我们如何感知世界

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1、我们如何认识世 界？,我们的知识又是怎样得到的？,这一切均始于我们的感觉！,教学目标：,通过本章的教学，使学生掌握感觉的基本概念，了解感觉编码的相关理论，理解感受性与感觉阈限的关系，以及韦伯定律、对数定律和乘方定律。了解视觉、听觉的生理机制以及色觉和听觉理论。,目录,第一节 感觉的一般概念 第二节 感觉的测量 第三节 视觉 第四节 听觉 第五节 其他感觉,第一节 感觉的一般概念,红颜色,香气味,甜味道,平滑的表面,落地有声,视觉,嗅觉,味觉,触摸觉,听觉,一、什么是感觉与知觉,感觉,个别属性,个别属性,个别属性,个别属性,个别属性,知觉,整体,1.感觉的定义,感觉（sensation）:人脑对

2、事物的个别属性的认识。,2. 感觉的编码,外界输入的 物理能量 和化学能量,感官的 换能作用,神经系统 能够接受的 神经能或 神经冲动,德国生理学家缪斯提出了神经特殊能量学说。 他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。 这否定了感觉是对客观世界的认识，在认识论上是错误的。,感觉的编码,特异化理论和模式理论,特异化理论(specificity theory),感觉,视觉神经元,听觉神经元,痛觉神经元,嗅觉神经元,味觉神经元,肤觉神经元,视 觉,听 觉,痛 觉,嗅 觉,味 觉,肤 觉,感觉的编码,模式理论(pattern

3、theory)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。,编码,二、感觉的生理基础,分析器,1.分析器,感受器,中枢 相应区域,传入神经,温度感受器(冷、热)皮肤感受器 机械感受器(压力差、触觉)外感受器 痛觉感受器(痛觉)化学感受器 味觉,嗅觉 感受器 声感受器 听觉光感受器 视觉内感受器 本体感受器 肌梭、肌腱内脏感受器 肺牵张、颈动脉窦感受器、颈动脉体感受器,2.感受器的种类,三、 感觉的意义,感觉（sensation）:人脑对事物的个别属性的认识。,感觉提供了内外环境的信息。,感觉保证了机体与环境的信息平衡。,感觉是人全部心理现象的

4、基础。,感觉 的意义,感 觉 剥 夺 实 验 装 置,第二节 感觉的测量,1. 感受性与感觉阈限,绝对感受性和绝对感觉阈限 绝对感觉阈限(absolute sensory threshold),绝对感受性（ absolute sensitivity）人的感官器官觉察这种微弱刺激的能力。,近刺激和远刺激,绝对阈限,绝对阈限是否“绝对”？,个体差异（期望、动机、疲劳） 情境 产生感觉需要具备两方面的条件：一是具有一定的感觉能力；二刺激物必须达到一定的程度。这就涉及到感受性和感觉阈限的问题。 绝对感受性可以用绝对感觉阈限来衡量。两者在数值上成反比的关系，即绝对感觉阈限越大，感受性就越小。用公式表示为

5、： E=1/R这里，E代表绝对感受性，R代表绝对感觉阈限。 注意：把绝对阈限看成某个固定的刺激量是不妥当的。 操作定义：多次呈现不同强度的刺激，有一半时间能觉察到的刺激强度。,2.差别感受性和差别阈限,差别阈限（difference threshold）,差别感受性（difference sensitivity）对最小差异量的感觉能力。,差别阈限,韦伯定律（Webers law）：,KI / 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为常数。） 根据韦伯分数的大小，可以判断某种感觉的敏锐度。韦伯分数越小，感觉越敏锐。但是，韦伯定律只适应于中等强度的刺激。,有关

6、刺激强度与感觉大小关系的理论：,费希纳的对数定律： PK logI 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。举例：已知某个光线的物理强度 I=10，常数K=1，由它引起的感觉强度为1。若I=20，此时的感觉强度为1.3。可见，当刺激强度按几何级数增加时，感觉强度只按算术级数上升。,有关刺激强度与感觉大小关系的理论：,斯蒂文斯的乘方定律：PK In 知觉的大小是与刺激量的乘方成正比例的。 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。,斯蒂文斯的乘方定律：PK In,在理论上，它说明对刺激大小

7、的主观尺度可以根据刺激的物理强度的乘方来标定。在实践上， 它可以为某些工程计算提供依据。但是，用数量估计法所得到的乘方定律，要受到背景效应和反应偏向的影响。有人指出：小范围的刺激比大范围的刺激，产生较陡峭的乘方函数，即得到较大的指数；当使用的刺激接近于绝对阈限时，乘方函数的斜率较大；选定的标准刺激越大，乘方函数的斜度愈陡峭。可见，在不同刺激条件下，某种感觉的乘方函数的指数是变化着的。,3 .感觉阈限的测定,极限法（最小变化法） 常定刺激法 调整法 信号检测法（Signal Detection Theory）,2018年9月21日星期五,PSYCHOLOGY,29,感觉阈限的测定,判断的四种可能

8、性 击中、漏报、误报、正确（无信号） 绝对阈限绝对吗？ 噪音与信号 判断的必要: Sensitivity Vs. Response bias 信号侦察论的基本假设 感觉能力短时间不会有多大变化，但判断标准却可以随时变化（愿望、奖惩等）,第三节 视觉,1 .视觉的生理机制,视觉光刺激于人眼所产生的。 其生理机制：折光机制、感觉机制、传导机制和中枢机制。,光感受器,眼球构造,眼睛的重要组成部分及其功能,（ ）角膜 1.调节瞳孔大小 （ ）虹膜 2.改变水晶体的凸度 （ ）水晶体 3.维持眼压，保持眼球形状 （ ）毛状肌 4.使光线发生屈折进入眼内 （ ）玻璃状液 5.调节远近视觉，作用有如透镜 （

9、 ）网膜 6.光汇聚在这里，由光感细胞进行处理,答案：4、1、5、2、3、6,视杆细胞和视锥细胞,网膜,视觉的投射区,视觉的直接投射区为大脑枕叶的纹状区，这是实现对视觉信号初步分析的区域。与纹状区邻近的另一些脑区，负责进一步加工视觉的信号，产生更复杂、更精细的视觉。如认识形状、分辨方向等。 从20世纪60年代以来，休伯和威塞尔等（Hubel & Wiesel, 1959）对视觉感受野的系统研究，对解释视觉的中枢机制产生了深远的影响。 视觉感受野：指网膜上的一定区域或范围，当它们受到刺激时，能激活视觉系统与这个区域有联系的各层神经细胞的活动。网膜上的这个区域就是这些神经细胞的感受野。 网膜上一个

10、较小的范围成为外侧膝状体上一个细胞的感受野。两种不同形式的中心圆（On-center，off surround ）和（Off-center，on surround）由于若干个外侧膝状体细胞共同会聚到一个皮层细胞上，因而皮层细胞的感受野是网膜上的一个更大的区域。 皮层细胞的感受野具有对抗性质的两个区域：开区和关区。,特征觉察器,休伯和威塞尔把皮层细胞分为简单细胞、复杂细胞和超复杂细胞。 根据感受野的研究，休伯等人认为，视觉系统的高级神经元能够对呈现给网膜上的、具有某种特性的刺激物作出反应。这种高级神经元叫特征觉察器（ Feature detector）,它是枕叶皮层中的专门细胞，只有当感受野中的

11、刺激符合特定的模式或定向，诸如竖条或横条时，细胞才反应。高等哺乳动物和人类的视觉皮层具有边界、直线、运动、方向、角度等特征觉察器，由此保证了机体对环境中提供的视觉信息作出选择性的反应。,运动视觉功能系统和色彩视觉功能系统,视觉系统存在两条通路。大细胞通路(M 通路)和小细胞通路（P通路）。大细胞通路从网膜A型神经节细胞经丘脑外侧膝状体最内两层的大神经元，到达初级视皮层（V1）的4B区，再到达二级视皮层（V2）的粗条纹区，其功能为分析运动(V3,V5)和深度V5）；小细胞通路从网膜B型神经节细胞经过外侧膝状体靠外四层的小神经元，到达初级视皮层（V1）的色斑区和色斑间区，再到达二级视皮层（V2）的

12、细条纹区，其功能为分析颜色（V4）和形状（V3、V4）。 与这两条通路相联系的是两个不同的视觉功能系统运动系统和色彩系统。前者处理物体运动时的形状信息，主要与运动有关；后者处理特定波长的信息，主要与颜色有关。,章鱼的眼睛,昆虫的复眼,复眼由单眼组成,复眼成的象，尚需经脑整合,2. 视觉的基本现象,在人类的所有感觉中，视觉（visual sense）无疑是最重要的。 光线的基本特性有：波长、强度、空间分布和持续时间。我们的视觉系统在反应光的这些特性时，便产生了一系列视觉现象。,明度,明度与视亮度 明度是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。一般来说，光线越强，

13、看上去越亮；光线越弱，看上去越暗。 注意：明度不仅决定于物体照明的强度，而且决定于物体表面的反射系数。物体表面的反射系数越大(最大为1)，看上去就越明亮。另外，光强与明度并不完全对应。 视亮度指从白色表面到黑色表面的感觉连续体。它是由物体表面的反射系数决定的，而与物体的照度无关。物体表面的反射率高，显得白；反射率低，显得黑。举例：不论在强烈日光下还是在昏暗灯光下，黑煤看上去总是黑的，这是由物体表面的反射率决定的。,明度与波长,人眼对不同波长的光线的感受性是不同的。 锥体细胞对光谱的中央部分(约555nm)最敏感，对低于500nm和高于625nm的波长的感受性要差得多。 棒体细胞对较短的波长具有

14、最大感受性。它们对短波一端较敏感，而对波长超过620毫微米的红光，几乎是不敏感的。 根据上述特点，当人们从昼视觉向夜视觉转变时，人眼对光谱的最大感受性将向波短方向移动，因而出现了明度的不同变化。在昼视觉条件下，如果我们选择两个具有40%的相对光谱感受性的光线(例如，500nm的绿光和620nm的红-橙光)，它们的明度看上去应该相同。如果这时将光强降低，改用棒体细胞来完成明度辨别，那么绿光就会比红-橙光显得明亮得多。日常生活中，我们也能见到这种现象。例如，阳光照射下，红花与蓝花同样亮当夜幕降临时，蓝花比红花更亮些。这种现象叫普肯耶(Purkinje)现象。,颜色,什么是颜色：颜色(color)是

15、光波作用于人眼所引起的视觉经验。在日常生活中，有广义的和狭义的之分。广义的颜色包括非彩色和彩色；狭义的颜色仅指彩色。颜色具有三个基本特性，即色调、明度和饱和度。 色调(hues)主要决定于光波的波长。对光源来说，由于占优势的波长不同，色调也就不同。如果700毫微米的波长占优势，光源看去是红的。对物体表面来说，色调取决于物体表面对不同波长的光线的选择性反射。 明度(brightness)指颜色的明暗程度。它明度决定于照明的强度和物体表面的反射系数。 饱和度(saturation)指某种颜色的纯杂程度或鲜明程度。纯的颜色都是高度饱和的。例如鲜红等。混杂上白色、灰色或其它色调的颜色，是不饱和的颜色。例如粉红等。完全不饱和的颜色根本没有色调，如黑白之间的各种灰色。,颜色的三个特性及其相互关系,颜色的三个特性及其相互关系，可以用三度空间的颜色锤体来说明（见图）。在颜色锤体中，垂直轴代表明度的变化，上端是白色，下端是黑色，中间是灰色。锤体的圆周代表各种不同的色调，依红、橙、黄紫排列。从圆周到中心表示饱和度的变化，圆周上各种色调的饱和度最高；离开圆周，距中心越近，颜色越不饱和。从图中可以看出，很明或很暗的颜色都是比较不饱和的，只有中等明度的颜色能够获得最大程度的饱和。,