Пороги ощущений и проблема их измерения

Очень давно психологи научились не только описывать качественные характеристики ощущений, но и измерять их количественно. К количественным характеристикам относятся пороги ощущений, или пороги чувствительности анализатора. Различают два типа порогов: абсолютные и дифференциальные.

Раздражитель вызывает ощущение, достигая некоторой пороговой величины. Но раздражитель может быть очень слабым и не вызывать никакого ощущения. Например, в отличие от многих животных люди не ощущают микровибраций окружающих предметов, не видят мельчайших объектов, не ощущают незначительных запахов, на которые реагируют другие живые существа, и пр. Минимальная величина раздражителя, при котором впервые возникает ощущение, называется абсолютным нижним порогом. Однако это не значит, что раздражители, сила которых ниже абсолютного нижнего порога, не оказывают воздействия на организм.

Нижний порог чувствительности характеризует минимальную силу раздражителя, способную вызвать у человека ощущение. Этот порог характеризует меру остроты чувствительности анализатора к адекватному раздражителю, ее можно измерять. Связь между абсолютной чувствительностью Е и величиной абсолютного порога Р можно выразить формулой.

Например, если человек слышит тиканье часов на расстоянии 5 м, то порог его слуховой чувствительности составляет.

Если другой человек различает тиканье часов на расстоянии 8 м, то нижний порог его слухового ощущения составляет.

Следовательно, порог слухового ощущения у второго человека лучше, чем у первого.

Верхний порог чувствительности — это максимальная сила раздражителя, которая вызывает адекватное ощущение. Дальнейшее увеличение силы раздражителя вызывает неадекватное ощущение — болевое или иное. Абсолютная чувствительность и величина порога ощущения находятся в обратной зависимости: чем выше чувствительность, тем ниже ее порог, и наоборот, при слабой чувствительности порог ощущения вырастает. Таким образом, нужна большая интенсивность раздражителя, чтобы вызвать ощущение.

Порог чувствительности зависит от многих индивидуальных особенностей человека, как врожденных (тип нервной системы, природная чувствительность анализатора), так и приобретенных (работа, условия воспитания, состояние здоровья). Надлежащие условия жизни, работы, воспитание способствуют развитию чувствительности, а неблагоприятные ведут к ее притуплению. В преклонном возрасте диапазон чувствительности значительно уменьшается.

Понятие порога чувствительности (ощущения) в психофизиологии и общей психологии возникло не случайно. Переход от неощущаемой величины раздражителя к ощущаемой происходит не плавно, а в виде скачка, т. е. преодолевается некий порог. Если сила раздражителя почти достигла порогового значения, то едва заметного изменения величины раздражителя достаточно, чтобы он из полностью неощущаемого превратился в полностью ощущаемый. При этом даже очень существенные изменения величины раздражителя в пределах подпорогового диапазона не приводят к возникновению ощущений. Существенные изменения сильных запороговых стимулов также могут не вызвать никаких изменений в уже возникших ощущениях; чаще всего такие ощущения становятся неадекватными, перестают восприниматься или переходят в болевые. Данная закономерность выражается в виде психометрической кривой.

Для каждого вида чувствительности (ощущений) существуют свои абсолютные нижние пороги. Например, зрительный анализатор человека способен воспринимать ясной темной ночью пламя свечи на расстоянии до 48 км от глаза. Слуховой анализатор позволяет человеку различать тиканье часов в полной тишине на расстоянии до 6 м, а вкусовой анализатор — ощутить сладкий вкус после того, как одна чайная ложка сахара растворена в 8 л воды. Обоняние дает человеку ощутить запах одной капли духов в помещении, состоящем из шести комнат и т. д.

Интересно, что сенсорная чувствительность к определенным видам воздействий у одних живых существ, обитающих на нашей планете, по сравнению с другими организмами может быть очень низкой либо очень высокой. Также очень существенно различается чувствительность по разным модальностям. Одни живые существа, например ястребы, обладают прекрасной остротой зрения; другие — великолепным обонянием, как акулы; третьи имеют очень хороший слух и различают многочисленные оттенки звуковых колебаний. Так, глаз человека после адаптации к темноте может реагировать на воздействие семи квантов света, его чувствительность возрастает почти в 200 000 раз. Если бы глаз обладал чуть более высокой чувствительностью, то постоянный свет казался бы ему прерывистым и человек мог бы увидеть химические процессы в самом глазу. Абсолютный нижний порог громкости для слухового анализатора также очень мал. Если бы этот анализатор был лишь немного чувствительнее, человек мог бы слышать случайные удары молекул по барабанной перепонке. Таким образом, мы можем услышать звук, если давление воздуха сместит барабанную перепонку всего лишь на 0,000 000 0001 см. Абсолютный порог рецептора обонятельного анализатора для пахучих веществ равен примерно восьми молекулам этого вещества. Но для возникновения вкусовых ощущений уже требуется число молекул в тысячи раз большее.

Количественно ощущения характеризуются не только верхним и нижним абсолютными порогами, но и так называемыми дифференциальными (относительными) порогами, или порогами различения. Дифференциальные пороги характеризуются возможностью ощущать наименьшую разницу в интенсивности двух действующих раздражителей, дифференцировать раздражители по их силе, различать их по силе от слабого к более сильному.

Исследованиями доказано, что дифференциальная чувствительность, т. е. возможность различать интенсивность раздражителей, подчиняется определенным законам. Французский физик Пьер Бугер доказал, что заметная разница в яркости света — величина постоянная. Она равняется 1/100 яркости исходной величины. Чтобы заметить разницу яркости между каким-либо светом и светом лампочки в 200 Вт, необходимо, чтобы он увеличился на 1/100 своей яркости. Такой будет яркость света в 202 Вт. Немецкий физиолог Эрнст Вебер показал, что ощущение разницы в весе двух предметов равняется 1/30 веса исходного предмета. Например, чтобы ощутить разницу веса в 100 г от другого веса, необходимо к 100 г добавить 1/30 этого веса, т. е. 3,4 г. Доказано постоянство отношения разницы исходного и приравниваемого к нему другого раздражителя; при этих условиях можно ощутить разницу в интенсивности. Данный закон действует и для других анализаторов: для звуковой чувствительности эта разница равняется 1/10, для вкусовой — от 1/6 до 1/10, для обонятельной — от ¼ до 1/3. Чувствительность к разнице силы раздражителей, как и абсолютная чувствительность, находятся в обратной зависимости: при высокой чувствительности ее порог уменьшается, а при низкой — увеличивается.

Чувствительность к различению силы раздражителей имеет большое значение во многих видах профессиональной деятельности (музыке, кулинарии), в обработке материалов (дерева, металла) и т. д. В наиболее простом виде динамику дифференциального порога можно описать следующей зависимостью

где / — величина раздражителя, Д/ — приращение раздражителя; оно характеризует величину, на которую должен быть изменен исходный раздражитель, уже вызывавший ощущение, чтобы человек ощутил разницу в величинах раздражителя.

Дифференциальный порог ощущений для разных сенсорных анализаторов различен, но для одного и того же анализатора он оказывается постоянным, т. е.

Указанная закономерность была установлена П. Бугером, а затем подтверждена и детально проанализирована в ряде экспериментов Э. Вебером. Константа, выражающая отношение приращения раздражителя к его первоначальному уровню, вызывающее ощущение минимального изменения раздражителя, получила в психологии название константы Вебера. Сам факт наличия постоянной величины дифференциального порога известен в психологии как закон Бугера — Вебера.

Несколько позже немецкий исследователь Густав Фехнер вывел еще один закон, согласно которому изменение силы ощущения пропорционально десятичному логарифму изменения силы воздействующего раздражителя. В психологии закон, описанный Фехнером в работе «Элементы психофизики» (1859), называется основным психофизическим законом (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Логарифмическая кривая зависимости величины ощущения от силы раздражителя, иллюстрирующая закон Бугера — Вебера — Фехнера.

Пороговое значение Сила раздражителя раздражителя в физических единицах.

Закон Фехнера может быть описан несложной математической формулой:

где S — сила ощущения; I — величина раздражителя; К — коэффициент пропорциональности; С — константа, определяема эмпирическим путем для ощущений разных модальностей.

Через несколько десятилетий после сформулированного Г. Фехнером закона американский психолог Стенли Стивенс предложил результаты эмпирических исследований, в соответствии с которыми основной психофизический закон должен описываться не логарифмической, а степенной функцией. Такая зависимость получила название закона Стивенса. В соответствии с этим законом величина ощущения растет в арифметической, а величина раздражителя — в геометрической прогрессии. Интересно отметить, что исследования Фехнера проводились на гак называемых наивных испытуемых, т. е. на людях, которые не имели четкого представления о проводимом эксперименте и находились в незнакомой для них экспериментальной ситуации. Стивенса же интересовало то, как человек воспринимает воздействие не столько в искусственных (экспериментальных), сколько в естественных условиях (в реальной жизни). Стивенс изучал оценки ощущений испытуемыми с учетом их личного опыта. В его экспериментах испытуемые проходили перед выполнением задания предварительную тренировку.

Пример Чтобы продемонстрировать природу ощущений и познакомить студентов с понятием дифференциального порога чувствительности, будет полезно провести следующий психологический эксперимент. Преподаватель или студент-экспериментатор на семинаре приглашает одного желающего принять участие в демонстрации опыта к доске. Затем он просит испытуемого повернуться лицом к аудитории и поднять над головой правую руку ладонью к зрителям, после чего незаметно для испытуемого достает циркуль с двумя иглами и разводит ножки циркуля на небольшое расстояние. Экспериментатор дотрагивается до тыльной стороны кисти испытуемого циркулем так, чтобы это не было видно последнему, и просит его сказать, сколько уколов тот ощущает. При разведении игл на небольшое расстояние испытуемый говорит, что ощущает давление одной иглы (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Демонстрация дифференциального порога сенсорной чувствительности.

Ножки циркуля разведены на небольшое расстояние; испытуемый говорит, что ощущает один укол Затем экспериментатор разводит ножки циркуля на большее расстояние, показывает это студентам в аудитории и вновь прикасается к тыльной стороне руки испытываемого. На вопрос экспериментатор о количестве уколов, испытуемый снова отвечает, что ощущает один укол. Наконец экспериментатор в третий раз разводит ножки циркуля, но уже на достаточно большое расстояние между иглами, и опять повторяет опыт. Эксперимент заканчивается, когда испытуемый говорит, что ощущает прикосновение двух игл (рис. 5.3).

Рис. 53. Демонстрация дифференциального порога сенсорной чувствительности.

Ножки циркуля разведены достаточно широко; испытуемый говорит, что ощущает два укола После этого экспериментатор показывает раздвинутые ножки циркуля испытуемому и зрителям. Он обращает внимание аудитории на то, что объективное воздействие двух игл циркуля па тыльную сторону руки испытуемого начинает восприниматься как укол именно двумя иглами лишь при разведении ножек циркуля на значительное расстояние. Данный опыт фиксирует величину дифференциального порога чувствительности, или порога различения, на тыльной стороне кисти руки испытуемого.

Спустя значительное время после экспериментов П. Бугера, Э. Вебера, Г. Фехиера, с изобретением аппаратуры, позволяющей проводить исследования активности отдельных нервных клеток — нейронов, выяснилось, что закономерности их работы практически тождественны тем закономерностям, которые изучались психофизиками в XIX в. Тогда было высказано мнение, что основной психофизический закон на уровне ощущений, т. е. психики человека, объясняется тем, как работают нейроны мозга. Эта точка зрения закрепилась в науке и, по мнению многих, является доказанным фактом. Таким образом, электрохимические процессы в рецепторах трансформируются в нервные импульсы и отражаются в психике в виде особых психических состояний. Очень важно отметить, что пороги ощущений могут изменяться (увеличиваться или уменьшаться) в зависимости от отношения человека к выполняемому действию, от тренировки, физиологического состояния испытуемого.

Интересно отметить, что новейшие исследования порогов чувствительности иногда противоречат закону Бугера — Вебера — Фехнера. Например, при исследовании так называемой протопатической чувствительности не обнаруживается постепенного нарастания силы ощущения по мере усиления силы раздражителя, т. е. чувствительность изменяется скачкообразно, по принципу «все или ничего». Обнаружены и другие несоответствия данному закону. Все это говорит в пользу того, что ощущения, или чувствительность анализатора, — процесс, который сегодня лишь кажется простым и хорошо изученным.

Важно также подчеркнуть, что закон Фехнера проявляется не только по отношению к стимулам, вызывающим субъективные ощущения, но и, скажем, к таким явлениям, как денежные единицы. Например, потеря некоторой суммы денег при заключении небольшой сделки на небольшую сумму может вызвать эмоционально окрашенные реакцию намного более сильную, чем потеря той же или даже большей суммы при заключении крупной сделки на большую сумму.

Одним из важных феноменов, объясняющих природу ощущений, является понятие адаптации. В тактильной, обонятельной, слуховой чувствительности адаптация проявляется заметно, а в болевой и статической — значительно меньше. Адаптация анализатора к силе раздражителя имеет позитивное и негативное значение. В одних случаях уменьшение ощущения силы раздражителя способствует жизнедеятельности (адаптация к силе звука, незначительная адаптация к положению организма в пространстве), тогда как в других оказывает значительный вред (обонятельная адаптация при условии загазованной среды).

Изменение чувствительности анализатора требует определенного времени. Причем временные характеристики адаптации для разных анализаторов различаются. Так, адаптация зрительного анализатора к темноте происходит приблизительно за 30—40 мин, слухового анализатора — за 15 с, а тактильного — за еще более короткие интервалы времени. Тепловая и болевая адаптация характерны только для средних величии раздражителей. Психика человека без специальных приемов и средств (гипноза, тренировки, психотропных препаратов и нр.) практически не способна адаптироваться к сильной боли, холоду или жаре.

Механизм адаптации, как отмечают многие ученые, состоит в том, что при длительном воздействии раздражителя мозг реагирует защитным торможением психической деятельности, снижением чувствительности, которое охраняет мозг от сверхсильных и сверхдлительных воздействий. Однако такая точка зрения не объясняет адаптацию к негативным воздействиям. Например, адаптация к газу пропану может приводить к гибели человека именно потому, что он, адаптируясь, через некоторое время просто перестает ощущать запах этого опасного газа. Подобную реакцию трудно назвать защитной.

Еще одно важное понятие, необходимое для описания природы ощущений, — сенсибилизация. В процессе адаптации, снижая чувствительность одних анализаторов, мозг может повышать чувствительность других, что, по-видимому, обеспечивает более высокий уровень защиты организма от воздействия опасной среды. Здесь в отличие от адаптации анализатора к раздражителю отмечается увеличение чувствительности, или сенсибилизация к раздражителю. Если старательно и внимательно всматриваться, вслушиваться, смаковать, то чувствительность к свойствам веществ и предметов становится более четкой и яркой, а сами предметы и их качества намного лучшее различаются.

Исследованиями доказано, что ощущения могут в значительной степени изменяться и развиваться под влиянием условий жизни или требований практической деятельности. В частности, чувствительность каждого анализатора в большой степени зависит от его роли в процессе выполнения человеком профессиональной деятельности. Например, текстильщики могут различать от 40 до 60 оттенков черного цвета; опытный шлифовальщик способен видеть просвет в деталях в 0,0005 мм, а нетренированный человек может различить просвет в пределах только 0,1 мм. Таким образом, можно выделить минимум две группы факторов, под влиянием которых происходит сенсибилизация ощущений:

• 1) необходимость компенсации сенсорных дефектов (слепота, глухота);
• 2) специфические требования профессиональной деятельности человека.

Снижение чувствительности зрительного анализатора компенсируется повышением чувствительности тактильного анализатора и т. д. Исследованиями установлено, что у незрячих людей на кончиках пальцев количество так называемых пачиниевых телец (особых чувствительных клеток) увеличивается почти на 50%, т. е. организм компенсирует потерю анализатора на биологическом уровне. Более того, при определенных обстоятельствах может возникать чувствительность даже к таким раздражителям, для ощущения которых у человека нет адекватных анализаторов^[1].

Описание природы ощущений будет неполным без анализа такого важного явления, как синестезия. Известно, что иод действием определенного раздражителя могут возникать ощущения, характерные для какого-либо «неадекватного» этому ощущению анализатора. Данное явление и получило название синестезии. Например, есть люди, которые, слушая или сочиняя музыку, способны переживать ощущения цвета в виде бесформенных пятен, геометрических фигур и пр. Другие люди при рассматривании каких-либо эмоционально окрашенных объектов, могут переживать звуковые ощущения, скажем, в виде неких звуков музыки, т. е. ощущения одной модальности могут способствовать появлению ощущений в другой модальности. Подобной способностью обладал, в частности, композитор А. Н. Скрябин. В этом случае высокие звуки люди чаще ощущают как «светлые», а низкие как «темные».

Такого рода явления наблюдали и описали в научной литературе психологи А. Бине, А. Ф. Лазурский, С. В. Кравков, А. Р. Лурия и др. Явление синестезии фиксируется в языке, на котором общаются люди. Например, в художественных и публицистических произведениях можно встретить такие выражения, как «кричащий цвет», «холодные цветовые тона», «теплые звуки», «бархатистый голос» и т. д. Анализ языковых конструкций позволил в свое время молодым американским исследователям Джону Гриндеру и Ричарду Бендлеру включить в разработанную ими систему нейролингвистического программирования¹ типологию людей, согласно которой они описывались как визуалы, аудиалы и кинестетики. Типология была основана на том, какие слова одной модальности (например, зрительной) употребляют люди для описания ощущений в другой модальности (например, слуховой).

Пример А. Р. Лурия подробно описал случай необычайно эффективной памяти московского журналиста С. В. Шерешевского, который обладал способностью к эйдетическим состояниям и многие события запоминал на основе явления синестезии. Шерешевский ощущал голоса людей в цвете. Например, он мог сказать, что голос у человека, который обращался к нему с просьбой, «желтый и рассыпчатый». Цвета он мог ощущать как «звонкие» или «глухие» либо как «соленые» и «хрустящие». Звуки, которые слышал Шерешевский, вызывали у него широкий спектр зрительных ощущений: от желтого до фиолетового.

Природа явления синестезии не вполне изучена. Многие авторы считают синестезию результатом взаимозависимости анализаторов, что свидетельствует о целостности психического отражения объективного мира. Синестезия не у всех людей проявляется одинаково. Считается, что наиболее часто данное явление возникает у лиц с повышенной активностью подкорковых образований, иногда у лиц с истероидной акцентуацией характера. Оно может обостряться у женщин во время беременности и др.

При изучении адаптации, сенсибилизации и синестезии было обнаружено множество различных любопытных явлений, которые сложно объяснить и тем более найти им применение на практике (хотя, возможно, в будущем это станет реальным). В частности, было установлено, что если на голову человека вылить ведро холодной воды, то усиливается его чувствительность к красному цвету; свист обостряет остроту зрения; некоторые запахи могут повысить, а некоторые — понизить чувствительность к свету и звуку; вкус сахара может повысить чувствительность к чернобелым оттенкам в сумерках и нр.

Некоторыми авторами высказывалось предположение, что влияние одних ощущений на другие, возможно, происходит на уровне зрительного бугра и верхних отделов ствола головного мозга, где обнаруживаются значительные пересечения нервных путей, идущих от различных анализаторов. Вероятно, что это происходит с участием зон подкорки. Установлено также, что человек более адекватно воспринимает окружающие предметы, если получает информацию через все сенсорные анализаторы, ибо в противном случае возникают иллюзии восприятия, искажающие представление^[2]

об окружающем человека пространстве. Кроме того, в головном мозге человека обнаружены некие «зоны перекрытия», где нейроны, относящиеся к разным модальностям восприятия, пересекаются. Именно эти области, по-видимому, и играют важную роль в обеспечении целостного предметного восприятия.

Знание специалистами закономерностей возникновения ощущений позволяет широко использовать их на практике, например в экономике и финансах, рекламе и маркетинге. Эти знания помогают разрабатывать специальные прикладные методы, скажем, для оценки психологической эффективности рекламы или процесса принятия решений потребителем о покупке того либо иного товара в условиях выбора и т. д.

Пример Для измерения эмоциональных оценок потребителями цветных вывесок исследовательская компания ПАРИ (Психологическое агентство рекламных исследований) в 1990;е гг. разработала специальный тест — Color Compatibility Test. Затем исследования были продолжены исследовательской компанией РОМ ИР. Тест, позволяющий эмоционально оценивать двуцветные сочетания по принципу «фигура — фон», представляет собой последовательность карточек (слайдов), рассматриваемых в качестве нормативного эталона. В одном из вариантов теста использовалось 90 цветных карточек. На каждой карточке были изображены два прямоугольника разного цвета и размера по принципу «фигура» и «фон».

Оценка цветовых сочетаний проводилась, но шкале семантического дифференциала Ч. Осгуда по ряду характеристик, например «грустный — радостный», «дорогой — дешевый», «агрессивный — доброжелательный» и др. (табл. 5.1). Предъявляемые цветовые сочетания оценивались респондентами по шкале от -3 до + 3. Эмоциональные оценки, полученные при предъявлении теста, способны значимо коррелировать с оценками аудиторией потребителей реальных двуцветных рекламных вывесок при условии, что содержание вывески не влияет на ее эмоциональную оценку^[3].

Таблица 5.1

Цветовые сочетания и их средние оценки, но методике Color Compatibility Test (шкала «привлекательный — отталкивающий») ^[4]

Изучение и измерение ощущений — довольно распространенная и востребованная практическая задача, например, в рекламе и маркетинге. Для этого разработаны специальные аппаратура и методы, которые постоянно дополняются, улучшаются и совершенствуются. Однако при их применении обязательно приходится учитывать психофизиологическую специфику анализаторов. Так, если потребитель на основе зрительного анализатора может одновременно либо последовательно воспринимать большое количество объектов, сравнивать и ранжировать их, то одновременно либо последовательно воспринимать более двух или трех вкусовых или обонятельных раздражителей ему уже сложно.

Пример Это необходимо учитывать, в частности, при проведении маркетинговых холлтестов. Они проводятся в больших помещениях, где маркетологи устанавливают полки или столы с товарами, скажем, продуктами питания, и предлагают их попробовать случайным людям — посетителям магазинов и супермаркетов. Это требуется для того, чтобы выявить особенности потребительских предпочтений, сравнить новый товар с имеющимися на рынке товарами-конкурентами, оценить эффективность влияния рекламы на эмоциональное отношение к товару в целом, его отдельным характеристикам, например к упаковке и пр. Особенно часто преследуется цель оценить характеристики возникающих у потребителей ощущений при употреблении ими пищевой или парфюмерной продукции, алкогольных или безалкогольных напитков и др.

К сожалению, на практике весьма часто при выполнении холл-тестов допускаются психологические ошибки. К примеру, для оценки ощущений респондентам предлагают продукты питания, парфюмерию и т. д. в неконтролируемой последовательности и чрезмерно больших объемах, при этом явно нарушая психологические возможности переработки сенсорной информации человеком. С точки зрения психологов для проведения подобных тестов наиболее адекватными являются варианты метода парных сравнений вслепую. Этот метод позволяет респонденту (потенциальному потребителю) оценивать объекты попарно, полностью перебирая все возможные сочетания в соответствии с законами комбинаторики.

Итак, мы выяснили, что все виды ощущений определенным образом связаны друг с другом через центральную нервную систему. В результате человек получает наиболее полную информацию о мире, который его окружает. Однако эта информация представляет собой сведения о единичных свойствах предметов. Целостный образ предмета возникает в результате такого психического процесса, который в психологии называют восприятием.

• [1] Один из таких экспериментов описывает А. Н. Леонтьев в книге «Проблемы развитияпсихики». Он утверждает, что при определенных условиях в эксперименте можно добитьсяразличения цвета человеком тыльной стороной его руки, на которой в принципе нс можетбыть адекватных световой чувствительности рецепторов. В этом случае различение формируется при подкреплении неправильных ответов ударами слабого электрического тока, стимулирующих поисковую активность человека.
• [2] Попытки применить нейролингвистическое программирование (НЛП) неоднократнопредпринимались в рекламе и маркетинге. К настоящему времени мода и ажиотажный спросна подобные технологии прошли, но некоторые приемы психологического воздействия, выработанные в рамках данного направления, в этой сфере используются до сих пор.
• [3] 2 Поэтому авторы рекомендуют использовать методику на стадии проектирования вывески и применять тест с осторожностью для оценки эффективности воздействия уже готовыхвариантов рекламы.
• [4] Данные получены в результате исследований компаний ПАРИ и РОМИР. Выборкаболее 4000 респондентов.