Ощущение и психофизика сенсорных процессов.

Ощущения представляют собой проявление чувствительности, то есть можно сказать, что чувствительность – это способность иметь ощущения.

У человека различают сенсорную и эмоциональную чувствительность. В первом случае речь идет о реагиро­вании на изменения среды путем возникновения или изменения интенсивнос­ти (силы) ощущений, а во втором - путем изменения эмоциональной окраски протекающих психических процессов и состояний. В этой главе мы будем говорить о первом виде чувствительности – сенсорной чувствительности. Удачное определение сенсорной чувстви­тельности дал Б.Г.Ананьев - "способность к распознаванию величины и качества раздражителя".

В случае появления (или исчезновения) ощущения говорят об абсолютной чувствительности, а в случае изменения величины ощущения говорят о дифференциальной чувствительности. Эти два вида сенсорной чувствительности соответствуют двум разным формам познавательной деятельности: первая - процессу обнаружения, а вторая - процессу различения. И данные филогенетической эволюции, и данные наблюдения в онтогенезе за развитием детей показывают, что ощущения являются самой первой и самой простой формой психической ориентировки организма в окружающем мире. В них отражаются отдельные свойства предметов и явлений, с которыми человек входит в непосредствен­ный контакт. Любое ощущение есть простейший процесс взаимодействия организма со средой, в финале которого формируется впечатление о каком-либо свойстве этой среды. Это впечатление называется сенсорным обра­зом. Например, ощущение горячего и холодного, тяжелого и легкого, мягкого и твердого, сладкого и горького и т.д.

Таким образом, ощущение – это первичный познавательный процесс и простейший чувственный образ, отражающий отдельные свойства предметов и явлений при их непосредственном воздействии на организм. Для возникновения ощущений необходимо, прежде всего, наличие воздействующих на рецепторы предметов или явлений реального мира, которые называются в этом случае раздражителями. Воздействие раздражителей на органы чувств называется раздражением.

Физиологическая основа ощущений – деятельность органов чувств. И.П.Павлов назвал эту деятельность анализаторной, а системы клеток, являющихся воспринимающими аппаратами, которые непосредственно осуществляют анализ раздражений, – анализаторами. Работа анализатора носит рефлекторный характер. Рефлекс- это опосредованная нервной системой закономерная ответная реакция организма на раздра­житель. Анализатор характеризуется наличием трех специфических отделов: периферического (рецепторного), передающего (проводникового) и центрального (мозгового). Рецепторы анализаторов находятся в органах чувств – в глазах и ушах, в носу и коже, а также - во внутренней среде организма (в органах пищеварения и дыхания, в сердечно-сосудистой системе и в мочеполовых органах).

Рецепторный отдел анализатора реагирует на конкретный вид раздражителя и перерабатывает его в определенное возбуждение.

Для понимания работы анализатора необходимо учитывать, что:

- периферическим участкам (рецепторным зонам) соответствуют определенные участки головного мозга;

- в центральном отделе каждого анализатора имеется ядро и пери­ферия. В ядре сконцентрирована основная масса соответствующих нервных клеток. Периферия - зона рассеянных клеток, которые включены в области, смежные с ядрами других анализаторов;

- процесс переработки (анализа и синтеза) сенсорной информации осуществляется всеми отделами анализатора, а ощущение является резуль­татом его работы как единого целого (сенсорной системы).

В житейской практике обычно различают пять органов чувств чело­века и соответственно пять видов ощущений: зри­тельные, слуховые, вкусовые, обонятельные и осязательные. И.М.Сеченов говорил о шестом чувстве, подразумевая нечто выходящее за обычные представле­ния о возможностях человека. Например, чувство опасности или то, что иногда заставляет нас оглянуться без осознаваемой причины. Однако анализаторных систем у человека не пять и не шесть, а гораздо больше. Обнаружены сенсорные способности животных, отличные от человека - предчувствие землетрясений, ориентировка перелетных птиц по магнитным силовым линиям Земли, тепловидение у змей и пр.

Отражающие воздействия окружающей среды рецепторы могут находиться на поверхности тела (экстероцепторы) и во внутренних органах и тканях (интероцепторы). Рецепторы, находящиеся на поверхности тела, реагируют на внешние раздражители.

Рис.1. Схема зрительного анализатора.

Такими рецепторами обладают зрительный, слуховой, кожный, вкусовой, обонятельный анализаторы. Деятельность зрительного и обонятельного анализатора проиллюстрирована на рис.1 и рис.2.

Рис.2. Структура и механизм работы обонятельного анализатора.

На рис.3 представлена одна из классификаций основных видов ощущений - английского физиолога Ч. Шеррингтона.

Рецепторы, расположенные на поверхности внутренних органов тела, реагируют на изменения, происходящие внутри организма. С деятельностью интероцепторов связаны органические ощущения. Промежуточное положение занимают проприоцепторы, находящиеся в мышцах и связках, которые служат для ощущения движения и положения органов тела, а также участвуют в определении свойств, качеств объектов, в частности при осязании их рукой.

В зависимости от месторасположения рецептора, таким образом, различают внешние анализаторы (у которых рецепторы находятся на поверхности тела - экстерорецепторы) и внутренние (у которых рецепторы расположены во внутренних органах и тканях - интерорецепторы). Промежуточное положение занимает двигательный анализатор, рецепторы которого находятся в мышцах и связках – проприорецепторы, связанные с кинестетическими ощущениями. Для всех анализаторов общими являются болевые ощущения, благодаря которым организм получает информацию о разрушительных для него свойствах раздражителя.

Рис. 3. Классификация ощущений.

Охарактеризуем кратко основные виды ощущений.

Зрительные ощущения. Они возникают в результате воздействия световых лучей (электромагнитных волн) на чувствительную часть нашего глаза – сетчатку, являющуюся рецептором зрительного анализатора. Свет воздействует на находящиеся в сетчатке светочувствительные клетки двух типов – палочки и колбочки, названные так за их внешнюю форму.

Слуховые ощущения. Эти ощущения также, как и зрительные, относятся к дистантным и также имеют большое значение в жизни человека. Благодаря им человек слышит речь, имеет возможность общаться с другими людьми. Раздражителями для слуховых ощущений являются звуковые волны – продольные колебания частиц воздуха, распространяющиеся во все стороны от источника звука. Орган слуха человека реагирует на звуки в пределах от 16 до 20 000 колебаний в секунду. Слуховые ощущения отражают высоту звука, которая зависит от частоты колебания звуковых волн; громкость, которая зависит от амплитуды их колебаний; тембр звука – формы колебаний звуковых волн. Все слуховые ощущения можно свести к трем видам – речевые, музыкальные, шумы.

Вибрационные ощущения. К слуховым ощущениям примыкает вибрационная чувствительность. У них общая природа отражаемых физических явлений. Вибрационные ощущения отражают колебания упругой среды. Этот вид чувствительности образно называют "контактным слухом". Специальных вибрационных рецепторов у человека не обнаружено. В настоящее время считают, что отражать вибрации внешней и внутренней среды могут все ткани организма.

Обонятельные ощущения. Они относятся к дистантным ощущениям, которые отражают запахи окружающих нас предметов. Органами обоняния являются обонятельные клетки, расположенные в верхней части носовой полости.

В группу контактных ощущений входят вкусовые и кожные (болевые, тактильные, температурные) ощущения.

Вкусовые ощущения. Вызываются действием на вкусовые рецепторы веществ, растворенных в слюне или воде. Вкусовые рецепторы – вкусовые почки, расположенные на поверхности языка, глотки, неба – различают ощущения сладкого, кислого, соленого и горького.

Кожные ощущения. В кожных покровах имеется несколько анализаторных систем: тактильная (ощущения прикосновения), температурная (ощущения холода и тепла), болевая. Система тактильной чувствительности неравномерно распределена по всему телу. Но более всего скопление тактильных клеток наблюдается на ладони, на кончиках пальцев и на губах. Тактильные ощущения руки, объединяясь с мышечно-суставной чувствительностью, образуют осязание – специфически человеческую, выработавшуюся в труде систему познавательной деятельности руки. Если прикоснуться к поверхности тела, затем надавить на него, то давление может вызвать болевое ощущение. Таким образом, тактильная чувствительность дает знания о качествах предмета, а болевые ощущения сигнализируют организму об опасности и имеют ярко выраженный эмоциональный тон. Третий вид кожной чувствительности - температурные ощущения – связан с регулированием теплообмена между организмом и окружающей средой. Распределение тепловых и холодовых рецепторов на коже неравномерно. Наиболее чувствительна к холоду спина, наименее – грудь.

О положении тела в пространстве и движении сигнализируют статико-динамические или кинестетические ощущения. Рецепторы статической чувствительности расположены в вестибулярном аппарате внутреннего уха. Резкие и частые изменения положения тела относительно плоскости земли могут приводить к головокружению.

Особое место и роль в жизни и деятельности человека занимают интероцептивные (органические) ощущения, которые возникают от рецепторов, расположенных во внутренних органах и сигнализируют о функционировании последних. Эти ощущения образуют органическое чувство (самочувствие) человека.

Издавна повышенный интерес проявлялся к так называемым экстрасенсорным, или сверхчувственным, возможностям человека. Под ними подразумеваются либо очень обостренная сенсорная чувствитель­ность к некоторым обычным для человека видам раздражителей (например, улавливание микродвижений или малейших температурных изменений), либо способности к психическому отражению воздействий, обычно человеком не воспринимаемых, для которых у человека в норме природой не предусмотрено специальных органов чувств (например, слабых гравитационных или электромагнитных полей). Некоторые из подобных способностей пока вообще не имеют удовлетворительного научного описания и объяснения (например, телепатия, телекинез и т.п.). Возможно, в будущем, когда эти явления будут больше изучены, в нашей науке появится новая отрасль - психология нечувственного познания.

Характеристики внешнего мира, отражаемые в ощущениях илисвойства ощущений.

Каждый вид ощущений обладает своей спецификой, обусловленной, с одной стороны, многообразием мира и внешних воздействий из него, а с другой стороны, - узкой специализацией анализаторов, реагирующих только на определенные воздействия. Однако имеются свойства, общие для всех видов ощущений. Ими являются: 1) модальность и качество, 2) адекватность, 3) интенсивность, 4) длительность, 5) пространственная локализация.

Модальность - это свойство ощущений, отражающее природу вызывающих эти ощущения раздражителей и специализацию соответствующих анализаторов.

Например, зрительная модальность (природа раздражителя — свет как электромагнитные волны, анализатор — глаз), слуховая модальность (природа раздражителя — звук как механические колебания воздушной среды, анализатор — ухо).

Качество (или субмодальность) ощущения - это свойство ощущения, указывающее на его разновидность в пределах одной модальности.

Например, высота, громкость, тембр являются качествами слуховых ощущений. Каждому качеству ощущения соответствует определенная физическая характеристика раздражителя (его физический коррелят). В нашем примере высоте звука соответствует частота, громкости - ампли­туда, тембру - спектр звуковых колебаний. Аналогично для зрительных ощущений частоте электромагнитных колебаний светового потока (или длине волны) соответствует ощущение цвета, или точнее цветового тона, ампли­туде этих колебаний соответствует ощущение яркости, а спектру - насыщен­ность цвета. Различиям в химическом составе пищи соответствуют разли­чия в качестве вкусовых ощущений: ощущения сладкого, горького, кислого и соленого.

Адекватность ощущения - это принадлежность ощущения и вызвавшего его раздражителя к одной модальности. Если эти же ощущения вызываются стимулами других модальностей, то они неадекватны.

Например, зрительные ощущения, вызванные светом, называются адекватными, а вызванные механическим воздействием ("искры из глаз" вследствие удара, световые пятна от надавливания на глазное яблоко) - неадекватными.

Интенсивность ощущения - это сила сенсорного процесса, коли­чественная характеристика ощущения, обусловленная силой действующего раздражителя и состоянием анализатора. Основной измеряемый параметр ощущений, с изучения которого начинала своё развитие экспериментальная психология и психофизика.

Длительность ощущения - это интервал времени, в течение которо­го ощущение возникает, развивается и исчезает. Зависит от времени дейст­вия раздражителя, его интенсивности и состояния сенсорной системы. Обычно длительность ощущения не совпадает с длительностью внешнего воздействия. Так, задержка возникновения ощущения связана с протека­нием нервных импульсов по проводящим путям анализатора и временем, затраченным на переработку сенсорной информации во всех его отделах. Этот скрытый период называется латентным. Он различен у ощущений разной модальности: например, 50 миллисекунд - у вкусовых ощуще­ний, а 370 миллисекунд - у болевых. Так, прикоснувшись к горячему чайнику, мы понимаем, что обожглись, со значительным опозданием. Также после окончания воздействия обычно ощущение сразу не исчезает. Это называется эффектом последствия. Особенно ярко это проявляется в отношении зрительных ощущений, когда след от раздражителя остается в виде так называемого последователь­ного образа. На этом эффекте основана передача движения в кинематог­рафе.

Пространственная локализация - это определение местона­хождения раздражителя, осуществляемое с помощью анализаторов. Дистантные рецепторы (слуховые, зрительные, обонятельные) локализуют источник раздражения во внешнем пространстве. Контактные (вкусовые, кожные, болевые) - соотносят его с подвергшейся воздействию частью тела. Хуже всего локализуются болевые и органические ощущения.

Психофизика и пороги ощущений. Психофизика как наука родилась из идеи о возможности измерять психические явления, что положило начало всей экспериментальной психологии. В ходе своего развития она практически доказала эту возможность на примере простейших явлений психического отражения (ощущений).

Всякая наука приобретает самостоятельное значение только тогда, когда определены ее объект, предмет и методы. Психофизика отвечает этим необходимым условиям и, следовательно, может рассматриваться в рамках психологии как самостоятельная научная дисциплина. Основоположник психофизики Г.Фехнер (датой рождения психофизики считается 1860 г. — год выхода в свет его фундаментального труда "Элементы психофизики"), являясь сторонником теории панпсихизма, задался целью найти отношения между разлитым во вселенной сознанием и телесным миром. Фехнер считал, что всякий психический акт состоит из четырех этапов: раздражения (физический процесс), возбуждения (физиологический процесс), ощущения (психический процесс), суждения (логический процесс). В соответствии со своими теоретическими концепциями он полагал, что между актами возбуждения и ощущения существует однозначное соответствие. При этом он также допускал полное соответствие между раздражением и возбуждением, с одной стороны, и ощущением и суждением — с другой. Отсюда следовало, что если можно измерить первый процесс психического акта, то можно измерить и последующие. Проблема заключалась в установлении количественной связи между раздражением (физический процесс) и соответствующим ему ощущением (психический процесс). Тем самым был определен предмет психофизики: отношения между величинами физических раздражителей и интенсивностью вызываемых ими ощущений. Сама же психофизика определяется обычно как наука об измерении ощущений человека.

При измерении сенсорной чувствительности или ощущения, необходимо, во-первых, определить его границы (нижний и верхний абсолютные пороги) и различающую способность в пределах этих границ (дифференциальные пороги) и, во-вторых, определить зависимость этой функции от величины стимула.

Нижнийабсолютный порог ощущений – минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение (обозначается обычно Jо или Jmin). Сигналы, интенсивность которых меньше Jo, человеком не ощущаются. Чем меньше минимальный порог ощущений (Jmin) у человека, тем выше его абсолютная чувствительность (Е):

Е = 1/ Jmin.

Верхний порог - максимальная величина раздражителя, которую способен адекватно воспринимать анализатор (Jmax). Интервал между Jo и Jmax носит название «диапазона чувствительности».

Дифференциальный или разностный порог – наименьшая величина различий между раздражителями, когда они еще ощущаются как разные (ΔJ). Отражение сходства и различия между раздражителями называется, соответственно, различительной или дифференциальной чувствительностью. Порог различения имеет для субъекта постоянно относительную величину, то есть выражается в виде отношения, оказывающего какую часть первоначальной величины раздражителя надо прибавить к нему, чтобы получить едва заметное различие в ощущениях. Эта величина названа константой Вебера в честь исследователя, обнаружившего её: К = ΔJ/J – отношение величины добавочного раздражителя к основному.

Основной психофизический закон(закон Вебера-Фехнера)описывает зависимость между силой действия раздражителя и интенсивностью возникающего при этом ошущения следующей формулой: Е = klogJ + с, где k и с – константы, зависящие от субъекта ощущения. Закон можно сформулировать так: интенсивность ощущения (Е) прямо пропорциональна логарифму силы раздражителя (J). Следовательно, интенсивность ощущений возрастает не пропорционально изменению раздражителей, а значительно медленнее. Можно сказать, что ощущение возрастает в арифметической прогрессии, а интенсивность раздражителя – в геометрической. Позднее было показано, что формула Вебера-Фехнера справедлива только для средних значений и классиком экспериментальной психологии была выведена более точная формула степенной, а не логарифмической, зависимости: Е = k(J – Jo) в степени n, где J- интенсивность раздражителя, а Jo- величина абсолютного порога. Своё толкование психофизического закона пытались дать многие исследователи и спор о том, какая из его выражающих формул точнее, до сих пор продолжается. Одна из попыток объединить уравнения Фехнера и Стивенса принадлежит современному российскому ученому Ю.М.Забродину, предложившему обобщенный психофизический закон.

Кроме психофизики сенсорной чувствительности, или пороговой психофизики, о которой шла речь выше в современной психофизике выделяется и, так называемая, надпороговая психофизика или психофизика шкалирования, Этот раздел науки устанавливает зависимости между величинами физической стимуляции и психической реакции. С этой целью строятся различные психофизические шкалы, отражающие эти зависимости для различных видов ощущений, восприятий и т.д.

К настоящему времени область психофизических исследований значительно расширилась. Во-первых, при оценке стимула (раздражителя) учитываются не только осознанные ощущения, но и иные реакции организма: кожно-гальваническая, двигательная, сосудистая, депрессия альфа-ритма и др. Регистрацию таких физиологических и поведенческих реакций принято относить к объективной сенсометрии. Во-вторых, психофизическим исследованиям кроме ощущений подвергаются и другие познавательные и регуляционные процессы (восприятие, память, мышление, внимание, эмоции, воля). В третьих, в качестве раздражителей могут рассматриваться не только физические стимулы, но и любые другие, которые субъект может упорядочить по какому-либо признаку. Кроме того, разрабатываемые в рамках психофизики идеи и методы часто используются в других психологических дисциплинах (психофизиология, психология личности, медицинская, инженерная, социальная психология и др.). В 1978 г. в Мангейме (ФРГ) была даже проведена международная научная конференция "Социальная психофизика".

Многие закономерности ощущений, выявленные психофизиками, широко используются в практической психологии. Остановимся на самых известных феноменах.

Адаптация(привыкание)– изменение чувствительности органов чувств под влиянием действия раздражителя.

Сенсибилизация– повышение чувствительности в результате упражнения или взаимодействия анализаторов.

Общая закономерность привзаимодействии анализаторов –слабые раздражители повышают, а сильные понижают чувствительность анализаторов при их взаимодействии. Например, слабые звуковые раздражители повышают чувствительность зрительного анализатора. В то же время наблюдается резкое ухудшение различительной чувствительности глаза, когда в качестве слухового раздражителя применяется слишком громкий звук.

Синестезия – возникновение под влиянием раздражения одного анализатора ощущений в другом анализаторе. Например, некоторые люди могут испытывать яркие цветовые ощущения при слушании музыки или от прикосновения и т.д. Проявления синестезии очень индивидуальны. Тем не менее она выражается в устойчивых словосочетаниях «тёплый звук», «холодный цвет», «бархатный голос».

Контраст ощущений -изменение интенсивности и качества ощущений под влиянием предшествующего или сопутствующего раздражителя. При одновременном действии двух раздражителей возникает одновременный контраст. Например, одна та же фигура на черном фоне кажется светлее, а на белом – темнее. Последовательный контраст связан с явлением последействия раздражителя на нервную систему. Например, после холодного слабый тепловой раздражитель кажется горячим. А ощущение кислого повышает чувствительность к сладкому.