آستانه حسی

آستانه حسی (به انگلیسی: sensory threshold[۱]) در دانش روان فیزیک ، ضعیفترین محرک محسوس است . مگر در موارد خاص که تعریف دیگری ارائه شده باشد. معمولاً ضعیفترین محرک محسوس، ضعیفترین محرکی منظور میشود که در نیمی از موارد، کشف شده باشد. در قرن ۱۷ میلادی فلاسفه تجربه گرایی مانند جان لاک معتقد بودند که ذهن انسان نظیر لوحه ای نا نوشته است . محرکهای حسی روی این لوحه، اثراتی بجای میگذارند ؛ و تنها این اثرات باقی مانده بر لوحه، همه تجارب ما را تشکیل میدهند. بعد ها در قرن ۱۸ میلادی فلاسفه دیگری مانند ایمانوئل کانت از دیدگاه عقل گرایی این ادعا را مورد انتقاد قرار دادند. کانت معتقد بود که ذهن انسان یک لوحه نانوشته نیست. بلکه لوحه ای است که از قبل الگوهایی روی آن نقش بسته اند. محرکهای حسی، تنها در حدود این الگوهای از قبل تنظیم شده، ثبت میگردند؛ و تجارب ما را میسازند. این مباحث فلسفی بعدها دستمایه ای شد برای ارنست هاینریش وبر تا مطالعات آزمایشگاهی خود را پیرامون این عقاید آغاز کند. اگر کسی در کوله پشتی شما یک سنگ نیم کیلویی قراردهد و شما از این تغییر بی خبر باشید. آیا وقتی کوله را از زمین برمیدارید متوجه خواهید شد؟ البته اگر کوله پشتی شما از قبل خالی بوده باشد ؛ کشف نیم کیلو وزن اضافه، ساده است. اما اگر از قبل کوله پشتی شما ۲۰ کیلو بار شده باشد؛ این اضافه وزن قابل توجه نیست. این تفاوت در زمینه قبلی و تناسب آن با حداقل تفاوت محسوس، اولین بار توسط ارنست هاینریش وبر مورد تفحص قرار گرفت. تفکرات او پیرامون چگونگی تعیین و تعریف آستانه حسی منجر به ایجاد تقسیماتی جدید و ابداع اصطلاحات جدیدی شد.

در ادامه برای اندازه گیری ارتفاع آستانه در مورد هر یک از حواس اصلی ، روشهایی توسط وبر و دیگران تکامل یافتند. تا به حال چندین نوع مختلف، آستانه حسی پیشنهاد شده اند .پیش از ارنست هاینریش وبر، بین آستانه حسی و انواع مختلفی که زیر مجموعه آستانه حسی محسوب میشوند تفاوتی تعریف نشده بود.

از جمله:

° آستانه مطلق: ضعیفترین محرک محسوس

° آستانه تشخیص: ضعیفترین محرکی که نه تنها وجودش کشف شود بلکه نوعش تعیین شود.

° آستانه تفاوت: ضعیفترین سطح تغییر در شدت یک محرک که دستگاه حسی قادر به کشف آن باشد.(حداقل تفاوت قابل توجه / به انگلیسی: just noticeable difference)

° آستانه نهایی: سطحی از شدت یک محرک که پس از آن هیچ تفاوتی با افزایش شدت محرک، حس نشود.در بعضی دیگر از زبانها سابقاً (سقف نهایی) نامیده میشد.

در ادامه ، این تحقیقات و مباحث بین وبر و دیگران منجر به پیشنهاد قانونی شد. قانونی که پس از تکمیل توسط گوستاو تئودور فچنر بمنظور قدرشناسی از زحمات ارنست هاینریش وبر، ( قوانین وبر فچنر به انگلیسی:Weber–Fechner ) نامگذاری شد.

آستانه مطلق

آستانه مطلق در اصل ضعیف‌ترین محرک محسوس را گویند. اما در عمل چون حس یک محرک، مانند شنیدن یک صدا، می‌تواند دچار خطا شود. محسوس بودن، بعنوان حس محرک، بصورت محسوس بودن در نیمی از موارد تعریف شده‌است. یک محرک حسی، مانند: نور، صدا، طعم، بو، زبری و غیره تنها زمانی توسط دستگاه عصبی قابل کشف است؛ که دارای شدت خاصی باشد. برای مثال اگر درجه حرارت اتاقی را تنها ۱ درجه افزایش دهند؛ معلوم نیست که شخص تحت آزمایش، متوجه این تغییر بشود. توجه شخص تحت آزمایش به تغییرات محیطی وابسته به مجموعه ای ازعوامل است. هم عوامل مادی و هم عوامل ذهنی در محسوس بودن یک محرک تأثیر می‌گذارند. برای مثال اگر درجه حرارت اتاقی را ۵ درجه افزایش دهند؛ احتمال کشف این تغییر، بمراتب بیشتر است. اما درجه حرارت قبلی اتاق نیز روی این احتمال مؤثر است. کشف تفاوت ۱۰ و ۱۵ درجه معمولاً از تفاوت ۲۰ تا ۲۵ درجه آسان‌ تر است. در ضمن قضاوت حسی افراد، از نظر میزان حساسیت جسمی و نیز تجربه، متفاوت است. بعلاوه شرایط آزمایشی نیز می‌تواند روی قضاوت شخص تأثیر کند. برای مثال اگر از شخصی بخواهند، تغییری که در درجه حرارت اتاق حس می‌کند را گزارش دهد. طبیعتاً توجه این شخص به موضوع جلب خواهد شد. در یک وضعیت شرط‌بندی، دقت شخص شدیداً تحت تأثیر ذهنیتِ برد و باخت قرار خواهد داشت؛ بنابراین برای به حداقل رساندن چنین عوامل متغییری، راهکار ۵۰٪ منظور شده‌است؛ یعنی برای مثال صدایی محسوس محسوب می‌شود که نیمی از افراد در ۵۰٪ موارد، تحت شرایط مشابه گزارش دهند. اولین مطالعات سیستماتیک برای تعیین آستانه‌های حسی توسط ارنست هاینریش وبر، پزشک و پیشگام روانشناسی تجربی در دانشگاه لایپزیگ انجام شد. آزمایش‌های وی برای تعیین آستانه‌های مطلق و تغییرات محسوس انجام شده بود. ارنست هاینریش وبر توانست آستانه مطلق و حس تغییر را از نظر آماری تعریف کند که منجر به ایجاد قوانین وبر فچنر و مفهوم «حداقل تفاوت محسوس» در توصیف آستانه حسی شد.

چند نمونه ثبت شده از آستانه مطلق

بینایی : شعله شمع در فاصله۳۰ مایلی (۴۸ کیلومتری) در یک شب تاریک و صاف

شنوایی: صدای تیک تاک ساعت در فاصله ۲۰ فوتی (۶٫۱ متری) در حین سکوت

چشایی: یک قاشق چای خوری شکر در ۲ گالون (تقریباً ۹ لیتر) آب

بویایی: یک قطره عطر در ۳ اتاق

لامسه: سقوط بال یگ مگس از ارتفاع ۳ اینچی (تقریباً ۷٫۶ سانتیمتری) روی گونه

هرچند موارد حاضر دقیق نیستند؛ اما حداقل تفاوت محسوسی که بر اساس و مبدأ این یافته ها بدست آمده اند؛ همیشه نسبت ثابتی را نشان داده اند!

تقویم ۱۹۶۲ میلادی

آستانه تشخیص

آستانه تشخیص ضعیفترین محرکی است که نه تنها، وجودش کشف شود بلکه نوعش تعیین شود. یک محرک حسی می‌تواند شدت پیدا کند؛ مثلاً افزودن قند بیشتر به شربت باعث افزودن مزه شیرینی می‌شود. افزودن قند مصنوعی چطور؟ یا افزودن نمک؟ چگونه ما قادریم محلول قند و نمک که رنگی ندارند را از هم تمیز دهیم؟ یکی از علل مهم حس شدت یک محرک، فعالیت شدید سلوهای حسی است. هر چه یک محرک قویتر باشد؛ سلول حسی تحریک شده؛ با سرعت بیشتری پیام عصبی به مغز ارسال می‌کند. دریافت تعداد زیادی پیام عصبی در زمانی کوتاه، در مغز، بعنوان شدت محرک، تفسیر می‌شود. اما در مورد تشخیص محرک، مسئله پیچیده‌تر است. بسیاری از دانشمندان معتقدند که تشخیص نوع یک محرک، تا حدودی یک پدیده ذهنی محسوب می‌شود. در مورد مکانیزمهای کشف و تشخیص محرکهای حسی نظرات مختلفی وجود دارند. بیش از ۲۰۰ سال پیش متفکرانی مانند "یوهانس مولر" عقیده داشتند که کلید اصلی تشخیص یک محرک، وجود گیرنده‌های تخصص یافته است. امروزه ما می‌دانیم که معمولاً هر اندام حسی، تنها به انواع خاصی از محرکها واکنش نشان می‌دهد. در عین حال ثابت شده‌است که تحریک مصنوعی گیرنده‌های حسی، باعث بروز احساسی می‌شوند که منطبق با واقعیت نیستند. تفکیک بو و مزه همیشه آسان نیست. حساسیت زبان به طعم شیرین در نوک زبان بیشتر است. روی پوست گیرنده‌های حسی مختلفی شناسایی شده‌اند. سلولهای تشخیص حرارت، تشخیص فشار و درد، از هم متمایزند. تراکم این سلولها روی پوست یکسان نیست. برای مثال تراکم سلولهای حسی روی نوک انگشتان دست به مراتب بیشتر از پشت بالاتنه است. اگر پوست پشت بالاتنه انسانی را در ۲ نقطه نزدیک به هم با ملایمت لمس کنیم. شخص تحت آزمایش تماس را کشف خواهد کرد. اما اگر فاصله ۲ نقطه به اندازه کافی بزرگ نباشد. قادر به تشخیص تماس در ۲ نقطه متفاوت نخواهد بود. در مورد هر حسی روشهای مختلفی برای تعیین اندازه آستانه تشخیص مورد مطالعه است. اما در مورد لامسه، اولین تلاش ثبت شده برای تعیین آستانه تشخیص توسط ارنست هاینریش وبر انجام کرفته است. او با استفاده از وسیله ای مانند پرگار ثابت کرد که برای تشخیص تمایز نقاط تماس در هر قسمت پوست، یک فاصله حداقل، لازم است. این فاصله که در مورد حس لامسه، همان آستانه تشخیص است. در نوک انگشتان دست بسیار کم و در پشت بالاتنه زیاد است.

آستانه تفاوت

آستانه تفاوت (حداقل تفاوت قابل توجه / به انگلیسی: just noticeable difference) ضعیفترین سطح تغییر، در شدّت یک محرک است بگونه ای که دستگاه حسی، قادر به کشف آن باشد. وقتی از آستانه حسی صحبت میشود؛ معمولاً منظور آستانه تفاوت و یا همان، حداقل تفاوت محسوس است. چون تعیین آستانه مطلق اگر عملاُ ممکن باشد؛ بسیار دشوار و بجث انگیز است. قوانین وبر فچنر نیز بر اساس آستانه تفاوت تنظیم شده اند. آستانه تفاوت در مورد هر حسی، بطور اختصاصی مطالعه شده و میشود. اگر در اتاقی، کنار یک شمع روشن، شمع دیگری روشن کنید ؛ تفاوت میزان روشنایی محسوس خواهد بود. اما اگر در اطاقی که صدها شمع در آن میسوزند ؛ تک و توکی از شمعها خاموش شده باشند بزحمت متوجه تفاوت حاصل خواهید شد. در مورد صدا ، وقتی شما بوضوح صدایی را میشنوید و کسی بتدریج این صدا را افزایش و یا کاهش دهد؛ دیر یا زود این افزایش و یا کاهش به نقطه ای میرسد که توجه شما را جلب میکند. مقدار افزایش یا کاهش صدا دراین مورد همان حداقل تفاوت محسوس است. تعیین آستانه تفاوت و یا حداقل تفاوت محسوس میتواند ارزش عملی نیز داشته باشد. برای مثال فرض کنید که شما صاحب یک رستوران هستید. شما به خواسته مشتری و برای جلب رضایت او قصد دارید به خوراک سفارشی، زعفران بیشتری بیافزایید. اما زعفران بمعنی واقعی کلمه، گرانترین ادویه جهان است. بنابراین منطقی خواهد بود که شما سعی کنید تا جای ممکن در مصرف زعفران صرفه جویی کنید. از اینرو تعیین دقیق آستانه تفاوت ذائقه مشتری و یا حداقل تفاوت محسوس زعفران برای کسب و کار شما بسیار مهم خواهد بود.

آستانه نهایی

(آستانه نهایی به انگلیسی: Terminal threshold) سطحی از شدت یک محرک است که بیشتر از آن، هیچ تفاوتی با افزایش شدت محرک حس نشود. برای مثال، اگر به‌وضوح صدایی را بشنویم، افزایش شدت این صدا بیشتر از حد معینی، باعث جلب توجه ما خواهد شد. این حد معین همان آستانهٔ تفاوت است. اما آستانهٔ تفاوت و یا همان «حداقل تفاوت محسوس» مقدار ثابتی نیست. در عمل هرچه محرکِ پیش‌زمینه شدیدتر باشد، اندازهٔ آستانهٔ تفاوت نیز بزرگ‌تر خواهد بود؛ تا جایی که افزایش بیشتر دیگر محسوس نباشد. این حد نهاییِ شدت صدا، که قادر نیست تغییری در تجربهٔ حسی صدا در ما ایجاد کند، همان آستانهٔ نهایی صدا است. این اصل شامل همه انواع حواس می‌شود. ظاهراً این اصل، نتیجه عملکرد یک مکانیزم ایمنی برای حفظ موجود زنده از آسیب تحریکات شدید حسی است. به‌راحتی می‌توان تصور کرد که اگر حساسیت شنوایی کارگرانی که در یک محیط پر سر و صدا کار می‌کنند، یا سربازانی که خدمهٔ توپخانه هستند، همواره در حالت عادی بود، چه مخاطراتی وجود داشت. وقتی وارد محلی بویناک می‌شویم، در ابتدای امر به‌وضوح متوجه بو خواهیم شد. اما بعد از مدتی به بو عادت میکنیم. همچنین وقتی در یک روز آفتابی وارد اتاق تاریکی می‌شویم، تاریکی در ابتدای امر چشمگیر است. اما بعد از مدتی ،چشم‌ها به تاریکی عادت کرده و ما قادر به دیدن جزئیات خواهیم شد. این پدیده تا حدودی نتیجهٔ عملکرد اندام‌های حسی است. اما بخش دیگری از این عملکرد در ذهن می‌گذرد. شاهد این ادعا، مواردی است که برای مثال، یک مادر به صدای نوزاد خود حساس است. اما در همان محیط، به صدای یکنواختِ ترافیک که از صدای نوزاد شدیدتر است؛ توجه نمی‌کند. به‌همین ترتیب عوامل تعیین میزان بزرگی آستانهٔ نهایی نیز دارای تنوع بوده و همچنان تحت مطالعه قرار دارند.

قوانین وبر فچنر

قوانین وبر فچنر [۲] ۲ فرضیه مرتبط به هم در حوزه روان فیزیک هستند. هر ۲ فرضیه تلاش می‌کنند تا اندازه یک محرک مادی را در تناسب با اندازه حس محرک بیان کنند. به بیان دقیقتر یعنی تناسب تغییر شدت یک محرک مادی و تفاوتی که در اثر این تغییر عملاً احساس می‌شود. آستانه حسی در بسیاری از موارد تا حد معقولی قابل محاسبه است. ما می‌توانیم روشنی یک تصویر، بلندی یک صدا یا زبری یک سطح را اندازه گرفته و میزان دریافت حسی خود را با آنها مقایسه کنیم. اما نکته مهم در همه موارد، احتمال وجود یک ضریب ثابت است؛ یعنی حداقل تفاوت محسوس، ظاهراً نسبت ثابتی با اندازه قبلی یا کلی محرک مادی دارد. فرض کنید یک کوله پشتی به وزن ۲۰ کیلو بر دوش دارید و حداقل تفاوت محسوس نیم کیلو باشد. ارنست هاینریش وبر ادعا می‌کرد که اگر وزن کل کوله ۴۰ کیلو یعنی ۲ برابر بود؛ حداقل تفاوت محسوس نیز ۲ برابر می‌شد. ارنست هاینریش وبر نظر خود را چنین بیان کرد که اگر مقدار افزایش محرک مادی را برمقدار کل محرک مادی تقسیم کنیم؛ همواره ضریب ثابتی بدست خواهد آمد. در مثال فرضی کوله پشتی این ضریب ۱ تقسیم بر ۴۰ یا ۴۱ است که حدوداً ۲٫۵ ٪ می‌شود. این تناسب و احتمال وجود یک ضریب ثابت اولین بار توسط ارنست هاینریش وبر رسمیت پیدا کرد. این نظریه علاوه بر جنبه تاریخی از چند زاویه دیگر نیز اهمیت دارد. از جمله اینکه ما را قادر می‌سازد تا بتوانیم دقت اندامهای حسی کاملاً متفاوت را با هم مقایسه کنیم. برای مثال مقایسه شدت نور و میزان وزن با هم ممکن نیست؛ زیرا هر یک با واحدی کاملاً جداگانه سنجیده می‌شوند. اما بر اساس قانون وبر ما می‌دانیم هر چه اندازه ضریب ثابت کوچکتر باشد؛ میزان دقت آن حس بیشتر است. برهمین پایه می‌توانیم ادعا کنیم که دقت حس بینایی درانسان به مراتب از دقت حس وزن بیشتر است. بعدها یکی از شاگردان وبر بنام گوستاو تئودور فچنر سعی کرد در امتداد مطالعاتش در مسیر تعیین و پیشگویی حداقل تفاوت محسوس، افکار خود و استادش را بزبان ریاضی بیان کند. گوستاو تئودور فچنر قانونی بنام استادش وبر پیشنهاد داد بصورت S = k log I جایی که S اندازه دریافت حسی است I شدت محرک مادی است و k ضریب ثابتی است که بر اساس نظریه ارنست هاینریش وبر محاسبه می‌شود. امروزه ما می‌دانیم که این قوانین به هیچ وجه دقیق نبوده و در بعضی موارد صادق نیستند. برای مثال در مورد درد کوچکترین مقدار افزایش محرک مادی باعث افزایش شدید حس درد می‌شود. با این حال این نظریات هم ارزش تاریخی دارند و هم در مواردی توصیف معقولی از تناسب شدت محرک مادی و تأثیر حسی آن محرک بدست می‌دهند.

منابع

• sensation,basic psychology Henry Gleitman,international student edition
• https://en.wikipedia.org/wiki/Absolute_threshold

student edition (بزبان نروژی) https://en.wikipedia.org/wiki/Sensory_threshold https://www.google.com/search?

رده:ادراک رده:مفاهیم رفتاری رده:روان‌فیزیک رده:فلسفه ریاضیاتی