Нервные импульсы, зрение и слух: исследования Гельмгольца

Для психологии представляют интерес изыскания Гельмгольца по вопросам определения скорости нервных импульсов, а также исследования в области зрения и слуха. В те времена считалось, что скорость нервного импульса мгновенна или по крайней мере так велика, что не поддается измерению. Гельмгольц был первым, кто эмпирически измерил скорость прохождения нервного импульса, фиксируя моменты возбуждения двигательного нерва ножной мышцы лягушки и последующей мышечной реакции. Экспериментируя с нервами разной длины, он определял разницу во времени между моментом стимуляции нерва рядом с мышцей и моментом мышечной реакции, а затем проделывал то же самое, но уже стимулируя нерв в другом месте, дальше от мышцы. Эти опыты позволили определить скорость прохождения нервного импульса, которая в среднем оказалась равной 90 футам в секунду.

Гельмгольц проводил подобные эксперименты и на людях, но полученные результаты — даже относящиеся к одному человеку — настолько различались, что в конце концов он отказался от подобных исследований.

Опытным путем Гельмгольц установил, что прохождение нервных импульсов происходит с определенной скоростью. Это подтвердило, что процессы мозговой и мышечной деятельности протекают не одновременно, как считалось ранее, а следуют друг за другом через некоторое время. Гельмгольца, однако, интересовали не психологические аспекты, а лишь сама возможность измерения данного параметра. Заслуги Гельмгольца для новой психологии были признаны позднее: результаты его экспериментов положили начало перспективному направлению в области изучения протекания нейропроцессов. Работа Гельмгольца заложила основу для будущих экспериментов по определению количественных характеристик психофизиологических процессов.

Его работы по изучению механизма зрения также оказали заметное влияние на психологию. Он исследовал внешние мускулы глаза и механизмы, с помощью которых внутренние мускулы глаза перемещают хрусталик при фокусировании зрения. Он пересмотрел и расширил теорию цветовидения. Научный труд, посвященный этой теории, был опубликован в 1802 году Томасом Юнгом; в наши дни теория цветовидения носит имя Юнга — Гельмгольца.

Не менее важными были исследования Гельмгольца, посвященные механизму слуха, а именно восприятию тонов, природе согласованности звучания, а также вопросам резонанса. Труды Гельмгольца, касающиеся механизма зрения и слуха, включены в современные учебники по психологии, что свидетельствует о выдающемся значении его исследований.

Гельмгольц не был физиологом, психология также не являлась его главным интересом, но большую часть своей работы он посвятил изучению человеческих ощущений и тем самым способствовал укреплению экспериментального подхода при изучении психологических проблем.

Эрнст Вебер (1795–1878)

Эрнст Вебер, родился в немецком городе Виттенберг, в семье профессора теологии. В 1815 году он получил докторскую степень в Лейпцигском университете, в котором с 1817 по 1871 год изучал анатомию и физиологию. Главным предметом его научных интересов стала физиология чувств. Именно в этой области научных исследований он сделал самые выдающиеся открытия.

До Вебера изучение органов чувств ограничивалось исключительно зрением и слухом. Вебер раздвинул границы науки, он начал изучать чувствительность мышечных и кожных покровов. Особенно важным явился его перенос в психологию экспериментальных методов физиологии.

Двухточечный порог

Один из вкладов Вебера в новую психологию заключался в экспериментальном определении точности тактильных ощущений, а именно расстояния между двумя точками кожного покрова, при котором человек ощущает два отдельных касания. Испытуемых, которые не могут видеть специальный прибор, просят сообщить, сколько касаний они ощутили. Когда две точки раздражения находятся близко друг от друга, испытуемые отмечают только одно касание. По мере увеличения расстояния между двумя источниками раздражения, участники эксперимента начинают испытывать неуверенность относительно того, почувствовали ли они одно или два касания. На определенном, достаточно большом расстоянии между двумя точками, испытуемые уверенно сообщают о двух разных касаниях,

Этот эксперимент продемонстрировал наличие так называемого двухточечного порога [38]— некоего момента, в котором можно распознать два независимых источника. Опыты Вебера стали первым экспериментальным подтверждением теории порога, согласно которой существует момент начала возникновения физиологической и психологической реакции. Эта теория популярна и в наши дни. (Немецкий философ Иоганн Фридрих Гербарт приспособил теорию порога к изучению сознания, предположив, что существует некая точка перехода от бессознательного к сознательному. Поэтому в главе 13 мы вновь вернемся к этой теории.)

Точно определяемое различие

Еще один существенный научный вклад Вебера заключается в разработке математических методов измерения в психологии. Вебер поставил перед собой цель установить величину едва заметного различия [39]— наименьшую разницу в весе двух грузов, которую способен распознать человек. Он попросил участников эксперимента поднять два груза и определить, какой из них тяжелее. Вес одного был одинаковым на всех этапах эксперимента, вес другого все время менялся. Если различие было незначительным, вес признавался одинаковым, но на определенном этапе увеличения разницы она распознавалась.

В процессе экспериментов Вебер установил, что едва заметное различие является константой и составляет 1/40 от стандартного, первоначально предложенного, веса. Другими словами, испытуемые различали груз весом в 41 грамм от груза в 40. Если же груз был 80 грамм, то для того, чтобы испытуемый мог отличить его, требовался груз уже в 82 грамма.

Затем Вебер исследовал способность различать вес по мышечным ощущениям. Он обнаружил, что испытуемые точнее различают разницу в весе грузов, когда поднимают их сами (получая мышечные ощущения через кисти рук, плечо и предплечье), нежели когда груз вкладывают им в руки. Поднятие весов предполагает и тактильное (прикосновение) и мышечное ощущение, в то время как при вкладывании веса в руки другим лицом человек испытывает только осязательные ощущения. Поскольку наименьшую разницу в весе можно отличить при поднятии грузов (соотношение 1: 40), а не при вкладывании грузов в руки (соотношение 1: 50). Вебер заключил, что в первом случае на способность субъекта различать вес влияют внутренние мышечные ощущения.

На основе этих экспериментов Вебер пришел к выводу, что, по всей вероятности, способность различать зависит не от абсолютной разницы в весе двух грузов, а от относительной. Он проводил опыты и по визуальному определению различий и обнаружил, что здесь соотношение величин меньше, чем в случае мышечных ощущений. Вебер предположил, что для определения едва заметного различия между двумя раздражителями можно ввести некий постоянный коэффициент — свой для каждого из чувств. Исследования Вебера доказали отсутствие прямого соответствия между физическим раздражителем и нашим восприятием этого раздражителя. Однако, как и Гельмгольц, Вебер интересовался только физиологическими процессами и не задумывался о значении своих изысканий для психологии. Его работа проложила путь исследованиям взаимосвязи между телесными ощущениями и мышлением, между раздражителем и последующим восприятием раздражения. Это был настоящий прорыв в науке. Теперь единственное, что было необходимо, — это достойно, соразмерно важности вновь разработанного метода, применить его.

Работа Вебера была экспериментальной в самом строгом смысле слова. Она проводилась в специально созданных условиях, предлагаемые участникам эксперимента раздражители многократно варьировались, при этом фиксировался каждый полученный результат. Опыты Вебера вдохновили многих исследователей на использование экспериментального метода в качестве средства изучения психологических явлений. Исследования Вебера в области измерения порога ощущений имели первостепенное значение; его доказательство измеримости ощущений оказало влияние практически на все аспекты современной психологии.