Абсолютный порог
В нейробиологии и психофизике абсолютный порог изначально определялся как самый низкий уровень раздражителя – света, звука, прикосновения и т. д. – который может обнаружить организм. Под влиянием теории обнаружения сигналов абсолютный порог был переопределен как уровень, на котором стимул будет обнаружен в течение определенного процента (часто 50%) времени. [1] На абсолютный порог могут влиять несколько различных факторов, таких как мотивация и ожидания субъекта, когнитивные процессы, а также то, адаптирован ли субъект к стимулу. [2] [3]
Абсолютный порог можно сравнить с порогом различия , который является мерой того, насколько разными должны быть два стимула, чтобы испытуемый заметил, что они не одинаковы. [2]
Зрение
[ редактировать ]Знаменательный эксперимент 1942 года, проведенный Хектом , Шлаером и Пиреном, позволил оценить абсолютный порог зрения. Они попытались измерить минимальное количество фотонов, которые человеческий глаз может обнаружить в 60% случаев, используя следующие элементы управления: [4] [5] [6]
- Адаптация к темноте: участники были полностью адаптированы к темноте (процесс длился сорок минут) для оптимизации их зрительной чувствительности.
- Местоположение – стимул предъявлялся к области правого глаза, где имеется высокая плотность палочек , в 20 градусах левее точки фокуса (т.е. 20 градусах правее ямки ) . Примерно такая степень эксцентриситета (около 20 градусов) имеет самую высокую плотность палочек по всей сетчатке . Однако соответствующее место на правой сетчатке, на 20 градусов влево, находится очень близко к слепому пятну .
- Размер стимула – диаметр стимула составлял 10 угловых минут (1 минута = 1/60 градуса). Хотя это прямо не упоминалось в оригинальной исследовательской работе, это гарантировало, что световой стимул попадал только на палочки, связанные с одним и тем же нервным волокном (это называется областью пространственной суммации ).
- Длина волны – длина волны стимула соответствовала максимальной чувствительности палочек (510 нм).
- Длительность стимула – 0,001 секунды (1 мс).
Исследователи обнаружили, что излучение всего 5-14 фотонов может вызвать визуальный опыт. Однако только около половины из них проникло в сетчатку из-за отражения (от роговицы ), поглощения и других факторов, связанных с пропусканием сред глаза. По оценкам исследователей, от 5 до 14 из примерно 500 стержней в испытательной зоне будут поглощать по одному фотону каждый, с вероятностью 4%, что один стержень поглотит два фотона.
Второй абсолютный порог зрения включает минимальный поток фотонов (фотонов в секунду на единицу площади). В этом случае свет охватывает широкое поле в течение длительного периода времени, а не концентрируется в одном месте на сетчатке коротким импульсом. Зная диаметр зрачка и длину волны света, результат можно описать через яркость (~0,000001 кандела на квадратный метр или 10 −6 кд/м 2 ) или освещенность сетчатки (~0,00002 Троланда ). С учетом оценок вероятности поглощения среднего фотона средней стержневой клеткой пороговая стимуляция палочек составляет примерно одно поглощение фотона в секунду на 5000 палочек. [7]
Что касается общей чувствительности по абсолютной мощности, Дентон и Пиренн в «Журнале физиологии» в 1954 году обнаружили, что для диффузных, протяженных источников, т.е. относительно большого источника (шириной около 45 градусов, с точки зрения испытуемого), апертуры из матового стекла и длинной (5 секунд) наблюдения и принятия решения, человеческий глаз мог бы начать надежно отличать освещенное стекло от неосвещенного при уровне мощности примерно 7,6 × 10 −14 ватт/стерадиан-см 2 в глазу для зеленого (510 нм) света. Этот уровень мощности зависел от длины волны используемого света в соответствии с обычной кривой светимости. Для белого света обнаруженная абсолютная чувствительность составила 5,9 × 10. −14 ватт/стерадиан-см 2 . Эта базовая чувствительность варьировалась всего лишь примерно на 0,03 логарифмических шага между монокулярным (одноглазым) и бинокулярным (двуглазым) зрением. [8]
В 1972 году Сакитт провел эксперимент, объединивший элементы обнаружения сигналов и теории порогов. Двумя ключевыми элементами исследования были высокая толерантность к ложноположительным результатам и возможность выбора из нескольких вариантов решения, был ли виден свет или нет. В классических исследованиях, описанных выше, толерантность к ложноположительным результатам была настолько низкой, что пороговое значение было смещено вверх. На основании статистического анализа большого количества испытаний, 6 фотонов, каждый из которых поглощался одним стержнем почти одновременно, выглядели «очень яркими», 5 фотонов выглядели «яркими», 4 фотона «умеренным светом», 3 фотона «тусклым светом». Два наблюдателя смогли увидеть два фотона, поскольку « слегка сомнительно, что был виден свет». Один наблюдатель считал, что одиночный фотон « весьма сомнительно, чтобы можно было увидеть свет». Нулевые фотоны рассматривались как «ничего не видящие». [9] [10] [11]
Слух
[ редактировать ]Абсолютный порог слышимости — это минимальный уровень звука , чистого тона который среднестатистическое ухо с нормальным слухом может услышать при отсутствии других звуков. Абсолютный порог относится к звуку , который может быть услышан организмом. [12] [13]
Примером абсолютного порога слышимости может служить звук тиканья часов в двадцати футах (шести метрах) от человека в тихой комнате. [14]
Порог слышимости обычно определяется как среднеквадратичное звуковое давление 20 мкПа (микропаскалей) = 2×10. −5 паскаль (Па). Это примерно самый тихий звук, который молодой человек с неповрежденным слухом может услышать на частоте 1000 Гц . [15] Порог слышимости зависит от частоты , и было показано, что чувствительность уха лучше всего проявляется на частотах от 1 до 5 кГц. [15]
У людей обычно более низкий порог слышимости собственных имен. Деннис П. Кармоди и Майкл Льюис изучали этот феномен в 2006 году и обнаружили, что области мозга реагируют на имя человека иначе, чем на случайное имя. [16]
Запах
[ редактировать ]Порог обнаружения запаха — это самая низкая концентрация определенного запаха , воспринимаемая человеческим обонянием . Порог химического соединения частично определяется его формой , полярностью , парциальными зарядами и молекулярной массой . [17] Обонятельные механизмы, ответственные за порог обнаружения каждого соединения, недостаточно изучены; таким образом, эти пороговые значения пока невозможно точно предсказать. Скорее, их необходимо измерить посредством обширных испытаний с участием людей в лабораторных условиях. [18]
Трогать
[ редактировать ]Абсолютным порогом прикосновения является падение пчелиного крыла на щеку человека с расстояния одного сантиметра (0,4 дюйма). Различные части тела более чувствительны к прикосновениям, поэтому это варьируется от одной части тела к другой (20).
С возрастом абсолютный порог прикосновения становится выше, особенно после 65 лет. В целом женщины имеют более низкий абсолютный порог и более чувствительны к прикосновениям, чем мужчины. [19] Однако, похоже, это также варьируется от человека к человеку. Даже отдельные люди испытывают долгосрочные колебания в пределах своего абсолютного порога прикосновения. Это потенциально может повлиять на то, как сенсорные расстройства оцениваются медицинскими работниками. [20]
В 1974 году Ульф Линдблом изучил, как скорость стимула влияет на абсолютный порог. Стимулятор WaveTek использовался для измерения абсолютного порога прикосновения путем «постукивания» подушечки пальца участника зондом диаметром 2 мм. Линдблом обнаружил, что в среднем разница в пороговом уровне между медленными и быстрыми механическими импульсами на подушечках пальцев участника составляла 27%. [21] Порог для быстрых импульсов составлял 5 мкм, для медленных – 80 мкм. Исследование Линдблома показывает, что люди более чувствительны к быстрой стимуляции, чем к медленной, по крайней мере, к прикосновению.
Вкус
[ редактировать ]В 1999 году Дж. А. Стиллман, Р. П. Мортон и Д. Голдсмит провели исследование по проверке абсолютного порога вкуса и обнаружили, что автоматическое тестирование вкуса столь же надежно, как и традиционное тестирование. Кроме того, они обнаружили статистическую значимость того, что правая сторона языка имеет более низкий абсолютный порог, чем левая сторона. Это открытие приводит к тому, что правое полушарие мозга лучше обрабатывает вкусовые стимулы, чем левое. [22] Кратковременное лишение калорий повышает чувствительность к сладкой и соленой пище и снижает абсолютный порог. [23] Другие факторы, такие как беременность и курение, могут влиять на вкусовую чувствительность. [24] [25]
Расстройство сенсорной обработки
[ редактировать ]Основная статья: Расстройство сенсорной обработки
У некоторых людей аномально высокий или низкий абсолютный порог одного или нескольких чувств влияет на качество их жизни. Они склонны избегать стимуляции, искать ее или, возможно, вообще не замечать ее. Этот симптом можно диагностировать как нарушение сенсорной обработки, также известное как дисфункция сенсорной интеграции, которое часто встречается у людей с аутизмом. [26]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Колман, Эндрю М. (2009). Словарь психологии . ОУП Оксфорд. п. 3. ISBN 978-0-19-104768-8 .
- ^ Jump up to: а б «Абсолютный порог». Психологическая энциклопедия Гейла. 2001. Получено 14 июля 2010 г. с сайта Encyclepedia.com.
- ^ «Как далеко видит человеческий глаз? | Острота зрения человека | LiveScience» . Живая наука . Архивировано из оригинала 3 октября 2013 года.
- ^ Левин, Майкл (2000). Основы ощущения и восприятия (3-е изд.). Лондон: Издательство Оксфордского университета.
- ^ Корнсвит, Том (1970). «Главы 2 и 4». Визуальное восприятие . Издательство Харкорт.
- ^ Хехт, Селиг; Шлаер, Саймон; Пиренн, Морис Анри (20 июля 1942 г.). «Энергия, кванты и видение» . Журнал общей физиологии . 25 (6): 819–840. дои : 10.1085/jgp.25.6.819 . ПМК 2142545 . ПМИД 19873316 .
- ^ Шевелл, Стивен К. (2003). Наука цвета . Эльзевир. стр. 45–6. ISBN 978-0-08-052322-4 .
- ^ Дентон Э.Дж., Пиренн М.Х. (март 1954 г.). «Абсолютная чувствительность и функциональная стабильность человеческого глаза» . Дж Физиол . 123 (3): 417–42. doi : 10.1113/jphysicalol.1954.sp005062 . ПМЦ 1366217 . ПМИД 13152690 .
- ^ Уттал, Уильям Р. (2014). Таксономия зрительных процессов . Психология Пресс. п. 389. ИСБН 978-1-317-66895-4 .
- ^ Рейке, Фред (2000). Фототрансдукция позвонков и зрительный цикл . Академическая пресса. п. 186. ИСБН 978-0-08-049673-3 .
- ^ Бялек, Уильям (2012). Биофизика: в поисках принципов . Издательство Принстонского университета. п. 40. ИСБН 978-1-4008-4557-6 .
- ^ Даррант, Джон Д.; Ловринич, Жан Х. (1984). Основы слуховедения . Балтимор: Уильямс и Уилкинс. ISBN 0-683-02736-0 .
- ^ Гельфанд, Стэнли А.; Гельфанд, Стэнли (28 сентября 2004 г.). Слух . ЦРК Пресс. дои : 10.1201/b14858 . ISBN 978-0-8247-5727-4 .
- ^ Миннесота, Университет (6 сентября 2007 г.). «Глава 4 – Ощущение, восприятие и видение» . Доступная трансформация курсов: Государственный университет Пенсильвании . Проверено 26 июня 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Гельфанд, С.А. (1990). Слух: введение в психологическую и физиологическую акустику . М. Деккер. ISBN 978-0-8247-8368-6 . Проверено 26 июня 2024 г.
- ^ Кармоди, ДП; Льюис, М. (2006). «Активация мозга при слухе своего и чужого имени» . Исследования мозга . 1116 (1): 153–158. дои : 10.1016/j.brainres.2006.07.121 . ПМЦ 1647299 . ПМИД 16959226 .
- ^ Висах, премьер-министр; Итурриага, Лаура Б.; Риботта, Пол Дэниел (2013). Достижения в области пищевой науки и питания . Уайли. п. 280. ИСБН 978-1-118-86553-8 .
- ^ Роудс, Родни А.; Белл, Дэвид Р. (2012). Медицинская физиология: принципы клинической медицины . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 88. ИСБН 978-1-60913-427-3 .
- ^ Гешайдер, Джорджия; Болановски, С.Дж.; Холл, КЛ; Хоффман, Кентукки; Веррильо, RT (1994). «Влияние старения на каналы обработки информации в осязании: I. Абсолютная чувствительность». Соматосенсорные и моторные исследования . 11 (4): 345–357. дои : 10.3109/08990229409028878 . ПМИД 7778411 .
- ^ Фагиус, Дж.; Варен, ЛК (1981). «Вариабельность определения сенсорного порога при клиническом использовании». Журнал неврологических наук . 51 (1): 11–27. дои : 10.1016/0022-510X(81)90056-3 . ПМИД 7252516 . S2CID 26054230 .
- ^ Линдблом, Ю (1974). «Порог сенсорного восприятия голой кожи человека по амплитуде смещения при стимуляции одиночными механическими импульсами». Исследования мозга . 82 (2): 205–210. дои : 10.1016/0006-8993(74)90599-X . ПМИД 4441892 .
- ^ Стиллман, Дж.А.; Мортон, Р.П.; Голдсмит, Д. (2000). «Автоматическая электрогустометрия: новая парадигма оценки порогов обнаружения вкуса». Клиническая отоларингология и смежные науки . 25 (2): 120–125. дои : 10.1046/j.1365-2273.2000.00328.x . ПМИД 10816215 .
- ^ Зверев Ю.П. (2004). «Влияние калорийной депривации и насыщения на чувствительность вкусовой системы» . BMC Нейронаука . 5 :5. дои : 10.1186/1471-2202-5-5 . ПМЦ 368433 . ПМИД 15028115 .
- ^ Синнот, Джей-Джей; Раут, Дж. Э. (1937). «Влияние курения на вкусовые пороги». Журнал общей психологии . 17 (1): 151–153. дои : 10.1080/00221309.1937.9917980 .
- ^ Сонбул, Х.; Аши, Х.; Альджахдали, Э.; Кампус, Г.; Лингстрем, П. (2017). «Влияние беременности на восприятие сладкого вкуса и ацидогенность зубного налета» . Журнал «Здоровье матери и ребенка» . 21 (5): 1037–1046. дои : 10.1007/s10995-016-2199-2 . ПМК 5393280 . ПМИД 28032239 .
- ^ Крановиц, CS (2005). Рассинхронизированный ребенок: распознавание дисфункции сенсорной интеграции и борьба с ней . Нью-Йорк: Беркли.