Главная страница
Навигация по странице:

  • Г. Глейтман

  • Хрестоматия. Петухов. Том 3. Книга 2. Учебник по общей психологии, предназначено для проведения семинарских занятий по данному курсу и самостоятельного чтения


    Скачать 20.88 Mb.
    НазваниеУчебник по общей психологии, предназначено для проведения семинарских занятий по данному курсу и самостоятельного чтения
    АнкорХрестоматия. Петухов. Том 3. Книга 2.doc
    Дата22.09.2018
    Размер20.88 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаХрестоматия. Петухов. Том 3. Книга 2.doc
    ТипУчебник
    #24954
    страница15 из 53
    1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   53
    трехкомпонентности цветового зрения были вы­сказаны М.В.Ломоносовым в его «Слове о происхождении света, новую теорию о цветах представляющем, июля 1 дня 1756 года говорением». Эта теория была детально разработана в XIX в. английским физиком Т.Юнгом и Г.Гельмгольцем.

    Теория основана на предположении, что число различных рецепто­ров цвета в сетчатке должно быть невелико. Действительно, если пред­положить, что для каждого из воспринимаемых нами оттенков существу­ет специальный рецептор, то в условиях монохроматического освещения работало бы меньше одного процента рецепторов и зрение должно было бы резко ухудшаться. Простые наблюдения показывают, что этого не происходит.

    122 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

    Так как все цвета могут быть получены с помощью смешения трех основных, то было сделано предположение, что в сетчатке существуют три типа рецепторов, чувствительных к синему (фиолетовому), зеленому и красному цветам.

    Альтернативную теорию выдвинул Э.Геринг (1878)1. В основу тео­рии противоцветов легли данные о подробно изученных им явлениях контраста, а также некоторые психологические наблюдения. Так, боль­шинство людей выделяют в качестве основного «главного») цвета, поми­мо красного, зеленого и синего цветов, также и желтый. Э.Геринг счи­тал, что в сетчатке находятся три цветочувствительных субстанции. Их разложение приводит к восприятию белого, зеленого и желтого цветов, а восстановление соответственно к восприятию черного, красного и си­него цветов. Обе теории долгое время противопоставляли друг другу. Од­ной из областей, в которой их сторонники искали подтверждения своих взглядов, было исследование различных аномалий цветового зрения.

    Нарушения цветового зрения встречаются приблизительно у 8% муж­чин и 0,5% женщин. Эти нарушения, по крайней мере отчасти, являются наследуемыми. Было бы неправильно называть этих людей цветослепыми, так как лишь один исключительно редкий вид расстройства цветового зре­ния связан с полной неспособностью различать цветовые тональности. Люди с такими недостатками называются монохроматами. В этом случае все дли­ны волн и все смеси различаются исключительно по своей светлоте.

    Значительная часть нарушений цветового зрения связана с затруд­нениями в дифференциации красного и зеленого цветов. Особые трудно­сти эти люди испытывают при различении таких цветов, как голубой и розовый. Трехкомпонентная теория, исходящая из существования трех первичных видов рецепторов, объясняет эту аномалию выпадением рецеп­торов, чувствительных к красному или зеленому цветам. И действитель­но, было обнаружено, что существуют две разновидности красно-зеленой слепоты. В опытах на получение желтого цвета одним из этих цветоаномалов требовалось гораздо больше красного, а другим — зеленого цвета, чем людям с нормальным зрением. Первая разновидность — нечувстви­тельность к красному — была названа протанопией, а вторая — нечув­ствительность к зеленому — дейтеропией.

    В пользу трехкомпонентной теории говорит, в свою очередь, суще­ствование слепоты на синий цвет, который путается в этом случае с зе­леным. Это нарушение встречается почти столь же редко, как и полная цветослепота.

    В то же время более детальные исследования показали, что крас­но-оранжево-желто-зеленая часть спектра преобразуется в восприятии цветоаномала не в оттенки зеленого (протанопия) или оттенки красного (дейтеропия), а в оттенки желтого цвета. Можно предположить, таким

    1 Некоторые замечания, предвосхищающие теорию Э.Геринга, можно найти у Лео­нардо да Винчи и И.В.Гёте.

    Величковский Б.М., Зинченко В.П., Лурия А.Р, Восприятие цвета 123

    образом, что красно-зеленая слепота представляет собой дихроматическое желто-синее зрение. Этот факт в большей степени соответствует теории противоцветов Э.Геринга.

    Аргументом в пользу теории противоцветов служат полученные на нормальных людях данные о порядке исчезновения цветового тона при пе­ремещении стимулов в периферическое зрение. В этом случае первыми од­новременно исчезают красные и зеленые цвета, от которых остается толь­ко желтый оттенок. Желтый и синий цветовые тона воспринимаются в более широкой области зрительного поля. Эти эффекты следует учитывать при использовании цветовой индикации.

    Многочисленные доказательства как в пользу трехкомпонентной теории, так и в пользу теории противоцветов позволили Л.А.Орбели предположить, что справедливы обе теории. Однако каждая из них опи­сывает закономерности переработки информации о цвете на различных уровнях зрительной системы. В последние годы детальное обоснование этой точки зрения было проведено американскими исследователями Л.М.Гурвичем и Д.Джексон. На рис. 9 показана разработанная ими схе­ма отношений между тремя светочувствительными субстанциями и че­тырьмя реципроктными процессами, лежащими в основе цветового зре­ния. Недавно были получены прямые нейрофизиологические доказатель­ства справедливости этой модифицированной теории.

    Прежде всего удалось показать, что в сетчатке действительно име­ются три светочувствительных вещества. Один из самых тонких опытов в этой области был проведен английскими исследователями П.К.Брауном и Дж.Уолдом.


    Рис. 9. Упрощенная схема взаимоотношений между светочувствительными

    веществами и тремя парами противоположных процессов: сине-желтым,

    красно-зеленым и бело-черным (по: Гурвич JIM., Джемсон Д., 1966)

    124

    Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия




    Рис. 10. Регистрация импульсов одиночных

    ганглиозных клеток сетчатки (по: Гранит Р., 1955)

    После избирательной адаптации к соответствующим дополнительным

    цветам выявлено наличие рецепторов для синего (I), зеленого (II) и

    красного (III) цветов

    В их экспериментах миниатюрный пучок монохроматического све­та проецировался через зрачок на одиночные колбочки сетчатки испы­туемого и с помощью микроспектрофотометра измерялось количество от­раженного и вернувшегося через зрачок света. Было установлено, что существуют три типа колбочек, имеющих максимумы поглощения при 450, 525 и 535 нм.

    Электрофизиологические опыты с микроэлектродной регистрацией активности ганглиозных клеток сетчатки также говорят о существовании трех типов цветовых рецепторов. Шведский физиолог Р.Гранит показал, что возрастание активности нейронов возникает в ответ на освещение сетчатки синим, зеленым или красным светом (рис. 10).

    Если исследования механизмов цветового зрения на уровне сетчат­ки подтверждают трехкомпонентную теорию, то исследования на более высоком уровне латерального коленчатого тела говорят в пользу теории противоцветов. Целый ряд работ, среди которых можно отметить исследо­вания американского физиолога Р.Л.де Валуа и Е.Н.Соколова, показали, что на этом уровне наблюдаются реакции оппонентного типа. Например, были найдены нейроны, увеличивающие активность в ответ на освеще­ние сетчатки красным светом и уменьшающие ее в ответ на зеленый свет. Наряду с такими «красно-зелеными» элементами были найдены такке «желто-синие» и «бело-черные» нейроны.

    Таким образом, классические теории цветового зрения не исключа­ют, а дополняют друг друга.

    Г. Глейтман,

    А. Фридлунд

    Д, Райсберг

    ИССЛЕДОВАНИЕ ОЩУЩЕНИЙ1

    Развитие психологических методов, а также разнообразных психо­логических техник вооружило психологию серьезным инструментарием для изучения ощущений. Мы в основном остановимся на зрении, по­скольку есть основания полагать, что именно эта модальность доминирует в перцептивной системе человека. Но сначала сделаем краткий обзор других видов ощущений, снабжающих нас информацией об окружающем мире и о нашем положении в нем.

    Кинестетика и вестибуляторная система

    Эти чувства информируют организм о его собственных движениях и местоположении в пространстве. Перемещения костей скелета (т.е. движения рук, ног, шеи и т.д.) отслеживаются с помощью кинестетики (собирательное название всей информации, поступающей от рецепторов, расположенных в мышцах, связках и суставах). Другая группа рецепто­ров сигнализирует обо всех движениях головы — произвольных или воз­никающих в результате воздействия внешних сил. Эти рецепторы лока­лизованы в трех полукружных каналах, расположенных в преддверии внутреннего уха (рис. 1). Внутри этих каналов находится вязкая жид­кость, которая приходит в движение при изменении положения головы. От этого перемещения деформируются волосковые клетки, которые рас­положены на концах каждого канала. Изменяя свою форму, эти волос­ковые клетки возбуждают нервный импульс. Совокупность импульсов от

    1 Глейтман Г., Фридлунд А., Райсберг Д, Основы психологии. СПб.: Речь, 2001. С. 211-212, 216-226.

    126

    Тема 17, Экспериментальные исследования восприятия




    ___ Слуховой

    * '* \ нерв



    Полукружные каналы

    Б

    А

    Рис. 1. Вестибулярная система: А — местоположение внутреннего уха. Этот парный орган расположен с обеих сторон черепа. Остальные структуры внутреннего уха обслу­живают чувство слуха1; Б — изображение вестибулярного аппарата2

    каждого из каналов дает информацию о причинах и амплитуде движе­ния головы.

    Одной из жизненно важных функций системы полукружных кана­лов является обеспечение устойчивой «платформы» для зрения. В процес­се ходьбы мы все время совершаем движения головой. Для того чтобы компенсировать эти бесконечные движения, нашим глазам приходится совершать равнозначные перемещения. Такое приспособление происходит благодаря наличию вестибулярной системы, тесно связанной с мозжеч­ком в заднем отделе головного мозга, который нивелирует каждый пово­рот головы равным и пртивонаправленным движением глаз. Эти переме­щения запускаются благодаря сообщениям, приходящим из трех полу­кружных каналов, которые затем передаются соответствующим мышцам каждого глаза. Таким образом, зрительная система является совершен­но стабильной. <...>

    Кожные чувства

    Стимуляция кожных рецепторов информирует организм о том, что находится непосредственно вблизи тела. Неудивительно, что чувстви­тельность кожи особенно сильна в тех частях тела, с помощью которых

    1 См.: Krech D., Crutchflld R. Elements of psychology. N. Y.: Knopf, 1958.

    2 См.: Kalat J.W. Biological psychology. Belmont, Calif.: Wadsworth, 1984.

    ГлейтманГ. ФридлундА, РайсбвргД. Исследование ощущений 127

    люди изучают окружающий мир «без посредников»: это ладони и паль­цы, губы и язык. Получаемые с помощью этих «разведчиков» ощуще­ния сказываются на организации проекционной зоны коры головного мозга, отвечающей за телесный опыт. Как мы уже знаем, существующее распределение кортикального пространства крайне неравномерно, при­чем львиную долю поверхности коры занимают участки, отвечающие за такие чувствительные части нашего организма, как лицо, рот и пальцы

    Сколько существует кожных чувств? Аристотель полагал, что все ощущения, связанные с кожей, можно свести к одному — прикосно­вению. Но в наши дни исследователи выделяют по меньшей мере четы­ре различных кожных чувства: давление, тепло, холод и боль. Некото­рые удлиняют этот список и включают в него другие ощущения. Среди них — ощущения вибрации, щекотки и почесывания. Каким же обра­зом такие разные виды сенсорной информации кодируются в нашей нервной системе?

    Ответ на этот вопрос впервые дал психолог Дж.Мюллер (1801 — 1858). Он провозгласил доктрину специфических нервных энергий — заявил о том, что различия в качествах ощущений вызваны различия­ми нервных структур, возбуждаемых разными стимулами. Например, ка­кая-то одна нервная структура может дать сигнал «тепло», а другая — «холодно», и т.д.

    Верно ли это? Без сомнений можно ответить: «Да». Есть все осно­вания полагать, что разнообразные ощущения давления, к примеру, выз­ваны специфическими рецепторами, находящимися в коже <...>. Не­которые из этих рецепторов расположены вокруг волосяных фолликул в коже; они реагируют на движения волоса. Другие существуют в виде капсул, которые легко сжимаются при малейшей деформации кожи. Капсулы одного вида реагируют на постоянную вибрацию, капсулы дру­гого вида — на внезапные раздражения кожи, третий вид капсул отзы­вается на равномерное надавливание. Очевидно, что существует не один вид тактильных рецепторов, а несколько.

    Гораздо меньше нам известно о рецепторной системе, воспринима­ющей тепло, холод и боль. Возможно, за некоторые из этих ощущений отвечают свободные нервные окончания, не имеющие специфического органа-эффектора и находящиеся в коже. Раньше принято было считать, что эти свободные нервные окончания передают информацию о тепле, холоде и боли, но, возможно, некоторые из них являются дополнитель­ными рецепторами давления1.

    1 См.: Sherrick СЕ,, Cholewiak R.W. Cutaneous sensitivity // K.R.Boff, L.Kaufman, J.P.Thomas (Eds.). Handbook of perception and human performance. N. Y.: Wiley, 1986. Ch. 12.

    128

    Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

    Чувство вкуса

    Чувство вкуса играет роль стража пищеварительной системы орга­низма, поставляя информацию о тех веществах, которые стоит или не стоит пускать внутрь. Его задача — отвадить яды и пригласить пищу. ¥ большинства обитающих на суше млекопитающих эту функцию выпол­няют специальные рецепторные органы, заполненные вкусовыми сосоч­ками, которые очень чувствительны к растворенным в воде химическим веществам. В среднем у человека около 10000 таких вкусовых сосочков. Большая часть их находится на кончике языка, но некоторые располо­жены и на других участках полости рта. Нервные волокна от этих ре­цепторов передают сообщение к головному мозгу: сначала — в продолго­ватый мозг, а далее — в таламус и кору.

    Вкусовые ощущения

    Многие исследователи полагают, что существует четыре основных вкуса: кислый, сладкий, соленый п горький. На их взгляд, все осталь­ные вкусовые ощущения образовались от смешения этих первичных вку­сов. Так, грейпфрут на вкус кисло-горький, а лимонад — кисло-сладкий.

    По-видимому, каждый из этих основных вкусов играет свою не­повторимую биологическую роль. Большинство организмов привлекает сладкий вкус. Вероятно, это происходит вследствие того, что многие питательные вещества содержат в себе в той или иной форме сахар. А поскольку большинство ядовитых веществ имеет горький вкус, на ран­них стадиях развития человечество выработало защитные рефлексы про­тив их поглощения — отрыжку, рвоту, — которые координируются зад­ними отделами головного мозга1.

    Какие же стимулы вызывают эти четыре основных вкуса? До сих пор у нас нет исчерпывающего ответа на этот вопрос. Нам точно извест­но, что вкус кислого возникает благодаря работе рецепторов, чувстви­тельных к кислоте, а соленый вкус — это результат чувствительности некоторых рецепторов к наличию натрия. Со сладким и горьким вкуса­ми дело обстоит сложнее. И тот и другой, как правило, вызываются сложными органическими молекулами, но до сих пор не существует чет­ко сформулированных правил, описывающих взаимосвязь между моле­кулярной структурой и получаемым вкусом. Сладкий вкус вызывают производные различных Сахаров, но также и искусственного подсласти­теля — сахарина, который по своему химическому составу сильно от-

    1 См.: Shepherd G.M. Discrimination of molecular signals by the olfactory receptor neuron // Neuron. 1994. 13. P, 771-790; Shepherd G.M. Neurobiology. N. Y.: Oxford University

    Press, 1994.

    Глейтман Г., Фридлунд А, Райсберг Д. Исследование ощущений 129

    личается от Сахаров. Горький вкус вызывается разнообразными хими­ческими веществами, что порождает гипотезу о существовании несколь­ких видов рецепторов горького вкуса.

    Вкус и сенсорное взаимодействие

    Вкусовые ощущения могут послужить иллюстрацией к закономер­ности, которой подчинены все модальности. Эту закономерность мы на­зовем сенсорным взаимодействием. Она описывает тот факт, что реак­ция сенсорной системы на любой стимул обычно зависит не только лишь от одного этого стимула. На реакцию влияют и другие стимулы, воздей­ствующие на систему в данный момент или взаимодействовавшие с ней некоторое время назад.

    Один из вариантов сенсорного взаимодействия можно наблюдать довольно часто. Предположим, что вкусовой стимул предъявляется не­прерывно в течение 15 с или дольше. В результате произойдет адапта­ция — феномен, обнаруженный во всех сенсорных системах. Например, если язык постоянно стимулировать чем-то соленым, чувствительность ко всему соленому понизится. Аналогично, после долгой и непрерывной дегустации раствора хинина он будет казаться все менее и менее горь­ким. Однако этот адаптационный процесс обратим. Если прополоскать рот и не воспринимать никаких вкусовых раздражителей, скажем, в те­чение минуты, первоначальная вкусовая чувствительность будет полно­стью восстановлена.

    В другом виде взаимодействия адаптация к одному вкусу может при­вести к усилению другого, этот эффект иногда рассматривают как форму контраста. К примеру, адаптация к вкусу сахара заставляет кислоту ка­заться кислее, чем это было раньше1. Точно так же, адаптировавшись к соленому раствору, мы почувствуем, что обыкновенная водопроводная вода стала как будто более кислой или горькой; а адаптировавшись к сладкому, скажем, что эта же вода определенно стала более горькой2,

    Обоняние

    Мы обсудили сенсорные системы, которые дают информацию о предметах и событиях вблизи нас: о движении и местоположении наших тел, об ощущениях нашей кожи, о том, что мы только что с аппетитом

    1 См.: Kuznicki J.T, McCutcheon N.B, Cross enhancement of the sour taste of single
    human taste papillae .// Journal of Experimental Psychology. 1979, 198. P. 68-89.

    2 См.; McBurney DM., Shick Т.Н. Taste and water taste of twenty-six compounds for
    man // Perception and Psychophysics. 1971, 10. P. 249-252.

    130

    Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

    съели. Но ведь мы получаем информацию и о том, что находится далеко от нас. Человек обладает тремя главными сенсорными системами, реаги­рующими на дальние стимулы: это — обоняние, слух и зрение.

    Обоняние как дистантное чувство

    Как сенсорная система, реагирующая на дальние стимулы, обоня­ние жизненно важно для многих видов животных. Обоняние — первей­шее средство для поиска пищи, обнаружения хищников и сородичей. Запах играет меньшую роль в человеческом сообществе, в стадах прима­тов и в птичьих стаях. Предки всех этих созданий покинули кишащую запахами поверхность земли, дабы подняться к деревьям, а в этой дре­весной среде более значимыми стали другие чувства, особенно зрение. Мы можем проверить это контрастное для многих видов положение дел, ис­пользуя психофизические методы. Окажется, например, что чувствитель­ность собак к запахам приблизительно в тысячу раз превосходит чувстви­тельность людей1.

    По сравнению с большинством обитателей поверхности земли, че­ловеческие создания весьма убоги в области обоняния. Но это вовсе не означает, что в человеческой жизни нет места запахам. Они предупреж­дают нас о надвигающейся опасности (когда, например, мы чувствуем запах газа), они добавляют много приятных моментов тогда, когда мы едим что-нибудь вкусное; запахи — основа всей парфюмерно-дезодорантной индустрии. Согласно некоторым опубликованным данным, они даже помогают продавать чемоданы и подержанные автомобили: пластмассо­вые портфели, пропитанные искусственным запахом кожи и далеко не новые машины, «спарфюмированные» под только что сошедшие с кон­вейера, имеют большую рыночную стоимость2. Кроме того, запах играет роль и при узнавании людей. В одном из исследований ученый-психолог попросил нескольких мужчин и женщин в течение одних суток носить футболки, не принимая душ и не пользуясь парфюмерией и дезодоран­тами. По истечении 24 часов каждая (нестиранная) футболка была упа­кована в отдельный пакет. Затем всех участников исследования попро­сили понюхать то, что находилось в трех пакетах, не заглядывая внутрь. В одном из них была его (или ее) футболка, во втором — футболка дру­гого мужчины, в третьем — та, которую носила какая-то другая жен­щина. Около 75% испытуемых смогли найти свою футболку, опираясь

    1 См.: Marshall DA„ Moult on D.G. Olfactory sensitivity to a-ionine in humans and dogs
    // Chemical Senses. 1981. 6. P. 53-61; Cain W.S. Olfaction // R.C. Atkinson, R.J. Herrnstein,
    G. Lindzey, R.D. Luce (Eds.). Stevens' handbook of experimental psychology. N. Y.: Wiley,
    1988. У. 1. Perception and motivation, rev. ed. P. 409-459.

    2 См.: Winter R. The smell book: Scents, sex, and society. Philadelphia: Lippincott,
    1976.

    ГлейтманГ., ФридлундА, РайсбергД. Исследование ощущений 131

    лишь на запах, и, кроме того, им удалось правильно определить, муж­чина или женщина носили каждую из двух других футболок1.

    Обоняние как контактное чувство

    Обоняние — такое чувство, которое дает нам очень важную инфор­мацию не только о предметах, находящихся на большом расстоянии, но и близко от нас. Возьмем, к примеру, то, что находится у нас во рту2. Мы можем почувствовать запах котлет, лежащих на нашей тарелке, но также мы можем распробовать их вкус, положив котлету в рот. Этот вкус — как, впрочем, и все вкусы вообще — зависит, в основном, от нашего обоняния. Потому что то, что мы привыкли называть «вкусом» еды, редко является результатом работы лишь вкусовых рецепторов; почти всегда это комбинация вкуса, текстуры, температуры и — что важнее всего — запаха. Когда у нас сильный насморк, нам кажется, что еда совершенно лишена вкуса. И хотя в такие моменты мы все еще раз­личаем четыре основных вкуса — аромат потерян и еда кажется безвкус­ной. Если исчез запах, мы уже не сможем отличить уксус от тонкого красного вина или яблоко от луковицы. Для гурмана, шеф-повара или дегустатора вин чувствительный нос иногда гораздо более важен, чем чувствительный язык.

    Слух

    Слух представляет собой реакцию на такую физическую величину, как давление, и с этой точки зрения является близким родственником кожных чувств. Однако, в отличие от тактильных ощущений, слуховые ощущения информируют нас о том, что давление изменяется благодаря событиям, происходящим на расстоянии многих метров от нас.

    Звук

    Что представляют собой слуховые стимулы? В окружающем нас мире все время происходят какие-то физические движения — зверь про­шмыгнул в зарослях кустарника или колеблются голосовые связки у вашего соседа. Такое движение активизирует частицы воздуха, находя-

    1 См.: RussellM.J. Human olfactory communication // Nature. 1976. 260. P. 520-22;
    McBurney D.H., Levlne J.M., Cavanaugh Р.Я. Psychophysical and social ratings of human
    body odor // Personality and Social Psychology Bulletin. 1977. 3. P. 135-138.

    2 См.: Rosin P. Human food selection: The interaction of biology, culture, and individual
    experience // L.M. Barker (Ed.). The psychology of human food selection. Westport, Conn.:
    AVI Publ. Co., 1982.

    132

    Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

    щиеся вокруг двигающегося объекта, а они, в свою очередь, «толкают» другие частицы, которые сообщают этот импульс дальше. Само пере­мещение частиц очень незначительно (около одной миллионной доли сантиметра) и непродолжительно (частица возвращается в свое исходное положение спустя несколько тысячных секунды), но этого действия до­статочно для того, чтобы создать кратковременный импульс, расходя­щийся во все стороны от движущегося объекта наподобие кругов на воде, в которую бросили камень.

    Даже если движение длится очень недолго, оно порождает серию колебаний в воздухе. Когда звуковые волны достигают уха, они иниции­руют дальнейшие микроизменения и в конце концов срабатывают слу­ховые рецепторы. Затем рецепторы запускают различные нейрональные реакции, которые, в свою очередь, достигают головного мозга и застав­ляют нас переживать слуховые ощущения.

    Звуковые волны характеризуются амплитудой и частотой. Амп­литуда описывает давление, сообщаемое каждой частицей воздуха своей соседке. Это давление колеблется от минимального до максимального по мере движения звука. Обычно та амплитуда, которую мы стараемся из­мерить, соответствует максимальному уровню давления, возникающему на гребне звуковой волны. Частота волны описывает частоту возникно­вения ее гребней. Сколько времени проходит между одним из гребней волны и следующим за ним? Этот интервал называют длиной звуковой волны. Хотя более обобщенно звуковые волны описываются частотой, которая определяется количеством ее гребней (пиков) в секунду. Посколь­ку скорость звука в какой-либо среде постоянна, частота обратно пропор­циональна длине волны (рис. 2).

    Длина волны



    Рис. 2. Стимул для слуха

    Колеблющийся предмет определенным образом толкает окружаю­щие его молекулы; затем эта пульсация распространяется, как кру­ги по воде, в которую бросили камень. Чтобы описать это пример, понадобится измерить давление воздуха в единичной точке простран­ства. Давление звука колеблется, как показано на этом рисунке. Максимальное давление определяется амплитудой звуковой волны; интервал между пиками давления определяет длину волны

    Глейтман Г., Фридлунд А., Райсберг Д. Исследование ощущений 133

    И амплитуда, и частота суть физические характеристики самой зву­ковой волны, но они достаточно легко сопоставляются с такими психо­логическими величинами, как громкость и высота звука. Проще гово­ря, звук нам будет казаться громче по мере увеличения его амплитуды и выше — по мере возрастания частоты.

    Амплитуда и громкость звука. Диапазон звуковой амплитуды, вос­принимаемой человеком, настолько огромен, что ученые решили изме­рять эту величину с помощью логарифмической шкалы; поэтому гром-

    Таблица 1

    Громкость различных звуков

    Звук

    Громкость звука, дБ

    Запускаемый космический корабль (расстояние 50 м)

    180

    Самая громкая рок-группа

    160

    Болевой порог (приблизительный)

    140

    Близкий гром; средняя рок-группа

    120

    Крик

    100

    Шумный автомобиль

    80

    Нормальный разговор

    60

    Шепот

    20

    Шорох листьев

    10

    Слуховой порог

    0

    Таблица 2 Частоты некоторых музыкальных звуков

    Звук

    Частота звука, Гц

    Самая высокая нота рояля

    4214

    Самая высокая нота флейты-пикколо

    3951

    Самый высокий звук сопрано

    1152

    Самый высокий звук альта

    640

    Среднее «до»

    256

    Самый низкий звук баритона

    96

    Самый низкий звук баса

    80

    Самая низкая нота контрабаса

    29

    Самый низкий звук рояля

    27

    Самый низкий звук органа

    16

    134

    Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

    кость звука измеряется в децибелах (табл. 1). В психологическом смыс­ле воспринимаемая громкость возрастает в два раза, если громкость зву­ка увеличивается на 10 дБ1.

    Частота и высота звука. Частота звука обычно измеряется количе­ством полных волновых циклов в секунду, или герцами (по имени гер­манского физика Генриха Герца). Частоты, соответствующие различным музыкальным звукам, показаны в табл. 2. Молодые взрослые люди мо­гут слышать звуки частотой от 20 до 20000 Гц, причем максимальная чувствительность наблюдается для звуков из средней части этого диапа­зона. По мере старения человека его звуковая чувствительность ухудша­ется, особенно это относится к высоким частотам.

    Возникновение ближних стимулов

    У млекопитающих слуховые рецепторы расположены глубоко внут­ри уха в органе, по форме своей напоминающем улитку (он так и назы­вается — улитка). Чтобы достичь улитки, звуку приходится проби­раться нелегким путем. Наружное ухо собирает звуковые волны из воз­душной среды и направляет их к барабанной перепонке — упругой мембране, находящейся в конце слухового прохода. Звуковые волны за­ставляют барабанную перепонку колебаться, а эти колебания, в свою очередь, передаются на пластинку овального отверстия, разделяющую среднее ухо и внутреннее ухо. Операция передачи осуществляется тре­мя крошечными косточками, имеющими общее название «слуховые кос­точки». Колебания барабанной перепонки воздействуют на первую кос­точку, которая, начав двигаться, передает это движение второй кос­точке, а она — третьей, которая и завершает эту цепочку, сообщая «рисунок» колебания прикрепленной к ней пластинке овального отвер­стия. Колебание пластинки овального отверстия порождает колебания жидкости, находящейся внутри улитки, вызывая реакцию рецепторов

    Зачем существует такой окольный путь передачи звука? Звуковые волны приходят к нам по воздуху, и ближний стимул, характерный для слуха, представляет собой кратковременный перепад воздушного давле­ния. Но внутреннее ухо заполнено улиточной жидкостью (перилимфой). Поэтому, чтобы мы что-нибудь услышали, изменения воздушного давле­ния должны вызвать изменения давления жидкости. Известно, что жид­кость привести в движение гораздо труднее, чем воздух. Чтобы решить данную проблему, передающие давление волны должны быть каким-то образом усилены на пути к рецепторам; работу, связанную с их уси­лением, и выполняют различные части слухового органа. Например,

    1 См.: Stevens S.S. The measurement of loudness // Journal of the Acoustical Society of America. 1955. 27. P. 15-19.

    Глейтман Г., Фридлунд А., Райсберг Д. Исследование ощущений 135

    слуховые косточки выполняют функцию рычагов, используя рычажную силу для увеличения звукового давления. А барабанная перепонка при­мерно в двадцать раз больше по площади, чем пластинка овального от­верстия, на которую воздействуют слуховые косточки. В результате до­вольно незначительная сила звуковых волн, воздействующих на барабан­ную перепонку, превращается в гораздо более внушительную силу, оказывая давление на меньшую по площади пластинку овального от­верстия.

    Преобразования в улитке

    Почти по всей своей длине улитка разделена на верхнюю и нижнюю части при помощи нескольких структур, включая основную мембрану. Сами слуховые рецепторы называются волосковыми клетками. Эти клет­ки — в каждом ухе их примерно по 15 тысяч — расположены между ос­новной мембраной и другими мембранами, находящимися выше <...>.

    Перемещение пластинки овального отверстия вызывает изменение давления в улиточной жидкости, что, в свою очередь, заставляет коле­баться основную мембрану. Колеблющаяся основная мембрана деформи­рует волосяные клетки, и, таким образом, самый непосредственный сти­мул воздействует на рецепторы. Каким образом движения волосяных клеток вызывают слуховое ощущение? Основной момент в данном воп­росе — это восприятие высоты звука, а сенсорные качества высоты зави­сят от частоты звуковой волны.

    Участки основной мембраны и высота звука. Согласно локализаци-онной теории высоты, впервые предложенной Германом Гельмгольцем (1821 —1894), различные участки основной мембраны реагируют на зву­ки разной частоты. А нервная система, в свою очередь, способна опреде­лить высоту звука по тому, в какой части основной мембраны колебание было более сильным. Стимуляция волосковых клеток одного конца ос­новной мембраны приводит к ощущению высокого звука, а стимуляция волосковых клеток, находящихся на другом ее конце, вызывает ощуще­ние низкого звука.

    Постулат Гельмгольца был проверен в серии классических экспе­риментов Георга фон Бекеши (1899—1972), чьи работы, посвященные изучению слуха, принесли автору Нобелевскую премию в 1961 г. Рабо­тая с препаратами улиток людей и животных, Бекеши отделил часть стенки улитки таким образом, что смог наблюдать под микроскопом функционирование основной мембраны в моменты колебания пластинки овального отверстия, которое он раздражал с помощью электрического тока. Он обнаружил, что такая стимуляция приводит к волнообразной вибрации основной мембраны (рис. 3). Когда он стал варьировать часто­ту колебаний стимула, пики деформации начали возникать в разных областях мембраны, как и предполагал Гельмгольц. При высоких час-

    136

    Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

    тотах пики обнаруживались ближе к овальному отверстию, а по мере снижения частоты этот пик смещался все ближе и ближе к верхушке улитки1. Получается, что высокие и низкие частоты воздействуют на разные волосковые клетки, в результате чего стимулируются различные слуховые нервные волокна и, значит, — различные участки головного мозга.

    Частота звука и частота возбуждения нервных волокон. По мере того как снижается частота стимула, деформируемый участок основной мембраны становится все шире и шире. При частоте ниже 50 Гц волна, вызванная стимулом, деформирует почти равномерно всю поверхность мембраны2. Однако мы способны различать и звуки частотой 20 Гц, так что локализационная теория не описывает картину полностью. По-види­мому, нервная система обладает еще каким-то арсеналом средств, поми­мо поверхности основной мембраны, для различения высоты звука.

    Высоту звука можно определять с помощью теории частоты, ко­торая основана на разнообразии частот передачи нервных импульсов по




    Рис. 3. Деформация основной мембраны под действием звука: А — мембрана схематически изображена как простой прямоугольный лист бумаги. На самом деле, конечно же, она гораздо тоньше и свернута в спираль; Б — взаимо­связь между частотой звука и расположением пиков деформации основной мемб­раны. Пик деформации может располагаться на различных расстояниях от стре­мечка (третьей косточки, которая приводит в движение мембрану, ударяя по пла­стинке овального отверстия). Как показывает рисунок, чем выше частота звука, тем ближе к стремечку будет находиться этот пик3

    1 См.: Bekeshi G. von. The ear // Scientific American. 1957. 197. P. 66-78.

    2 См.: KhannaS.M., Leonard D.G.B.Basilar membrane tuning in the cat cochlea //
    Science, 1982. 215. P. 305-306; Hudspeth A.J. How the ear's works work // Nature. 1989.
    341. P. 397-404.

    8 См.: Lindsey P.H., Norman DA. Human information processing. N. Y.: Academic Press, 1977; Coren S., Ward L.M. Sensation and perception. San Diego, Calif.: Harcourt Brace Jovanovich, 1989.

    ГлейтманГ., ФридлундА., РайсбергД. Исследование ощущений 137

    слуховому нерву. Для частот ниже 50 Гц частота звукового стимула мо­жет быть преобразована непосредственно в соответствующее количество нервных импульсов в секунду. Затем эта информация поступает в выше­лежащие нервные центры, которые интерпретируют ее как определенную высоту звука.

    Современные исследования показывают, что в восприятии высоты звука участвуют оба этих механизма. По-видимому, высокие частоты кодируются в зависимости от местоположения вызванного ими пика на поверхности основной мембраны, а низкие — в зависимости от частоты нервных импульсов. Местоположение пика играет незначительную роль в восприятии частот ниже 500 Гц, а частота импульса почти не влияет на восприятие звуков, частота которых превышает 5000 Гц. В среднем диапазоне, между 1000 и 5000 Гц, действенны оба механизма, и здесь высоты различаются очень точно1,
    1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   53


    написать администратору сайта