Раздел ii. психология познавательных процессов
Лекция 5. Ощущение и восприятие
Понятие об ощущениях
Ощущения считаются самыми простыми из всех психических явлений. Они представляют собой осознаваемый, субъективно представленный в голове человека или неосознаваемый, но действующий на его поведение продукт переработки центральной нервной системой значимых раздражителей, возникающих во внутренней или внешней среде.Способность к ощущениям имеется у всех живых существ, обладающих нервной системой. Что же касается осознаваемых ощущений, то они есть только у живых существ, имеющих головной мозг и кору головного мозга. Это, в частности, доказывается тем, что при торможении деятельности высших отделов центральной нервной системы, временном отключении работы коры головного мозга естественным путем или с помощью биохимических препаратов человек утрачивает состояние сознания и вместе с ним способность иметь ощущения, т.е. чувствовать, осознанно воспринимать мир. Такое происходит, например, во время сна, при наркозе, при болезненных нарушениях сознания.
Ощущения в своем качестве и многообразии отражают разнообразие значимых для человека свойств окружающей среды.Органы чувств, или анализаторы человека, с рождения приспособлены для восприятия и переработки разнообразных видов энергии в форме стимулов-раздражителей (физических, химических, механических и других воздействий).
Виды ощущений отражают своеобразие тех стимулов, которые их порождают. Эти стимулы, будучи связанными с различными видами энергии, вызывают соответствующие ощущения разного качества: зрительные, слуховые, кожные (ощущения прикосновения, давления, боли, тепла, холода и др.), вкусовые, обонятельные. Информацию о состоянии мышечной системы нам предоставляют проприоцептивные ощущения, отмечающие степень сокращения или расслабления мышц; о положении тела относительно направленности сил гравитации свидетельствуют ощущения равновесия. Те и другие обычно не осознаются.
Далеко не все существующие виды энергии, даже если они жизненно значимые, человек воспринимает в виде ощущений. К некоторым из них, например радиационной, он психологически нечувствителен вообще. Сюда же можно отнести инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, радиоволны, находящиеся за пределами диапазона, вызывающего ощущения, незначительные, не воспринимаемые ухом колебания давления воздуха. Следовательно, человек в виде ощущений получает небольшую, наиболее значимую часть той информации и энергии, которые воздействуют на его организм.
Порождают ощущения обычно электромагнитные волны, находящиеся в пределах значительного диапазона – от коротких космических лучей с длиной волны около 4х1018 см до радиоволн с длиной волны, измеряемой многими километрами. Длина волны как количественная характеристика электромагнитной энергии субъективно представлена человеку в виде качественно разнообразных ощущений. Например, те электромагнитные волны, которые отражает зрительная система, располагаются в диапазоне от 380 до 780 миллиардных долей метра и в совокупности занимают весьма ограниченную часть электромагнитного спектра. Волны, находящиеся внутри этого диапазона и различающиеся по длине, порождают в свою очередь ощущения различного цвета.
Ухо человека реагирует, в отличие от глаза, на механические воздействия, связанные с изменениями атмосферного давления. Колебания давления воздуха, следующие с определенной частотой и характеризующиеся периодическими появлениями областей высокого и низкого давления, воспринимаются нами как звуки определенной высоты и громкости. Существует специальная физическая единица, посредством которой оценивается частота колебаний воздуха в секунду, – герц, численно равная одному колебанию, совершаемому за секунду.
Чем больше частота колебаний давления воздуха, тем выше воспринимаемый нами звук. Человек обладает способностью слышать звуки, при которых частота колебаний давления воздуха находится в пределах диапазона от 20 до 20 000 Гц. Приведем пример для сравнения: такой музыкальный инструмент, как фортепиано, способен порождать звуки с частотой в диапазоне от 27 до 4 200 Гц- Размах частоты колебаний воздуха, воспринимаемых разными живыми существами в виде ощущений, весьма различен. Летучие мыши и собаки способны слышать намного более высокие звуки, чем человек.
Обоняние – вид чувствительности, порождающий специфические ощущения запаха.Это одно из наиболее древних, простых, но жизненно важных ощущений. Анатомически орган обоняния расположен у большинства живых существ в наиболее выгодном месте – впереди, в выдающейся части тела. Путь от рецепторов обоняния до тех мозговых структур, где принимаются и перерабатываются получаемые от них импульсы, наиболее короткий. Нервные волокна, отходящие от обонятельных рецепторов, непосредственно без промежуточных переключении попадают в головной мозг.
Часть мозга, которая называется обонятельной, также является и наиболее древней, и чем ниже живое существо стоит на эволюционной лестнице, тем большее пространство в массе головного мозга она занимает. У рыб, например, обонятельный мозг охватывает практически всю поверхность полушарий, у собак – около одной ее трети, у человека его относительная доля в объеме всех мозговых структур равна примерно одной двадцатой части.
Указанные различия соответствуют развитости других органов чувств и тому жизненному значению, которое данный вид ощущений имеет для живых существ. Для некоторых видов животных значение обоняния выходит за пределы восприятия запахов. У насекомых и высших обезьян обоняние также служит средством внутривидового общения.
Следующий вид ощущений – вкусовые – имеет четыре основные модальности: сладкое, соленое, кислое и горькое.Все остальные ощущения вкуса представляют собой разнообразные сочетания этих четырех основных.
Кожная чувствительность, или осязание, – это наиболее широко представленный и распространенный вид чувствительности.Всем нам знакомое ощущение, возникающее при прикосновении какого-либо предмета к поверхности кожи, не представляет собой элементарного осязательного ощущения. Оно есть результат сложного комбинирования четырех других, более простых видов ощущений: давления, боли, тепла и холода, причем для каждого из них существует специфический вид рецепторов, неравномерно расположенных в различных участках кожной поверхности.
На примерах кинестетических ощущений и ощущений равновесия можно подтвердить тот факт, что далеко не все ощущения являются осознаваемыми.В повседневной речи, которой мы пользуемся, отсутствует слово, обозначающее ощущения, идущие, например, от рецепторов, расположенных в мышцах и работающих при их сокращении или растяжении. Тем не менее, эти ощущения все же существуют, обеспечивая управление движениями, оценку направления и скорости движения, величину расстояния. Они формируются автоматически, поступают в мозг и регулируют движения на подсознательном уровне. Для их обозначения в науке принято слово, которое происходит от понятия “движение”, – кинетика, и их поэтому называют кинестетическими.
Без ощущений подобного рода мы бы испытывали большие трудности, связанные с одновременным согласованием движений различных частей тела, сохранением позы, равновесия, контролем непроизвольных различных движений (безусловно-рефлекторные реакции, навыки и т.п.), потому что все они включают в себя такие двигательные моменты, которые выполняются автоматически и очень быстро. Кроме мышц рецепторы кинестетических ощущений находятся в других органах. Например, формирование ощущений, которые способствуют поддержанию и сохранению равновесия, происходит благодаря наличию особых рецепторов равновесия, имеющихся во внутреннем ухе. От работы этих рецепторов зависит чувство ускорения или замедления движения.
Существуют данные о том, что и с помощью обычных органов чувств человек воспринимает раздражители, находящиеся за нижним порогом его чувствительности. Эти раздражители (их называют субсенсорные) способны оказывать влияние даже на осознаваемые ощущения.Это доказывает существование у человека восприимчивости к неощущаемым сознательно раздражителям. С помощью такой чувствительности мы уточняем, например, локализацию звука. Физиолог Г. В. Гершуни, в частности пишет, что “сразу после контузии, когда слуховые ощущения либо полностью отсутствуют, либо появляются только при воздействии очень сильных звуков, возникают такие ответные реакции организма, как изменение спонтанной электрической активности коры головного мозга – появление ритмов более высоких частот... изменение разности потенциалов кожи (кожно-гальваническая реакция) и улиткозрачковый рефлекс – изменение диаметра зрачка при действии звука”.
Все виды ощущений возникают в результате воздействия соответствующих стимулов-раздражителей на органы чувств.Однако ощущение возникает не сразу, как только нужный стимул начал действовать. Между началом действия раздражителя и появлением ощущения проходит определенное время. Оно называется латентным периодом. Во время латентного периода происходит преобразование энергии воздействующих стимулов в нервные импульсы, их прохождение по специфическим и неспецифическим структурам нервной системы, переключение с одного уровня нервной системы на другой. По длительности латентного периода можно судить об афферентных структурах центральной нервной системы, через которые, прежде чем попасть в кору головного мозга, проходят нервные импульсы.
Измерение ощущений
Кроме качественных характеристик, отражающих воздействие специфических видов энергии, все ощущения обладают рядом общих количественных характеристик. Одна из них – абсолютный и относительный пороги ощущений.
Для того чтобы в результате действия раздражителя на органы чувств ощущение возникло, необходимо, чтобы вызывающий его стимул достиг определенной величины. Такая величина называется абсолютным нижним порогом ощущения, или порогом чувствительности данной модальности.
Переход от невоспринимаемых стимулов, не вызывающих ощущения, к воспринимаемым, порождающим его, происходит не постепенно, а скачкообразно. Если воздействие уже почти достигло порогового значения, то достаточно бывает едва заметно изменить величину воздействующего стимула, чтобы он из полностью невоспринимаемого превратился в полностью воспринимаемый.
Для каждого вида ощущений существуют свои пороги.Приведем несколько примеров, показывающих, насколько велика чувствительность анализаторов человека. Адаптированный к темноте глаз отвечает примерно на 7 квантов света. Если бы глаз был еще более чувствителен, постоянный свет казался бы прерывистым, и мы, без сомнения могли бы видеть химические процессы в самом глазу. Абсолютный порог для слуха также настолько мал, что, если бы ухо было лишь немного чувствительнее, мы могли бы слышать случайные удары молекул по барабанной перепонке. Иначе говоря, достаточно давлению воздуха сместить барабанную перепонку всего лишь на 0,0000000001 см, чтобы мы услышали звук. Слуховые клетки внутреннего уха обнаруживают движения, амплитуда которых составляет менее 1 % диаметра молекулы водорода. Абсолютный порог обонятельной клетки для сильно пахучих веществ равен примерно 8 молекулам этого вещества. Вкусовые ощущения порождаются числом молекул в тысячи раз большим.
Кроме величины абсолютного порога, ощущения характеризуются также относительным, или дифференциальным, порогом.Дифференциальный порог ощущений для различных органов чувств различен, но для одного и того же анализатора он представляет собой постоянную величину. Этот факт был установлен французским ученым, создателем фотометрии П. Бугером, подтвержден и уточнен немецким психофизиком Э. Вебером. В историю исследований по психофизике ощущений он, соответственно, вошел под двойным именным названием: закон Бугера–Вебера. Сама же постоянная величина, выражающая отношение того приращения раздражителя к его исходному уровню, которое вызывает ощущение минимального изменения раздражителя, получила название константы Вебера.
Внимательно исследуя зависимость, которая существует между изменениями силы воздействующих на органы чувств человека раздражителей и соответствующими изменениями субъективной величины ощущений, немецкий ученый Г. Фехнер вывел закон, согласно которому изменение силы ощущения пропорционально десятичному логарифму изменения силы воздействующего раздражителя.
Согласно этому закону, для того чтобы сила ощущения, имеющего условную исходную величину 0, стала равной 1, необходимо, чтобы величина первоначально вызвавшего его раздражителя возросла в 10 раз. Далее, для того чтобы ощущение, имеющее величину 1, возросло в три раза, нужно, чтобы исходный раздражитель, составляющий 10 единиц, стал равным 1000 единицам, и т.д., т.е. каждое последующее увеличение силы ощущения на единицу требует усиления раздражителя в десять раз.
Впоследствии, когда благодаря изобретению электронного микроскопа удалось провести тонкие исследования электрической активности отдельных нейронов, оказалось, что генерация электрических импульсов в рецепторе под действием раздражителя также подчиняется закону Вебера–Фехнера. Это свидетельствует о том, что данный закон своим происхождением обязан в основном электрохимическим процессам, происходящим в рецепторах и преобразующим воздействующую энергию в нервные импульсы. В математической форме обсуждаемая закономерность выражается так:
S = KlgI + C, где: S – сила ощущения, I – величина действующего раздражителя, К – коэффициент пропорциональности, С – константа, различная для ощущений разных модальностей. Эта формула получила название основного психофизического закона, который по сути дела представляет собой закон Вебера–Фехнера.
Спустя примерно полстолетия после открытия основного психофизического закона он вновь привлек к себе внимание и на основе новых экспериментальных данных породил дискуссию об истинном, точно выраженном математической формулой характере связи между силой ощущения и величиной раздражителя. Американский ученый С. Стивенс, тщательно изучив соответствующую зависимость, пришел к выводу о том, что основной психофизический закон выражается не логарифмической, а степенной кривой. Эта закономерность получила название закона Стивенса. Согласно этому закону зависимость между силой ощущения и величиной действующего раздражителя представляется такой:
S = KRn,где: К – константа, определяемая избранной единицей измерения, n – показатель, зависящий от модальности ощущения и изменяющийся в пределах от 0,3 для ощущения громкости до 3,5 для ощущения, получаемого от удара электрическим током, 5 – сила ощущения, К – значение воздействующего раздражителя.
Спор о том, какой из законов – логарифмический или показательный – лучше всего выражает истинную связь раздражителя и ощущения, так и не завершился успехом той или другой из ведущих дискуссию сторон.Если пренебречь чисто психофизическими тонкостями этого спора, то оба закона по своему психологическому смыслу окажутся весьма близкими: тот и другой утверждают, во-первых, что ощущения меняются непропорционально силе физических стимулов, действующих на органы чувств, и, во-вторых, что сила ощущений растет гораздо медленнее, чем величина физических стимулов.
Органы чувств обладают свойством приспособления, или адаптации, к изменившимся условиям, причем эта адаптация происходит в довольно значительных пределах. Поэтому пороги ощущений не являются постоянными, они способны изменяться при переходе от одних условий восприятия к другим. Например, при переходе от света к темноте и обратно существенно меняется чувствительность глаза, в десятки раз. Это явление носит название зрительной адаптации, и на практике она занимает от нескольких до десятков минут. Для того чтобы человеческий глаз смог полностью адаптироваться к темноте после дневного света, т.е. для того чтобы от самой слабой его чувствительность приблизилась к абсолютному порогу, требуется примерно 40 мин. За это время зрение меняется по своему физиологическому механизму: от колбочкового зрения, характерного для дневного освещения, в течение 10 мин глаз переходит к палочковому зрению, типичному для ночи. При этом исчезают ощущения цвета, им на смену приходят черно-белые тона, свойственные ахроматическому зрению.
При адаптации глаза, связанной с переходом от темноты к свету, все происходит в обратном порядке. Приспособленный к темноте глаз более чувствителен к электромагнитным волнам находящимся ближе к зелено-голубой части спектра, чем к оранжево-красной. Этот факт иллюстрирует следующий опыт. Если при дневном свете показать человеку красное и синее изображения на черном фоне, то они будут видны одинаково хорошо. При рассматривании того же самого изображения в сумерках будет казаться, что красная его часть исчезла и осталась только синяя. По этой причине, например, в качестве опознавательных знаков, указывающих на контуры взлетной полосы, в аэрофлоте пользуются лампами синего цвета.
Иногда под действием одного раздражителя могут возникать ощущения, характерные для другого. Данное явление называется синестезией.Например, у ряда людей звуки музыки способны вызвать ощущение цвета (так называемый цветной слух). Напротив, сочетания красок у ряда людей порождают музыкальные ассоциации. Подобного рода явления нередко используются в современном искусстве.