第二编 人的信息加工

第三章 感觉

第一节 感觉的一般概念

案例：乔纳森是一名画家，他的工作是用生动的色彩来展现他头脑中的世界形象。在一次车祸后，他大脑用来处理颜色信息的那一区域收到了损伤，永远失去了色觉。此刻的他，不仅没了色觉，还丧失了有关颜色的记忆，最终连颜色的名字也忘记了。他不再能够想象红色原来看起来是什么样子了。

一 、什么是感觉

（一）感觉的定义    人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反应。

感觉的作用:

1.为我们提供了内外环境的信息

2.感觉保证了机体与环境的信息平衡（感觉超载和感觉剥夺）

3.感觉是一切较高级、较复杂心理现象的基础

感觉剥夺实验       

感觉剥夺是指将志愿者和外界环境刺激高度隔绝的特殊状态。在这种状态下，各种感觉器官接收不到外界的任何刺激信号。

案例：在加拿大蒙特利尔海勃(Hebb)实验室所进行的感觉剥夺实验中，受试者在感觉剥夺试验七天后，出现了经典的病理心理现象：①出现错觉、幻觉，感知综合障碍及继发性情绪行为障碍；②对刺激过敏，紧张焦虑，情绪不稳；③思维迟钝；④暗示性增高；⑤体诉多，各种神经症症状；

另外，美国心理学者的“感觉剥夺试验”也说明一个人在被剥夺感觉后，会产生难以忍受的痛苦，各种心理功能将受到不同程度的损伤，经过一天以上的时间才能逐渐恢复正常.

（二）感觉的分类  根据刺激物的性质以及它所作用的感官的性质，可分为外部感觉和内部感觉。

外部感觉：视觉、听觉、嗅觉、味觉、肤觉

内部感觉（机体觉）：运动觉、平衡觉、内脏感觉

二  感觉的编码

我们的神经系统不能直接加工外界输入的物理能量和化学能量，这些能量必须经过感官的换能作用，才能转化为神经系统能够接受的神经能或神经冲动。  换能：将刺激变为感觉

物理能量转化为神经信息的感觉过程。

感觉神经元——感受器——丘脑——脑的特定处理区域

1.神经特殊能量学说——缪勒

各种感觉神经具有自己的能量，在性质上是相互区别的。每种感觉神经只能产生一种感觉，而不能产生另外的感觉。感官的性质不同，感觉神经具有的能量不同，由此引起的感觉是不同的。

感觉不决定于刺激的性质，而决定于感觉神经的性质。

2.特异化理论  不同性质的感觉是有不同的神经元来传递信息的。

3.模式理论    编码是由整组神经元的激活模式引起的，只不过某种神经元的激活程度较大，而其他神经元的激活程度较小 

三 刺激强度与感觉大小的关系—感受性与感觉阈限

(一)绝对感受性与绝对感觉阈限

绝对感觉阈限：指刚刚能引起感觉的最小刺激量

绝对感受性：刚刚能够觉察出最小刺激量的能力

E=1/R （E代表绝对感受性；R代表绝对感觉阈限） 绝对感受性与绝对阈限在数量上成反比关系。

(二)差别感受性和差别阈限

差别阈限：最小可觉差（JND）指刚刚能引起差别感觉的刺激量间的最小刺激量

差别感受性：对最小可觉差的感觉能力

差别感受性与差别阈限在数值上也反比例。差别阈限越少，差别感受性就越大。

(二)差别感受性和差别阈限

韦伯定律        韦伯:19世纪的德国生理学家

公式：ΔI/ I=K

I为标准刺激的强度或原刺激量，ΔI为引起差别感觉的刺激增量，即JND。K为一个常数。

举例：对于100克重的物体，要增加3克才能感觉到重量的变化，而对200克的物体，要增加6克才能感觉到重量的改变。 K=0.03

费希纳

(三)刺激强度与感觉大小的关系

1.对数定律(费希纳): S = KlgI （I是指刺激量，P指感觉量，K是韦伯定律中的常数）

感觉的大小是刺激强度的对数函数.因为感觉量是以算术级数增加，而刺激量则是按几何级数增加。刺激强度的增加不会产生感觉强度的相应增加。

例如，在 1 个正在响着的铃声上增加 1 贝尔比在 10 个正在响着的铃声上增加 1 贝尔，其所引起的感觉强度的增加量要大。因此，对当时已经存在的感觉量来说，刺激强度的效果不是绝对的，而是相对的。

2.幂定律(史蒂文斯):

公式：P=K Ib（P为感觉的大小；I是指刺激的物理量；K和n是被评定的某类实验的常定特征）

知觉的大小是与刺激量的乘方成正比例；对能量分布较大的感觉通道（如视觉、听觉）来说，幂函数的指数低，因而感觉量随着物理量的增长而缓慢上升；而对能量分布较小的感觉通道（如温度觉和压觉）来说，幂函数的指数较高，因而物理量变化的效果更明显

第二节视觉95-117   

眼睛收集和聚焦光线，并将其转变为神经信号，随后将视觉神经信号传送到视觉皮层。这些信号将在那里被进一步处理加工为视觉图像。眼睛会将光的特性转化为大脑能够处理的神经信号

一 、视觉的生理机制

视网膜

视锥细胞：昼视器官，感受物体的细节和颜色

视杆细胞：夜视器官，感受物体的明、暗

双极细胞：将来自许多光感受器（视杆细胞和视锥细胞）的神经冲动收集起来，并将他们传递到视网膜神经节细胞

中央凹：对光最敏感的区域，只有视锥细胞，没有视杆细胞。

盲点：在中央凹附近，一个对光不敏感的区域，来自视网膜神经节细胞的神经纤维在这里聚合成视神经。

二、 视觉的基本现象

（一）明度  眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉，主要是由光线强弱决定的一种视觉经验。

普肯野（Purkinic）现象

人眼对不同波长（颜色）的光感受性不同，在明视觉条件下，人眼对550nm的光(黄绿色)感受性最高。而在暗视觉条件下，人眼对505nm波长的光(蓝绿色)感受性最高。

(二)颜色(Color)

1 光的性质

波长：波在空间震荡时，一个周期所经过的距离

2 颜色的属性

色调    取决于光波的波长，占优势的波长不同，色调也就不同。

明度    是指颜色的明暗程度，明度取决于照明的强度和物体表面的反射系数

饱和度 是指某种颜色的纯、杂程度或鲜明程度

3 颜色混合

色光混合；不同波长的光混合；颜料混合；颜料在调色板上的混合，或油漆、油墨的混合

区别：（1）色光混合：在视觉系统中实现的混合；

                    颜料混合：多种颜料混合后，作用于视觉系统。

          （2）色光混合是加法过程，

                  颜料混合是减法过程。

4色觉缺陷

色盲：全色盲、局部色盲

色弱

5色觉理论

三色理论（trichromatic  theory）

托马斯•杨：人的视网膜有三种不同的感受器。每种感受器只对光谱的一个特殊成分敏感。

赫尔姆霍茨：每种感受器都对各种波长的光有反应。各种颜色经验是由不同感受器按相应的比例活动而产生的

对立过程理论（opponent-process theory）

黑林提出了四色论，黑林认为：视网膜存在着三对视素：黑－白视素、红－绿视素、黄－蓝视素。他们在光的刺激下表现为对抗的过程，即同化作用和异化作用。根据对应过程理论，自双极细胞以上的视觉系统同时只能处理一对不色中的一种颜色。

评价    两种理论“各有千秋”。

三色论适用于对视网膜机制的解释。它解释了当光刺激时，在眼睛中发生了什么。

对立过程理论解释的是信息在离开眼睛之后视觉通道上所记录的事件。它解释了信息在到达大脑的过程中是如何被分析的 。

因此，二者的结合能够更好地解释颜色视觉

（三）视觉对比

明暗对比

颜色对比

（四）马赫带

（五）视觉适应

视觉适应:由于刺激对感受器的持续作用从而使感受性发生变化的现象。

暗适应：照明停止或由亮处转入暗处的感受性提高的时间过程。

明适应：照明开始或由暗处转入亮处的感受性下降的时间过程。

视觉后像:刺激物对感受器的作用停止后，感觉现象并不立即消失，它能保留一个短暂时间。

正后像：后像的品质与刺激物相同。

负后像：后像的品质与刺激物相反。

第三节听觉118-125

听觉是人耳在声波的直接刺激下产生的，16HZ-20 000HZ的声波是听觉的适宜刺激；人耳最敏感的声音频率范围是1 000～4 000 Hz

1、声音的物理特性：声波是如何产生的？

声波  ① 频率：单位时间内波的振动次数或周期数

                        单位：赫兹(hertz,Hz)

                        人耳可听频率:16Hz~20000Hz     

          ② 振幅：物体偏离起始位置的大小

2、感觉声音:我们是如何听见声波的？

  (一)空气中的声波必须被接力传递到内耳

（二）耳蜗振动聚集在基底膜上

（三）基底膜将振动转化为神经信息

（四）神经信息被传递到大脑的听觉皮层

3、声音的心理感觉特征:我们如何辨别不同的声音？

①音调：声波频率决定的听觉特性；人耳的声波频率:16赫兹--20000赫兹

1.频率理论    1886年 物理学家罗•费尔得。

内耳的基底膜是和镫骨按相同频率运动的。振动的数量与声音的原有频率相适应。（电话理论）

2．共鸣理论  赫尔姆霍茨

由于基底膜的横纤维长短不同，靠近蜗底较窄，靠近蜗顶较宽，因而就像一部竖琴的琴弦一样，能够对不同频率的声音产生共鸣。共鸣理论强调了基底膜的振动部对产生音调听觉的作用，因而也叫位置理论。

3.行波理论      冯.贝克西

声波传到人耳，将引起整个基底膜的振动。振动从耳蜗底部开始，逐渐向蜗顶推进，振动的幅度也随着逐渐增高。振动运行到基底膜的某一部位，振幅达到最大值，然后停止前进而消失。随着外来声音频率的不同，基底膜最大振幅所在的部位也不同。声音频率低，最大振幅接近蜗顶；频率高，最大振幅接近蜗底(即镫骨处),从而实现了对不同频率的分析。

4.神经齐射理论      韦弗尔提出。

当声音频率低于400赫兹时，听神经个别纤维的发放频率是和声音的频率对应的，当声音频率提高，个别神经纤维无法单独对它作出反应，这种情况下，神经纤维将按齐射原则发生作用。但是，对于5000赫兹以上的频率，神经齐射理论无法解释。声音超过5000Hz,位置理论是对频率进行编码的唯一基础.

②响度：由声波的物理强度或振幅决定的；单位:分贝（decibel,dB）

③音品

我们可以听到不同的声音不仅仅是因为它们的音响和响度不同，还因为它们是不同音调的混合体。自然界中，大多数声波是混合体。

第四节其他感觉126-138

一、皮肤感觉

（一）肤觉概述

刺激作用于皮肤引起的各种各样的感觉叫做肤觉（skin senses）。

肤觉的基本形态包括触压觉、温度觉、痛觉。

（二）触压觉

由非均匀的压力在皮肤上引起的感觉叫做触压觉

当机械刺激作用于皮肤表面而未引起皮肤变形时产生的感觉是触觉；

当机械刺激使皮肤表面变形但未达到疼痛时产生的感觉是压觉。

（三）温度觉

温度觉指皮肤对冷、温刺激的感觉。

温度觉的适宜刺激是皮肤表面温度的变化。

冷觉和温觉的划分以生理零度——皮肤的温度为界限。

（四）痛觉

痛觉是由伤害有机体的刺激所产生的感觉。

引起痛觉的刺激很多，包括机械的、物理的、化学的、温度的以及电的刺激。

痛觉对有机体具有保护作用。 警报系统。

二 、嗅觉和味觉

（一）嗅觉

某些物质的气体分子作用于鼻腔粘膜时产生的感觉叫做嗅觉。

适宜刺激是有气味的可挥发性物质。

嗅觉刺激的感受器是鼻腔黏膜的嗅细胞。

（二）味觉

可溶性物质作用于味蕾产生的感觉叫做味觉

引起味觉的适宜刺激是可溶于水或液体的物质。

接受味觉刺激的感受器是位于舌表面、咽后部和腭上的味蕾。

三、内部感觉

内部感觉是指反映机体内部状态和内部变化的感觉，包括：

（一）动觉

反映身体各部分运动和位置的感觉叫运动觉。

（二）平衡觉

反映头部位置和身体平衡状态的感觉叫平衡觉，也叫静觉

（三）内脏感觉

内脏感觉也叫机体觉。机体内部器官受到刺激时产生的感觉叫机体觉。

一．感觉和感觉的意义。

  感觉——人脑对事物的个别属性的认识。感觉在我们的生活和工作中，具有重要的意义：

1，感觉提供了内外环境的信息。

2，感觉保证了机体与环境的信息平衡。

3，感觉是一切较高级、较复杂心理现象的基础，是人的全部心理现象的基础。

感觉是神经系统对外界刺激的反应，它和一切心理现象一样，具有反射的性质。感觉不仅包含了感受器的活动，还包含了效应器的活动。

美籍的德国心理学家考夫卡把刺激分成 近刺激 和 远刺激。

近刺激是指来自物体本身的刺激。如苹果是圆的；远刺激是感觉器官直接接受到的刺激。如从侧面看苹果。

二．感觉的编码

1，感觉编码——我们的神经系统不能直接加工外界输入的物理能量和化学能量，这些能量必须经过感官的换能作用，才能转化为神经系统能够接受的神经能或神经冲动。这个过程就是我们说的感觉编码。

2，德国生理学家缪斯提出了神经特殊能量学说。认为各种感觉神经具有自己特殊的能量，他们在性质上是互相区别的。每种感觉神经只能产生一种感觉，而不能产生另外的感觉。它否定了感觉是对客观世界的认识，在认识论上是错误的。

3，感觉编码的研究有两种代表性的理论：特异化理论和模式理论

A，特异化理论－不同性质的感觉是有不同的神经元来传递信息的。

B，模式理论－编码是由整组神经元的激活模式引起的，只不过某种神经元的激活程度较大，而其他神经元的激活程度较小。

三．感受性与感觉阈限

1，绝对感受性和绝对感觉阈限

A，绝对感觉阈限－刚刚能引起这种感觉的最小刺激量。

B，绝对感受性－人的感官器官觉察这种微弱刺激的能力。

绝对感觉阈限和绝对感受性成反比！

2，差别感受性和差别阈限

A，差别阈限－刚刚能引起差别感觉的刺激物间的最小差异量

B，差别感受性－对最小差异量的感觉能力。

差别感受性与差别阈限在数值上也成反比例！

韦伯定律：K＝△I / I    （I为标准刺激的强度或原刺激量；△I为引起差别感觉的刺激增量，即JND；K为一个常数。）

根据韦伯分数的大小，可以判断某感觉的敏锐度。韦伯分数越小，感觉越敏锐。但是，韦伯定律只适应于强度的中等刺激。

  四．刺激强度与感觉大小的关系

感觉强度与感觉大小存在两种关系：费希纳的对数定律 和 斯蒂文斯的乘方定律

1，对数定律  P＝K logI        （P为感觉量，即感觉强度；K为韦伯定律中的常数；I为指的是刺激量。）

公式表明当刺激强度按几何级数增加时，感觉强度只按算术级上升。当物理量迅速上升时，感觉量是逐步变化的。

注意：费希纳的对数定律是在韦伯定律的基础上研究的，所以该定律只有在中等强度的刺激时才适用。

2，乘方定律  P＝K In         

（P为感觉的大小；I是指刺激的物理量；K和n是被评定的某类实验的常定特征。）

  公式表明知觉的大小是与刺激量的乘方成正比例。

  五．视觉的生理机制：

视觉－光刺激于人眼所产生的。          视觉的生理机制包括折光机制、感觉机制、传导机制、中枢机制。

眼球包括眼球壁和眼球内容物。

眼球壁分三层：外层为巩膜和角膜（屈光作用）； 中层为虹膜、睫状肌和脉络膜； 内层是网膜（感光）和视神经内段。

眼球内容物包括晶体、房水和玻璃体。 都是屈光介质。眼球外面还有三对眼肌，分别受动眼神经、滑车神经、外展神经支配。

网膜是眼球的光敏感层。由 外层的锥体细胞和棒体细胞； 中间的双极细胞； 内层的神经节细胞。

棒体细胞和锥体细胞不同点：

1，形态上具有明显的区别。一个是棒状一个是椎状。

2，在网膜上的分布也不同。网膜上对光最敏感的区域中央窝只有锥体细胞没有棒体细胞；离开中央窝棒体细胞逐渐增多，在16－20度处最多。在网膜的边缘只有少量的锥体细胞。在中央窝附近，有一个对光不敏感的区域叫盲点，来自视网膜的视神经节细胞的神经纤维在这里聚合成视神经。

3，功能不同。棒体细胞是夜视器官，在昏暗的照明条件下起作用，主要感受物体的明、暗；锥体细胞是昼视器官，在中等和强的照明条件下起作用主要感受物体的细节和颜色。

六．视觉的基本现象：

视觉的基本现象有：明度、颜色、视觉中的空间因素和时间因素。

色觉理论：

1，三色说：英国科学家托马斯.杨，假定认得视网膜有三种不同的感受器，每种感受器只对光谱的一个特殊成分敏感。当他们分别受到不同波长的光刺激时，就产生不同的颜色经验。但是这个理论无法解释红绿色盲。

2，对立过程理论：黑林提出了四色论，这是对立过程理论的前身，黑林认为：视网膜存在着三对视素：黑－白视素、红－绿视素、黄－蓝视素。他们在光的刺激下表现为对抗的过程，即同化作用和异化作用。赫尔维奇和詹米逊用心理物理学方法证实了黑林的对立过程理论。发现了三种对立细胞：黑白、红绿、黄蓝。其中黑白细胞与明度有关，红绿和黄蓝细胞与颜色编码有关。

有这些发现，我们相信：在视网膜上存在的三种锥体细胞，分别对不同波长的光敏感。在网膜水平，色觉是按三色理论提供的原理产生的；而视觉系统更高水平上，存在着功能对立的细胞，颜色的信息加工表现为对立的过程。

七．视觉的一些现象：

1，暗适应－照明停止或由亮处转入暗处时视觉感受性提高的时间过程。

2，明适应－照明开始或有暗处转入明处时视觉感受性下降的时间过程。

3，普肯耶现象－当人们从锥体视觉向棒体视觉转变时，人眼对光谱的最大感受性将向短波方向移动，因而，出现了明度不同的变化，这种现象就叫普肯耶现象。

4，马赫带－指人们在明暗变化的边界，常常在亮区看到一条更亮的光带，而在暗区看到一条更暗的线条。这就是马赫带现象，马赫带不是由于刺激能量的分布，而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果。

5，后像－刺激物对感受器的作用停止后，感觉现象并不立即消失，它能保留一个短暂时间，这种现象就叫后像。

6，闪光融合－断续的闪光由于频率增加，人们会得到融合的感觉，这种现象叫闪光融合。

7，视觉掩蔽－在某种时间条件下，当一个闪光出现在另一个闪光之后,这个闪光能影响到对前一个闪光的觉察,这种效应叫视觉掩蔽。

8，视敏度－指视觉系统分辨最小物体或物体细节的能力。

八．听觉基本现象：

1，音调和频率的关系：音调是一种心理量，它与声波的物理特性频率的变化不完全对应。在1000赫兹以上，频率与音调几乎是线性的，音调的上升低于频率的上升；但在1000赫兹以下，频率与音调的关系不是线性的，音调的变化快于频率的变化。

2，音响和频率的关系：在相同的声压水平上，不同频率的声音响度是不同的。而不同的声压水平却可产生同样的音响

3，人的听觉频率范围为16赫兹－20000赫兹，其中1000赫兹－4000赫兹是人耳最敏感的区域。

4，声音掩蔽－一个声音由于同时起作用其他声音的干扰而使听觉阈限上升。

九．听觉理论

1，频率理论－也叫电话理论。是1886年，物理学家罗.费尔提出来的。  认为：内耳的基底膜和镫骨按相同的频率运动，振动的数量与声音的原有频率相适应。 频率理论很难解释人耳对声音频率的分析，人耳基底膜不能作每秒1000次以上底运动。

2，共鸣理论－也叫位置理论。是赫尔姆霍茨提出。 因为基底膜的横纤维长短不同，因而能够对不同频率的声音产生共鸣。 后来人们发现基底膜横纤维的长短与频率的高低之间并不对应。

3，行波理论－生理学家冯.贝克西发展了共鸣理论提出了新的位置理论－行波理论。  认为：声波传到人耳，将引起整个基底膜的振动，振动从耳蜗底部开始，逐渐向蜗顶推进，振动的幅度也随着逐渐增高，从而实现了对不同频率的分析。但是行波理论难以解释500赫兹以下的声音对基底膜的影响。（但可以用频率理论解释）

4，神经齐射理论－韦弗尔提出的。  认为：当声音频率低于400赫兹时，听神经个别纤维的发放频率是和声音的频率对应的，当声音频率提高，个别神经纤维无法单独对它作出反应，这种情况下，神经纤维将按齐射原则发生作用。但是，对于5000赫兹以上的频率，神经齐射理论无法解释。

十．其他感觉

1，肤觉：触觉、冷觉、温觉、痛觉。           

2，嗅觉和味觉               

3，内部感觉：动觉、平衡觉和内脏感觉。

附录：名词解释

1，感觉编码－我们的神经系统不能直接加工外界输入的物理能量和化学能量，这些能量必须经过感官的换能作用，才能转化为神经系统能够接受的神经能或神经冲动。这个过程就是我们说得感觉编码。

2，差别阈限和差别感受性－刚刚能引起差别感觉的刺激物间的最小差异量，叫差别阈限；对这一最小差异量的感觉能力叫差别感受性。差别感受性和差别阈限在数值上成反比例。

3，侧抑制－是指相邻的感受器之间能够互相抑制的现象。

4，普肯耶现象－当人们从锥体视觉向棒体视觉转变时，人眼对光谱的最大感受性将向短波方向移动，因而，出现了明度不同的变化。这种现象就叫普肯耶现象。

5，马赫带－指人们在明暗变化的边界，常常在亮区看到一条更亮的光带，而在暗区看到一条更暗的线条。这就是马赫带现象，马赫带不是由于刺激能量的分布，而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果。

6，后像－刺激物对感受器的作用停止后，感觉现象并不立即消失，它能保留一个短暂时间，这种现象就叫后像。

7，闪光融合－断续的闪光由于频率增加，人们会得到融合的感觉，这种现象叫闪光融合。

8，视觉掩蔽－在某种时间条件下,当一个闪光出现在另一个闪光之后,这个闪光能影响到对前一个闪光的觉察,这种效应叫视觉掩蔽。

9，视敏度－指视觉系统分辨最小物体或物体细节的能力。