Проблема измерения ощущений. Психофизика

Общая характеристика ощущений. Классификации ощущений

Итак, ощущение — это психическое отражение изолированных свойств предметов объективного мира, возникающее при их непосредственном воздействии на органы чувств.

Возникновение ощущений связано с особыми физиологическими процессами, участвующими в приеме и первичном преобразовании воздействий определенных раздражителей из внешней и внутренней среды организма. Эти устройства получили название анализаторов (И.П. Павлов). Каждый анализатор состоит из трех ластей: во-первых, периферического отдела (рецептора), где происходит перекодировка физического воздействия в нервные импульсы; во-вторых, афферентных (от лат. afferentis — приносящий) нервных путей, по которым информация, закодированная в виде нервных импульсов, передается в центральную нервную систему (у вые-

щих животных и человека — в головной мозг), и, в третьих, центра здализатора — специального участка коры головного мозга. В результате переработки поступившей информации в корковом отде-де анализатора и возникают ощущения. Обратный сигнал, который реализует реакцию организма на стимул, проходит по эфферентным (от лат. efferentis — выносящий) нервным путям., Живые существа отличаются по тем стимулам, на которые они реагируют, и, соответственно, по тем ощущениям, которые у них возникают. Есть данные о том, что птицы ориентируются во время дальних перелетов по магнитному полю Земли и поэтому должны обладать каким-то необъяснимым для человека «магнитным» ощущением. Акулы обладают чувствительностью к электрическим разрядам, идущим от чешуи рыб. Летучие мыши имеют особый ультразвуковой анализатор, с помощью которого они распознают встречающиеся на их пути преграды. Насекомые видят в недоступной нам части цветового спектра. Человеческий слух фиксирует диапазон 15—20 000 Гц, в то время как собака может различать звук большей частоты. На этом эффекте основан известный цирковой номер ««передачи приказа на расстоянии» от дрессировщика к животному. Собаку обучают реагировать определенным образом на свисток частотой около 35 000 Гц. Зрители не могут слышать условного сигнала (продуцировать такого рода звуки достаточно просто при помощи чуть модифицированного свистка), и им кажется, что собака выполняет трюки по волшебству, читая мысли хозяина. Вероятно, при определенных условиях и у человека может быть сформирована чувствительность к стимулам, обычно находящимся за пределами возможности работы сенсорных систем. Примером может служить эксперимент по формированию «кожного зрения», проведенный А.Н. Леонтьевым (см. 7.1.4).

Различные анализаторы имеют неравноправную проекцию в Коре головного мозга. Экспериментально были получены карты, которые в схематическом виде показывают расположение и величину площади коры, обеспечивающей анализ ощущений, поступающих от различных областей тела. Один из вариантов такой карты Представлен на рис. 40. Отметим, что различные виды животных имеют существенно разные «карты».

Так, у человека максимальную площадь коры больших полушарий мозга занимают проекционные зоны области рта, глаз и кистей Рук, что определяется ведущей ролью зрения, речевой активности (она требует развитой сенсорной чувствительности губ и языка) и тонких движений рук для социальной жизнедеятельности. У животного, для которого наибольшим значением обладает другой тип сен-

242 Глава 7. Познавательные процессы. Ощущение и восприятие

сорного отражения действительности, при аналогичном картировании выявляются иные пропорции площадей проекционных зон системы анализаторов (например, аппарат обоняния развит у собаки примерно в тысячу раз лучше, чем у человека, и, соответственно, именно он занимает большую корковую площадь).

Наличие высоко специфичных анализаторов, каждый из которых восприимчив только к одному определенному типу стимуляции, ставит проблему отношения свойств ощущений и свойств объектов внешнего мира. Другими словами, необходимо понять, насколько точно мы можем судить по нашим ощущениям о реальных свойствах стимулов?

И. Мюллер (1801—1858) выдвинул гипотезу «специфических энергий органов чувств». Суть этой гипотезы состоит в том, что ощущения не отражают реальных свойств раздражителя, а лишь сигнализируют о состоянии наших анализаторов. «То, что дают нам наши ощущения, отражает, выражает природу и состояние наших органов чувств, нервов, а не природу того, что эти ощущения вызывает», — писал Мюллер. Он иллюстрировал свою мысль простыми примерами: если ударить по глазному яблоку, человек ощутит, как «искры посыпались из глаз», т.е. получит субъективное зрительное ощущение. Аналогично, если лизнуть полоску металла, через которую пропущен слабый электрический ток, появляется ощущение кислого вкуса. Возникает впечатление, что ощущения — это чистая субъективность, лишь случайно связанная с объективным миром-Позиция И. Мюллера в свое время оказала большое влияние на интерпретацию явлений ощущения. Однако эволюционная аргументация приводит нас к выводу, что мы имеем дело с псевдопроблемой-

7.1. Ощущение

Рис. 40. Проекционные зоны различных

частей тела человека в сенсорной области

коры головного мозга, по У. Пенфилду

Даже если мы в отдельных случаях ощущаем мир не таким, каков он есть на самом деле, наши ощущения в целом адекватны миру, поскольку позволяют эффективно ориентироваться в среде. Более глубокое постижение мира обеспечивается другой психической функцией — мышлением, которое заключается в обобщенном и опосредствованном познании реальности (см. гл. 9).

Второй вопрос, который возникает при обсуждении темы ощущения, — это вопрос о «непосредственности» действия раздражителя. Действительно, мы не только получаем ощущения от раздражителей, напрямую соприкасающихся с поверхностью нашего тела (осязаем, чувствуем вкус и запах), но и видим, и слышим то, что находится на значительном расстоянии от нас. Древние мыслители решали эту проблему, допуская, что предметы «испускают» из себя тончайшие эфирные копии, которые беспрепятственно проникают в глаза, уши и т.д. На новом витке развития наука, в сущности, вернулась к аналогичному пониманию, найдя физические носители «далеких» стимулов, которые делают их «близкими». Для зрения таким стимулом будет свет, для слуха — колебания воздуха, для обоняния — взвешенные в нейтральной среде мельчайшие частицы вещества. По Ч. Шеррингтону, ощущения принято разделять на контактные (раздражитель сам действует на воспринимающий орган, и посредник, доставляющий информацию, не требуется) и дистантные (т.е. необходим особый «агент», доводящий информацию до сенсорной поверхности). Контактными ощущениями являются вкусовые, обонятельные, кожные, кинестетические (ощущения положения отдельных частей тела) и органические (голод, жажда и т.д.), дистантными — слуховые и зрительные ощущения.

Однако существуют иные предпосылки для разделения ощущений на дистантные и контактные. Они заключаются в анатомических особенностях строения соответствующих им органов чувств. Очевидно, контактные ощущения являются филогенетически более древними, чем дистантные. Рецепторы контактных анализаторов в основном не составляют целостные органы чувств. Например, тактильная чувствительность обеспечивается за счет изолированных клеток — рецепторов кожи (так называемые тельце Паччини, тельце Майсснера). Первые реагируют на надавливание, вторые — на. вибрацию. Дистантные же анализаторы представляют собой сложные ансамбли, которые включают в себя как сами рецепторы, сконцентрированные в определенном участке тела, так и дополнительные «приспособления», обеспечивающие максимальную эффективность ощущения. Как указывает А.Н. Леонтьев, на определенном этапе эволюции эти ансамбли обзаводятся собственным двигатель-

Глава 7. Познавательные процессы. Ощущение и восприятие

ным аппаратом, приобретают достаточно автономные от всего остального организма двигательные возможности (проприомотор-ный аппарат). Глаз, к примеру, обладает глазодвигательными мышцами, цилиарными мышцами и т.д. Таким образом, воздействие на дистантные органы чувств предполагает более высокую встречную активность субъекта. Недаром А. Шопенгауэр сравнивал зрение с ощупыванием: «Зрение можно рассматривать как несовершенное, но уходящее вдаль осязание, которое пользуется лучами света как длинными щупальцами», — писал он в работе «Мир как воля и представление». Такая эмансипация дистантных органов чувств, без сомнения может рассматриваться как эволюционный рывок в становлении сенсорных систем. В отличие от контактных, они реагируют не на уже сложившуюся ситуацию, а активно упреждают ее (П.К. Анохин).

Кроме разделения на контактные и дистантные Ч. Шеррингтон также предложил классифицировать ощущения по расположению соответствующих им рецепторов (по рецептивным полям). В этом случае они различаются на интерорецептивные ощущения (от рецепторов, расположенных во внутренних органах), проприорецеп-тивные (от рецепторов, расположенных в мышцах, связках и сухожилиях) и экстерорецептивные (от рецепторов, расположенных на наружной поверхности организма). В общем виде классификация ощущений представлена в табл. 13.

Таблица 13 Классификация типов ощущений

Основания классификации	Тип ощущений
По способу воздействия раздражителя	Контактные	Дистантные
По времени возникновения в филогенезе	Палео-	Нео-
По функции	Констатирующие	Упреждающие
По расположению рецептивных полей	Интерорецептивные	Проприорецептивные	Экстерорецептивные

7.1. Ощущение

Каждое ощущение независимо от его принадлежности к определенной сенсорной системе, например зрению, слуху, осязанию и т.д., обладает свойствами интенсивности, длительности и пространственной локализации.

Проблеме измерения соотношения объективной и субъективной интенсивности стимула посвящен особый раздел психологии — психофизика. Основателем психофизики считается Г.Т. Фехнер (1801— 1887), опубликовавший в 1860 г. фундаментальный труд «Элементы психофизики». В дальнейшем установлением количественной меры ощущений занимались многие ученые.

Психофизика основывается на ряде эмпирических фактов. Во-первых, легко видеть, что не всякий объективно воздействующий физический раздражитель вызывает у нас ощущение. Во-вторых, мы обладаем очень ограниченной способностью различать ощущения, в то время как технический прибор точно показывает, что их источники по физическим характеристикам отличаются. Например, неподготовленному слушателю ноты «си» и «до» могут показаться одинаковыми, хотя на самом деле они отличаются на целый тон. В-третьих, даже в том случае, когда мы способны сказать, что одно ощущение отличается по интенсивности от другого (свет свечи мы видим как более слабый, чем свет настольной лампы), нам трудно судить о конкретной величине этого различия. Так, мы не можем сказать, что звук громкостью в 10 Дб (шорох листьев) в два раза тише, чем звук громкостью в 20 Дб (шепот), а тот, в свою очередь, в три раза тише, чем звук громкостью в 60 Дб (нормальный разговор). Другими словами, объективная (физическая) шкала изменения раздражителя не совпадает с субъективной шкалой изменения ощущения. Поэтому возникает вопрос о психологических правилах (законах) приведения в соответствие шкалы изменения раздражителя и шкалы изменения ощущения. Фехнер и его последователи были уверены, что данные соотношения носят не случайный характер, и попытались описать эти закономерности математически.

Первая проблема, с которой приходится сталкиваться исследователям, связана с фактом существования порога ощущений. Выделяют абсолютный нижний и абсолютный верхний пороги ощу-Щений. Абсолютный нижний порог ощущения определяется минимальной интенсивностью раздражителя, при котором возникает соответствующее ощущение. Для установления значения нижнего абсолютного порога (который различен для каждой модальности, зависим от свойств анализатора и психологического состояния человека) пользуются следующими приемами:

Глава 7. Познавательные процессы. Ощущение и восприятие

• постепенно увеличивая интенсивность стимула (например, громкость звука) от неощущаемой зоны до момента возникновения ощущения (испытуемый сообщает, что «появился чуть слышный звук»), экспериментатор фиксирует эту критическую точку, замеры i производятся несколько раз и вычисляется среднее значение;

• постепенно уменьшая интенсивность стимула (например, громкость звука), двигаясь из отчетливо ощущаемой зоны к моменту! исчезновения ощущения (испытуемый сообщает «звук пропал»), I экспериментатор фиксирует это критическое значение, замеры также производятся несколько раз и вычисляется среднее;

• вычисляют среднюю интенсивность раздражителя, в ответ на который в 50% случаев фиксируется наличие ощущения, при этом; предъявление дискретных стимулов разной интенсивности (близ-1 кой к зоне порога) осуществляется в случайном порядке с разными I интервалами, а испытуемый должен сообщать о каждом замеченным им раздражителе.

Данные замеров, полученных разными методами, как правило, несколько отличаются, что объясняется явлением адаптации и эффектом ожидания.

Абсолютный верхний порог ощущения — это максимальная интенсивность раздражителя, при котором ощущение теряет свою модальную специфичность (часто переходя в боль). Так, для слуховой чувствительности нижним абсолютным порогом будет громкость примерно в 0,3 Дб (тиканье ручных часов в полной тишине на расстоянии 6 м), а верхним абсолютным порогом — громкость в 150 Дб (шум взлетающего самолета). Следует заметить, что даже для одного и того же человека величина абсолютного порога носит непостоянный характер: он оказывается то выше, то ниже. Еще И. Мюллер в середине XIX в. отмечал, что по мере накопления опы-_; та (тренировки) величина нижнего абсолютного порога понижаетп ся, а по мере утомления — повышается. Влияние фактора «трени^ рованности» испытуемого на порог чувствительности его сенсорных систем связано с тем, что человек начинает предвосхищать нужные стимулы и поэтому легче находит их (в процесс ощущения включаются механизмы восприятия).

Еще в большей степени эта неразрывность процессов ощущения и восприятия проявилась в концепции «обнаружения сигнала» Д. Грина и Дж. Светса (1966). Они предположили, что вероятность обнаружения слабого раздражителя, близкого по своему значению к пороговому, зависит от «цены» ответа. Грин и Свете разделили два типа ошибок — «ошибки пропуска» и «ложные тревоги». Первый тип ошибки означает, что слабое ощущение присутствует в сознания

7.1. Ощущение

субъекта, но он не обнаруживает его и не дает реакции. Второй тип ошибки проявляется в том, что субъект реагирует на ощущение, которого объективно нет. Для иллюстрации концепции Грина и Светса представим себе врача-диагноста. Он рассматривает рентгенограмму больного и должен определить, свидетельствует ли она о наличии опухоли. Если он пропустит тревожный сигнал, расплатой может стать жизнь пациента. А если поднимет ложную тревогу, пациенту придется всего лишь пройти процедуру повторного обследования. Очевидно, что в такой ситуации врач скорее будет «замечать» признаки опухоли в недостаточно определенном изображении, чем игнорировать их (Дж. Лофтус (G. Loftus), 2002). Аналогичный пример можно привести из области обоняния. Например, запах какого-то блюда кажется вам немного подозрительным. Если вы заботитесь о своем здоровье, вы не станете есть такое блюдо: лучше остаться голодным (ошибка ложной тревоги), чем отравиться (ошибка пропуска). Обратная тенденция будет наблюдаться, если цена ложной тревоги высока. Например, влюбленный упорно не хочет замечать недостатки характера предмета своего обожания, которые очевидны для всех окружающих. Ведь в противном случае он рискует потерять прекрасное чувство.

Другим понятием, связанным с проблемой порогов, является дифференциальный порог, или порог различения. Дифференциальный порог — это минимальное различие в интенсивности двух раздражителей, при которой возникают отличные друг от друга ощущения. Измерение дифференциального порога связано с упомянутым уже нами эмпирическим фактом — нашей ограниченной способностью к различению стимулов. Изучение дифференциальных порогов оказывается очень важным для решения широкого круга практических задач. Насколько автомобилист может превысить допустимую скорость, чтобы его нарушение визуально не было замечено регулировщиком движения? Не покажется ли вам, что чемодан стал намного тяжелее, если положить в него еще одно платье? Почувствуют ли гости, что блюдо пересолено, если хозяйка положила в кастрюлю на 1 г больше соли, чем было указано в рецепте? Ответ на эти вопросы дает психофизический закон Э. Вебера (1795— 1878). Вебер поставил перед собой цель установить величину едва заметного различия, т.е. наименьшего различия между двумя физическими раздражителями, которое может определить человек. Он экспериментировал со способностью различения веса. Оказалось, что различительная способность зависит не от абсолютной, а от относительной величины изменения. Так, испытуемому казались разными грузы весом 40 г и 41 г, но грузы весом 80 г и 81 г оценивались

Глава 7. Познавательные процессы. Ощущение и восприятие

как равные. Таким образом, Вебер установил, что величина едва заметного различия составляет 1/40 от первоначального веса и является константой. Одновременно с Вебером вел исследования и другой ученый — П. Бугер, поэтому этот психофизический закон получил название по именам обоих авторов. Закон Вебера — Бугера выражается формулой

AI/1 = const, где / — интенсивность стимула, А/ — приращение стимула.

Впоследствии были получены данные о величине едва заметного различия относительно других модальностей (табл. 14).

Таблица 14 Дифференциальные пороги для ощущений различных модальностей

-

7.1. Ощущение

Вид ощущения	Величина едва заметного различия (константа Вебера — Бугера), %
Ощущение изменения высоты звука Ощущение изменения яркости света Ощущение изменения веса предметов Ощущение изменения громкости звука Ощущения изменения давления на поверхность кожи Ощущение изменения вкуса соляного раствора	0,3 1,7 2,5 1 3,4 20

Последующие исследования, правда, показали, что закон Вебера — Бугера действителен только для средней части диапазона чув- » ствительности сенсорной системы. При приближении к пороговым I величинам в закон должна быть внесена поправка, отражающая ве- s личину ощущения от деятельности самой системы (например, бие-J ния сердца в слуховой модальности или собственного свечения сет-; чатки в зрительной модальности).

Таким образом, в окончательном виде этот закон имеет следующий вид: А// / + Р = const., где Р — поправка на «шум» от работь^ сенсорной системы.

Эмпирический факт несовпадения объективной шкалы изменения раздражителя и субъективной шкалы изменения ощущения был ^ описан основным психофизическим законом, установленным Фех-." нером и впоследствии модифицированным Стивенсом. Фехнер» используя математические преобразования соотношения Вебера j Бугера, пришел к выводу, что изменение силы ощущения пропорциъ опально десятичному логарифму изменения силы воздействующей? раздражителя. Другими словами, когда раздражитель растет в гео-

метрической прогрессии (увеличивается в N раз), ощущение вырастает лишь в арифметической прогрессии (увеличивается на N). Основной психофизический закон Фехнера выражается формулой

R = С (lg / — lg /₀), где R — интенсивность ощущения, / — интенсивность действующего стимула, Iq — интенсивность стимула, соответствующая нижнему абсолютному порогу, а С — константа Вебера — Бугера, специфичная для каждой модальности.

Форма психофизической кривой для ощущения громкости звука условно отражена на рис. 41.

10 50

Сила раздражителя, в Дб.

Рис. 41. Логарифмическая кривая зависимости интенсивности ощущения громкости от силы звука

При выведении этого закона Фехнер исходил из невозможности непосредственной оценки испытуемым интенсивности возникающего у него ощущения. Поэтому в его формуле единицами измерения выступают физические величины. В 1941 г. С. Стивене из Гарвардского университета выдвинул идею о возможности прямой оценки человеком своих ощущений. Поэтому он модифицировал соотношение Вебера — Бугера, заменив в нем отношение физической величины едва заметного изменения стимула к физической интенсивности исходного стимула на отношение субъективного переживания едва заметного изменения стимула к субъективному переживанию интенсивности исходного стимула. Соотношение Стивенса означает, что ощущение едва заметного изменения относится к исходному ощущению с постоянной величиной. Другими словами, когда мы ощущаем слабый стимул, то достаточно небольшого изменения, чтобы мы могли уловить различие, а если мы переживем сильное ощущение, то нам требуется значительная «добавка» Для того, чтобы мы зафиксировали в сознании факт изменения ощущения. В результате такой модификации Стивене вывел свою вер-

Глава 7. Познавательные процессы. Ощущение и восприятие

7.1. Ощущение

сию основного психофизического закона, который носит не логариф* 1 мический, как у Фехнера, а степенной характер:

R = C(I-I_oy.

Показатель п степенной функции Стивенса различен для разных модальностей ощущений. Например, он варьирует от 0,3 для громкости звука до 3,5 для электрического удара. В настоящее время версии психофизического закона Фехнера и Стивенса рассматривав ются как дополняющие друг друга.

Динамика изменения ощущения не сводится исключительно к действию психофизических законов. Важную роль играют такие механизмы изменения чувствительности, как адаптация, сенсибилизация, явления контраста и синестезии. Адаптация — это пони-! жение чувствительности (повышение порога) сенсорной системы в результате длительного воздействия раздражителя. Например, обычно вы не ощущаете давления одежды и тиканья своих наручных часов, хотя эти стимулы оказывают на вас реальное физическое воздействие. Или, например, если вы прыгниете в холодную воду, то через несколько минут обнаружите, что она, оказывается, не такая уж холодная. В таком случае говорят, что ваша сенсорная система адаптировалась к действию стимула. Явление адаптации крайне полезно для организма: оно позволяет освобождать систему от об* работки тех стимулов, значение которых уже оценено. Как остроумно заметил лауреат Нобелевской премии Д. Хьюбел: «Прежде всего нас интересует все новое и неизвестное. Никому не нужно, чтобы на протяжении 16 часов кому-то напоминали, что у него на ногах ботинки». Но адаптация — не всегда благо. В зрительной системе в связи с этим сформировались особые приспособления для борьбы с адаптацией. Показано, что если бы глаз оставался неподвижным» достаточно скоро мы перестали бы видеть изображение. Поэтому наши глаза постоянно совершают своеобразные скачки, которые обеспечивают поступление новой стимуляции на сенсорную по-¹ верхность глаза.

Сенсибилизация — это процесс, обратный адаптации. Он заключается в повышении чувствительности (снижении порога) сенсорной системы к длительно действующему раздражителю. Так, долгой воздействие раздражителя, вызывающего боль, не ведет к тому, 4TQ субъективно ощущение боли исчезает, наоборот, переживание боли становится все сильнее. Таким образом, организм как бы «усиливает требование» удалить опасный раздражитель.

Явление контраста заключается в том, что предшествующе* ощущение оказывает влияние на последующее. Например, после

_того. как мы съели что-то сладкое, кислое кажется нам еще более кислым, если дотронуться до холодного предмета после прикосновения к горячему, ощущение холода будет более интенсивным. Особенно полно явления контраста исследованы для зрительной системы.

Синестезия — это феномен слияния свойств различных сенсорных систем. Например, каждый из нас интуитивно понимает, что обозначают словосочетания «холодный звук» или «крикливый цвет», хотя очевидно, что с точки зрения объективной реальности звук не обладает температурными характеристиками, а цвет — звуковыми.

7.1.3. Зрение

Зрительная система человека реагирует на электромагнитные волны в узкой полосе спектра с длиной волны от 400 до 700 нанометров (1 нанометр = 0,000000001 метра). Волны именно этого диапазона ощущаются нами как свет. Вне чувствительности нашей зрительной системы остается огромное разнообразие электромагнитных воздействий от коротких рентгеновских лучей до длинноволнового излучения, которое используется в радиовещании. Главные характеристики света — это частота (воспринимается как цвет) и интенсивность (воспринимается как яркость).

Сенсорной поверхностью, специализированной для реагирования на свет в зрительной системе, является сетчатка (retina). Однако прежде чем достичь ее, луч света проходит сквозь роговицу, радужку, хрусталик и стекловидное тело. Все перечисленные элементы вместе с мышечно-связочным аппаратом представляют собой части сложного оптического устройства глаза. Они идеально приспособлены к тому, чтобы создать сетчатке оптимальные условия Для приема световой информации при меняющихся внешних условиях. Например, отверстие в радужке — зрачок — изменяет свой размер, расширяясь при недостаточном освещении и сужаясь при избыточном (зрачок способен изменять свой размер в 16 раз). На Рис. 42 представлено изображение глаза человека.

Пройдя через все структурные компоненты глаза, свет попадает На сетчатку. Название этого ансамбля рецепторов происходит от ^сЛова «сеть», так как сетчатка насыщена густой сетью кровеносных сосудов. Сетчатка представляет собой тонкий слой взаимно связанных между собой светочувствительных нейронов, которые преобра-³Уют поток света в электрические импульсы. Сетчатка содержит "олыцое количество зрительного пигмента родопсина, так что зре-

Глава 7. Познавательные процессы. Ощущение и восприятие

-

7.1. Ощущение

РсгоЫца

Зрачок

ВоЛюиотоя жидкость

Цшшарная мышца

Радужка

Мемйрана,поЗд:ржи ёсющся хрусталик

Рис. 42. Глаз человека

ние начинается в сущнос-1 ти как фотохимическая | реакция разложения ро- I допсина под действием I света. Сетчатка — это часть коры мозга, выне-сенная вовне, поэтому она является не просто пас- I сивным «преобразовате-; лем» световой энергии в электрические импульсы. Сетчатка содержит два типа светочувствительных клеток — палочки и колбочки, которые получили свое название в соответствии с внешним видом. Цветное зрение при ярком свете обеспечивается колбочками (фото-пическое зрение), а черно: белое сумеречное зрение —

палочками (скотопическое зрение). Колбочки концентрируются на одном участке сетчатки, который называется фовеа, или центральная ямка. Попадание света на этот участок необходимо для эффекта цветового зрения. Светочувствительные клетки соединены со слоем ган-глиозных биполярных клеток, которые формируют зрительный нерв, проводящий электрические импульсы в мозг. Каждая ганглиозная клетка посылает в зрительный нерв одно волокно. В итоге зрительный нерв состоит в среднем из 800 тысяч волокон. Место, где зрительный нерв покидает сетчатку, получил название слепого пятна, так как в нем сетчатка не содержит светочувствительных клеток и, соответственно, зрение отсутствует.

Зона коры больших полушарий, ответственная за зрение, находится в задних отделах мозга и называется зрительным проекцией* ным полем. В зрительной коре более 50% нейронов занято анализом информации, идущей от центральной ямки, которая занимает не более 10% зрительного поля. Таким образом, именно та часть изображения, которая соответствует фовеальной области, перерабатывается максимально детально.

Каким же образом в мозгу кодируется зрительный образ? КаЖ' дый образ может быть охарактеризован с точки зрения его яркости)

конфигурации и цвета. Упрощенно можно сказать, что выделение контуров объекта напрямую связано со степенью возбуждения светочувствительных клеток. В формировании изображения контуров объекта на сетчатке важную роль играют различия в интенсивности света. В настоящее время считается, что анализ формы воспринимаемого объекта на уровне ощущения связан с двумя факторами. Во-первых, это эффекты контраста, которые обусловлены тем фактом, что возбужденные участки сетчатки взаимодействуют между собой. А во-вторых, это — результаты деятельности специальных клеток-детекторов, которые выборочно реагируют на объекты различной пространственной ориентации.

Первое явление, связанное с взаимодействием возбужденных участков, носит название латерального торможения. Механизм латерального торможения заключается в том, что рецептор, получивший большую стимуляцию, тормозит возбуждение соседних клеток. Таким образом, получается, что ответное возбуждение нейронов, испытывающих воздействие одинаковой интенсивности, слабое, а нейроны, которые находятся в области перепада световой интенсивности, возбуждаются значительно сильнее. В результате кодируются границы между объектами. Поясним роль латерального торможения в кодировании границы между более и менее яркими областями изображения на примере (рис. 43).

Представьте, что перед глазом испытуемого находится параллелепипед. Поверхности, образующие угол, различаются по яркости. Передняя поверхность ярче, чем боковая. Задача латерального торможения в данном случае — закодировать границу перехода от светлого к темному. Возьмем гипотетический участок сетчатки, состоящий из семи светочувствительных рецепторов. Каждый из рецепторов, находясь в активном состоянии, понижает ответ соседних рецепторов на величину, в половину меньшую своей активности. Например, рецептор, на котррый воздействует свет интенсивностью 20 ед. будет осуществлять торможение соседних клеток на 10 ед., а тот рецептор, который получил воздействие интенсивностью в 10 ед., — на 5 ед. Легко видеть, что ганглиозные клетки, которые соответствуют рецепторам I, II и III, останутся в покое, так как каждый из их «соседей» понизит их активность на 10 ед. (20 - 10 - 10 = 0). Ганглиозная клетка IV даст ответ силой в 5 ед. (20 -10-5 = 5). Ганглиозная клетка V Даст ответ силой в -5 ед.; ганглиозные клетки VI и VII останутся в покое. Таким образом, результатом кодирования станет граница между темным и светлым участком, а избыточную информацию система проигнорирует.

254 Глава 7. Познавательные процессы. Ощущение и восприятие

Объект

20 ед.

Интенсивность света

Рецепторы

Латеральное торможение

Ответ

10 ед.

I II III IV

VI VII

Дата добавления: 2014-12-29