普通心理学 3感觉

现代心理学荆承红jchzmx@126.com（发展与教育心理学博士）第二编人的信息加工

第三章感觉

主要内容什么是感觉神经特殊能量学说感受性视觉听觉其他感觉感觉所遵循的共同规律一、什么是感觉(sensation)定义：是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映。感觉的重要性感觉提供了内外环境的信息。感觉保证了机体与环境的信息平衡。信息超载或不足，都会破坏信息的平衡，对机体带来严重的不良影响。大城市中“信息超载”，使人产生“冷漠”的态度；“感觉剥夺”，使人无法忍受，产生不安和痛苦。每天得到500元，你可以在这里呆多久？感觉剥夺实验（1954）：刺激对人正常生存的重要性感觉剥夺实验感觉剥夺（sensorydeprivation）时间、地点：该实验是20世纪50年代初在加拿大的McGill大学首先进行的，随后迅速发展到美国和欧洲的很多大学和研究所。起因有感于当时参加朝鲜战争的很多美军战俘受到中国人民志愿军的“洗脑”，回国后转而开始反对美国资本主义制度，使研究者对经过一段时间内的感知觉剥夺的人类的行为改变感兴趣。感觉剥夺实验目的：研究在一定时间内的感知觉剥夺对正常成人的影响。对外界宣传的易感性（Susceptibility）是研究的主要题目。实际研究还包括大脑皮层的激活、认知系统、运动操作等各个方面心理特点的研究。范式：标准的感觉剥夺实验在严格控制的实验室中，尽可能地剥夺被试者的感觉躺在一个非常柔软的、尽可能减少身体感觉的床上；眼上蒙着特制的、只能看到漫射光但看不到任何形状或图形的眼罩；手和脚都要戴上厚纸套，将触觉刺激减至最小；将室内的可能的各种声音尽量减到最低或完全隔音。观察被试者的表现、坚持时间的长短，记录他们的心率、皮肤电阻、脑电、生物化学指标等。结果Bexton,Heron&Scott(1954)首次报告了感觉剥夺的实验结果。实验开始时，被试还能安静地睡着，但稍后，被试开始失眠，不耐烦，急切地寻找刺激，他们想唱歌，打口哨，自言自语，用两只手套互相敲打，或者用它去探索这间小屋。被试变得焦躁不安，老想活动，觉得很不舒服。实验中被试每天可以得到20美元的报酬。但难以让他们在实验室中坚持这种实验到2天-3天以上实验说明：来自外界的刺激对维持人的正常生存是十分重要的。感觉剥夺实验的变式只剥夺运动，不剥夺其他社会刺激只剥夺声音和视觉刺激，不剥夺运动专门剥夺社会刺激，安排在一个与外界隔绝的枯燥环境中，但不剥夺被试者的感觉刺激感觉剥夺实验的结果持续的感觉剥夺能够产生大脑皮层唤醒能力的降低酮类固醇激素水平显著上升情绪、认知和行为等方面的紊乱在感觉剥夺后期，被试者会出现思维反应迟钝思维过程受到扰乱智力测验的成绩严重变坏白日梦幻听、幻视等精神异常现象二、神经特殊能量学说（theoryofspecificnerveenergy）代表人物：19世纪德国著名生理学家缪勒（JohannesMüller,1801-1858）最早研究了感觉编码问题，并提出了神经特殊能量学说。事实相同的刺激作用于不同的感官，得到不同的感觉不同的刺激作用于相同的感官，得到相同的感觉学说的内容各种感觉神经具有自己特殊的能量，它们在性质上是互相区别的。每种感觉神经只能产生一种感觉，而不能产生另外的感觉。感官的性质不同，感觉神经具有的能量不同，由此引起的感觉也是不同的。缪勒的结论感觉不决定于刺激的性质，而决定于感觉神经的性质。我们直接感觉的东西，不是外界的物体，而是我们自己的神经，即神经的某种特殊状态。“我们始终不能直接知觉外物自身的性质。”“我们所知道的只是我们的感觉。”评论大脑直接加工的材料是外物引起的神经冲动。这点有其合理的一面。人脑对神经信号的加工是一种译码的过程，它能揭示这种神经信号所代表的现实刺激物的特性，帮助人们获得关于外部世界的知识。只承认人脑对神经自身状态的直接感受，否认人的感觉依赖于外物的性质，这是不对的。客观刺激的决定作用动物进化的历史告诉我们，感觉神经的分化是有机体适应环境的结果。环境中存在各种刺激，才产生了与这些刺激性质相适应的感觉。感觉的性质不是由感觉神经的特殊能量决定的，而是由客观世界刺激的性质最终决定的。三、感受性与感觉阈限感受性：感觉敏度感觉阈限：衡量感受性水平高低的客观标尺关系：反比种类：1）绝对感受性与绝对感觉阈限绝对感受性（absolutesensitivity）

感觉最小刺激量的能力绝对感觉阈限（absolutesensorythresholds）

能引起感觉的最小刺激量关系：反比E=1/RE

代表绝对感受性R

代表绝对感觉阈限绝对感觉阈限并不是绝对不变的影响阈限大小的因素人的活动的性质刺激的强度和持续时间个体的注意、态度和年龄人类各种感觉的绝对感受性都很高。在黑暗清新的夜晚，人可看见30英里外的一支烛光，强度约为10个光子；在安静的环境中，人能听到20英尺远处的手表滴答声，强度约为2X10-9N/cm2；

人能嗅到一公升空气中散布的1/10万毫克的人造麝香的气味。2）差别感受性与差别阈限差别感受性（differencesensitivity）

感觉最小差别量的能力差别阈限（differencethreshold）或最小可觉差（J.N.D）

刚刚能引起差别感觉的刺激物间的最小差异量。差别感受性与差别阈限在数值上成反比例韦伯定律(Weber’slaw)代表人物：德国生理学家韦伯（Weber）时间：1834主要内容：K=ÄI/II为标准刺激的强度或原刺激量ÄI

为引起差别感觉的刺激增量，即J.N.D

K

为一个常数对不同感觉来说，K的数值是不相同的，既韦伯分数不同。根据韦伯分数的大小，可以判断某种感觉的敏锐程度韦伯分数越小，感觉越敏锐适用范围：中等强度的刺激。刺激过弱或过强，比值都会发生改变。5影响形成遗传因素实践活动四、视觉（vision）视觉刺激视觉的感受器视觉信息的传导视觉的中枢机制视觉的感受野特征觉察器视觉的基本现象视觉理论1视觉刺激光波：380--780nm光波的三个物理特性振幅波长纯度心理特性明度（brightness）明度指颜色的明暗程度。色调相同的颜色，明暗可能不同。颜色的明度决定于照明的强度和物体表面的反射系数。世界上最白的东西是氧化镁，反射率大于90%。色调（hue）色调主要决定于光波的波长。对光源来说，由于占优势的波长不同，色调也就不同。700nm占优势，红光源；510nm占优势，绿光源。对物体表面来说，色调取决于物体表面对不同波长的光线的选择性反射。反射光中，长波占优势，物体呈红色或橘黄色反射光中，短波占优势，物体呈蓝色或绿色。饱和度（saturation）饱和度指某种颜色的纯杂程度或鲜明程度。纯的颜色都是高度饱和的，例如鲜红、鲜绿等。混杂上白色、灰色或其他色调的颜色，是不饱和的颜色，例如酱紫、粉红、黄褐等。完全不饱和的颜色根本没有色调，如黑白之间的各种灰色视觉感受野（receptivefields）从20世纪60年代以来，休伯（Hubel）和威塞尔（Wiesel）等对视觉感受野进行了系统研究网膜上一定区域或范围的感光细胞转换的神经能量能激活与这个区域有联系的视觉系统各层神经细胞的活动，也就是处于某一层次的神经细胞只是接受来自一定区域的感光细胞送来的信息。网膜上的这个感光细胞区域就叫作相应神经细胞的感受野。特征觉察器根据感受野的研究，休伯等人认为，视觉系统的高级神经元能够对呈现给网膜上的、具有某种特性的刺激物作出反应。这种高级神经元叫特征觉察器。高等哺乳动物和人类的视觉皮层具有边界、直线、运动、方向、角度等特征觉察器，由此保证了机体对环境中提供的视觉信息作出选择性的反应。视觉的基本现象视觉的空间因素：视觉对比，马赫带，视敏度视觉的时间因素：视觉适应，后像，闪光融合1）视觉对比（visualcontrast）视觉对比是由光刺激在空间上的不同分布引起的视觉经验。明暗对比颜色对比明暗对比是由光强在空间上的不同分布造成的对比不仅能使人区别不同的物体，而且能改变人的明度经验。这种现象叫明度对比效应。视觉的空间因素视觉的空间因素视觉的空间因素颜色对比一个物体的颜色会受到它周围物体颜色的影响而发生色调的变化。对比使物体的色调向着背景颜色的补色的方向变化。2）马赫带（Machband）马赫带是指人们在明暗交界的边界上，常常在亮区看到一条更亮的光带，而在暗区看到一条更暗的线条。视觉的空间因素视觉的空间因素侧抑制作用较好地解释了马赫带所谓侧抑制是指某个神经兴奋后，会抑制其邻近神经活动。从刺激物的能量分布来说，亮区的明亮部分与暗区的黑暗部分，在刺激的强度上和该区的其他部分相同，而我们看到的明暗分布在边界处却出现了起伏现象。可见，马赫带不是由于刺激能量的实际分布，而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果，即侧抑制的结果。视觉的空间因素3）视敏度（visualacuity）视敏度是指视觉系统分辨最小物体或物体细节的能力。视力视敏度的大小通常用视角大小来表示。视角：物体通过眼睛节点所形成的夹角。视角大小取决于物体的大小及物体离眼睛的距离视觉的时间因素4）视觉适应适应是我们熟悉的一种感觉现象。它是由于刺激物的持续作用而引起的感受性的变化。在视觉范围内，可分为暗适应明适应暗适应（darkadaptation）暗适应是指照明停止或由亮处转入暗处时视觉感受性提高的过程。我们从阳光直射的室外进入电影院在夜晚由明亮的室内走到室外视觉的时间因素：整个暗适应持续大约30分钟-40分钟，以后感受性就不再继续提高了。明适应（brightadaptation）明适应是指照明开始或由暗处转入亮处时人眼感受性下降的过程。暗适应时间较长，而明适应进行很快，时间很短暂。在一秒钟的时间内，由明适应引起的阈限值上升，就已很明显；在5分钟左右，明适应就全部完成了。视觉的时间因素：5）后像（afterimage）定义：刺激物对感受器的作用停止以后，感觉现象并不立即消失的现象。种类正后像：后像的品质与刺激物相同。负后像：后像的品质与刺激物相反。颜色视觉也有后像，一般为负后像。用眼睛注视一朵绿花，约一分钟，然后将视线转向身边的白墙，那么在白墙上将看到一朵红花。视觉的时间因素：视觉的时间因素：6）闪光融合（criticalflicker）定义：断续的闪光由于频率增加，人们会得到连续的感觉，这种现象叫闪光融合。闪光融合临界频率（criticalflickerfrequency）：刚刚能够引起融合感觉的刺激的最小频率。色觉理论三色说对立过程理论1）三色说（trichromatictheory）英国科学家托马斯•扬（Young,1807）假定，人的视网膜有三种不同的感受器。每种感受器只对光谱的一个特殊成分敏感。当它们分别受到不同波长的光刺激时，就产生不同的颜色经验。光敏感曲线1860年，赫尔姆霍茨（H.von.Helmholtz,1821-1894）设想，每种感受器对各种波长的光都有反应。但是，红色感受器对长波更敏感（长波受纳器）；绿色感受器对中波更敏感（中波受纳器）；蓝色感受器对短波更敏感（短波受纳器）。三条不同的光敏感曲线。三色理论当光刺激作用于眼睛时，将在三种感受器中引起不同程度的兴奋各种颜色经验是由各种感受器按相应的比例活动而产生的三色理论与在锥体细胞中现已发现的三种视觉色素是一致的，且能很好地说明颜色混合的事实但是，三色理论不能解释红绿色盲2）对立过程理论（opponent-processtheory）代表人物：黑林（Hering）时间：1874具体内容：视网膜存在着三对视素黑-白视素红-绿视素黄-蓝视素它们在光刺激的作用下表现为对抗的过程同化作用（assimilation）

异化作用（disassimilation）证明：心理学家赫尔维奇和詹米逊（Hurvich&Jameson,1958）用心理物理学方法，证实了黑林的对立作用理论。视网膜上，存在三种锥体细胞短波感受器，中波感受器，长波感受器。视觉系统的高级水平上，存在三对对立细胞黑-白细胞，红-绿细胞，黄-蓝细胞。红-绿细胞和黄-蓝细胞与颜色编码有关，而黑-白细胞与明度有关。听觉听觉刺激听觉的生理机制听觉的基本现象听觉理论1听觉刺激

声波是听觉的适宜刺激。声波的物理性质频率：发声物体每秒振动的次数（周/秒）。人耳能接受的振动：16Hz-20000Hz次声：低于16Hz的振动超声：高于20000Hz的振动振幅：振动物体偏离起始位置的大小。波形：基音与陪音的配合、比例关系声波最简单的波形是正弦波。纯音：由正弦波得到的声音复合音：由不同频率和振幅的正弦波叠加而成的。声波的心理特性1）音调音调主要是由声波频率决定的听觉特性人的听觉的频率范围为16-20000赫兹1000-4000赫兹是人耳最敏感的区域音响与音色2）音响音响是由声波的振幅决定的一种听觉特性。测量音响的单位是贝尔（Bel）或分贝尔（dB）人的音响的下阈为0分贝，人的音响的上阈约130分贝音响与声音频率的关系（等响曲线）在相同的声压水平上，不同频率的声音响度是不同的不同的声压水平却可产生同样的音响。3）音色由于振动形式不同所引起的主观感觉的差异叫做音色2听觉的生理机制耳的构造和功能外耳：耳廓，外耳道中耳：鼓膜，三块听小骨，卵圆窗，正圆窗内耳：前庭器官，耳蜗听觉的传导机制和中枢机制听神经：第八对脑神经听觉的核心皮层：布鲁德曼41区3听觉基本现象声音掩蔽一个声音由于同时起作用的其他声音的干扰而使听觉阈限上升，称为声音的掩蔽。掩蔽作用的大小随噪音的增加而加大。4听觉理论人耳怎样分析不同频率的声音，产生高低不同的音调？1）频率理论（电话理论）代表人物：罗·费尔得，物理学家年代1886年主要观点内耳的基底膜是和镫骨按相同频率运动的。振动的数量与声音的原有频率相适应。如果我们听到一种频率低的声音，连接卵圆窗的镫骨每次振动次数较少，因而使基底膜的振动次数也较少。如果声音刺激的频率提高，镫骨和基底膜都将发生较快的振动。问题：人耳基底膜不能作每秒1000次以上的快速运动。这是和人耳能够接受超过1000赫兹以上的声音不相符合的。2）共鸣理论（位置理论）代表人物：赫尔姆霍茨年代：19世纪中叶主要观点：由于基底膜的横纤维长短不同，靠近蜗底较窄，靠近蜗顶较宽，因而就像一部竖琴的琴弦一样，能够对不同频率的声音产生共鸣。声音刺激的频率高，短纤维发生共鸣，作出反应；声音刺激的频率低，长纤维发生共鸣，作出反应。人耳基底膜约有24000条横纤维，它们分别反应不同频率的声音。证据：3）行波理论（travellingwavetheory）代表人物：冯·贝克西（VonKekesy），生理学家年代：20世纪40年代主要观点：声波传到人耳，将引起整个基底膜的振动。振动从耳蜗底部开始，逐渐向蜗顶推进，振动的幅度也随着逐渐增高。振动运行到基底膜的某一部位，振幅达到最大值，然后停止前进而消失。随着外来声音频率的不同，基底膜最大振幅所在的部位也不同，从而实现了对不同频率的分析。证据：4）神经齐射理论（neuralvolleyingtheory）代表人物：韦弗尔（Wever）年代：1949年主要内容：当声音频率低于400赫兹以下时，听神经个别纤维的发放频率是和声音频率对应的。声音频率提高，个别神经纤维无法单独对它作出反应。在这种情况下，神经纤维将按齐射原则发生作用。个别纤维具有较低的发放频率，它们联合“齐射”，就可反应频率较高的声音。证据：韦弗尔指出，用齐射原则可以对5000赫兹以下的声音进行频率分析。当声音频率超过5000赫兹时，位置理论是对频率进行编码的唯一基础。六、其他感觉皮肤感觉嗅觉和味觉内部感觉1肤觉（skinsenses）定义：刺激作用于皮肤引起的各种各样的感觉。肤觉的基本形态触觉冷觉温觉痛觉肤觉感受器在皮肤上呈点状分布触点，冷点，温点，痛点肤觉对人类的正常生活和工作有重要意义。触压觉定义：由非均匀分布的压力（压力梯度）在皮肤上引起的感觉。触觉：外界刺激接触皮肤表面，使皮肤轻微变形。压觉：外界刺激使皮肤明显变形。痒觉：有机械刺激，还有化学刺激。触压觉的感受器分布于真皮内的几种神经末梢。皮肤