ФИЗИОЛОГИИ ВОСПРИЯТИЯ ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ

В.К. УВАРОВ основы ФИЗИОЛОГИИ ВОСПРИЯТИЯ ,?{~ ~/ и ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Санкт-Петербург 2000 ВОЗВРАТИТЕ КНИГУ НЕ ПОЗЖЕ обозначешtого здесь срока САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУ ДАРСТВЕI-П-IЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕI-ШЯ КАФЕДРА АКУСТИКИ В.К. УВАРОВ основы ФИЗИОЛОГИИ ВОСПРИЯТИЯ и ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ У ЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ , СТЕРЕОТИПНОЕ Сан:кт- Петербург 2000 УДК 612.85 Уваров В.К. Основы физиологии восприятия и психофизические из мерения: Учебное пособие. - СПб: СПбГУКиТ, 2000. - 92 с., ил. Книга являе·гся учебным пособием для студентов Санкт-Петер бургского института кино и телевидения. Основное внимание уделе но вопросам, понимание которых необходимо для успешного прове дения субъективных измерений. Изложены необходимые сведения о физиологии восприятия, рас смо·грены методы и процедуры психофизических измерений. Пр едr-rа значена для студентов, аспирантов и научных со ·rрудников. Рецензенты: д.'l' .н., проф.Ишуткин Ю.М. и к.м.н. Степанова Ю.Е. Рекомендовано к изданию в ан:устики СПИКиТ. Протокол © Уваров В.К., качестве N 4 от учебного 25.12.95 пособия г. 2000. © Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения, 2000. кафедрой ВВЕДЕНИЕ Особенность продукции зрелищных предприя ·rий, восприним аемой с помощью зрения и слуха, обуславливает необходимость отдавать пр ед почтение субъективным измерениям качества продукции. Из рекомендов а нной студентам должны быть по данному известны курсу учебной объективные литературы [1] (инструментальные) методы измерений основных технических показателей качества аппа ратуры, тальных а также то, измерений что пока качества еще не существует звуковой и методов инструмен видеопродукции, дающих результаты, адекватные зрительской (то есть усредненной суб ъектив ной) оценке. Такие методы лишь разрабатываются. В звуко- и видеотехнике субъективные измерения используются: - для определения заметности различных искажений и шумов с целью установления технических норм для систем передачи и их элементов; - для оценки (шкалирования) качества систем передачи и их элемен тов; - для выбора основных показателей качества и определения их коэффи циентов весомости при разработке методов комплексной квалиметри ческой оценки качества систем передачи или их элементов. Здесь необходимо отметить, что ряд специалистов придерживается того мнения, что экс пертные методы определения качества изображ е ния и звука являются субъективными, следовательно, предвзятыми и неточными. Поэтому оценку качества надежнее производить по сово купности данных инструмен тал ьных измерений всех нормируемых ка чественных показателей. Подобная точка зрения неверна по следую щим причинам. 1. Инструментальные методы измерений используют сигналы, отлича ющиеся от реальных рабочих сигналов. 2. Еще не все влияющие показатели качества систем передачи выяn лены и могу·r быть измерены. 3. Совокупность результатов инструментальных измерений не пол ностью определяет качество. В звукотехнике, н а пример, известны слу чаи, когда не только с одинаковыми результатами измерений устрой ства звучали по-разному, но и когда "худшее" устройство звучало луч ше, чем устройство, имевшее более высокие инструментальные показа тели. Кроме того, извеС'rеН факт взаимообмен а ощу щений, то есть по ниженный показатель какого-либо параметра может быть компенсиро ван в некоторых пределах высоким показателем другого параметра. 3 4. ''Субъективи з м" отдельного эксперта устраняется самой методикой измерений, а 'l'акже привлечением к экспертизе группы экспертов, средний возраст, социальный состав и другие характеристики которых определяются в зависимости от поставленной экспериментатором зада чи исследования (о процедурных и методических вопросах ·rаких экспертиз речь пойдет в соответствующих разделах данного пособия). 5. Исторически техника измерений началась с первым "измерительным измерительные ных методов, приборы стали прибором" и был подчеркивая говорить об их наблюдений, сам человек. достоинства то есть Создавая инструменталь "объективности" в противовес "субъективным" методам. В настоящий момент мы можем констатиро вать, что безграничная, господствующая ныне вера только лишь в объ ективность приборных измерений привела к такому несоответствию ожидаемого и действительного качества, что, судя по опросам, "порог терпимости зрителя уже превзойден" [2,3]. Все сказанное выше убеждает в необходимости оценива·rь качество систем передачи I<омплексно - изображения и звука (а также их элементов) сочетанием инструментальных и субъективных методов, причем результаты последних следует считать решающими. Для успешного понимание человека, проведения основных знание субъективных процессов, методов и измерений происходящих процедур в необходимо нервной психофизических системе измерений, умение обрабатывать полученные в ходе экспериментов данные для правильного Поэтому представления освещению окончательных названных вопросов и результатов посвящено измерений. это учебное пособие. В главах ощущений . 1 и 2 сообщаются необходимые сведения о физиологии Первоначально рассмотрение каждого структурного эле мента нервной системы заканчивалось рекомендуемой аналогией в виде технического устройства, выполняющего аналогичные функции . Одна ко практика показала, что студенты запоминают материал лучше, если подбирают эти аналоги самостоятельно. Поэтому в настоящее издание эти рекомендации не вошли. 4 Глава 1 НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИОЛОГИИ ОЩУЩЕНИЙ В данном разделе студенты должны познакомиться с основными про цессами, nротекающими в организме человека при воздействии вн еш них раздражителей. Эти процессы являются основой возникновения ощущений. В качестве упрощение, предостережения схематичность назн ачены студентам об этом, например, в 1.1. следует указать на приводимых сведений, так с как они пред электротехнических специальностей (подробнее [4,5]). Структура нервной системы Существование любого организма, как известно, единстве преднамеренное окружающей средой. В совокупности внешних воздействий, условиях возможно лишь в быстро меняющейся составляющих среду существова ния, главным условием выживания является наличие приспоеобитель ной изменчивости живых организмов. Способность к приспособительной изменчивости возникла вотном мире животного еще мира, в донервный структурное период и развития. функциональное Однако в жи эволюция совершенствование организмов тесно связаны с возникновением и развитием нервной си стемы, поднявшей приспособительное реагирование на качественно более высокий уровень. Само понятие организма предполагает наличие в нем особых систем связи, обеспечивающих целостность ствие его отдельных составляющих собой и взаимодействие организма - его существования, взаимодей - клеток, тканей, органов как единого целого с между внешним миром. Отсюда понятно, что эволюционное совершенствование живых организмов сопровождалось совершенствованием их системы связи. Наиболее древней, является механизм самой примитинной формой связи в организме взаимодействия "от клетки к клетке". Реакция какой-либо клетки организма на непосредственное воздействие извне, проявляющаяся обязательным образом в изменении обмена веществ, влечет за собой изменение жизнедеятельности соседней клетки вслед ствие стимулирующего влияния на нее продуктов метаболи3ма (обме на) первой клетки. Цепной характер этого механизма взаимодействия обуславливает малую скорость распространения и резко выраженное пространствеиное затухание возбуждения в этой системе связи. Следующей ступенью эволюции явилось возникновение и развитие системы гуморальной (т.е. функций. кость, Поступления кровь, лимфу в - через жидкость жидкие среды продуктов химической регул яции ) - организма метаболизма из тканевую клеток и жид тканей , переходящих из одного состояния в другое , .является причиной хими ческой стимуляции других клеток и тканей. Срочность этого меха низма регуляции растет с ростом скорости циркуляции жидких сред в организме (с возникновением специализированной сосудистой систе мы). Возникновение нервной системы обуславливает высокую скорость реакций организма и точную адресацию сигналов из внешней среды к определенным системам организма. Во избежание неясности следует подчеркнуть, что возникновение и совершенствование нервной системы связи в процессе эволюции от нюдь не означают, что более древние и менее совершенные механизмы связи и регуляции в организме перестают функционировать. Возникно вение нового в биологии не только имеет своей генетической базой ста рое, но несет это старое в себе, :качественно преобразуя и совершенст вуя его черты . Из последующих лекций станет ясным, что нервная мих механизмах своего венные черты , функционирования сохраняет тождественные гуморальной система в са весьма сущест химической активации организма. Кроме того, надо запомнить, что эволюционное развитие новых функциональных систем обычно сопровождается не регрессом, а со путствующим совершенствованием и более древних систем. Так в ор ганизме высших животных и человека гуморальная регуляция функ ций, отступая на задний план перед нервной системой I<ак механизм связи, получает ятельности, как, новое значение например, в регуляции имунных других свойств, сторон жизнеде теплорегуляции, гор мональной регуляции и других. Считается, что в процессе общей эволюции животных имела место закономерная эвоЛюция руются воспринимающие нервной системы. - рецепторвые и Возникают и специализи исполнительные ·rорные системы организма. В качестве иллюстрации па рис. - эффек 1 показа лы с·гадии развития так называемой эпителиально-мышечной клетки. На ранней стадии развития многоклеточных организмов покровпая клетка, воспринимающая раздражающее воздействие из внешней сре ды, отвечае1· на него изменением обменных процессов и связанным с ним изменением функционирования. Эти сдвиги 6 протекают в клетке Б в Рис . l. Происхожден:ие нервных клеток из эпителиально-мышечных клеток (схема) . А,Е,В - последовательные стадии развития Рис.2. Схематическое изображение нейрона: клетки (перикарион); 3 - l -дендриты; 2 - тело аксонный холмик (триггерная область); 4 - аксон; 5 - миелиновая оболочка; 6 - ядро шванновской 7 - перехват Ранвье; 8 - эффекторные нервные окончания. клетки; Пропор ции между размерами частей нейрона не соблюдены 7 диффузно. Функциональная специализация отдельных частей клетки еще отсутствует. обособление ее На следующем воспринимающей триваемом случае речь идет мышечных структурных лиальной мышечной и и э·rапе развития эффекторных о возникновении в элементов. части в происходит частей . В рассма клетке сократите ль ных Процесс обособления самостонтельные клетки возникновение особой системы связи между ними, эпите идет через имеющей сначала характер примитинных протоплазматически х мос'fиков , а позднее пре вращающейсн в самостонтельную структурно специализированную нер вную ткань. 1.2. Нейрон В основе формирования нервной системы лежит ткани на отдельные нервные элементы - разделение нервной нейроны (рис.2). Нейров представляет собой нервную клетку с отростками, различными по ве личине, форме и числу. Функциональная особенность как самой нерв ной клетки , так и ее отростков заключается в специфическом прояв лении возбудимости (подробнее об этом ниже). Нейрон способен принимать сигналы, генерировать под их воздей ствием нервные (электрические) импульсы и проводить эти импульсы к нервным окончаниям, контактирующим с другими нейронами или эф фекторными органами (мышцами, железами). Главнан структурная особенность нейрона дридов и аксона), которые отходят от рис.2. Воспринимающая часть нейрона - - тела наличие отростков (ден клетки (перикариона), ветвнщиесн дендриты, а точ нее, расположенные на них рецепторные мембраны. В результате сум мации местных процессов возбуждения и торможения при достижении порогоного (триггерной) уровня зоне возбуждения нейрона клетки возникают в наиболее нервные пространяются по аксону до нервнЬIХ окончаний, ствием происходит высвобождение специального возбудимой импульсы. Они рас где под их воздей химического посре дника проведенин· возбуждения (медиатора). 1. 3. Возбуждение и торможение Возбуждение - два основных процесса, определяющих функционирование живых систем. Процесс с исполнением функционального возбуждения назначения живой увязывается ткани. торможения проявляется в прекращении исполнения функции . 8 Процесс Причем , под возбуждением понимается весь активный процесс, которым живая ткань О'rвечает на раздражение, то есть на воздействи е и~вне, по ХОдУ КО'l'Орого любая живая ткань изменяет свои физио ло гические с войства в таком направлении, которое обеспечивает наилуч ший рабочий эффект ее функционирования и наиболее совершенное восстановление исходного состояния ткани. Установлено, что в акте возбуждения при одиночном кратковремен ном воздействии наблюдаются два последовательных процесса . вый из них получил название местной реакции ткани, второй Пер - рас пространяющегося (волнового) процесса. Для лучшего понимания дальнейшего материала необходимо сооб щить,что основой современной электрофизиологии является мембран ная теория, полагающая, верхностной мембраной, что любая живая клетка одета особой по обладающей избирательной проницаемостью по отношению к определенным ионам. Э'rО основное допущение осно вано на наблюдаемой разности солевого состава клетки и окружающей среды щих - межтканевой жидкости. Не вдаваясь в подробности происходя химических мембраны процессов , приводит к укажем, что наличие полупроницаемой возникновению поляризованности как мембра ны, так и самой клетки (рис.3). В состоянии покоя поверхность клетки (мембрана) несет на себе положительный заряд, тогда как протоплазма клетки заряжена отрицательно (рис.3А) . Это тю< называемый клеточ ный потенциал. При возбуждении изменение проницаемости мембраны приводит (в основном за счет движения ионов натрия из внешней сре ды в клетку [5]) к изменению величины и знака клеточного потенци ала (рис.3Б). Рассмотрим особенности эт апов возбуждения. Остановимся прежде всего на особенностях местного возбуждения (рис.4). 1. Отсутствие в его проявлении латентного (скрытого) периода. Подла 'rентным периодом понимают интервал времени между моментом воз действия раздражителя и началом ответной реакции ткани. Местное возбуждение, потенциала, проявляющееся в местном изменении знака возникает практически сразу с нанесением кле'r(}ч-tЮ го раздражения, после чего клеточный потенциал нарас'rает до величины, определяемой текущим физиологическим состоянием ткани (ее возбудимостью) и ин тенсивностью внешнего раздражения. 2. 3. Отсутствие порога возбуждения. Непрерывный (аналоговый, градуальный) характер изменения ме стного возбуждения. Чем выше интенсивность воздействия, тем выше клеточный потенциал. То есть величина по 'rенциала прямо пропорцио - 9 А Б Рис.3. Мембранная теория клеточных потенциалов (схема). А- потенциал покоя; Б- потенциал действия Рис.4. Зависимость между силой раздражения и местным ответом ткани (схема) 10 нальна интенсивности раздражающего стимула (до порогоного зна чения, при котором возникает нервный импульс). 4. От сутствие рефрактерности. Под рефрактерностью физиологи по нимают состояние резко сниженной возбудимости, в течение которого ткань, осуществляя свою ф ункцию, практически не реагирует на повторные воздействия извне. Биоло гическое значение рефрактерности , т.е. способности димость , ткани временно и обратимо снижать заключается в обеспечении условий для свою возбу доведения до пол ного рабочего эффекта без случайных помех физиологической функ ции ткани. Очевидно, что местное возбуждение и не должно сопрово ждаться рефрактерностью , т.к. сковым механизмом ткани во время развития танию порогового до мес·гное возбуждение не является функциональных исполнений возбуждения уровня. ведущего и нанесла бы ущерб к пу рефрактерность возникновению его нарас расп ростра няющегося возбуждения. 5. Пространствеиное затухание. пределах лишь нескольких Мес·гное возбуждение проявляется миллиметров от места раздражения (поэтому оно и получило название - в непосредственного местное). Перейдем теперь к ознакомлению со вторым звеном в процессе возбу ждения - волновым распространяющимся возбуждением. Биологичес кое значение этой формы возбуждения заключается в запуске сраба тывания физиологического механизма исполнения функционального назначения ткани (рис.5.). Свойства волнового возбуждения (рис.б) 1. Наличие латентного период а. Волновое возбуждение возникает не сразу после раздражения, а спустя некоторое время, необходимое для того, чтобы величина местного возбуждения достигла необходимого порогового уровня, обеспечивающего возникновение надпорогового вол нового возбуждения. Величина латентного периода для разных систем органи з ма различна 2. Наличие обладать (40- 100 порога мкс). возбуждения. дос·гаточной Внешний интенсивностью, чтобы раздражитель обеспечить должен пороговый уровень местного возбуждения. Величина клеточного потенциала , ответств ующая пороговому уровню местного возбуждения , со имеет порядок нескольких милливольт. 3. Дискретный характер изменений клеточного потенциала при волновом возбуждении. 11 ~LL t t t Рис.5. Зависимость между силой раздражения и надпороговым, распространяющимся возбуждением (схема) ж- Б Рис.б. Ответ нерва на надпорогоное раздражение: А- схема: 1- нервный импульс; 2- функциональные сдвиги, сопровождающие нервный импульс; Б импульсов 12 - записи реальных нервных Как только генерируется импульсом местное возбуждение импульс, который высоковоль·J·ног о в достигнет потенциала амплитуды составляе·г в среднем 40 - 50 условно действия. уровня, называют Величина его мВ и значительно зависит от состояния ткани (рис.6). Длительность импульса 4. порогоного физиологии 1 - ]О мс . Наличие рефрактерности. Обънснение этого явления дано выше. Период рефрактерности условно разделяют на две фазы. Первая из них наступает тотчас после возник новения импульса и равна ему по длительности мс). (1 - 10 получила название фазы абсолютной рефрактерности. Этот Она интервал времени характерен полной потерей восприимчивости ткани к внеш ним воздействиям. Затем возбудимос ·rь ткани начинает возрастать до исходного значе ния. Интервал времени, необходимый для этого , называют фазой от носительной рефрактерности . Его длительность 5. Последней особеннос1ъю волнового 10 - 30 возбуждения мс. является безде крементпае (незат ухаю щее) распространение импульса до места назна чения. Механизм распространения импульса поясняет рис. 7, на кото ром показано возникновение круговых токов как в безмякотном нерв ном волокне , так и в покрытом мнелиповой рис.2). Скорость распространения от 0,2 до оболочкой 180 (см. также м j с. Н аиб ольшая ско ро сть распространения соответствует нервам в миелиновой оболоч ке, в безмя котных нервах скорость меньше, в мышцах еще меньше. В заключение рассмотрения процесса одиночного возбуждения рас смотрим функциональные сдвиги в ткани после фазы относительной рефрактерности (рис.6). Следующий будимость ткани оказывается период, в более высокой, течение которого воз чем в исходном состо янии покоя, н азы вается фазой экзальтации. Длительность этой фазы 20 - 50 мс . Зн ачение этой фазы состоит в готовности ткани к ответу на повторное раздражение извне. Следует указать, что рассмотренная оди ночная волна возбуждения является своеобразным физиологическим артефакт ом . Натуральной адекватной формой активности и нервной, и мышечной тканей являе1·ся ритмическая активность, период которой определяется стижения Этот интервалом времени от возбудимостью период называется начала импульса до пороговага значения собственным или в фазе момента до экзалЬ'l·ации. оптимадьным ритмом возбуждения. Если тации воздействие извне наступает которой так происходит прекращается, называемая практически фаза то вслед за фазой экзаль субнормальвости, полное восст ановле ние в течение ресурсов ткани. 13 + + + .r:::+l 1 + + 1 А Б Рис. 7. Механизм распространения возбуждения в нерве: А - безмякотное нервное волокно; Б - мякотное нервное волокно к----- ----к РЬ Рис , 8. Электрические сдвиги в нерве при развитии парабиоза 14 Длительность 100 этой фазы для одиночного возбуждения примерно мс. Возбудимость ткани в этой фазе чуть ниже нормы. Если воздействие извне усиливается, то период генерации импуль сов будет сокращаться до предела, определяемого фазой относительной рефрактерности, в течение которой происходит основное восстановле ние ресурсов ткани. Чем сильнее воздействие, тем раньше оно может вызвать генерацию импульса. Физиологическое состояние любой воз будимой ткани характеризуют максимальной частотой пере~нннемы х или генерируемых импульсов, которая является мерой функциональ ной подвижности (лабильности) ткани. Установлено, что снижение клеточного потенциала любой возбуди мой ТI<ани, характерное для фазы рефрактерности, является призна ком зато рможенности ткани. Причем торможение может вызываться не ·галька достаточно сильными воздействиями или соответствующими им высокими частотами передаваемых импульсных последовательнос тей волнового возбуждения, но и различными химическими вещес тва ми (наркозы , яды и т.д.), а также управляющими сигналами централь ной нервной системы. Исследования процессов возбуждения и торможения [6] выявили в них несколько стадий. Первая из них - стадия нормальной реакции, для которой харак терно увеличение ощущ ения (или реакции) с увеличением силы (час тоты) раздражения. Для этой стадии характерен положительный знак клеточного потенциала (рис.8). Вторая стадия наступает тогда, когда тот или иной биологически й проводник, вследствие свойств рефрактерной фазы, не может успевать реагировать на каждый поступающий к нему импульс и вынужденно трансформирует частоту последовательности. При этом ощущения (или реакция) на разные по силе раздражители уравниваются. Поэтому эта стадия имеет два названия: трансформирующая или уравнительная. Эт а стадия характеризуется нулевым .средним клеточным потенциалом (рис.8). На третьей стадии ощущения (или реакции) уменьшаются с ростом силы раздражения. Поэтому стадия получила название парадОI(Салъ ной. Для этой стадии характерно уменьшение клеточного потенциала (рис.8). Четвертой стадией является состояние полного торможения , при котором реакция отсутствует при любом внешнем раздражении. Эта совокупность стадий реакции нерва на внешнее воздействие была названа Н.Е. Введенским парабиозом (от лат. "пара"- около, "биос"- 15 жизнь). В настоящее время под парабиозом понимают наиболее общ у ю форму неволнового возбуждения, характеризующуюся принципиально медленно изменяющимся электрическим потенциалом, возникающую в ответ на самые разнообразные внешние воздействия. 1.4. Синапс (от греч. "синапсис"- соединение) Сивапсы - биологические контакты между возбудимыми клетками , служащие для передачи и иреобразования нервных импульсов. По на значению и месту расположения в организме различают центр альные и периферические синапсы. Под цептральным синапсом понимают об ласть контакта между окончаниями нейрита одного нейрона и дендри тами или клеточным центральной нервной телом другого системе нейрона (pиc.ll). (рис.9 и рис.10) Периферическим в синапсом н азывают область контакта либо нервных проводников при ветвлении пути для нервных импульсов в случае их одновременного назначения разным адресатам, либо область контакта нейрона с работающим ор ганом (рис.12). Большинство нейронов образует тысячи синаптических кон1·актов, причем даже один пресинаптический аксон может устанавливать деся тки контактов с постсинаптическим нейроном. По функциональному назначению синапсы могут быть возбужд аю щими и тормозными. Передача сигнала через синапс может осуществляться с помощью химического или электрического механизма. В более распространенных химических синапсах происходит с помощью химического посредника из синаптической бляшки пресинаптического - передача сигнала медиатора, к оторый нервного окончания передающего нейрона поступает в синаптическую щель (ширина кото рой 15-20 нм) в случае прихода нервного импульса, что вызывает генерацию постсинаптического потенциала. Задержка сигнала в синапсе при передаче составляет 1.5. 0,3-1 мс. Рецепторы (от лат. "рецептор"- принимающий) Рецепторы - специализированные чувствительные образования, вос принимающие и иреобразующие раздражения из внешней и внутрен ней среды в активность нервной системы. Рецепторы, воспринимающие 16 А 2 3 Б Рис.9. Схем а строения синаптического соединения (А) и элементар ного синапса (Б): окончания); 2 - 1 - синаптическая бляшка (утолщение нервного субсинаптическая мембрана; 3 - постсинаптическая мембрана Рис.10. Схематическое изображение синапсов с химическими (А), электрическими (Б) и смешанными (В) механизмами передачи: сп синаптические пузырьки с медиатором; м наптическая и 3 - - митохондрии ; постсинаптическая мембраны; 2 - 1 - - преси синаптическая щель 17 Зрительный анализатор (корковый отдел) -t+-+t--t+ Слуховой 0000 • 0 • Кожный @@®© Вкус. и обонят. 11 ---11 ---11 ---11 - - -11 ---- ·······Двигательный • '• '• '• Внутренний Рис.11. Схема анализаторов: I - область спинного и продолговатого мозга, куда поступают афферентные волокна; бугров; торов 18 III - кора мозга; 1-7 - II- область зрительных рецепторы соответствующих анализа Рис.12. Модель эффекториого нервного окончания и образуемого им синаптического контакта миелиновая оболочка; клетки; - 4- с 2 - мышцей (мионевральный перехват Ранвье; 3 - син а пс): 1 - ядро шванновской шваиновекая клетка в области мионеврального синапса; ядро мышечной клетки; 6 - мионевральное соединение; 7- 5 мышц а 19 раздражения состоянии из внешней внутренних среды, органов называют экстероцеuторами. сигнализируют интероцеuторы, О рас положенные в тканях этих органов. В зависимости от вида (модальности) воспринимаемого раздражения различают: механорецепторы(в органе слуха, вестибулярном аппарате, тактильные и 1'.д.); хеморецепторы (вкуса, обоняния и т.д.); фото рецепторы (в органах зрения), терморецепторы. Кроме того, все рецепторы подразделяют на первичпые и вторичные . В первичных рецепторах восприятие внешнего воздействия осущест вляется непосредственно окончаниями сенсорного нейрона (например, рецепторы кожи, мышц, внутренних органов, обоняния, тактиль ные ... ). У вторичных рецепторов между раздражителем и сенсорным нейроном располагаются специализированные (рецептирующие) клет ки, в которых и происходит процесс иреобразования энергии внешнего раздражения. ванно Активация (вторично) сенсорного благодаря нейрона воздействию происходит медиатора клетки на его окончание (рецепторы органов слуха, опосредо рецептярующей зрения, вкуса и т.д.), т.е. через синапс. 1.6. Анализаторы Анализаторами принято называть которых человек осуществляет , , нервные приборы, анализ раздражений, посредством работа которых является физеологической основой формирования перцептинного (т.е. чувственного) образа. Любой анализатор содержит: рецепторы, центростремител ьные (аф ферентные) проводящие нервные пути, которые оканчиваются в раз личных частях централ:ьной нервной системы (pиc.ll), откуда по цен тробежным (эфферентным) нервным путям поступают сигналы обрат ной связи, управляющие работой органа чувств. Обратная связь поз воляет нять человеку в определенных чувствительность щимел сведениям и пределах избирательность по своему желанию анализаторов. афферентные пути всех анализаторов чания в коре больших полушарий головного мозга, По изме имею имеют окон причем каждый анализатор представлен центральной частью или ядром, и так назы ваемыми рассеянными элементами. В силу такой структуры проекции анализаторов в коре перекры ваются. Их перекрытие позволило И.П.Павлову сформулировать идею ди намической 20 локализации функций, ч•rо следует понимать как взаимо- действие возбудительного и тормозного процессов на разных элемен1·ах разных анализаторов: тех участков коры, которые в данный момент свободны, благодаря чему возникают неповторяющиеся ощущения . Уст ановлено, что каждый вид чувствительности имеет двойственное nредставительство в ядре: первичные и вторичные поля (или зоны коры). Вторичные поля отличаются от первичных наличием большого числа м ультисепсорных нейронов и иным характером связи с рецептивной nоверхностью данного анализатора. Непосредственное электрическое раздражение вторичных зон вызыва ет у людей сложно оформленные зрительные образы (если это зона. зри тельного анализат ора) и мелодии (если это зо на слухового анализато ра) , в отличии от элементарных ощущений (вспышк а, звук), возника ющих при стимуляции первилных 1. 7. зон. СвоЙС'r в а нервных центров Функционирование центральной нервной системы еще недостаточно изучено, однако многие особенности уже известны. Уст а новлено, что центральная нервная система характеризуется низ кой функциональной подвижностью. Максимальные, еще доступные ей ритмы акт ивности приблизительно в 10 раз ниже максимальной час тоты возбуждения сенсорных нервов. Этот факт имеет два проявления. Первое в том, что любой ритм вол нового возбуждения , возникающий в центральной будет точно воспроизводиться эфферентными нервной нервными системе, волокнами и без трансформации передаваться по назначению. Второе в том, что частота афферентной импульсации трансформи руется центральной нервной системой, если частота этой приходящей последовательности мый собственный При этом импульсов ритм значительно возбуждения под собственным ритмом nревышает центральной понимают так нервной называе системы . мгновенное значение час1• оты имп ул ьсного сигнала, генерируемого возбуждаемым элементом центральной нервной системы. Частота собственного ритма опреде ляется уровнем возбуждения. Уровень возбуждения элемента центральной нервной системы прояв ляется в величине его электрического потенциала, результате рования суммирования возбуждений, возбуждающих начиная с который растет в импульсов. подпороrовых для нервно й системы уровней, установлен И. М. Сеченовым в Факт сумми центральной 1868 г. 21 С ростом возбуждения происходит повышение возбудимости и соседних элементов центральной нервной системы. После прекращения воздей ствия янная спад возбужденного времени порядка потенциала 1 с) с происходит длительным медленно сохранением (посто следового потенциала. Необходимо отметить , что существуют диаметрально прО'l'ивополож ные мнения о работоспособности центральных звеньев. Например, в [ 4] можно встретить мнение, что центральное звено характеризуется быс трой утомляемостью и большой зависимостью реакций от состояния организма. Тогда как в [11,с.132] убедительно обосновывается мнение о практически бесконечной работоспособности мозга и еще неопреде ленных до конца границах его возможностей. При Э'!'ОМ в [11] подтвер ждается зависимость работоспособности мозга от состояния организма, более того, утомляемость мозга в процессе умственной деятельности объясняется утомлением тела. Более подробных объяснений в приводится. Думается, что физиологический механизм, [11] не притормажи вающий умственную деятельность (что мы воспринимаем своеобразно), срабатывает с целью обратить внимание на тело. Думается также, что основ а этого физиологического механизма в соответствующих из мене ниях сверхмедленного среднего потенциала мозга , т.е. механизм дей ствия точно такой же, как и механизм действия эмоций (см . п . 2.4). 22 Глава 2 НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИОЛОГИИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Vчение трудами о физиологии великих высшей русских ученых нервной И. М. деятельности, Сеченова, И. созданное П. Павлова, Н. Е. Введенского и других, имело, как и всякая наука, длительную предысторию. Можно назвать по крайней мере три области знаний, которые яви лись I<ак бы предтечами учения о высшей нервной деятельности общая 1) физиология, и в первую очередь физиология - это: нервной сис темы; экспериментальная психология, выделившаяся н 2) XIX веке из общей психологии; 3)зоопсихология. До наших дней история этой науки характеризуется борьбой двух миравоззрений - материалистического и идеалистического. Здесь хочется поделиться сл едующим замечанием: чем больше у конкр е·гного человека стремление к qуду, тем меньше у него стремлени е знать и уме1ъ . Для русской науки традиционно изучение и объяснение даже божественных (по библ ии) 1' Ворений и яв;Iений (это материалистической точки зрения Считается, что любая и окружающий нас мир, и сам человек) с [7]. на ука должна иметь три следующих пр изнака: 1) предмет, 2) теоретический и методический арсенал, 3) связь с практикой и другими науками. Предмет (задача) учения о высшей нервной деятельности сводится к изучению механизмов и закономерностей работы головного мозга. При решении этой задачи ведущее значение имеет представление о рефлекторной природе деятельности мозга. При э·гом в качестве основ ного метода исследований высших функций мозга и по сей день слу жит объективный метод усл овных рефлексов , позволяющий создавать конкретные логическими, физиологические методики нейрnхимическими, и сочетать биофизиче ски ми, их с психо фармакологичес кими, кибернетическими и другими при емами исследования мозговой деятельности на всех уровнях: молекулярном, клеточном, организмен нам и поп уляци онном. 23 2 .1. Рефлексы Давно замечено, что организм человека, как и организмы других животных, обладает врожденным набором реакций на ряд внешних воздействий (в качестве примеров можно назвать: слюновыделение при виде пищи, дрожь от холода и т.д.). Такого рода реакции, возникаю щие всеi:Ш! nри постоянных условиях, (постоянными, рефлексы врожденными, бывают разной были названы безусловными видовыми) сложности. рефлексами. Многие Безусловные сложные безусловные рефлекы, в том числе и инстинкты, имеют цепной характер построе ния, где завершение одного рефлекторного акта может быть раздра жителем следующего. Безусловные рефлексы - основной механизм уравновешивания влияний окружающей среды на организм. Но их не достаточно для обеспечения приспособительной изменчивости органи зма, ибо среда и условия существования постоянно изменяются. Любой организм от рождения до смерти вынужден постоянно обучаться. При этом в простейшем акте обучения в лабораторных условиях было установлено, что удается появление любого индифферентного {безра зличного) раздражителя сделать сигналом о скором появлении пищи. Например, если включить электрическую лампу (или звонок и т.п.) и покормить собаку, то после 5 - 10 таких совпадений только одно дей ствие света (звонка) вызывает слюновыделение и пищевые движения. Возникла связь: свет (звонок) стал сигнализировать о появлении пищи. Таким образом, деятельность головного мозга была понята как дея тельность сигнальная. выделения и рефлексами, Выработанный аналогичные потому что реакции они рефлекс психического И.П.Павлов образуются лишь назвал при слюно условными определенных условиях, а именно: необходимо, чтобы индифферентное раздражение органов чувств совпадало по времени с какой-либо безусловно рефлекторной деятельностью организма, несколько ее опережая, чтобы безусловно-рефлекторное раздражение было сильнее условно-рефлек торного раздражения, а тонус головного мозга был оптимальным (в норме) и отсутствовали внешние и внутренние помехи. Условный рефлекс связью. Вре'менной - называют как вре'менной так и временно'й потому что он исчезает, если исчезают условия, nри которых он образовался, а временно'й возникновение условного рефлекса - когда подчеркивают, что возможно лишь совпадении условного и безусловного раздражепий. что считается, что он возникает в силу соединения, при временно' м Связью - потому замыкания между отдельными точками коры больших полушарий головного мозга. 24 Кроме того, условный рефлекс часто называют приобретенным или индивидуальным, поскольку он формируется в индивидуальной жизни организма (и не наследуется). То, что в физиологии назьrваю'l' услов ным рефлексом, в психологии называют ассоциацией. Совокупность первой безусловных сигнальной системой рефлексов человека является и ·гак называемой единственной сигнальной системой животных. Словами человек может определить любое свое состояние и любое воздействие извне, т.е. слово может заменять любой сигнал для орга низма и вызывает соответствующие реакции. Поэтому И.П.Павлов объединил совокупность реакций на словесные сигналы во вторую сиг нальную систему человека. Современная теория работы головного мозга базируе·гся на трех пав ловских принципах: 1) 2) причинность - нет ни одного нервного явления без причины; единство анализа и синтеза - свойство нервной системы разлагать сложные воздействия внешней среды на элементы и тут же в соответ ствии с внутренними и внешними обстоятельствами объединять эти элементы в целое; 3) структурность - приуроченность функции к ее материальной основе. Схематически понятие рефлекса иллюстрируют с помощью рефлек торной дуги (рис.13). Все условные рефлексы, возникшие по сигналам с внешних анализаторов (ухо, глаз и т.д.), ными , органов с - рецепторов мышц - называют экстероцептив проприоцептивными и с внутренних интероцептивными. 2.2. Иррадиация, концентрация и взаимная индукция нервных процессов Самый общий физиологический механизм сложнейших реакций ор ганизма в разнообразных условиях его жизни основан на взаимодей ствии нервных процессов - возбуждения и торможения. Под возбужде нием и торможением в физиологии высшей нервной деятельности по нимаются прсщессы, разыгрывающиеся в больших популяциях нейро нов и приводящие к образованию временных связей или к подавлению уже сформированных связей. Такое определение ноня'l·:и.й возбуждения и торможения значительно отличается от определения их в нейрофизи ологии(см.выше), где под ними понимается изменение частоты импуль сации клетки или изменение величины ее мембранного потенциала. 25 Рис . 13. Схема рефлекторной дУГИ с ее возможными компонент а ми : - корковый конец анализатора; ЦЭ3БЦ - центральное эффере нт ное звено без условного центра; Р - рецепторы; Э - эффекторы ; А1 - экс т ерорецептор ; А2 - проприорецептор; АЗ - интерорецептор ; Б1 - с е кр е торный; Б2 - двигательный; Б3 - дыхательный ; Б4 - сосуди ст ый; 1 афферентные проводящие пути; 2 - эфферентные проводящие пут и ККА + + + + + + + + ++ + + +++ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + •~ ll Рис.14 . Схема фаз индУкции: 1- отрицательная индУкция: очаг возбуждения (А) индуцирует вокру г себя тормозной процесс, вследствие чего возбуждение, во з никающее в п ункте (Б), может быть уменьшено или совсем не проявиться; II - положительная индукция: очаг торможения (А1) индуцирует во круг с ебя uроцесс возбуждения , поэтому возбуждение , возникающее в п у нкте (Б1) в результате суммации, может быть усилено 26 Считается, что в основе образования условных рефлексов лежит закономерность иррадиации и ковцентрации этих двух основных про цессов в мозге. этом под иррадиацией понимают (возбуждения При или 'l' Орможения) в (например, заболел один зуб , распространение процесса мозге от а через очага его возникновения некоторое время уже кажется, что болят все зубы). С процессом иррадиации тесно связано понятие генерализации - возникновение состояния общего возбуждения, которое обычно сопро вождается разнообразными реакциями (сходно с ориентировочным рефлексом). Вырабо'rка условного рефлекса осуществляется при замыкании встречных иррадиаций от очага условного возбуждения и · от афферент ного и эфферентного звеньев . безусловного центра. При леоднократном повторении (или раздражителя что за фазой достаточной длительности) затормаживаются генерализации воздействия ненужные реакции, наступила фаза условного при этом говорят, специаJiизации (она может быть только афферентной или только эфферентной, но условный рефлекс считается выработанным только при наличии обеих специали заций). Когда процесс возбуждения (или торможения) концентрируется (это надо понимать в пространствеином предС'I' авлении), он индуцирует вокруг себя противоположный процесс (можно понимать и буквально , в электростатическом смысле: наводи'!· заряд противоположного знака, рис . 14). Помня о TO]\IJ ; что воабуждению соответствует иоложител ьный потен циал, а торможению - отрица1'ельный потенциал, используют следу ю щие термины: - положительной индукции (т.е. индукции положительных зарядов), когда торможение одного центра мозга (локального участка коры, яв ляющегося проекцией какого-либо анализатора) усиливает возбужде ние другого центра мозга; - отрицательной индукции (т.е. индукции отрицательных зарядов), когда возбуждение одного центра мозга усиливает торможение другого центра мозга (рис.14). Таким образом, выработка условного рефлекса (установление связи или связей) сопровождается определенной электрической активностью мозга. В опытах установлено, что при этом регистрируются вызванные происходящими процессами электрические потенциалы соответствую щих центров. 27 Следует отметить, что в настоящее время считается, что в силу свой ства электрической быстрому память проводимости исчезновению (т.е. обусловлена мозга, вызванных сохранение ранее изменениями на приводящего потенциалов, образованных клеточном или к достаточно долговременная связей), скорее молекулярном всего , уровне. Эти процессы сейчас исследуются. Считается, что механизм запоминания состоит в уменьшении элек трического сопротивления осуществления запоминаемой связи. Причем опыты показали, что процесс повторения (то есть процесс неоднократ ного срабатывания запоминаемой связи) приводит к физическому утол щению нервных проводников и установлению большего числа синапти ческих контактов. Благотворное влияние на этот оптимальный тонус мозга, процесс положительные эмоции, оказывает установление па раллельных связей (то есть использование нескольких анализаторов). В нормальном состоянии в мозгу постоянно наблюдается мозаика сменяющих различных друг друга центров, кю<ую-либо систему, состояний каждый набор стереотип, возбуждения которых который и торможения объединяется из-за мозгом изменчивости в часто называют динамическим стереотипом. Механизм формирования динамического стереотипа, механизм динамической локализации функций в мозгу, время не совсем ясен и оставляет место как и в настоящее для различных предположений. По-видимому, наиболее близки к истине предположе ния, допускающие наличие обладающих является возможнос·гью основой в мозге большого выполнять компенсаторных количества элементов, одинаковые механизмов, функции, что обеспечивающих высочайшую надежность мозга. Специфическая особенность высшей нервной деятельности человека - свойство формировать, хранить и использовать не только временные связи на непосредственные раздражители (первая сигнальная система), но и на словесные сигналы (вторая сигнальная система). Специфич ность сигналами речевых сигналов состоит в том, что они являются сигналов, непосредственно исходящих от предметов и явлений. Благо даря этому речевые сигналы могут обобщать и заменять непосредствен ные сигналы. В·rорая сигнальная система- основа словесного, абстрактного мыш ления, а первая сигнальная система - образного, предметного мыш ления. Оба вида мышления, так же как и их физиологические меха низмы- сигнальные системы, 28 неотделимы друг от друга. Исследования показывают, что пороги срабатывания физиологичес ких механизмов или их частей имеют мер, по данным В. Г. Самсоновой ности светового раздраУ.Кителя, едва различную стр . [4, величину. 214], при Напри слабой интенсив находяrцего отра>кение во второй сигнальной системе, вырабатываются речевая, двигательная и кожно гальваническая условные КГР обычно определяется противления участка ладони). При реакции. (Кожно-гальваническая измерением кожи между интенсивности изменения внутренней этого и наружной раздражителя речевой реакции вырабатывается двигательная реакция электрического чуть со стороной ниже порога и кожно - гальваничес кая условные реакции, а при более низкой интенсивности раздражи теля образуется другими лей, при э·rом раздражитель мозга только авторами [9]. равной 10 только (Альфа - ритм состоянии КГР. Аналогичные исследовании испольаовались (не здорового мозга, ном при - и другие КГР), результаты звуковых и получены непроизвольные реакции на например депрессия альфа-ритма это доминирующая ритмическая активность определяемая по электроэнцефалограмме. средняя и других · раздражи-I•е величина частоты альфа-ритма В спокой принимается Гц.) , имп j с f ~Частоты, по р агам соответствующ ие срабатывания фи зиол о гических механизмов 1 1 \ 1 1 1 1 1 1 4 По лное торможение о с о Рис . 15 . Иллюстрация зависимости час1•оты следования импульсов волнового воз буждения (f) от величины стимуда (С) : от О до С 0 0 - область значений стимулов, вы зывающих неnроизвольные реакции; С - едва заметная в ощущении величина стимула (абсолютный nорог см.п.3.2); fсоб - частота собственного ритма возбужд е н:ия . Цифрами обозначены диапазоны значений стимула, состветствуютцис фа.заr,.'I парабиоза стадия; 3- (см . въшrе): 1 - стадия nарадоi<са.льная стадия; Различие величин нормальной 4- порогов реакции; 2 - трансформирующая состо.яние полного тормоi:r\спия срабатывания физиологических меха низмов можно увидеть на рис.15, который иллюстрирует характер за- 29 висимости частоты следования импульсов волнового возбуждения (f) от величины раздражающего стимула (С). Поскольку для дальнейшего из ложения нам не столько важны процессы непроизвольных реакций и их последовательное срабатывание, сколько сам факт, что они вообще есть, мы посчитали возможным объединить их в одну зону непроизвольных реакций, подчеркивая тем самым - зону всех важное, на наш взгляд, отличие их от осознаваемых ощущений. Необходимо указать, что с точки зрения изучаемой дисциплины нас будут интересовать только нормальные ощущения, тогда как уже на 2-ой стадии ощущения становятся достаточно неприятными, а на 3-ей стадии- обязательно переходят в болевые. 2.3. Типы высшей нервной деятельности человека и животных С давних времен люди замечали в поведении друг друга индивидУ альные особенности. Еще с древности сохранились до нашего времени названия желчь), четырех темпераментов: сангвинический ("сангвис" ("флегма" - холерический - (от греч. живая кровь), слизь) и меланхолический ("меланхоле" "холе" - флегматический - черная желчь). Деление на темпераменты возникло благодаря наблюдательности древ негреческих медиков: Гиппократа и его последователей, которые счи тали, что темперамент человека определяется качеством "жидкостей" его организма: желчи, слизи, крови. При этом людей с повышенной возбудимостью, пекоторой нервозностью, усиленными реакциями древ негреческие врачи называли холериками. Людей , обладающих способ ностью живо нии реагирова'lъ уравновешенности характеризующихся в на изменчивые поступках, условия называ.тrи уравновешенностью, с жизни при сохране сангвиниками. трудом меняющих Лиц, сво е отношение к действительности называл. и флегматиками, а людей нере шительных, боязливых, проявляющих слабодУшие Древнегреческие дней, названия темпераментов - меланхоликами. сохранились до наших видимо, потому, что их наличие неоднократно подтверждалось повседневными и специальными наблюдениями. Только И.П.Павлову удалось эти общие понятия о темпераментах наполнить научным со держанием. В его докладах впервые указывается на силу возбуждения и торможения как па критерий классификации типов нервной сис темы. Было выделено три свойства нервных процессов: сила, уравнове шенность и подвижность возбуждения и торможения. 30 Понятие "сила нервных процессов" означает способность клеток мозга адекватно отвечать на сильные и чрезвычайно сильные раздра жители. Об уравновешенности нервных процессов говорят тогда, когда обнаруживается равенство в силе возбуждения и торможения. Подвиж ностью называют свойство нервных клеток менять в зависимости от изменения среды свое состояние , т.е. переходить от состояния возбуж дения к торможению и наоборот . Классификация типов, сохранившаяся до настоящего времени , дана И.П.Павловым в 1935 г. в статье "Общие типы высшей нервной деятельности животных и человека". В зависимости от соотношения трех свойств нервных процессов (силы, уравновешенности и подвиж ности) были выделены следУющие четыре типа. 1. Сильный, неуравновешенный (возбудимый), подвижный (холерик по Гиппократу). У животных, nринадлежащих к этому типу, процессы возбуждения преобладают над процессами торможения. У них положи тельные условные рефлексы образуются быстро, а тормозные - медлен но и почти никогда не бывают полными, часто растормаживаются. 2. Сильный, уравновешенный, подвижный (сангвиник). У таких животных переделка сигнальных значений раздражителей из положи тельных в тормозные и наоборот происходит легко , через пять - шесть опытных дней. 3. Сильный, уравновешенный, малоподвижный (т.е. инертный) (флегматик). Условные рефлексы на изменение сигнального значения раздражителей у животных этого типа переделываются с большим трудом. Они обладают отличной работоспособностью нервных клеток, легко переносят сильные внешние воздействия, адекватно реагируя на них . Их трудно вывести из равновесия. 4. Слабый тип (меланхолик). которых сильные К этому типу относятся животные, раздражительные процессы вызывают у запредельное торможение деятельности. Работоспособность их нервной системы низ кая вследствие слабости возбуждения и торможения. В обычной жизни - это животные, склонные к пассивно-оборонительным реакциям. Из - за большой слабости нервных процессов обычно ничего нельзя сказать об уравновешенности и подвижности. Перечисленные крайне редко, типы в своем крайнем выражении встречаются это собирательные названия теоретически возможных типов высшей нервной деятельности. Вместе с тем, введением несколь ких (трех-четырех и т.д.) типов градаций выраженности каждого из трех свойств (силы, уравновешенности и подвижности) нервных про цессов, И.П.Павлов считал можно выделить достаточное для практики число вариаций типов высшей нервной деятельности. 31 Наш особый интерес к классификации типов высшей нервпой дея тельности объясним тем, что согласно опубликованным данным [9] установлено наличие прямой взаимосвязи между силой нервных про цессов и крутизной субъективных шкал ощущений, т.е. для испыту емых с более сильной нервной системой характерны субъективные шкалы ощущений с большим углом наклона (на единицу стимулирую щего раздражения у сильных приходится больший прирост ощущений, чем у слабых). Подробнее об этом мы будем говорить ниже. 2.4 . Эмоции По имеющимся клиническим данным центры эмоций сосредоточе ны в лимбячеекой системе мозга [ 4, стр . 270]. · Считается, что возникновение и выраженность эмоций зависят от степени иррадиации на эмоциональные центры возбуждения, возника ющего в мозгу при совпадении (положительные эмоции) или песовnа дении (отрицательные эмоции) сигналов внешних имеющейся системы временных связей (т.е. раздражителей, с динамическим и стерео типом). Механизм эмоций является добавочным механизмом, активирующим и мобилизующим высшую нервную деятельность. Биологическая роль отрицательных эмоций состоит в том, что они облегчают мобилизацию безусловных и хранящихся в nа мяти услов ных рефлексов, а также формирование новых временных с вязей, nравленных на устранение неблагаприятных факторов , на в том числе и субъективных ощущений неудовлетварения и на утилизацию организ мом неблагаприятных факторов. Отрицательные эмоции могут с лу жить подкреnлением тормозных рефлексов. Биологическая роль положительных эмоций значении для установления связи - организма в их подкрепляющем с благоприятными факторами, . в том числе и с состоянием удовлетворения потребности. Считается [11], что при формировании эмоций nроисходит усред нение сигналов возбуждения и торможения отдельных участков мозга. При этом именно средний потенциал, соответствующий эмоцио нальным "сверхмедленным" процессам, определяет полифункциональ ность (как при творчестве, например) или монофункциональность (как , например, в экстремВ-1-хьных условиях) тех зон мозга, которые веза креплены жестко, анатомически (например, с органами чувств, управ лением движениями и т.д.). 32 Слишком с ильная радость , а еще больше - сильное отрицател ьно е эмоциональное расстройство нарушают нормальный ход мыслей . Известны проявления защитных механизмов мозга при с ильных эмоциях - это реч ь и движения. Здоровый мозг быстро приходит в привычное устойчивое состояние после эм оцион ал ьных всплесков. Объяснение этом у можно найти в [11 , с. 78]. Исследованиями установлена взаимосвязь устойчивости мозга и территори альн ой локальности э моций (т .е . в здоровом устойчивом мо з ге эм оци ям оказываются подвержены малые объёмы мозга). 33 Глава 3 ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ 3 .1. Психофизика - ИЗМЕРЕНИЯ Общие сведения раздел психологии, изучающий количественные соотношения между силой раздражителя и величиной возникающего ощущения. По исторически сложившейся традиции предмет психо физики составляют ствительности; 2) два круга проблем: измерение сенсорной чув 1) шкалпрованне ощущений. Историю психофизики отсчитывают с 1860 г. с момента появле ния основополагающей работы Г.Фехнера "Элементы психофизики". До недавнего времени значение психофизики недооценивалось мно гими учеными, что было обусловлено, по-видимому, двумя основны ми причинами. Первая из них состоит в том, что философские пост роения Г.Фехнера относительно соотношения дУШИ и тела, nсихи ческого и физического, не могли быть приняты материалпетически мыслящими России учеными. традиционно состояла в физиологов. тельности том, А nередовая была что в России Поэтому казалось, более целесообразно логического исследования. наука и в дореволюционной материалистической. что традиционно измерение рассматривать Вторая причина сильна школа сенсорной чувстви как область физио Представлялось, что существование фи зиологии органов чувств, а также психофизиологии (т.е. физиологии ощущений) делает необязательным развитие nсихофизических исследований. В настоящее время, несмотря на то, что прошло уже достаточно значительное время, nсихофизика и nсихофизиология ( и добавим, сенсорная психология) не исключают одна другую, хотя они близки по объек!l'у своего исследования, но :каждая из них выделяет свой аспект этих его изучения. Исторически сложилось так, что каждая из наук располагает своим методическим арсеналом ющимиен углами зрения на предмет исследования, возможность не исключать, а взаимодополнять и различа поэтому имеется друг друга, в част ности, верифицировать (удостоверять подлинность) знания, добытые в каждой из названных отраслей науки. Заметим, что немалую · роль в этом сыграли практические потребности согласования техни ки ( усложняющейся в процессе развития) и возможностей человека оператора, управляющего 34 этой техникой. Что привело к формиро- ванию в гии - 1940 - х годах вполне самостоятельного раздела психоло инженерной психологии, занимающейся вопросами такого согласования, и в которой достижения психофизики нашли одно из своих практических применений. Заканчивая эту мысль, следует сказать, что сейчас уже трудно отыскать такую область техники, где бы не исполь зовались достижения психофизики. Но неудовлетвори тельность, оно на наш происходит взгляд, при этого полном использования непоним ани и состоит в происходящих том, что биологи ческих процессов (что приводит к ошибкам и недоразумениям). В этом проявляе'l'СЯ, крайность, на наш взгляд, другая, которая состоит в полном исторически сложившаяся отказе от физиологических знаний. Можно указать специальную психофизическую литературу, в которой обсуждение даже принципиальных, основополагающих вопросов проводится лишь на основе резуль та•J'О в психофизических опытов, без привлечения результатов физиологических исследова ний. Однако решить таким образом свои проблемы психафи з икам не всегда удается. попытки Примерам тому самоизолированно проблему (о ней см.в п. могут решить служи·1ъ так их многолетние называем ую порогоную 3.2 ). Мы надеемся , что сказанное выше не оставляет сомнений по поводу нашей доказательств собственной позиции разумности соотнесения и не требует дополнительных (совместимости) опытных данных смежных областей психологии, так как мы не видим пользы в существующем размежевании. 3. 2. Понятие сенсорной чувствительности Психофи зика, построенная Г.Фехн ером *, базировалась на двух аксиомах: Аксиома 1. Невозможность непосредственной количес1•венной оценки субъектом своих ощущений. Тем самым, единственно возможным признавалея косвенный метод измерений и соответс·гвенно нонадобилась единица измерения величин возникающих ощущений, в качестве ко·горой Г.Фехнер по стулировал величину едва заметного различия ощущений. вторая * Поэтому аксиома может быть сформулирnвана следующим образом. Фехнер Густав Теодор (1801 - 1887) - немецкий физик, психолог, фил ософ-идеалист, писатель-сатирик (псевдоним - доктор Мизес). 35 Аксиома 2. В пределах восприятия едва заметные различия ощу щений субъективно равны между собой и не зависят от абсолю·I·ной величины интенсивности воздействующего стимула (раздражителя). Это утверждение можно выразить простейшей формулой, которая в обозначениях, традиционных со времен Г. Фехнера, выглядит так AR~R = const. Практика показала, что студенты лучше запоминают обозначе ния и формулы, если они (эти обозначения) имеют попятное, русско язычное происхождение (прочтение). Поскольку данное пособие адресовано именно студентам, то мы посчитали целесообразным да вать обозначения поня'I'НЫМ им языком. _ Поэтому последняя фор мула должна быть записана в следующем виде АСо---....dСО = пост. где СО - наверное, не нуждается в переводе, денты , первые буквы слов"субъективные ощущения". Остальное, уже привыкли к букве а к букве -d- поскольку мы надеемся, что сту -!'!.- как символу конечной раrшицы, как к обозначению бесконечно малого изменения. Поэтому приведеиная запись читается практически свободно и, если не дословно в виде второй аксиомы, то примерно так:"Изменения субъективных ощущений настолько малые, что их можно считать бесконечно малыми, остаются постоянными, а следовательно, неза висимы " . Жаль, что вторая аксиома на самом деле выполняется не во всем диапазоне восприятия, а лишь в пекоторой его части. Но вер немся к психофизике Г .Фехнера. На базе этих двух аксиом абсолютная чувствительность сенсор ной системы определяется как порогоная величина раздражителя, при превышении которой его действие вызывает у человека ощуще ние, идет а ниже которой этого ощущения не возникает. о возникновении одновременно заметной именуется можно разницы первого понимать ощущений . абсолютным порогом. едва как Такая Мы заметного возникновение величина будем То есть речь ощущения, первой стимула обозначать ее что едва кратко первой буквой слов"стимул, сигнал"- С 0 - с ноликом, чтобы указать , что речь идет о начале отсчета ощущений. Применительно к последующим едва заметным различиям ощу щений используется понятие величины порога различения качестве синонима) величины дифференциального порога. 36 или (в Дифференциальным порогом называют минимальную разницу двух стимулов , при превышении которой человек замечает различие между ними, если одинаковыми. же разница меньше, то стимулы Будем обозначать дифференциальный вым буквам этих слов ДП - или - - dCn - кажутся порог по ему пер при необходимости записи формул, взяв в качестве индекса первую букву слова "порог". Очевидно наличие различием ощущений взаимосвязи - dCO, между ДП и едва заме·гным как между причиной и следствием. Э'!' У взаимосвязь мы рассмотрим ниже. Весь процесс восприятия Г.Фехнер делил на четыре этапа: 1. 2. 3. 4. Раздражение Возбуждение Ощущение - Суждение - физический процесс; физиологический процесс; психический процесс; -логический процесс. Это составило основу его подхода к разработке методов измерений порогов. Некоторые из этих методов мы рассмотрим ниже. Следует указать, что результаты измерений порогов имеют ряд особенностей, которые не зависят от того, с помощью какого метода получены эт и результаты . Рассмотрим эти особенности . Было установлено, что величины порогов (как абсолютных, так и дифференциальных) по каждому из видов ощущений: - во-первых, индивидуальны, то есть леодинаковы у р аз ных людей (при этом исследовались зависимости величин порогов от возраст а, профессии, типа высшей нервной деятельности и т.д.); - во - вторых , что они являются функциями векоторого множества аргументов даже для одного испытуемого. Можно указать некоторые из этих аргументов: - физическое состояние испытуемого; эмоциональное состояние испытуемого; время суток; условия эксперимента; понятность инс·грукций экспериментатора; самоинструкции испытуемого и т.д. Вследствие любой этого модальности результаты при измерения достаточном абсолютного количестве порога эксперименталь ных данных наиболее полно представляются распределением вели чины порога по оси стимула (рис.16) в интегральной F(C0 )= Р(С 0 < С) или дифференциальной форме f(C 0 ) dF(C 0 ) = , dC 37 F(Co) а) С0 С f(Co J б) 121S:I с. с Рис.16. Распредел ение величины порога по оси стимула : а) в интегральной форме, б) в дифференциальной форме 38 где Р - относительное число экспертопоказаний (то есть отнесенное к их общему числу в отдельности ) как для группы, так и для каждого испытуемого при неоднократных измерениях в разное время.Это утверждение справедливо в том числе и для дифференциальных по рогов. (Считается, что студенты знакомы с методами обработки ре зультатов таких измерений из курса "Измерения в звука- и видео технике", тема:"Случайные логрешиости измерений"[lО].) При исследовании зависимости порога от давления от частоты используют вместо указанных распределений - пороговой какого-либо для ) слуха величины параметра (например, величины звукового известную интервальную форму определения границ разброса пон:а заний для каждого значения параметра эксперимента (в приведен нам примере, для каждой звуковой частоты), то есть АП =Со ±~о ' где АП - первые буквы слов "абсолютный порог" - результат измере ния; нолик у входящих в формулу величин указывает на то, речь идет об абсолютном пороге, т. е . о начале ощущений; периментальная м ула; 6. 0 оценка математического ожидания что С 0 - экс пороговага сти - доверительный интервал. Неодинаковость (индивидуальность) а , больше непостоянство порога во времени для каждого испытуемого до сих пор [8] являют ся основой для обсуждения (споров) в среде психафизиков по поиоду так называемой пороговой проблемы. Разногласия по поводу порогов существуют давно. Историчес к и сложилось так, что понятие порога (любого: абсолютного или диф ференциального) получило два определения периментальное, а смешение их - является теоретическое и экс частым источником недоразумений. В экспериментальном определении порог ческая величина, которую мы получаем в по определенным правилам эксперимента. - это пекоторая эмпири результате И все. проведеиного Поэтому в этом смысле он и не может быть предметом научпых споров. Иное дело теоретическое определенИе порога. За ним стоит опре деленное понимание принцилов работы сенсорной системы или принципиальный отказ от такого понимания, причем при отказе от понимания какая-либо концепция принимается без доказательства. До сих подхода, пор концепция ряда ( встречаются определяющихся дискретности два диаметрмьно припятой и концепцией. концепция противоположных Имеется непрерывности в ВидУ селсорного то есть ощущений). 39 Сторонники концепции дискретности (начиная с Г .Фехнера) счи ·гают, что "раздражение может возрастать до определенных пределов не вызывая ощущения; но, начиная с определенной границы, оно начинает ощущаться и его возрастание тоже", - так формулировал пороговый принцип работы сенсорной системы сам Фехнер (1860г.). Вариативность порога с позиций этой концепции объясняется непре рывными флюктуациями пороговой границы в организме. Главное в этой концепции то, что такая граница вообще Р.сть (то есть сущест вует принципиально). С точки зрения границы нет. сторонников концепции непрерывности С их точки зрения ощущение - функцией, зависящей от двух переменных жителя и восприимчивости интенсивности раздра чувствительности ( имеется в данный момент времени. такой является непрерывной ) организма, которая Эта чувствительность , по их мнению, зависит от множества трудно учитываемых факторов. В их числе называют инструкций, усталость, уровень емого и многое другое также число выражается внимательность, мотивации, опытность, понимание к эксперименту испыту Общий баланс этих случайных факторов [8]. случайной действующих интерес величиной, факторов очень и поско льку велико, то в реальное обсуждаемой теории она может рассматриваться как непрерывная. По эт ому с их точки зрения логично, ч·го в векоторой области значений каждая фиксированная интенсивность раздражителя может вызывать или не вызывать ощущение в зависимости от значения, которое приняла случайная величина чувствительности в данный момент времени. Решить спор на основе фактов психофизических экспериментов не удается, так как обе эти концепции предсказывали одну и ту же форму психометрической кривой (см.рис.16). Для большей наглядности и лучшего уяснения позиций сторон ников обеих концепций составим упрощенную, укрупненную элек трическую модель сенсорного кана:ла, в которой учтем · (промодели руем) лишь те свойства канала, рассмотрения (рис.l 7). Для которые необходимы для данного простоты изложения проведем рас- · смотрение для случая измерения абсолютного порога. Поскольку результатом нервной системе не о величине можем ( ЦНС ) ощущения, промоделировать логического а о это его наличии подключением канала также порагавого устройства однополярное 40 процесса в центральной при измерении порога является суждение напряжение, - или к отсутс·гвии , выходу то мы сенсорного компаратора, сравнивающего поступающее от сенсорного канала в - г----- -~ 1 СЕНСОРНЫЙ :КАНАЛ 1 _l L _j Рис.17. Упрощенная электричесi<ая модель сенсорного канала Рис.18. Иллюстрация для пояснения зависимости ощущеиий (СО) от величииы стимула (С) в припорогавой облас'rи значеиий: С 0 - аб солютный порог; СОт- среднее ощущение шума сенсорного канала; СО 0 . сщуu~ение, едва за~/rетно С0 0 = СОт отличающеес.я: от СОш , ,ro ес,г ь + d(CO) 41 ЦНС (см.свойства ЦНС), с некоторым опорным напряжением. При однополярном питании компаратора его выходное напряжение U вых~ r Е- при i L о- UBX ~ uоп- будем считать соответствующим ответу при - "есть ощущение"; uвх< uоп- будем считать соответствующим ответу - "нет ощущения". Для данного рассмотрения модель сенсорного канала по миниму му должна содержать: 1. Рецепторы (Р) - преобразователи раздражения в электрический сигнал нервной системы (см.п.1.5). Если иреобразуется свет, то про стейшим электрическим аналогом может быть фотодиод. Если ире образуется звук, то аналогом может быть микрофон и •r.д. 2. Детектор и интегратор- для иреобразования переменных сигналов волнового возбуждения в постоянное напряжение. 3. "Усилитель, коэффициент усиления которого управляется папря жением от ЦНС ("УУН), что позволит промоделировать изменение чувствительности сенсорного канала. Вернемся вооруженные пашей моделью к рассмотрению концеп туального вопроса: есть порог или его нет (Из первых разделов ? нам, правда, уже известно, что порог есть и не один). Отличие позиций сторон (по данным, известным из литературы, специально посвященной исследованию этого вопроса [8]) для соз данпой модели будет состоять в следующем. Сторонники концепции дискретности объясняют вариативность экспериментальпого порога изменением величипы опорного папряжения во времени - U0 n(t). Сторонпики концепции непрерывности утверждают, что порога во обще пет. То есть с точки зрения данной модели это должно озна чать, что U0 n= О , а чувствительность сенсорного канала меняется во времени (этому утверждению соответствует в модели изменение во времени коэффициента усиления WH, вот и все). Может показаться, что при илЛюстрации точки зрения сторон ников концепции непрерывности наличие компаратора педопустимо. Однако это не так. Поскольку при измерении абсолютного порога в · отношении каждого конкретного воздействия должно формироваться суждение: есть ощущение или его нет, то компаратор, имитирую щий процесс припятил этого решения, должен присутствовать при моделировании и их точки зрения. Студентам концепций предлагается изложенным самостоятельно выше обдумать физиологическим составит тему одного из семинарских занятий. 42 соответствие сведениям, что Теоретические концепции дискре·гности и непрерывности просу ществовали, мало трансформируясь, почти столетие. В отрыве от физиологических знаний считалось , что они, хоть и по-разному, но в общем полно описывают тот набор экспериментальных фактов, с которыми имеет дело психофизика. Пока особое внимание не было обращено на так называемый феномен ложной тревоги. Он заклю чается в том, что испытуемый дает положительный ответ в пустой пробе. Иными словами, испытуемый утверждает, что замечает раз дражитель, который на самом деле не предъявлялся. С изложенных выше концептуальных позиций объяснить Э'I'ОТ феномен невозможно иначе, как допуская, что причиной этого явля ется собственный шум сенсорного канала. Возникновение собствен ного шу ма сенсорного I<анала обусловлено флюктуациями исходного физиологического возбужд~ния, которое в канале никогда не исчеза ет и обеспечивает постоянную готовнос •гь органов чувств к работе, причем с чувствительностью, адаптированной к предшествующему среднему воздействию. Работа сенсорной системы с учетом собственных шумов нашла свое описание после применения к проблеме измерения порогов тео рии обнаружения сигналов, разработанной первоначально в стати стической радиотехнике . Рассмотрим основные положения э той тео рии. Величина шума, возникающего в сенсорных каналах, непрерыв но флюктуирует. Соответственно изменяется величина вызываемого им сенсорного эффекта. Под сенсорным эффектом при рассмотрении теории обнаружения сигналов мы будем понимать буквально резуль тат работы сенсо рного канала, его реакцию, то есть возникающее физиологическое возбуждение (ФВ) и полученное в результате ощу щение (СО)_ Причем сразу сrовори:r\!СЯ, что только в дав:в:ом рассмот рении, в котором речь пойдет о пороrах восприятия, мы посчитали допустимым в припорогавой области принять линейную модель зависимостей как ФВ, так и СО от интенсивности раздражителя,что позволяет нам использовать слова: реакция, сенсорный эффект, воз буждение и ощущение - здесь практически в качестве синонимов. Для большей наглядности на рис.18 (см.также рис.15) показан хара ктер зависимости величины ощущения (СО) от величины стимула (С) в припорогавой области. Пусть вероятность, с которой ощущение шума достигает той или иной величины , описывается кривой f(СО / Ш) (рис.19). Такая за пись указывает, что речь идет о появлении ощущения СО в резуль - 43 f(СО/ Ш) сот f(CO / C) со с со со.= со ю Рис.19. Иллюстрация к процессу обнаружения сигнала н а фоне сенсорного шума: появление шума и сигнала с шумом - равновероятно, испытуемый незаинтересован а) со.= со ... со со С00 = СО"" Рис.20. Смещение критерия в зависимости от стратегии, принимаемой испытуемым f(СО/ Ш) f(CO/ C) ----/)<f\ r[77~ со Рис.21. Иллюстрация, поясняющая выбор оптимальной величины критерия (СОк) 44 тате события Ш (шум). Мы принимаем (это принятие есть следствие принятой линейной модели), что если наблюдателю предъявляется сигнал постоянной интенсивности, то вызванный им сенсорный эф фект суммируется с имеющимся в данный момент в сенсорной сис теме в результате действия шума. Поэтому вероятность, с которой ощущение, возникающее при действии сигнала, достигает той или иной величины, описывается кривой, которая в точности повторяет кривую f(CO j lli) , но смещена по оси абсцисс. На рис.19 это кривая Обозначение кривой показывае'r, что речь идет о появлении f(CO j C). ощущения СО в результате события С (предъявления сигнала). Обе изображенные на рис.19 кривые имеют характер нормально го распределения. В действительности распределение шумовых эф фектов в сенсорной системе, возможно, и не всегда совnадает с гаус совским, но для пониман.ия механизма обнаружения сигнала это обстоятельство не имеет решающего значения. На рис.19 видно, что на достаточно широком участке, соответст вующем области перекрытия кривых, сенсорный эффект, одну и ту же величину, может возникнуть как в имеющий результате появ ления сигнала, так и в результате действия одного шума. В этой ситуации перед наблюдателем стоит задача возникающего вно, ощущения, ус'I' ановить, флюктуирующего элементом емый сенсорный эффект - какого по - на основ ании величине непреры распределения является ощуща смеси сигнала с шумом или одного фоно вого шума. И если только он не встает на путь угадывания , то в его распоряжении имеется только один способ решить задачу: он уста навливает критерий го ощущения . рия, он - некоторое критическое значение возникающе Если ощущаемый эффект решает , что сигнал был; если оказывае1'СЯ выше крите ниже критерия - что был только шум. На рис.19 точка критерия обозначена СОю. Нетрудно видеть теперь, что в каждом эксперименте реализуется одна из четырех возможных ситуаций: 1. Д/ С - испытуемый ответил, что сигнал был , когда сигнал действи тельно был; 2. Н/С - испытуемый ответил, что сигнала не было, хотя сигнал подавался; 3. Д / Ш - испытуемый ответил, что сигнал был, когда его не было; 4. H/ III - испытуемый ответил, что сигнала не было , когдэ его не было. В этой записи буквы Д и Н обозначают ответы испытуемого (Д - да; Н- нет), а буквы С и Ш- стимульную ситуацию (С- сигнал; Ш шум). 45 В литературе эти четыре исхода получили название в терминах радиолокации: Д/ С тревога, н ; ш - обнаружение, Н / С - пропуск, Д / Ш ложная - - покой. Рис.19 позволяет видеть, что условная вероятность каждого из названных исходов зависит от положения критерия на оси абсцисс . Р(Д / С) - вероятность того, что при условии появления сигнала он будет обнаружен наблюдателем, определяется площадью под кривой f(CO / С) справа от СОю . - Р(Н / С) вероятность того, что при условии появления сигнала он будет принят за шум, определяется площадью под кривой f(CO / C) слева от СОю. Р(Д /Ш) он будет - вероятность того, что при наличии одного только шума принят за сигнал, определяется площадью под кривой f(СО /Ш) справа от СОюР(Н /Ш) - вероятность того, что при наличии одного только шума он не будет принят за сигнал, определяется площадью под кривой f(СО/Ш) слева от СОк 1 При таком закономерным подходе ответом ложные тревоги наблюдателя, как и являются столь правильные же реакции . Установлено [8,с.39], что при условии незаинтересованности наблю дателя в каком-либо исходе и при равных вероятностях появ ления сигнала и шума в процессе эксперимента СОю будет соответс т вовать точi<е пересечения кривых f(CO / C) и f(СО /Ш). Положение критерия СОк меняется, если в этом появляет ся за интересованность наблюдателя. Например, он попытается избавить ся от ложных тревог. Для этого ему придется сместить точку кри терия вправо (СОк 2 ) по оси ощущений. Но при этом одновременно возрастает число пропусков сигналов (площадь заштрихована на рис.20а). Аналогично этому наблюдатель, который захотел бы до биться полного обнаружения подаваемых сигналов, смог бы достичь этого только ценой значительного · увеличения ложных тревог (за штрихованная площадь на рис.20б), так как при этом ему пришлось бы значи'l·ельно сместить точку критерия влево - СОка. Заинтересованностью наблюдателя можно управлять в экспери ментах введением системы премий и штрафов, например денежных - $ (знак доллара), а также изменяя априорные вероятности появ ления одного шума- Р(Ш) и сигнала вместе с шумом- Р(С) . Например, выдавая премии за правильные ответы и штрафуя за неправильные, можно изменять величину критерия наблюдателя в соответствии с формулой, которая в наших обозначениях выглядит следующим образом (см.рис. 46 21): в = f(CO ; с~ с<\ f(СО /Ш~ со Р(Ш) $(Н /Ш)- $(Д/Ш) Р(С) $(Д/С) $(Н / С) - к Критерий, определяемый с помощью этой формулы, будет оптималь ным в том смысле, что он обеспечивает наблюдателю наибольший выигрыш (В) в серии опытов. Для понимания формулы проведем мысленный эксперимент. Рас смотрим влияние априорных вероятностей на величину критерия СОк, зафиксировав величину денежной дроби равной единице. При равных Р(С) и Р(Ш) из формулы следует В = 1, то есть вели 1). чина COrt=COю что , соответствует точке пересечения кривых (рис.19), как мы уже говор_или выше. 2). При условии Р(С)>Р(Ш) из формулы следует В < 1, т.е. СОк 3 < СОю (рис.20б). Здравый смысл подсказывает тот же результат. Действи тельно, если сигнал появляется чаще шума, то целесообразно сни зить критерий, так как число опознанных сигналов при этом увели чится. При снижении критерия увеличивается вероятность ··ложных тревог" - Р(Д /Ш), однако poc·ra числа Осуществившихея ··ложных тревог" не происходит, так как компенсируется тем, что сам шум теперь встречается реже, чем раньше . 3).0чевидно, что при Р(С)<Р(Ш) - В > 1. Критерий должен быть сме щен вправо (рис.20а) СОк 2 > СОю, в сторону больших значений. Аналогично можно представить себе влияние величин премий и штрафов на величину критерия СОк. Эта теория получила экспериментальное подтверждение в опы тах по слуховому и зрительному обнаружению малых сигналов [8,с.38] как при специальном добавлении шумов в экспериментах, так и без добавления шумов в случаях измерений абсолютных поро гов чувствительности. В опытах с добавлением шума величины Р(С) и Р(Ш) сообщались испытуемым до опытов, а премии и штрафы оплачивались реаль ными деньгами. Эта теория хорошо объясняет уменьшение ошибок обнаружения с увеличением сигнала, что наглядно иллюстрирует рис.22а. Вероят ность ошибки тем больше, чем больше область перекры·гия кривых. С ростом величина сигнала области область перекрытия максимумов кривых f(СО /Ш) и перекрытия зависит f(CO / C) ( не уменьшается. только от Однако разведения т.е. не только от величины 47 а) о б) со о Рис.22. Зависимость величины области перекрытия шумового и сигнального распределения от изменения интенсивности сигнала (а) и размаха флюктуаций шума вокруг его среднего значения(б) Р(Д/С ) 0,9~ 0 ,7 . ' 0,5 0,3 0,1 0,1 0,3 0,5 О, 7 0,9 . Р(Д / Ш) Рис.23. Семейство рабочих характеристик приема одного испытуемого 48 сигнала), н о и от размаха флюктуаций шума вокруг среднего зна чения (рис.22б) . Очевидно, можно оха р актеризовать сигнала 8 = что возможность обнаружения субъективной относительной сигнала величиной СОс - СОш () где СОш и СО с - матем атические f(СО / Ш) и сигнала с шумом ожидания f(CO / C), а - распределений шума среднеквадратическое от клонение рассматриваемого распределения. Зависимость результатов, показываемых наблюдателем, от этих факторов может быть изображена с помощью кривой, рабочей характеристикой собой зависимость приемника (РХП), вероятности которая обнаружения от называемой предс1· авляет вероятнщ;т и "ложных тревог". Этого вполне достаточно, чтобы учесть все ответы наблюдателя, •. поскольку Другие два исхода могут быть выражены через э ти две вероятности: Р(Н / С) = Р(Н / Ш) = 1 - Р(Д / С) , а 1 - Р(Д / Ш) . Как мы уже видели, всякое изменение значения критерия (что соответствует перемещению точки СОк вдоль оси абсцисс на рис.20) будет приводить к изменениям вероятностей как обнаружения, так и "ложной тревоги" . Таким образом, локализация критерия, исполь зуемого наблюдатлем, Р(Д /С), Р(Д/Ш). соответствует может быть определена с помощью пары Это значит, что на рис.23 каждая точка кривой определенному критерию, для которого величины Р(Д /С), Р(Д/Ш)- просто координаты РХП. Снижение критерия соот ветствует движению по РХП в направлении верхнего правого угла рис.23. Величины Р(Д / С) и Р(Д / Ш) стремятся к единице, почти вся кое ощущение принимается за результат воздействия сигнала. Уве личение критерия соответствует движению по РХП в направлении нижнего левого угла рис.23. Значения Р(Д / С) и Р(Д/ Ш) стремятся к нулю, почти всякое ощущение принимается за результат воздейст вия одного только шума. Критерий, являющийся оптимальным для данных экспериментальных условий, находится в той точке РХП , где тангенс угла наклона касательной, проведеиной в данной точке, равен величине выигрыша В. Семейспю РХП характеризует способности к обнаружению (чув ствительность) конкретного испытуемого. Было показано, что особенности РХП, характерные для данного испытуемого, ост аются достаточно постоянными в опытах со зрительным обнаружением и в аналогичных опытах со слухом [8,с.45]. 49 Таким образом, теори я обнаружения сигналов позволила создать правдаподобную модель восприятия, объясняющую случайный хара ктер величин, измеряемых на практике индивидуальных порогов чувствительности (как абсолютных, так и дифференциальных). Рас смотрим, какими методами проводятся измерения этих порогов. 3.3. Методы психофизических измерений. Общие замечания Настоящий ме'l·одами, раздел посвящен разработанными для знакомству имерений с психофизическим и сенсорной чувстви ·гель ности. При составлении раздела преследовалась цель дать читателю воз можность достаточно быстро сориентироваться для правильного вы бора метода измерений в соответствии с целями, возможностями и существующими условиями экспериментов. Этим объясняется та ла коничность изложения, материала. Более к которой мы стремились при составле нии подробные сведения об этих и других можно найти в специальной литературе (например, в методах [8]). Для подробного знакомства мы выбрали три, ставших классичес кими, метода - метод минимальных изменений, метод средней ошибки, метод постоянных р аздражителей. Кроме того, ниже приводится обзор методов современной психо физики. Интересно, что хотя все три метода, считающиеся классичес кими, восходят к основателю психофизики Г.Фехнеру, тем не менее метод минимальных изменений в современной литературе часто свя зывают с именем В.Вундта, именами Г.Мюллера и вклад этих ученых в а метод постоянных раздражителей с Ф.Урбан а, с·rановление - настолько этих существенным методов. И только был метод средней ошибки продолжает оставаться прочно связанным с именем самого Г .Фехнера. 3.4. Метод минимальных изменений (синонимы, используемые в отечественной литературе: метод преде лов, метод наименьших различий, метод едва заметной разницы) 3.4.1. Идеология метода Метод разработан на теоретической базе пороговой концепции. 50 Первое знакомство с методом проведем примени ·rельно к измерению абсолютных порогов чувствительности. Идея метода состоит в том, что если порог есть барьер, разделя ющий ощущаемые раздражители от неощущаемых, то его, очевидно , можно определи·rь, раздражителя от последовательно, величины дискретно заведомо предела (граничного значения), уменьшая большей порога величину до нижнего ниже которого ощущения уже не возникают (отсюда и соответствующие Rllрианты названия метода: метод пределов, метод границ). Этот порог принято называть поро гом исчезновения. Очевидно, что точность такого измерения тем больше, чем мень ше шаг изменения стимула (отсюда и основное название метода, вынесенное в заголовок). Обычно принимают, что велиЧина абсолют ной ошибки отдельного измерения равна половине шага на шкале раздражителей. Взяв за исходную точку нулевое значение раздражи теля и последовательно, дискретно увеличивая его до возникновения ощущений, можно также определить порог, который принято назы вать порогом появления . Экспериментальная практика показала, что величины порогов исчезновения и появления не совпадают, как правило, между собой. Исследованиями установлено, что процедура метода чаще всего вызывает (провоцирует) дна вида ошибок, имеющих внесенсорный , психологический характер. Они получили названия ошибок привы кания (затягивания) и ошибок ожидания (предвосхищения). В основе ошибок привыкания лежит тот психологический факт, что большинству людей в состоянии неопределенности проще при держиваться ранее припятой линии поведения, чем избрать какую то новую. Процедура ме1·ода минимальных именений заставляет испытуемого давать достаточно длинный ряд одинаковых оценок. В результате у него возникает своеобразная должить этот ряд проще, инерция суждения: про чем изменить его. Поэтому испытуемый сообщает экспериментатору о появлении или, напротив, исчезнове нии у него ощущения несi<Олько позже, чем это имеет место в дейст вительности. Вторая ошибка противоположна только что рассмотренной. После нескольких проделанных измерений испытуемый на основе полученного опыта понимает , что в нисходящем ряду предъявлений стимула его ощущение должно на каком-то шаге исчезнуть, а в вос ходящем ряду, напротив, ощущение должно на каком-то шаге по явиться. Соответственно он начинает ожидать появления требуемого 51 эффекта и это ожидание возрастает с каждым шагом предъявлений. Возникает феномен, когда суждения испытуемого начинают опере жать события. В результате испытуемый сообщает экспериментатору о возникновении или исчезновении у него ощущения раньше, чем это действительно происходит. Независимо от того, какая из тенденций ожиданию и - к привыканию или к - будет у испытуемого преобладающей, пороги появления исчезновения окажутел разведенными (несовnадающими). Э·rn позволнет сформулировать критерий отсутствия ошибок указанного типа, который состоит в совпадении порогов. Рассмотренные соотно шения иллюстрируются схемой, изображенной на рис.24. lпара 2пара Рис . 24. Дей<:т вие тендею~ий 3пара привыка.вия и ожидания при ~ с 11 исnользовании метода мини мальных иэменений: 17 16 15 14 13 12 + + + + + + + + - 11 10 поро г-'-- + + + + пар& -случай о mиб:ки nршs:ыка..иил; 2 оара - случ ай ош ибки ожидания ; :i пара - + + + + + Стрелка ввн з - я исходящ ий ряд предъявлений. Стрелка вверх + - - восходящий ряд nреЗ,ЪЯВЛЕ.-ЯИЙ. Плю с + 7 6 ош ибки отсутствуют . + -------------------- --------------- порог 9 8 1 · положительный О'fВСТ испы·rуемого. Минус - отрицательвый о·rнет и сп ытуемоrо. 5 С Очевидно, измерения что влияние рассмотренных веюtчина. стимула (в ус.л.ед.). ошибок может быть уменьшено путем усреднения на результат показаний в паре рндов предънвлений, то есть рассматривая пару (восходящий и нисходящий ряды предъявлений) как одно измерение. С рассмотренными ошибками связано еще одно требование ме тода минимальных изменений . Используемые ряды должны варьи роватьсн по числу шагов. Использование рядов одинаковой длины приводит к тому, что испытуемый осознанно или неосознанно начи нает ожидать соответствующего сенсорного события на определен ном по счету шаге. Действие факторов привыкания потернет в этом случае свои размытые границы и ожидания и окажется приуро ченным именно к этому шагу. Но и при варьировании числа шагов экспериментатор должен проверя·rь мого, учитывая вышесказанное. 52 показания каждого испытуе Процедура метода 3.4.2. Нетрудно заметить, что, соблюдая основные требования метода , можно составить целый ряд разных процедур. Собственно говоря, так оно и было в истории психофизики. Давая описание процедуры метода минимальных изменений, мы примем за основу наиболее часто употребляемый в настоящее время вариант. Для уменьшения влияния на результат измерения внесенсорных, процедурных факторов можно рекомендовать только тщательно го товить эксперимент. В качестве таких внесенсорных, факторов могут выступать, например, ментатора, а в случае записи рядов - процедурных заметные действия экспери это сопутствующие изменениям стимула какие-либо побочные сигналы. 3. 4. 2 .1. 1. В Подготовка эксперимента предварительных опытах определяются границы зоны неопределенности, внутри которой находится искомый порог. 2. Выбирается объем одного эксперимента. Как правило, выбира ют (считают достаточным) для одного эксперимента серию из n = 10 пар восходящих и нисходящих рядов по к = lО шагов каждый. 3. Для всей серии одного эксперимен·га выбирают шаг изменения стимула - L'1C. эксперимента Неизменность величины шага внутри серии одного объясняется стремлением к простоте обработки ре зультатов серии равноточных измерений. Ведь шаг можно изменить в следующем эксперименте. 4. Записывают ряды стимулов, придерживаясь следующей пос ле довательности событий отдельной пробы во времени (последователь ность сообщается испытуемому в ходе эксперимента): а) предупредительный сигнал (любой, но всегда одинаковый, а поэ тому желателен приятный) длительностью 1с б) через 2 с пустого времени ; ; в) включается раздражитель длительностью 3с ; г) пауза 3с для записи (или устного сообщения) ответа испы·гуемого; д) два предупредительных сигнала (см.п.а) с интервалом смене направления порядкового номера изменения С'l' имула ряда пре~ъявлений - lc - при или словесное сообщение стимула , что удобно при проведении измерений с группой испытуемых, каждый из которых будет сам вести записи своих ощущений. 53 5. Начальную точку рядов одного направления выбирают в слу чайном порядке из тех дискретных значений стимула, которые получились после выбора (см.п.3) неизменного в эксперименте шага изменения стимула, но не входя ности границы ощущений, в припорогоную которой уже зону были неопределен определены в предварительных оnытах (см.п.1) . 3.4.2.2. Процедура эксперимен·га Процедура эксперимента состоит в том, что экспериментатор: 1) сообщает и~пытуемым цель и порядок проведения эксперимента; 2) указывает возможные ошибки испытуемых с целью уменьшить влияние внесенсорных факторов на результат измерения; 3) 4) выдает бланки для записей; предписывает стандарт ответов: "да"(+)- есть ощущение стим ула, "нет"(-) - нет ощущения стимула, "не знаю"(?) в сомнительных - случаях; 5) включае·r j выключает подготовленную запись серии рядов экс пе римента . 3.4.2.3. 1. Обработка результатов измерений В каждом ряду пороги определяю·rся по первому в этом ряду изменению категории ответа. Например, в нисходящем ряду пос ле нескольких ответов "да" появляется другой ответ. В данном случае все равно какой, главное - что другой. В качестве числового значе ния величины порогового стимула редину того интервала значений (C 0 i) традиционно приним ают се стимула, на котором произошла смена категории ответа. Напомним, что точность каждого такого от дельного измерения порога принято оnределять максимальной вели чиной возможной абсолютной ошИбки, в качестве которой прини мают половину интервала дискретного изменения стимула ~ = о,мс. 2. где i = Усредняют nороги в каждой i-ой паре 1,2,3, ... ,10 (n). Таким образом получают n (рекомендованное измерений для каждого испытуемого . 54 n = 10) результатов 3. В качестве результа1•а измерения эксперименте принимается индивидуального среднее арифметическое порога в з начение поро гоn пар 4. Затем определяют величину стандартного (т.е. среднеквадра тического) отклонения ' cr = .у n(~-=1) i~l Причем величины отклонений таблицу, так как всегда - ( ( coi С0 Coi - необходимо со )2 в i- ом опыте заносят R ) проверять слишком отклонения по критерию грубых ошибок большие т.е. всегда должно вы [10], полняться неравенство 1 coi - со j-::; 3а о В противном случае результат С 0 ; отбрасывается как промах, а рас четы по п.3 и п.4 повторяются. 5. Границы доверительного интервала, т.е. величину случайной абсолютной ошибки измерения (конечно, при отсутствии других ошибок) определяют по формуле !J.д = где t - tcr , коэффициент Стъюдента, определяемый при практических расчетах для доверительной вероятности равном десяти t ~ 0,95. При числе измерений 2,3. У отдельного испытуемого величину доверительного часто рассматривают как числовую характеристику интервала отчетливоС'!' И (или , наоборот, размытости) ощущения порога. 6. Величину суммарной абсолютной ошибки измерения вычисля ют по формуле !J.!::: "D.,/ + ~2 Причем большинство экспериментаторов считают, что шаг изме нения стимула в эксперименте выбран правильно, если !J.~!J.д. 7. Результат измерения (в данном случае отдельного испытуемо го) чаще всего представляют в форме Название порога ~ Со 8. При у-частии в эксперименте ± д . группы испытуемых обычно представляет интерес усредненная для группы величина порога. Подход к этому усреднению встречается разный, т.к. приходится иметь дело с результатами неравноточных измерений. 55 Если основной интерес представляет именно величина порога, то в распоряжении экспериментатора есть две возможности. Первая · использовать методы обработки неравноточных измерений (см. на пример [10] ). Вторая - увеличи вать число измерений для 'I'ex испытуемых, у которых ошибка больше, чем у других, до тех ПОJ: пока все измерения не станут равноточными, а затем усреднить их простейшим путем. Если основной интерес не замыкается на величине порога , не также интересна средняя разм ытость (отчетливость) ощущения по рога в одних и тех же условиях (или, наоборот, в зависимости O'I изменения условий), при неадаптированном восприятии (или, наобо рот, в зависимости от времени измерений), то часто проводят прос тейшие усреднения, то есть определяют среднеарифметические з на чения как величин порогов, так и величин абсолютных ошибок. 3.4.3. Использование метода минимальных изменений дшr измерения дифференциальных порогов Использование метода минимальных изменений для измерения дифференциальных порогов не требует каких-либо особых модификаций процедУрЫ самого эксперимента или его подготовки, так как частный измерение случай абсолютного измерений порога можно рассматривать дифференциальных порогов, кю< понимая абсолютный порог как первый в ряду дифференциальных порогоЕ ощущений. Для полной определенности, однако , укажем на существуюшиЕ отличия. 1. Описание подготовки эксперимента (п.3.4.2.1) следУет допол нить пониманием в содержании п.1 в том числе и выбором величи ны стимула, для которой будет определяться дифференциальный по рог. Выбранная величина этого стимула по попятным причинам Б ходе эксперимента не меняется, поэтому этот стимул часто называ ют эталоном, постоянным раздражителем или стандартом. 2. Подпункт 4в) п.3.4.2.1 отличается тем, что предъявляе'I'СЯ (записывается для предъявления) не один раздражитель , а два постоянной в ходе эксперимента длительностью янным интерва.i1Ом между ними - 3 секунды, nорядке предъявления, первый из которых - -3 в 56 с одном и 'I'OM же эталон, постоянный по величине; величина второго меняется дискретно, выше. - секунды, с посто как было описано Кроме rого, необходимо помнить, ч·го измеряемые пороговые величины будут заметно изменяться при изменении длительностей как сигналов, так и пауз мужду ними, а ·гакже от прос ·гранс·г венной организации экс перимента . Поэтому если исследование этих влия ний не является целью экспериментов, то влияющие величины дол жны оставаться постоянными по величин е. 3. Есть отличия и в обработке результатов. Очевидно, что в каж дом ряду будет обнаружено не один , а два порога - верхний (dСпв) и нижний (dCnн) , что иллюстрирует рис.25. Ри с. lnapa ряды 1 .j, 2 25 . ИллюстраЦия к определению дпфферендид.ЛЪНЫХ nорого в : t стре лка вниз с с-rредка вверх > 17 16 15 > менвый стимул болъш.е :палона; < > > мекный стимул ме нь ше эталона; этало н=О- 10 -- --·- -·· - = 9 = ~ dC,u = -----------------···· ··-1 = с ~.~~:~~~~~~~~::::~~::::с::~:~:} сан б ряд ; испытуем_ы_й отвечает, чrо п е ре > ~ .. ря д; > i~:::::::::::;:::~:::::g::::::} с,.-·-·т 11 - нисходящий . восходящий ~с -испытуемый отвечает, что пере = - исnытуемый отвечает, что пере менный стимул равен эталону ; ? - неопределенный ответ ис nытуе мого; С- величина с-rимула (n усл . ед .). .....'. .. ~ <. Влияни е ошибок ожидания и привыкания на результат измере ния уменьшают усреднением величин порогов в паре рядов, как бы ло описано выше (рис.25). При определении шкалы чувствитель ности вороги, как верхний, так и нижний, определяются отдельно усреднением по результатам эксперимента (см . п.3.4.2.3) , так как они явл яются метками искомой шкалы . Если конечной целью всех экспериментов вместе взятых являет ся определение зависимости величины дифференциального порога как функции от величины стимула, то верхний и нижний пороги , кроме того, как правило усредняют еще между собой. 57 3.5. Метод средней ошибки 3. 5 .1. Идеология метода Метод средней ошибки отличается от остальных методов тем, что изменение величины переменнаго раздражителя осуществляется не экспериментатором, а самим испытуемым. Познакомимся с основными принципами метода на примере из мерения дифференциальных порогов. В этом случае испытуемому предъявляют раздражитель, служащий стандартом (эталоном), вели чина которого в опыте не меняется, и предлагают, изменяя величи ну у другого, переменнаго раздражителя (а точнее, того параметра , по которому измеряется порог), воспроизвести такое его значение , при между котором оба сравниваемых собой раздражителя будут субъективно одинаковыми. При э·rом полагается, что испытуемый допустит ошибку, которая им не замечается, а потому по ее величине можно судить о его чув ствительности. Такая постановка задачи определяет два основных условия процедуры метода: 1) испытуемый свободен в выборе величины искомого параметра пе ременного раздражителя, что определяет непрерывный ( не ступен чатый) характер изменения этого стимула; 2) испытуемому предоставляется для этих манипуляций неограни ченное время . Экспериментальная практика применения данного метода выяви ла влияние на результат измерений ряда процедурных моментов , что привело к формулировке дополнительных условий (правил) при менения метода. Два стимула можно предъявить либо последовательно во времени (психофизики почему- '1'0 чаще говорят вместо последовательно - сук цессивно), либо параллельно, то есть одновременно (а вместо этих слов чаще используется термин - симультанно). При последовательном предъявлении стимулов возникает времен -. ная ошибка - субъективная по величине и знаку, что определило требование минимизации и неизменности в течение эксперимента интервала времени, разделяющего стандартный и переменвый раз дражители. При одновременном предъявлении даже невидимых (например , звуковых) раздражителей возникает пространственная субъективная ошибка, что определяет требование в 50 % местами предъявления в пространстве. 58 опытов поменять стимулы Кроме того, выяснилось, что указанная выше постановка задачи субъективно уравнять два стимула - ленной для испытуемого. Специальные наблюдения ями испытуемых выявили в - является не полностью опреде основном две стратегии за действи [8] их поведения, которые возникали как следствие самоинструкций при решении ис пытуемыми ситуации неопределенности, обязательно возникающей тогда, когда переменный стимул настолько мало отличается от стан дартного , что в иР-котором иffтервале измеряемых значений испыт у емый не ощущает разницы между ними. Одна из стратегий определяет двух ширину стимулов поведения зоны чаще состоит субъективного всего путем в том, что равенства неоднократного испытуемый (неразличения) изменения пере мениого стимула от величины заметно меньшей до велИчины замет но большей стандарта и обратно, уменьшая эти вариации до тех пор пока эти манипуляции не приведут его к уверенности, что он опре делил границы зоны субъективного равенства. После чего он решает для себя выбрать в качестве искомой величины ту, что находится в середине найденной зоны. Такая стратегия характерна для испытуемого, пеосведо:млёппоzо об истинных целях эксперимента. Ошибка уравнивания двух стиму лов при такой стратегии поведения оказывается на порядок меньше той, которая может быть получена у того соответствующих разъяснений и реализации же испыт уемого после им другой стратегии, характерной для осведомлёппоzо испытуемого. Она состоит в том, что испытуемый своими действиями пытается определить такую искомую величину перемениого раздражителя, которая является границей зоны субъективного равенства, причем со стороны меньших или больших значений в зависимости от указа ний экспериментатора . Как мы уже говорили выше (см.п.3.4.3), при шкаляровании ощу щений пороги (как верхний, так и нижний) определяются отделыю и используются для разметки соответствующей шкалы ощущений. Если же конечной целью исследовательской работы являет ся зависимость величины дифференциального порога от величины сти мула, бой, ·го величины верхнего а полученную и нижнего порога усредняют между со среднюю величину дифференциа.,"'Iьного порога считают соответствующей величине этnлонного (неизменного) в дан ном опыте стимула. Проведённый анализ стратегий поведения испытуемого не только 59 убеждает в необходимости формулировки таких инструкций испыту емому, которые бы адекватно соответствовали целям эксперимента, но и определяет начальную то дополнительное условие величину изменяемого стимула процедуры определяет метода, что эксперимен татор. 3.5.2. При подготовке Подготовка эксперимента эксперимента в предварительных опытах определяют примерные величины дифференциальных порогов в ин тересующем диапазоне значений исследуемого параметра раздражи теля и подготавливают средства управления таким образом, чтобы получить не только требуемую точность измерения, но и удобство управления. При этом считается, что испытуемый не должен знать о точности своих установок переменнога стимула, так как якобы любому в роли испытуемого присуще возможных . Что резуль·гата стремление может измерения, привести, имеющим показать таким лучший образом, результат к психологическую, из искажениям внесенсорную природу (причину). 3.5.3. Процедура метода При проведении эксперимента необходимо учитывать, кроме ска занного выше, измерительного что хоть прибора, испытуемый но остается и используется живым в качестве человеком, а стало быть: 1) он настраивается на воздействие, и его чувствительность в начале эксперимента может возрастать в определенных пределах; 2) он после непродолжительного периода стабильной работы устает (начинает отвлекаться) и его Чувствительность начинает уменьшать ся. Разные эксперИментаторы учитывают эти процессы в своей рабо те по - разному, вплоть до определения зависимости величины искомого порога от времени работы в эксперименте. 3 .5 .4. Обработка результатов измерений При достаточно большом количестве экспериментальных опреде лений 60 одного и того же дифференциального порога распределение ответов испытуемого нормальным может законом и в быть аппроксимировано зависимости от припятой чаще им всего стратегии будет расположено на оси стимулов либо как показало на рис.26а, что соответствует первой из рассмотренных в п.3.5.1 стратегий по ведения испытуемого, либо как показало на рис.26б, что соответ ствует второй стратегии поведения. б/S[?\ с .., Рис .26 . Расnределе ние ответов ис пытуемоm : в nо веде i<И Я (см . текст выше) . с~ с с~ nервая стратегия; б - вторая страте гия · В настоящее время экспериментаторы, как уже говорилось, пу тем соответствующих инструкций чаще всего получают распределе ния ответов, показанные на рис.26б. Стандартная в настоящее время процедура обработки результатов измерений , содержащих значительную случайную погрешность , уже напоминалась в п.3.4.2.3 и, на наш взгляд, не требует дополнитель ных разъяснений. В результате обработки для каждой из границ зоны субъективно го равенства (см.рис.26б) получают оценки математических ожида ний пороговых стимул ов: - для верхней границы пороговую величину стимула обозначим по - первым буквам сло в: стимул пороговый верхний - Спв(Сст), а скобки традиционно обозначают, что сnв- функция величины стандар1' 8 с ет ; - для нижней аналогично - границы - пороговую величину стимула обозначим Спн(С".,J. Точность определения Cn8 (C"'r) и Спв(Сст) стандартно характеризу ется границами доверительных интервалов для этих оценок: - для верхней границы для нижней границы - Спн(Сст ) ± - Спн(СС'Г) ± L\, 8 (Сст); дшiСст). После эт ого определяются: 1. Верхний дифференциальный порог (функция величины стандарт н ого стимула) dСuв(Сст) = Спв(Сст) - Сет • точнос·гь определения ризоваться величиной которого практически довери·гельного всегда интервала - может характе дпн(С".,,}, то есть 61 ДПв(Сст) 2. = dСпв(Сст) ± Дпв(Сст). Нижний дифференциальный порог (функция величины стандарт ного стимула) . dСпв(Сст) = Спн(Сст) - Сет , ;и аналогично, характеризуя точность измерений , ДПв(Сст) = dС пв(Сст) ± Дп н(Сст) . В дальнейшем мы будем опускать для лаконичности записи зна ки, обозначающие, что найденные величины- это функции ест. С исторической точки зрения необходимо указать, что основатель ме'rода Г.Фехнер в качестве меры чувствительности использовал ве личину среднего отклонения результатов измерения порога, т.е. ве личину: - для верхнего дифференциального порога Е= - n *~ •= 1 1 сnв - cnвi 1 ; для нижнего дифференциального порога n Er ~ 1=1 ~ 1 спв - спнi 1 ' = где n -число измерений, Именно величин у F i - порядковый номер измерения. 0,5( F 8 + Fн ) Г.Фехнер называл = средней ошибкой и полагал , что она прямо пропорциональна порогу и дол жна р ассматриваться как показатель чувствительности. В настоящее время величина средней ошибки используется ред ко, так как она не является стандартной, а по смыслу аналогична величине доверительного интервала, пользуется всегда практически как которая в настоящее характеристика, время ис позволяющая количественно оценить ясность (отчет ливость) порога, причем любо го, как дифференциального, так и абсолютного. 3 .5.5. Исполь з ование метода средней ошибки для определения абсолютной чувствительности Ме'r од средней ошибки был предложен Г.Фехнером дл я определе ния дифференциальной чувствительности и до настоящего времени так ое понимание сферы его применения является хотя он часто и с пользует ся и для определе ния 62 традиционным , аб с олютных поро гов. Наиболее очевидное основание к этому заключается в том, что абсолютный порог можно рассматривать как частный случай диффе ренциального порога, характеризующийся нулевым значением стан дартного стимула. Поскольку абсолютный порог считается границей, отделяющей ощущаемые стимулы от неощущаемых, то для того, чтобы считать его определенным по методу средней ошибки при соблюдении тех процедурных правил, которые мы уже привt:ли выше, необхuдимu, кроме того, инструктирова·гь испытуемого, чтобы он останавливался не на неличине едва заметного ощущения (как то делается иногда), а на величине раздражителя, при которой он впервые утрачивает впечатление от воздействия стимула на органы чувств. 3.6. Метод постоянных раздражителей (синонимы, встречающиеся в отечественной литературе: метод посто янных раздражений, ме'l' ОД константных стимулов, метод констант, метод частот (или частО'l' НЫЙ метод), метод истинных и ложных случаев, метод верных и неверных случаев, метод правильных и ошибочных ответов) 3.6.1. Идеология метода Как инструмент психофизики метод разработан Г.Фехнером. В основу метода положен тот факт , что реакции испытуемого на сла бые раздражители (в припорогсвой зоне) или при малых различиях двух стимулов (при определении дифференциальной чувствительнос ти) нося'Г верояmпосmный харак·гер. Это наблюдение породило мысль измерять сенсорную чувствительность, определяя относитель ную частО'l'У правильных (а, следовательно, можно и ошибочных) ответов при таких деления ответов испы'l·аниях с целью определения закона распре (см.п.3.2, рис.16). Для получения в измерениях необходимых статистических данных Г . Фехнер предложил, выбрав несколько значений стимула в припорогавой зоне (в настоящее вре мя <Iаще всего 5-10 значений), предъявлять их в случайном nорядке столько раз, сколько необходимо для получения статистически дос товерного результата (чаще всего чения стимула). Поскольку 20-100 выбранные предъявлений каждого зн а значения стимула в ходе опыта не изменяются, то это послужило основанием для формули ровки названия ме·года, вынесенного в заголовок. 63 При статистической обработке ответов испытуемого чаще всего выясняют ход (расположение) интегральной кривой распределения правильных ответов на оси стимулов (рис.16а), а также известный ряд стандартных числовых характеристик: математическое ожида ние, доверительный интервал и др. Сказанное позволяет сформулировать в качестве основного отли чия этого метода от двух, уже рассмотренных выше, то, что здесь пороговал величина определяется не в ходе опыта, а после, в процес се статистической обработки ответов испытуемого. Причем главное, на наш взгляд, в этой мысли то, что в процедурах обоих методов: Е метода минимальных изменений, и, тем более, метода средней ошиб ки, испытуемый получает более или менее .четкое представление с переходе от ощущаемых стимулов к неощущаемым, т.е. имеет воз можность адаптации (сенсибилизации) чувствительности. Чего нет Е методе постоянных раздражителей. На наш взгляд, именно этс обстоятельство обуславливает сложившуюся репутацию этого мето да, как самого точного и надежного и самого универсального метода классической психофизики. 3.6.2. 3.6.2.1. Подготовка эксперимента Определение стимульного диапазона Неудачный подбор раздражителей может привести к тому, чтс стимульный диапазон охватит только часть пороговой зоны так, чтс просто невозможно будет определить величину порога по результа там опыта и, таким образом, затраченное время и усилия могу1 оказаться пущенными на ветер. Поэтому перед основным опытом проводят предварительные из мерения. Если в опыте участвует группа испытуемых, то чаще всегс - методом минимальных изменений. Если испытуемый один, те можно и методом средней ошибки. Но обязательно необходимо уста новить границы пороговой зоны, ориентируясь на типовые цифры правильных ответов: самые слабые раздражители должны вызыват1: около 5% правильных ответов, а самые сильные- около 3.6.2.2. 95 % . Количество предъявляемых стимулов При точном попадании выбранных раздражителей в интересую щую пороговую зону считается достаточным всего стимулов для построения искомого распределения. 64 5-7 значениi1 Количество предъявлений 3.6.2.3. В реальной экспериментальной практике исследователь останав ливается обычно на таком числе проб, которым учитываются особен ности изучаемой модальности, время, которым можно характер опыта, располагать, его трудоемкость, опытность и утомляемость испытуемы х и т.д. и т.п . По данным, пользование от приводимым 20 до в литературе, обычным является ис предъявлений . Причем, как правило, все 100 стимулы предъявляются в одинаковом числе проб, т.е. появление любой пробы равновероятно. Это стало правилам, т.к. многочислен ные исследования показали [8], что вероятность появления стимула может влиять на даваемые испытуемым ответы. Величина межстимульного интервала 3.6.2.4. В экспериментальной практике стало обычным использование один аковых интервалов между стимулами. Причем только соображения удобства принимаются в расчет при выборе либо арифметически равных интервалов, либо равных интер валов на логарифмической шкале, либо на другой шкале стимулов. Порядок (последовательность) предъявлений 3.6.2.5. После п.3.6.2.2 того как которые ), определены будут значения использоваться стимулов в опыте, (п . 3.6.2.1 и решено, и в каком числе проб (п.3.6.2.3) они будут предъявляться, необходимо пронумеровать все пробы (обычно нумеруют в порядке возрастания стимулов). (раньше - Затем с помощью любого с помощью таблиц, сейчас - источника случай ных чисел с помощью ЭВМ) определить тот случайный порядок предъявлений, который будет реализован в опыт е . Экспериментальная ирактика показывает, что исследователь, заранее не состави вший последовательность предъявлений стимулов и подающий их в порядке импровизации, может, даже против своего желания, . лов, применить некую систематичность в чередовании стиму - которую он сам и не заметит, но которую, скорее всего , заметит испытуемый. Объясняе·rся это просто: деятельность экспериментато ра в "живом'"(т .е. сложнее и испытуемый не в автоматизированном) эксперименте разнообразнее, вним ательно чем деятельность всегда испы ·rуемого. А следит за подаваемыми раздражителями. 65 3.6.3. Использование метода ПОС'l' Оянных раздражителей для измерения абсолютной чувствительности 3.6.3.1. Категории ответов Выше уже говорилось, что экспериме н татор предписывае1 стандартные категории ответов испытуемого. При определении абсо лютной чувствительности исnытуемый в оnыте отвечает на вопрос : "Был ли в пробе раздражитель?" Поэтому чаще всего предписывает ся в к~честве стандартной - бинарная система ответов типа "да(+) - нет(-)". Плюс и минус часто используются как графические эквива ленты при nисьменных ответах испытуемых. И все было бы просто , если бы порог был четкой границей. Но это не так. Как следствие , при правильном испытуемых выборе стимулов (см.выше пп.3.6.1 часто появляется стремление к - 3.6.2.1) неопределенным у отве там типа "не знаю" и его смысловых эквивалентов. Поэтом у экспе риментатор должен знать ответы на следУющие два вопроса. Первый: как уменьшить их количество до минимума? Второй : что делать с этими ответами , когда испытуемый дает их вопреки полученной инструкции? Ответ н~ первый вопрос часто снимает втором вопрос. Умень шить количество неопределенных ответов можно усилением инст рукции (то есть категорическим запретом неопределенных ответов) и доопределеннем этой ситуации формулировкой вроде: " В неясных случаях называйте то, что Вам кажется более вероятным по Вашим ощущениям". Если же указанные меры все-таки не приведут к би~арной систе ме ответов, то nри обработке придется строить доnолнительноЕ распределение этих ответов. Специальные исследования этого вопроса [8 ,с.244] выявили , что использование неопределенной категории ответов самым непосред ственным образом зависит от сугубо · внесенсорны х факторов, от той стратегии поведения, кот орой nридерживается испытуемый . Если он "осторожничает ", то широта использования неопределенной катего рии ответов растет. Если он "рискует", то количество неопределен ных ответов поведения уменьшается. исnытуемого Как можно уже говорилось управлять с выше, стратегией помощью системы премий и штрафов (как в денежной форме, так и в виде психологи ческого воздействия). Учитывая сказанное выше, экспериментаторам чаще всего уда ется добиться бинарных отве'l'ОВ (ну, правда, иногда не с первого ра за). 66 3.6 .3.2. Аппроксимация полученных результатов В большинстве случаев аппроксимация результатов; полученных в опытах, проводится с помощью кривой нормального распределе ния. Теоретическим обоснованием для этого служит известная теоре ма Ляпунова. Однако периодически у тех или иных исследователей проступает тенденция сосредоточить свое внимание на наблюдаемых расхождениях психометрической функции с нормальной кривой (список таких работ можно увидеть в [8,с.191]) . Поскольку они не являются правилам, мы не будем здесь оста навливаться на них подробно. Простейшие практические рекоменда ции по выполнению приложении 3. 6. 3. 3. 1. нормальной аппроксимации помещены С другими можно ознакомиться, например, в в [8]. Числовые характеристики чувствительности После аппроксимации по полученной нормальной кривой опреде ляют ная порог как стимул, (50 % ) которому соответствует вероятность обнаружения (частота пятидесятипроцент правильн ых ответов испытуемого). Следует сразу же отметить, что встречаются и другие число вые критерии величины порога , но они 1:н~тречают с я редко (и все реже и реже) . Затем по полученной нормальной кривой определяются квартили распределения ответов: нижний квартиль (в наших обозначениях Сак• в литературе квартили часто обозначают буквой по 25 % вероятности , а верхний (Свк ) - по 75 % Q) - определяется вероятности правиль ных ответов испытуемого. Затем вычисляется величина полуинтерквартильного диапазона: ~Скд = 0 , 5(Свк - Спк) (в литературе его можно встретить также под названием коэффици ента вариативности, или просто вариации с обозначением - V), кото рая для нормального распределения связана с величиной стандарт ного (среднеквадратического) отклонения результата измерения со отнош ением: а ~ 1,483~Скд Затем определяют величину возможной абсолютной ошибки измере ния, то есть доверительный интервал (см. выше п.3.4.2.3) и выража ют результат в ста ндартной форме. 67 Использование ме•r·ода постоянных раздражителей 3.6.4. для измерений дифференциальной чувствительнос•ги 1. Выбирают точку в континууме стимулов, в которой должн а быть определена дифференциальная чувствительность . Этот стимул, называемый каждую стандартом пару стимулов (или эталоном), пробы, входит предъявляемых без изменений испытуемому в для определения различения. Величина второго стимула, входящего в пару, меняется от пробы к пробе. Ограничим данное рассмотрение лишь случаем измерения только верхнего дифференциального порога по отношению к выбранному стандарту. Представляется, что любой желающий сможет при необ ходимости измерения нижнего порога применить приведеиные ниже рекомендации по аналогии. 2. Перед основным опытом проводятся предварительные измере ния для установления границ пороговой зоны. По аналогии с тем, что описано в п.3.6.2.1. Самое малое отличие варьируемого стимула от стандартного должно определяться испытуемыми с 5% (пятипроцентной ) частотой правильных ответов, а самое большое отличие - с 95 % частотой. 3. Так же, как и при имерении абсолютной чувствительности, выбирают: - количество предъявляемых стимулов количество предъявлений пар- от 20 - 5-7 (п.3.6.2.2); 100 (п.3.6.2.3); до одинаковые интервалы междУ стимулами на выбранной шкале сти- мулов (п.3.6.2.4); - случайный порядок предъявлений (п.3.6.2.5) . Случайный порядок не только изменяемого стимула, но это касается и того , какой сти мул предъявляется первым: стандартный или изменяемый. 4. Необходимо установить стандартные категории ответов испы туемых. Чаще всего в экспериментальной практике испытуемым предлагаю•г опредеЛить: первый стимул (по порядку предъявления в пробе) "больше" (> ) или "меньше" ( < ) второго, пытаясь получить бинарную систему ответов (см.п.3.6.3.1). 5. По поводу аппроксимации полученных результатов здесь сле дует повторить содержание п.3.6.3.2, а по поводу определения чи~ ловых характеристик - п.3.6.3.3. 68 Закон Г. Фехнера 3. 7. Рассмотренное выше (от аксиом Г.Фехнера до методов измерения порогов) позволяет проводить косвенные измерения ощущений, вы зываемых любым отдельно взятым раздражителем. Измерение каждого ощущения в психофизике, созданной Г.Фех нером, представляет собой определение числа дифференциальных порогов от нулевой точки на шкале ощущений (за нулевую точк у шкалы ощущений, естественно, принимают абсолютный порог) до измеряемой величины. К тому времени, результаты когда работал Г .Фехнер, уже были известны исследований дифференциальных порогов слуха , зре ния, кожной чувствительности и др., проведеиных Э.Г.Вебером'", ко торый установил, что в средней, наиболее "рабочей" области диапа зона восприятия каждого сенсорного анализатора относительную величин у дифферен циального порога можно считать неизменной: dСп -- = К с в где (напомним обозначения, припятые дифференциального порога, С это стимул, ро г), Кв - - в п.3.2) dСп - величина величина стимула (в данном случае - возле ко торо го и определяется дифференциальный по константа, пол учившая в литературе название константы Вебера . Например, для уровней громкости в диапазоне в диапазоне часто·г 500-3000 Гц - Кв = 40-100 фон и 0,04-0,05. Указанное соотношение, известное как закон Вебера, вместе со второй аксиомой о субъективном равенстве едва заметных измене ний ощущений позволило Г.Фехнеру сформулировать соотношение dСп dCO=A-C * Вебер Эрнст Генрих (1795-1878) - немецкий ученый, старший из трех братьев. Известен как анатом, физиолог. Ин.член-кор.СПб АН с 1869 г. Вебер Вильгельм АН с 1853 Эдуард (1804-1891) - физик . Ин.член-кор.СПб г. Его именем названа единица магнитного потока. Вебер Эдуард (1806-1871) - физиолог. Установил, что сила мышцы определяется площадью ее поперечного сечения. Определил скорость распространения пульсовой волны. 69 известное под названием основного психофизического закона, зЗ.Iсона или Вебера-Фехнера (в дифференциальной форме). Таким обра- зом, результат измерения ощущения следовало определять как dСп JdCO=A J- - , СО= а следовательно AlnC +В, с где А - коеффициент nроnорциональности, В Интегрирования - возможная константа . В литературе можно встретить различные формы представления этого закона. Наиболее часто принимают В = СО =А( 3.8. lnC- lnC 0 -AlnC 0 Aln(C/ C0 ) • ) = , при этом Основное отличие "современной" nсихофизики от классической В кавычки слово "современная" (психофизика) взято для того, ' чтобы не путать его с обозначением психофизики реального, настоя щего времени. К сожалению, в большей части литературы этих кавычек нет и у читателя часто создается ошибочное впечатление. Тогда как современная {без кавычек) психофизика включает в себя и классическую, и "современную" психофизики так же, как совре менные измерения включают в себя и прямые, и косвенные, и т.д . .. имерения Не вдаваясь основным в исторические подробности, отличием "современной'' сразу психофизики от отметим, что классической является припятне первой основополагающей аксиомы с содержани ем прямо противоположным, чем у Г.Фехнера (см.п.3.2). Таким об разом, здание той психофизики, которую называют "современной" (можно предложить зрительный образ отдельно стоящего корпуса, как в новостройках), базируется на фундаменте следующей первой аксиомы: Аксиома NQ 1. средственно Ощущающий человек (перцепт) может прямо и непо количественно оценить интенсивность собственных ощущений. Поэтому большая часть "современной" психофизической проблема тики связана с изучением измерений, так или иначе относящихся к сенсорным шкалам, используемым для nрямых измерений надпоро говых ощущений и восприятий. Об этих шкалах речь пойдет ниже. 70 Отличие классической психофизики от "современной" хочется подчеркнуть следующим образом. Классическую психофизику (с её косвенными измерениями) называют объективной, в противовес ''современной" психофизике (с её прямыми измерениями), которую называют субъективной психофизикой. В качестве основной причины , которая вьшвала необходимость по строения психофизики заново, начиная с основ (но с опытом прош лого), можно назвать, по нашему мнению, то, что вне классической психофизики ческие, оказались сложные, психологические, многомерные социальные объекты, феномены и, что эстети особенно важно на наш взгляд, качественные характеристики. Применитель но к нашему предмету (обозначенному на обложке) - это качествен настоящее время трудно назвать модальности, свойства пер ные характеристики того, что мы видим и слышим. В цептов или области деятельности человека, подвергнуты психофизическому обмеру с которые помощью не были бы новых прямых методов. Достаточно перечислить отдельные свойства, подвергавшие ел экспериментальному исследованию в последние несколько десяти летий с помощью этих методов, чтобы представить всю широту их применения: но запах, воспринимаемая светлота, вкус, толщина, высота тона, длина множественность, мельканий изображения, ция , громкость, удаленность , и яркость, площадь, тяжесть, электрический удар, зритель длительность, скорость , температура, темп вибра боль , субъективная трудность запоминания чисел или слов и т.д. 3.9.Шкалы психофизических измерений Поскольку человек различает степень выраженности I~аждого ощущаемого свойства воспринимаемых объектов, то человек может свои возникающие ощущения обозначать числами. Приписывание чисел при субъективной количественной оценке воспринимаемой выраженности чего-либо в соответствии с каким либо правилом создает некоторую шкалу. Разные правила дают разные измерения и разные шкалы. Таким путем создаются субъективные (синонимы:психологические , психофизические) шкалы измерения ощущений и восприятий. Как и при любых физических измерениях в психофизике стре l11ятся к взаимно однозначному соответствию измеряемых свойств объектов и свойств чисел. 71 Однако такое соответствие установить удается не всегда. Ча ст о достаточным оказывается установление соответствия на одном из четырех уровней, которые мы приводим, начиная с низшего. В основе этого деления лежат разные эмпирические операции , которые определяют соответствующие шкалы измерений. l.Первый уровень характеризуется эмпирической операцией установления отношения равенства междУ объектами. Эта операция определяет шкалу наименований (подробнее и с примерами см . ниже). 2.Второй уровень характеризуется операцией установления от ношений "больше-меньше", что соответствует шкале порядка. 3. Третий уровень (установления) характеризуется операцией определения интервалов или разностей типа 4-0 = 5 - 1 = 6-2 = 7-3=8-4= 5-0 = 6 - 1 = 7-2=8-3 = 9-4 = Что создает шкалу интервалов. 4.Четвертый уровень характеризуется операцией установления (определения) равенства отношений типа: 2 1 3: 1 = = 4 6 2=6 2=9 3 = 8:4= .. . 3 = 12: 4 = .. . Что создает шкалу отношений. Шitала наименований результате простого роль обозначений. - наиболее общая и простая. Получается в приписывания чисел объектам. Чи сла играют Типичные примеры: нумерация домов, к вартир , телефонов и т.п. Для построения и использования шкалы наименований необхо димо провести классификацию объектов шкалирования ( т.к . на од ной улице не должно быть нескольких домов с одинаковыми номера ми, а в одном доме не должно быть квартир с повторяющимиен номерами и т.д.). Иногда это задача совсем не простая, однако в сложных случаях можно воспользоваться безошибочными форм ал ь ными процедурами, например из [12]. Шкала порядка является результатом упорядочивания об ъектов (явлений) шкалирования в каком-либо отношении, т.е. расположе ния их в порядке величины или достоинства. 72 Примерам шкалы данного типа могут служить места участников спортивных соревнований после их завершения (например, бегунов в одном забеге, но без времени, затраченного на преодоление дистан ции). Другими примерами шкал порядку, например: запахов порядка .являются расположения по приятности, почерков по по красоте, разрядов рабочей квалификации и т.п. Хотя шкllлы порядка - и достижения статистики, простые шка.пы, не использующие методы но они часто являются основными, а ино гда и единственными для оценки вещей и явлений в определенном интересующем отношении (например, в эстетическом или в любом другом случае субъективного предпочтения). Шкалы интервалов различие (расстояние) mкалируемыми позволяют количественно между любой парой свойствами объектов, определить обладающих (позволяют ответить на вопрос: определяют истинно нулевую на сколько единиц шкалы?). Однако эти шкалы не точку отсчета. Нулевая точка отсчета вводится условно по соображениям удобства. Примерами 1·аких шкал являются шкалы измерения температу ры по Цельсию и по Фаренгейту, другой пример - календари. Для данных шкал характерна возможность пересчета числовых значений по одной шкале в числовые значения по другой шкале с помощью уравнения х'= ах+ Ь. Например, Относительно шкал интервалов t"C = 5/9 (t"F- 32°F). бессмысленно утверждать, что одно значение измеряемой величины во столько-то раз больше дру гого, например, 80°F в два раза теплее, чем 40°F(a уж тем более, чем 40°С). Шкалы отношений являются шкалами высшего порядка. Эти шкалы позволяют определить отношение двух объектов, т.е. отве тить на вопрос: во сколько раз? Эти шкалы предполагают существование абсолютного нуля, ха рактеризуются наличием одних числовых значений равных единиц. Возможен шкалы к другим путем переход от умножения на константу: х'= ах. ' Примеры шкал данного типа - это шкалы - кости звука, яркости изображения и т.д. высоты звука, гром 73 3.1 О. Методы шкалирования В психофизическом шкалировании можно выделить две группы методов: 1.Непрямые методы, т.е. методы косвенного шкалирования , разработанные кл ассической (объективной) психофи з икой; 2.Прямые методы, т.е . методы "современной'' (субъективной) психофизики. 3.10.1.Методы косвенного шкалирования К первой группе методов косвенного шкалирования относятся ме тоды, при которых исследователь опосредованно (косвенно) оценив а ет изучаемый параметр и которые дают соответствующую единицу измерения для построения шкалы ощущений.Исследователями этого направления психофизики используются три единицы измерения для шкалирования субъективных ощущений: 1) 2) 3) дифференциальный порог; время реакции; дисперсия или любая другая вероятностная мера разброса ответов испытуемого, как мера уверенности суждения. Основанием для использования той или иной ед иницы из мерения для построения соответствующей шкалы всегда служит допущение (постулат, аксиома и т.д.), что они - эти единицы - являются субъективно равными на всей психофизической (психологической) шкале . 1.Метод шкалирования приведеиных Г.Фехнера (см.п.3. 7), основанный на выше в п.3.2 аксиомах , состоит в определении силы любого конкретного ощущения как суммы всех дифференциальных порогов на шкале до него. Другими словами, шкала Г.Фехиера получается, если на шкале во здействующего стимула расположить (отметить, прону мероват ь ) едва заметные различия и использовать в качестве шкалы равных интервалов. Попутно заметим, что попытки использовать шкалу Г.Фехнера в качестве шкалы отношений привели к разработке методов прямого шкалирования и формулировке других психофизических зак онов: С.Стивенса, Ю.Забродина (о чем речь пойдет ниже). 2.Время простой сенсомоторной реакции человека . Это время , необходимое для припятня решения и оповещения об этом п ут ем со вершения простого движения, например, поднять руку или н аж ат ь 74 кнопку и т.п., что-либо, а в экспериментах, возможны варианты, одна кнопка, а в другом - в которых требуется различать когда в одном случае нажимается другая и т.д. Так вот, в качестве единицы измерения время реакции (ВР) используется давно (историческую справку можно получить в [9]). Это использование основано на том факте, что чем меньше раз личие между двумя ощущениями, тем больше требуется времени, чтобы его заметить. Таким образом, если какие-то различия в интенсивностях стиму лов требуют равного времени для их обнаружения, то различение в том и другом случае равно по трудности и, следовательно, сами раз личия субъективно равны между собой. Поэтому , которой мы имеем если мы владеем различаем меру для мерой для между собой измерения два субъективных измерения · труднос·rи, стимула, мы различий. тем с самым Такой мерой может служить время простой сенеоматорной реакции (ВР) . Причем ВР считается мерой универсальной, только различия интенсивности, позволяющей шкалировать не но и различия качественные. Шкалпрованне осуществляется обычно в одном из вариантов. !).Определяют ВР на широкий ряд стимулов, а затем шкалируют этот ряд в единицах ВР. 2).0пределяют различия, вызывающие ответы с равным ВР , а затем размечают шкалу стимулов, исходя из сделанного допущения, что эти различия стимулов представляют собой субъективно равные при ращения. 3.При шкалировании, основанном на равной уверенности сужде ния, мер, может использоваться стандартное в качестве о·rклонение или единицы измерения, величина доверительного напри интерва ла. Причем это использование аналогично использованию ВР. 3.10.2. В основе прямого можности прямой, Методы прямого шкалирования шкалирования непосредственной лежит предположение количественной оценки о воз субъ ектом величины каждого своего ощущения, а также ощущений, выз ванных двумя (и более) стимулами. Таким образом, прямые методы шкалирования позволяют иссле .цователю непосредственно измерять интересующие параметры, ис nользуя испытуемого в качестве своеобразного измерительного при бора. 75 Методы прямого шкалирования по названиям очень разнообраз ны, но передко очень похожи междУ собой по сути. Приведем основ ное содержание некоторых из них в соответствии с определяемым типом шкал. l.Методы определения порядковых шкал. l).Метод парных сравнений. Все стимулы, которые должны быть упорядочены (в интересую щем отношении) предъявляются испытуемому во всех возможных парах. Испытуемый оценивает, какой стимул в паре (в зависимости от заданного экспериментатором вопроса) либо "больше"("меньше"), либо "лучше"("хуже"), то есть упорядочивает. Предъявляя все пары в случайном местами в паре, избавляются от порядке и меняя стимулы временной и пространствеиной ошибок (см.выше). Если различия "неочевидны", то образцом процедуры может быть метод постоянных раздражителей. А результат измерения бу дет вероятностным. 2).Метод ранжирования. Каждый испытуемый упорядочивает стимулы по собственному усмотрению. Затем экспериментатор для каждого стимула определя ет средний ранг и таким образом получает среднюю упорядочен ность. Подробнее познакомиться с методами в определения специальной шкал литературе, порядка например можнс в [9] (< примерами и библиографией). 2.Методы определения интервальных шкал. l).Метод уравнивания сенсорных расстояний (интервалов иш разностей). При таком шкаляровании предоставленных, как в испытуемые методе ·постоянных должны выбрать раздражителей) (и: ил1 установить сами (как в методе средней ошибки) ряд стимулов так чтобы они (эти стимулы) отмечали субъективно равные расстояния J интересующем континууме. Чаще всего используется метод деления интервала между стиму лами пополам (хотя известны примеры деления интервала на разно количество частей). фиксированных При стимула и этом испытуемому предлагают предъявляют установить (или дв выбрать третий стимул в середине междУ ними, т.е. на субъективно равн01 расстоянии их друг от друга. 76 Примечание. лам нельзя всего Деление ощущения стимульного интервала попо п угать с делением ощущения пополам - это всего один ощущения из методов пополам. Деление построения ш калы отношений. При последовательном повторении такого деления мож но дойти в пределе до нулевой отметки субъективной шкалы, а при последовательном делении ощущения интервала можно в пределе достичь лишь фиксированного нижнего края заданного интервала. 2).Категпр и а.льное шкалираванне - группирование (категориз а ция) стимулов. Подробное описание и классификация методов этой группы даны У.Торгерсоном (излагается по [9)}. В основу своей классификации У.Торгерсон (1958) положил два критерия: 1(А) - количество одновременно предъявляемых стимулов (определя ется условиями эксперимента}, может быть: 1.1 1.2 - предъявляется единственный стимул; 2(В) - предъявляется множество стимулов; предписанное или свободно выбранное число категорий с ужде ния (предписывается инструкцией экспериментатора) , может быть: 2.1 2.2 - число категорий предписывается; -число категорий не ограничивается. С помощью этих двух критериев, каждый из которых у него при нимает только два значения, он получил классификацию, соС'l' ОЯ щую из четырех групп: 1 2 3 4 группа группа группа группа 3. (1.1 + 2.1) (1.1 + 2.2)(1.2 + 2.1)(1.2 + 2.2) - обычные методы единственного стимула; графическая оценка шкал; установление равнокажущихся интервалов; методы упорядочивания. Методы шкалирования отношений. С.Стивенс дает следующую классификацию всего разнообразия ыетодов в четыре основных метода с вариантами внутри каждого. 1. Оценка отношений: а) прямые количественные измерения отношений; б) вариант с .. постоянной суммой''. 2. Установление (продуцирование) отношений: а) деление (фракционирование); б) умножение (мультиплицирование). 3. Оценка величины: а} задан модуль (т.е. задан масштаб , мера); б} без модуля (т.е . масштаб не обозначен}. 77 4. Установление (продуцирование) величины. При пша.лироваиии по методу оценки отношений испытуемому предъявляют два стимула известна (иногда более), экспериментатору. Задача интенсивность которых испытуемого - оценить субъ ективно отношение между ними в числах (метод 1а) или выразить эт о отношение, разделив 100% - "постоянную сумму"(метод качестве оценок между двумя стимулами, 16) - в отношение которых опре деляется. При пшалировании по методу установления (продуцироваиия) отношений (метод 2) предъявляется стандартный (эталонный) сти мул, а испы·rуемый, регулируя величину перемениого стимула или выбирая его из готового ряда, находит такой, ощущение которого оценивается им как половина (или другая часть) ощущения, вызван ного стандартным стимул ом. В таком виде этот метод получил наз вание метод фракционирования (2а). В другой форме, больше стандартного, когда ищется этот метод стимул в называется или мультиплицирования (мультипликации в 2 раза (или более) методом умножения [9]). При пшалировании по методу оценки величины в первой его форме испытуемому предъявляется стандартный стимул с обозна ченным экспериментатором модулем. Модулем может быть принят наименьший , средний или шкалируемых стимулов , ветствующее число наибольший по интенсивности в ряду которому произвольно приписывается с оот (1, 10 или 100). Испытуемый должен численно оценивать переменные стимулы в форме их отношения к модулю. Во второй форме этого метода модуль не задается. Испытуемый его выбирает сам, оценивая стимулы, после знакомства со всем диа пазоном их значений в эксперименте . При пшалировании по методу продуцированин веJiичины предъявляется стандарт с обозначенным или необозначенным моду лем . Испытуемый должен которых по его продуцировать стимулы, ощущениям находится в заданном ин1·енсивность отношении к модулю. 3.11. Долгое время во Степенной закон С.Стивенс а многих областях для определения величины ощущения практической дея·rельности o•r воздействия пользавались законом Г.Фехнера как единственной, хо·rя и косвенной, мерой его измерения. 78 Но в 30-е годы нашего столетия резко повысился интерес к тому, как человек воспринимает различные физические стимулов внешнего мира. В частности, характеристики этот интерес был связан с развитием радиотехники, телефонной связи и телевидения. Это выз вало большое количество исследований по определению оптималь ных параметров электроакустической аппаратуры. Здесь несомнен ный и принципиальный интерес представлял характер зависимости между звуковым стимулом и ощущением. В частности, неожиданными оказались результаты уравнивания громкостей звуков разных частот. Оказалось, что количество едва заметных различий равногромких звуков разных частот не совпада ет между собой и не равно количеству едва заметных различий рав ногромкого эталонного звука с частотой Гц · 1000 (H.Fletcher, W.Munson, 1933). Возникло сомнение в верности постулата Г.Фехнера о субъектив ном равенстве едва заметных различий для громкости. Кроме того, если бы этот постулат был верен, то два звука одной частоты, с убъ ективная громкость которых относится как 2:1, должны содержа'rь соответственно и количество едва заметных различий, относящихся как 2:1. Но экспериментально неоднократно доказывалось, (S.Stevens, 1936, 1957; G.Miller, 1947; и др.). что это не так Поэтому первыми отказались от логарифмического закона зави симости величины акустики, 'Г.к. ощущения именно им от была интенсивности крайне стимула необходима именно работающая шкала. В 1933 году Х.Флечером и У.Мансоном была создана шкала, по казанная на рис.27. По оси ординат О'rложена субъективная гром кость стандартного тона частоты 1000 Гц , а по оси абсцисс его у ро вень в дБ. Абсолютному порогу приписан уровень давления в ноль дБ, которому авторы поставили в соответствие модуль субъективного ощущения, равныii единице. В их экспериментах по шкалированию громкости пекоторой первоначальной опорой для установлении отношения громкостей 1:2 (один испытуемых к двум) при сл ужило слушание одним и двумя ушами. В настоящее время стандартизована в международном масштабе немного отличающаяся шкала громкости (см.например [13]). Аналогичные работы в это же время ттронодил С . Стивенс , главлявший в 1936 во з году психаакустическую лабораторию в Гарвард ском университете. 79 100000 50000 li 10000 5000 11 11 1000 500 1 100 50 1 lO 10 20 30 40 50 &О 70 80 90 100 Рис.27. Субъе ктивн ая шкала г ромкости Х. Флетчера и У .Мансона в пороговых единицах. По оси абсцисс отложен а интенсивность звука в дБ 80 Допуская валидиость (валидность - "калька" с английского слова valid - действительный, имеющий силу; употребляется в настоящее время как термин без перевода) таких шкал, он применял метод прямой оценки (1а) к поднятию грузов, громкости звуков и многим другим более модальностям 20 (известны перцептинных результаты континуумов). таких Анализ его измерений полученных шкал отношений показал, что закон Вебера-Фехнера справедлив не для всех модальностей. В связи с этим С.Стивенс сформулировал свой закон психофизи ки, который называют его именем или степенным законом. В преде лах справедливости закона Вебера (см.п.3. 7) С.Стивенс постулировал неизменность ощущений: относительной (dCO/CO) = величины едва заметных различий пост., что в совокупности с дробью Вебера дало основание записать дифференциальное уравнение dCO dC СО (С- С 0 ) - - = n -- - - · где n - коэффициент пропорциональности. После интегрирования lп (СО) = где К - n ln (С - константа интегрирования. С0 ) + К , После потенцирования С.Стивенс получил соотношение СО = К (С - C0 )n , которое показывает, что ощущения связаны со стимулом степенной зависимостью. В 1940 году С.Стивенс и Дж.Фолькман которая стала, по выражению А.Пьерона, выдвинули гипотезу, ··новой психофизической доктриной". Она сводится к следующим положениям. 1. Форма психофизической зависимости между стимулом и ощущением определяется физиологическими процессами, лежащими в основе ощущений. 2. Различение интенсивности стимула в таких психофизических континуумах, как, например, громкость, яркость, тяжесть поднима емого веса и др., основывается на количественных изменениях соот ветствующих физиологических процессов и носит аддитивный характер. Перцептинные континуумы, к которым можно поставить вопро сы: "сколько?" ltлaccy или континуумов · Называть "как много'!", (prothetic), С.Стивенс относит который уместно, к первому на наш взгляд, количественным. 81 Именно для них форма зависимости между стимулом и ощущением хорошо аппроксимируется степенным законом. З.Второй класс перцептинных континуумов включает модально сти ощущений, различение в которых происходит на основе физио логического возбуждения новых ре цепторных групп . В связи с изме нением места физиологического возбуждения при таком характере различения второй класс психофизических континуумов С.Стивенс называет шetathetic. На наш взгляд, этот второй класс целесообраз но называть качественным. К этому классу можно поставить вопро сы "какой?", "где?". К этому классу континуумов относится ощущение высоты зву ка, угла наклона линии и др. Для модальностей этого класса зависимость между стимулом и ощущением не всегда описывается степенной функцией и лучше согласовывается с фехнеровским законом. Для подтверждения валидиости прямых количественных методов измерений одномерных стимулов и получаемых в результате приме невил этих методов степенных функций зависимостей между величинами стимулов и интенсивностями ощущений С.Стивенс раз работал новый психофизический подход и соответствующий метод, названный методом кроссмодальных сопоставлений. Сущность метода заключается в следующем. В зависимости от интенсивности измеряемого стимула одной модальности (например, предъявляется тон 1000 Гц) испытуемые подбирают стимул, равный ему по интен сивности, но другой модальности (например, силу сжатия динамо метра правой рукой). Таким образом, при этом отсутствуют вербаль ные (словесные) ответы испытуемых в форме числовых оценок вос приятия. Основу метода составляют следующие соображения. Допустим, что для сопоставляемых модальностей справедливо n т со1 = К 1 С 1 СО 2 = К 2 с 2 . COz ' то Kl cl n = Kz с2 Dl ' а после логарифмирования ln К 1 + n ln С 1 = ln К 2 + т ln С 2 • Пусть К 1 = К 2 , тогда ln С 1 = (rn / n) ln С 2 , то есть описанная выше процедура . Тогда , если ·col и = nодбора должна давать фукцию, наклон которой к оси стимулов на графике в отношением двойных логарифмических показателей Неравенство К 1 и К 2 степеней определяется модальностей. може•r лишь поднять или опустить эту прямую на рассматриваемом графике . 82 координатах уравниваемых Эксперименты подтвердили правильиость этой точки зрения, nоскольку были nолучены практически одинаковые результаты и в прямых количественных определениях отношений, и в описанной процедуре кроссмодальных сопоставлений. 3 .12. Психофизический закон Ю.М.Забродина Может возникнуть вопрос, почему же до настоящего времени ос новной психофизический закон ни в форме логарифмической зависи мости Г.Фехнера, ни в форме степенной зависимости С.Стивенса между величиной стимула и интенсивностью ощущения не получил всеобщего и окончательного признания. Анализ экспериментальных данных, полученных разными иссле дователями, пок. азывает, ч.то результаты объективного (косвенного) шкалирования имеют тенденцию лучше соответствовать логарифми ческому закону, а полученные путем прямого (субъективного) шка лирования - степенному закону. Эти факты дали основание Ю.М.За бродину сделать предположение, что и закон Г.Фехнера , и закон С.Стивенса справедливы только для некоторых определенных усло вий эксперимента и являются лишь некоторыми вариантами какого то более общего закона. Если в основании закона Г.Фехнера л ежит допущение, что кон стантой является величина едва заметного различия ощущений dCO а в основании закона С.Стивенса dCO СО =пост., =nост., то Ю.М.Забродин предложил принять константой dCO --=nост. coz Тогда вместе с дробью Вебера получим dCO --- = COz n dC ------- (С - Со) более общий закон , так как при ется закон Г.Фехнера, а при z = О из этого равенства получа z = 1 получается закон С.Стивенса. 83 В [9,с.52] утверждается, что статистика известны х исследований показывает, что чаще всего параметр чение около 0,5. экспериментах z по литературе приним ает зна На эту же цифру указывают результаты расчетов в определения длительности перцептинной задержки (т.е. ВР) от интенсивности стимула (напомним , что задержка обрат но пропорциональна величине ощущения) . В заключении данного параграфа хочется отметить, что одной из серьезнейших верешеиных проблем психофизики остается наличи е значительных интериндивидуальных различий результатов шкали рования . Изучению природы наблюдаемых индивидуальных разли чий в психофизическом шкаляровании посвящен ряд специальны х исследований, в частности монография [9]. Ниже мы постараемел вкратце осветить указанную проблему . 3 .13. Индивидуальные различия в степени крутизны-пологости субъективных психофизических шкал Для иллюстрации индивидуальных различий субъективны х шкал на рис.28 показавы типовые зависимости, которые отчетлив о показывают три характерных различия субъективных шкал: 1) 2) 3) исходный уровень возбуждения; абсолютная чувствительнос'lъ (абсолютный порог); коэффициент преобразования стимул-возбуждение (ощуще ние). Величины расхождений начала и конца шкал можно охарактери зовать различиями в субъективных оценках, которые можно приво дить из разных исследований. В [9,с.57] приводится пример шкали рования девяти весов в диапазоне от ружено, что вес 10 10 до 506 грамм. Было обна г воспринимался первым испытуемым в более тяжелым, чем вторым, а вес 506 г был в 3 ,2 46 раз раза тяжелее для второго испытуемого, чем для первого. Из приведеиных на рис.28 зависимостей для данного примера подходят а) и в) (точнее не определить из - за отсутствия информации). Из рассмотренных и проанализированных в [9] результатов более двухсот работ разных авторов и собственных специальных исследо ваний делаются следующие выводы различий психофизических шкал . 84 о причинах индивидуальны х Сила. " с и льные·· возб ужде ни я а) I пороги П 20 80 60 40 100 " с ильные" б) I п о роги П бО 10 20 100 80 " сидьные в) nорог 20 40 60 80 100 Рис.28. Рост возбуждения при увеличении интенсивности звуков (в дБ) у двух групп испытуемых, различающихся по силе нервной системы: а) различающихся по иходному порогоному уровню воз буждения; б) с одинаковым исходным уровнем возбуждения; в) раз личающихся по исходному уровню возбуждения, но с одинаковым абсолютным порогом 85 1. В основе индивидуальных различий в психофизическом шка ляровании интенсивности лежат различия в силе нервной системы. В сильной нервной системе возбуждение нарастает более значитель но, чем в слабой при увеличении интенсивности стимула. Это объясняет наличие более крутых шкал у "сильных" и более пологих у "слабых··. При этом мощность нервных потоков, а также разница в мощно сти нервных потоков, вызываемых разными по интенсивности сигна лами, может быть индивидуально различной. Кроме того, в среднем для слабой нервной системы характерен больший исходный уровень возбуждения, чем для сильной (см.рис. 28). 2. При экспериментальной проверке [9] положений п.1 сопостав лнлся полученный у одних и тех же испытуемых ряд физиологичес ких и психологических показателей абсолютного порога до уровня в при звуковой стимуляции от дБ. 120 Субъективными показателями являлись индивидуальные оценки громкости звуков, балльной безразличные, 3) которые были оценки; 2) приятные, кроссмодального получены эмоциональной неприятные, выражения в форме: оценки 1) числовой громкости (звуки болезненно-невыносимые); громкости звуков в мышечном усилии и сопоставлении с длиной линий. Объективными физиологическими показателями являлись: 1) 3) время реакции ВР; 2) кожно-гальваническая реакция КГР ; величины вызванных потенциалов ВП . Получены хорошие совпадения, позволяющие объективно кон тролировать субъективные оценки. 3. В работе [9) впервые изучалось влияние, оказываемое функ циональными состояниями центральной нервной системы противо положного характера · активацианнога и депрессивного · на субъ· ективн.ую оценку силы ощущения звуков разной громкости и ВР на эти звуки. Показано изменение диапазона шкалы оценок громкости и, таким образом, изменчивость шкал под влиянием не только внешних факторов, но и определенных внутренних состояний чело· века. Активация субъективной центральной оценке и нервной системы делает времени реакции более шкалы по пологими, а депрессивное состояние делает их более крутыми . 4. В [9] предложена диагностики силы-слабости шкалирования любых безаппаратурная нервной стимулов системы разной методика путем интенсивности длины линий, тяжести грузов, величины объемов и т.д.). 86 экспресс· субъективного (например, В заключении параграфа считаем необходимым отметить, что с нашей точки зрения работы, начатой в хотелось [9] , бы видеть логическое продолжение в направлении нормализации субъективных шкал при помощи результатов объективных измерений физиологи ческих показателей у одних и тех же испытуемых. На первый взгляд такая нормализация возможна и правомерна, но требует экс периментальной и статистической проверки. 87 Приложение 1 Порядок действий при аппроксимации результатов измерений с помощью кривой нормального распределения 1. Для вычисленных частот правильных ответов по таблице Пl.l определяют величины нормированного отклонения: С-ш z= где С - стимул, m - cr математическое ожидание (в данном случае, для нас, это пороговый стимул, который соответствует аппроксимирующего распределения), cr - 50% вероятности среднеквадратическое от- клонение искомого норма.:r:rьного распределения: P(z) = 1 ~ 1 - о 5z z J е · 2 dz - Q() " 21t Таблица Пl.l р z р z р z 0,001 0,002 0,003 0 ,004 0,005 0,006 0,007 0 ,008 0 ,009 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0 ,080 0,090 0,100 0,110 0 , 120 0,130 0,140 0,150 -3,09 -2,88 -2,75 -2,65 -2,58 -2,51 -2,46 -2,41 -2,37 -2,33 -2,05 -1,88 -1,75 -1,64 -1,55 -1 ,48 -1.41 -1,34 -1,28 -1,23 -1,18 -1,13 -1 ,08 -1,04 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0 , 23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32. 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 -0,99 -0,95 -0,92 -0,88 -0,84 -0,81 -0,77 -0,74 -0,71 -0,67 -0,64 -0,61 -0,58 -0,55 -0,52 -0,50 -0,47 -0,44 -0,41 -0, 39 -0,36 -0,33 -0,31 -0,28 0,40 0,41 0,42 0 ,43 0 ,44 0,45 0,46 0,47 0 ,48 0,49 0,50 0 ,51 0,52 0,53 0,54 0, 55 0 ,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 -0,25 -0,23 -0,20 -0,18 -0,15 -0,13 -0,10 -0,08 -0,05 -0,03 0 ,00 0,03 0,05 0,08 1 Знаки при величинах 1 z 0,13 0,15 0,18 0,20 0 ,23 0 ,25 0 ,28 0,31 0,33 z 0,36 0,64 0,65 1 0,39 0 ,66 0,41 0 , 67 0,44 0,47 0,68 0,50 0,69 0,70 0,52 0,71 0,55 0,58 0,72 0,73 0,61 0,74 0,64 о, 75 0,67 0 , 71 0,76 0,77 0 , 74 0,77 0,78 0,81 0,79 0 ,84 0,80 0 ,81 0,88 0,92 0,82 0,83 0,95 0 ,84 0 , 99 0,85 1,04 0,86 1 ,08 0,87 1,13 р z 0 ,880 1,1 8 0,890 1 1,2 3 1,2 8 0,900 1,3 4 0,910 1,4 1 0,920 0 ,930 1,4 8 0,940 1,5 5 1,6 4 0,950 0 , 960 1,7 5 0,970 1,88 2,0 5 0 ,980 0,990 2,3 3 0,991 2,3 7 0,992 2,4 1 0,993 2,4 6 0,994 2,5 1 2,5 8 0,995 2,6 5 0,996 2,7 5 0,997 0,998 2,8 8 0,999 3 ,0.9 1 1 приведены сообразно описанию, данном у в разделе о методе постоянных раздражителей. 88 о;10 р Результа•гы измерений порога каждого испытуемого при этом 2. обычно представляют в виде таблицы. Например, для 5 значений стимула в пороговой зоне ниже предложен ее вид (см . табл . П1.2). Таблица П1.2 Стимулы , С cl Cz Сз с4 с5 Частоты, Р pl Pz Рз р4 р5 ... ... zl Zz z3 z4 zs ... Отклонения, z Достоинством такой репрезентации экспериментальных данных является то, что если функция Р (С) является заведомо нелинейной, то функция принятая z(C) должна бы·гь линейной гипотеза о при:f!адлежности ( если, конечно, · справедлива экспериментальных данных нормальному распределению). Насколько эта функция линейна убедаются (при необходимос 3. ти) простым графическим способом, строя график Если экспериментальные точки нетО"-IНО z(C). ложатся на одну пря мую линию , то необходимую линию проводят "на глаз" так, чтобы отклонения экспериментальных точек от проведеиной линии были минимальны. Проведенныя прямая и будет представлить искомо е распределение. Порог определяется как величина стимула, 4. ствует 5. z Искомые начения соответствующих 6. ных которой соответ = О (определяется по аппроксимирующей прямой л инии) . z = ±1 ±cr получают после определения стимулов , (по аппроксимирующей прямой) . Аналитические способы определения величин, по п.4 и по п.5, как правило, уточняют уже nолуч е н найденные таким простым способом, но не более, чем во втором знаке после запятой. 7. Если разброс экспериментальных точек настолько большой, что вызывает сомнение в исходной гипотезе нормальности, то следу ет провести проверку гипотезы (см., например, [8,с.202]). 89 ЛИТЕРАТУРА 1.Ишуткин Ю.М.,Раковский В.В. Измерения в аппаратуре записи и воспроизведения звука кинофильмов . - М.:Искусство, 1985. 2.Раковский В.В. Уровень технического качества продукции кинема тографии. Сб.тезисов докладов 5 - ой Всесоюзной научно-технической конференции. - М.:НИКФИ, 1979. 3.Никонов А.В. О соотношении громкос·rи звучания речевых и му зыкальных фрагментов РВ и ТВ передач. Труды ВНИИТР, 1978, вьш.10(29). 4.Воронин Л.Г. Физиология высшей нервной деятельности. Уч.пос. М.:Высшая школа, - 1979. 5.Латманизова Л.В. Лекции по физиологии нервной СИС'l'емы.Уч.пос. -М.:Высшая школа, 1965. б.Введенский Н.Е. И.М.Сеченов, И.П.Павлов , Возбуждение, системы. Избранные труды. торможение, Н.Е.Введенский. - М.:Медгиз, наркоз. В Физиология книге: нервной 1952. 7.Мартынов А.В. Исповедимый путь, философские этюды. -М.: Про метей, 1989. 8.Бардин К.В. Проблема порогов чувствительности и психофизичес кие методы. 9. Ратанова - М.:Наука, 1976. Т . А. Субъективное шкалирование и объективные физио логические реакции человека.- М.:Педагогика, 1990. 10.Уваров В.К. Измерения в звуко- и видеотехнике.Часть вопросы метрологии. Элементы теории погрешностей. - 1. Общие Л.: ЛИКИ, 1990. ll.Бехтерева Н.П. О мозге человека. - 12.Светлов В.А. Практическая логика. С.-Пб.:Нотабене, - 1994. С.-Пб.:Изд-во РХГИ, 1995. 13.Цвикер Э . , Фельдкеллер Р. Ухо как приемник информации. -М.: Связь, 90 1971. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Г ЛАВА 1. ..... ............. .. .......................................... .. ... ... ........ 3 НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИОЛОГИИ ОЩ"УЩЕНИЙ ... . .. .. .. ... . ..... .. ... ... .. .... . .. ...... . ..... ... .... .. ... 5 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6 . 1. 7. ГЛАВА 2. Структура нервной системы ... .. ...... ... .......... .. ............... 5 ......................... ....... . .. ........................ ....... . .. 8 Возбуждение ........... ... ........ ................................ . .. . ... . 8 Синапс . ........................................... . .... ........ .. .... .. .. . 16 Рецепторы ..... ...... . ............... .......... . ............... . ... . ..... 16 Анализаторы ............ ... . ............ . ........ ....... ..... . ........ .. 20 Свойства нервных центров ....... . ............................. . ... 21 Нейрон НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИОЛОГИИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ .............. ... .. . ... 23 2.1. 2.2. Рефлексы .. . ............. ... .................. . .. .. ........ .. .... .. .. .. .. 24 Иррадиация, концентрация и взаимная индукция нервных процессов ... . .......... . ...... . ..... .. . .... . ...... . .... ...... 25 2.3 . Типы высшей нервной деятельности человека 2.4. Эмоции .... .. .................................. . ....... ..... .. .... . 30 ..... . .............. ... ...................... .......... .. ...... .... 32 и животных ГЛАВА 3. ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ 3.1. 3.2. 3.3. Общие сведения 3.4. Метод минимальных изменений .. ........... .. ........... 34 ... .. . ............... .. ... .... . ... .... . ... ....... .... . .. 34 .............. ............ 3 5 Понятие севсорной чувствительности Методы психофизических измерений. Общие замечания 3.4.1.Идеология 3.4 . 2.Процедура ......... . ........ . ....... . .. . ......... .. .... .. . . .... 50 .................. . .. .. .. .. ...... 50 метода ................... . ................................ 50 метода ... . .. ... . ................ . .. .................... . ... 53 3.4.3.Использование метода минимальных изменений для измерения дифференциальных порого в 3.5 . ....... .......... 56 Метод средней ошибки .............................................. . 58 3.5.1.Идеология метода ........................ ... ...... .................. . 58 3.5 . 2.Подго'l·овка эксперимента ........................................ .. 60 3.5 . 3.Процедура метода ................ . .................................... 60 3.5.4.0бработка результатов измерений ........................... ... 60 91 3.5.5.Использование метода средней ошибки для определения абсолютной чувствительности .......................... 62 3.6. Метод постоянных раздражителей ...................................... 63 ...... .. ........ ......... ....... ... .....·.................... 63 эксперимента ......................... ..... ......... ........... 64 3.6.1.Идеология метода 3. 6. 2 .Подготовка 3.6.3.Использование метода постоянных раздражителе для измерения абсолютной чувствительности .................. : ......... 66 3.6.4.Использование метода постоянных раздражителей для измерения дифференциальной чувствительности ...... ...... 68 3. 7. 3.8. Закон Г.Фехнера ........................................... : ................. 69 Основное отличие "современной" психофизики от классической ................................................................... 70 3. 9. Шкалы психофизических измерений .. : ....................... .... .... 71 3.1 О. Методы шкалирования ...................................................... 74 3.11. Степенной закон С.Стивенса .............................................. 78 3.12. Психофизический закон Ю.М.Забродина ............................. 83 3.13. Индивидуальные различия в степени крутизны-пологости субъективных психофизических шкал ........ .... .............. ... .... 84 Приложение 1 .......................................................................... 88 Литература ............................................................................. 90 РедакторН.Н.Калинина Формат издания 60х84/16. Печать офсеmая. Подписано к печати ;а Объем 7, 75 Заказ 17% уч.-изд.л. .06.2000 г. Печ.л. 5, 75 . Тираж Редакционно-издательский отдел СПбГУКиТ. ул.Бухарестская, Подразделение 100 экз. Цена договорная 192102. С.-Петербург, 22. оперативной Петербург, ул.Бухарестская, полиграфии 22. СПбГУКиТ. 192102. С.

ФИЗИОЛОГИИ ВОСПРИЯТИЯ ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ

Related documents

Products

Support

ФИЗИОЛОГИИ ВОСПРИЯТИЯ ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ

Related documents

Add this document to collection(s)

Add this document to saved

Suggest us how to improve StudyLib