聽覺的適宜刺激是聲波

1、第三章 感覺,我們?nèi)绾握J識世界？,我們的知識又是怎樣得到的？,,這一切均始于我們的感覺！,1、掌握感覺的基本概念2、了解感覺編碼的相關(guān)理論3、理解感受性與感覺閾限的關(guān)系，以及韋伯定律。4、掌握視覺、聽覺的生理機制以及色覺和聽覺理論。,教學(xué)目標,第一節(jié) 感覺的概述第二節(jié) 視覺第三節(jié) 聽覺第四節(jié) 常見感覺現(xiàn)象及感覺規(guī)律,目錄,第一節(jié) 感覺的概述,感覺（sensation）:人對直接作用于感覺器官的客觀事物的個別屬性的反映。,一

2、、 感覺和感覺的意義,,,,感覺提供了內(nèi)外環(huán)境的信息。,感覺保證了機體與環(huán)境的信息平衡。,感覺是人全部心理現(xiàn)象的基礎(chǔ)。,感覺的意義,感覺剝奪實驗的結(jié)果,二、 感覺的編碼,,,,,外界輸入的物理能量和化學(xué)能量,感官的換能作用,神經(jīng)系統(tǒng)能夠接受的神經(jīng)能或神經(jīng)沖動,,,,,,德國生理學(xué)家繆勒提出了神經(jīng)特殊能量學(xué)說（theory of specific nerve energy)。 他認為各種感覺神經(jīng)具有自己特殊的能量，他們在

3、性質(zhì)上是互相區(qū)別的。每種感覺神經(jīng)只能產(chǎn)生一種感覺，而不能產(chǎn)生另外的感覺。這否定了感覺是對客觀世界的認識，在認識論上是錯誤的。,二、 感覺的編碼,特異化理論(specificity theory),特異化理論和模式理論,,,,,,,,感覺,視覺神經(jīng)元,聽覺神經(jīng)元,痛覺神經(jīng)元,嗅覺神經(jīng)元,味覺神經(jīng)元,,膚覺神經(jīng)元,視覺,聽覺,痛覺,嗅覺,味覺,膚覺,模式理論(pattern theory)－編碼是由整組神經(jīng)元的激活模式引起的，

4、只不過某種神經(jīng)元的激活程度較大，而其他神經(jīng)元的激活程度較小。,二、感覺的編碼,編碼,絕對感受性和絕對感覺閾限絕對感覺閾限(absolute sensory threshold),三、感受性與感覺閾限,絕對感受性（ absolute sensitivity）——人的感官器官對最小刺激量的感覺能力。 二者成反比例關(guān)系：E=1/R,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,感覺閾限,差別感受性和差別閾限差

5、別閾限（difference threshold）,三、 感受性與感覺閾限,差別感受性（difference sensitivity）——對最小差異量的感覺能力。,韋伯定律（Weber’s law）：K＝△R/R（R為引起原初感覺的刺激量；△R為引起差別感覺的刺激增量；K為常數(shù)。）根據(jù)韋伯分數(shù)的大小，可以判斷某種感覺的敏銳度。韋伯分數(shù)越小，感覺越敏銳。但是，韋伯定律只適應(yīng)于中等強度的刺激。,三、 感受性與感覺閾限,不同感覺的最小韋

6、伯分數(shù),小測驗：1.測定絕對閾限 把一個鐘放在一個安靜的房間里。漸漸離開鐘所在的位置直到聽不到鐘的滴答聲。再慢慢地向回移動直到你剛剛能聽到滴答聲。在這個位置站一分鐘，你會注意到有時你能聽到聲音，有時又聽不到。有時聲音好像大了一些，你后退一些還是可以聽到。這表示你的感受性受一些變量的影響，這些變量包括疲勞、適應(yīng)、注意分散和背景噪音等。感受性受一些變量影響表明絕對閾限是時刻變化的。它不是一個絕對的點而是一個范圍。,2.測定差別閾

7、限 在一個信封里放進一枚一角硬幣，另一個放兩枚。你可以覺察到兩個信封的重量差別。然后把兩個信封分別放進同樣的兩只鞋子，再拿起鞋。你現(xiàn)在能判斷哪只鞋里有兩枚硬幣嗎？,一公斤的毛線提高5角，可能不引人注意，而一盒火柴提高5分，就會立即引起社會強烈反映。,應(yīng)用舉例,企業(yè)的商品制造者、商業(yè)界的經(jīng)營者，都在努力地確定他們商品的差別閾限。他們研究差別閾限的目的是為了在必須調(diào)整產(chǎn)品價格或產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量時，通過控制一定的條件，來影響消費者的感受性

8、。,例如：當咖啡豆的價格上升時，咖啡成本會隨之提高了。咖啡制造者為達到一定的利潤，為了不失去顧客，肯定要分析咖啡價格變動的差別閾限。他們可能會采取一次或多次提價的手段來保證利潤，但為了不使消費者所覺察，每次提價的幅度，總是控制在低于差別閾限的范圍內(nèi)；他們也可能采用摻入賤價的次咖啡豆來降低咖啡的成本，但咖啡質(zhì)量下降的水平，是在嚴格控制的差別閾限的幅度之中的，使消費者嘗不到味道或香味的差別。,同理，制造者想要提高產(chǎn)品質(zhì)量時，也要首先確定大多

9、數(shù)消費者感知產(chǎn)品質(zhì)量變化的差別閾限。他們認為，產(chǎn)品質(zhì)量提高的幅度如果低于差別閾限，使大多數(shù)消費者感覺不到其中的變化，是一種極大的浪費；產(chǎn)品質(zhì)量提高的幅度如果極大的超過差別閾限，使生產(chǎn)成本提高的幅度大大高于消費者知覺判斷的水平，是一種極大的浪費；而使產(chǎn)品質(zhì)量提高的幅度正好相當于差別閾限或略高于差別閾限，則是一種最經(jīng)濟、最有效的決策。,國外商業(yè)界的營銷者研究差別閾限的目的是為了對廣告、產(chǎn)品包裝、商標等方面進行有效的管理。他們面臨的一個重要問

10、題是隨者社會的發(fā)展與商品持續(xù)時間的延長，如何使商品的包裝與商標既不失去由于多年廣告宣傳已使消費者熟悉和容易識別的優(yōu)點，又能跟上時代的步伐，使商品包裝與商標具有現(xiàn)代化的特征。為了達到這一目的，經(jīng)營者精心設(shè)計每一商品的包裝與商標不斷進行低于差別閾限的微妙的變化，從而使消費者覺察不到商品的包裝與商標的改變。,有關(guān)刺激強度與感覺大小關(guān)系的理論：費希納的對數(shù)定律：P＝K logI 公式表明當刺激強度按幾何級數(shù)增加時，感覺強度只按算術(shù)級上升。

11、當物理量迅速上升時，感覺量是逐步變化的。,三、 感受性與感覺閾限,斯蒂文斯的乘方定律：P＝K In 知覺的大小是與刺激量的乘方成正比例的。 注意：費希納的對數(shù)定律是在韋伯定律的基礎(chǔ)上研究的，所以該定律只有在中等強度的刺激時才適用。,三、 感受性與感覺閾限,它指出了心理量與物理量關(guān)系的兩類形式： 一是，當冪指數(shù)n１時，心理量的增長快于物理量的增長，這與費希納定律正好相反，但卻有著實際的心理意義。 冪定律能更合理、更

12、恰當?shù)胤从橙说男睦硪?guī)律，因此也就更具有廣泛的用途。,第二節(jié) 視覺,視覺（vision）——光刺激于人眼所產(chǎn)生的。是個體辨別外界事物的明暗、顏色等特性的感覺。 視覺的適宜刺激是光。光是具有一定頻率和波長的電磁輻射。 可見光：380~780nm（毫微米）,一、 視覺,電磁輻射與光,二、視覺的生理機制： 折光機制 感覺機制 傳導(dǎo)機制和中樞機制,（一）眼球（眼球壁和眼球內(nèi)容物）眼球壁分三層：

13、 角膜（外層）：外界光線由此入眼，具有屈光作用 虹膜（中層）：調(diào)節(jié)瞳孔大小 視網(wǎng)膜（內(nèi)層）：有感光細胞——錐體細胞和棒體細胞，具感光功能。眼球：晶體、房水和玻璃體，皆為屈光介質(zhì)。,（二）視網(wǎng)膜的構(gòu)造和換能作用,人的網(wǎng)膜上有1.25億個棒體細胞和600萬個錐體細胞。兩種細胞的差異表現(xiàn)在：形態(tài)上分布上功能上,錐體細胞與棒體細胞在網(wǎng)膜上的分布,小測

14、驗：1．請拿起一支彩色筆桿的筆，向右側(cè)或者左側(cè)伸出你的手臂，將筆放到你看不見的位置。然后握筆朝你的眼前慢慢地平移，而你的目光正視前方。你會發(fā)現(xiàn)，當你看到筆一段時間之后，你才能看到它的顏色。2．在桌子上放一張白紙，并在其上畫個“十”字，距離紙30～40cm，用一只眼睛盯住“十”字處，將一支彩色筆桿的筆從“十”字處緩慢向外移動，開始你能看到筆的顏色，移到一定距離時，筆桿就變成了灰色。,3．在白紙上畫出下面的符號并將其置于正前方20cm處

15、，左眼閉合，只用右眼注視下圖左端的“十”。前后移動白紙，將會發(fā)現(xiàn)右端的黑圓形在某個位置消失了。 ＋ ●4．將白紙放在剛剛感到圓形消失的位置，保持不動。右眼注視下圖中的“十”，此時你會看到，圖中黑線的缺口不見了，兩段黑線連了起來。 ＋—————— —,（三）視覺的傳導(dǎo)機制,（四）視覺感受野與特征覺察器 20世紀60年代，休伯（Hubel)和威塞爾（Wiesel）采用

16、微電子記錄技術(shù)探索眼睛與大腦之間的關(guān)系，并提出了視覺感受野及特征覺察器的概念。視覺感受野（receptive field of vision）：是指視網(wǎng)膜上的一定區(qū)域或范圍。特征覺察器：只對某些特征的刺激反應(yīng)的神經(jīng)元。,高等哺乳動物和人類的視覺皮層具有邊界、直線、運動、方向、角度等特征覺察器，由此保證了機體對環(huán)境中提供的視覺信息作出選擇性的反應(yīng)。,作為特征覺察器的大腦皮層細胞可分為三類：簡單細胞：只對一定網(wǎng)膜位置上的一定特征發(fā)生反

17、應(yīng)；復(fù)雜細胞：對一定特征的反應(yīng)不受網(wǎng)膜部位的影響；超復(fù)雜細胞：可以覺察由簡單特征組成的復(fù)雜特征。,（一）明度 1.明度與視亮度 明度（brightness)是眼睛對光源和物體表面的明暗程度的感覺，主要是由光線的強弱決定的一種視覺經(jīng)驗。,三、視覺的基本現(xiàn)象,視亮度（lightness)是指從白色表面到黑色表面的感覺連續(xù)體。它是與物體表面的反射系數(shù)決定的，而與物體的照度無關(guān)。2.明度的絕對閾限與差別閾限

18、 3.明度與波長,普肯耶現(xiàn)象,（二）顏色 1.什么是顏色 顏色（color)是光波作用于人眼所引起除形象以外的視覺特征。 廣義：包括非彩色（白色、黑色和各種不同程度的灰色）和彩色（如紅、綠、藍等） 狹義：僅指彩色。 顏色具有三個基本特性：即色調(diào)、明度和飽和度。,光譜顏色波長和范圍,顏色的三個特性及其相互關(guān)系，可以用顏色立體（color solid)來說明。,2.顏色混合

19、 顏色混合分兩種：色光混合和顏料混合 色光混合是將具有不同波長的光混合在一起。,※色光混合造成的視覺現(xiàn)象有一定的規(guī)律：互補性：若兩種色光混合產(chǎn)生白色或灰色，則這兩種色互為補色。如黃-藍等。間色性：兩種非互補色相混合，產(chǎn)生一種中間色，其色調(diào)視原來兩種顏色的比例而定，哪種顏色占的比例大，便接近哪種顏色。如紅、黃混合生成橙色。,※色光混合造成的視覺現(xiàn)象有一定的規(guī)律：代替性：以任何方式混合生成的顏色相同的混合色，可以互相

20、替代，而不受原來被混合顏色的具體光譜成分影響。如黃色可以由紅色和綠色的混合所替代。,顏料混合是指顏料在調(diào)色板上的混合，或油漆、油墨的混合。 ※光的混合是相加混合，顏料混合是相減混合。如： 相加混色中，藍色光＋黃色光=白色光； 相減混色中，藍色＋黃色=綠色。,3.色覺缺陷 色覺缺陷包括色弱（color weakness)和色盲（color blindness)。 色弱：辨色功能低下，對顏色的感受性降低

21、。 （能將紅、綠、藍三色辨別清楚者，視為色覺正常） 色弱患者在男性中占6%。 色盲：不能辨別某些顏色或全部顏色，喪失顏色感覺的現(xiàn)象。分全色盲（只能看到黑色和白色）和部分色盲（如，紅綠色盲）。,有科學(xué)家指出，有色覺異常的人，其視覺神經(jīng)通道中的小細胞（parvocellular 又稱P細胞）功能異常。視網(wǎng)膜的錐體細胞感受到顏色后，通過視網(wǎng)膜外層的P細胞通路從眼球向大腦的傳送時，與大細胞（magnocell

22、ur,又稱大細胞）通道混在一起，造成大腦的MT區(qū)（負責顏色處理的高級腦區(qū)）無法分辨各種顏色，從而引起患者對顏色感覺的混亂。,小資料,色覺異常者在日常生活中沒有什么大的影響，但是在現(xiàn)在的社會中，色盲/色弱卻是處處為您帶來限制。色盲/色弱者不能報考及從事與顏色有關(guān)的職業(yè)，也不能考駕駛證。,局限,Young-Helmholtz三原色理論1856年，赫爾姆霍茨放棄了一種感受器只對一種波長敏感的看法，認為每種感受器都對各種波長的光有反應(yīng)。但是不

23、同顏色的感受器對不同波長的光敏感性不同。不足：它不能解釋紅綠色盲。,4.色覺理論,對立過程理論 (opponent-process theory)：黑林提出了四色論——對立過程理論的前身，黑林認為：視網(wǎng)膜存在著三對視素：黑－白視素、紅－綠視素、黃－藍視素。他們在光的刺激下表現(xiàn)為對抗的過程，即同化作用和異化作用。,,,,,,,赫爾維奇和詹米遜——發(fā)現(xiàn)了三種對立細胞：黑白、紅綠、黃藍。其中黑白細胞與明度有關(guān)，紅綠和黃藍細胞與顏色編碼有關(guān)。

24、在視網(wǎng)膜水平，色覺是按三色理論提供的原理產(chǎn)生的；而視覺系統(tǒng)更高水平上，顏色的信息加工表現(xiàn)為對立的過程。,,,,,,,,,,1.暗適應(yīng) 照明停止或由亮處轉(zhuǎn)入暗處時視覺感受性提高的時間過程。2.明適應(yīng) 照明開始或由暗處轉(zhuǎn)入明處時視覺感受性下降的時間過程。,三、視覺的基本現(xiàn)象,在房間里照相時，閃光燈對著你的眼睛一閃，隨后你就覺得眼前一片漆黑，要過一會才能看清景物。閃光的強度越強，恢復(fù)的時間也就越長。敏感度恢復(fù)正常，需要半小時以上

25、。國外根據(jù)眼睛的這一特點，研制出一種閃光彈，專門對付犯罪分子。這種閃光彈的亮度遠比閃光燈強，在短暫的極強光線刺激下，犯罪分子眼前一片漆黑，只能束手就擒。,我們都有這樣的體驗,3.普肯耶現(xiàn)象：當人們從錐體視覺向棒體視覺轉(zhuǎn)變時，人眼對光譜的最大感受性將向短波方向移動，因而，出現(xiàn)了明度不同的變化，這種現(xiàn)象就叫普肯耶現(xiàn)象。,三、視覺的基本現(xiàn)象,4.馬赫帶 指人們在明暗變化的邊界，常常在亮區(qū)看到一條更亮的光帶，而在暗區(qū)看到一條更暗的線條。這

26、就是馬赫帶現(xiàn)象，馬赫帶不是由于刺激能量的分布，而是由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對視覺信息進行加工的結(jié)果。,三、視覺的基本現(xiàn)象,5.后像 刺激物對感受器的作用停止后，感覺現(xiàn)象并不立即消失，它能保留一個短暫時間，這種現(xiàn)象就叫后像。,三、視覺的基本現(xiàn)象,6.閃光融合 斷續(xù)的閃光由于頻率增加，人們會得到融合的感覺，這種現(xiàn)象叫閃光融合。7.視覺掩蔽 在某種時間條件下，當一個閃光出現(xiàn)在另一個閃光之后，這個閃光能影響到對前一個閃光的覺察，這種效應(yīng)叫視

27、覺掩蔽。8.視敏度 指視覺系統(tǒng)分辨最小物體或物體細節(jié)的能力。,三、視覺的基本現(xiàn)象,第三節(jié) 聽覺,一、聽覺刺激聽覺(hearing)是空氣振動傳導(dǎo)的聲波作用于人的耳朵所產(chǎn)生的感覺。 聽覺的適宜刺激是聲波。它是由物體振動所產(chǎn)生的16～20000Hz的機械波。16Hz以下為次聲波， 20000Hz以上稱超聲波，一般人們聽不到次聲波和超聲波。人的聽覺系統(tǒng)最敏感的聲波范圍是1000～4000Hz。,次聲波具有極強的穿透力，不僅可以穿

28、透大氣、海水、土壤，而且還能穿透堅固的鋼筋水泥構(gòu)成的建筑物，甚至連坦克、軍艦、潛艇和飛機都不在話下。次聲穿透人體時，不僅能使人產(chǎn)生頭暈、煩燥、耳鳴、惡心、心悸、視物模糊，吞咽困難、胃痛、肝功能失調(diào)、四肢麻木，而且還可能破壞大腦神經(jīng)系統(tǒng)，造成大腦組織的重大損傷。次聲波對心臟影響最為嚴重，最終可導(dǎo)致死亡。次聲雖然無形，但它卻時刻在產(chǎn)生并威脅著人類的安全。在自然界，例如太陽磁暴、海峽咆哮、雷鳴電閃、氣壓突變；在工廠，機械的撞擊、摩擦；軍事上的

29、原子彈、氫彈爆炸試驗等等，都可以產(chǎn)生次聲波。 —BIOON.COM(生物谷),小資料：,聲波的物理特性包括：頻率、振幅和波形。聽覺的三個基本特性：音高、響度和音色。 音高主要是由聲波頻率決定的。 響度是人對聲音大小強弱的主觀感受，它與聲波的振幅密切相關(guān)。表示音響的單位稱分貝（decibel,簡寫為dB）。響度也與頻率有關(guān)。 音色是對聲音品質(zhì)的主觀感受，它由聲波的波形決定。

30、 音色是人能夠區(qū)分發(fā)自不同聲源的相同音高和音響聲音的主要依據(jù),如男聲、女聲、鋼琴聲、提琴聲表演同一個曲調(diào),聽起來各不相同。,以分貝為單位的典型聲音的聲壓級,耳（外耳、中耳、內(nèi)耳）外耳：耳廓、外耳道中耳：鼓膜、三塊聽小鼓、卵圓窗和正圓窗。內(nèi)耳：前庭器官和耳蝸。傳導(dǎo)和中樞機制,二、 聽覺的生理機制,聲音刺激較長時間(如數(shù)小時)的連續(xù)作用,引起聽覺感受性的顯著降低,稱作聽覺疲勞。聽覺疲勞與適

31、應(yīng)不同,它在聲音停止作用后還需很長一段時間才能恢復(fù)。 如果這一疲勞經(jīng)常性地發(fā)生,會造成聽力減退甚至耳聾。如果只是對小部分頻率的聲音喪失聽覺,叫做音隙。若對較大一部分聲音喪失聽覺叫做音島,再嚴重就會完全失聰。,小資料,（一）聽覺的屬性1.音調(diào)和頻率音調(diào)是一種心理量，它與聲波物理特性頻率的變化不完全對應(yīng)。音調(diào)與頻率之間的心理物理關(guān)系不是直線型的。在低頻音一端，很小的頻率改變即可覺察到；在高頻音一端，需要很大的頻率變化才能被覺察，這

32、就是為什么鋼琴最低音兩個鍵之間相差僅1.6HZ，而高音兩個鍵相差235HZ。,三、聽覺基本現(xiàn)象,2.音響和頻率 在相同的聲壓水平上，不同頻率的聲音響度是不同的。而不同的聲壓水平卻可產(chǎn)生同樣的音響。,3.人的聽覺頻率范圍:16~20000赫茲，其中1000赫茲~4000赫茲是人耳最敏感的區(qū)域。,,,頻率理論——也叫電話理論。是1886年，物理學(xué)家羅·費爾提出來的。這種理論認為，內(nèi)耳的基底膜是和鐙骨按相同頻率運動的。,四、

33、聽覺理論,不足：頻率理論難以解釋人耳對聲音頻率的分析。人耳基底膜不能作每秒1000次以上的快速運動。這是和人耳能夠接受超過1000赫茲以上的聲音不相符合的。,四、聽覺理論,共鳴理論——也叫位置理論，赫爾姆霍茨提出。聲音刺激頻率高，短纖維發(fā)生共鳴，作出反應(yīng)；聲音刺激頻率低，長纖維發(fā)生共鳴，作出反應(yīng)。 ——豎琴,行波理論——生理學(xué)家馮·貝克西發(fā)展了共鳴理論提出了新的位置理論－行波理論。 ——聲波傳到人耳，將

34、引起整個基底膜的振動，振動從耳蝸底部開始，逐漸向蝸頂推進，振動的幅度也隨著逐漸增高，從而實現(xiàn)了對不同頻率的分析。但是行波理論難以解釋500赫茲以下的聲音對基底膜的影響。,神經(jīng)齊射理論——韋弗爾提出。當聲音頻率低于400赫茲時，聽神經(jīng)個別纖維的發(fā)放頻率是和頻率對應(yīng)的，當聲音頻率提高，神經(jīng)纖維將按齊射原則發(fā)生作用。,地點說 共鳴 行波頻率說 頻率 神經(jīng)齊射,四種理論的劃分,第四節(jié) 常見感覺現(xiàn)象及感覺規(guī)律

35、,一、 感受性變化的一般規(guī)律 （一）感覺的適應(yīng) 在刺激物的持續(xù)作用下，人對刺激物的感受性會發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為適應(yīng)。一般情況下，人的各種感覺都有適應(yīng)現(xiàn)象，但其表現(xiàn)和速度是有區(qū)別的。視覺（明適應(yīng)、暗適應(yīng)）、聽覺、味覺、嗅覺、膚覺、痛覺等。,（二）感覺對比 當某一感受器同時或先后接受到不同的刺激時，由于這些刺激在性質(zhì)和強度上的對比作用，會使人對這些刺激的感受性發(fā)生一定的變化，這種現(xiàn)象稱為感覺對比

36、。 同時對比、先后對比,感覺對比,,I am a melting girl.,I am a melting girl.,顏色在不同背景中的感覺對比,（三）后象對感受器的刺激作用停止后，感知覺的印象并不立即消失，還能保留一個短暫時間。這種在刺激作用停止后短暫保留的感知覺印象，稱為后象。正后象在性質(zhì)上和原刺激的性質(zhì)相同負后象在性質(zhì)上和原刺激的性質(zhì)相反,,（四）聯(lián)覺當某種感覺產(chǎn)生時會

37、引起另一種未受到適宜刺激作用的感覺出現(xiàn)的現(xiàn)象稱為聯(lián)覺。如：“冷色”、“暖色”、“望梅止渴”等,（五）補償作為感覺能力，感受性不僅能因一時的環(huán)境條件變化而變化，而且能在實踐活動中不斷地提高和發(fā)展。這一規(guī)律往往在感覺缺陷者和專門從事某種職業(yè)者身上表現(xiàn)得特別明顯。如盲人、印染工人,,,,,,,,,,,,本章總結(jié),感覺： 一般概念、感覺編碼理論、有關(guān)刺激強度與感覺大小關(guān)系的理論、常見感覺現(xiàn)象及規(guī)律；其他感覺,視覺： 生理