第3章 感覺

3.1 復習筆記

本章重點

什么是感覺？

感覺如何測量？

刺激強度和感覺強度是什么關系？

視覺現象和聽覺現象都有哪些？

一、感覺

1．感覺的定義

（1）感覺是人腦對事物的個別屬性的認識，具有直接性特點。

（2）感覺可以分為：①外部感覺：視覺、聽覺、嗅覺、味覺、皮膚覺。②內部感覺：運動覺、平衡覺、內臟感覺。

（3）感覺的意義

①感覺提供了內外環境的信息。

②感覺保證了機體與環境的信息平衡。（感覺剝奪實驗）

③感覺是一切較高級、較復雜的心理現象的基礎，是人的全部心理現象的基礎。感覺是神經系統對外界刺激的反應，它和一切心理現象一樣，具有反射的性質。不僅包含了感受器的活動，還包含了效應器的活動。

2．感覺的編碼

（1）感受器把外界輸入的物理能量或化學能量，如光波和聲音，通過換能作用，轉化為神經系統能夠接受的神經能或神經沖動。這個過程就是感覺編碼。

（2）編碼理論

①神經特殊能量學說

由19世紀德國著名生理學家繆勒提出。

每種感覺神經只能產生一種感覺，而不能產生另外的感覺，如視神經受到刺激產生視覺、聽神經受到刺激產生聽覺等。感官的性質不同，感覺神經具有的能量不同，由此引起的感覺也是不同的。感覺不決定于刺激的性質，而決定于感覺神經的性質。我們直接感覺的東西，不是外界的物體，而是我們自己的神經，即神經的某種特殊狀態。

評價：

不合理之處：否定了感覺是對客觀世界的認識，否認了人的感覺依賴于外物的性質，在認識論上是錯誤的。

合理之處：大腦直接加工的材料是神經沖動；承認感覺器官形成感覺的作用；各種感覺神經有自己的性質。

②特異化理論

該理論主張，不同性質的感覺是由不同的神經元來傳遞信息的。有些神經元傳遞紅色信息，有些神經元傳遞甜味信息，當這些神經元分別被激活時，神經系統把它們的激活分別解釋為“紅”和“甜”。

③模式理論

編碼是由整組神經元的激活模式引起的。紅光不僅引起某種神經元的激活，而且引起相應的一組神經元的激活，只不過某種神經元的激活程度較大，而其他神經元的激活程度較小。整組神經元的激活模式才產生了紅色的感覺。

近年來的研究發現，在不同的感覺系統中，神經系統同時采用了特異性編碼和模式編碼。

3．刺激強度與感覺大小的關系——感受性與感覺閾限

（1）絕對感受性與絕對感覺閾限

①剛剛能引起感覺的最小刺激量，叫絕對感覺閾限；而人的感官覺察這種微弱刺激的能力，叫絕對感受性。

絕對感受性可以用絕對感覺閾限來衡量。絕對感覺閾限越大，感受性就越小。相反，絕對感覺閾限越小，則感受性越大。因此，絕對感受性與絕對感覺閾限在數值上成反比例。

②人類重要感覺的絕對感覺閾限：

視覺：黑暗而空氣清鮮的夜晚，30英里外的一支燭光；

聽覺：在安靜的環境中，20英尺遠處的手表滴嗒聲；

味覺：2加侖水中加入一茶匙糖；

嗅覺：一公升空氣中散布的1/10萬毫克的人造麝香的氣味；

觸覺：一片蜜蜂翅膀從一公分外落在面頰。

③絕對感受性的測量：

E代表絕對感受性，R代表絕對感覺閾限。這個閾限值并不是絕對不變的。在不同的條件下，同一感覺的絕對閾限可能不同。人的活動的性質，刺激的強度和持續時間，個體的注意、態度和年齡等，都會影響閾限的大小。因此，有人認為，把絕對閾限看成某個固定的刺激量是不妥當的。

（2）差別感受性與差別閾限

①剛剛能引起差別感覺的刺激物間的最小差異量，叫差別閾限或最小可覺差（just noticeable difference，簡稱JND）。對這一最小差異量的感覺能力，叫差別感受性。

差別感受性與差別閾限在數值上也成反比例。差別閾限越少，即剛剛能夠引起差別感覺的刺激物間的最小差異量越小，差別感受性就越大。

②韋伯定律：差別閾限與原刺激量之比是一個常數。

I為標準刺激的強度或原刺激量，△I為引起差別感覺的刺激增量，即JND。對不同感覺來說，K的數值是不相同的，即韋伯分數不同。韋伯分數越小，感覺越敏銳。韋伯定律只適用于刺激的中等強度。

（3）刺激強度與感覺大小的關系

感覺是由一定刺激引起的。感覺的大小與刺激強度間有著直接的關系。但是，刺激物的物理強度的變化，并不一定引起感覺產生等量的變化。

①對數定律

德國物理學家費希納提出感覺的大小（或感覺量）是刺激強度（或刺激量）的對數函數。當刺激強度按幾何級數增加時，感覺強度只按算術級數上升。費希納在感覺大小和刺激強度之間，推導出一種數學關系式：

I指刺激量，P指感覺量。K為韋伯分數。

意義：提供了度量感覺大小的一個量表，對許多實踐部門有重要意義。

不足：假定所有最小可覺差在主觀上相等，已經為事實所否定。費希納定律以韋伯定律作基礎，由于韋伯定律只適用于中等強度的刺激，因此，費希納定律也只有在中等強度的刺激時才適用。

②乘方定律

美國心理學家斯蒂文斯采用數量估計法提出心理量是刺激量的乘方函數（或冪函數）。知覺到的大小是與刺激量的乘方成正比例的。這種關系可用數學式表示為：

P=KIn

P是指知覺到的大小或感覺大小，I是指刺激的物理量，K和n是被評定的某類經驗的常定特征。

當n>1時，等同于對數定律，即物理量增長快于心理量增長。

當n<1時，心理量增長快于物理量增長。

對能量分布較大的感覺通道（如視覺、聽覺）來說，乘方函數的指數低，因而感覺量隨著刺激量的增長而緩慢上升；而對能量分布較小的感覺通道（如溫度覺和壓覺）來說，乘方函數的指數較高，因而物理量變化的效果更明顯。

理論意義：該定律說明對刺激大小的主觀尺度可以根據刺激的物理強度的乘方來標定。實踐意義：可以為某些工程計算提供依據。

不足：用數量估計法所得到的乘方定律，受到背景效應和反應偏向的影響。有人指出：

①小范圍的刺激比大范圍的刺激會產生較陡峭的乘方函數，即得到較大的指數；

②當使用的刺激接近于絕對感覺閾限時，乘方函數的斜率較大；

③選定的標準刺激愈大，乘方函數的斜度愈陡峭。

可見，在不同刺激條件下，某種感覺的乘方函數的指數是變化的。

③信號檢測論

信號檢測論是一種數學方法，用來評價個體的感受性和他的反應標準對信號檢測做出的不同貢獻。

根據信號有無和觀察者的反應，信號檢測論將被試的反應分為四種：擊中(被試正確報告了信號的出現)、漏報(有信號，但被試沒有報告，反應標準較高)、虛報(沒有信號，被試卻報告有信號，反應標準較低)和正確拒絕(沒有信號，被試報告沒有)。

意義：信號檢測理論對于我們更深刻地理解絕對閾限和差別閾限有重要的意義。

二、視覺

視覺主要由光刺激作用于人眼所產生。在人類獲得的外界信息中，80%來自視覺。

1．視覺刺激

要看見東西，就需要光。光是具有一定頻率和波長的電磁輻射。可見光波長為380～780nm。

太陽光通過三棱鏡的折射，可產生由紅到紫的各色光譜，這種現象叫色散。經過色散后不能再繼續分解的光，叫單色光，如紅、橙、黃……紫等。它們具有單一的波長。如果把這些光匯合起來，又可以得到白光。

人眼接受的光線主要是物體表面反射的光線。

2．視覺的生理機制

視覺的生理機制包括折光機制、感覺機制、傳導機制和中樞機制。

（1）眼球

人眼由眼球壁和眼球內容物構成。人的眼球壁分三層：外層為鞏膜和角膜，中層為虹膜(iris)、睫狀肌和脈絡膜，內層包括視網膜和視神經內段。眼球內容物包括晶狀體、房水和玻璃體，它們都是屈光介質。

（2）視網膜的構造與換能作用

①視網膜最外層是錐體細胞和棒體細胞，第二層含有雙極細胞和其他細胞，最內層含有神經節細胞。

②錐體細胞和棒體細胞的區別

③換能作用

視覺系統是通過錐體細胞和棒體細胞的換能作用來編碼外界輸入的信息的。視網膜是眼球的光敏感層。當光線作用于視覺感受器時，棒體細胞與錐體細胞中的某些化學物質的分子結構發生變化，它所釋放的能量，能激發感受細胞發放神經沖動，這就是視覺感受器的換能作用。視覺器官借助于換能作用將光能轉換成視神經的神經沖動，即神經電信號。

對視覺器官來說，具有換能作用的物質叫視覺色素。人眼棒體細胞的視覺色素叫視紫紅質，它由視黃醛和視蛋白構成。視黃醛是一種光敏集團，它的結構近似于維生素A。在光的作用下，視黃醛的形狀在變化，化學結構也在變化，這個過程叫視紫紅質的光化學反應。在視紫紅質分解過程的后一階段，出現放能反應。所釋放的能量就能激發神經的沖動。

（3）視覺的傳導機制

電信號從感受器產生以后，沿著視神經傳至大腦。傳遞機制由三級神經元實現：第一級為網膜雙極細胞；第二級為視神經節細胞，由視神經節發出的神經纖維，在視交叉處實現交叉，鼻側束交叉至對側，和對側的顳側束合并，傳至丘腦的外側膝狀體；第三級神經元的纖維從外側膝狀體發出，終止于大腦枕葉的紋狀區（布魯德曼17區）。

（4）視覺的中樞機制

①視覺的直接投射區為大腦枕葉的紋狀區，這是實現對視覺信號初步分析的區域。紋狀區鄰近的另一些腦區，負責進一步加工視覺的信號，產生更復雜、更精細的視覺。

②視覺感受野

由休伯和威塞爾發現。是指網膜上的一定區域或范圍。當它受到刺激時，能激活視覺系統與這個區域有聯系的各層神經細胞的活動。

外側膝狀體細胞的感受野呈圓形，中心與周圍具有對抗的性質。對細小的光點起反應。

皮層細胞的感受野同樣具有性質對抗的兩個區域：開區和關區。對光棒和線條起反應。

③特征覺察器

視覺系統的高級神經元能夠對呈現給網膜上的、具有某種特性的刺激物作出反應。這種高級神經元叫特征覺察器。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境中提供的視覺信息作出選擇性的反應。

3．視覺的基本現象

（1）明度

①明度是眼睛對光源和物體表面的明暗程度的感覺，主要是由光線強弱決定的一種視覺經驗。物體表面的反射系數對明度也有一定的影響。

②普肯耶現象：在陽光照射下，紅花與藍花可能顯得同樣亮，而當夜幕降臨時，藍花似乎比紅花更亮些。

原因：在不同的光照條件下（白天或夜晚），人們的視覺機制是不同的。當人們從錐體視覺（晝視覺）向棒體視覺（夜視覺）轉變時，人眼對光譜的最大感受性將向短波方向移動，因而出現了明度的變化。

③明度的絕對閾限與差別閾限

明度的差別閾限在光強為中等強度時，符合韋伯定律，即K=△I/I。明度的絕對閾限與差別閾限的大小，都與光刺激作用的網膜部位有關。網膜上棒體細胞聚集的地方，對光的感受性高，因為明度絕對閾限值低，而椎體細胞聚集的中央窩部位，明度的絕對閾限值較高。

（2）顏色

①顏色的定義

顏色是光波作用于人眼所引起的視覺經驗。

②顏色的特性：色調、明度和飽和度。

色調：主要決定于光波的波長。對光源來說，占優勢的波長不同，色調也就不同。對物體表面來說，色調取決于物體表面對不同波長的光線的選擇性反射。

明度：指顏色的明暗程度。顏色的明度決定于照明的強度和物體表面的反射系數。另外，由于明暗對比現象的存在，物體的明度還受其周圍物體明度的影響。

飽和度：是指某種顏色的純、雜程度或鮮明程度。影響因素為光波的混合情況。

③顏色混合

顏色混合分兩種：色光混合和顏料混合。

每種顏色都有另一種顏色同它相混合而產生白色和灰色。這兩種顏色稱為互補色。例如，紅色和青綠色，橙黃色和青色，黃色和藍色，綠色和紫色等，都是互補色。

從光譜上任意取三個顏色，按一定比率混合起來，就可以產生一切彩色和非彩色。這三種顏色稱三原色。最好的三原色是紅、綠、藍三色。

④色覺理論

三色說。英國科學家托馬斯·楊認為，人的視網膜有三種不同的感受器。每種感受器只對光譜的一個特殊成分敏感。后來，赫爾姆霍茨提出，每種感受器都對各種波長的光有反應，紅色感受器對長波更敏感，綠色感受器對中波更敏感，藍色感受器對短波更敏感。因此，當光刺激作用于眼睛時，將在三種感受器中引起不同程度的興奮。各種顏色經驗是由不同感受器按相應的比例活動而產生的。三色理論得到一些實驗結果的支持，但是該理論無法解釋紅綠色盲現象。

對立過程理論。黑林認為，視網膜存在著三對視素：黑一白視素，紅一綠視素，黃一藍視素。它們在光刺激的作用下表現為對抗的過程，即同化作用和異化作用。例如，在紅光刺激下，紅—綠視素異化，產生紅色經驗；在綠光刺激下，紅—綠視素同化，產生綠色經驗。該理論可以解釋色盲現象和顏色互補現象。行為實驗和電生理學的研究結果，支持了黑林的觀點。

后來，科學家經過大量研究發現，在視網膜上存在的三種錐體細胞，分別對不同波長的光敏感。在網膜水平上，色覺是按三色理論提供的原理產生的。而在視覺系統更高級的水平上，存在著功能對立的細胞，顏色的信息加工表現為對立的過程。

（3）視覺中的空間因素

①視覺對比

視覺對比：由光刺激在空間上的不同分布引起的視覺經驗，可分成明暗對比與顏色對比兩種。

明暗對比：當照明條件一定，某個物體反射的光量相同時，由于周圍物體的明度不同，可以產生不同的明度經驗。這種現象稱明暗對比。

顏色對比：一個物體的顏色會受到它周圍物體顏色的影響而發生色調的變化，對比使物體的色調向著背景顏色的補色方向變化。這種現象稱顏色對比。

②邊界突出與馬赫帶

馬赫帶是指人們在明暗變化的邊界上，常常在亮區看到一條更亮的光帶，而在暗區看到一條更暗的線條。

原因：由于相鄰細胞間存在側抑制的現象，來自暗明交界處亮區一側的抑制大于來自暗區一側的抑制，因而使暗區的邊界顯得更暗；同樣，來自暗明交界處暗區一側的抑制小于亮區一側的抑制，因而使亮區的邊界顯得更亮。

③視敏度

視敏度是指視覺系統分辨最小物體或物體細節的能力。醫學上稱之為視力。

影響視敏度的因素很多，如網膜受刺激的部位、背景的照明、物體與背景之間的對比、眼睛的適應狀態等。研究表明，當光刺激落在椎體細胞聚集的中央窩附近時，視敏度最大；偏離中央窩越遠，由于錐體細胞的數量減少，視敏度越小。

（4）視覺中的時間因素

①視覺適應：分為暗適應和明適應。

暗適應是指照明停止或由亮處轉入暗處時視覺感受性提高的時間過程。早期的暗適應是由錐體細胞與棒體細胞共同完成的。以后，錐體細胞完成暗適應過程，只有棒體細胞繼續起作用。整個暗適應持續大約30分鐘～40分鐘，以后感受性就不再繼續提高了。

明適應是指照明開始或由暗處轉入亮處時人眼感受性下降的時間過程。明適應進行很快，時間很短暫。5分鐘左右，明適應就全部完成了。

②后像：刺激物對感受器的作用停止以后，感覺現象并不立即消失，它能保留一個短暫時間，這種現象叫后像。

③閃光融合：斷續的閃光由于頻率增加，人們會得到融合的感覺，這種現象叫閃光融合。

④視覺掩蔽：在某種時間條件下，當一個閃光出現在另一個閃光之后，這個閃光能影響到對前一個閃光的覺察，這種效應稱為視覺掩蔽。

三、聽覺

1．聽覺刺激

（1）人耳所能接受的振動頻率為16Hz～20000Hz，低于16Hz的振動叫次聲，高于20000Hz的振動叫超聲波，它們都是人耳所不能接受的。

（2）聲波的物理屬性：頻率、振幅、波形。

（3）聽覺的基本特性：音調、音響、音色。

2．聽覺的生理機制

（1）耳的構造和功能

耳由外耳、中耳、內耳三部分組成。

①外耳包括耳廓和外耳道。它的作用主要是收集聲音。

②中耳由鼓膜、三塊聽小骨、卵圓窗和正圓窗組成。當聲音從外耳道傳至鼓膜時，引起鼓膜的機械振動，鼓膜的運動帶動三塊聽小骨，把聲音傳至卵圓窗，引起內耳淋巴液的振動。

③內耳由前庭器官和耳蝸組成。耳蝸分三部分：鼓階、中階和前庭階。鼓階與中階以基底膜分開。基底膜上的柯蒂氏器包含著大量支持細胞和毛細胞，后者是聽覺的感受器。聲音經過鐙骨的運動產生壓力波，引起耳蝸液的振動，由此帶動基底膜的運動，并使毛細胞興奮，產生動作電位，從而實現能量的轉換。

（2）聽覺的傳導機制和中樞機制

和視覺系統不同，聽覺系統為皮層提供了同側和對側的輸入，以對側為主。聽覺的核心皮層在AI或布魯德曼41區。

3．聽覺的基本現象

（1）音調

音調主要是由聲波頻率決定的聽覺特性。聲波頻率不同，我們聽到的音調高低也不同。

音調是一種心理量。它和聲波的物理特性——頻率的變化不完全對應。在1000Hz以上，頻率與音調的關系幾乎是線性的，音調的上升低于頻率的上升；在1000Hz以下，頻率與音調的關系不是線性的，音調的變化快于頻率的變化。

（2）人耳對聲音頻率的分析理論

①頻率理論

1886年由物理學家羅·費爾得提出。認為，內耳的基底膜是和鐙骨按相同頻率運動的。振動的數量與聲音的原有頻率相適應。然而，該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1000Hz以上的聲音不符合的。

②共鳴理論（又叫位置理論）

由赫爾姆霍茨提出。他認為，基底膜的纖維長短不同，靠近蝸底較窄，靠近蝸頂較寬。聲音的頻率高，短纖維發生共鳴；聲音的頻率低，長纖維發生共鳴。因而能夠實現對不同頻率聲音的分析。

人耳能夠接受的最高頻率與最低頻率之比為1000︰1，而基底膜上橫纖維的長短之比僅為10︰1。可見，橫纖維的長短與頻率的高低之間并不對應。

③行波理論

由生理學家馮·貝克西提出。他認為，聲波傳到人耳，將引起整個基底膜的振動。隨著外來聲音頻率的不同，基底膜最大振幅所在的部位也不同。聲音頻率低，最大振幅接近蝸頂；頻率高，最大振幅接近蝸底(即鐙骨處)。從而實現了對不同頻率的分析。

行波理論正確描述了500Hz以上的聲音引起的基底膜的運動，但難以解釋500Hz以下的聲音對基底膜的影響。

④神經齊射理論

韋弗爾提出。他認為，當聲音頻率低于400Hz時，聽神經個別纖維的發放頻率是和聲音頻率對應的。聲音頻率提高，個別神經纖維無法單獨對它作出反應。在這種情況下，神經纖維將按齊射原則發生作用。

用齊射原則可以對5000Hz以下的聲音進行頻率分析。聲音頻率超過5000Hz，位置理論是對頻率進行編碼的惟一基礎。

（3）音響

音響是由聲音強度或聲壓水平決定的一種聽覺特性。強度大，聽起來響度高；強度小，聽起來響度低。

在相同的聲壓水平上，不同頻率的聲音響度不同。不同的聲壓水平可以產生同樣的音響。

等響曲線：每條曲線上聲音響度感覺是一樣的。

（4）聲音的掩蔽

①定義：一個聲音由于同時起作用的其他聲音的干擾而使聽覺閾限上升，稱為聲音的掩蔽。

②種類：純音掩蔽、噪音對純音的掩蔽、純音和噪音對語音的掩蔽。

③影響因素：聲音的頻率、掩蔽音的強度、掩蔽音與被掩蔽音的間隔時間等。

四、其他感覺

1．皮膚感覺

刺激作用于皮膚引起各種各樣的感覺，叫膚覺。膚覺的基本形態有四種：觸覺、冷覺、溫覺和痛覺。膚覺感受器在皮膚上呈點狀分布，稱觸點、冷點、溫點和痛點。身體的部位不同，各種點的分布及其數目也不同。

（1）觸壓覺

①由非均勻分布的壓力(壓力梯度)在皮膚上引起的感覺，叫觸壓覺。觸壓覺分觸覺和壓覺兩種。外界刺激接觸皮膚表面，使皮膚輕微變形，這種感覺叫觸覺。外界刺激使皮膚明顯變形，叫壓覺。

②觸壓覺的感受器是分布于真皮內的幾種神經末梢，如邁斯納觸覺小體、毛囊神經末梢和環層小體等。

③皮膚的不同部位具有不同的觸覺感受性。指尖、嘴唇、舌尖最敏感，背、腿、肩、腳底不敏感。

（2）溫度覺

①皮膚表面溫度的變化，是溫度覺的適宜刺激。一種溫度刺激引起的感覺，是由刺激溫度與皮膚表面溫度的關系來決定的。

②皮膚表面的溫度稱為生理零度。身體的不同部位，生理零度不同，因而對溫度刺激的敏感程度也不同。

（3）痛覺

①任何一種刺激當它對有機體具有損傷或破壞作用時，都能引起痛覺。痛覺的感受器是皮膚下各層中的自由神經末梢。

②人的痛覺受許多因素的影響，如文化環境、經驗的作用，人對傷害性刺激的認識，暗示的作用等。

2．嗅覺和味覺

（1）嗅覺

①嗅覺由有氣味的氣體物質引起，其感受器是鼻腔上部黏膜中的嗅細胞。

②皮層部位：海馬回、溝內。嗅覺是唯一不通過丘腦，直接進入大腦的感覺。

③嗅覺感受性受許多因素的影響：刺激物的性質；環境因素、機體狀態；適應。

（2）味覺

①感受器：分布在舌面各種乳突內的味蕾。舌尖對甜味最敏感，舌中、舌兩側和舌后分別對咸、酸和苦最敏感。

②味覺在皮層上沒有精確的定位。

③味覺感受性受許多因素的影響：溫度；適應和對比作用。

3．內部感覺

指反應機體內部狀態和內部變化的感覺，包括動覺、平衡覺和內臟感覺。

（1）動覺

①感受器：存在于肌肉組織、肌腱、韌帶和關節中，分別命名為肌梭、腱梭和關節小體。

②作用：是隨意運動的重要基礎；是主動觸摸的重要成分；和人類的言語活動有密切關系。

（2）平衡覺

①感受器：位于內耳的前庭器官。包括半規管和前庭兩部分。

②平衡覺與視覺、內臟感覺都有聯系。當前庭器官興奮時，視野中的物體似乎出現移動，人的消化器系統也出現嘔吐、惡心等現象。

（3）內臟感覺

①感受器：位于臟器壁上。

②內臟感覺性質不確定，缺乏準確的定位。