第二編 人的信息加工

第三章 感覺

第一節 感覺的一般概念

案例：喬納森是一名畫家，他的工作是用生動的色彩來展現他頭腦中的世界形象。在一次車禍后，他大腦用來處理顏色信息的那一區域收到了損傷，永遠失去了色覺。此刻的他，不僅沒了色覺，還喪失了有關顏色的記憶，最終連顏色的名字也忘記了。他不再能夠想象紅色原來看起來是什么樣子了。

一 、什么是感覺

（一）感覺的定義? ? 人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物的個別屬性的反應。

感覺的作用:

1.為我們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（感覺超載和感覺剝奪）

3.感覺是一切較高級、較復雜心理現象的基礎

感覺剝奪實驗? ? ? ?

感覺剝奪是指將志愿者和外界環境刺激高度隔絕的特殊狀態。在這種狀態下，各種感覺器官接收不到外界的任何刺激信號。

案例：在加拿大蒙特利爾海勃(Hebb)實驗室所進行的感覺剝奪實驗中，受試者在感覺剝奪試驗七天后，出現了經典的病理心理現象：①出現錯覺、幻覺，感知綜合障礙及繼發性情緒行為障礙；②對刺激過敏，緊張焦慮，情緒不穩；③思維遲鈍；④暗示性增高；⑤體訴多，各種神經癥癥狀；

另外，美國心理學者的“感覺剝奪試驗”也說明一個人在被剝奪感覺后，會產生難以忍受的痛苦，各種心理功能將受到不同程度的損傷，經過一天以上的時間才能逐漸恢復正常.

（二）感覺的分類? 根據刺激物的性質以及它所作用的感官的性質，可分為外部感覺和內部感覺。

外部感覺：視覺、聽覺、嗅覺、味覺、膚覺

內部感覺（機體覺）：運動覺、平衡覺、內臟感覺

二? 感覺的編碼

我們的神經系統不能直接加工外界輸入的物理能量和化學能量，這些能量必須經過感官的換能作用，才能轉化為神經系統能夠接受的神經能或神經沖動。? 換能：將刺激變為感覺

物理能量轉化為神經信息的感覺過程。

感覺神經元——感受器——丘腦——腦的特定處理區域

1.神經特殊能量學說——繆勒

各種感覺神經具有自己的能量，在性質上是相互區別的。每種感覺神經只能產生一種感覺，而不能產生另外的感覺。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。

2.特異化理論? 不同性質的感覺是有不同的神經元來傳遞信息的。

3.模式理論? ? 編碼是由整組神經元的激活模式引起的，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?

三 刺激強度與感覺大小的關系—感受性與感覺閾限

(一)絕對感受性與絕對感覺閾限

絕對感覺閾限：指剛剛能引起感覺的最小刺激量

絕對感受性：剛剛能夠覺察出最小刺激量的能力

E=1/R （E代表絕對感受性；R代表絕對感覺閾限） 絕對感受性與絕對閾限在數量上成反比關系。

(二)差別感受性和差別閾限

差別閾限：最小可覺差（JND）指剛剛能引起差別感覺的刺激量間的最小刺激量

差別感受性：對最小可覺差的感覺能力

差別感受性與差別閾限在數值上也反比例。差別閾限越少，差別感受性就越大。

(二)差別感受性和差別閾限

韋伯定律? ? ? ? 韋伯:19世紀的德國生理學家

公式：ΔI/ I=K

I為標準刺激的強度或原刺激量，ΔI為引起差別感覺的刺激增量，即JND。K為一個常數。

舉例：對于100克重的物體，要增加3克才能感覺到重量的變化，而對200克的物體，要增加6克才能感覺到重量的改變。 K=0.03

費希納

(三)刺激強度與感覺大小的關系

1.對數定律(費希納): S = KlgI （I是指刺激量，P指感覺量，K是韋伯定律中的常數）

感覺的大小是刺激強度的對數函數.因為感覺量是以算術級數增加，而刺激量則是按幾何級數增加。刺激強度的增加不會產生感覺強度的相應增加。

例如，在 1 個正在響著的鈴聲上增加 1 貝爾比在 10 個正在響著的鈴聲上增加 1 貝爾，其所引起的感覺強度的增加量要大。因此，對當時已經存在的感覺量來說，刺激強度的效果不是絕對的，而是相對的。

2.冪定律(史蒂文斯):

公式：P=K Ib（P為感覺的大小；I是指刺激的物理量；K和n是被評定的某類實驗的常定特征）

知覺的大小是與刺激量的乘方成正比例；對能量分布較大的感覺通道（如視覺、聽覺）來說，冪函數的指數低，因而感覺量隨著物理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，冪函數的指數較高，因而物理量變化的效果更明顯

第二節視覺95-117? ?

眼睛收集和聚焦光線，并將其轉變為神經信號，隨后將視覺神經信號傳送到視覺皮層。這些信號將在那里被進一步處理加工為視覺圖像。眼睛會將光的特性轉化為大腦能夠處理的神經信號

一 、視覺的生理機制

視網膜

視錐細胞：晝視器官，感受物體的細節和顏色

視桿細胞：夜視器官，感受物體的明、暗

雙極細胞：將來自許多光感受器（視桿細胞和視錐細胞）的神經沖動收集起來，并將他們傳遞到視網膜神經節細胞

中央凹：對光最敏感的區域，只有視錐細胞，沒有視桿細胞。

盲點：在中央凹附近，一個對光不敏感的區域，來自視網膜神經節細胞的神經纖維在這里聚合成視神經。

二、 視覺的基本現象

（一）明度? 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。

普肯野（Purkinic）現象

人眼對不同波長（顏色）的光感受性不同，在明視覺條件下，人眼對550nm的光(黃綠色)感受性最高。而在暗視覺條件下，人眼對505nm波長的光(藍綠色)感受性最高。

(二)顏色(Color)

1 光的性質

波長：波在空間震蕩時，一個周期所經過的距離

2 顏色的屬性

色調? ? 取決于光波的波長，占優勢的波長不同，色調也就不同。

明度? ? 是指顏色的明暗程度，明度取決于照明的強度和物體表面的反射系數

飽和度 是指某種顏色的純、雜程度或鮮明程度

3 顏色混合

色光混合；不同波長的光混合；顏料混合；顏料在調色板上的混合，或油漆、油墨的混合

區別：（1）色光混合：在視覺系統中實現的混合；

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 顏料混合：多種顏料混合后，作用于視覺系統。

? ? ? ? ? （2）色光混合是加法過程，

? ? ? ? ? ? ? ? ? 顏料混合是減法過程。

4色覺缺陷

色盲：全色盲、局部色盲

色弱

5色覺理論

三色理論（trichromatic? theory）

托馬斯?楊：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。

赫爾姆霍茨：每種感受器都對各種波長的光有反應。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

對立過程理論（opponent-process theory）

黑林提出了四色論，黑林認為：視網膜存在著三對視素：黑－白視素、紅－綠視素、黃－藍視素。他們在光的刺激下表現為對抗的過程，即同化作用和異化作用。根據對應過程理論，自雙極細胞以上的視覺系統同時只能處理一對不色中的一種顏色。

評價? ? 兩種理論“各有千秋”。

三色論適用于對視網膜機制的解釋。它解釋了當光刺激時，在眼睛中發生了什么。

對立過程理論解釋的是信息在離開眼睛之后視覺通道上所記錄的事件。它解釋了信息在到達大腦的過程中是如何被分析的 。

因此，二者的結合能夠更好地解釋顏色視覺

（三）視覺對比

明暗對比

顏色對比

（四）馬赫帶

（五）視覺適應

視覺適應:由于刺激對感受器的持續作用從而使感受性發生變化的現象。

暗適應：照明停止或由亮處轉入暗處的感受性提高的時間過程。

明適應：照明開始或由暗處轉入亮處的感受性下降的時間過程。

視覺后像:刺激物對感受器的作用停止后，感覺現象并不立即消失，它能保留一個短暫時間。

正后像：后像的品質與刺激物相同。

負后像：后像的品質與刺激物相反。

第三節聽覺118-125

聽覺是人耳在聲波的直接刺激下產生的，16HZ-20 000HZ的聲波是聽覺的適宜刺激；人耳最敏感的聲音頻率范圍是1 000～4 000 Hz

1、聲音的物理特性：聲波是如何產生的？

聲波? ① 頻率：單位時間內波的振動次數或周期數

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 單位：赫茲(hertz,Hz)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 人耳可聽頻率:16Hz~20000Hz? ? ?

? ? ? ? ? ② 振幅：物體偏離起始位置的大小

2、感覺聲音:我們是如何聽見聲波的？

? (一)空氣中的聲波必須被接力傳遞到內耳

（二）耳蝸振動聚集在基底膜上

（三）基底膜將振動轉化為神經信息

（四）神經信息被傳遞到大腦的聽覺皮層

3、聲音的心理感覺特征:我們如何辨別不同的聲音？

①音調：聲波頻率決定的聽覺特性；人耳的聲波頻率:16赫茲--20000赫茲

1.頻率理論? ? 1886年 物理學家羅?費爾得。

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。（電話理論）

2．共鳴理論? 赫爾姆霍茨

由于基底膜的橫纖維長短不同，靠近蝸底較窄，靠近蝸頂較寬，因而就像一部豎琴的琴弦一樣，能夠對不同頻率的聲音產生共鳴。共鳴理論強調了基底膜的振動部對產生音調聽覺的作用，因而也叫位置理論。

3.行波理論? ? ? 馮.貝克西

聲波傳到人耳，將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。振動運行到基底膜的某一部位，振幅達到最大值，然后停止前進而消失。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。

4.神經齊射理論? ? ? 韋弗爾提出。

當聲音頻率低于400赫茲時，聽神經個別纖維的發放頻率是和聲音的頻率對應的，當聲音頻率提高，個別神經纖維無法單獨對它作出反應，這種情況下，神經纖維將按齊射原則發生作用。但是，對于5000赫茲以上的頻率，神經齊射理論無法解釋。聲音超過5000Hz,位置理論是對頻率進行編碼的唯一基礎.

②響度：由聲波的物理強度或振幅決定的；單位:分貝（decibel,dB）

③音品

我們可以聽到不同的聲音不僅僅是因為它們的音響和響度不同，還因為它們是不同音調的混合體。自然界中，大多數聲波是混合體。

第四節其他感覺126-138

一、皮膚感覺

（一）膚覺概述

刺激作用于皮膚引起的各種各樣的感覺叫做膚覺（skin senses）。

膚覺的基本形態包括觸壓覺、溫度覺、痛覺。

（二）觸壓覺

由非均勻的壓力在皮膚上引起的感覺叫做觸壓覺

當機械刺激作用于皮膚表面而未引起皮膚變形時產生的感覺是觸覺；

當機械刺激使皮膚表面變形但未達到疼痛時產生的感覺是壓覺。

（三）溫度覺

溫度覺指皮膚對冷、溫刺激的感覺。

溫度覺的適宜刺激是皮膚表面溫度的變化。

冷覺和溫覺的劃分以生理零度——皮膚的溫度為界限。

（四）痛覺

痛覺是由傷害有機體的刺激所產生的感覺。

引起痛覺的刺激很多，包括機械的、物理的、化學的、溫度的以及電的刺激。

痛覺對有機體具有保護作用。 警報系統。

二 、嗅覺和味覺

（一）嗅覺

某些物質的氣體分子作用于鼻腔粘膜時產生的感覺叫做嗅覺。

適宜刺激是有氣味的可揮發性物質。

嗅覺刺激的感受器是鼻腔黏膜的嗅細胞。

（二）味覺

可溶性物質作用于味蕾產生的感覺叫做味覺

引起味覺的適宜刺激是可溶于水或液體的物質。

接受味覺刺激的感受器是位于舌表面、咽后部和腭上的味蕾。

三、內部感覺

內部感覺是指反映機體內部狀態和內部變化的感覺，包括：

（一）動覺

反映身體各部分運動和位置的感覺叫運動覺。

（二）平衡覺

反映頭部位置和身體平衡狀態的感覺叫平衡覺，也叫靜覺

（三）內臟感覺

內臟感覺也叫機體覺。機體內部器官受到刺激時產生的感覺叫機體覺。

一．感覺和感覺的意義。

? 感覺——人腦對事物的個別屬性的認識。感覺在我們的生活和工作中，具有重要的意義：

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。

3，感覺是一切較高級、較復雜心理現象的基礎，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。感覺不僅包含了感受器的活動，還包含了效應器的活動。

美籍的德國心理學家考夫卡把刺激分成 近刺激 和 遠刺激。

近刺激是指來自物體本身的刺激。如蘋果是圓的；遠刺激是感覺器官直接接受到的刺激。如從側面看蘋果。

二．感覺的編碼

1，感覺編碼——我們的神經系統不能直接加工外界輸入的物理能量和化學能量，這些能量必須經過感官的換能作用，才能轉化為神經系統能夠接受的神經能或神經沖動。這個過程就是我們說的感覺編碼。

2，德國生理學家繆斯提出了神經特殊能量學說。認為各種感覺神經具有自己特殊的能量，他們在性質上是互相區別的。每種感覺神經只能產生一種感覺，而不能產生另外的感覺。它否定了感覺是對客觀世界的認識，在認識論上是錯誤的。

3，感覺編碼的研究有兩種代表性的理論：特異化理論和模式理論

A，特異化理論－不同性質的感覺是有不同的神經元來傳遞信息的。

B，模式理論－編碼是由整組神經元的激活模式引起的，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。

三．感受性與感覺閾限

1，絕對感受性和絕對感覺閾限

A，絕對感覺閾限－剛剛能引起這種感覺的最小刺激量。

B，絕對感受性－人的感官器官覺察這種微弱刺激的能力。

絕對感覺閾限和絕對感受性成反比！

2，差別感受性和差別閾限

A，差別閾限－剛剛能引起差別感覺的刺激物間的最小差異量

B，差別感受性－對最小差異量的感覺能力。

差別感受性與差別閾限在數值上也成反比例！

韋伯定律：K＝△I / I? ? （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；K為一個常數。）

根據韋伯分數的大小，可以判斷某感覺的敏銳度。韋伯分數越小，感覺越敏銳。但是，韋伯定律只適應于強度的中等刺激。

? 四．刺激強度與感覺大小的關系

感覺強度與感覺大小存在兩種關系：費希納的對數定律 和 斯蒂文斯的乘方定律

1，對數定律? P＝K logI? ? ? ? （P為感覺量，即感覺強度；K為韋伯定律中的常數；I為指的是刺激量。）

公式表明當刺激強度按幾何級數增加時，感覺強度只按算術級上升。當物理量迅速上升時，感覺量是逐步變化的。

注意：費希納的對數定律是在韋伯定律的基礎上研究的，所以該定律只有在中等強度的刺激時才適用。

2，乘方定律? P＝K In? ? ? ? ?

（P為感覺的大小；I是指刺激的物理量；K和n是被評定的某類實驗的常定特征。）

? 公式表明知覺的大小是與刺激量的乘方成正比例。

? 五．視覺的生理機制：

視覺－光刺激于人眼所產生的。? ? ? ? ? 視覺的生理機制包括折光機制、感覺機制、傳導機制、中樞機制。

眼球包括眼球壁和眼球內容物。

眼球壁分三層：外層為鞏膜和角膜（屈光作用）； 中層為虹膜、睫狀肌和脈絡膜； 內層是網膜（感光）和視神經內段。

眼球內容物包括晶體、房水和玻璃體。 都是屈光介質。眼球外面還有三對眼肌，分別受動眼神經、滑車神經、外展神經支配。

網膜是眼球的光敏感層。由 外層的錐體細胞和棒體細胞； 中間的雙極細胞； 內層的神經節細胞。

棒體細胞和錐體細胞不同點：

1，形態上具有明顯的區別。一個是棒狀一個是椎狀。

2，在網膜上的分布也不同。網膜上對光最敏感的區域中央窩只有錐體細胞沒有棒體細胞；離開中央窩棒體細胞逐漸增多，在16－20度處最多。在網膜的邊緣只有少量的錐體細胞。在中央窩附近，有一個對光不敏感的區域叫盲點，來自視網膜的視神經節細胞的神經纖維在這里聚合成視神經。

3，功能不同。棒體細胞是夜視器官，在昏暗的照明條件下起作用，主要感受物體的明、暗；錐體細胞是晝視器官，在中等和強的照明條件下起作用主要感受物體的細節和顏色。

六．視覺的基本現象：

視覺的基本現象有：明度、顏色、視覺中的空間因素和時間因素。

色覺理論：

1，三色說：英國科學家托馬斯.楊，假定認得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。當他們分別受到不同波長的光刺激時，就產生不同的顏色經驗。但是這個理論無法解釋紅綠色盲。

2，對立過程理論：黑林提出了四色論，這是對立過程理論的前身，黑林認為：視網膜存在著三對視素：黑－白視素、紅－綠視素、黃－藍視素。他們在光的刺激下表現為對抗的過程，即同化作用和異化作用。赫爾維奇和詹米遜用心理物理學方法證實了黑林的對立過程理論。發現了三種對立細胞：黑白、紅綠、黃藍。其中黑白細胞與明度有關，紅綠和黃藍細胞與顏色編碼有關。

有這些發現，我們相信：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，色覺是按三色理論提供的原理產生的；而視覺系統更高水平上，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。

七．視覺的一些現象：

1，暗適應－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。

2，明適應－照明開始或有暗處轉入明處時視覺感受性下降的時間過程。

3，普肯耶現象－當人們從錐體視覺向棒體視覺轉變時，人眼對光譜的最大感受性將向短波方向移動，因而，出現了明度不同的變化，這種現象就叫普肯耶現象。

4，馬赫帶－指人們在明暗變化的邊界，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。這就是馬赫帶現象，馬赫帶不是由于刺激能量的分布，而是由于神經網絡對視覺信息進行加工的結果。

5，后像－刺激物對感受器的作用停止后，感覺現象并不立即消失，它能保留一個短暫時間，這種現象就叫后像。

6，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。

7，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,這種效應叫視覺掩蔽。

8，視敏度－指視覺系統分辨最小物體或物體細節的能力。

八．聽覺基本現象：

1，音調和頻率的關系：音調是一種心理量，它與聲波的物理特性頻率的變化不完全對應。在1000赫茲以上，頻率與音調幾乎是線性的，音調的上升低于頻率的上升；但在1000赫茲以下，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，音響和頻率的關系：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生同樣的音響

3，人的聽覺頻率范圍為16赫茲－20000赫茲，其中1000赫茲－4000赫茲是人耳最敏感的區域。

4，聲音掩蔽－一個聲音由于同時起作用其他聲音的干擾而使聽覺閾限上升。

九．聽覺理論

1，頻率理論－也叫電話理論。是1886年，物理學家羅.費爾提出來的。? 認為：內耳的基底膜和鐙骨按相同的頻率運動，振動的數量與聲音的原有頻率相適應。 頻率理論很難解釋人耳對聲音頻率的分析，人耳基底膜不能作每秒1000次以上底運動。

2，共鳴理論－也叫位置理論。是赫爾姆霍茨提出。 因為基底膜的橫纖維長短不同，因而能夠對不同頻率的聲音產生共鳴。 后來人們發現基底膜橫纖維的長短與頻率的高低之間并不對應。

3，行波理論－生理學家馮.貝克西發展了共鳴理論提出了新的位置理論－行波理論。? 認為：聲波傳到人耳，將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。（但可以用頻率理論解釋）

4，神經齊射理論－韋弗爾提出的。? 認為：當聲音頻率低于400赫茲時，聽神經個別纖維的發放頻率是和聲音的頻率對應的，當聲音頻率提高，個別神經纖維無法單獨對它作出反應，這種情況下，神經纖維將按齊射原則發生作用。但是，對于5000赫茲以上的頻率，神經齊射理論無法解釋。

十．其他感覺

1，膚覺：觸覺、冷覺、溫覺、痛覺。? ? ? ? ? ?

2，嗅覺和味覺? ? ? ? ? ? ? ?

3，內部感覺：動覺、平衡覺和內臟感覺。

附錄：名詞解釋

1，感覺編碼－我們的神經系統不能直接加工外界輸入的物理能量和化學能量，這些能量必須經過感官的換能作用，才能轉化為神經系統能夠接受的神經能或神經沖動。這個過程就是我們說得感覺編碼。

2，差別閾限和差別感受性－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；對這一最小差異量的感覺能力叫差別感受性。差別感受性和差別閾限在數值上成反比例。

3，側抑制－是指相鄰的感受器之間能夠互相抑制的現象。

4，普肯耶現象－當人們從錐體視覺向棒體視覺轉變時，人眼對光譜的最大感受性將向短波方向移動，因而，出現了明度不同的變化。這種現象就叫普肯耶現象。

5，馬赫帶－指人們在明暗變化的邊界，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。這就是馬赫帶現象，馬赫帶不是由于刺激能量的分布，而是由于神經網絡對視覺信息進行加工的結果。

6，后像－刺激物對感受器的作用停止后，感覺現象并不立即消失，它能保留一個短暫時間，這種現象就叫后像。

7，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。

8，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,這種效應叫視覺掩蔽。

9，視敏度－指視覺系統分辨最小物體或物體細節的能力。