Пространственные, временные и эмоциональные аспекты ощущения

Пространственная размерность ощущения. Ощущения имеют не толь­ко размерности качества и количества, которые обсуждались до сих пор, но также и размерности пространства и времени. Рассмотрим сна­чала пространственную размерность. Наши ощущения относятся ,к окружающему нас пространству; мы воспринимаем стимулы, идущие из определенных мест, как объекты, имеющие разную протяженность и находящиеся на разных расстояниях от нас. Эти параметры ощуще­ний можно определить путем измерения. Так, например, порог пространственного разрешения измеряется как минимальное расстояние | между двумя источниками стимула, при котором они еще могут вос­приниматься как отдельные. На рис. 3-3 показаны результаты такого эксперимента,в котором на кожу помещали два острия иглы. Другим примером может служить эксперимент , результаты которого предста­влены на рис. 1-8 (абсцисса; здесь переменной является площадь, на ко­торую оказывали давление) и в котором измерение размера или протя­женности стимула производили путем подсчета дифференциально-поро­говых шагов .

Из этого эксперимента уже стало ясно, что впечатление интенсивно­сти сенсорного стимула усиливается при увеличении площади, на кото­рую данный стимул действует. Это подразумевает, что ощущения, вы­зываемые различными элементами внутри стимулируемой площади, хотя бы частично суммируются. В определенных диапазонах некоторых модальностей эта_суммация подчиняется теореме Пифагора [1-3], и, та­ким образов, она не является линейной суммацией для надпороговых стимулов -удвоение площади стимула не увеличивает ощущение вдвое по сравнению с исходной интенсивностью. Вместе с тем, в случае поро­говых стимулов суммация может быть линейной. Когда стимулом является источник света, произведение пороговой интенсивности стиму­ла на освещаемую площадь есть величина постоянная:

Is∙A — const.

Так, если пороговая интенсивность света равняется 20 при площади ос­вещаемой Поверхности 1 (в произвольных единицах), то увеличение пло­щади до 10 будет сопровождаться снижением пороговой интенсивности света до 2. Заметим, что [1-5] справедливо только для малых участков поля зрения; после превышения некоторой критической площади поро­говая интенсивность становится не зависящей от площади стимула. Со­отношения, подобные [1-5], равно справедливы и для других модально­стей. Приблизительно линейная пространственная суммация пороговых стимулов составляет основу для обнаружения крупных объектов при слабом освещении в сильно затемненной комнате положение стрелок еще удается; разглядеть на будильнике с большим циферблатом, но не на ручных часах.

До сих пор мы занимались зависимостью величины ощущения от пространственной протяженности одного стимула. Более интересным аспектом является то, как на восприятие влияет второй стимул, про­странственно отделенный от первого. Тут появляются эффекты облегче­ния и торможения, которые удобнее всего описать на примере явлений, связанных с контрастом.

Контраст. Термин «контраст» в применении к зрительному восприя­тию означает отношение яркостей смежных частей рассматриваемой картины-например, отношение яркости темного' буфета к яркости свет­лой стены, у которой он стоит. Аналогичным образом контраст можно определить и для других ощущений (например, громкость речи оратора по отношению к фоновому шуму). Только при наличии достаточного контраста объекты настолько выделяются на фоне, что их можно обна­ружить. Когда различия в яркости между частями зрительной картины слишком малы, образы становятся туманными и нечеткими, и в случае экрана телевизора приходится использовать электронные усилители, чтобы усилить контраст.

Общим свойством сенсорного восприятия является то, что имеет ме­сто усиление контраста. Когда мы смотрим на любую сравнительно большую темную область на светлом фоне, края темной зоны кажутся темнее, чем ее середина, а вокруг темного объекта имеется узкая поло­ска фона, которая кажется ярче окружения (см. также рис. 4-11). Усиле­ние контраста такого рода можно продемонстрировать количественно. В эксперименте, к которому, относится рис. 1-9, испытуемый рассматри­вал поверхность, где темная область слева соседствовала со светлой областью справа; объективное распределение яркостей, измеренное фи­зическим устройством, показано черной линией. Красной линией изо­бражено субъективно ощущаемое распределение яркостей. Для его опре­деления испытуемого инструктировали устанавливать яркость эталона на уровне, субъективно ощущаемом как равный по яркости различным областям переходной зоны в рассматриваемом образце. Субъективные изменения яркости намного резче, чем объективно измеряемые пере­пады. Кроме того, субъективно край темной зоны кажется темнее. Та­ким образом, субъективное усиление контраста легко измерить.

Тот факт, что сразу слева от края на рис. 1-9 ощущаемая яркость намного меньше, чем внутри темной площади, указывает на существо­вание торможения; светлая зона справа уменьшает субъективную яр­кость смежной темной области. Таким образом, интенсивный световой стимул не только ведет к ощущению большой интенсивности, но и сни­жает или тормозит ощущение света в соседних частях картины. Увели­ченная яркость сразу справа от границы на рис. 1-9 также определяется этим механизмом торможения в смежных областях. Внутри однородной яркой зоны соседние яркие части картины взаимно тормозят друг дру­га, тогда как на границе яркой зоны часть торможения от смежных (бо­лее темных) частей исключается; по этой причине ощущение оказывает­ся относительно «расторможенным». Заметная тормозная функция

Рис. 1-9. Усиление контраста. Переход от темной площади слева к светлой пло­щади справа; на графиках указаны значения, соответствующие точкам вдоль ли­нии, перпендикулярной границе (точка 0 на абсциссе). По ординате отложена яр­кость рассматриваемой поверхности. Черная кривая представляет объективное распределение яркости, измеренное фотометром, а красная кривая-субъектив­ное. Последняя была получена путем подбора испытуемым такой яркости эта­лона, которая воспринималась бы как равная по величине яркости данного участка тестового изображения. (Lowry, de Palma, J. Opt. Soc. Am., 51, 740, 1961.)

ярких участков может быть проиллюстрирована примером с черно-белым телевизором. Когда телевизор выключен, мы воспринимаем его экран как светло-серый. Когда мы включаем телевизор, электроны, уда­ряющиеся в экран, производят свет-таким образом, единственное изме­нение, которое в действительности может претерпеть экран, это стать ярче светло-серого. А мы воспринимаем отдельные части картины как определенно насыщенно-черные. Они кажутся черными только потому, что с ними соседствуют очень яркие части картины, которые оказывают тормозное действие на ощущение яркости в смежных темных частях картины. Значение такого торможения можно охарактеризовать сле­дующим парадоксальным утверждением: «Черное-это белое при более ярком, чем это белое, окружении». Черная куча угля, освещенная лет­ним солнцем, объективно намного ярче, чем белый снег в зимние сумерки.

Явления, сходные с усилением контраста и торможением от сосед­них источников стимула, обнаружены и в других модальностях. Дей­ствительно показано, что соответствующие тормозные механизмы дей­ствуют во время обработки сигналов как в органах чувств, так и

Рис. 1-10. Торможение ощущения яркости ярким окружением. Красная линия представляет воспринимаемую яркость фиксируемого глазом тестового пятна как функцию объективной яркости; по обеим осям масштаб логарифмический. Черные линии представляют яркость, ощущаемую в тех случаях, когда тестовое пятно окружено кольцом с яркостью 65, 75 или 85 дБ. (Stevens S.S., 1975.)

в сенсорных частях нервной системы; клетки, возбуждаемые сильными стимулами, уменьшают чувствительность соседних клеток посредством «латерального торможения».

Из рис. 1-9, видно, что в области объективного перепада яркостей контраст по ощущению усиливается. Другой элегантный способ демоЕк.-, страции влияния пространственного окружения на интенсивность ощу­щения представлен на рис. 1-10. Этот эксперимент основан на оценке ощущения яркости круглого пятна при изменении яркости стимула (от­кладываемой по абсциссе). Соотношение между интенсивностью стиму­ла и ощущением показано на графике красной линией. Она имеет очень слабый наклон; когда яркость возрастает на 30 дБ, т.е. в 1000 раз, ин­тенсивность ощущения возрастает всего лишь чуть больше, чем в 10 раз. Малая скорость нарастания интенсивности ощущения с нараста­нием интенсивности белого света была также отражена на рис. 1-7. По­казатель степенной функции Стивенса для света равен примерно 1/3 (см. [1-1]). После того как реакция на круглое пятно была измерена, это пятно стали окружать яркими кольцами варьируемой интенсивности и производить повторные оценки яркости центрального пятна. Когда окружающее кольцо было относительно темным и имело яркость 65 дБ, получилась левая черная линия. При низких интенсивностях све­тового стимула она идет существенно круче, чем красная контрольная прямая, и соединяется с последней в области 70 дБ. Когда яркость окружающего кольца стали увеличивать, наклон линий прогрессивно нарастал и при интенсивности окружения в 85 дБ наклон прямой, соот­носящей ощущаемую яркость с интенсивностью светового стимула, сде­лался весьма большим. При такой яркости окружения световое ощуще­ние возрастает в 10 раз, когда интенсивность стимула только утраивается. Таким образом, яркий свет, окружающий источник свето-

3-703

вого стимула, увеличил показатель степени в функции Стивенса с 1/3 до 3. Это означает, что высокая яркость окружения значительно усиливает контраст, т.е. она увеличивает различие в яркостях, ощущаемое при данном различии в интенсивности стимулов.

Переход красной линии на рис. 1-10 в черные отрезки при включе­нии яркого окружения также делает совершенно очевидным тот факт, что окружающее освещение уменьшает интенсивность ощущения или оказывает на него тормозное действие. Так, например, если в отсут­ствие освещенного окружения яркость светового стимула в 80 дБ вызы­вает ощущение яркости в 70 единиц, то при яркости окружающего коль­ца в 85 дБ тот же самый стимул возбудит ощущение яркости, равное всего 10 единицам. Это торможение хорошо известно каждому-речь идет о слепящем действии фар идущего навстречу автомобиля. Вблизи ослепительных фар тускло освещенная улица пропадает, а у идущих впереди автомобилей не видно никаких других деталей, кроме габа­ритных огней. Усиление контраста при наличии яркого окружения вос­производится художниками, когда они рисуют песчаные или снежные ландшафты при ярком солнечном свете; градации яркости становятся грубыми, с резкими переходами. Рисунки вечерних сумерек, напротив, характеризуются мягкими тенями.

Временная размерность ощущения.Последняя размерность ощуще­ния, которая будет обсуждаться,-это время. Само по себе время вос­принимается как настоящее, вспоминается как прошлое и ожидается как будущее. В этом аспекте много чего можно сказать, например, о вели­чине временного интервала, который мы воспринимаем как сиюминут­ное настоящее, т.е. как «психологический момент». Для интервалов времени можно определять дифференциальные пороги; наименьшая воспринимаемая длительность периодических стимулов, например, оце­нивается по частоте слияния мельканий. Оказывается, что органы чувств медлительны и не годятся для точных измерений времени.

Вопрос, который мы рассмотрим более подробно,-это влияние дли­тельности стимула на интенсивность ощущения. Действия стимула на разных промежутках времени суммируются так же, как и его действия на разных участках площади. Эта суммация является линейной для ко­ротких стимулов близи порога; здесь удваивание длительности стимула приводит к удваиванию интенсивности ощущения. Этот эффект показан на рис. 1-11 для зрительного чувства. При длительностях менее 0,1 с пороговая интенсивность света обратно пропорциональна длительности стимула; в этом диапазоне справедливо уравнение

I_s-t = const. [1-6]

Произведение величины порогового стимула I_s на его длительность t является константой. Это соотношение, «закон Рикко», полностью аналогично тому, которому подчиняется пространственная суммация пороговых стимулов (см. [1-5]). Если длительность стимула превосхо­дит некоторое критическое время, суммация прекращается. На рис. 1-11

Длительность стимула, с

Рис. 1-11. Временная суммация вблизи абсолютного зрительного порога. Точки красной линии показывают, каковы те минимальные яркости (ордината) светово­го стимула, при которых он едва воспринимается, если длительность его со­ответствует значениям, указанным на абсциссе. Масштаб логарифмический по обеим осям. Для стимулов короче 0,1 с кривая имеет наклон (— 1); в этом диа­пазоне пороговая интенсивность стимула обратно пропорциональна его дли­тельности. (Marks L. Е., 1974.)

порог не зависит от длительности стимула для длительностей, превы­шающих 1 с. Соотношения типа [1-6] справедливы также и для других модальностей. Так, например, [1-6] отражает общеизвестный факт, со­стоящий в том, что мы можем видеть очень быстрые движения только при ярком свете. Акробат, быстротой которого нам положено восхи­щаться, помещается обычно в центре светового пятна, фокусники же предпочитают тусклое освещение.

Итак, очень короткие стимулы суммируются в наших ощущениях. Напротив, длительные стимулы приводят к торможению и к адаптации. Неизменный стимул воспринимается как прогрессивно ослабевающий со временем. Хорошим примером такой адаптации служит ощущение тепла: ванна может показаться неприятно горячей, когда погружаешься в нее, но через короткое время ощущение горячего исчезает. Результаты измерения субъективной адаптации представлены на рис. 1-12. В этом эксперименте испытуемому предъявляли постоянный пахучий стимул, представляющий собой определенную концентрацию сернистого водо­рода. Во время действия стимула испытуемого просили оценивать ин­тенсивность запаха по отношению к интенсивности некоторого стан­дартного запаха (шкала отношений; см. рис. 1-6). Сразу после подачи пахучего вещества испытуемые оценивали интенсивность ощущения в 56 единиц. Затем субъективная интенсивность резко падала в течение нескольких минут, выйдя примерно за пять минут на постоянный уро­вень интенсивности около 20 единиц. Этот спад интенсивности ощуще-

Рис. 1-12. Адаптация к запаху. А. Временной ход стимуляции (сернистый водо­род в концентрации 6,5-10"⁶ по объему). Б. Интенсивность ощущения, оценен­ная четырьмя испытуемыми в процессе десяти проб в каждом случае по отноше­нию к эталонной интенсивности. (Eckman et al., Scand. J. Psychol, 1, 177, 1967).

ния с 56 до 20 при постоянном стимуле представляет собой типичную адаптацию. На рис. 1-12 показано также восстановление от адаптации, т.е. возвращение к исходной чувствительности после прекращения дей­ствия длительно поддерживаемого стимула. После прекращения дли­тельной стимуляции предъявлялись короткие тест-стимулы, и каждый раз делались оценки интенсивности связанных с ними ощущений. Субъективная чувствительность восстанавливалась во времени по зако­ну, напоминающему ход адаптации-сначала быстро, а затем более медленно.

Адаптацию и восстановление от нее можно продемонстрировать для большинства качеств восприятия; конкретные случаи рассматриваются в главах по отдельным органам чувств (см. также рис. 4-17). Самым важным исключением из этого правила является ощущение боли, кото­рое не подвержено адаптации (см. рис. 3-17). Следствием адаптации, как и усиления контраста, является то, что мы можем воспринимать изме­нения стимулов намного лучше, чем неизменную ситуацию. Оба меха­низма предназначены для отбора и усиления только существенных сти­мулов среди большого числа всех тех, действию которых подвергается организм. Мы также активно вызываем такие усиливающие контраст временные изменения стимулов: когда мы хотим почувствовать тонкие неровности рельефа, то поглаживаем поверхность кончиками пальцев. Наши глаза непрерывно совершают небольшие резкие движения, чтобы смещать изображение окружающей обстановки по сетчатке и благодаря этому существенно увеличивать остроту зрения (см. комментарии по поводу стабилизированных изображений на сетчатке в гл. 4).

Рис. 1-13. «Дискомфорт» как функция температуры. По оси абсцисс отложены значения «эффективной температуры кожи», получающиеся при облучении испы­туемого (в воздухе при 4°С) инфракрасным светом различной интенсивности. Степень дискомфорта испытуемые оценивали либо непосредственно (кружочки, красная кривая и ордината), либо путем подбора соответствующей громкости звука (треугольники, черная кривая и ордината). Эффективные температуры 22-24°С ощущались как нейтральные. (Stevens S.S., 1975.)

Эмоциональный и волевой аспекты сенсорного восприятия.Кроме рас­смотренных размерностей сенсорное восприятие часто включает эмо­циональную окраску, которую можно выразить парами слов: приятно -неприятно, комфортно-дискомфортно, прекрасно-безобразно и т.д. Этот фактор особенно заметен в случае запахов, которые мы часто не можем описать лучше, чем словами: освежающий или отвратительный. Интенсивность вызываемых эмоций может быть измерена и сопоста­влена со стимулом посредством экспериментов типа представленного на рис. 1-13. В комнате с температурой воздуха 4°С испытуемые под­вергались действию инфракрасного излучения, в результате чего эффек­тивная температура поверхности их тела принимала значения, ука­занные на абсциссе графика. Испытуемых просили сообщать о степени дискомфорта при разных температурах. Они делали это, либо непосред­ственно оценивая его интенсивность (красная кривая, рис. 1-6), либо вы­полняя интермодальное сравнение (черная кривая, рис. 1-7). Полученные две кривые почти совпадают. Дискомфорт был минимален между 22 и 26°С-в области, примерно соответствующей нормальной температу­ре кожи. Нагревание и охлаждение за пределами этого диапазона вызы­вали резкое нарастание дискомфорта; в случае охлаждения

показатель

степени равнялся 1,7, т. е. был почти таким же высоким, как показатель, полученный для боли (рис. 1-7). Боль можно в сущности рассматривать как предельную форму дискомфорта. Дискомфорт и комфорт, как пра­вило, оказывают влияние на поведение. Мы избегаем крайностей - как холода, так и жары-и ищем приятного тепла. Очень резкое нарастание дискомфорта при охлаждении, возможно, защищает нас от опасности переохлаждения.

Чтобы закончить этот неполный очерк субъективной сенсорной фи­зиологии, мы должны снова напомнить, что обычно мы не просто пас­сивно испытываем ощущения: с одной стороны, они побуждают нас действовать, а с другой - мы часто активно вызываем их своими напра­вленными движениями. Именно это желание ощущения делает его моим личным опытом, заставляет его занимать мое личное время, пре­вращает его в событие, относящееся к моему «я», и, поскольку этот опыт повторяем - и, значит, предсказуем, - он может стать основой для моих действий.

В 1.11. Какие из следующих утверждений относительно пороговой ин­тенсивности света ложны?

а) Она уменьшается с увеличением площади светового пятна.

б) Она возрастает с усилением освещенности окружения.

\/ в) Она увеличивается пропорционально квадратному корню из длительности стимула.

г) Она уменьшается в течение длительного периода в темноте.

д) Она может быть снижена за счет пространственной

суммации.

В 1.12. Адаптация к сенсорному стимулу - это термин, описывающий следующее наблюдение.

а) Долго действующие стимулы воспринимаются как более слабые, чем короткий стимул той же интенсивности.

б) Слабый стимул воспринимается как более интенсивный, если он часто повторяется.

в) После длительного интенсивного стимула чувствительность

к коротким тестовым стимулам медленно повышается.

г) Сильный источник стимула снижает интенсивность ощуще­ния, вызываемого стимулами, действующими в области, про­странственно смежной с сильным источником.

д) Во время действия продолжительного стимула интенсивность ощущения, вызываемого дополнительными малыми тест-сти­мулами того же качества, уменьшается.