Диапазоны и пороги чувствительности

Все воздействия на органы чувств отличаются по интенсивности потоков энергии, длительности их воздействия, частоте колебаний и, соответственно, длине волны (волны воздействий). Эти свойства воздействий определяют характеристики (атрибуты) ощущений: интенсивность или силу переживаний (в зрении – яркость, в слухе – громкость, в тактильном ощущении – силу давления и т.д.). Длительность воздействий определяет длительность субъективных переживаний: от вспышек света или звуковых щелчков до непрерывного ощущения света или звука. Частота колебаний (соответственно длина волн) энергетических потоков определяет дополнительные качества ощущений (в зрении – цвет, в слухе – высоту звуков) или особое переживание (ультрафиолетовую чувствительность, ультразвуковую, термическую), тем самым определяя диапазон чувствительности определенной модальности (нижнюю и верхнюю границу). Так, в зрении видимый спектр излучений находится в диапазоне примерно от 370 до 780 нанометров (нм) длины электромагнитных волн. Излучению с длиной волны менее 370 нм соответствует ультрафиолетовая чувствительность (у ряда насекомых), а выше 780 нм – инфракрасная чувствительность. В слуховой чувствительности человека диапазон слышимых колебаний составляет примерно от 20 до 20 000 в секунду. Волны частотой менее 20 колебаний в секунду воспринимаются нами как вибрация, а колебания выше 20 000 тысяч в секунду мы не воспринимаем, хотя многие животные воспринимают ультразвук (собака, например), а некоторые (летучие мыши, дельфины) сами генерируют ультразвуковые волны для объемного сканирования пространства поля действия.

Ощущение есть результат работы в первую очередь органов чувств (рецепторов), но не только их, и даже не только всего анализатора, а субъекта восприятия в целом. В отличие от чувствований, возникающих как трансформация следов воздействия на рецепторы, ощущение как простой образ строится субъектом.

Органы чувств как первичные инструменты порождения ощущений имеют свои особенности и характеристики работы, которые в итоге сказываются на ощущениях (вносят свои ограничения и искажения). Речь идет, прежде всего, о разрешающей способности органов чувств. Мы говорили о частотном диапазоне работы органов чувств. Но есть и диапазон интенсивности воздействия раздражителей на рецепторы, порождающего ощущения, получивший название порогового диапазона чувствительности. По своему опыту мы знаем, что более интенсивное раздражение дает более сильное переживание (яркость света, громкость звука, сладость или горечь вкуса и т.д.). В экспериментальных исследованиях было показано, что очень слабые раздражители не вызывают ощущений, а очень сильные – вызывают не адекватное субъективное переживание, а чаще всего боль в органах чувств, т.е. ощущения имеют свои границы по интенсивности раздражителей. Эти границы носят название верхнего и нижнего порогов чувствительности (часто добавляют "абсолютных порогов", чтобы отделить их от порогов различения силы раздражителей одной модальности).

Нижним абсолютным порогом чувствительности называется та минимальная интенсивность раздражителя, при которой у испытуемого впервые возникает ответная реакция на стимул (в том числе и ощущение определенной модальности – субъект замечает стимул).

Верхний абсолютный порог есть максимальная интенсивность раздражителя, после которой вместо ощущений своей модальности субъект почти всегда испытывает болевое ощущение в органах чувств. До этой границы человек видит яркий свет, слышит громкий звук, испытывает сильное давление или тепло, а после границы – боль в глазах, в ушах, в месте давления на кожу тела и т.д.

Выделение порогов ощущений как одной из характеристик разрешающей способности органов чувств есть часть проблемы соотнесения физических параметров воздействий (называемых раздражителями или стимулами) и субъективных переживаний. Эта проблема проявляется также в виде вопроса о тех минимальных изменениях раздражителей по интенсивности, по частоте колебаний волн, по удаленности раздражителей друг от друга (острота зрения), по насыщенности молекулами определенных веществ воздуха, воды или еды и т.д., которые мы замечаем. Чувствительность к этим изменениям силы раздражителей получила название разностной или дифференциальной. (Заметим, что чувствительность есть величина обратная величине порога ощущений – чем выше порог, тем ниже чувствительность.)

Порогом различения называется минимальное изменение (уменьшение или увеличение) раздражителя по какому-то параметру (интенсивности, частоте, расположению в пространстве), которое впервые замечается испытуемым или на которое он как-то реагирует. Это различительная чувствительность, от которой часто зависит успех деятельности, когда надо точно определить важную характеристику стимула (например, высоту звука, извлекаемого музыкантом с помощью инструмента или производящегося певцом, увидеть трещину в детали машины, изменение интенсивности свечения раскаленного тела или экрана прибора и пр.).

В основе выделения абсолютных и разностных порогов лежат особенности физиологических процессов различных органов чувств, анализаторов и организма в целом, что позволяет измерять пороги объективно, по изменениям поведения или физиологических процессов, не обращаясь к отчетам испытуемых об их субъективных ощущениях.

Зависимость порогов от состояний организма или отдельного анализатора определяет их изменчивость (в сторону уменьшения или увеличения), а также предполагает, что действующий раздражитель вызывает нужный ответ (физиологический, поведенческий или субъективный, в виде ощущения) не сразу, а с небольшим отставанием во времени. Время, проходящее от момента появления стимула (светового, звукового, болевого, вкусового) до момента появления физиологической реакции (нервных импульсов от рецептора), моторного ответа или субъективного ощущения, называется латентным периодом, который нужен для порождения ответа на воздействие. У каждого анализатора есть свое минимальное время этого периода, но в целом оно зависит от величины, воздействующей на рецептор энергии, поэтому чем короче по времени раздражитель, тем больше должна быть его интенсивность. А минимальное время срабатывания каждого анализатора зависит от его связи с возможной опасностью: так, у боли это около 320 мс, в тактильных ощущениях – 130 мс, а у вкуса – 50 мс (боль можно потерпеть, а ядовитое вещество глотать нельзя!). Это означает, что за возможностями анализаторов стоят требования жизни живых существ. Вспомним еще раз высказывание А. Н. Леонтьева: "От жизни к мозгу, а никогда от мозга к жизни".

Исследования соотношений физических параметров раздражителей и субъективных переживаний позволили немецкому психологу, основоположнику психофизиологии и психофизики Г. Фехнеру решить проблему измерения чувственно не наблюдаемых со стороны психических явлений. Хотя это измерение было и не прямым (в каких-либо своих единицах), а в единицах физического мира (интенсивность стимула), но это было настоящее измерение ощущений. И самое большое достижение Г. Фехнера заключалось в том, что он ввел понятие единицы (кванта) ощущений. По его мнению, при изменении интенсивности раздражителя ощущение менялось не постепенно, а скачками и всегда на одну и ту же величину (рис. 17.1). При этом отношение прироста интенсивности раздражителя (ΔI), вызывающее ощущение изменения стимула, к исходной интенсивности раздражителя (I) остается постоянным: (по крайней мере, в определенном диапазоне интенсивности стимулов), что было показано в более ранних работах П. Бугера и Э. Вебера (закон Бугера – Вебера)^[1]. Это отношение приращения интенсивности стимула к его исходной величине получило название относительного дифференциального порога.

Рис. 17.1. Шаговый прирост силы ощущения в зависимости от роста интенсивности раздражителя при отношении (величина отношения условная)

В итоге, вначале Г. Фехнером, а затем С. Стивенсом^[2] были предложены формулы математической зависимости величины ощущений от интенсивности раздражителей: логарифмической у Г. Фехнера (R = k • ln I) и степенной у С. Стивенса (R = k• In), где R – величина ощущения или сила ответной реакции; I – интенсивность стимулов; k – коэффициент. В работах современных авторов делаются успешные попытки найти более общий подход к измерению чувствительности, объединив подходы Г. Фехнера и С. Стивенса как частные случаи более общей теории.