Пороговые стимулы
Порог определяется как стимул, детектируемый в половине случаев предъявления ( рис. 3.1 ). Кривая, представленная на рис. 3.1, известна как психометрическая функция или кривая.
Сенсорные пороги не постоянны. Они зависят от множества факторов, в особенности от утомления, ситуации, опыта и т.д. Это подчеркивает тонкость физиологии мозга, здесь задействованы многочисленные петли прямых и обратных связей. Мы сможем увидеть, когда будем рассматривать боль , что наша чувствительность к этой пренеприятной сенсорной модальности варьирует очень сильно. В разгар событий мы можем и не почувствовать повреждения, и только потом будем страдать от боли. Сдвиг психометрической кривой вправо встречается и при родах. Болевой порог варьирует и в зависимости от типа культуры. То, что неприемлемо для человека одной культуры - в порядке вещей для другой. Возвращаясь к физиологии, лежащей в основе психофизики, следует, в первую очередь, отметить, что даже в отсутствие стимула по сенсорным волокнам потенциалы действия все же передаются, но с малой частотой. Это - активность покоя . Она может варьировать (в разных сенсорных волокнах) от 1 - 2 имп./с до более, чем 50 имп./с. Когда подается адекватный стимул достаточной интенсивности, частота импульсации возрастает. Ясно, что для ЦНС очень важно отличать сигнал, свидетельствующий о наличии адекватного стимула малой интенсивности, от случайных флуктуаций. То есть, иными словами, отличать сигналы от шума. И активность покоя, и разряд, возникающий на предъявление адекватного стимула, варьируют около некоторых средних. Например, первая из них имеет частоту 20 + 5 Гц, а реакция на стимул - 25 + 6 Гц. Ясно, что эти величины в крайних значениях перекрываются, т.е. ЦНС <не может быть уверена> в том, был стимул или нет. Иногда реакция будет верной, иногда - ошибочной. Эта ситуация приблизительно схожа с сенсорным порогом, определенным нами выше. По мере увеличения интенсивности стимула, сигнал все более и более удаляется от уровня шума. При 30 + 7 Гц "перекрытие" с активностью покоя становится меньше, а при 35 + 8 Гц уже нет сомнений, что стимул действительно присутствует. Отметим, однако, что в приведенном гипотетическом примере разброс частот вокруг среднего значения растет с увеличением интенсивности стимула. Это означает, что с ростом интенсивности стимула амплитуда физических изменений стимула, способного создать минимально различимое отличие стимулов (МРО) тоже растет. Это соотношение было подмечено Вебером в 1834 году и известно как закон Вебера :
рис закон вебера ?? = k x ?, где ?? - МРО, ? - субъективное восприятие стимула, а k - константа. Наиболее часто упоминаемый пример действия закона Вебера связан с восприятием массы. Легко различить массы в 1 и 1,5 кг, но очень трудно, если не невозможно, - 25 и 25,5 кг. Позднее в XIX столетии (1860 г.) Фехнер расширил закон Вебера, дав соотношение между субъективно воспринимаемыми пороговым и надпороговым стимулами. Это соотношение стало известно как закон Вебера-Фехнера : рис закон Вебера-Фехнера ? = k log ?/?0, где ? - субъективная величина стимула по сравнению с пороговой, ? - физическая величина стимула, ?0 - величина порогового стимула, а k - костанта. Почти через столетие, в 50-е годы XX века Стэнли Стивенс исследовал большое количество сенсорных модальностей и показал, что <психофизический закон> следует несколько более сложному соотношению, лучше всего выражаемому степенной функцией: ? = k (? - ?0)n или log ? = log k + n log (? - ?0), то есть, log ? = К + n log (? - ?0). Показатель степени n варьирует от одной модальности к другой: n ?1 для восприятия длины, n ? 0,4 для восприятия яркости, n ? 3,5 - для электрического шока. Некоторые из этих соотношений между стимулом и ответом показаны на рис. 3.2 . Их гораздо легче сравнивать, когда они представлены в логарифмической форме, поскольку это прямые. Хотя в предыдущем изложении мы рассматривали случай, когда импульсация, ответственная за субъективное восприятие, проводится по одиночному сенсорному волокну, - это большая редкость, если вообще возможно. На самом деле все естественным образом воспринимаемые надпороговые стимулы вовлекают больше, чем одно волокно, и, чем выше интенсивность стимула, тем больше сенсорных волокон участвуют в проведении. См. Адаптация и порог стимулаСимпатическая система (сравнение с парасимпатической системой)
