Методы измерения ощущения. Основные психофизические законы. Теория обнаружения сигналов.

Развитие сенсорной психофизики шло по двум основным линиям. 1. В основу первой легло представление о том, что при непрерывном росте интенсивности стимула интенсивность ощущения нарастает дискретно. Так, по этому пути двигались Вебер, Фехнер, Стивенс и вся классическая психофизика.

Психофизика – точная наука о функциональных отношениях между душой и телом.

Фехнер решил обосновать свою теорию, найдя её практическое применение на основе ощущений. Он изучал отношения между интенсивностью ощущений и интенсивностью возбуждений в ЦНС. Нельзя измерять ощущения прямо и непосредственно (нет метрической единицы измерения кол-ва ощущения.), мы можем только сказать, что одно ощущение по интенсивности «больше» или «меньше», чем др. или равны ли ощущения между собой. Стимулы мы измерить можем, т.е. можем измерить тот стимул, который необходим для вызова ощущения: стимул прямо пропорционален возбуждению в органах чувств. Исходя из этого Фехнер в качестве метрической единицы измерения ощущений провозгласил едва заметное различие. Þ Методы косвенного измерения ощущений.

Понятия порогов ощущений

Нижний абсолютный порог – величина интенсивности стимула, впервые вызывающая у испытуемого ощущение.

Верхний абсолютный порог – величина интенсивности стимула. При к-ой впервые возникает изменение модальности ощущения (например. При увеличении интенсивности света появл. боль).

Разностный порог – минимальная величина различий в интенсивности стимулов, к-ая впервые субъективно воспринимиается как едва заметное различие (парное предъявление стимулов)

Относительный разностный порог - это отношение разностного порога к стимулу, относительно к-ого измеряется разностный порог, т.е. к эталонному стимул (ОРП = *S/S_э).

Постулат Фехнера: все едва заметные различия в ощущениях (соот. величинам разностных порогов) в равны между собой. Þ вывод функционального Закона Фехнера (количественно выраженная связь между областью воспринимаемых раздражителей и областью вызываемых ими ощущений). Этот вывод покоится на двух основаниях:

1) на постулате Фехнера о равенстве едва щаметных различий *y = К₁;

2) Закон Бугера-Вебера: относительный разностный порог есть величина постоянная *S/S = К_2.

*y = К *S/S

Допущения: *y и *S – бесконечно малые величины, т.е. можно составить дифференциальное уравнение dy = К dS/S, из к-ого можно найти интегральное решение. òdy = òК dS/S Þ y = К ln S + с; при абсолютном пороге y=0 Þ К ln S₀+ с=0 и с= - К ln S₀ Þ y= К ln S - К ln S₀

Формула: y = К ln S/ S₀ (S₀ – абсолютный порог при данной модальности), или «величина ощущения пропорциональна логарфму величины раздражения».

Для док-ва своего закона Фехнер исп. 3 основных метода

1) Метод границ. А) Для вычисления абсолютного порога. Испытуемому предъявляются ряды звуков сначала ряд по убыванию. затем по возрастанию и т.д. Испытуемый должен отвечать слышит он его или нет. Вычисление порога: 1) суммируются все верхние точки, т.е. Гц между «да» и «нет» и находится среднее (восходящие ряды); 2) суммируются все нижние точки и находится среднее; 3) нах-ся среднее между этими средними; 4) нах-ся разброс. Б) Для вычисления разностного порога. В каждой пробе предъявл. 2 стимула, просят их сравнить: оценка переменного стимула по отношению к стандартному (больше, меньше, равны). В нисходящем ряду оценивается среднее в Гц при первом переходе от равно к больше (L+) и первый переход от равно к меньше (L -); в восходящем – первый переход от меньше к равно (L-) и от равно к больше (L+). Находят среднее у всех L+ и L -. Находят среднее между ними – точка субъективного равенства (та точка, где в большинстве случаев переменный стимул равен эталонному или где число оценок больше и меньше равно).

2) Метод установки. Отличие от первого – испытуемый сам меняет интенсивность сравниваемого стимула (на примере иллюзии Мюллера-Лайера: испытуемый двигает длину линии с вогнутыми стрелкам так, чтобы эта длина = линии с выгнутыми стрелками, остальное – тоже самое.

3) Метод постоянных раздражителей. Берется некий эталон, потом берутся по три стимула справа и слева по интенсивности от него (и мы их не меняем). В случайном порядке предъявляем пару стимулов, один из к-ых обязательно эталонный. Абсолютный порог – то, когда стимул воспринимается в 50% случаев. Разностный порог (в этом случае все стимулы должны явно превышать абсолютный порог): всегда предъявл. эталонный и переменный стимулы; ТСР – это, когда больший стимул оценивается как больший в 50% случаев (график. Где по оси Х физическая стимула, а по оси У – вероятность ответов больше; границы разностного порога очерчивают интервал неопределенности – 25% и 75%).

Закон Фехнера. Основные посылки – если мы не можем измерить чувствительность, то можем измерить, больше или меньше или рано одно ощущение другому. Стимулы мы измерить можем, т.е. можем измерить тот стимул, который необходим для вызова ощущения. Т.о. мы измеряем чувствительность как величину, обратную порогу. Закон Фехнера базируется на нескольких основных допущениях и законе Вебера. Закон Вебера гласит: отношение минимального приращения стимула, вызывающего разницу в ощущениях, к исходному стимулу есть величина постоянная. Т.е., DR/R=const. Первое допущение Фехнера - все едва заметные различия в ощущениях одинаковы. То есть, DS=const. Отсюда: DS= с DR/R. Принимая DS, или е.з.р. (едва заметное различие) за единицу и интегрируя вышеуказанное уравнение, а также вводя допущение, что при пороговой величине R величина S равна нулю, а любое надпороговое значение можно измерять его отношением к пороговому, Фехнер получил такое окончательное уравнение: S = k ln R, или: «Величина ощущения пропорциональна логарфму величины раздражения».

Степенной закон Фехнера.

*y = К – неверно, а верно: *y/y = К

К *S/S = *y - неверно, верно: *y/y= К *S/S

Допущение: *S и *y - бесконечно малые величины Þ дифференциальное уравнение òdy/y=òК dS/S

lny = KlnS

Формула: y=S^k, или «Величина ощущения является степенной функцией от величины раздражения».

 

Стивенс берет в качестве основы критику основного постулата Фехнера, о том, что едва заметные различия равны. Þ Ощущения можно измерить прямо и непосредственно. Þ Разработка методов прямого измерения. Суть методов: испытуемому предъявл. один и тот же стимул, к-ый вызывает ощущение опр. интенсивности (эталонный), потом подают др. стимул (переменный), к-ый также вызывает ощущение. необх. сравнить эти два ощущения. Далее измеряются переменные ощущения в единицах эталонных.

1) М-д оценки отношений. Испытуемому предлагается оценить во сколько ощущение от вновь предъявленного стимула больше, чем от эталонного.

2) М-д установления отношений. Испытуемому предлагается подобрать интенсивность переменного ощущения, к-ая была бы больше или меньше эталонного в опр. кол-во раз.

3) М-д оценки величины. Оценить величину переменного ощущения в единицах эталонного.

4) М-д установления величины. Необх. подобрать такую величину ощущения, вызванного переменным стимулом, к-ая соот. бы опр. числу единиц эталонного.

С помощью этих процедур изучает ощущения разных модальностей: измерение громкости (сон), высоты звукового тона (мел), тяжести (вег) Þ стандартизация структуры прямого измерения. Строит психофизические функции. Пример: сон – субъективная единица, громкость к-ой равна 40 Дб, а высота звукового тона – 1000 Гц. Стивенс просит подобрать соотношения между предъявляемым стимулом и воспинимаемым звуком, например просит подобрать 10 сон=63Дб, 20 сон=77 Дб и т.д. Þ строит график (по оси Х – предъявляемый стимул в Дб от 20 до 100. по оси У – воспринимаемая громкость звука в сонах от 20 до 100) Þ Закон Фехнера не работает, т.к. устанавливает прямую зависимость интенсивности от ощущения и от логарифма интенсивности стимула. Þ Строит функции для множества модальностей. Þ Закономерность: если построить функцию в двойных логарифмических координатах, то она примет вид прямой линии, а её наклон будет зависеть от модальности.

Закон Стивенса. Стивенс, получив экспериментальные данные, не соответствующие закону Фехнера, пересмотрел основной постулат Фехнера о равенстве е.з.р., предложив свое допущение: постоянно не е.з.р., а его отношение к исходному ощущению (по аналогии с правилом Вебера). Т.е., DS/S=const. Отсюда: DS/S=k DR/R. Из этого уравнения следует, что S = k Rn. или: «Величина ощущения является степенной функцией от величины раздражения».

Кто же прав?

При протопатической (аффективная окрашенность субъективного состояния) чувствительности мы можем воспринимать ощущения прямо и непосредственно, а при эпикритической (дает точную локализацию предмета в пространстве + объективные сведения о явлении) – нет.

Вывод по классической психофизике

Условные теоретические постулаты классической психофизики: 1) возможность шкалирования ощущений. 2) существование “0” -нижнего абсолютного порога. 3) понятие психофизического закона как зависимости 4) представление о том, что при непрерывном росте интенсивности стимула интенсивность ощущения нарастает дискретно.

 

2. Вторая линия развития психофизики шла по другому пути. Предполагалось, что интенсивность ощущения нарастает непрерывно с ростом интенсивности стимула. Наиболее разработанный вариант концепции в русле этого направления представляет собой теория обнаружения сигнала. Если для классической психофизики колебания в показаниях одного и того же испытуемого относились за счет погрешности измерения, являлись недостатком метода, то теория обнаружения сигнала постулировала наличие «шума», уровень которого подчиняется законам нормального распределения. И эти шумы - не только шумы в комнате, где идет эксперимент (которые присутствуют даже в полной тишине). Шумы - это неотъемлемая характеристика самого «приемника», то есть человека. Это шум крови в сосудах, шум дыхания и т.п. Таким образом, теория обнаружения сигнала имеет дело с двумя нормальными распределениями - распределением шума и распределением сигнала+шума. Ответ испытуемого на вопрос о том, был ли сигнал - это акт принятия испытуемым решения о том, можно ли считать услышанное им за сигнал или причислить к шуму. Т.е., принадлежит ли данный случай к одному или другому распределению.

Д. Грин, Д. Светс.

ТОС известна тем, что предложила принципиально новый метод обнаруживать (различать) слабые и плохоразличимые стимулы, которые называются сигналами, который авторы противопоставляют фехнеровским методам обнаружения порогов. Грин и Светс считают методы Фехнера неадекватными, т.к. они основываются на предположении реального существования порогов. А порогов (ни абсолютного, ни разностного) в природе не существует, т.к. нет жесткой границы, разделяющей воспринимаемые стимулы от не воспринимаемых и различаемые от не различаемых. А также, у Фехнера не учитывается роль субъекта в процессе восприятия и измерительных процедур.

Основные положения теории обнаружения сигналов:

1. Сигнал, подлежащий обнаружению, появля­ется всегда на фоне шума. Тогда, если верно это утверждение, что всякий сигнал воспринимается на фоне шума, понятие нижнего абсолютного порога лишается всякого смысла. Нет такой точки, когда бы мы сказали, что мы ничего не слышим.