Основой знаний об окружающем мире являются ощущения. Ощущение - отражение свойств предметов объективного мира, возникающее у человека при их непосредственном воздействии на его органы чувств. Ощущения возникают в результате преобразования специфической энергии раздражителей в энергию нервных процессов организма. Физиологической основой ощущения является нервный процесс, стимулируемый действием того или иного раздражителя на адекватный анализатор. Ощущение имеет рефлекторный характер.
Афферентные системы нашего организма могут отображать состояние как окружающего нас внешнего мира, так и состояние нашего собственного тела с большей или меньшей точностью, т. е. могут быть более или менее чувствительными. Экспериментально можно установить минимальную интенсивность любого раздражителя, при действии которого появляется минимальное, едва заметное ощущение. Эту минимальную интенсивность раздражителя основоположник психофизики Г. Т. Фехнер назвал абсолютным порогом чувствительности органов чувств. Между абсолютным порогом чувствительности и чувствительностью органов чувств существует обратно пропорциональная зависимость: чем ниже порог, тем выше чувствительность. Формально это можно записать следующим образом:
где Е - чувствительность; RL - абсолютный порог чувствительности.
Посредством органов чувств человек может не только констатировать наличие того или иного раздражителя, но и различать раздражители по их качеству и силе. Минимальное различие между двумя интенсивностями раздражителя, вызывающее замечаемое различие интенсивности ощущения, называется порогом различения или разностным порогом чувствительности и обозначается DL .
В обратно пропорциональной зависимости от разностного порога чувствительности находится так называемая разностная чувствительность, обозначаемая E d: она тем выше, чем ниже этот порог:
Немецкий физиолог Э. Вебер еще в XIX в. экспериментально доказал, что величина разностного порога чувствительности относительна, так как отношение величины минимального добавочного раздражителя (DR ) к первоначальной величине стимула (R ) - постоянная величина:
Основываясь на этом законе и приняв постулат, что приращение интенсивности можно представить как бесконечно малую величину, Фехнер выразил зависимость изменения интенсивности ощущения от силы физического раздражителя следующей формулой:
E d = c log r ,
где Е d - разностная чувствительность; с - константа перехода от натуральных логарифмов к десятичным; r - отношение величины действующего раздражителя (R ) к величине абсолютного порога чувствительности (RL ), т. е.
Г. Фехнер так сформулировал психофизический закон: величина ощущения пропорциональна не абсолютному значению стимула, а логарифму величины стимула, если эта последняя выражена через свою пороговую величину, т. е. последняя величина рассматривается как единица, при которой ощущение появляется и исчезает.
Величины как абсолютных, так и разностных порогов чувствительности в значительной степени зависят от условий их измерения. Важнейшим фактором, определяющим величину главным образом абсолютного порога чувствительности, является уровень адаптации органа чувств (и всего анализатора) к условиям измерения. Под адаптацией понимается приспособляемость анализатора к изменяющимся внешним условиям. Влияние адаптации органов чувств на изменение величины абсолютного порога чувствительности может быть продемонстрировано на примере зрительной темновой и световой адаптации глаза (см. занятие 2.2).
Г. Фехнер предложил ряд методов измерения абсолютных и разностных порогов чувствительности. Они позволяют точно измерить интенсивность раздражителя, вызывающую едва заметное ощущение или едва заметное изменение ощущения. Различие между этими методами заключается главным образом в способе предъявления раздражителя, а также в способе статистической обработки первичных результатов исследования.
Методы определения абсолютных порогов чувствительности. Прежде всего рассмотрим метод минимальных изменений, или метод границ. Основное содержание метода отражено в его названии: выбранный континуум стимулов необходимо предъявлять таким образом, чтобы дискретные значения этого континуума отличались друг от друга на минимально возможную величину. Предъявление стимулов чередуют то в возрастающем, то в убывающем порядке. Для каждой последовательности предъявления стимулов определяют границу смены ответов (типа: «да / нет», «вижу / не вижу»). Обычно измерение порога начинают с убывающего ряда стимулов, приняв за исходное значение величину отчетливо воспринимаемого стимула. Считают, что порог, т. е. величина стимула, при которой произошла смена ответов испытуемого, находится в середине межстимульного интервала - между тем стимулом, который еще воспринимается, и тем, который уже не воспринимается. Аналогично определяют порог и для возрастающего ряда стимулов. Границы смены категории ответов в восходящих и нисходящих рядах стимулов чаще всего не совпадают. Это происходит вследствие возникновения у испытуемого так называемых систематических ошибок - ошибок привыкания и ошибок ожидания. Каждую восходящую и каждую нисходящую последовательность стимулов повторяют в одном опыте от 6 до 15 раз. За абсолютный порог чувствительности (RL ) принимают среднее арифметическое значение величин всех найденных в процессе исследования порогов появления и порогов исчезновения:
где RL - средний абсолютный порог чувствительности; L - значение порога в каждом стимульном ряду - как восходящем, так и нисходящем; N - общее число стимульных рядов. Вариативность ответов испытуемого оценивают с помощью среднеквадратичного отклонения (s ). Ошибку, которую приходится допускать, если найденную в опыте оценку абсолютного порога рассматривать как истинное его значение, называют стандартной ошибкой среднего значения:
s RL = ,
где с - среднее квадратичное отклонение значения RL ; a N - объем выборки.
Другим методом, используемым для определения абсолютного порога чувствительности, является метод постоянных раздражителей, или метод констант. Этот метод требует проведения предварительного опыта, цель которого состоит в ориентировочном определении диапазона пороговой зоны. Пороговая зона - это такой диапазон интенсивности раздражителя, на границах которого испытуемый практически всегда начинает или перестает ощущать воздействие стимула. Выявленный в опыте диапазон пороговой зоны разделяют на равное, желательно нечетное, число интервалов интенсивности (от 5 до 9). Поэтому все разности между величинами всех стимулов в пороговой зоне одинаковы. В течение всего опыта эти выбранные интенсивности остаются неизменными (отсюда и название метода: метод констант). Во время проведения опыта стимулы разной интенсивности предъявляют в случайном порядке, причем обязательно стимулы каждой интенсивности необходимо предъявлять одинаковое число раз.
При обработке экспериментальных данных с целью определения абсолютного порога чувствительности целесообразно придерживаться следующей последовательности.
2. Перевести эти абсолютные частоты ответов в относительные частоты (f ), что осуществляют путем деления числа положительных ответов на количество предъявлении данного стимула.
3. Построить систему координат, на оси абсцисс которой отложить интенсивности воздействовавшего стимула, а на оси ординат - относительные частоты положительных ответов испытуемого (f ) - от 0,0 до 1,0.
4. Нанести на график экспериментально полученные значения для всех интенсивностей стимула и экспериментальные точки соединить с помощью отрезков прямых линий.
5. Из точек на оси ординат, соответствующих частоте положительных ответов (f = 0,50, f = 0,25 и f = 0,75), параллельно оси абсцисс провести прямые линии до пересечения их с экспериментальной кривой и обозначить точки пересечения соответственно 1, 2 и 3.
6. Путем проекции точки 1 на ось абсцисс найти на ней величину медианы, а путем проекции точек 2 и 3 - значение полуквартильных отклонений. Величина Me (проекция точки 1) будет соответствовать абсолютному порогу чувствительности, a Q 1 и Q 3 (проекции точек 2 и 3) - зоне неуверенных ответов испытуемых.
Большей точности при графическом определении медианы и полуквартильных отклонений можно достичь путем построения кривой накопленных частот * .
* Наряду с графической интерполяцией медианы и полуквартильных отклонений эти величины можно определять по соответствующим алгебраическим формулам (4, с. 208-228).
Когда результаты исследования подчиняются закону нормального распределения, в качестве меры абсолютного порога и меры точности результатов можно использовать значения средней арифметической величины (М s ).
И наконец, для определения абсолютного порога чувствительности используют метод средней ошибки. Однако применение его целесообразно только в тех случаях, когда есть возможность непрерывно (плавно) изменять предъявляемый стимул. При измерениях по данной методике испытуемый сам регулирует величину стимула. Начиная от первоначально вызвавшей у него отчетливое ощущение, он плавно снижает интенсивность стимула до тех пор, пока не установит такое ее значение, при котором он впервые утрачивает ощущение его воздействия. Если опыт начинается с явно неощущаемой интенсивности стимула, то испытуемый должен найти такое ее значение, при которой ощущение появляется.
При обработке полученных результатов в качестве показателей абсолютного порога чувствительности используют меры центральной тенденции - медиану (Me М ).
Методы определения разностных порогов чувствительности. Прежде всего остановимся на особенностях использования метода минимальных изменений, или метода границ, в целях определения разностных порогов. Хотя вся процедура измерений в основном остается той же, что и при измерении абсолютного порога, в нее необходимо внести некоторые изменения. Главное из них связано с тем, что определение разностного порога предполагает выбор эталонного стимула среди континуума сверхпороговых стимулов. По отношению к нему и производят сравнение всех остальных стимулов. Сравнение эталонного и остальных, т. е. переменных, стимулов можно осуществлять последовательно или одновременно. В первом случае первым предъявляют эталонный стимул, а во втором - эталонный и сравниваемый с ним переменный стимулы одновременно. Использование метода границ для определения разностных порогов требует учета не двух, а трех категорий ответов испытуемого: «больше», «меньше» и «равно». При обработке экспериментальных данных для каждого стимульного ряда находят границы между сменой категорий ответов, а именно: от «меньше» к «равно» и от «равно» к «больше». Усредняя значения интенсивностей стимулов, соответствующие интервалам между этими границами (совместно для нисходящих и восходящих рядов стимуляции), получают средние значения «верхнего» (для ответов «больше») и «нижнего» (для ответов «меньше») порогов чувствительности. Разность между ними определяет интервал неопределенности, т. е. ту зону стимульного ряда, в которой преобладают ответы «равно». Величина интервала неопределенности, разделенная пополам, дает нам искомую величину разностного порога чувствительности.
Стимул, находящийся в средней точке интервала неопределенности, всегда оценивается испытуемым как равный эталону, т. е. выступает как субъективный эквивалент эталона. Величину данного стимула вычисляют как полусумму верхнего и нижнего порогов. В психофизике эта величина получила название точки субъективного равенства. Поскольку точка субъективного равенства не совпадает с величиной объективного эталона, то разность между той и другой указывает на величину постоянной ошибки (ПО) испытуемого. При переоценке испытуемым эталона постоянная ошибка имеет положительное значение, при недооценке - отрицательное.
Основные предпосылки при определении разностных порогов методом постоянных раздражителей, или методом констант, остаются теми же, что и при определении абсолютного порога чувствительности. Однако естественно, что разностный порог определяется по отношению к произвольно выбранному стандартному стимулу сверхпороговой интенсивности. В процессе измерении можно пользоваться таким планом эксперимента, согласно которому от испытуемого требуются две категории ответов (и «больше», и «меньше», чем эталон). Но можно использовать и другой план, предусматривающий три категории ответов (аналогично методу границ). Однако второй вариант методики используют реже, поскольку наличие в нем третьей категории ответов («равно эталону») способствует предпочтению испытуемыми именно этой категории ответов, что приводит к снижению точности полученных результатов измерения. С целью обработки экспериментальных данных, полученных с использованием лишь двух категорий ответов («больше» и «меньше»), строят психометрическую кривую, аналогично тому, как это было описано для измерения абсолютных порогов этой же методикой.
Для характеристики результатов измерения разностных порогов используют меры центральной тенденции - медиану (Me ) и среднюю арифметическую величину (М ), а в качестве меры изменчивости - полуквартильные отклонения (Q 1 и Q 3) и среднеквадратичное отклонение (s ). При измерении разностных порогов методом констант медиана равна точке субъективного равенства, а постоянная ошибка испытуемого - разности между значениями медианы и эталонной величины стимула. Разностный порог чувствительности в таком эксперименте соответствует половине интервала неопределенности. Он вычисляется с помощью полуквартильных отклонений:
Следовательно, разностный порог чувствительности характеризуется мерой разброса экспериментальных данных.
При измерении разностного порога чувствительности методом средней ошибки испытуемому предъявляют одновременно два стимула - эталон и переменный, причем величину переменного стимула испытуемый изменяет самостоятельно. Аппаратура должна позволять плавную регулировку измеряемого параметра переменного стимула. Задача испытуемого состоит в подравнивании переменного стимула к эталону. Для вычисления разностного порога испытуемый должен произвести множество подравниваний, что дает возможность рассчитать среднюю арифметическую величину (М ) и среднее квадратичное отклонение (s ) точности подравнивания. В эксперименте с использованием метода средней ошибки величина разностного порога чувствительности в значительной степени зависит от формулировки инструкции, даваемой испытуемому. Испытуемому можно предложить подравнивать переменный стимул относительно эталона, сказав, что переменный стимул будет, например, всегда меньше (или всегда больше), чем эталон. В этом случае чаще всего средняя арифметическая величина результатов измерения окажется смещенной относительно эталонной величины стимула. Разностный порог чувствительности в этом случае будет определяться разностью между величиной эталона и средней арифметической всех измерений. Однако этот способ измерения разностного порога чувствительности недостаточно точен, поскольку при расчете оказывается учтенной лишь одна часть интервала неопределенности, в котором находится порог чувствительности. Поэтому чаще всего испытуемому дают иную инструкцию, а именно «найти равенство между переменным и эталонным стимулами». При попеременном подравнивании испытуемым заметно больших и заметно меньших, чем эталон, переменных стимулов получаем бимодальное распределение результатов измерения. Раздельный расчет и анализ значений средней арифметической величины (М ) и среднего квадратичного отклонения (s ) для подравнивания, где переменный стимул был больше и меньше эталона, позволяет определить интервал неопределенности, а половина этого интервала будет характеризовать величину разностного порога чувствительности.
Занятие 2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПОЛЕЙ ЗРЕНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АСИММЕТРИИ ГЛАЗ (С ПОМОЩЬЮ ПЕРИМЕТРА ФЕРСТЕРА)
Вводные замечания. Под полем зрения понимается пространство, видимое глазом при фиксации неподвижной точки. Его величина определена рядом факторов, включая анатомические особенности лица человека. В норме поле зрения ограничено сверху (верхнее направление) 55°, изнутри (носовое направление) и снизу (нижнее направление) - 60°, снаружи (височное направление) - 90°. Эти значения являются пределами нормальной видимости ахроматического стимула. Для хроматических стимулов поле зрения сужено. При раздельном измерении полей зрения правого и левого глаз границы полей зрения могут не совпадать. Если исключить случайные ошибки измерения (для проверки производят статистическую оценку значимости различий), можно предполагать наличие функциональной асимметрии полей зрения.
В задании надлежит определить поле зрения для всех четырех направлений: височного, носового, верхнего и нижнего. Для измерения границ поля зрения целесообразно пользоваться психофизическим методом границ. Метку-стимул во время опыта сначала передвигают с периферии поля зрения к центру, что соответствует восходящему ряду стимуляции. Передвижение продолжают до сообщения испытуемым о появлении метки в его поле зрения. Затем метку передвигают в обратном направлении - от центра к периферии, что соответствует нисходящему ряду стимуляции. Это делается также до тех пор, пока испытуемый не сообщит, что метка исчезла. При предъявлении хроматических стимулов следует обращать внимание на то, чтобы испытуемый правильно называл цвет стимула. Необходимо помнить, что по мере передвижения метки-стимула из центра к периферии видимый испытуемым цвет стимула может меняться. Аналогичное изменение цветности стимулов наблюдается при передвижении метки из периферии к центру. Момент изменения цвета стимула является границей поля зрения для хроматического стимула.
Аппаратура и оборудование. Для проведения практической работы необходимо иметь периметр Г. Ферстера или проекционный периметр ПрП с набором ахроматических и хроматических (красного, зеленого и синего) стимулов, готовые бланки обозначения полей зрения (рис. 2.1.1) и изготовленную заранее форму протокола (форма 1).
ПРОТОКОЛ ЗАНЯТИЯ * Форма 1
Задание (тема) ..........................................................……………………..Дата....................................……………………
Экспериментатор............................................................................................................................................………………
Протоколист...................................................................................................................................................………………
Испытуемый...................................................................................................................................................………………
Самочувствие испытуемого (внимание следует обращать на все жалобы: усталость, зрительное утомление и т. п.)......................................................................................................................................……….……………………………
Измеряемый глаз (правый, левый) ..................................................................................................……………………….
Вид стимула (ахроматический, хроматический - красный, зеленый или синий) .....................................….………….
.....................................................................................................................................................…………………..
Значения дуги периметра (в градусах)
(записи ведет протоколист)
* В каждом из задании данного раздела протокол занятия должен начинаться сведениями, аналогичными нижеследующим.
Рис. 2.1.1. Стандартный бланк для пределения границ полей зрения.
Цифры : горизонтальная оцифровка – угол (в град.) на дуге периметра, круговая оцифровка – угол (в град.) поворота дуги периметра; прерывистая линия – нормативные границы поля зрения для ахроматических стимулов.
До начала опыта необходимо подготовить восемь таких форм протокола: две для измерения границ полей зрения ахроматических стимулов и по две для определения границ полей зрения для каждого из трех хроматических стимулов.
Порядок работы. В опыте участвуют экспериментатор, протоколист и испытуемый. Испытуемый садится у прибора и кладет подбородок на подбородник. Глаза его должны находиться на уровне фиксационной точки дуги периметра, находящейся в центре этой дуги. Неизмеряемый глаз испытуемого закрывают наглазником. Прежде чем приступить к измерениям, экспериментатор должен познакомить испытуемого с инструкцией.
Инструкция испытуемому: «Прямо перед вами в центре дуги периметра находится маленькая белая точка. Вам необходимо строго фиксировать ее взглядом в течение всего опыта. По дуге периметра будет перемещаться метка-стимул белого (или красного, зеленого, синего) цвета. Как только стимул в вашем поле зрения появится, а также когда он исчезнет, вы сообщаете об этом экспериментатору. В случае предъявления хроматических стимулов вы будете замечать изменение цвета стимула, о чем вы также должны будете сообщать. Не забудьте строго фиксировать взгляд на фиксационной точке в центре периметра».
Экспериментатор плавно (со скоростью примерно 2 см/с) передвигает; метку-стимул по внутренней поверхности дуги периметра до момента, когда испытуемый впервые ее заметит. При каждом сообщении протоколист записывает в протокол величину дуги периметра (в градусах). Измерения для височного и носового направлений производят при горизонтальном положении дуги периметра, а для верхнего и нижнего направлений - при вертикальном, для чего поворачивают дугу на 90°. При измерении границ поля зрения необходимо получить по 10 ответов испытуемых для каждого направления, причем 5 на появление и 5 на исчезновение стимула. Соответственно для хроматических стимулов: 5 ответов при передвижении метки от центра к периферии и 5 - от периферии к центру.
Обработка экспериментальных данных. Для определения границы поля зрения по каждому направлению необходимо.
1. Вычислить среднюю арифметическую (М ).
2. Определить среднее квадратичное отклонение (s ).
3. Определить ошибку средней (s М).
4. Оценить статистическую значимость различий величин границ поля зрения для всех измеренных направлений левого и правого глаз по t-критерию Стьюдента (см. Приложение I на с. 274).
5. На бланках полей зрения нанести отдельно для правого и левого глаз величины средней арифметической (М ) по всем измеренным направлениям и для всех видов использования стимулов. Точки соединить отрезками прямой.
Анализ экспериментальных данных состоит в указании особенностей границ поля зрения в пределах изучаемых направлений у данного испытуемого. Необходимо обратить внимание на возможные отклонения от нормативных величин как для ахроматического, так и для хроматических стимулов.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение поля зрения.
2. Какие факторы (по вашему мнению) определяют величину поля зрения?
3. К какому типу шкал можно отнести полученные экспериментальные данные?
4. Докажите правомерность использованных вами статистических показателей (М, s , s M , t -критерия).
Занятие 2.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ АБСОЛЮТНЫХ ПОРОГОВ СВЕТОВОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ ТЕМНОВОЙ АДАПТАЦИИ (С ПОМОЩЬЮ АДАПТОМЕТРА)
Вводные замечания. Адаптация определяется как приспособление уровня чувствительности органа чувств к изменяющейся интенсивности воздействующего раздражителя. Способность человеческого глаза к адаптации позволяет ему адекватно реагировать на широкий диапазон интенсивности света. Благодаря функционированию палочкового аппарата глаз воспринимает очень слабые световые раздражители (от 1×10 -9 до 1×10 -4 лмб) * , а благодаря функционированию колбочкового аппарата - очень сильные (от 1×10 -7 до 10 лмб).
* Ламберт - единица измерения интенсивности светового потока.
Цель настоящей работы состоит в том, чтобы построить кривую темновой адаптации и проследить скорость изменения световой чувствительности глаза в условиях темновой адаптации. Для этого необходимо измерить абсолютный порог световой чувствительности в строго заданные интервалы времени. Напомним, что обратная величина порога характеризует чувствительность органа чувств. Для проведения измерений, на основе которых можно вычислять абсолютный порог световой чувствительности, наиболее адекватным психофизическим методом является метод минимальных изменений. Поскольку диапазон измеряемых величин и дискретность единиц измерения заданы шкалой прибора, то протоколист в протоколе фиксирует лишь величину стимула, вызывающую смену ответа («не вижу/ вижу»).
Аппаратура и оборудование. Измерения производят с помощью медицинского прибора адаптометра типа АДМ-01, описание которого дано в инструкции, прилагаемой к прибору * . Для работы с этим прибором экспериментатору необходимо знать его основные технические и конструктивные особенности.
* Описание прибора дано также в пособии: Практикум по психологии / Под ред. А. Н. Леонтьева и Ю. Б. Гиппенрейтер. М., 1972. С. 26-32.
Адаптометр состоит из шара предварительной световой и темновой адаптации, измерительного устройства и штатива с подбородником. Шар предварительной адаптации служит, во-первых, для установления исходного уровня световой адаптации, задаваемого экспериментатором, и, во-вторых, для
предъявления тест-объекта во время измерения. Яркость шара может быть дискретно изменена в пределах от 2500 до 312 асб. * Под углом 12° к линии фиксации взора испытуемого на тест-объекте расположена красная фиксационная точка, которую испытуемый должен фиксировать центральным зрением в течение всего периода измерении. Тем самым во время измерений тест-объект проецируется как раз на ту область сетчатки глаза, которая обладает максимальной чувствительностью палочкового зрения. Измерительное устройство состоит из набора дискретных светофильтров - Ф, откалиброванных в единицах оптической плотности (индексы: 0,0; 1,3; 2,6; 3,9; 5,2), дополнительного нейтрального (серого) светофильтра (индекс 0,01 ед. оптической плотности) и измерительной диафрагмы - (Д) с логарифмической шкалой единиц оптической плотности. Светопропускание диафрагмы характеризуется отношением С/Су где С - величина площади раскрытия диафрагмы приданном положении шкалы, а Сд - величина площади полного раскрытия диафрагмы (на шкале отметка 0). Штатив с подбородником служит для фиксации положения головы испытуемого во время проведения измерений.
* Апостильб - единица фотометрической яркости: 1 асб=10 -4 лмб.
До начала измерений необходимо подготовить бланк для протокола опыта (форма 2).
ПРОТОКОЛ ЗАНЯТИЯ Форма 2
(записи ведет протоколист)
Психофизика - это первая экспериментальная область в психологии, возникшая еще в первой половине XIX в. и имевшая в качестве предмета изучения ощущения. Основателем психофизики является немецкий ученый Густав Теодор Фехнер (1801 - 1887). Фехнер поставил своей целью изучать связь между миром психическим и физическим, что и дало само название «психо» + «физика». Начиная с работ Фехнера, эта связь изучалась через измерение человеческих ощущений и определение количественных отношений между величинами физических раздражителей и ощущений, возникших в результате воздействия этих раздражителей.Вопрос о соответствии мира физического и мира психического ставился в науке давно. Напомним только, что из философии известно, что еще в XVII в. Рене Декарт сформулировал так называемую психофизическую проблему связи мира психического и мира материального. Декарт выделил две субстанции - материю (субстанция протяженная и не мыслящая) и душу (субстанция мыслящая, но не протяженная). В связи с этим возник вопрос, как обе субстанции соотносятся друг с другом. Каково место психического в мире физического и наоборот? Вокруг решения психофизической проблемы было сломано немало копий - и в философии, и в психологии. Одно из наиболее цитируемых решений психофизической проблемы в философии принадлежит Б. Спинозе, однако в контексте психологии познания особое значение приобрели научные исследования Фехнера. Одним их достижений работ Фехнера является положение о том, что психическое также может быть не только изучено, но и измерено строгими экспериментальными методами. И в настоящее время методы Фехнера, разработанные в рамках психофизики, применяются в разных разделах психологии.
Научные взгляды Фехнера были приближены к панпсихизму , и, опираясь на философию немецкого философа Фридриха Шеллинга (1775-1854), в одной из своих значительных работ Zend-Avesta , oder, Uber die Dinge des Himmels und des Jenseits («Зенд-Авеста , или о вещах небесных и загробной жизни») Фехнер выдвинул принцип всеобщей одухотворенности мироздания. Фехнер полагал, что все в природе одушевленно («beseelt ») и, отвергая декартовский дуализм души и тела, развивал двойственную монистическую точку зрения на природу взаимоотношений физического и психического. Двойственный монизм Фехнера заключался в том, что, пытаясь решить психофизическую проблему, он хотел создать универсальную науку о единстве психического и физического, в силу чего и появляется сам термин «психофизика» 1 .
Принцип одушевленности Вселенной лег в основу всех научных исследований Фехнера и стал стержнем всех его идей. К числу таких идей относится положение о соответствии физического психическому. В одной из своих знаменитых метафор Фехнер уподобляет Вселенную кривой, которая, с одной точки зрения, может рассматриваться как выпуклая, а с другой стороны - как вогнутая, не теряя при этом своей целостности. Исходя из этой метафоры, Фехнер видит цель психофизики в том, чтобы продемонстрировать единство души и тела эмпирически, посредством установления отношений между увеличением энергии внешнего и соответствующим изменением в интенсивности психического. Фехнер писал: «Задача собственно состояла не в том, чтобы найти единицу измерения духовного, но более в том, чтобы найти функциональные отношения между физическим и психическим...» Поэтому Фехнер полагал, что, устанавливая строгие математические законы взаимодействия физического и психического, он доказывает постулат о единстве мира.
Весь процесс взаимодействия психики и материального мира Фехнера разделил на четыре этапа: раздражение (физический процесс), возбуждение (физиологический процесс), ощущение (психический процесс), суждение (логический процесс) (рис. 3.1).
Рис. 3.1.
При этом Фехнер не имел возможности количественно определять физиологический процесс возбуждения, поэтому он пытался установить прямую зависимость между физическим процессом раздражения и психическим процессом ощущения. Это упрощение процесса чувственного отражения впоследствии вызвало много критики со стороны физиологов, которые утверждали, что установленная Фехнером зависимость является не психофизической, а чисто физиологической, аргументируя это тем, что эта зависимость выражает не отношение между ощущением и раздражением, а связь между раздражением и нервным возбуждением.
Вопрос о переходе от возбуждения к ощущению затрагивался в трудах современников Фехнера, наибольшее влияние на науку XIX в. и психофизику в частности оказала теория немецкого физиолога Иоганнеса Петера Мюллера (1801 - 1858) и, в частности, его закон специфической энергии органов чувств. Мюллер установил, что какие бы раздражители не использовались для воздействия на нерв, ощущение всегда будет одним и тем же. Поэтому закон специфической энергии органов чувств Мюллера можно сформулировать так: ощущение зависит от того, какой нерв пришел в возбуждение, а не от того, какой конкретно раздражитель вызвал это возбуждение. Этот закон закрепил в науке того времени положение о том, что ощущения зависят от материального субстрата, т.е. мозга. Мюллер игнорировал зависимость ощущений от объективных свойств раздражителя.
Закон Мюллера послужил развитию психофизики от обратного; пытаясь опровергнуть позицию Мюллера, Фехнер использовал понятие порога ощущения. В классической психофизике порог ощущения (иначе - сенсорный порог) - это критическое значение раздражителя, выше которого действие этого раздражителя начинает вызывать осознанное ощущение. Такой порог называется абсолютным. Абсолютный порог обратно пропорционален сенсорной чувствительности - способности организма воспринимать действие раздражителей: чем выше абсолютный порог, тем ниже чувствительность субъекта. Поэтому характеризуя абсолютный порог, часто говорят либо об абсолютной чувствительности , либо об абсолютном пороге чувствительности.
Абсолютный порог, о котором шла речь по своей сути представляет нижний порог чувствительности, но абсолютная чувствительность ограничена не только нижним, но и верхним порогом ощущения. Верхний абсолютный порог ощущений - это максимальная величина раздражителя, при которой еще возникает адекватное действующему раздражителю ощущение. Дальнейшее увеличение силы раздражителя вызывает либо исчезновение ощущения, либо переход в ощущение другой модальности, например болевое. Абсолютный верхний порог иногда еще называют терминальным порогом.
Касательно судьбы эффекта от раздражителей, интенсивность которых ниже абсолютного порога, Фехнер разделял позицию немецкого философа Гербарта: они продолжают воздействовать на организм, но эти воздействия остаются неосознанными. Однако же в современной науке существуют данные о том, что человек воспринимает раздражители, находящиеся за нижним порогом его чувствительности. Эти раздражители называют субсенсорными , потому что они демонстрируют восприимчивость к нео- щущаемым сознательно раздражителям. Советский физиолог Г. В. Гер- шуни в своих экспериментах показал изменение электрической деятельности коры головного мозга, связанное с воздействием неощущаемых внешне раздражителей (звуковых, интенсивность которых лежала ниже абсолютного порога). Зона неслышимых звуков, вызывающих различные реакции, была названа Гершуни «субсенсорной областью» .
В психофизике Фехнера абсолютный порог - это точка перехода от возбуждения нерва к ощущению, иначе говоря, порог - это точка связи мира физического и мира психического, и, измеряя пороги, Фехнер полагал, что можно установить количественную меру этой связи, определив ее математическое выражение, известное в настоящее время как психофизический закон.
Абсолютная чувствительность является важной характеристикой работы сенсорной системы. В настоящее время данные о величинах абсолютного порога в разных модальностях применяются в различных областях знания - медицине, электротехнике, робототехнике. Практически все характеристики органов чувств, участвующие в процессе приема информации, имеют свои значения абсолютного порога. Например, во вкусовой модальности известны абсолютные пороги к разным вкусовым ощущениям: у большинства людей самым низким оказывается порог определения веществ с горьким вкусом.
Чувствительность сенсорных систем, определяемая величиной абсолютных порогов, изменяется под влиянием физиологических и психологических условий. Значения порогов варьируются по времени протекания процессов в органе чувств (например, в случае темповой адаптации, рис. 3.2) и по пространственной локализации рецепторов, участвующих в приеме информации (например, абсолютная чувствительность рецепторов, расположенных в фовеалыюй ямке и на периферии сетчатки (рис. 3.3)).
Рис. 3.2. Пример абсолютного порога: кривая темновой адаптации палочек и колбочек глаза (зависимость величины абсолютного порога от времени):
о - колбочки; - палочки
Кроме абсолютного порога известен дифференциальный порог (порог различения). Впервые дифференциальный порог был экспериментально установлен немецким ученым Э. Вебером, а Фехнер направил эти исследования в русло установления психофизических связей. Дифференциальный порог определяется как минимальное (т.е. едва заметное) различие в раздражителях, меньше которого оба раздражителя кажутся равными, т.е. объективно в мире физическом оба раздражителя отличаются на какую-то величину, но эта величина ниже дифференциального порога, поэтому наблюдатель ощущает эти раздражители как одинаковые.
Рис. 3.3.
о - фовеальная ямка; ? - периферия
Усилия Фехнера были направлены на решение психофизической проблемы, однако его исследования привели к развитию нового направления в экспериментальной психологии, заложив основы естественнонаучного подхода к психическим процессам. В настоящее время психофизика представляет собой сложную область психологического знания, направленную на решение разнообразных проблем. В зависимости от предмета и решаемой проблемы изучения выделяют разные разделы психофизики.
В трудах последователей Фехнера наибольшее развитие получили две проблемы, которые легли в основу двух разных направлений в психофизике (рис. 3.4). Первая проблема касалась измерения порогов и сенсорной чувствительности, вторая - шкалирования ощущений, находящихся выше пороговой точки. В работах Фехнера обе проблемы были тесно взаимосвязаны
друг с другом, однако позже психофизику, которая решает первую проблему, стали называть психофизикой-1, а психофизику, которая решает вторую проблему, - психофизикой-П, тем самым разграничивая предмет изучения каждого из разделов. Психофизику-11 еще называют надпороговой психофизикой, потому что шкалируются ощущения, находящиеся выше пороговой точки.
Рис. 3.4.
Исходя из логики исторического развития, выделяют классическую психофизику и современную. Классическая психофизика представлена работами Фехнера и его современников Ж. Дельбефа, Дж. Петрова, Ч. Пирса и др. Большой вклад в развитие современной психофизики внесли С. С. Стивенс, Д. Бекеши, Г. Блсквелл, а также Д. Грин, Д. Свете и У. Тэннер. Принципиальным отличием классической психофизики от современной является учет последней влияния на работу сенсорной системы различных несенсорных факторов.
- Панпсихизм (от греч. pan - все и psyche - душа) - идеалистическое представлениео всеобщей одушевленности природы.
- Fechner G. Т. Zend-Avesta oder iiber die Dinge des Himmels und des Jenseits. VomStandpunkt der Naturbetrachtung. Leipzig: L. Voss, 1851.
- Fechner G. T. Elemente der Psychophysik. Leipzig: Breitkopf und Hartel, Theil 2., 1860.S. 559.
- Цит. по: Бардин К. В. Проблема порогов чувствительности и психофизические методы.М.: Наука, 1976.
- Гершуни Г. В. Изучение субсенсорных реакций при деятельности органов чувств //Физиологический журнал СССР. 1947. Том XXXIII. № 4. С. 393-412.
- Gescheider G. A. Psychophysics: Method, theory and application. Hillsdale, NJ: Eribaum,1985.
Задача исследования. Определение абсолютного ощущения и его особенностей у разных лиц.
Оборудование.
- 1. Кольца Ландольта (рис.№1) круглая таблетка, на белом фоне который на рисовано черное кольцо толщиной в 1,5 мм с внутренним диаметром 7,5 мм и с разрывом 1,5 мм. Кольцо укреплено на несколько большей, тоже белой квадратной основе (в центре), которая может быть повешена на стену.
- 2. Сантиметровая рулетка.
Порядок исследования. Проводится с несколькими лицами, в комнате, освещенной хорошо и обязательно одинакова для всех исследуемых. Последующие исследований должны отсутствовать при исследований предыдущих.
Инструкция исследуемому.
«Я повешу на доску эти таблетку с кругом, на котором есть разрыв. Теперь встеньте в конце комнаты, на расстояний, несколько большем 5 м и повернитесь спиной ко мне. Когда я дам команду «Начинайте!», повернитесь и медленно приближаясь к доске, старайтесь увидеть в полную сторану коьцо обращено разрывом. Как только увидите, остоновитесь, положите рукой направление разрыва и не трогайтесь с места. Поняли?... Начинайте!».
Учет результатов.
При наблюдений следует установить, спокойно или напряжено всматриваться исследуемый в обьект.
При опросе выяснить, когда он остановился: совершенно отчетливо увидев разрыв или только догадавшись количественные показатели получают измерением расстряния (в сантиметрах), с котрого исследуемый впервые правильно увидел направление разрыва, у всех исследуемых при каждом повторном эксперименте оно должно меняться. Эксперимент повторяется 5 раз.
Анализ результатов.
Метод позволяет оценить изменение порога зрительного ощущения у исследуемого в результате утомления и определить его различие у разных лиц. Чем больше расстояние, с которого исследуемый увидел направления разрыва, тем ниже его обсалютный порог зрительного ощущения и тем выше чувтсвительность.
В конце XIX века исследования ощущений были детерминированы желанием исследователей расщепить материю сознания на атомы в виде простейших психических образов, из которых она строится (В.Вундт). Ощущения в лаборатории Вундта, изучаемые с помощью метода интроспекции, представлялись как особые элементы сознания, доступные в своем истинном виде только наблюдающему их у себя субъекту. Сейчас существует два основных метода измерения ощущений: прямой и косвенный. Прямой метод (метод словесной оценки раздражений) состоит в следующем: испытуемому предлагается соответствующий раздражитель (кожное прикосновение, звук, цвет), который сначала имеет минимальную интенсивность, а затем постепенно усиливается. Испытуемому предлагается ответить, когда он впервые почувствовал соответствующее ощущение. Например, для определения ощущений прикосновения можно использовать эстезиометр. При косвенном методе используются иные, не словесные способы объективной оценки признаков, указывающих на наличие ощущений.
Психофизиология ощущений и восприятий изучает нервные процессы в анализаторах, начиная с рецепторов и кончая корковыми отделами. Установлены специфические аппараты цветового зрения, специфические рецепторы и проводящие пути тактильной и болевой чувствительности, открыты нейроны, реагирующие на отдельные свойства зрительных и слуховых стимулов
Электрофизиологические методы изучения органических функций, основываются на регистрации биопотенциалов, возникающих в тканях живого организма спонтанно или в ответ на внешнее раздражение. Чаще всего используется регистрация биотоков мозга.
Отражение психофизиологических процессов в динамике ЭЭГ. Частотно-амплитудные изменения электрической активности в связи с:
) активацией внимания - блокада альфа-ритма, возрастание бетта-ритма, изменение уровня ассиметрии фаз колебания, концентрация внимания, глубокая депрессия биопотенциалов.
)Эмоциональным состоянием - нет единой точки зрения; тревога слабая - усиление 2 ритма, усиление тревоги - десинхронизация основного ритма ЭЭГ, отрицательные эмоции - усиление теста активности, положительные эмоции - ослабление теста активности.
"Волна ожидания". Изменение психофизиологического состояния отражается на электрофизиологических показателях; высокая эмоциональная напряженность - повышение амплитуды волны; неустойчивое внимание - снижение амплитуды волны.
Исследование медленных электрических процессов мозга (МЭП). При бурных эмоциях - резкое изменение.
Изучение динамики наличного кислорода (коры и глубоких структур мозга), т.е. переменное давление в структурах мозга.
КГР (кожно-гальваническая реакция). Относится к показателям изменения внимания и эмоций. Феномен Краснова - эффект изменения разности потенциалов сопротивления кожи в связи с ориентировочной реакцией и эмоциями.
Также, методы изучения ощущений можно проводить экспериментальным методом.
Экспериментальные
Методы изучения ощущений связаны с экспериментами в основном физиологическими или психофизиологическими.
Болевые ощущения имеют одну особенность, подметить которую можно, легко уколов палец. Сначала возникает относительно слабое, но точно локализованное болевое ощущение. Спустя 1-2 секунды оно становится более интенсивным. Разделить это "двойное ощущение" впервые удалось Г. Хеду в 1903 году. Ему в экспериментальных целях был пересечен чувствительный нерв. Тогда уже было известно, что нервы способны восстанавливаться. Сразу после перерезки на экспериментальном участке пропали все виды чувствительности, которые восстанавливались с неодинаковой скоростью. Через 8-10 недель появились первые признаки восстановления, через 5 месяцев восстановилась болевая чувствительность, но очень своеобразная. Легкий укол, даже прикосновение ассистента вызывали мучительное, почти непереносимое чувство боли. Исследуемый кричал, трясся всем телом, хватался за того, кто наносил раздражение. При этом, если у него были завязаны глаза, он не мог сказать, где возникает ощущение боли. И только спустя пять лет болевые ощущения полностью восстановились. Так возникло учение опротопатической и эпикритической чувствительности. Протопатическая чувствительность (от греч. protos - первый и pathos - страдание)
Диагностические
Диагностические методы изучения ощущений связаны в основном с измерением порогов чувствительности и предполагают наличие специальной аппаратуры, позволяющей зафиксировать физиологические изменения, происходящие в организме человека.
Итак, ощущения - начальный источник всех наших знаний о мире. Предметы и явления действительности, воздействующие на наши органы чувств, называются раздражителями, а воздействие раздражителей на органы чувств называется раздражением. Раздражение, в свою очередь, вызывает в нервной ткани возбуждение. Ощущение возникает как реакция нервной системы на тот или иной раздражитель и, как всякое психическое явление, имеет рефлекторный характер.
Физиологическим механизмом ощущений является деятельность специальных нервных аппаратов, называемых анализаторами.
Каждый анализатор состоит из трех частей:
периферического отдела, называемого рецептором (рецептор - это воспринимающая часть анализатора, его основная функция - трансформация внешней энергии в нервный процесс);
афферентные или чувствительные нервы (центростремительные), проводящие возбуждение в нервные центры (центральный отдел анализатора);
корковые отделы анализатора, в которых происходит переработка нервных импульсов, приходящих из периферических отделов.
Корковая часть каждого анализатора включает в себя область, представляющую собой проекцию периферии в коре головного мозга, так как определенным клеткам периферии (рецепторов) соответствуют определенные участки корковых клеток. Для возникновения ощущения необходима работа всего анализатора как целого. Анализатор - не пассивный приемник энергии. Это орган, рефлекторно перестраивающийся под воздействием раздражителей.
Физиологические исследования показывают, что ощущение вовсе не является пассивным процессом, оно всегда включает в свой состав двигательные компоненты. Так, наблюдения с помощью микроскопа за участком кожи, проведенные американским психологом Д. Неффом, позволили убедиться, что при раздражении ее иглой момент возникновения ощущения сопровождается рефлекторными двигательными реакциями этого участка кожи. В дальнейшем многочисленными исследованиями было установлено, что в состав каждого ощущения входит движение, иногда в виде вегетативной реакции (сужение сосудов, кожно-гальванический рефлекс), иногда в виде мышечных реакций (поворот глаз, напряжение мышц шеи, двигательные реакции руки и т.д.). Таким образом, ощущения вовсе не являются пассивными процессами - они носят активный характер. В указании на активный характер всех этих процессов и состоит рефлекторная теория ощущений.
3 . История изучения ощущений. Теории ощущений .
Ощущения – отражение свойств предметов объективного мира, которое возникает при их непосредственном воздействии на рецепторы.
В рефлекторной концепции И. П. Павлова и И. М. Сеченова были проведены разнообразные исследования, показавшие, что ощущения по своим физиологическим механизмам являются целостными рефлексами, объединяющими прямыми и обратными связями периферические и центральные отделы анализатора. Многообразие ощущений отражает качественное многообразие окружающего мира. Классификация ощущений может быть различной в зависимости от оснований. Широкое распространение получило разделение по модальности, где выделяют ощущения зрительные, осязательные, слуховые и др. Английский физиолог Ч. Шерингтон выделил три класса ощущений:
1) экстроцептивные, они возникают при воздействии внешних раздражителей на рецепторы, непосредственно расположенные на поверхности тела;
2) интероцептивные, они сигнализируют с помощью специализированных рецепторов о протекании обменных процессов внутри организма;
3) проприоцептивные, они отражают движение и относительное положение тела в результате работы рецепторов, которые расположены в мышцах, сухожилиях и суставных сумках. Ощущения возникают в процессе филогенеза на основании элементарной раздражимости как реакции на раздражители, отражая тем самым объективную связь между абиотическими и биотическими факторами среды.
Восприятие – целостное отражение предметов, событий и ситуаций, которые возникают при непосредственном воздействии раздражителей на поверхностные рецепторы органов чувств. Вместе с процессами ощущения восприятие способствует непосредственно-чувствительную ориентацию в окружающем мире. Большой вклад в изучение восприятия внес И. М. Сеченов, исследуя рефлекторную концепцию психики.
Важное значение имеют работы гештальт-психологии, которые показали обусловленность наиболее значимых феноменов восприятия (например, константность) неизмененными отношениями между компонентами перцептивного образа. Исследование рефлекторного строения восприятия положило начало создания теоретических моделей восприятия, где большое значение имеют эфферентные, в том числе двигательные процессы, которые подстраивают работу перцептивной системы к характеристикам объекта (А. Н. Леонтьев). Современное изучение восприятия проводится представителями физиологии, кибернетики, психологии и другими науками.
В проводимых исследованиях используются такие методы, как наблюдение и эксперимент, эмпирический анализ и моделирование. Восприятие связано с мышлением, вниманием, памятью, направляется мотивационными факторами и имеет определенную аффективно-эмоциональную окраску.
Рецептивная . Согласно этой теории орган чувств (рецептор) пассивно отвечает на воздействующие раздражители. Этим пассивным ответом и являются соответствующие ощущения, то есть ощущение есть чисто механический отпечаток внешнего воздействия в соответствующем органе чувств. В настоящее время эта теория признана несостоятельной, поскольку отрицается активный характер ощущений.
Диалектико-материалистическая . Согласно этой теории «ощущение - есть действительная непосредственная связь сознания с внешним миром, есть превращение энергии внешнего раздражения в факт сознания» (В.Л. Ленин).
Рефлекторная. В рамках рефлекторной концепции И.М. Сеченова и И.П. Павлова были проведены исследования, показавшие, что по своим физиологическим механизмам ощущение является целостным рефлексом, который объединяет прямыми и обратными связями периферические и центральные отделы анализатора.
История изучения ощущений
I. Философские теории ощущений
Рассматривая природу ощущений, их функции и отношение к реальному миру, возникает связь с основными вопросами философии:
1.Что первично? Материя или сознание. 2. Познаваем ли окружающий мир?
На эти вопросы существуют материалистические и идеалистические представления.
Ощущения, как и вся психика, идеальны – это субъективный образ объективного мира. Образ принадлежит субъекту, но не как принадлежит какая-то часть тела. В отличие от материального, существующего независимо от психики, образ существует только в сознании и только в психике. Он рожден в деятельности субъекта, в его взаимодействии с объективным миром. Таким образом, ощущения – это не пассивные отпечатки тех или иных воздействий, а результат работы по сопоставлению образа и объекта-оригинала.
Ощущения выполняют 2, условно выделяемые, функции:
1. Сигнальная – информирование человека о жизненно-важных объектах или свойствах.
2. Отражательная (образная) – построение субъективного образа, необходимого для ориентации в мире.
По мере эволюции развивается и совершенствуется образная функция.
II. Психофизиологические теории ощущений
1. Закон специфических энергий органов чувств (И. Мюллер (1826 г.) и скорректирован Гельмгольцем (1894 г.)).
Закон имеет два выражения:
Один и тот же орган чувств одинаково отвечает (т.е. одним и тем же ощущением на различные физические раздражители)
Одно и то же физическое воздействие вызывает разные ощущения в различных органах чувств.
Из этого закона был сделан ряд идеалистических выводов, сводящихся к следующему: поступающая извне информация отражается не прямо, а перекодируется каждым органом чувств на свой лад в соответствии с его особенностями, или специфическими энергиями данными ему изначально.
Т.о. человек воспринимает не внешний мир, а работу своих органов чувств. Вывод: внешний мир непознаваем. Ощущения – стена, отделяющая нас от него.
Ошибка «физиологических идеалистов» - отсутствие эволюционного подхода к проблеме ощущений. Специализация человеческих ощущений рассматривалась как данная изначально. Однако, узкая специализация органов чувств – следствие длительной эволюции всего живого.
Таким образом, ощущения не отделяют человека от внешнего мира, а связывают его с ним.
2. Рецепторная теория (конец XIX – начало XX века)
Отрицала активный характер ощущений. Согласно ей, орган чувств пассивно отвечает на воздействующие раздражители. Этим пассивным ответом являются ощущения. Они механический отпечаток внешних воздействий в соответствующем органе чувств.
В н.в. ощущения рассматриваются как активный процесс.
3. Рефлекторная теория
Исследования показывают, что в состав каждого ощущения входят движения либо в виде вегетативной реакции, либо мышечной.
Установлено, что сложные ощущения, требующие различение или узнавание предмета, вообще невозможны без энергичных движений.
Участие двигательного компонента в ощущении может осуществляться на различном уровне. Иногда протекая как элементарный рефлекторный процесс, а иногда как сложный процесс активной рецепторной деятельности.
В процессе филогенеза сформировались особые воспринимающие органы – рецепторы.
Высокая специфичность присуща не только рецепторам, но и нейронам, входящим в состав центральных нервных аппаратов. Представительство различных видов ощущений в КГМ зависит от их значимости.
Анатомо-физиологический механизм ощущений.
В основе любого психического процесса, в т.ч. и ощущения, лежат физиологические нервные процессы возбуждения и торможения, протекающие в больших полушариях мозга. Предметы, воздействуя своими физическими свойствами на органы чувств, вызывают в окончаниях чувствительных нервов – рецепторов нервный процесс возбуждения. По проводящим нервным путям он передается в мозг, где в специальных клетках, составляющих корковую часть анализатора, физиологический процесс превращается в психический – ощущения.
Человек осознает что-то, что на него воздействует, отражает качество предметов и явлений. При этом воздействия внешней/внутренней среды на периферическую часть анализатора вызывает ответную реакцию. От действующего органа в КГМ поступает обратный сигнал о деятельности рецептора. Благодаря обратной связи между рецептором и центральным ядром анализатора, мозг регулирует деятельность внутренних органов и органов движения.