И характеристики ощущений

Все ощущения могут быть охарактеризованы с точки зрения их свойств. При­чем свойства могут быть не только специфическими, но и общими для всех видов ощущений. К основным свойствам ощущений относят: качество, интенсивность, продолжительность и пространственную локализацию, абсолютный и относи­тельный пороги ощущений.

Качество — это свойство, характеризующее основную информацию, отобра­жаемую данным ощущением, отличающую его от других видов ощущений и варьи­рующую в пределах данного вида ощущений. Например, вкусовые ощущения пре­доставляют информацию о некоторых химических характеристиках предмета: сладкий или кислый, горький или соленый. Обоняние тоже предоставляет нам информацию о химических характеристиках объекта, но другого рода: цветочный запах, запах миндаля, запах сероводорода и др.

Следует иметь в виду, что весьма часто, когда говорят о качестве ощущений, имеют в виду модальность ощущений, поскольку именно модальность отражает основное качество соответствующего ощущения.

Интенсивность ощущения является его количественной характеристикой и зависит от силы действующего раздражителя и функционального состояния ре­цептора, определяющего степень готовности рецептора выполнять свои функции. Например, если у вас насморк, то интенсивность воспринимаемых запахов может быть искажена.

Длительность ощущения — это временная характеристика возникшего ощу­щения. Она также определяется функциональным состоянием органа чувств, но главным образом — временем действия раздражителя и его интенсивностью. Сле­дует отметить, что у ощущений существует так называемый латентный (скрытый) период. При воздействии раздражителя на орган чувств ощущение возникает не сразу, а спустя некоторое время. Латентный период различных видов ощущений неодинаков. Например, для тактильных ощущений он составляет 130 мс, для бо­левых — 370 мс, а для вкусовых — всего 50 мс.

Ощущение не возникает одновременно с началом действия раздражителя и не исчезает одновременно с прекращением его действия. Эта инерция ощущений проявляется в так называемом последействии. Зрительное ощущение, например, обладает некоторой инерцией и исчезает не сразу после прекращения действия вызвавшего его раздражителя. След от раздражителя остается в виде последовательного образа. Различают положительные и отрицательные последовательные образы.

Фехнер Густав Теодор (1801-1887)— немецкий физик, фи­лософ и психолог, основатель психофизики. Фехнер — автор программного труда «Элементы психофизики» (1860). В этой работе он выдвинул идею создания особой науки — психофи­зики. По его мнению, предметом этой науки должны быть за­кономерные соотношения двух видов явлений — психических и физических, — связанных между собой функционально. Вы­двинутая им идея оказала существенное влияние на развитие экспериментальной психологии, а исследования, которые он проводил в области ощущений, позволили ему обосновать не­сколько законов, в том числе основной психофизический за­кон. Фехнер разработал ряд методов косвенного измерения ощущений, в частности три классических метода измерения по­рогов. Однако после исследований последовательных образов, вызываемых наблюдением солнца, частично потерял зрение, что заставило его оставить психо­физику и заняться философией.

Фехнер был всесторонне развитым человеком. Так, он опубликовал несколько сатирических произведений под псевдонимом «доктор Мизес».

Положительный последовательный образ соответствует первоначально­му раздражению, состоит в сохранении следа раздражения того же качества, что и действующий раздражитель,

Отрицательный последовательный образ заключается в возникновении каче­ства ощущения, противоположного качеству воздействовавшего раздражителя. Например, свет-темнота, тяжесть-легкость, тепло-холод и др. Возникновение от­рицательных последовательных образов объясняется уменьшением чувствитель­ности данного рецептора к определенному воздействию.

И наконец, для ощущений характерна пространственная локализация раздра­жителя. Анализ, осуществляемый рецепторами, дает нам сведения о локализации раздражителя в пространстве, т. е. мы можем сказать, откуда падает свет, идет теп­ло или на какой участок тела воздействует раздражитель.

Все вышеописанные свойства в той или иной степени отражают качественные характеристики ощущений. Однако не менее важное значение имеют количе­ственные параметры основных характеристик ощущений, иначе говоря, степень чувствительности. Человеческие органы чувств — удивительно тонко работаю­щие аппараты. Так, академик С. И. Вавилов экспериментально установил, что че­ловеческий глаз может различать световой сигнал в 0,001 свечи на расстоянии километра. Энергия этого раздражителя настолько мала, что потребовалось бы 60 000 лет, чтобы с его помощью нагреть 1 см³ воды на Г. Пожалуй, ни один физи­ческий прибор не обладает такой чувствительностью.

Различают два вида чувствительности: абсолютную чувствительность и чув­ствительность кразличию. Под абсолютной чувствительностью подразумевают способность ощущать слабые раздражители, а под чувствительностью к разли­чию — способность ощущать слабые различия между раздражителями. Однако не всякое раздражение вызывает ощущение. Мы не слышим тиканья часов, находя­щихся в другой комнате. Мы не видим звезд шестой величины. Для того чтобы ощущение возникло, сила раздражения должна иметь определенную величину.

Минимальная величина раздражителя, при котором впервые возникает ощущение, называется абсолютным порогом ощущения. Раздражители, сила действия кото­рых лежит ниже абсолютного порога ощущения, не дают ощущений, но это не зна­чит, что они не оказывают никакого воздействия на организм. Так, исследования отечественного физиолога Г. В. Гершуни и его сотрудников показали, что звуко­вые раздражения, лежащие ниже порога ощущения, могут вызывать изменение ! электрической активности мозга и расширение зрачка. Зона воздействия раздражителей, не вызывающих ощущений, была названа Г. В. Гершуни «субсенсорной _; областью*. Начало изучению порогов ощущений было положено немецким физиком, психологом и философом Г. Т. Фехнером, который считал, что материальное и иде­альное — это две стороны единого целого. Поэтому он задался целью выяснить, • где проходит граница между материальным и идеальным. Фехнер подошел к этой проблеме как естествоиспытатель. По его мнению, процесс создания психическо­го образа может быть представлен следующей схемой:

Раздражение —» Возбуждение -> Ощущение —» Суждение ] (физика) (физиология) (психология) (логика)

Самым главным в идее Фехнера было то, что он впервые включил элементар­ные ощущения в круг интересов психологии. До Фехнера считали, что исследова­нием ощущений, если это кому-нибудь интересно, должны заниматься физиоло­ги, врачи, даже физики, но только не психологи. Для психологов это слишком при­митивно.

По мнению Фехнера, искомая граница проходит там, где начинается ощущение, т. е. возникает первый психических процесс. Величину стимула, при которой на­чинается ощущение, Фехнер назвал нижним абсолютным порогом. Для определе­ния этого порога Фехнер разработал методы, которые активно используются и в на­ше время. В основу методологии своих исследований Фехнер положил два утверж­дения, называемые первой и второй парадигмой классической психофизики.

1. Сенсорная система человека — это измерительный прибор, который соответ­ствующим образом реагирует на воздействующие физические стимулы.

2. Психофизические характеристики у людей распределены по нормальному закону, т. е. случайным образом отличаются от какой-то средней величины, ана­логично антропометрическим характеристикам.

Сегодня не вызывает сомнения, что обе эти парадигмы уже устарели и в опре­деленной степени противоречат современным принципам исследования психики. В частности, можно отметить противоречие принципу активности и целостности психики, поскольку сегодня мы понимаем, что невозможно выделить и исследо­вать в эксперименте одну, даже самую примитивную, психическую систему из це­лостной структуры человеческой психики. В свою очередь, активизация в экспе­рименте всех психических систем от самых низших до самых высших приводит к очень большому разнообразию реакций испытуемых, что требует индивидуаль­ного подхода к каждому испытуемому.

Тем не менее исследования Фехнера по своей сути были новаторскими. Он считал, что человек не может непосредственно оценивать свои ощущения количе­ственно, поэтому он разработал «косвенные* методы, с помощью которых можно количественно представить отношения между величиной раздражителя (стиму­ла) и интенсивностью вызванного им ощущения. Предположим, нас интересует, при какой минимальной величине звукового сигнала испытуемый может слышать этот сигнал, т. е. мы должны определить нижний абсолютный порог громкости. Из­мерение методом минимальных изменений проводится следующим образом. Ис­пытуемому дают инструкцию говорить -адая, если он сигнал слышит, и «нет», — если не слышит. Сначала испытуемому предъявляют стимул, который он явно может расслышать. Затем при каждом предъявлении величина стимула уменьша­ется. Эту процедуру проводят до тех пор, пока не изменятся ответы испытуемого. Например, вместо «да» он может сказать «нет» или «вроде бы нет* и т. д.

Величина стимула, при которой изменяются ответы испытуемого, соответству­ет порогу исчезновения ощущения (Р,). На втором этапе измерения в первом предъявлении испытуемому предлагают стимул, который он никак не может слы­шать. Затем на каждом шаге величина стимула возрастает до тех пор, пока ответы испытуемого перейдут от «нет» к -«да» или «может быть, да*. Это значение стиму­ла соответствует порогу появления ощущения (Р₂). Но порог исчезновения ощу­щения редко бывает равен порогу появления. Причем возможны два случая:

Соответственно абсолютный порог (5г.р) будет равен среднеарифметическому порогов появления и исчезновения:

Аналогичным способом определяется и верхний абсолютный порог — значение стимула, при котором он перестает восприниматься адекватно. Верхний абсолют­ный порог иногда называют болевым порогом, потому что при соответствующих ему величинах стимулов мы испытываем боль — резь в глазах при слишком ярком свете, боль в ушах при слишком громком звуке.

Абсолютные пороги — верхний и нижний — определяют границы доступного нашему восприятию окружающего мира. По аналогии с измерительным прибо­ром абсолютные пороги определяют диапазон, в котором сенсорная система мо-•жет измерять раздражители, но кроме этого диапазона работу прибора характери­зует его точность, или чувствительность. Величина абсолютного порога характе­ризует абсолютную чувствительность. Например, чувствительность двух людей будет выше у того, у кого появляются ощущения при воздействии слабого раздра­жителя, когда у другого человека ощущений еще не возникает (т. е. у кого меньше величина абсолютного порога). Следовательно, чем слабее раздражитель, вызы­вающий ощущение, тем выше чувствительность.

Таким образом, абсолютная чувствительность численно равна величине, об­ратно пропорциональной абсолютному порогу ощущений. Если абсолютную чув­ствительность обозначить буквой Е, а величину абсолютного порога Р, то связь абсолютной чувствительности и абсолютного порога может быть выражена фор­мулой:

I ласт I .

Различные анализаторы обладают разной чувствительностью. О чувствитель­ности глаза мы уже говорили. Очень высока чувствительность и нашего обоня­ния. Порог одной обонятельной клетки человека для соответствующих пахучих веществ не превышает восьми'молекул. Чтобы вызвать вкусовое ощущение, тре­буется по крайней мере в 25 000 раз больше молекул, чем для возникновения обо­нятельного ощущения.

Абсолютная чувствительность анализатора в равной степени зависит как от нижнего, так и от верхнего порога ощущения. Величина абсолютных порогов, как нижнего, так и верхнего, изменяется в зависимости от разных условий: характера деятельности и возраста человека, функционального состояния рецептора, силы и длительности действия раздражения и т. д.

Другая характеристика чувствительности — это чувствительность к различию. Ее еще называют относительной, или разностной, так как это чувствительность к изменению раздражителя. Если мы положим на руку груз весом 100 граммов, а затем добавим к этому весу еще один грамм, то этой прибавки ни один человек ощутить не сможет. Для того чтобы ощутить прибавку к весу, необходимо доба­вить три-пять граммов. Таким образом, для того чтобы почувствовать минималь­ное различие в характеристиках воздействующего раздражителя, необходимо из­менить силу его воздействия на определенную величину, а та минимальное разли­чие между раздражителями, которое дает едва заметное различие ощущений, называется порогом различения.

Еще в 1760 г. французский физик П. Бугер на материале световых ощущений установил очень важный факт, касающейся величины порогов различения: для того чтобы почувствовать изменение освещенности, необходимо изменить поток света на определенную величину. Изменения характеристик светового потока на меньшую величину мы не сможем заметить с помощью наших органов чувств. Позднее, в первой половине XIX в. немецкий ученый М. Вебер, исследуя ощуще­ние тяжести, пришел к выводу, что, сравнивая объекты и наблюдая различия меж­ду ними, мы воспринимаем не различия между объектами, а отношение различия к величине сравниваемых объектов. Так, если к грузу в 100 граммов необходимо прибавить три грамма, чтобы почувствовать разницу, то к грузу в 200 граммов, для того чтобы почувствовать различия, необходимо добавить шесть граммов. Иначе говоря: чтобы заметить увеличение веса, надо к первоначальному грузу прибавить приблизительно '/^ его массы. Дальнейшие исследования показали, что подобная закономерность существует и у других видов ощущений. Например, если исходная освещенность комнаты составляет 100 люксов, то прибавка осве­щенности, которую мы впервые заметим, должна составлять не менее одного люк­са. Если же освещенность составляет 1000 люксов, то прибавка должна состав­лять не менее 10 люксов. То же самое относится и к слуховым, и к двигательным, и к другим ощущениям. Итак, порог различий ощущений определяется соотноше­нием

м,

где Д/ — величина, на которую должен быть изменен исходный, уже породивший ощущение стимул, чтобы человек заметил, что он действительно изменился; I — величина действующего стимула. Причем исследования показали, что относительная величина, характеризующая порог различения, является постоянной для конкрет­ного анализатора. Для зрительного анализатора это соотношение составляет при­близительно ¹/_то, для слухового — У_т, для тактильного — У₃₀. Таким образом, порог , различения имеет постоянную относительную величину, т. е. всегда выражается в виде отношения, показывающего, какую часть первоначальной величины раздра­жителя надо прибавить к этому раздражению, чтобы получить едва заметное различие в ощущениях. Это положение было названо законом Бугера—Вебера. В математическом виде этот закон может быть записан в следующем виде:

—

где сопз1 (константа) — постоянная величина, характеризующая порог различия ощущения, названная константой Вебера, Параметры константы Вебера приве­дены в табл. 7.1.

Таблица 7.1 Значение константы Веберадля различных органов чувств

Ощущения

Ощущение изменения высоты звука Ощущение изменения яркости света Ощущение изменения веса предметов Ошущение изменения громкости звука

Ощущение изменения давления на поверхность кожи

Ощущение изменения вкуса соляного раствора

Значение константы

0,003

0,017

0,020

0,100

0,140

0,200

Основываясь на экспериментальных данных Бебера, другой немецкий уче­ный — Г. Фехнер — сформулировал следующий закон, называемый обычно зако­ном Фехнера: если интенсивность раздражений увеличивается в геометрической прогрессии, то ощущения будут расти в арифметической прогрессии. В другой формулировке этот закон звучит так: интенсивность ощущений растет пропорцио­нально логарифму интенсивности раздражителя. Следовательно, если раздражи­тель образует такой ряд: 10; 100; 1000; 10 000, то интенсивность ощущения будет пропорциональна числам 1; 2; 3; 4. Главный смысл данной закономерности заклю­чается в том, что интенсивность ощущений возрастает не пропорционально из­менению раздражителей, а гораздо медленнее. В математическом виде зависимость интенсивности ощущений от силы раздражителя выражается формулой:

(где 5 — интенсивность ощущения; / — сила раздражителя; К и С — константы). Данная формула отражает положение, которое носит название основного психо­физического закона, или закона Вебера— Фехнера.

Спустя полстолетия после открытия основного психофизического закона он вновь привлек к себе внимание и породил много споров по поводу своей точности. Американский ученый С. Стивене пришел к выводу о том, что основной психофизический закон выражается не логарифмической, а степенной кривой. Он исхо­дил из предположения о том, что для ощущений, или сенсорного пространства, характерно то же отношение, что и для пространства стимулов. Данная законо­мерность может быть представлена следующим математическим выражением:

где Е — первичное ощущения, АЕ — минимальное изменение ощущения, которое возникает при изменении воздействующего стимула на минимальную величину, заметную для человека. Таким образом, из данного математического выражения следует, что соотношение между минимально возможном изменение наших ощу­щений я первичным ощущением есть величина постоянная — К. А если это так, то соотношение между пространством стимулов и сенсорным пространством (наши­ми ощущениями) может быть представлено следующим уравнением:

Данное уравнение получило название закона Стивенса. Решение этого уравне­ния выражается следующей формулой:

где 5 - сила ощущений, К — константа, определяемая избранной единицей изме­рения, п — показатель, зависящий от модальности ощущений и изменяющийся в пределах от 0,3 для ощущения громкости до 3,5 для ощущения, получаемого от удара электрическим током, К — значение воздействующего раздражителя.

Американские ученые Р, и Б. Тетсунян попытались математически объяснить смысл степени п. В результате они пришли к выводу, что значение степени п для каждой модальности (т. е. для каждого органа чувств) определяет соотношение между диапазоном ощущений и диапазоном воспринимаемых стимулов.

Спор о том, какой из законов является более точным, так и не был разрешен. Науке известны многочисленные попытки дать ответ на этот вопрос. Одна из та­ких попыток принадлежит Ю. М Забродину, который предложил свое объясне­ние психофизического соотношения. Мир стимулов опять представляет закон Бугера— Вебера, а структуру сенсорного пространства Забродин предложил в сле­дующем виде:

АЕ

т. е. добавил константу — 2. В результате соотношение между миром стимулов и миром наших ощущений отражается в следующем уравнении:

Очевидно, при 2=0 формула обобщенного закона переходит в логарифмиче­ский закон Фехнера, а при г = 1 — в степенной закон Стивенса.

Почему Ю. М. Забродин ввел константу 2 и каков ее смысл? Дело в том, что ве­личина этой константы определяет степень осведомленности испытуемого о целях, задачах и ходе проведения эксперимента. В экспериментах Г. Фехнера принимали участие «наивные» испытуемые, которые попали в абсолютно незнакомую экспе­риментальную ситуацию и ничего, кроме инструкции, не знали о предстоящем эксперименте. Таким образом, в законе Фехнера 2 = 0, что означает полную не­осведомленность испытуемых, Стивене решал более прагматические задачи. Его скорее интересовало, как человек воспринимает сенсорный сигнал в реальной жизни, а не абстрактные проблемы работы сенсорной системы. Он доказывал воз­можность прямых оценок величины ощущений, точность которых увеличивается при надлежащей тренировке испытуемых. В его экспериментах принимали учас­тие испытуемые, прошедшие предварительную подготовку, обученные действо­вать в ситуации психофизического эксперимента. Поэтому в законе Стивенса г = 1, что показывает полную осведомленность испытуемого.

Таким образом, закон, предложенный Ю. М. Забродиным, снимает противоре­чие между законами Стивенса и Фехнера. Поэтому не случайно он получил назва­ние обобщенного психофизического закона.

Однако, как бы ни решалось противоречие законов Фехнера и Стивенса, оба варианта достаточно точно отражают суть изменения ощущений при изменении ве­личины раздражения. Во-первых, ощущения меняются непропорционально силе физических стимулов, действующих на органы чувств. Во-вторых, сила ощуще­ния растет гораздо медленнее, чем величина физических стимулов. Именно в этом состоит смысл психофизических законов.