(一)感觉在人类生活中有什么意义?
首先,感觉提供了内外环境的信息。通过感觉,人能够认识外界物体的颜色、明度、气味、软硬等。其次,感觉保证了机体与环境的信息平衡。人们从周围环境获得必要的信息,是保证机体正常生活所必需的。信息超载或不足,都会破坏信息的平衡,给机体带来严重的不良影响。感觉还是一切较高级、较复杂的认知活动的基础,也是人的全部心理现象的基础。人的知觉、记忆、思维等复杂的认识活动,必须借助于感觉提供的原始资料。人的情绪体验,也必须依靠人对环境和身体内部状态的感觉。总之,没有感觉,一切较复杂、较高级的心理现象就无从产生。
(二)什么叫神经特殊能量说?如何评价?
19世纪,德国著名生理学家缪勒(Johannes Müller,1801—1858)提出的一种关于感觉编码的学说,称为神经特殊能量学说(theory of specific nerve energy)。该学说认为,每种感觉神经具有自己特殊的能量,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,如视神经受到刺激产生视觉,听神经受到刺激产生听觉等。感官的性质不同,感觉神经具有的能量不同,由此引起的感觉也不同。从现代神经生理学的发现来看,大脑不能直接接受和加工物体发出的各种能量,而只能加工经过感受器的换能作用后产生的神经冲动,在这个意义上,缪勒的主张是对的。感觉是由感官的性质,或感官的特殊能量决定的。这个过程是一个感觉编码的过程。但是,缪勒从感觉神经具有特殊能量出发,进一步得出了认识论上的某些结论,认为我们感觉到的东西,不是外界的物体,而是我们自己的神经,即神经的某种特殊状态,因此“我们所知道的只是我们的感觉”。这个结论就不对了。人脑对神经信号的加工是一种译码(或解码)过程,它能揭示这种神经信号所代表的现实刺激物的特性,帮助人们获得关于外部世界的知识。从进化的观点来看,人类具有现在的视觉、听觉等各种不同的感觉,是机体适应环境的结果。感觉不是把人与外界隔离开来,而是让人有可能更好地接受外界的信息,有利于人的生存和发展。
(三)为什么说人们对刺激大小的判断会受到背景效应的影响?
在研究感觉量与刺激量的关系时,实验常常要求被试对刺激量或感觉量做出主观的评定。这个过程不仅会受到被试反应偏向的影响,也就是受被试设定的“反应标准”的影响,还会受到背景效应的影响。例如,在缪勒—莱耶错觉中,客观上长度相等的两条线段(图中的a和b),由于处在不同的背景中,感觉的长度是不一样的(见图3-1),处在两个小正方形间的线段b看上去比处在两个大正方形间的线段a要长些,原因是它们处在大小不同的正方形背景中。这就显示了背景对刺激大小判断的影响。
图3-1 缪勒—莱耶错觉
(四)对照分析视杆细胞和视锥细胞的结构与功能差异。
从数量上看,人的网膜上有1.2亿个视杆细胞和600万个视锥细胞。视杆细胞的数量远远多于视锥细胞的数量。由于数量上的差异,两种细胞的感受野投射到外侧膝状体和皮层细胞上的投射比率有很大差异。
从形态上看,两种细胞有明显的区别。视杆细胞细长,呈棒状,长度为0.04~0.06mm,直径为0.002mm。视锥细胞短粗,呈锥形,长度为0.028~0.058mm,直径为0.0025~0.0075mm。
从分布的位置看,两种细胞在视网膜上的分布不同。在视网膜中央凹,只有视锥细胞,没有视杆细胞,这是视网膜上对光最敏感的区域。离开中央凹,视杆细胞急剧增加,在16°~20°视角处最多。视网膜边缘只有少量的视锥细胞。
从功能上看,视杆细胞和视锥细胞的功能也有显著区别。视杆细胞是夜视器官,它们在昏暗的照明条件下起作用,主要感受物体的明暗;视锥细胞是昼视器官,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。
(五)什么叫感觉适应?研究感觉适应的意义是什么?
感觉适应指感觉系统的感受性由于刺激的持续作用而出现提高或降低的变化。以视觉为例,当我们从阳光照射的室外进入电影院,或在夜晚由明亮的室内走到昏暗的室外,都会出现适应过程。开始时觉得一片漆黑,什么也看不见,经过一段时间,眼睛开始能看清黑暗中的物体,说明视觉感受性提高了。这种适应称为暗适应。相反,当我们白天看完电影,从电影院出来时,开始觉得光线耀眼,但很快就恢复了正常状态,即感受性下降了,这种适应称为明适应。暗适应的时间通常较长,而明适应的时间很短。
除视觉外,在听觉、嗅觉、味觉和皮肤觉中,也能观察到明显的适应现象。俗话说:“入芝兰之室,久而不闻其香;入鲍鱼之肆,久而不闻其臭”,就是一种嗅觉的适应现象。
感觉适应提高或降低了我们对刺激的敏感性,因而有利于人与环境的平衡,对个体的生存和发展具有重要的意义。
适应既发生在感受器中,如视杆细胞和视锥细胞中,也发生在大脑皮层的相应区域。例如,在重复呈现某种视觉刺激,如文字或图片时,大脑皮层会出现激活水平下降的情况,这是皮层水平的适应。
(六)视觉三色说及其发展。
视觉三色说是由英国科学家托马斯·杨在19世纪初提出的一种解释颜色视觉的学说。该学说假定,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。当它们分别受到不同波长的光刺激时,就产生不同的颜色经验。1860年,赫尔姆霍茨发展了这个学说,认为每种感受器对各种波长的光都有反应,而不只对一种波长敏感,但对其中的一种最敏感,如红色感受器对长波更敏感,绿色感受器对中波更敏感,蓝色感受器对短波更敏感。因此,当光刺激作用于眼睛时,将在三种感受器中引起不同程度的兴奋。各种颜色经验是由不同感受器按相应的比例进行活动而产生的。
三色理论得到一些实验结果的支持。研究发现,视网膜上存在三组不同的视锥细胞,一组视锥细胞能吸收波长约450毫微米的光(蓝),另一组能吸收波长约540毫微米的光(绿),第三组能吸收波长约577毫微米的光(近似红光)。这些受纳器分别叫作短波、中波和长波受纳器。
但是,这个理论也有明显的缺陷。例如,它不能解释红绿色盲。红绿色盲的患者把光谱的短波部分看作蓝色,把长波部分看作黄色,因而没有红绿经验。按三色理论,这种患者应该缺乏感红和感绿的视锥细胞。由于三色理论假定黄是由红绿混合产生的。因此,缺乏感红和感绿装置的病人,不应该具有黄色的经验,这和病人的实际色觉经验不符合。
后来,科学家提出了对立过程理论,用红绿、黄蓝、黑白等对立过程来解释颜色视觉,这个学说也得到了实验结果的支持。现代色觉理论倾向于将两种学说统一起来,假定在视网膜上存在三种视锥细胞,分别对不同波长的光敏感,换句话说,在视网膜水平上,色觉是按三色理论提供的原理产生的。而在视觉系统更高级的水平上,存在着功能对立的细胞,颜色的信息加工表现为拮抗过程。
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颜色拮抗加工的神经机制
大量神经生理学研究的证据表明,视觉系统在视网膜锥体细胞以上的水平采用了拮抗加工的方式,对神经节细胞和外侧膝状体神经元活动记录显示,有些神经元在一定波长的光刺激中央凹时,可被激活,而在受到另外波长的光刺激时,处于抑制状态。
有研究者发现,金鱼的神经节细胞对白光可产生“开”“闭”反应,但是如果受到单一波长的光刺激作用,一个特定的神经元表现为对某一段波长的光刺激做出兴奋或“开”反应,对另一段波长的光刺激做出抑制或“闭”反应。也就是说,一个神经节细胞的“开”“闭”反应因光刺激长短的不同而不同。
有研究者把微电极插入恒河猴外侧膝状体的单个神经元中,记录神经元对不同波长光刺激的反应,发现对于有些神经元,所有波长的光刺激都可以引发其兴奋的增强或减弱,但是存在一种对抗性神经元,其神经电活动发放的频率因光刺激的波长不同而发生变化。某些波长的光刺激可诱发其兴奋,而另一些波长的光刺激则诱发其抑制。总体显示放电频率与光刺激波长有关。例如,一类神经元对长波的红光产生兴奋反应,对中等波长的绿光产生抑制反应,称为+红-绿对抗细胞。
采用现代脑成像技术的研究显示,存在以对抗方式反应红绿、黄蓝刺激的脑细胞。这类神经元对光谱一端的波长产生兴奋反应,对另一端的波长产生抑制反应,以兴奋和抑制方式完成对颜色信息的编码。这样我们可以把颜色信息在视觉系统的加工分成两个阶段,首先颜色信息在视网膜水平的三种感受器得到初步加工,然后颜色信息传送到视觉系统更高水平的颜色对抗神经元上。
资料来源:高湘萍,2011.
(七)什么叫马赫带?它是怎样产生的?
马赫带是指人们在明暗变化的边界上,常常在亮区看到一条更亮的光带,在暗区看到一条更暗的光带。例如,当我们凝视窗棂时,会觉得在窗棂两侧各镶上了一条明亮和浓黑的线,即在窗棂的一侧出现一条更明亮的线条,在窗棂的另一侧出现一条更暗的线条。在观察影子的时候,在轮廓线的两侧也会看到这种现象。暗的地方更暗,亮的地方更亮。实际上,亮区的刺激强度一样,暗区的刺激强度也一样,因此我们看到的一亮、一暗的光带不是由刺激强度的实际分布造成的,而是神经网络对视觉信息进行加工的结果。
图3-2说明了马赫带是怎样产生的。在强刺激(假定为100个单位)的作用下,亮区一侧的细胞A分别接受了来自两侧细胞的抑制(假定为10%),其数值都是10个单位,结果它的输出为80个单位;而细胞B来自亮区一侧的抑制为10个单位,来自暗区一侧的抑制为2个单位,结果它的输出为88个单位,这样就在亮区边界处出现了一条更亮的光带。同样在弱刺激(假定为20个单位)的作用下,暗区一侧的细胞C接受了来自亮区一侧细胞的抑制(10个单位)和来自暗区一侧细胞的抑制(2个单位),结果它的输出为8个单位,而细胞D接受的两侧抑制(假定为10%)都是2个单位,结果它的输出为16个单位,这样就在暗区边界处出现了一条更暗的光带。马赫带说明了刺激强度和亮度的复杂关系。强度是一个物理量,亮度是一个心理量。亮度会随强度的变化而变化,但两者的关系不是线性的。在马赫带中,强度以阶梯的方式变化,由强逐渐变弱,而亮度并不同步变化。这种变化有利于物体轮廓的形成。
图3-2 马赫带的产生
资料来源:Goldstein,1984.
(八)什么是听觉感受器?
听觉感受器是附着在柯蒂氏器上的毛细胞。这些细胞的长短不一样,短纤维对应高频的震动,长纤维对应低频的震动,因而对不同频率的声音敏感。在这里完成能量的变换,由声音的物理能量转换为神经冲动,并将这种冲动传到大脑的听觉中枢,从而产生听觉。
(九)噪声会怎样伤害你的听觉?
噪声对听觉的影响与它的强度有关,也与噪声的持续时间有关。不同强度的声音对听力的损伤是不同的。超过140分贝的强烈噪声几乎能立即损害你的听力,但即使是相对弱些的噪声,如果持续时间过长(如几小时),也会造成听力的损害。
(十)试说明肤觉对人类生活的影响。
肤觉的重要意义表现在:
①人们通过肤觉可以认识物体的软硬、粗细、轻重等特性。
②肤觉和视觉与其他感觉相联合,能认识物体的大小和形状,因此在对事物的空间特性的认识中有重要意义。
③在视觉、听觉损伤的情况下,肤觉起着重要的补偿作用。盲人用手指认字、聋人靠振动觉欣赏音乐,都利用了肤觉来补偿视觉和听觉的缺陷。
④肤觉对维持机体与环境的平衡也有重要的作用。如果人们丧失痛觉和温觉、冷觉,就不能回避各种伤害人体的危险,也不能实现对自身体温的调节。
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喧闹噪声的干扰
现代生活中汽车的喇叭声、工厂机器的轰鸣声、冲击钻劈开公路的声音不绝于耳。所有这些噪声的强度引发了这样一个问题,在短时间内接受极度强烈的声音,如靠近耳朵的炮火声,以及长时间持续接受强烈的声音,如震耳欲聋的音乐,都会损害感受细胞和听神经。
伴随着工业化、动力工具和喧闹的娱乐活动,自1971年以来的20年中,45~60岁的美国人“无法听见和理解日常对话”的比例达到了87%,这一结果没有什么太令人惊讶的。具有讽刺意味的是,健康俱乐部和健身中心——通常播放100分贝以上的音乐——可能会损害健身者的听觉健康。
噪声不仅会损害我们的听觉,而且会影响我们的行为。当慕尼黑的国际机场开始启用后,已经关闭的旧机场附近学生的阅读和长时记忆成绩有了改善,而新机场附近儿童的成绩却出现了微弱的降低。一直生活在噪声环境下的工人,住在机场附近的居民和住在铁路、高速公路旁公寓里的居民,更可能会出现与压力相关的失调障碍、高血压、焦虑和无助感等身心方面的问题。
资料来源:迈尔斯,2006.