия внешнего раздражителя и речевого сообщения об этом. Однако давно известно, что далеко не все из того, что воспринимается че­ловеком и афферентирует его поведение, осознается. Например, еще в 1863 г. сотрудница И.М.Сеченова Н.Суслова наблюдала в эксперименте эффект неосознаваемого восприятия. Она заметила, что характер ощуще­ний, вызванных штриховым прикосновением к коже волоском Фрея или ножками циркуля Вебера, изменяется при прохождении через кожу сла­бого электрического тока, который сам по себе не вызывает каких-либо ощущений. Еще в прошлом веке стали известны факты бинаурального взаимодействия: изменение локализации источника звука, слышимого одним ухом, под влиянием другого, неслышимого звука, подаваемого на второе ухо².

Существование зоны чувствительности человека к неощущаемым раздражениям было прямо доказано в опытах известного советского фи­зиолога Г.В.Гершуни. Позднее эта зона была определена им и количе­ственно.

Во время Второй мировой войны Г.В.Гершуни обследовал больных с закрытыми травмами головного мозга после воздушной контузии,

¹ Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.В.Гиппенрейтер, М.Б.Миха-
левской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. С. 226-232.

² Эти эксперименты описаны в работе Г.В.Гершуни (см.: Гершуни Г.В. О количест­
венном изучении пределов действия неощущаемых звуковых раздражений //Проблемы
физиологической акустики. 1950. Т. 2. С. 28).

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 1. Взаимоотношение порогов улит­ко-зрачкового рефлекса и порогов слу­хового ощущения на разных стадиях те­чения патологического процесса у боль­ных с нарушением слуха после воздуш­ной контузии. Ордината — интенсив­ность звукового раздражения в деци­белах относительно нормального абсо­лютного слухового порога (0 дБ); абс­цисса — стадии патологического про­цесса. 130 дБ — полная глухота; сплош­ная жирная линия — порог слухового ощущения; пунктирная – порог улитко-зрачкового рефлекса; заштрихованная поверхность – диапазон субсенсорной активности. I — тотчас после травмы; II—V— стадии восстановления слуховой чувстви­тельности; VI — норма. Внизу — схематическое изображение степени расширения зрачка (слева — при отсутствии раздражения, справа — при действии звука)

страдавших «постконтузионной глухотой»¹. Он обнаружил, что сразу после контузии, когда слуховые ощущения либо полностью отсутствуют, либо появляются только при действии очень сильных звуков, возника­ют такие ответные реакции организма, как изменение спонтанной элек­трической активности коры головного мозга — появление ритмов более высоких частот, чем до звука, изменение разности потенциалов кожи (кожно-гальваническая реакция) и улитко-зрачковый рефлекс — изме­нение диаметра зрачка при действии звука. При нормальном слухе улит­ко-зрачковый рефлекс возникает при действии звуков, интенсивность которых превышает порог слухового ощущения на 25—30 дБ. В усло­виях же патологии этот рефлекс возникает при интенсивностях звука на 20—60 дБ ниже порога ощущения. Любопытна динамика соотношения порогов ощущения и улитко-зрачкового рефлекса по мере восстановле­ния слуховой функции (см. рис. 1). Сначала улитко-зрачковый рефлекс заметно усиливается, порог его резко снижается (II—III стадии пато­логического процесса). Это происходит, по-видимому, потому, что моз­говые структуры, ответственные за появление улитко-зрачкового реф­лекса (не только средний мозг, где находится эффекторное ядро рефлек­са, но и представительство его в коре), раньше выходят из тормозного состояния, чем отделы коры, определяющие возникновение ощущения. В результате этого снижения порога улитко-зрачкового рефлекса существенно возрастает зона неслышимых звуков, которые вызывают этот рефлекс. Эта зона была названа Гершуни субсенсорной областью. В дальнейшем происходит снижение порога не только улитко-зрачкового

¹ См,: Гершуни Г.В. Изучение субсенсорных реакций при деятельности органов чувств // Физиологический журнал СССР. 1947, Т. 33. С. 303.

Гершуни Г.В., Соколов Е.Н, Объективное измерение чувствительности... 31

рефлекса, но и порога ощущения, субсенсорная область уменьшается (стадии III, IV) и, наконец, отношения между слуховым ощущением и улитко-зрачковой реакцией нормализуются — слух восстановлен (стадии V, VI).

Другие непроизвольные реакции, регистрируемые в ходе патологи­ческого процесса, «ведут» себя подобным же образом.

Описанная динамика непроизвольных реакций человека при сниже­нии чувствительности в результате патологического процесса использо­валась в дальнейшем для диагностики и прогноза восстановления чув­ствительности .

Более поздние исследования Г.В.Гершуни и его сотрудников по­казали, что субсенсорная область существует и в норме. Ее пределы силь­но зависят от функционального состояния человека и колеблются от 5 до 12 дБ для слуха.

Все эти данные показывают, что полная и точная характеристика сенсорных возможностей человека может быть получена только с помо­щью непроизвольных реакций.

Кроме того, в ряде случаев объективные реакции представляют единственную возможность измерения чувствительности: у маленьких детей, еще не полностью овладевших речью, при патологии головного мозга, связанной с нарушением речевой функции, при симуляции нечувствительности, а также во всех тех случаях, когда желательно про­вести измерение чувствительности, не привлекая внимание испытуемо­го к раздражителям специальной инструкцией, обусловливающей ответ­ную реакцию.

Какие реакции организма используются в качестве объективных индикаторов чувствительности?

Целый ряд реакций, не поддающихся прямому произвольному кон­тролю и возникающих при действии раздражителя как в самой сенсор­ной системе, так и в других системах организма рефлекторным путем. Перечислим их:

— реакции рецепторов (микрофонный эффект улитки, электро-ретинограмма и т.д.). Применение этих реакций в качестве индикаторов чувствительности весьма ограничено, так как они позволяют судить только о состоянии периферического отдела анализатора;

— реакции корковых отделов анализаторов (вызванные потенциалы, изменение спонтанной электрической активности коры, например депрессия хорошо выраженного альфа-ритма (8—12 кол./с);

— различные компоненты ориентировочного рефлекса (сужение кровеносных сосудов конечностей, кожно-гальванический рефлекс, движение глаз и головы в направлении раздражителя и др.);

— специальные адаптационные рефлексы (сужение зрачка на свет, сужение периферических кровеносных сосудов на холод);

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

— безусловнорефлекторные реакции (например, рассмотренный выше улитко-зрачковый рефлекс). Все перечисленные выше реакции возникают «с места», без предварительной выработки;

— различные условнорефлекторные реакции, вырабатываемые в результате сочетания условного агента с различными специальными раздражителями. Обычно в качестве условного агента используется раздражитель, адекватный для того анализатора, чувствительность которого измеряется. Выбор же подкрепления зависит от характера вырабатываемой условнорефлекторной реакции: для депрессии альфа-ритма — свет, для кожно-гальванической реакции — электрокожное раздражение, для мигания вдувание воздуха в глаз.

Определение чувствительности с помощью непроизвольных реакций ведется общепринятыми психофизическими методами, обычно методом постоянных раздражений.

Г.В.Гершуни¹ и Б.Н.Соколовым² с их сотрудниками были проведены многочисленные исследования соотношения порогов различных реакций, вызванных одним и тем же раздражителем, определены ограничения и возможности использования отдельных реакций в качестве индикаторов чувствительности. Основные результаты этих исследований схематически представлены на рис. 2. Эта схема показывает ряд характерных соотно­шений разных реакций в процессе измерения чувствительности. Чувст­вительность к индифферентным раздражителям может быть измерена только с помощью непроизвольных реакций типа R₃ и оказывается доволь­но низкой (стадия I). Когда же раздражителю придается сигнальное зна­чение, чувствительность резко возрастает, пороги разных реакций расхо­дятся. Наиболее низкий порог имеют непроизвольные реакции, являю­щиеся компонентами ориентировочного рефлекса. Пороги ощущений, о которых мы судим по речевым ответам (R₁, реч.), устанавливаются по­степенно по мере уточнения смысла инструкции экспериментальной ситу­ацией и достигают своего высшего уровня.

На следующей, третьей стадии происходит упрочение и дифференци­рование выработанных условных рефлексов. В силу этого ориентировоч­ные реакции сохранны. Пороги всех реакций практически совпадают. Ког­да условные реакции упрочены (IV стадия), непроизвольные ориентиро­вочные реакции угасают. Если о чувствительности анализатора судить только по ним, может показаться, что она резко снизилась. Однако поро­ги ощущения (R₁, реч.) остаются на прежнем уровне, пороги произвольных условных двигательных реакций (R₁, двиг.) даже несколько снижаются, т.е. при автоматизации обусловленного инструкцией ответного движения,

¹ См.: Гершуни Г.В. Общие результаты исследования деятельности звукового анали­
затора человека при помощи разных реакций // Журнал высшей нервной деятельности.
Т. 7. 1957. С. 13.

² См.: Соколов Е.Н. Восприятие и условный рефлекс. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1958.

Гершуни Г.В., Соколов Е.Н. Объективное измерение чувствительности... 33

Puc. 2. Схема изменений, определяемая но разным ре­акциям чувствительности анализатора в зависимости от общего числа наносимых раздражителей — п, разд­ражителей, являющихся сигналами определенных ответных реакций, — T и числа веподкрепляемых (дифференцировочных) раз­дражителей — p. R₁, — ре­акции, обусловленные рече­вой инструкцией испытуе­мому: R₁ реч .— словесный ответ (типа «Вижу», «Слы­шу»...); R_t двиг.— произвольная условная двигательная реакция. R₂ — условнореф-лекторные реакции, вырабатываемые при безусловном подкреплении: R₂ двиг. — условные мигательные; R₂ вегет.— условные кожно-гальванические. R₃ — реакции, возникающие без специальной выработки и речевых инструкций. Область расхож­дения порогов непроизвольных и словесной реакций заштрихована. I—IV — ста­дии изменения чувствительности. Переход от I стадии ко II соответствует приоб­ретению раздражителем значения условного сигнала реакций R₍ или R₂. Ось орди­нат — чувствительность в условных единицах; ось абсцисс — число п, T, р

например нажатия рукой на кнопку, иногда появляются неосознаваемые двигательные ответы на неощущаемые раздражители. Все другие реакции показывают более высокую чувствительность анализатора: пороги услов-норефлекторных непроизвольных реакций оказываются несколько ниже порогов ощущения и произвольного двигательного ответа. Эта разница характеризует величину субсенсорной чувствительности нормального здо­рового человека.

На основании этих данных исследователи приходят к выводу о не­обходимости, во-первых, разделения понятий порога реакции и порога анализатора в целом и, во-вторых, о необходимости полиэффекторной регистрации ряда произвольных и непроизвольных реакций человека в процессе измерения чувствительности. Это позволяет получить полную и точную характеристику предельных сенсорных возможностей, с одной стороны, и обоснованное суждение о чувствительности анализатора, ко­торая в каждый данный момент зависит от условий, характера и задачи деятельности, выполняемой человеком, с другой.

X. Шиффман ПОДПОРОГОВОЕ ВОСПРИЯТИЕ¹

Как уже отмечалось выше, существуют пограничные условия стиму­ляции — например, когда уровень интенсивности сигналов очень невысок или когда время их действия невелико, при которых они не вызывают не­сомненной ответной реакции. Тем не менее возникает вопрос — могут ли эти незамеченные индивидуумами сигналы оказывать непрямое, но изме­ряемое влияние на их поведение? Этот общий и спорный вопрос можно сформулировать и более конкретно: возможно ли наблюдать последствия влияния, которое оказывает на поведенческие параметры подпороговая (буквально — лежащая ниже порога) стимуляция? Можно ли каким-ни­будь образом обнаружить материю иначе, чем на уровне сознания? Ины­ми словами — способна ли стимуляция, о которой наблюдатель не подозре­вает, все же оказать на него такое влияние, которое можно оценить?

Подпороговое восприятие — предмет большого числа теоретических и экспериментальных исследований, однако его валидность остается дис­куссионной². Доказательства существования подпорогового восприятия получены многими экспериментаторами, и некоторые репрезентативные результаты будут рассмотрены ниже.

Установлено, что чрезвычайно быстро мелькающие картины, на которых представлены сцены, вызывающие положительные эмоции (на­пример, котята, щенки, влюбленная пара, улыбающееся лицо) или от­рицательные (например, труп или злое лицо), влияют на последующую оценку, казалось бы, нейтральных фотографий людей. Слайды, на кото-

¹ Шиффман X. Ощущение и восприятие. СПб.: Питер, 2003. С. 73-76.

² См.: Dixon F. Subliminal perception: The nature of a controversy. N. Y.: McGraw-Hill,
1971; Duncan J. Two techniques for investigating perception without awareness // Perception
& Psychophysics. 1985. 38. P. 296-298; Erdelyi M. A new look at the new look: Perceptual
defense and vigilance // Psychological Review. 1974. 81. P. 1-26; Smith K.H., Rogers M.
Effectiveness of subliminal messages in television commercial: Two experiments // Journal
of Applied Psychology. 1994. 79. P. 866-874; Vokey J.R., Read J.D. Subliminal messages:
Between the devil and the media // American Psychologist. 1985. 40. P. 1231-1239.

Шиффман X. Подпороговое восприятие

рых изображены люди, предварительно воспринимавшие на подпорого-вом уровне оптимистические сцены, оценивались более положительно (оптимистично), чем фотографии тех же самых людей, сделанные после предъявления им негативных сцен¹.

Более того, доказано, что эмоциональные раздражители, предъяв­ленные на подпороговом уровне, активируют кортикальные зоны, участву­ющие в восприятии раздражителей, воздействующих на эмоции (в эмоци­ональном опыте). Уолен и его коллеги² нашли, что хотя эмоциональные раздражители и воздействовали на испытуемых на подпороговом уровне (т.е. не осознавались ими), они тем не менее вызывали соответствующую реакцию той зоны коры головного мозга, которая обрабатывает информа­цию, получаемую от стимулов, воздействующих на эмоции. Более конкрет­но, в своих опытах Уолен воздействовал на испытуемых стимулами, вызы­вавшими определенные эмоции, — перед испытуемыми мелькали фотогра­фии людей, чьи лица выражали счастье, — и этот сигнал воспринимался на подпороговом уровне. Несмотря на то что испытуемые даже не подозре­вали о демонстрации им фотографий счастливых людей, результаты, полу­ченные с помощью ФМРТ, свидетельствовали об усилении активности миндалевидного тела (участка коры головного мозга внутри средней части височной доли, который обрабатывает информацию, получаемую от эмоци­ональных раздражителей), т.е. о непосредственной реакции на эмоцио­нальные сигналы.

Известно, что смысл подпороговых сигналов может быть понятен наблюдателю даже в том случае, когда сами сигналы остаются не обна­руженными им³. В опытах Фаулера разные слова (например, «повар») мелькали на экране с такой скоростью, что наблюдатели не успевали прочитать их (т.е. предъявлялись в режиме вспышки). За этим следова­ло надпороговое предъявление двух слов (например, «печь» и «взгляд»). Испытуемым предстояло выбрать, а возможно, даже и отгадать, которое из двух предъявленных слов ближе по смыслу к промелькнувшему сло­ву «повар», предъявленному на подпороговом уровне. Результаты экспе­риментов показали, что выбор, сделанный наблюдателями, слишком правилен, чтобы его можно было назвать случайным. Так, если «подпо-

¹ См.: Krosnick J Л., Metz A.L, Jusslm L.J., Lynn A.R. Subliminal conditioning of atti­
tudes // Personality and Social Psychology Bulletin. 1992. 18. P. 152-162; Greenwald A.G.,
Draine S.C, Abrams R.L. Three cognitive markers of unconscious semantic activation //
Science. 1996. 273. P. 1699-1702; Murphy S.T., Zajonc R.B. Affect, Cognition, and Awareness:
Affective priming with optimal and suboptimal stimulus exposures // Journal of Personality
and Social Psychology. 1993. 64. P. 7213-739; Murphy S.T., Zajonc R.B., Monahan J.L.
Additivity of nonconscious affect: Combined effects of priming and exposure // Journal of
Personality and Social Psychology. 1995. 69. P. 589-602.

² См.: Whalen P.J. Pear,vigilance and ambiguity: Initial neu-roimaging studies of the
human amygdala // Current Directions in Psychological Science. 1998. 7. P. 1-11.

³ См.: Fowler С A., Wolford G., Slade Д., Tassinary L. Lexical access with and without
awareness // Journal of Experimental Psychology: General. 1981. 110. P. 341-362.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

роговые» слова шли вслед за промелькнувшим, необнаруженным словом «повар», наблюдатели гораздо чаще выбирали слово «печь», чем слово «взгляд». Эти результаты позволяют предположить, что такие семанти­ческие свойства, как смысл сигнала, предъявляемого на уровне, недоста­точном для его обнаружения, в определенной мере воспринимаются и обрабатываются наблюдателем¹.

Семантическая установка

Вторым способом демонстрации сублименального восприятия, ана­логичным описанному выше, является способ, названный семантической установкой (semantic priming). Его суть заключается в том, что последо­вательно предъявляются два слова и смысл первого предопределяет вос­приятие второго. Так, представление слова «медсестра» может служить ус­тановкой для распознавания или узнавания слова, являющегося тест-объектом, — «доктор». Аналогично этому реакция наблюдателя на слово «доктор» (например, он называет его) наступает быстрее в том случае, ког­да его предъявлению предшествует предъявление установочного слова «медсестра», а не слова «ограда», не связанного с ним по смыслу. В экспе­рименте, проведенном Балотой², одной группе наблюдателей установочные слова предъявляли на подпороговом уровне (т.е. настолько быстро, что никто из наблюдателей не успевал прочитать их), а второй группе наблю­дателей их предъявляли на надпороговом уровне. Для конкретного целе­вого слова (например, «ярд») установками служили как близкие по смыс­лу слова (например, «дюйм»), так и не связанные с ним (например, «печь») или просто бессмысленный набор символов (например, ХХХХ). Основной результат этого эксперимента заключается в том, что наблюдатели быстрее реагировали на конкретное тестовое слово в том случае, если ему предше­ствовала близкая по смыслу «затравка» (установка) (например, «дюйм — ярд»), чем в случае, когда установка не имела к нему никакого отношения (например, «печь — ярд»). Облегчающее задачу влияние семантической ус­тановки было обнаружено как в случае ее подпорогового, так и надпорого-вого предъявления. Установки не только облегчают восприятие слов и их значений. Так, Бар и Видерман³ установили, что фотографии разных пред­метов, предъявленные в режиме мелькания, а потому не идентифициро­ванные наблюдателями, в дальнейшем, когда спустя 15 мин они снова про-

¹ См.: Cheesman J., Merikle P.M. Priming with and without awareness // Perception &
Psychophysics. 1984. 36. P. 387-305.

² См.: Balota DA. Automatic semantic activation and episodic memory encoding //
Journal of Verbal Learning & Verbal Behavior. 1983. 22, P. 88-104.

³ См.: Bar M„ Biederman I. Subliminal visual priming // Psychological Science. 1998. 9.
P. 464-469.

Шиффман X. Подпороговое восприятие

мелькнули перед глазами наблюдателей, облегчили восприятие запечат­ленных на них предметов.

Отмечено также облегчение распознавания тест-объектов, достига­емое с помощью представляемых на подпороговом уровне сигналов — установок¹. Более того, применив томографию, авторы показали, что использование семантических установок действительно активирует опре­деленные кортикальные зоны. А это значит, что достаточно сложные когнитивные процессы, влияние которых на активность мозга поддает­ся измерению, могут протекать даже тогда, когда наблюдатель и не по­дозревает об этом.

Последнее, о чем хотелось бы сказать, это то, что облегчающее вли­яние семантических установок на распознавание слов не беспредельно. Гринвальд и его коллеги, используя метод семантических установок, по­казали, что, будучи предъявленными на подпороговом уровне, они дей­ствительно влияют на восприятие следующих за ними слов, являющих­ся тест-объектами, но это влияние нестабильно и кратковременно². Ав­торы нашли, что облегчающее влияние установки на восприятие смысла тестового слова (стимульного материала, тест-объекта) эффективно лишь в том случае, если последнее появляется не позднее чем через 0,1 с пос­ле первого.

Таким образом, результаты изучения подпороговых семантических установок свидетельствуют о том, что стимул, о котором наблюдатель даже не подозревает, может влиять на его перцептивную активность³. (Однако обратите внимание на то, что статус метода подпороговых семан­тических установок в известной мере дискуссионен⁴.)

Изложенное выше свидетельствует о том, что слабый, пограничный — подпороговый — сигнал может быть воспринят и зарегистрирован сенсор­ной системой и закодирован на уровне подсознания. Однако нет экспери­ментальных доказательств того, что подпороговое сенсорное стимулирова­ние и сопровождающее его нейронное кодирование оказывают существен­ное воздействие на мысли и представления человека, способны заметно повлиять на его поведение или изменить его⁵. Иными словами, доказатель-

¹ См.: Dehaene S., Naccache L„ he dec H„ Koechlin E., Mueller M., Dehaene-Lambertz,
van de Moortele P.F., Le Bihan D. Imaging unconscious semantic priming // Nature. 1998.
395. P. 597-600.

² См.: Greenwald A.G., Draine S.C.Abrams R.L. Three cognitive markers of unconscious
semantic activation // Science. 1996. 273. P. 1699-1702.

³ См.: Marcel A.J. Conscious and unconscious perception: Experiments on visual masking
and word recognition // Cognitive Psychology. 1983. 15. P. 197-237.

⁴ См.: Bernstein I.H., Bissonnette V., Vyas A., Barclay P. Semantic priming. Subliminal
perception of context? // Perception & Psychophysics. 1989. 45. P. 153-161.

⁵ Smith K.H., Rogers M, Effectiveness of subliminal messages in television commercial:
Two experiments // Journal of Applied Psychology. 1994. 79. P. 866-874; Vokey J.R., Re­
ad J.D. Subliminal messages: Between the devil and the media // American Psychologist.
1985. 40. P. 1231-1239.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

ство существования подпорогового восприятия само по себе еще не означа­ет, что при помощи подпороговых сигналов можно манипулировать людь­ми или заставлять их делать что-либо. Следовательно, высказываемые вре­мя от времени мысли о том, что рекламодатели способны навязывать по­купателям ненужные товары, с научной точки зрения несостоятельны. Однако этот дискуссионный вопрос привлек внимание к различию между такими простыми процессами, как обнаружение и распознавание сигнала в лабораторных условиях, и более сложными реакциями, к которым отно­сятся совершение покупки или выражение предпочтений.

Прежде чем завершить обсуждение подпорогового восприятия, при­ведем наводящее на размышления высказывание Диксона о его проис­хождении и роли.

Можно поспорить с теми, кто считает, что оно (подпороговое восприятие) не является результатом эволюции. С эволюцией мозга, создавшей основу для сознательного восприятия, должен был эволюционировать и контрольный ме­ханизм, посредством которого эта новая система с ограниченными возможно­стями могла быть использована максимально эффективно. Теоретически этот контроль мог реализоваться двояко — либо за счет жесткого ограничения пе­риферической сенсорной активности, либо за счет изменяющихся ограничений на проникновение в сознание. Очевидно, что с эволюционной точки зрения первая из этих альтернатив была менее ценной для выживания¹.

¹ Dixon F. Subliminal perception: The nature of a controversy. N. Y.: McGraw-Hill, 1971. P. 321.

Л. О. Макаров

ОБ ОСНОВНОМ ПСИХОФИЗИЧЕСКОМ ЗАКОНЕ¹

Два столетия назад, в 1760 г., Бугер исследовал свою способность различать тень, отбрасываемую свечой, если экран, на который падает тень, одновременно освещается другой свечой. Его измерения довольно точно установили, что отношение I (M — минимальный восприни­маемый прирост освещения, I — исходное освещение) — величина срав­нительно постоянная в отличие от абсолютных величин I. В 1834 г. Э.Вебер повторил забытые к тому времени опыты Вугера. Изучая разли­чение веса, он показал, что минимально воспринимаемая разница в весе представляет собой постоянную величину, равную приблизительно ¹/₃₀ , т.е. груз в 31 г различается от груза в 30 г; груз в 62 г от груза в 60 г; 124 г от 120 г и т.д. Такое же постоянство в отношении минимального воспринимаемого прироста раздражения к его исходной величине Вебер установил для зрения (различение длины линий) и слуха (различение высоты тона). Вебер предполагал, что им обнаружен важный общий принцип, однако специального закона он не сформулировал.

Выражение «закон Вебера» принадлежит Фехнеру, но впослед­ствии укоренилось выражение «закон Вебера—Фехнера», так как роль Фехнера в разработке проблемы измерения ощущений исключительно велика. 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, обрат-

Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.Б.Гиппенрейтер, М.Б.Ми халевской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. С. 249-252.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

ную 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. Так, если груз в 60 г (I) оценивается как равный по весу грузу в 61 г и чуть более легкий, чем груз в 62 г (I₁), то минимальный вос­принимаемый прирост веса будет равен:

где с — константа пропорциональности. Формула (2) — это «основ­ная формула Фехнера». Введение S в уравнение (2) следует рассматри­вать как заключение Фехнера о равенстве между собой всех S, всех минимальных приростов ощущения. Таким образом, приросты ощуще­ния S рассматриваются Фехнером как единицы измерения. Интегрируя уравнение (2), Фехнер получил

S=c log_e R + C, (3)

где С — константа интегрирования, а е — основание натуральных лога­рифмов. С помощью этой формулы, зная обе константы с и С, можно вычислить величину ощущения для стимула любой интенсивности. Од­нако поскольку константы неизвестны, эта формула неудовлетворитель­на, и Фехнер заменил С, сделав допущение о нулевой величине S при пороговой величине R. При R = r, т. е. при величине раздражения, рав­ной абсолютному порогу, S = 0.

Макаров П.О. Об основном психофизическом законе

Подставляя значения R и S при R = r в формулу (3), получаем

0 = c log_er + С,

С= -с log_er.

Теперь мы можем заменить С в формуле (3):

S = с log_eR - с log_er = с (log_eR - log_er) = с log_e ^R/_r

Путем соответствующего изменения константы с на k переходят от натуральных логарифмов к десятичным, тогда

S = k log ^R/_r

(4)

Это и есть Massformel Фехнера — формула для измерения ощуще­ний. Шкала S — это шкала едва различимых приростов ощущения над нулем, т.е. ощущением при абсолютном пороге. Затем Фехнер сделал еще одно допущение. Он предположил, что мы можем измерять R, любой надпороговый стимул, его отношением к г, пороговому стимулу. Если, таким образом, принять г за единицу измерения, r = 1, то

S = k log R (5)

Этой последней формуле (5) Фехнер и дал название «закона Вебе-ра». Выраженная словами, она гласит: величина ощущения пропорцио­нальна логарифму величины раздражения. Разумеется, закон Вебера вы­ражается формулой (1), а не формулой (5). Формула (5) выведена, как мы видели, при ряде условных допущений: во-первых, что единицей R является пороговая величина стимула г; во-вторых, что S = 0 при поро­ге, т.е. при R = r; в-третьих, что все S, все минимальные воспринима­емые приросты величины раздражения, равны между собой. Прежде всего формула (5) требует соблюдения формулы (1), а между тем после­дующие эксперименты показали, что отношение Вебера постоянно не во всем диапазоне интенсивностей раздражения. Тем не менее, несмотря на бесчисленную критику и все ограничения, закон Бугера—Вебера—Фех­нера имеет достаточно широкую зону приложения. Существенно, что формула Фехнера (5) приложима к деятельности некоторых изолирован­ных рецепторов. В определенном диапазоне интенсивностей частота то­ков действия есть линейная функция логарифма интенсивности. Это по­казано на мышечном веретене Мэтьюсом (1931) и на глазу Limulus Харт-лайном и Грэмом (1932). Разумеется, здесь приходится говорит не об S-ощущении, а об E-возбуждении:

Е = k log R.

Фехнер соединял в себе физика, психофизиолога и философа-идеа­листа. Отвергая его идеалистические построения, мы должны признать,

42 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

что как физик он внес в физиологию органов чувств человека новые точ­нейшие методы количественного измерения отношения стимул — ответ. Это, во-первых, уже описанный нами метод измерения едва различимых приростов величины раздражения, позже названный методом пределов; во-вторых, метод проб и ошибок, позже названный методом постоянного стимула (исследуемый сравнивает целый ряд стимулов с одним и тем же постоянным стимулом по какому-нибудь признаку — больше или мень­ше, темнее или светлее, длиннее или короче и т.д.); и, в-третьих, метод средней ошибки (исследуемый сам подбирает стимул, равный заданному или в то или иное число раз больший или меньший заданного). Фехнер установил значение изменчивости при «психофизических», как он выра­жался, измерениях, необходимость определения средних и крайних ве­личин и законы изменчивости средних величин, т.е. установил необхо­димость статистических методов.

Фехнер считается одним из основателей экспериментальной психо­логии, а физиологи вправе сказать, что он развил открытие Бугера—Вебера в закон — метод измерения различительной чувствительности орга­нов чувств и, таким образом, заложил основы измерения нервных процес­сов у человека с помощью варьирования и точного измерения наносимых раздражений.

2. Методы прямого измерения ощущений. Закон Сти-венса. Типы шкал. Методы шкалирования

Дж. Гласе, Дж. Стэнли

[ИЗМЕРЕНИЕ И ТИПЫ ШКАЛ]¹ Измерение

Существует множество определений «измерения», несколько от­личающихся друг от друга в зависимости от точки зрения исследователя. Общим во всех определениях является, по-видимому, следующее: измере­ние есть приписывание чисел вещам в соответствии с определенными пра­вилами. Измерить рост человека — значит приписать число расстоянию между макушкой человека и подошвой его ног, найденному с помощью линейки. Измерение коэффициента интеллектуальности (IQ) ребенка — это присвоение числа характеру ответной реакции, возникающей у него на группу типовых задач. Измерение преобразует определенные свойства на­ших восприятий в известные, легко поддающиеся обработке вещи, назы­ваемые «числами». Каким невыносимым был бы мир, если бы мы не из­меряли! Разве не полезно физику знать, что сталь плавится при высокой температуре, а путешественнику, — что Чикаго — это «город, вытянутый вдоль спускающегося вниз шоссе»? Известно, какую важную роль играет измерение в педагогике и почти в каждом социальном предприятии.

Измерительные шкалы

Представления о «шкалах измерений» образуют полезную группу понятий. Этими проблемами интересовались бихевиористы и некоторые другие ученые. Теперь мы кратко рассмотрим различные шкалы и их применение в статистике.

¹ Гласе Дж., Стэнли Дж. Статистические методы в педагогике и психологии. М.: Прогресс, 1976. С. 12-20. (Здесь и далее заголовки в квадратных скобках даны редакто­рами-составителями.)

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Измерения в шкале наименований (номинальные измерения)¹

Номинальное измерение (присвоение обозначения или обозначений) едва ли заслуживает того, чтобы называться «измерением». Это процесс группирования предметов в классы, когда объекты, принадлежащие к одному классу, идентичны (или почти идентичны) в отношении некото­рого признака или свойства. Далее классам даются обозначения; вместо обозначений классы могут также принимать и часто принимают для идентификации числа, которые могут служить объяснением заголовка «номинальное измерение». Схемы классификации видов в биологии — примеры номинальных измерений. Психологи часто кодируют «пол», обозначая «особей женского рода» нулем, а «особей мужского рода» — единицей; это также номинальное измерение. Мы выполнили бы номи­нальное измерение, если бы присвоили 1 англичанам, 2 — немцам, а 3— французам. Равна ли одному французу сумма одного англичанина и од­ного немца (1 + 2 = 3)? Конечно, нет. Числа, которые мы присваиваем в номинальном измерении, обладают всеми свойствами любых других чи­сел. Мы можем складывать их, вычитать, делить или просто сравнивать. Но если процесс присвоения чисел предметам представлял собой номи­нальное измерение, то наши действия с величиной, порядком и прочими свойствами чисел вообще не будут иметь никакого смысла по отношению к самим предметам, поскольку мы не интересовались величиной, поряд­ком и другими свойствами чисел, когда присваивали их. При номиналь­ных измерениях используется исключительно та особенность чисел, что 1 отличается от 2 или 4 и что если предмет А имеет 1, а предмет В — 4, то А и В различаются в отношении измеряемого свойства. Отсюда вовсе не следует, что в «В» содержится больше свойства, чем в «А». Три осталь­ные шкалы, с которыми мы будем иметь дело, используют три следую­щих свойства чисел: числа можно упорядочивать по величине, их мож­но складывать и делить.

Порядковые измерения

Порядковое измерение возможно тогда, когда измеряющий может обнаружить в предметах различие степеней признака или свойства. В этом случае используется свойство «упорядоченности» чисел и числа приписываются предметам таким образом, что если число, присвоенное предмету А, больше числа, присвоенного В, то это значит, что в А содер­жится больше данного свойства, чем в В.

¹ Использованные здесь названия шкал измерений и многие понятия принадлежат С.С.Стивенсу (см.: Стивене С.С. Экспериментальная психология. М.: Иностранная лите­ратура, 1960. Т. 1).

Гласе Дж.., Стэнли Дж.. [Измерение и типы шкал]

Допустим, мы просим кого-то проранжировать Мери, Джейн, Али­су и Бетти с точки зрения красоты. Мы можем расположить их следую­щим образом: Бетти, Джейн, Мери, Алиса. Порядковое из