Hem › Däck och hjul › Psykofysik: essensen av riktningen. Psykologi av sensoriska processer

Psykofysik: essensen av riktningen. Psykologi av sensoriska processer

3.1.1. Introduktion

Psykologi för sensoriska processer (från lat. sensus - sensation) studerar det första ögonblicket av mentala processer, och detta är dess speciella betydelse för psykologisk vetenskap som helhet.

En persons primära kontakt med omvärlden och sin egen kropp, som ger honom initial information om egenskaperna och tillstånden hos den yttre och inre miljön, sker genom förnimmelser (i klassisk terminologi) eller sensoriska processer (i modern terminologi). Detta är en direkt sensorisk reflektion av individuella egenskaper hos ett uppfattat objekt eller fenomen.

Enligt begreppet psykets ursprung A.N. Leontyev (1981), en av de mest utvecklade sensationerna är psykets fylogenetiskt initiala form. Det är styrkt att kriterierna för uppkomsten av psyket är utseendet hos de enklaste djuren (i samband med uppkomsten av en aktiv livsstil) av känslighet som förmågan att svara inte bara på direkt biologiskt betydelsefulla föremål (i motsats till irritabiliteten) av växter), men också till stimuli som bara bär en signal om dem information (till exempel om de kemikalier som får maten att lukta, snarare än på själva maten).

Sensationens plats i den kognitiva serien

processer

För första gången Thomas av Aquino på 1200-talet. identifierade den kognitiva sfären (kognition av världen) och den affektiva sfären (emotionella tillstånd) i människans psyke och beteende. Denna uppdelning är fortfarande vanlig i moderna riktlinjer.

Det är vanligt att utföra det inte bara på en grund (funktionell, enligt Thomas Aquinos), utan enligt två kriterier: a) igen enligt funktionen - kognitiv för den första sfären (kognitiv), och reglerande beteende och kognitionen i sig - för det andra , som förutom alla typer av affektiva processer också inkluderar viljeprocesser, mentala tillstånd och personlighetsdrag; b) i termer av produktivitet: kognitiva processer är produktiva, eftersom specifika kognitiva formationer (produkter av dessa processer) bildas vid deras produktion - bilder av sensation, perception, minnesspår, problemlösning, tankar, reflekterande bilder. De processer, egenskaper och tillstånd som ingår i den andra gruppen leder inte till bildandet av specifika produkter. Gemensamheten i den kognitiva funktionen, som förenar hela den kognitiva sfären (även om det finns andra synpunkter), är också representerad i de triadiska begreppen om psykets struktur. Nämligen: i den klassiska triaden "sinne, känsla, vilja", som går tillbaka till Aristoteles (där viljan är separerad från den affektiva sfären till en självständig), samt i den moderna teorin om psykets systemiska struktur, bl.a. det kognitiva delsystemet, det regulatoriska (förenar känsla och vilja enligt funktionsprincipen) och kommunikativa [Lomov, 1999].

I moderna psykologiska läroböcker och universitetskurser runt om i världen följer studiet av kognitiva processer W. Wundts (1890) undervisning om deras hierarkiska struktur. Baserat på principen om ökande komplexitet och kvalitativ specificitet, identifierade Wundt de viktigaste strukturella och funktionella nivåerna för organisation av kognitiva processer: förnimmelse, perception, minne, tänkande, tal, medvetande. Således är förnimmelser (själva sinnesprocesserna och deras produkter) den initiala, grundläggande nivån i psykets kognitiva sfär.

Det ska sägas att från mitten av 1900-talet. Andra traditioner har också utvecklats för att förstå dess struktur, nämligen: 1) att tillskriva sensation och perception till den sensoriskt-perceptuella nivån, och andra, mer komplext organiserade processer (från minne till medvetande) till den kognitiva nivån; eller 2) betrakta alla kognitiva processer (från sensation till medvetande) som stadier av en process för att ta emot och bearbeta information som är ganska allmän till sitt psykologiska innehåll (den kognitiva psykologins paradigm), och representera hela denna process som det initiala blocket av en holistisk beteendehandling, som inkluderar att jämföra den upplevda informationen med extraherad från minnet, inklusive försökspersonens mål, beslutsfattande, utförande.

Specifikt för sensoriska processer

Genom psykologins historia har diskussioner fortsatt om förhållandet mellan sensoriska och perceptuella processer – både som ett självständigt problem och inom ramen för problemet med den kognitiva sfärens struktur som helhet. Skillnaden mellan sensation och perception föreslogs av T.

Raid (1785). I modern psykologi av sensoriska och perceptuella processer är det fortfarande utbrett - enligt kriterierna för bildens integritet och objektivitet. Perception är en återspegling av ett helt föremål eller fenomen, inklusive dess objektiva betydelse (till exempel uppfattningen av månen, ljudet av en klocka, smaken av melon, etc.), i motsats till sensation - en återspegling av individuella aspekter av upplevd verklighet, inte relaterad till ett specifikt objekt med dess objektiva betydelse (känsla av en ljusfläck, högt ljud, söt smak, etc.). I det här fallet avser sensation både processen för sensorisk reflektion och dess produkt - en sensorisk bild. Associationistisk psykologi på 1800-talet. representerade en holistisk bild av perception som en förening av individuella förnimmelser av ett objekts egenskaper med varandra och dess objektiva betydelse.

I början av 1900-talet. Dessa idéer kritiserades välförtjänt av gestaltisterna, men de gick samtidigt till den andra ytterligheten: de ignorerade fullständigt förekomsten av förnimmelser i fenomenal upplevelse och erkände endast holistiska uppfattningar, beroende inte bara på objektet utan också i stor utsträckning på perceptionens medfödda egenskaper. Samtidigt, ännu tidigare (Fechner, 1860) visade psykofysikens framväxt möjligheten att experimentellt och kvantitativt studera förnimmelser som en funktion av stimulering. Under andra hälften av 1900-talet inom utländsk psykologi försvarades synpunkten på enheten i sensorisk-perceptuella processer konsekvent av J. Gibson (1990). Ändå kvarstår för närvarande idéer om det specifika hos sensoriska processer i förhållande till perceptuella. De är utvecklade av A.N. Leontiev (1959-1975) i konceptet om sinnesreflektionens natur. I den framstår den perceptuella bildens klassiska dualitet som enheten i dess sensoriska väv, experimentellt studerad av Leontievs elever (Stolin, 1976; Logvinenko, 1976; etc.), dvs. bildens sensoriska grund, vilket motsvarar traditionella begreppet "sensation" och subjektets betydelse. I kontemplativ-sensualistisk psykologi på 1800-talet. (E. Titchener och andra) föreslogs det att isolera förnimmelser från subjektiv upplevelse med metoden för analytisk introspektion, som presenterade dem för medvetandet som ytterligare oupplösliga delar av denna erfarenhet. Samtidigt, i bilderna av förnimmelser, särskiljdes fyra av deras attribut: kvalitet (modalitet eller submodalitet), intensitet, rumslig och tidsmässig struktur, som, till skillnad från analytisk introspektion, inte har förlorat sin betydelse (Boring, 1963; Hensel, 1966; Ananyev, 1977). O. Külpe i slutet av 1800-talet. och sedan S. Stevens (1934) underbyggde att individuella attribut för förnimmelser kan särskiljas om de förändras oberoende av varandra eller förblir konstanta när andra egenskaper ändras (till exempel när den subjektiva ljusstyrkan hos en ljusfläck ändras, dess synliga färg, area , varaktigheten förblir densamma). Stevens konstruerade experimentellt funktioner med konstant ljudvolym när dess höjd ändras och de motsatta funktionerna (med små avvikelser i ändarna av skalan). I verkligheten finns det inget fullständigt oberoende av förändringar i vissa sensoriska tecken från andra, men det finns fortfarande en relativ. Därför, i psykologiska studier av sensoriska processer, har separata riktningar identifierats och bevarats som studerar den subjektiva reflektionen av olika egenskaper hos ett objekt inom ramen för fyra aspekter av sensation (i syn - färg, ljusstyrka, storlek, djup, form, rörelse). , hastighet etc.). d.; i hörsel - volym, höjd, klangfärg; i hudkänslighet - beröring, tryck, temperatur, smärta; i alla fall - för olika storheter av förnimmelse, dess rumsliga och tidsmässiga egenskaper. - En person kan, om så krävs, i sin subjektiva upplevelse lyfta fram dessa individuella aspekter av sinnesbilden, som också kallas förnimmelser (till exempel i den sensoriska bilden av ett ljud, kan en person bara fokusera på volym, eller tonhöjd, eller klangfärg eller längd

talitet eller lokalisering i rymden). De sensoriska processernas specificitet i förhållande till perceptuella sker alltså i första hand inom ramen för en specifik uppgift som tilldelas observatören och utförs av denne. Nämligen: en uppgift som kräver att identifiera en given egenskap hos ett objekt (och samtidigt distrahera från resten) och utföra de nödvändiga åtgärderna med det (till exempel detektera ett högre ljud mot en bakgrund av brus, särskilja två ljussignaler genom att ljusstyrka, bedömning av hur sura lösningar av olika koncentrationer är). Liknande uppgifter är utbredda inom olika typer av praktisk mänsklig verksamhet (se underavsnitt 3.1.5). Därför är studiet av sensoriska processer av yttersta vikt, inte bara teoretiskt (som en studie av den ursprungliga formen av mental reflektion), utan också tillämpad. Observera att i inhemska studier, tillsammans med termen "sensorisk", används termen "sensoriskt-perceptuell" också, medan i utländska verk som regel används det första begreppet ("sensoriskt").

Psykofysisk, psykofysiologisk

och psykosemantiska studiemetoder

sensoriska processer

Forskning om sensoriska processer bedrivs inom ramen för tre huvuddiscipliner - psykofysik, psykofysiologi och psykosemantik med deras specifika metoder.

Psykofysiologiska metoder gör det möjligt att identifiera mekanismerna för sensoriska processer som är förknippade med det mänskliga nervsystemets funktion. Detta är registrering och analys av autonoma manifestationer av sensoriska processer (oftast GSR), receptorreaktioner (mikrofoneffekt av snäckan, elektroretinogram), adaptiva perifera reaktioner (förträngning av pupillen till ljus och blodkärl till kyla), indikatorer för typologiska egenskaper hos nervsystemet. Sådana egenskaper används i studiet av differential

psykologiska mekanismer för interindividuell variabilitet av sensoriska processer och deras individuella dynamik i samband med förändringar i nivån av psykofysiologisk aktivering; i studier av subsensorisk känslighet (för subtröskelstimulering, som är otillräcklig för medvetna förnimmelser och orsakar ett svar endast på nivån av ofrivilliga fysiologiska reaktioner), såväl som i fall där en frivillig respons är svår (hos personer med talpatologi och små barn ). Psykofysiologiska metoder inkluderar även registrering och analys av bioelektrisk aktivitet i hjärnan, vilket gör det möjligt att identifiera en objektiv tröskel för signaldetektering och är mest utvecklad i studier av färgseende och mekanismerna för att koda sensorisk information i nervsystemet. Ändå är de psykofysiologiska mekanismerna för sensoriska processer föremål för detta oberoende kunskapsområde, därför kommer de att övervägas (i underavsnitten 3.1.3, 3.1.4) endast i samband med psykofysikens material - den viktigaste bland riktningarna i studiet av sensoriska processer med hjälp av psykologiska metoder.

En annan sådan riktning (som blir allt mer utbredd) är psykosemantik - studiet av individuella system av betydelser och kategorier, idéer, emotionella och estetiska associationer som förmedlar uppfattningen av föremåls sensoriska attribut. I dessa studier (underavsnitt 3.1.3), baserat på metoderna för Osgoods semantiska differential, Kellys personlighetskonstruktioner, multidimensionell skalning, specialiserade intervjuer av försökspersoner, i synnerhet, avslöjades det att sådan mediering ökar den faktiska sensoriska känsligheten hos en person; Dessutom har psykologiska modeller av sensoriska utrymmen konstruerats för att hjälpa till att förstå hur sensoriska egenskaper representeras i en persons subjektiva värld.

Så huvudriktningen i studiet av sensoriska processer med hjälp av psykologiska metoder (dvs registrering och analys av en persons frivilliga svar på upplevd sensorisk information) är psykofysik. Detta är historiskt sett det första experimentella området inom psykologi. Psykologins officiella födelse går tillbaka till 1879 - öppnandet av världens första experimentella laboratorium av V. Wundt, men redan 1860 G.T. Fechner "Elements of Psychophysics". Den presenterade en ny vetenskap utvecklad av författaren: tröskelteorin för psykofysik, dess experimentella metoder och de grundläggande resultaten som erhållits (över många tusen mätningar) för att bedöma känslighetströsklar. Teorin, metoderna och resultaten har blivit klassiska. Den viktigaste betydelsen av Fechners arbete är underbyggandet av den grundläggande mätbarheten hos subjektiva mentala fenomen (baserat på förnimmelser) och möjligheten att studera dem med strikta experimentella metoder. Således lade Fechner till en början den naturvetenskapliga grunden för psykologi - studiet av mentala processer genom deras objektiva beteendemanifestationer, vilket gör det möjligt att beskriva subjektiva fenomen. Tack vare detta har psykologin förvandlats från en rent beskrivande del av filosofin till en oberoende experimentell vetenskap. Fechner utvecklade en metodik för kvantitativ studie av mentala processer, vars betydelse är bestående för psykologi och fortfarande används idag (liksom hans tröskelmetoder). Principerna och metoderna för psykologiska mätningar som utvecklats inom psykofysik (naturligtvis efter Fechner) tillämpas inom alla områden av psykologisk kunskap.

Syftet med denna presentation är först och främst att lyfta fram modern forskning om sensoriska processer. Vi kommer bara kortfattat att lista de tidiga koncepten och de avsnitt som presenteras i detalj i de befintliga manualerna, och hänvisar läsaren till den rekommenderade litteraturen. Detta är den historiska utvecklingen av för-

begrepp om sinnesorganen och deras funktioner: lagen om sinnesorganens specifika energier, begreppet analysatorer, receptor- och reflexteorier om förnimmelser, typer av klassificeringar av förnimmelser, anpassning och sensibilisering [Velichkovsky et al., 1973; Luria, 1975; Reader on sensation and perception, 2002], interaktion mellan analysatorer, synestesi, systemisk organisation av sensoriska [Velichkovsky et al., 1973; Gibson, 1990; Luria, 1975; Kognitiva processer, 1982], flerdimensionella modeller av sensoriskt rum, byggda i mitten av 1900-talet. för färgseende [Sokolov, Izmailov, 1986], sensorisk-tonisk teori om perception [Skotnikova, 2002].

När man presenterar psykofysikens material ägnas återigen uppmärksamheten i första hand till systematiseringen av moderna begrepp och forskningsområden, som endast presenteras i den engelskspråkiga litteraturen eller spridda över olika inhemska källor, såväl som de mest grundläggande generaliserande teorierna. Information som täcks i detalj i tillgängliga manualer ges kortfattat eller utelämnas. Dessa är klassiska och modernaste teorier om diskretitet-kontinuitet i det sensoriska systemet och metoder för att mäta känslighet [Bardin, 1976; Gusev et al., 1997; Psykofysikens problem och metoder, 1974; Svete et al., 1964], begreppet sensorisk spridning och diskriminering av L. Thurston [Gusev et al., 1997; Problems and methods of psychophysics, 1974], subjektiv skalning av S. Stevens och två klasser av sensorisk kontinua - protes och metatisk [Gusev et al., 1997; Lupandin, 1989; Stevens, 1960], beslutsfattande modeller för detektion och diskriminering med extern inlärning [Atkinson, 1980], begreppet subsensory zone och objektiv sensorometry, theory of adaptation levels [Chrestomathy on sensation and perception, 2002].

3.1.2. Största koncept

psykofysik och ledande riktningar

forskning bildas

fram till mitten av 70-talet. XX-talet

Psykofysik är en psykologisk disciplin som studerar mätningen av mänskliga förnimmelser, det vill säga bestämningen av kvantitativa samband mellan kvantiteterna av fysisk stimuli och förnimmelser. För närvarande inkluderar psykofysikens område inte bara själva sensationen utan också andra mentala fenomen som samverkar i processen att konstruera en sensorisk bild eller påverkar den: perception och minne, beslutsfattande, uppmärksamhet etc. Psykofysik förstås alltså som en förgrenad bild. område av psykologi, som studerar lagarna för sensorisk reflektion, såväl som mänskligt beteende och aktivitet i uppfattningen och utvärderingen av signaler från den yttre och inre miljön [Zabrodin, Lebedev, 1977].

Efter att ha ställt upp problemet med att mäta förnimmelser, antog G. Fechner att en person inte kan direkt kvantifiera sina värden. Därför föreslog han en indirekt mätmetod - i enheter av stimulansens fysiska storlek. Storleken på känslan representerades som summan av dess knappt märkbara ökningar över startpunkten. För att beteckna det introducerade Fechner konceptet med en sensationströskel, mätt i stimulusenheter. Den absoluta tröskeln och den diskriminerande tröskeln (differentiell eller knappt märkbar skillnad - ezr) är minimivärdet för en stimulans (eller följaktligen skillnaden mellan två stimuli), vars överskott orsakar en medveten känsla av denna stimulus (eller skillnaden mellan stimuli), och en minskning gör det inte. För att mäta absoluta och differentiella trösklar utvecklade Fechner tre metoder: minimal förändring, medelfel och konstanta stimuli. Efter att ha summerat de uppmätta värdena av ер över den absoluta tröskeln för en given känsla får vi dess värde. Fechners begrepp om tröskeln och hans tröskelmetoder har överlevt och används flitigt idag. I tillämpat arbete används också bestämningen av sensationens storlek genom antalet enheter. Baserat på Webers lag om beständigheten av en knappt märkbar ökning i storleken på en stimulans till dess ursprungliga värde och accepterande av ett a priori-postulat om likheten mellan subjektiva magnituder, särskilt genom hela stimulansområdet, härledde Fechner matematiskt en logaritmisk funktion av beroende av förnimmelsens storlek av stimulansen. Detta är Fechners grundläggande psykofysiska lag: R = k (InS - lnS 0), där R är storleken på förnimmelsen, S är storleken på den verkande stimulansen, So är den absoluta tröskeln. Genom att mäta den absoluta tröskeln är det alltså möjligt att beräkna storleken på känslan för den aktuella stimulansen. Fechners postulat kritiseras för att vara grundlöst (förtjänt), och teorin kritiseras för att ignorera fenomenet falsklarm, som modern psykofysik ägnar stor uppmärksamhet. I allmänhet var och förblir Fechners psykofysik klassisk [Bardin, 1976]. Nästan ett sekel efter uppkomsten av Fechners psykofysik etablerades ett annat paradigm parallellt med det, baserat på antagandet att en person direkt kan kvantifiera storleken på sina förnimmelser. S. Stephen på 1940-60-talet. (efter sina föregångare - Platon, Brentano, Thurston) utvecklade direkta metoder för att mäta förnimmelser och konstruera subjektiva sensoriska skalor (baserade på en persons bestämning av ordningen för sina förnimmelser i stigande ordning, eller avstånd eller relationer mellan dem, eller på att tilldela numeriska värden till dem). Subjektiva magnituder av förnimmelser, bestämda med direkta metoder, visade sig vara relaterade till de objektiva magnituderna av stimuli genom ett maktlagsberoende. Stevens fick det också matematiskt: R = k (S - S 0) n (Stevens grundläggande psykofysiska lag), och introducerade ett a priori postulat (som orsakar både kritik och enighet) om konstanten i förhållandet mellan det knappt märkbara

en ökning av känseln till sitt ursprungliga värde genom hela spektrumet av förnimmelser.

Senare utvecklades lagar som uttrycktes av andra matematiska ekvationer: exponentialfunktion (Putter, 1918), tangentiell (Zinner, 1930-1931), arctangential (Beneze, 1929), integral phi-gamma-funktion (Houston, 1932), etc. , som inte gör anspråk på mångsidighet och har ganska smala användningsområden. Olika uttryck för den psykofysiska lagen motsäger i de flesta fall inte varandra, eftersom de beskriver olika aspekter av sensorisk-perceptuella processer. Varianter av en generaliserad psykofysisk lag har föreslagits som beskriver både logaritmiska och potensfunktioner (Ekman, 1956; Baird, 1975), såväl som dessa och eventuella matematiska funktioner som ligger mellan dem [Zabrodin, Lebedev 1977]. Denna lag, som den mest generaliserade, kommer att diskuteras nedan.

I vissa utländska verk kallas Fechners psykofysik objektiv, och Stevens psykofysik kallas subjektiv (enligt den metodologiska principen [Pieron, 1966]).

Det är också vanligt att särskilja två huvudsektioner inom psykofysik: den så kallade "Psykofysik-I" (studiet av sensoriska systems känslighet) och "Psykofysik-II" (studiet av sensoriska skalor för att mäta förnimmelser över tröskelvärdena) . För Fechner fanns inte en sådan uppdelning, eftersom mätningen av både känslighet och magnitud av förnimmelser baserades på en grund - begreppet tröskel. Men senare, inom båda sektionerna av psykofysik, skapades icke-tröskelmätmetoder, och dessa sektioner förvandlades till oberoende forskningsområden med sin egen metodik, fenomenologi och begreppsapparat. En mellanposition mellan dem upptas av problem förknippade med den grundläggande psykofysiska lagen.

Det finns också klassisk och så kallad modern psykofysik. Inom området psykofysik-I är skillnaden mellan de två att modern psykofysik tillåter inneboende brus i det sensoriska systemet och ser detektionen av lågintensiva stimuli som att isolera en svag signal från fluktuerande brus. I klassisk psykofysik är sensoriskt brus inte jämförbart med nivån på ens en svag signal. Därför, för modern psykofysik, är falsklarmreaktionen ett naturligt svar från sensoriska systemet, och för klassisk psykofysik är det en beteendereaktion orsakad av icke-sensoriska faktorer. Inom psykofysikens område är klassisk psykofysik konstruktionen av skalor av ackumulerade enheter, och modern psykofysik är skalningen av subjektiva bedömningar av en stimulans. Det finns också en skillnad mellan sensoriska processers psykofysik och perceptuella processers psykofysik, som studerar de kvantitativa reflektionsmönstren av individuella egenskaper hos ett objekt (traditionell disciplin) och hela objektet.

Problemet med diskrethet - kontinuitet i sensoriska serier i klassisk psykofysik

Fechners tröskelbegrepp postulerade verkligheten av existensen av en sensorisk tröskel, och delade upp alla stimuli i filt och immateriellt. Således verkade en serie förnimmelser diskreta: med en ökning av stimulans storlek, inträffar den efterföljande känslan efter den föregående endast när ökningen av stimulansen överskrider tröskelvärdet (ezr). Detta var det första konceptet för diskret drift av det sensoriska systemet. Fechners tröskelmetoder beskriver övergångsprocessen från icke-sensation till sensation i form av en psykometrisk funktion - beroendet av frekvensen av korrekta svar från ämnet på stimulansens storlek. Teoretiskt har funktionen formen av en slät S-formad kurva, vid vilken tröskelpunkten hittas genom beräkning (Fig. 3.1). Fechner förklarade kurvans mjuka karaktär med det faktum att tröskeln fluktuerar i tid, och hans motståndare (G. Müller, J. Jastrow, G. Urban) av frånvaron av en tröskel i sensoriska systemet.

Baserat på den smidiga naturen hos psyko-

Ris. 3.1. Teoretisk syn på den psykometriska funktionen.

S - stimulansaxel; P - axel för sannolikheter (frekvenser) för svar; S O 25, S_, 5 - stimulusvärden som ger 25 och 75% av korrekta svar; S s [ - värdet av referensstimulansen (i diskrimineringsuppgiften); Md är medelvärdet av funktionen som motsvarar den absoluta tröskeln (i uppgiften att mäta den) eller punkten för subjektiv jämlikhet (den subjektiva motsvarigheten till standarden) - i uppgiften att diskriminera.

Den klassiska teorin om kontinuitet för den sensoriska serien utvecklades med hjälp av den metriska kurvan. Det representerades som en kontinuerlig serie av mellanliggande grader av klarhet - därför finns det ingen poäng på den psykometriska kurvan som skiljer sig i sina egenskaper från resten. Källan till variabilitet i de experimentella resultaten ansågs vara effekten av slumpmässiga extrasensoriska variabler, och inte fluktuationer av tröskeln i tid (som i Fechners tröskelteori). Balansen mellan gynnsamma och ogynnsamma slumpmässiga faktorer fördelas enligt den normala gaussiska lagen. Sålunda utvecklades en diskussion om problemet med diskretitet - kontinuitet i sensoriska serier, som än i dag förblir ett av psykofysikens huvudproblem [Bardin, 1976].

Psykofysisk detektionsteori

signal- modernt koncept för kontinuitet

drift av sensoriska systemet

De två huvudsakliga experimentella och teoretiska paradigm som fanns inom psykofysiken fram till mitten av 1900-talet var tröskeln

Ris. 3.2. Sannolikhetstätheter för fördelningen av momentana värden för den sensoriska effekten av brus (N) och signal (S).

Xs - axel för sensoriska effektvärden; C - placering av beslutskriteriet. Vertikal skuggning är sannolikhetstätheten för korrekta "ja"-svar ("träffar"), snedskuggning är sannolikhetstätheten för felaktiga "ja"-svar ("falska larm"). A - symmetriskt kriterium: P(S) = P(N) = 0,5; b -”liberalt” kriterium: P(S) = 0,8; P(N) = 0,2; c - "strikt" kriterium: P(S) = 0,2; P(N) = 0,8.

Fechners psykofysik och Stevens psykofysik av subjektiva bedömningar. Det tredje paradigmet är förknippat med framväxten av den psykofysiska teorin om signaldetektering (signaldetekteringsteori - SDT) (Tanner, Swets, Birdsall, Green, 1954-1972), baserad på statistisk beslutsteori utvecklad inom radioteknik. Detta är en revidering av tidigare psykofysik och ett grundläggande steg för att förstå karaktären av mänskliga svar i sensoriska uppgifter. Teorin utvecklades för uppgiften att detektera en ljudsignal mot en bakgrund av brus och tillämpades vidare på signaldiskriminering och andra modaliteter. Inom klassisk psykofysik förstod man individens svar som en direkt återspegling av hans sinnesintryck, därför bedömdes känsligheten, baserat på dessa svar, (som det ömsesidiga av tröskeln). SDT identifierade två komponenter i svaret - den faktiska sensoriska känsligheten hos observatören och hans beslutsfattande om arten av det sensoriska intrycket. En teoretisk modell har utvecklats som beskriver både komponenter i observatörsbeteende, metoder för att studera dem och separata bedömningsmått. Det blev tydligt att tröskelindikatorer inte är egenskaper för "ren" känslighet, utan sammanfattande mått på utförande, beroende på beslutsfattandets egenskaper. (Icke desto mindre har tröskelmetoder legat kvar i psykofysikens arsenal och används i stor utsträckning, särskilt inom ett antal tillämpade områden, för en ungefärlig snabb bedömning av känslighet, där de har visat fördelar jämfört med SDT-metoder - underavsnitt 3.1.4.)

Det huvudsakliga experimentella paradigmet för SDT är detekteringen av en signal mot en bakgrund av slumpmässigt brus - antingen externt (presenterat för observatören) eller internt brus i sensorsystemet. Sannolikhetstätheterna för fördelningen av momentana brusvärden beskrivs av normallagen. Samma fördelning (endast förskjuten åt höger längs signal-brusintensitetsaxeln) kännetecknar signalen som läggs till bruset. De sensoriska effekterna av signal och brus verkar vara en exakt representation av dessa två fördelningar. Försökspersonen antas känna till dessa fördelningar och avgöra vilken av dem som orsakade den sensoriska effekten genom att uppskatta deras sannolikhetskvot baserat på hans valda beslutskriterium (Figur 3.2). Kriteriet kan motsvara vilket värde som helst av signalen och bruset, eftersom det bestäms av icke-sensorisk information om a priori sannolikheterna för att presentera signalen och bruset och kostnaderna för svar - observatören lär sig om detta från instruktionerna. Därmed ersätts det klassiska begreppet tröskel som den verkliga gränsen mellan kände och immateriella stimuli på den sensoriska axeln av begreppet

Ris. 3.3. Den teoretiska formen av observatörens funktionskarakteristik (OCH) p(N) - sannolikhet för träffar; p(FA) - sannolikhet för falsklarm. RC-bågen är konstruerad med hjälp av punkter som kännetecknar olika positioner av observatörskriteriet i experimentet.

kriterium, som observatören godtyckligt kan placera när som helst på denna axel. Den sensoriska axeln är således kontinuerlig.

Observatörens svar är av fyra typer: träff (korrekt detektering av signalen), vila (korrekt negering av signalen), falskt larm (svar "ja - det fanns en signal" - när bara brus presenterades) och misssignal. SDT flyttar fokus för psykofysisk forskning till analys av beslutsprocessen. För detta ändamål, i olika serier av experimentet, ges observatören icke-sensorisk information som uppmuntrar honom att ändra beslutskriteriet (i "ja" - "nej"-metoden), eller så måste han, i varje försök, i flera kategorier (4-6), uppskatta sannolikheten att det fanns en signal (dvs använd lämpligt antal beslutskriterier - i utvärderingsmetoden). I båda metoderna, för varje kriteriumvärde, kännetecknas detekteringsresultaten av två empiriska frekvenser - träffar och falska larm (vilket är tillräckligt, eftersom frekvenserna av vila och missar bara kompletterar dem till enhet).

Analys av detekteringsresultat utförs genom att konstruera observatörens funktionskarakteristik (OCH) - beroendet av sannolikheten för en träff (Hit - H) på sannolikheten för ett falskt larm (False

Ris. 3.4. Observatörprestandaegenskaper motsvarande olika känslighetsvärden, d.v.s. indexhöjning <Х från 0 (slumpmässig gissning).

larm - FA) (Fig. 3.3). RH beskriver mänskligt beteende i SDT-experiment, där stimuleringen är stationär: endast ett par stimuli presenteras - brus och signal. (Vid diskriminering, som beskrivs på samma sätt som detektion och studeras med samma metoder, ställs vanligtvis ett par olika stimuli in som en signal och ett par identiska ställs vanligtvis in som brus, men det kan vara tvärtom.) En annan beskrivning av observatörens beteende ges av den psykometriska funktionen, eftersom tröskelproblem är konstruerade på motsatt sätt: stimulansen i olika försök kan ha mycket fler värden (5-7 i metoden konstanter) och ett nästan obegränsat antal värden i de andra två metoderna), men lösningsprocessen antas vara stationär. (Faktum är att många moderna studier har dokumenterat kriterieinkonstans i tröskelexperiment - men detta är resultatet av påverkan av "subjektvariabler", och inte av speciellt specificerad icke-sensorisk information, som i SDT-paradigmet.) PH-punkterna för en ideal observatör motsvarar samma känslighetsvärde. När känsligheten minskar växlar RX till diagonalen (där korrekta svar och fel är lika sannolika) för enhetskvadraten, vars bildande delar är sannolikheterna för träffar och falsklarm, och när den ökar skiftar den till sin övre vänstra hörnet (där träffar är frekventa och falska larm är sällsynta - Fig. 3.4) .

Varje värde på beslutskriteriet motsvarar РХ-kurvans branthet vid en given punkt och bestäms av tangenten för tangenten till kurvan vid denna punkt (se fig. 3.3) (vilket motsvarar derivatan vid denna punkt). Det teoretiska värdet av kriteriet (($) beräknas baserat på a priori sannolikheter för signal och brus och kostnaderna för alla fyra typer av svar. Det finns ett antal indikatorer för att bedöma de empiriska värdena för kriteriet (se nedan och i underavsnitt 3.1.4). Observatörens sensoriska känslighet - d" ("detektionsförmåga"- detekterbarhet) motsvarar avståndet mellan medelvärdena av brus- och signalfördelningarna i enheter för standardavvikelse (det antas lika för båda fördelningarna) [Bardin, 1976; Gusev et al., 1997; Psykofysikens problem och metoder, 1974; Svet et al., 1964].

Baserat på experimentella data d" beräknas som z s- z n- skillnaden mellan normaliserade avvikelser (hittad från tabeller över normalfördelning av sannolikhetstätheter) av frekvenser och träffar av falska larm. Andra känslighetsmått används också (se [Bardin, 1976] och underavsnitt 3.1.4 i detta kapitel). Enligt SDT, för att bedöma känslighet utan att bedöma kriteriets dynamik, rekommenderas en tredje metod, även utvecklad på basis av denna teori - "forcerat val" (försökspersonens val av ett av två (eller flera) observationsintervall där , enligt hans åsikt fanns det en signal). Det antas att kriteriet i denna procedur är stabilt, så känsligheten bedöms mer exakt [Bardin, 1976]. (Senare data erhölls dock om kriteriets instabilitet i påtvingat val och mer stabila känslighetsindex i ”ja-nej”-metoden (Voitenko, 1989; Dubrovsky, Lovi, 1995,1996).

Moderna begrepp om sensorisk diskrethet

Dessa begrepp beskrivs i detalj i litteraturen [Bardin, 1976; 1993; Zabrodin, Lebedev, 1977], så låt oss presentera dem kort. Den största efter

Fechners tröskelbegrepp var neurokvantteori (von Bekesy, 1930-1936; Stevens et al., 1941). I den är den sensoriska effekten associerad med arbetet med hypotetiska funktionella enheter i det sensoriska systemet - neuroquanta, eller NQ. Varje NQ triggas så snart stimulansen når sin tröskelnivå. Beroende på stimulans styrka aktiveras olika antal NQ:er per tidsenhet, vilket bestämmer förnimmelsernas olika intensitet. Som ett resultat antar teorin en rätlinjeform av den psykometriska funktionen, i motsats till den vanliga S-formen. Linjära funktioner erhölls av författarna i experiment, men upptäcktes därefter extremt sällan, eftersom de kräver dämpning av allt brus.

Utvecklingen av signaldetekteringsteori har lett till uppkomsten av nya tröskelkoncept som använder den föreslagna sensoriska rymdmetriken (i form av standardavvikelsen för normalfördelningen av sensoriska bruseffekter) och känner igen falska larm som naturliga svar från observatören ( i motsats till klassisk psykofysik). Högtröskelteorin (Blackwell, 1953) antar att endast signalen och inte bruset kan producera sensation, d.v.s. tröskeln ligger över medelvärdet för bruset, vars sensoriska effekt inte kan överstiga tröskeln. Som ett resultat är sensoriskt baserade falsklarm inte möjliga och anses därför bero på gissningar. RX ser ut som en rak linje. Däremot accepterar lågtröskelteorier den sensoriska karaktären hos falska larm. Dessa är teorierna: lågtröskel, två och tre tillstånd.

Teorin om lågtröskelvärde (Swets et al., 1961) antar att det finns ett enda tröskelvärde, under vilket sensoriska händelser inte går att särskilja, och över vilket det sensoriska kontinuumet är kontinuerligt. Beslutsmekanismen fungerar endast när den sensoriska effekten överskrider tröskeln. För sensoriska händelser under tröskeln införs samma gissningsmekanism som i högtröskelteorin.

ha. RX är en del av en båge för låga falsklarmfrekvenser, och för höga falsklarmfrekvenser är det ett rakt linjesegment, vilket förutsägs av teorin om högtröskelvärde.

Tvåtillståndsteorin (Luce, 1963) antar två möjliga tillstånd i det sensoriska systemet när en signal appliceras - detektion och icke-detektering och en tröskel mellan dem. Beslutsregeln är att gissa på sensorisk basis om båda tillstånden är lika sannolika. Följaktligen ser RX inte ut som en jämn båge, som i SDT, utan består av två raka segment (det brantare motsvarar låga falsklarmfrekvenser och det plattare motsvarar höga).

I tretillståndsteorin (Atkinson, 1963) bestämmer två av sensorsystemets tre möjliga tillstånd: detektion och icke-detektering observatörens svar genom sin natur, medan det tredje tillståndet (osäkerhet) tvingas övervinnas genom att välja en specifik responsstrategi baserad på icke-sensorisk information. De tre tillstånden i systemet är åtskilda av två trösklar, så RX inkluderar redan tre raka segment och närmar sig allt mer den bågformade SDT-kurvan. Dessutom antas det att RX kan ändra form, d.v.s. funktionsmekanismen för det sensoriska systemet med variabel känslighet beskrivs. Denna idé visade sig vara den mest fruktbara och dök sedan upp i olika versioner i andra företag.

Element av psykofysik

Närvaron av ett beroende av förnimmelser av yttre stimuli tvingar oss att ställa frågan om detta beroendes natur, det vill säga om de grundläggande lagar som det lyder. Detta är den centrala frågan om så kallad psykofysik. Dess grunder lades genom forskning av E. Weber och G. Fechner. Det formaliserades i Fechners "Elements of Psychophysics" (1859), som hade ett betydande inflytande på vidare forskning. Psykofysikens huvudfråga är frågan om trösklar. Skilja på absolut Och skillnad känseltrösklar eller sensationströsklar Och diskrimineringströsklar.

Forskning inom psykofysik har först och främst fastställt att inte alla stimulanser orsakar en sensation. Det ska vara så svagt att det inte kommer att orsaka någon känsla. Vi hör inte många vibrationer av kropparna runt omkring oss, vi ser inte med blotta ögat de många mikroskopiska förändringar som ständigt sker omkring oss. En känd minimiintensitet av stimulansen krävs för att producera en känsla. Denna minsta stimuleringsintensitet kallas lägre absolut tröskelvärde. Den lägre tröskeln ger ett kvantitativt uttryck för känslighet: känsligheten hos receptorn uttrycks av ett värde omvänt proportionellt mot tröskeln. E = I/J, Var E - känslighet och J- tröskelvärdet för stimulansen.

Tillsammans med den nedre finns det också övre absolut tröskel, det vill säga den maximala intensiteten som är möjlig för känslan av en given kvalitet. Förekomsten av trösklar belyser tydligt det dialektiska förhållandet mellan kvantitet och kvalitet. Dessa trösklar är olika för olika typer av förnimmelser. Inom samma art kan de vara olika hos olika människor, hos samma person vid olika tidpunkter, under olika förhållanden.

Frågan om det överhuvudtaget finns en sensation av en viss typ (visuell, hörsel etc.) följer oundvikligen frågan om förutsättningarna för att särskilja olika stimuli. Det visade sig att det, tillsammans med absoluta, finns olika trösklar för diskriminering. E. Weber fastställde att ett visst förhållande mellan intensiteterna hos två stimuli krävs för att de ska ge olika förnimmelser. Detta förhållande uttrycks i lagen som fastställts av Weber˸ förhållandet mellan den extra stimulansen och den huvudsakliga måste vara ett konstant värde

Var J betecknar irritation,ÑJ - ᴇᴦο öka, TILL - konstant värde beroende på receptorn.

Sålunda, i känslan av tryck, bör mängden ökning som krävs för att erhålla en knappt märkbar skillnad alltid vara ungefär lika med "/30 av den ursprungliga vikten, d.v.s. för att få en knappt märkbar skillnad i tryckkänslan måste du tillsätt 3,4 g till 100 g, och till 200 - 6,8 g, till 300 - 10,2 g, etc. För ljudintensitet är denna konstant lika med "/10, för ljusintensitet -"/100, etc.

Ytterligare forskning visade att Webers lag är giltig endast för stimuli av genomsnittlig storlek, när man närmar sig absoluta trösklar upphör värdeökningen att vara konstant. Tillsammans med denna begränsning tillåter Webers lag också, som det visar sig, en förlängning. Det gäller inte bara för knappt märkbara, utan också för alla skillnader i förnimmelser. Skillnaderna mellan par av förnimmelser verkar lika för oss om de geometriska förhållandena för motsvarande stimuli är lika. Att öka ljusintensiteten från 25 till 50 ljus ger alltså subjektivt samma effekt som en ökning från 50 till 100.

Element av psykofysik - koncept och typer. Klassificering och funktioner i kategorin "Elements of Psychophysics" 2015, 2017-2018.

En annan viktig källa på grundval av vilken experimentell psykologi bildades var psykofysik. Gustav Fechner (1801-- 1887) på jobbet "Elements of Psychophysics" formulerade psykofysikens huvuduppgift: utveckla en korrekt teori om förhållandet mellan den fysiska och mentala världen, såväl som mellan själ och kropp. Följaktligen skiljde han mellan två psykofysiker: inre(det måste lösa frågan om förhållandet mellan själ och kropp, mellan mentalt och fysiologiskt) och extern(dess uppgift är förhållandet mellan det mentala och det fysiska). Fechner utvecklade endast extern psykofysik.

Att arbeta inom detta område Fechner skapat experimentella metoder. Han formulerade den grundläggande psykofysiska lagen. Allt detta utgjorde ett nytt självständigt kunskapsområde - psykofysik. Fechners mål det fanns en dimension av förnimmelser. Eftersom stimulansen som producerar sensation kan mätas, föreslog Fechner att sättet att mäta sensation skulle kunna vara genom att mäta intensiteten av den fysiska stimulansen. Utgångspunkten i detta fall var det minsta värdet av stimulansen vid vilken den första, knappt märkbara känslan inträffar. Detta är den lägre absoluta tröskeln. Fechner accepterade antagandet att alla subtila skillnader i förnimmelser är lika om ökningarna mellan stimuli är lika, vilket sker i geometrisk progression. Fechner valde skillnadströskeln som ett mått på känsel. Sålunda är känslans intensitet lika med summan av skillnadströsklarna. Dessa överväganden och specifika matematiska beräkningar ledde Fechner till den berömda ekvationen, enligt vilken känslans intensitet är proportionell mot stimulans logaritm.

För psykofysiska mätningar Fechner utvecklade tre metoder: metoden för subtila skillnader, metoden för medelfel och metoden för konstanta stimuli, eller metoden för sanna och falska fall. Dessa klassiska mätmetoder används än idag.

Fechner var den första som tillämpade matematik på psykologi. Detta väckte ett enormt intresse och förstås kritik.

Det noterades att lagen är sann endast inom vissa gränser, det vill säga om stimulansens intensitet ökar, så uppstår så småningom en sådan omfattning av denna stimulans, varefter en ökning av den inte längre leder till en ökning av känslan. Denna och en rad annan kritik skakade inte Fechners förtroende för hans lag. Han höll med kritikerna i detalj och sa: "Babels torn blev inte färdigställd eftersom arbetarna inte kunde komma överens om metoden för att bygga det; mitt psykofysiska monument kommer att överleva eftersom arbetarna inte kan komma överens om metoden för dess förstörelse.”

Det tredje området från vilket experimentell psykologi växte var psykometri. Hennes ämneär mäta hastigheten på mentala processer: förnimmelser och uppfattningar, enkla associationer. Denna nya linje inom psykologi började inom astronomi. Astronomer har märkt att svaret på ett nedslag aldrig inträffar omedelbart, det finns alltid en viss fördröjning i svaret på signalen. Faktumet om individuella skillnader i uppfattningshastighet fastställdes.

Skillnaden i avläsningar mellan enskilda observatörer har kallats Bessels "personliga ekvation".

Tidsmätningen av den personliga ekvationen har börjat. Det visade sig att även för en person kan det vara annorlunda. Det visade sig att ett av förhållandena som väsentligt påverkar denna tid är om en signal förväntas eller inte. En stor drivkraft för forskning inom detta område gavs av uppfinningen, också av astronomer, av en speciell apparat för att mäta reaktionstiden - ett kronoskop.

Verklig utveckling psykometri mottogs i en holländsk fysiologs forskning F. Donders.

Donders (1818-- 1889) uppfann en metod för att studera tiden för komplexa mentala processer (1869). Först mättes den enkla reaktionstiden, d.v.s. den tid som förflutit från ögonblicket av uppkomsten av någon enkel auditiv eller visuell stimulans till rörelseögonblicket som svar på det. Då blev uppgiften mer komplicerad och tog formen av valreaktioner, diskrimineringsreaktioner.

Tidpunkten för dessa mer komplexa reaktioner mättes. Därefter subtraherades tiden som ägnades åt en enkel reaktion från tiden för komplexa reaktioner, resten tillskrevs den mentala process som krävs för val, diskriminering eller lösning av andra problem.

Den österrikiske fysiologen gjorde ett stort bidrag till psykometri Z. Exner. Han äger termen "reaktionstid". tysk fysiolog L. Lange gjorde en skillnad mellan sensoriska och motoriska reaktioner och visade att beroende på om försökspersonen var inställd på den sensoriska sidan av processen eller han hade en inställning till dess motoriska aspekt, så förändrades reaktionstiden avsevärt. Från och med denna tidpunkt börjar forskningen kring installationen.

Forskning om de kvantitativa aspekterna av mentala processer öppnade möjligheten för ett objektivt förhållningssätt till mentala fenomen. Detta är den grundläggande betydelsen av arbete inom psykofysik och psykometri. Deras resultat bidrog till den materialistiska förståelsen av psyket. Själva formuleringen av frågan om mentala processers förlopp i tiden mötte skarp kritik från idealister.

Närvaron av ett beroende av förnimmelser av yttre stimuli tvingar oss att ställa frågan om detta beroendes natur, det vill säga om de grundläggande lagar som det lyder. Detta är den centrala frågan om så kallad parochofysik. Dess grunder lades genom forskning av E. Weber och G. Fechner. Det formaliserades i Fechners "Elements of Psychophysics" (1859), som hade ett betydande inflytande på vidare forskning. Psykofysikens huvudfråga är frågan om trösklar. Skilja på absolut Och skillnad känseltrösklar eller sensationströsklar Och diskrimineringströsklar.

Forskning inom psykofysik har först och främst fastställt att inte alla stimulanser orsakar en sensation. Det kan vara så svagt att det inte orsakar någon känsla. Vi hör inte många vibrationer av kropparna runt omkring oss, vi ser inte med blotta ögat de många mikroskopiska förändringar som ständigt sker omkring oss. En känd minimiintensitet av stimulansen krävs för att producera en känsla. Denna minsta stimuleringsintensitet kallas lägre absolut tröskelvärde. Den lägre tröskeln ger ett kvantitativt uttryck för känslighet: känsligheten hos receptorn uttrycks av ett värde omvänt proportionellt mot tröskeln: E= I J, Var E - känslighet och Y - tröskelvärde för stimulansen.

Frågan om det överhuvudtaget finns en sensation av en viss typ (visuell, hörsel etc.) följer oundvikligen frågan om förutsättningarna för att särskilja olika stimuli. Det visade sig att det, tillsammans med absoluta, finns olika trösklar för diskriminering. E. Weber fastställde att ett visst förhållande mellan intensiteterna hos två stimuli krävs för att de ska ge olika förnimmelser. Detta förhållande uttrycks i lagen som fastställts av Weber: förhållandet mellan den extra stimulansen och den huvudsakliga måste vara ett konstant värde:

Var J betyder irritation AJ- dess tillväxt, TILL - konstant värde beroende på receptorn.

Sålunda, i känslan av tryck, bör mängden ökning som krävs för att erhålla en knappt märkbar skillnad alltid vara ungefär 1/30 av den ursprungliga vikten, d.v.s. för att få en knappt märkbar skillnad i tryckkänslan måste du lägga till 3,4 g till 100 g, och till 200 - 6,8 g, till 300 - 10,2 g, etc. För ljudintensitet är denna konstant lika med 1/10, för ljusintensitet - 1/100, etc.

Ytterligare forskning visade att Webers lag är giltig endast för stimuli av medelstorlek: när man närmar sig absoluta trösklar, upphör storleken på ökningen att vara konstant. Tillsammans med denna begränsning tillåter Webers lag också, som det visar sig, en förlängning. Det gäller inte bara för knappt märkbara, utan också för alla skillnader i förnimmelser. Skillnaderna mellan par av förnimmelser verkar lika för oss om de geometriska förhållandena för motsvarande stimuli är lika. Att öka ljusintensiteten från 25 till 50 ljus ger alltså subjektivt samma effekt som en ökning från 50 till 100.

Baserat på Webers lag gjorde Fechner antagandet att knappt märkbara skillnader i förnimmelser kan anses lika, eftersom de alla är oändligt små kvantiteter, och tas som en måttenhet med vilken förnimmelsernas intensitet kan uttryckas numeriskt som summan (eller integral). ) av knappt märkbara (oändliga) ökningar, räknat från tröskeln för absolut känslighet. Som ett resultat fick han två serier av variabla kvantiteter - storleken på stimuli och motsvarande magnituder av förnimmelser. Sensioner växer i aritmetisk progression när stimuli växer i geometrisk progression. Förhållandet mellan dessa två variabler kan uttryckas i en logaritmisk formel:

E = KlogJ + C,

Var TILL och C är några konstanter. Denna formel, som bestämmer beroendet av intensiteten av förnimmelser (i enheter med knappt märkbara förändringar) på intensiteten

dessa motsvarande stimuli, och representerar den sk Webers psykofysiska lag - Fechner.

Fechners antagande om möjligheten att summera oändliga, och inte bara ändliga, skillnader i förnimmelser anses vara godtyckliga av de flesta studier. Dessutom bör det noteras att ett antal fenomen som avslöjats av de senaste känslighetsstudierna inte passar in inom ramen för Weber-Fechner-lagen. En särskilt betydande motsägelse med Weber-Fechner-lagen avslöjas av fenomenet protopatisk känslighet, eftersom förnimmelser inom området för protopatisk känslighet inte visar en gradvis ökning när irritationen intensifieras, men när de når en viss tröskel visas de omedelbart för maximal omfattning. De närmar sig reaktioner av typen "allt eller inget". Uppenbarligen stämmer vissa data från modern elektrofysiologi av sinnesorganen inte överens med Weber-Fechner-lagen.

Ytterligare forskning av G. Helmholtz, bekräftad av P. P. Lazarev, ersatte den ursprungliga formuleringen av Weber-Fechner-lagen med en mer komplex formel som uttrycker den allmänna principen som styr alla fenomen av irritation. Lazarevs försök att uttrycka övergången av irritation till känsla i matematiska ekvationer täcker dock inte hela mångfalden av känslighetsprocesser.

Trösklar och därför organs känslighet bör inte föreställas som några en gång för alla fasta, oföränderliga gränser. Ett antal studier av sovjetiska författare har visat deras extrema variation. Således visade A. I. Bogoslovsky, K. X. Kekcheev och A. O. Dolin att sinnens känslighet kan förändras genom bildandet av intersensoriskt betingade reflexer (som i allmänhet lyder samma lagar som vanliga motoriska och sekretoriskt betingade reflexer). Fenomenet sensibilisering identifierades mycket övertygande i relation till hörselkänslighet. Således noterade A.I. Bronstein en minskning av hörtrösklar under påverkan av upprepad ljudstimulering. B. M. Teplov upptäckte en kraftig minskning av höjdskillnadströsklar som ett resultat av mycket korta övningar (se sid. 204 - 205). V.I. Kaufman - i motsats till tendensen hos K. Seashore, G. M. Whipple och andra att betrakta individuella skillnader i trösklarna för ljud-tonhöjdskänslighet uteslutande som oföränderliga naturliga egenskaper hos organismen - visade experimentellt, för det första, beroendet av tröskelvärdena (som såväl som själva typen) uppfattningen av höjdskillnader på arten av den musikaliska aktiviteten hos subjekten (instrumentalister, pianister, etc.) och, för det andra, variationen hos dessa trösklar (och själva typen) av uppfattningen om höjdskillnader. Kaufman kommer därför till slutsatsen att förmågan att särskilja ett ljuds tonhöjd, beroende på de specifika egenskaperna hos en given individs aktivitet, kan förändras i viss utsträckning. N.K. Gusev kom fram till liknande resultat om provningsövningens roll i utvecklingen av smakkänslighet.<...>

Känslighetströsklar förändras avsevärt beroende på en persons inställning till uppgiften som han löser genom att differentiera vissa sensoriska data. Samma fysiska stimulans av samma intensitet kan vara både under och över tröskeln för känslighet och därmed uppmärksammas eller inte uppmärksammas beroende på vilken betydelse den får för en person: om den uppträder som ett likgiltigt ögonblick i miljön för en person. given individ eller blir en betydande indikator på villkoren för hans verksamhet. Därför, för att studiet av känslighet ska ge några fullständiga resultat och leda till praktiskt taget betydelsefulla slutsatser, måste den, utan att vara begränsad inom ramen för enbart fysiologin, gå in på det psykologiska planet. Psykologisk forskning handlar därför inte bara om "irriterande" men också med ämne, och inte bara med organ men också med person. Denna mer specifika tolkning av sensation i psykologi, som förbinder den med individens hela komplexa liv i dess verkliga relationer med omvärlden, bestämmer den speciella betydelsen av psykologisk och psykofysiologisk, och inte bara fysiologisk, forskning för att lösa problem relaterade till behoven. av praktiken.

1. Introduktion
2.Information. Grundläggande koncept
informationsteori. Kvantitet
information.
3. Kvantitetsenheter
information
4. Informationsentropi. Formel
Hartley. Shannons formel

5. Allmänt diagram över avlägsnande, överföring och
registreringsinformation
6. Tillämpning av informationsteori i
medicin
1. Psykofysik. Grundläggande koncept.
2. Psykofysikens lagar. Webers lag
3. Weber-Fechners lag
4. Stevens lag
5. Sensoriska system.
6. Auditivt sensoriskt system

Grundläggande begrepp inom informationsteori

Information – en uppsättning information om
all slags
fenomen
föremål
Och
ämnen som ger ny kunskap om dem
Information
entropi
–
mäta
osäkerhet beroende på antalet
anger i
vilket kan vara
systemet.
Informationsmängd – värde
numeriskt lika med minskningen av entropi i
som ett resultat av att någon händelse inträffat
(meddelanden)

Hartleys formel.

Hartleys formel:
I = k logn = - k logP = - k logl/n
Om vi tar som grund
logaritm 2, sedan k=1 och enhet
information
Och
informativt
entropi kommer att kallas BIT.
I = log2n= - log2P= - log21/n

Shannons formel

Shannons formel:
H = -∑Pi∙log2Pi
Shannons formel för
lika troliga händelser:
H = -∑(1/n)∙log2(1/n) = -log2(1/n) =
log2n

Allmänt system för insamling, överföring och registrering av information.

Kommunikationskanalkapacitet

C = H/t,
Där C – genomströmning - Bit/s;
N
–
maximal
kvantitet
information som kan vara
sänds över en kommunikationskanal - Bit;
t – tid under vilken
information överfördes - sid.

Enhet för information

I = log2n;
Från: 1 = log22, dvs.
En bit – mängd information
att en av två saker hände
lika sannolika händelser

UPPGIFT 1

Hur mycket information kommer han att få?
experimenterare med en singel
ta bort en boll från en korg där
det finns 73 vardera av svart, grönt, vitt
och röda bollar om:
A) han uppfattar alla färger;
B) han uppfattar rött och grönt
färger som grått.

LÖSNING (A)

A) Eftersom försöksledaren uppfattar allt
färger och antalet bollar av varje
färgerna är desamma, då med lika stor sannolikhet:
P(A) = m/4m = ¼
bollar av valfri färg kommer att ritas,
Därför kan du lösa problemet
tillämpa Hartleys formel:
I = log24 = 2 bitar
Svar: I = 2 bitar

LÖSNING (B)

C) Eftersom försöksledaren inte uppfattar allt
färger och antalet bollar av varje färg
samma, då med lika stor sannolikhet:
P(A) = m/4m = ¼ bollar kommer att tas bort
vit och svart och med sannolikhet
P(A) = 2m/4m = ½
bollarna är grå, därför för
För att lösa problemet måste du tillämpa formeln
Shannon:
H = -∑Pi∙log2Pi

LÖSNING (B)

(1/2) = 2-1; (1/4) = 4-1
Н= +(1/2)∙ log22 +2 (1/4)∙ log24
=1/2+1=1,5 bitar.
SLUTSATS?

UPPGIFT 2

Vad är informationsvärdet?
entropi av systemet, som
kan vara vid 6
stater med sannolikheter:
Pl = 0,25; P2=0,25
och P3=P4=P5=P6 = 0,125?

LÖSNING

Problem 3

Från hur många karaktärer
består av alfabetet,
används för överföring
meddelande som består av 5
tecken om detta är ett meddelande
innehåller 25 bitar av information?

LÖSNING

För att lösa det här problemet
du måste tillämpa formeln
Hartley: I = 5∙log2n.
25= 5∙log2n.
5=log2n. Således:N =25=32
Svar: N =32

Problem 4

Hur mycket information
innehåller ett korn från
som kan växa
växt som tar en
av 4 typer av blommor och en av
åtta typer av löv?

Lösning

I = I1 + I2
I1 = log2N1
I2 = log2N2
I = log2N1+ log2N2 =
log24+log28 =2 bitar + 3 bitar
= 5 bitar

Tillämpning av informationsteori inom medicin

Implementering av informationsteknik för
förvaltning
medicinsk
institutioner
på olika nivåer, inklusive teknik
relaterad
Med
diagnostik
behandling,
rehabilitering och hälsoprevention
patienter,
automatiserad
system
bearbetning
instrumentella och laboratoriedata,
inklusive automatiserad arbetsstation
(Arbetsstation) av en läkare.

Element av psykofysik. Sensoriska system.

Psykofysik är en vetenskap,
studerar relationen
mellan förnimmelser och
egenskaper som orsakade
deras irriterande ämnen.

Grundläggande begrepp inom psykofysik

- Absolut tröskel – lägsta styrka
irriterande (stimulans) orsakar
känsla;
- Absolut
maximal
tröskelhögsta
tvinga
irriterande,
orsakar känsla;
Differentiell tröskel - minsta
förändra
styrka
irriterande,
orsakar en förändring i förnimmelser;

Differentiella rumsliga och tidsmässiga trösklar

Differentiell rumslig tröskel
–
minst
distans
mellan
irriterande ämnen
på
som
De
uppfattas separat.
Differentialtidströskel
den kortaste tidsperioden mellan
irriterande ämnen
på
som
De
uppfattas separat.

WEBERS LAG

S/S = konst
Attityden är knappt
påtaglig förändring
styrka av incitament för honom
det ursprungliga värdet är
konstant värde

WEBER-FECHNER LAG

dE = const; (C1)
dR/R = const; (C2); С1 =k С2
dE=k dR/R
E=k dR/R
E = k ln(R/R0)

STEVENS LAG

dE/E = const; dR/R = const;
dE/E=k dR/R dE/E= k dR/R
lnE +C1 = klnR +C2
k
lnE = lnR + lnC lnE =
lnC Rk
E = C(R - RO)k

SENSORSYSTEM

Sensorisk
(känslig)
kallas system
kan fånga
överföra och analysera
information

LJUSSENSORSYSTEM

Det mänskliga hörselorganet är
komplext system som består av följande
element:
1 - aurikel; 2 - extern auditiv
textavsnitt; 3 - trumhinnan; 4 hammare; 5 - städ; 6 - stigbygel; 7 ovala fönster; 8 - vestibulär trappa; 9
- runt fönster; 10 - scala tympani; elva
- cochleakanalen; 12 - huvud
(basilär) membran.

Schematisk representation av hörselsystemet

Det yttre örats roll

Ytterörat består av örat
concha, hörselgång (i form
smalt rör), trumhinnan.
Öra
handfat
pjäser
roll
ljudsamlare,
koncentrera sig
ljudvågor i hörselgången
vilket resulterar i ljudtryck vid
trumhinnan förstoras
jämfört med ljudtrycket i
incidentvågen cirka 3 gånger.

Den yttre hörselgångens roll

Ljud kommer in i systemet via en extern
hörselgången, som stängs med
ena sidan med ett akustiskt rör med längden L
= 2,5 cm Ljudvågen passerar igenom
hörselgången och delvis reflekteras från
trumhinnan. I hörselgången, typ
i röret kommer en våg med längden λ = att resonera
4L = 4 0,025 = 0,1 m. Frekvens vid vilken
akustisk resonans uppstår
definieras enligt följande: ν = v/λ = 340/(40 0,25) = 3,4
kHz.

Mellanörats roll

Mellanörat är en apparat
avsedd
För
överföringar
ljudvibrationer från luft
miljön i det yttre örat till en flytande miljö
innerörat. Mellanörat innehåller
trumhinna, oval och
runda fönster, samt takkupor
ben
(hammare,
städ,
stapes).

Mellanörats roll

När ljud passerar genom mellanörat uppstår det
en ökning av dess intensitetsnivå med 28 dB än
en minskning av intensitetsnivåförlusterna uppnås
ljud under övergången från luft till vätska,
komponent 29 dB. Mellanörat ger också
försvagning av överföringen av vibrationer när det gäller ljud
hög intensitet genom reflex
försvagar kopplingen mellan benen. För vakt
trumhinnan mot tryckförändringar tjänar
liten eustachian tub som ansluter
mellanörat hålighet med den övre delen av svalget (med
atmosfär).

Innerörats roll

Hörapparatens ljuduppfattande system
är innerörat och snäckan som kommer in i det.
Innerörat är ett slutet
hålighet. Denna hålighet, som kallas labyrinten, har
komplex form och fylld med perilymfvätska. Den består av två huvuddelar:
cochlea, som omvandlar mekaniska vibrationer till
elektrisk signal och vestibulära halvcirklar
apparat som säkerställer kroppens balans i fält
allvar.

Frekvensselektiva egenskaper hos huvudmembranet

Man tror för närvarande att uppfattningen
höjder
toner
fast besluten
placera
maximala svängningar av huvudmembranet.
Oscillationer av huvudmembranet stimulerar
receptor
celler,
belägen
V
Cortis organ, vilket resulterar i
aktionspotentialer som överförs av hörseln
nerv till hjärnbarken.

Binaural effekt

Binaural effekt - förmåga
ställ in riktning på
ljudkälla horisontellt
plan på grund av fasskillnaden och
ojämna intensiteter
ljudvågor slår olika
öron.

Ljud

Ljud - längsgående mekanisk
vågor som fortplantar sig in
någon annan miljö än vakuum
frekvens från 16 Hz till 20000 Hz.
Ljudet är lagom
irriterande för hörseln
sensoriska systemet

Subjektiva ljudegenskaper

Subjektiva egenskaper hos ljud
är:
Tonhöjden som motsvarar
fysisk karaktäristik av ljud - frekvens.
Volymen som motsvarar det fysiska
karaktäristisk för ljud - intensitet.
Den klangfärg som motsvarar det fysiska
ljudkarakteristik - akustiskt spektrum

Volymskala

E = k log(I/I0)
Måttenhet
ljudvolym
kallas bakgrund.

Sunda forskningsmetoder

Ljud kan vara en källa till information om
mänskliga organs tillstånd.
Auskultation - direkt
lyssna på ljud som kommer inifrån
kropp.
Slagverk - undersökning av inre organ
genom att knacka på kroppens yta
och analys av de resulterande ljuden.
Tappning utförs antingen med hjälp av
speciella hammare, eller använda
fingrar.

FONOKARDIOGRAFI

Fonokardiografi - grafik
registrering av hjärtljud och blåsljud och deras
diagnostisk tolkning.
Inspelning görs med hjälp av
fonokardiograf, som består av
mikrofon, förstärkare, frekvens
filter, inspelningsenhet.

Intensitetsskala

Intensitetsnivån kallas
decimallogaritm för förhållandet
ljudintensitet till tröskeln för hörbarhet:
L = log(I/I0)
Enhet för intensitetsnivå
är bel (B). Använder oftast mer
liten enhet för intensitetsnivå decibel (dB): 1 dB = 0,1 B. Nivå
intensitet i decibel beräknas av
följande formler:

Intensitetsskala

L = 10 log(I/I0) = 20 log(P/P0)
Om en person hör ljud,
kommer från ett håll
från flera osammanhängande
källor, sedan deras intensitet
vika ihop:
I = I1 + I2 + I3 + …

UPPGIFT 1

Vad är intensitetsvärdet
ljud i W/m2 är nödvändigt för
för en person att höra
honom om, när han bedömer hans hörsel
med hjälp av en audiometer
värdet av dess skärpa erhålls
hörsel vid en frekvens på 1 kHz – 40 dB.

LÖSNING

I det här fallet för att lösa problemet
du måste tillämpa formeln:
L = 10 log(I/I0)
Sedan: 40 = 10 log(I/I0), varifrån:
4 = log(I/I0), dvs.:
4
I/I0=10
4
-12+4
-8
2
I = I010 =10
=10 W/m.

UPPGIFT 2

Ljudet som motsvarar gatan
intensitetsnivå L1 = 50 dB,
hörs i rummet som ljudet från
intensitetsnivå L2 = 30 dB.
Hitta intensitetsförhållandet
ljud på gatan och i rummet.

LÖSNING

För att lösa detta problem ansöker vi
formel för intensitetsskalan:
L1 – L2 = 10 log(I1/I2), varifrån:
2=log(I1/I2),
Därför: I1/I2 = 100.
Svar: I1/I2 = 100.