Абсолютный порог - Absolute threshold

В нейробиология и психофизика, абсолютный порог изначально определялся как самый низкий уровень стимул - свет, звук, прикосновение и т. Д., Которые может обнаружить организм. Под влиянием теория обнаружения сигналов, абсолютный порог был переопределен как уровень, на котором стимул будет обнаруживаться в заданном проценте (часто 50%) времени.[1] На абсолютный порог может влиять несколько различных факторов, таких как мотивация и ожидания субъекта, когнитивные процессы и то, адаптирован ли субъект к стимулу.[2][3]
Абсолютный порог можно сравнить с порог разницы, который является мерой того, насколько разными должны быть два стимула, чтобы субъект заметил, что они не совпадают.[2]

Зрение

Знаменательный эксперимент 1942 г. Hecht, Шлаер и Пиренн оценили абсолютный порог зрения. Они попытались измерить минимальное количество фотоны то человеческий глаз может обнаруживать 60% времени, используя следующие элементы управления:[4][5][6]

  • Адаптация к темноте - участники были полностью адаптированы к темноте (процесс длился сорок минут) для оптимизации их зрительной чувствительности.
  • Местоположение - стимул был предъявлен к правому глазу в области с высокой плотностью стержневые клетки, На 20 градусов влево от точки фокусировки (т.е. на 20 градусов вправо от ямка ). Примерно эта степень эксцентриситета (около 20 градусов) имеет самую высокую плотность стержня во всем сетчатка. Однако соответствующее место на правой сетчатке, на 20 градусов влево, очень близко к слепая зона.
  • Размер стимула - стимул имел диаметр 10 угловые минуты (1 минута = 1/60 градуса). Хотя это явно не упоминается в оригинальной исследовательской работе, это гарантирует, что световой стимул попадет только на палочковые клетки, подключенные к тому же нервному волокну (это называется область пространственного суммирования).
  • Длина волны - длина волны стимула соответствовала максимальной чувствительности стержневых ячеек (510 нм).
  • Длительность стимула - 0,001 секунды (1 мс).

Исследователи обнаружили, что излучение всего 5-14 фотонов может вызвать визуальный опыт. Однако только около половины из них попало в сетчатку из-за отражения (от роговицы), поглощения и других факторов, связанных с пропусканием глазных сред. Исследователи подсчитали, что от 5 до 14 из примерно 500 стержней в испытательной зоне каждый поглотит один фотон с вероятностью 4%, что один стержень поглотит два фотона.

Второй абсолютный порог зрения включает минимальный поток фотонов (фотонов в секунду на единицу площади). В этом случае свет покрывает широкое поле в течение длительного периода времени вместо того, чтобы концентрироваться в одном месте сетчатки короткими вспышками. Зная диаметр зрачка и длину волны света, результат можно описать в терминах яркость (~0.000001 кандела за квадратный метр или 10−6 кд / м2) или сетчатки освещенность (~ 0,00002 троландий). Включая оценки вероятности поглощения среднего фотона средней стержневой ячейкой, пороговое значение стимуляции для стержней составляет примерно одно поглощение фотона в секунду на 5000 стержней.[7]

Что касается общей абсолютной чувствительности к мощности, Дентон и Пиренн в Journal of Physiology в 1954 году обнаружили, что для диффузных протяженных источников, то есть относительно большого (~ 45 градусов в ширину источника, если смотреть на объект), отверстие из матового стекла и длинная (5 секунд) время наблюдения и принятия решения, человеческий глаз мог бы начать надежно отличать освещенное от неосвещенного стекла при уровне мощности примерно 7,6 x 10−14 Вт / стерадиан-см2 на глаз для зеленого (510 нм) света. Этот уровень мощности зависел от длины волны используемого света в соответствии с обычной кривой яркости. Для белого света абсолютная чувствительность составила 5,9 x 10−14 Вт / стерадиан-см2. Эта базовая чувствительность варьировалась всего около 0,03 логарифмического шага между монокулярным (одноглазым) и бинокулярным (двухглазым) зрением.[8]

В 1972 году Сакитт провел эксперимент, в котором сочетались элементы обнаружения сигналов и теории порогов. Двумя ключевыми элементами исследования были высокая толерантность к ложноположительным результатам и возможность множественного выбора при принятии решения о том, был ли виден свет. В классических исследованиях, описанных выше, толерантность к ложным срабатываниям была настолько низкой, что порог был смещен вверх. На основе статистического анализа большого количества испытаний, 6 фотонов, каждый из которых поглощается одним стержнем, почти одновременно выглядели «очень яркими», 5 фотонов выглядели «яркими», 4 фотона - умеренным светом, «3 фотона - тусклым светом». Два наблюдателя смогли увидеть 2 фотона как "немного сомнительно, был ли виден свет. «Один наблюдатель видел одиночный фотон как»очень Сомнительно, чтобы был виден свет ». Нулевые фотоны были замечены как« ничего не видели ».[9][10][11]

Слух

Основная статья: Абсолютный порог слышимости

Абсолютный порог слышимости - минимальный уровень звука из чистый тон что среднее ухо с нормальным слушание может слышать без других звуков. Абсолютный порог относится к звук то, что организм может просто услышать.[12][13]
Примером этого может быть звук часов, тикающих в двадцати футах от вас, в тихой комнате.[14]Порог слышимости обычно обозначается как RMS звуковое давление 20 мкПа (микропаскали) = 2 × 10−5 паскаль (Па). Это примерно самый тихий звук, который молодой человек с неповрежденным слухом может уловить за 1000 Гц.[15] Порог слышимости частота зависимо, и было показано, что чувствительность уха лучше всего на частотах от 1 кГц до 5 кГц.[15]Люди обычно имеют более низкий порог слышимости собственных имен. Деннис П. Кармоди и Майкл Льюис изучали это явление в 2006 году и обнаружили, что участки мозга реагируют на имя человека иначе, чем на случайное имя.[16]

Запах

Основная статья: Порог обнаружения запаха

В порог обнаружения запаха самая низкая концентрация определенного запах соединение, воспринимаемое человеком Чувство обоняния. Пороговые значения химического соединения частично определяются его форма, полярность, частичные сборы и молекулярная масса.[17] Обонятельные механизмы, ответственные за различный порог обнаружения соединения, не совсем понятны, поэтому эти пороги пока нельзя точно предсказать. Скорее, они должны быть измерены с помощью обширных тестов с участием людей в лабораторных условиях.[18]

Трогать

Абсолютный порог прикосновения - это крыло пчелы, падающее на щеку человека с расстояния в один сантиметр (0,5 дюйма). Различные части тела более чувствительны к прикосновению, поэтому это зависит от одной части тела к другой (20).

С возрастом абсолютный порог прикосновения становится больше, особенно после 65 лет. В целом женщины имеют более низкий абсолютный порог и более чувствительны к прикосновениям, чем мужчины.[19] Тем не менее, это также может варьироваться от человека к человеку. Даже люди испытывают длительные колебания в пределах своего абсолютного порога прикосновения. Это потенциально может повлиять на то, как сенсорные расстройства оцениваются медицинскими работниками.[20]

В 1974 году Ульф Линдблом изучал, как скорость стимула влияет на абсолютный порог. Стимулятор WaveTek использовался для измерения абсолютного порога прикосновения путем «постукивания» пальца участника зонда диаметром 2 мм. Линдблом обнаружил, что в среднем разница в пороговом уровне между медленными и быстрыми механическими импульсами на подушечке пальца участника составляла 27%.[21] Порог для быстрых импульсов составлял 5 мкм и 80 мкм для медленных импульсов. Исследование Линдблома показывает, что люди более чувствительны к быстрой стимуляции, чем к медленной, по крайней мере, к прикосновению.

Вкус

Основная статья: Вкус

В 1999 г. Дж. А. Стиллман, Р. П. Мортон и Д. Голдсмит провели исследование абсолютного порога вкуса и обнаружили, что автоматическое тестирование вкуса столь же надежно, как и традиционное. Кроме того, они обнаружили статистическую значимость того, что правая сторона языка имеет более низкий абсолютный порог, чем левая сторона. Это открытие позволяет предположить, что правое полушарие мозга лучше обрабатывает вкусовые стимулы, чем левое.[22] Отсутствие калорий на короткое время повышает чувствительность и снижает абсолютный порог употребления сладкой и соленой пищи.[23] На вкусовую чувствительность могут влиять и другие факторы, такие как беременность и курение.[24][25]

Расстройство обработки сенсорной информации

Основная статья: Расстройство обработки сенсорной информации

У некоторых людей аномально высокий или низкий абсолютный порог одного или нескольких чувств, влияющий на качество их жизни. Они склонны избегать стимуляции, ищут ее или, возможно, не замечают ее вообще. Этот симптом может быть диагностирован как нарушение обработки сенсорной информации, также известное как дисфункция сенсорной интеграции, которое часто встречается у людей с аутизмом.[26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Колман, Эндрю М. (2009). Словарь психологии. ОУП Оксфорд. п. 3. ISBN  978-0-19-104768-8.
  2. ^ а б «Абсолютный порог». Энциклопедия психологии Гейла. 2001 г. Получено 14 июля 2010 г. с сайта Encyclopedia.com.
  3. ^ http://m.livescience.com/33895-human-eye.html
  4. ^ Левин, Майкл (2000). Основы ощущения и восприятия (3-е изд.). Лондон: Издательство Оксфордского университета.
  5. ^ Корнсвит, Том (1970). «Главы 2 и 4». Визуальное восприятие. Harcourt Publishing.
  6. ^ Гехт, Селиг; Шлаер, Саймон; Пиренн, Морис Анри (20 июля 1942 г.). "Энергия, кванта и видение". Журнал общей физиологии. 25 (6): 819–840. Дои:10.1085 / jgp.25.6.819. ЧВК  2142545. PMID  19873316.
  7. ^ Шевелл, Стивен К. (2003). Наука цвета. Эльзевир. С. 45–6. ISBN  978-0-08-052322-4.
  8. ^ Дентон Э.Дж., Пиренн М.Х. (март 1954 г.). «Абсолютная чувствительность и функциональная стабильность человеческого глаза». J Physiol. 123 (3): 417–42. Дои:10.1113 / jphysiol.1954.sp005062. ЧВК  1366217. PMID  13152690.
  9. ^ Утталь, Уильям Р. (2014). Таксономия визуальных процессов. Психология Press. п. 389. ISBN  978-1-317-66895-4.
  10. ^ Рейке, Фред (2000). Фототрансдукция позвонков и зрительный цикл. Академическая пресса. п. 186. ISBN  978-0-08-049673-3.
  11. ^ Биалек, Уильям (2012). Биофизика: в поисках принципов. Издательство Принстонского университета. п. 40. ISBN  978-1-4008-4557-6.
  12. ^ Даррант Дж. Д., Ловринич Дж. Х. 1984. Основы слуховых наук. Второе издание. Соединенные Штаты Америки: Уильямс и Уилкинс
  13. ^ Гельфанд С.А., 2004. Услышав введение в психологическую и физиологическую акустику. Четвертый выпуск. Соединенные Штаты Америки: Марсель Деккер
  14. ^ «Абсолютный порог». психология.jrank.org. Получено 11 марта 2020.
  15. ^ а б Гельфанд С.А., 1990. Слух: введение в психологическую и физиологическую акустику.. 2-е издание. Нью-Йорк и Базель: Marcel Dekker, Inc.
  16. ^ Кармоди, Д. П .; Льюис, М. (2006). «Активация мозга при прослушивании собственного и чужого имени». Исследование мозга. 1116 (1): 153–158. Дои:10.1016 / j.brainres.2006.07.121. ЧВК  1647299. PMID  16959226.
  17. ^ Visakh, P. M .; Iturriaga, Laura B .; Риботта, Пабло Даниэль (2013). Достижения в области пищевой науки и питания. Вайли. п. 280. ISBN  978-1-118-86553-8.
  18. ^ Роудс, Родни А .; Белл, Дэвид Р. (2012). Медицинская физиология: принципы клинической медицины. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 88. ISBN  978-1-60913-427-3.
  19. ^ Gescheider, G.A .; Bolanowski, S.J .; Холл, К. Л .; Hoffman, K. E .; Веррилло, Р. Т. (1994). «Влияние старения на каналы обработки информации в осязании: I. Абсолютная чувствительность». Соматосенсорные и моторные исследования. 11 (4): 345–357. Дои:10.3109/08990229409028878. PMID  7778411.
  20. ^ Fagius, J .; Варен, Л. К. (1981). «Вариабельность определения сенсорного порога в клинической практике». Журнал неврологических наук. 51 (1): 11–27. Дои:10.1016 / 0022-510X (81) 90056-3. PMID  7252516.
  21. ^ Линдблом, У (1974). «Порог восприятия прикосновения в голой коже человека по амплитуде смещения при стимуляции одиночными механическими импульсами». Исследование мозга. 82 (2): 205–210. Дои:10.1016 / 0006-8993 (74) 90599-X. PMID  4441892.
  22. ^ Стиллман, Дж. А .; Morton, R.P .; Голдсмит, Д. (2000). «Автоматизированная электрогустометрия: новая парадигма оценки порогов обнаружения вкуса». Клиническая отоларингология и смежные науки. 25 (2): 120. Дои:10.1046 / j.1365-2273.2000.00328.x. PMID  10816215.
  23. ^ Зверев, Ю. П. (2004). «Влияние калорийной депривации и насыщения на чувствительность вкусовой системы». BMC Neuroscience. 5: 5. Дои:10.1186/1471-2202-5-5. ЧВК  368433. PMID  15028115.
  24. ^ Sinnot, J. J .; Раут, Дж. Э. (1937). «Влияние курения на вкусовые пороги». Журнал общей психологии. 17 (1): 151–153. Дои:10.1080/00221309.1937.9917980.
  25. ^ Sonbul, H .; Ashi, H .; Aljahdali, E .; Campus, G .; Лингстрем, П. (2017). «Влияние беременности на восприятие сладкого вкуса и ацидогенность налета». Журнал здоровья матери и ребенка. 21 (5): 1037–1046. Дои:10.1007 / s10995-016-2199-2. ЧВК  5393280. PMID  28032239.
  26. ^ Крановиц, С. С. (2005). Несинхронизированный ребенок: распознавание дисфункции сенсорной интеграции и совладание с ней. Нью-Йорк: Беркли.