6.2. Основные физиологические свойства сенсорных систем

6.2.1. Качественное и количественное различение сенсорного стимула

Каждое ощущение характеризуют следующие основные свойства: качество и количество.Основной количественной характеристикой ощущений являетсяинтенсивность. Так, любой человек с нормальным зрением легко может указать, что он видит перед собой: голубое озеро или белый пароход. Для зрения качество будет заключаться в различении яркости и цвета. Количественной характеристикой для зрения является степень яркости.

Изучение указанных характеристик различных сенсорных систем является далеко не простой задачей. Впервые научно обоснованный подход для определения порога количественного различения раздражителя дал Вебер. С этой целью он выполнял простейшие исследования по оценке массы груза, помещаемого в закрытые сумки, из которых одну держал в левой, а другую - в правой руке. Для того, чтобы разница в весе была заметной, требовалось добавить в одну из сумок определенный минимальный дополнительный вес. Оказалось, что порог различения во многом зависит от предшествующего груза. Так, если исходный вес был 200 г, то различие можно заметить при добавлении 20 г, а при исходном весе в 2 кг, требуется добавить уже 200 г. Эта зависимость выражается законом Вебера:

S/S = const(6.1)

где S - прирост веса груза, S - исходный вес.

Для определения разницы возникающих при этом ощущений эта формула преобразуется в такую:

EЗР = k·S/S (6.2)

где: EЗР - едва заметная разница ощущения, k - константа.

Математик Фехнер на основе многочисленных опытов Вебера предложил формулу, по которой можно определить взаимосвязь интенсивности предшествующего и дополнительного раздражителя:

Е = а·logS+b(6.3)

где: Е - величина ощущения; a, b - константы, характерные для разных ощущений; logS - логарифм силы раздражителя.

Недостатком этого закона, названного законом Вебера-Фехнера, является его ограниченнность в определенных пределах интенсивностей и возможность использовать далеко не для всех раздражителей. Поэтому позднееСтивенс вместо простых ощущений "одинаково" или "неодинаково" предложил другие масштабы оценки. При этом испытуемый должен был самостоятельно установить силу раздражителя так, чтобы она ему казалась наполовину меньшей исходной. Им предложена формула:

ЕЗР = k·(S_i/S_o)· n(6.4)

где: S_i, S_o- исходная и половинная величина раздражителя; n - степень относительного прироста интенсивности раздражителя. Показатель степени n не одинаков для всех видов чувств.

6.2.2. Пространственная и временная размерности ощущений

Подавляющее большинство сенсорных систем позволяет оценить пространственное расположение раздражителя. В каждом случае это обеспечивается морфологическими и физиологическими особенностями конкретной системы, а также жизненным опытом, то есть, научением. Морфологической основой пространственных преобразований сигналов является изменение их масштаба в целом или искажение соотношения нейронов различных частей в нервных центрах (рис. 6.1).

Для пространственногоразличения двух стимулов необходимо, чтобы при их совместном действии между возбужденными рецепторами находился хотя бы один невозбужденный элемент. Возбуждение соседних рецепторов будет восприниматься как одно целое раздражение. При изложении частной физиологии сенсорных систем на это свойство будет обращено особое внимание.

В связи с тем, что, как правило, у каждого афферентного нейрона имеется несколько ветвей, оканчивающихся рецептором или иннервирующих его, это волокно будет возбуждаться стимулами в пределах определенной зоны. Эта зона именуется рецептивным полем. Размер его зависит от степени ветвления.

Рис. 6.1.Корковое представительство кож-ной чувствительности в задней централь-ной извилине.

Жизненно важной размерностью сенсорных стимулов является время.Про-должительность стимуляции заметно влия-ет как на силу ощущения, так и на само возникновение ощущения. Можно выявить временные пороги влияния стимулов разной длительности, а для периодической стимуляции еще и частоту слияния. Все сенсорные системы обладаютинерцион-ностью. Требуется какое-то время для того, чтобы возбуждение и ощущение развились полностью. Точно также необ-ходимо время для прекращения всех физиологических процессов, вызванных раздражителем во всех структурах сенсорной системы. Длявременного различения раздражителей необходимо, чтобы сигнал, вызванный последующим стимулом, не попадал в рефрактерный период от предыдущего раздражения, чтобы нервные процессы не сливались во времени. Для глаза временной порог ощущения около 50 мс, для уха - 180 мс, а для осязания он продолжается примерно 1,2 с. Причем для отдельных осязательных ощущений продолжительность развития и исчезновения неодинаковы. Она последовательно возрастает для чувства положения по глубине и движется от чувства тепла к холоду и боли. Это хорошо известно каждому кто брал горячий чайник с плиты и успевал быстро поставить его на подставку до возникновения болевого ощущения. Причем по пути можно полностью успеть почувствовать прикосновение ручки, положение отдельных частей ее и температуру.

Инерционность зрительного восприятия используется в кинематографе: на киноэкране действие нам представляется непрерывным, несмотря на то, что воспроизводится из отдельных кадров.