Абсолютный порог чувствительности

Абсолютный порог чувствительности — это минимальная величина раздражителя (стимула), способная вызвать едва заметное ощущение у человека или животного. Данное понятие является фундаментальным в психофизике, сенсорной физиологии и психологии восприятия. Абсолютный порог характеризует чувствительность анализатора (сенсорной системы) к конкретному виду энергии (световой, звуковой, тактильной, химической и т.д.). Различают нижний абсолютный порог (минимальная интенсивность, при которой ощущение впервые возникает) и верхний абсолютный порог (максимальная интенсивность, при которой ощущение ещё сохраняется, не переходя в боль).

История изучения

Истоки психофизики

Систематическое изучение порогов чувствительности началось в XIX веке с работ немецкого физиолога и психолога Эрнста Генриха Вебера (1795—1878) и основоположника психофизики Густава Теодора Фехнера (1801—1887). Фехнер в своей книге «Элементы психофизики» (1860) сформулировал задачу установления количественной связи между физическими параметрами стимула и интенсивностью вызываемого ощущения. Он ввёл понятие абсолютного порога как точки, в которой вероятность обнаружения стимула равна 50% (при условии многократных предъявлений).

Методы измерения

Фехнер и его последователи разработали три классических метода измерения абсолютного порога:

Метод минимальных изменений (границ) — стимул постепенно увеличивают или уменьшают до тех пор, пока испытуемый не сообщит о появлении или исчезновении ощущения.
Метод постоянных раздражителей (констант) — предъявляется набор стимулов разной интенсивности в случайном порядке, и фиксируется доля правильных ответов.
Метод средней ошибки (установки) — испытуемый сам регулирует интенсивность стимула до момента, когда он начинает или перестаёт его ощущать.

Эти методы остаются основой экспериментальной психофизики до настоящего времени.

Физиологические основы

Рецепторы и нейроны

Абсолютный порог определяется физическими свойствами рецепторов (специализированных клеток, преобразующих энергию стимула в нервный импульс) и порогом возбуждения соответствующих нейронов. Для возникновения ощущения необходимо, чтобы интенсивность стимула превысила некоторый минимальный уровень, достаточный для:

активации рецепторного потенциала;
генерации потенциала действия в афферентном (чувствительном) нейроне;
проведения сигнала в центральную нервную систему (ЦНС).

Адаптация и шум

На величину абсолютного порога влияют процессы сенсорной адаптации (снижение чувствительности при длительном воздействии стимула) и уровень внутреннего шума нервной системы (спонтанная активность нейронов). Чем выше уровень шума, тем сильнее должен быть стимул, чтобы быть обнаруженным на его фоне.

Виды абсолютных порогов

Нижний абсолютный порог

Нижний абсолютный порог (или просто «абсолютный порог») — это минимальная интенсивность стимула, при которой возникает ощущение. Для разных модальностей он различен:

Зрение: способность воспринять вспышку света в полной темноте (например, свет от свечи на расстоянии около 48 км в ясную ночь).
Слух: способность услышать тиканье часов на расстоянии около 6 метров в абсолютной тишине.
Обоняние: одна капля духов, распылённая в трёхкомнатной квартире.
Вкус: одна чайная ложка сахара, растворённая в 7,5 литрах воды.
Осязание: крыло мухи, падающее на щёку с высоты 1 см.

Эти значения являются усреднёнными и сильно варьируют в зависимости от индивидуальных особенностей, возраста, состояния здоровья и условий эксперимента.

Верхний абсолютный порог

Верхний абсолютный порог (или болевой порог) — это максимальная интенсивность стимула, при которой ощущение сохраняется, не переходя в боль или повреждение ткани. Например:

Слух: звук с уровнем громкости около 120–130 дБ (болевой порог).
Зрение: яркий свет, вызывающий ослепление и боль.
Тактильная чувствительность: давление, приводящее к болевым ощущениям.

Факторы, влияющие на абсолютный порог

Индивидуальные и возрастные

Возраст: с возрастом чувствительность многих анализаторов снижается (пресбиопия, пресбиакузис).
Пол: некоторые исследования показывают различия в порогах чувствительности у мужчин и женщин (например, женщины часто более чувствительны к запахам и вкусам).
Состояние здоровья: заболевания нервной системы, органов чувств, а также приём некоторых лекарств могут изменять пороги.

Психологические

Внимание: концентрация на стимуле снижает порог (улучшает обнаружение).
Мотивация: ожидание награды или наказания может влиять на субъективный порог.
Установка: предварительное знание о возможном стимуле облегчает его обнаружение.

Ситуационные

Уровень шума (сенсорный шум): в тихой обстановке порог ниже, чем в шумной.
Адаптация: после длительного воздействия света (световая адаптация) зрительный порог повышается, в темноте (темновая адаптация) — понижается.

Теоретические модели

Классическая теория (Фехнер)

Фехнер предполагал, что существует фиксированный, неизменный порог, и любое превышение этого порога обязательно приводит к ощущению. Однако экспериментальные данные показали, что при многократных предъявлениях одного и того же стимула испытуемый может то ощущать его, то нет.

Теория обнаружения сигнала (ТОС)

В середине XX века была разработана теория обнаружения сигнала (Green, Swets, 1966). Согласно ей, абсолютный порог — это не фиксированная точка, а вероятностная характеристика. Ощущение возникает, когда интенсивность стимула превышает некий внутренний критерий, который зависит от:

величины сигнала;
уровня шума;
стратегии испытуемого (риск ошибки, цена пропуска сигнала и ложной тревоги).

ТОС позволяет разделить сенсорную чувствительность (d') и субъективный критерий принятия решения (β). Это объясняет, почему один и тот же человек в разных условиях может по-разному отвечать на один и тот же стимул.

Значение в психологии и медицине

Диагностика

Измерение абсолютных порогов используется в клинической практике для оценки состояния сенсорных систем:

Аудиометрия: определение порогов слышимости для диагностики нарушений слуха.
Периметрия: определение границ поля зрения (порог светочувствительности сетчатки).
Тактильная чувствительность: оценка при неврологических заболеваниях (полинейропатии, рассеянный склероз).

Психофизика и эргономика

Знание абсолютных порогов необходимо при проектировании интерфейсов, сигнальных систем (светофоры, звуковые предупреждения), а также в авиационной и космической медицине для оценки работоспособности операторов в условиях сенсорной депривации или перегрузки.

Интересные факты

Абсолютный порог зрения человека настолько низок, что глаз способен зарегистрировать всего несколько фотонов света (по некоторым данным, 5–7 фотонов).
У некоторых животных абсолютные пороги значительно ниже, чем у человека: например, кошки слышат звуки частотой до 65 кГц (человек — до 20 кГц), а собаки способны улавливать запахи в концентрации 1 часть на триллион.
В условиях полной сенсорной изоляции (например, в сурдокамере) у человека могут возникать галлюцинации из-за повышения чувствительности к внутренним шумам нервной системы.

Критика и ограничения

Понятие абсолютного порога критикуется за упрощение реальности: в естественных условиях стимулы редко предъявляются изолированно, а восприятие всегда контекстуально.
Методы измерения, основанные на словесном отчёте испытуемого, подвержены субъективным искажениям (ожидания, утомление).
В современной нейронауке всё чаще используется понятие «порог возбуждения нейрона», а не психофизический порог, что позволяет более точно описывать механизмы сенсорной обработки.

Источники

Фехнер Г.Т. Элементы психофизики. — 1860.
Грин Д., Светс Дж. Теория обнаружения сигнала. — 1966.
Лурия А.Р. Ощущения и восприятие. — М.: Изд-во МГУ, 1975.
Шиффман Х.Р. Ощущение и восприятие. — СПб.: Питер, 2003.
Грегори Р.Л. Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия. — М.: Прогресс, 1970.
Стивенс С.С. Психофизика: введение в её перцептивные, нейронные и социальные перспективы. — 1975.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →