感觉的一般概念

　　一、什么是感觉

　　人们对客观世界的认识常常是从认识事物的一些简单属性开始的。例如，我们面前有一个苹果，我们是怎样认识它的呢?我们用眼睛去看，知道它有红红的颜色，圆圆的形状;用嘴一咬，知道它是甜的;拿在手上一掂，知道它有一定的重量。这里的红、圆、重、甜就是苹果的一些个别属性。红是由苹果表面反射的一定波长的光波引起的;　甜是苹果内部的某些化学物质作用于舌头引起的;重是由苹果压迫皮肤表面引起的;圆是由苹果的外围轮廓线条作用于眼睛引起的。我们的头脑接受和加工了这些属性，进而认识了这些属性，这就是感觉(sensation)。 因此感觉也可以说是人脑对事物的个别属性的认识。

　　感觉虽然很简单，但却很重要，它在人们的生活和工作中有重要的意义。

　　首先，感觉提供了内外环境的信息。通过感觉，人们能够认识外界物体的颜色、明度、气味、软硬等,从而能够了解事物的各种属性。工人操纵机器生产工业产品，农民种植庄稼提供粮食和蔬菜，科学家们观测日月星辰，发现宇宙的奥秘，都离不开感觉提供的信息。通过感觉我们还能认识自己机体的各种状态，如饥锇、寒冷等，因而有可能实现自我调节，如饥择食,渴择饮。没有感觉提供的信息，人就不可能根据自己机体的状态来调节自己的行为。

　　其次，感觉保证了机体与环境的信息平衡。人们要正常地生活，必须和环境保持平衡，其中包括信息的平衡。具体些说，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。相反，信息超载或不足，都会破坏信息的平衡，对机体带来严重的不良影响。有人认为，大城市中由于信息超载，会使人产生“冷漠”的态度;相反，由“感觉剥夺(sensory deprivation)”造成的信息不足，将使人无法忍受由此而产生的不安和痛苦。可见，没有由感觉提供的外界信息，人就不能正常地生存。

　　再次，感觉是一切较高级、较复杂的心理现象的基础，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。因此，没有感觉，一切较复杂、较高级的心理现象就无从产生。

　　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，而且包含了效应器的活动。以视觉为例，为了得到清晰而稳定的视觉映象，不仅需要由视觉感受器提供正确的信息，而且需要神经中枢在对输入的信息进行分析后，对感受器作出反射性的调整。当物体的距离、观察角度、照明条件发生变化时，神经中枢对感受器的自动化调节对保证正确地感觉外界事物有着重要的意义。在感觉时,感受器与效应器的活动是紧密联系在一起的。效应器不仅执行神经中枢发出的指令，产生某种应答性活动,而且参与获得信息的过程。它加强信息的输入，使感觉过程更合理、更有效。

　　我们平日说，人有五官，因此有五种感觉。事实上，人们的感觉远远不止五种。根据刺激物的性质以及它所作用的感官的性质，可以将感觉区分为外部感觉和内部感觉。

　　外部感觉接受外部世界的刺激，如视觉、听觉、嗅觉、昧觉、肤觉等。其中视觉、听觉、嗅觉接受远距离的刺激，又叫距离感觉。内部感觉接受机体内部的刺激(机体自身的运动与状态)，因而又叫内部感觉，如运动觉、平衡觉、内脏感觉等。

　　二、近刺激和远刺激

　　感觉是由体内、外的刺激影响我们的感觉器官产生的。20世纪初，美籍德国著名心理学家考夫卡(Koffka, 1935) 把刺激分成近刺激和远刺激两种。远刺激是指来自物体本身的刺激，如一定波长的光线、一定频率的空气振动等。而近刺激是指直接作用于感觉器官的刺激，如物体在网膜上的投影等。远刺激是属于物体自身的，因而不会有很大变化;而近刺激是感觉器官直接接受到的刺激，它每时每刻都在变化。例如，苹果是圆的，这是苹果本身的特性，因而是它的远刺激;但我们看苹果时，有时从它的正而去看，有时从它的侧面去看,这样它在网膜上的投影时常在改变;同样，苹果表而的反射率是不变的，但我们既可以在白光下看到它，也可以在蓝光下看到它，这时我们得到的近刺激也在变化。了解近刺激和远刺激的关系对我们研究感觉有重要的意义(Dember& Warm, 1979)。

　　三、感觉的编码

　　我们的感觉器官是怎样接受外界的刺激进而产生感觉呢?这里存在着感官对外界刺激的编码过程。所谓编码是指将一种能量转化为另一种能量，或者将一种符号系统转化为另一种符号系统。例如，我们熟悉的电报码就是一种编码，它把我们的文字转化为一些线条和点子，因而易于进行发送(Gleitman, Fridlund & Reisberg, 1999)。

　　我们的神经系统不能直接加工外界输入的物理能量或化学能量，如光波和声音。这些能量必须经过感官的换能作用，转化为神经系统能够接受的神经能或神经冲动。这个过程也就是我们所说的感觉编码( sensory encode)。

　　19世纪德国著名牛理学家缪勒(Johannes Miller, 1801一 1858)最早研究了感觉编码问题，并提出了神经特殊能量学说(theory of specific nerve energy)。他认为，各种感觉神经具有自己特殊的能量，它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，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，由此引起的感觉也是不同的。

　　缪勒根据上述主张，进一步得出了认识论上的某些结论。在他看来，感觉不决定于刺激的性质，而决定于感觉神经的性质。我们直接感觉的东西，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。用他自己的话来说:“我们始终不能直接知觉外物自身的性质”，“我们所知道的只是我们的感觉"。缪勒的神经特殊能量学说否定了感觉是对客观世界的认识，在认识论上是错误的。

　　现代神经生理学的知识告诉我们，大脑直接加工的材料是外物引起的神经冲动。在这点上，缪勒的学说有其合理的因素。但是，人脑对神经信号的加上是一种译码的过程，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。缪勒只承认人脑对神经自身状态的直接感受，否认人的感觉依赖于外物的性质,这是不对的。

　　缪勒承认感官的分化，但不了解感官分化的真正原因。动物进化的历史告诉我们，感觉神经的分化是有机体适应环境的结果。环境中存在光线、声音、气味物质等各种刺激，才产生了与这些刺徼性质相适应的感觉。可见，感觉的性质不是由感觉神经的特殊能量决定的，而是由客观世界刺激的性质最终决定的。

　　感觉编码不仅发生在感官中，而且发生在神经系统的不同层面上。近年来关于感觉编码的研究形成了两种有代表性的理论。一种叫特异化理论(specificity theory)。 这种理论主张，不同性质的感觉是由不同的神经元米传递信息的。有些神经元传递红色信息，有些神经元传递甜味信息，当这些神经元分别被激活时，神经系统把它们的激活分别解释为“红”和“甜”。另一种理论叫模式理论( patterm theory) 或模块理论( module theory)。这种理论认为，编码是由整组神经元的激活模式引起的。红光不仅引起某种神经元的激活，而且引起相应的一组神经元的激活。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。整组神经元的激活模式才产生了红色的感觉。近年来的研究发现，在不同的感觉系统中，神经系统同时采用了特异性编码和模式编码(Gold stein，1996 ; Rosenzweig, Leiman and Breediove，1996)。

　　四、刺激强度与感觉大小的关系——感受性与感觉阈限

　　感觉是由刺激物直接作用于某种感官引起的。但是，人的感官只对一定范围内的刺激作出反应;只有在这个范围内的刺激，才能引起人们的感觉。这个刺激范围及相应的感觉能力，我们称之为感觉阈限(sensory threshold)和感受性(sensitivity)。

　　(一)绝对感受性与绝对感觉阈限

　　刺激物只有达到一定强度才能引起人们的感觉。例如，我们平时看不见空气中的灰尘，当灰尘落在我们的皮肤表面时，我们也不能觉察到它的存在。但是，当细小的灰尘聚集成较大的尘埃颗粒时，我们不但能看见它，而且能感觉到它对皮肤的压力。这种刚刚能引起感觉的最小刺激量，叫绝对感觉阈限(absolute sensory threshold);而人的感官觉察这种微弱刺激的能力，叫绝对感受性(absolute sensitivity)。

　　绝对感受性可以用绝对感觉阈限来衡量。绝对感觉阈限越大，即能够引起感觉所需要的刺激量越大，感受性就越小。相反，绝对感觉阈限越小，即能够引起感觉所需要的刺激量越小，则感受性越大。因此，绝对感受性与绝对感觉阈限在数值上成反比例。用公式表示为:

　　E=1/R

　　在这个公式中，E代表绝对感受性，R代表绝对感觉阈限。

　　在历史上，人们曾经把绝对感觉阈限理解为一个固定的刺激量。超过这个数量，就能引起人的感觉;低于这个数量，人就不能觉察到它的存在，也不会对它有任何反应。

　　以后人们发现，这个阈限值并不是绝对不变的。在不同的条件下，同一感觉的绝对阈限可能不同。人的活动的性质，剌激的强度和持续时间，个体的注意、态度和年龄等，都会影响阈限的大小。因此，有人认为，把绝对阂限看成某个固定的刺激量是不妥当的。

　　一般说来，人类各种感觉的绝对感受性都很高。在黑暗而空气清鲜的夜晚，人们可以看见30英里外的一支烛光，它的强度相当于10个光于;在安静的环境中，人们能够听到20英尺远处的手表滴嗒声，它的强度相当于2X10一9N/cm2;人也能嗅到一公升空气中散布的1/10万毫克的人造麝香的气味等。

　　(二)差别感受性与差别阈限

　　两个同类的刺缴物，它们的强度只有达到一定的差异，才能引起差别感觉，即人们能够觉察出它们的差别，或把它们区别开来。例如，几百人参加的大合唱，如果增减一个人，人们听不出声音的差别，如果增加或减少10个人，差别就明显了。同样，两根长竹杆相差半寸，我们难以觉察它们的差别;而两支铅笔相差半寸，差别就非常清楚了。这种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(difference threshold)或最小可觉差(just noticeable difference, 简称JND)。对这一最小差异量的感觉能力，叫差别感受性(difference sensitivity)。

　　差别感受性与差别阈限在数值上也成反比例。差别阈限越少，即刚刚能够引起差别感觉的刺徼物间的最小差异量越小，差别感受性就越大。

　　德国生理学家韦伯(Weber, 1834) 曾系统研究了触觉的差别阈限。他让被试用手先后提起两个重量不大的物体,并判断哪个重些。用这种方法确定了刚刚能够引起差别

　　感觉的最小刺激量。结果发现，对刺激物的差别感觉，不决定于一个刺缴增加的绝对数量，而取决于刺激物的增量与原刺激量的比值。比方说，如果手上原有的重量是100克，那么至少必须增加2克，人们才能感觉到两个重量(即100克与102克)的差别;如果原有的重量是200克，那么增加的重量必须达到4克;如果原重量为300克，那么增加的重量应该是6克。可见，为了引起差别感觉，刺激的增量与原刺激量之间存在着某种关系。这种关系可用以下公式来表示:

　　K=OI/I

　　其中I为标准刺激的强度或原刺激量，OI为引起差别感觉的刺激增量，即JND。.

　　K为一个常数。这个公式叫韦伯定律(Weber' s law)。 对不同感觉来说，K的数值是不相同的，即韦伯分数不同。

　　根据韦伯分数的大小，可以判断某种感觉的敏锐程度。韦伯分数越小，感觉越敏锐。

　　韦伯定律虽然揭示了感觉的某些规律，但它只适用于刺激的中等强度。换句话说只有使用中等强度的刺激，韦伯分数才是一个常数。刺激过弱或过强，比值都会发生改变。波林(1942)用实验证明，当原重量在100g至400g范围内时，韦伯分数为0.02。

　　当原重量低于100g或超过500g时，韦伯分数就不再是0.02了。世界挺举冠军能举起195kg的重量，再增加1kg,就可能力不胜任。这时的差别阈限也不是1/53。

　　(三)剌激强度与感觉大小的关系

　　感觉是由一定刺激引起的。因此,感觉的大小与刺激强度间有着直接的关系。例如，强光使你看去亮些，弱光使你看去暗些;强音使你听去响些，弱音使你听去不响等。但是，刺激物的物理强度的变化，并不一定引起感觉产生等量的变化。

　　1.对数定律

　　1860年，德国物理学家费希纳(Gustav Theodor Fechner, 1801一1887) 在韦伯研究的基础上，进一步探讨了刺激强度与感觉强度的关系。

　　他承认最小可觉差(JND) 在主观上都相等。因此，任何感觉的大小都可由在阈限上增加的最小可觉差来决定。根据这个假定，费希纳在感觉大小和刺激强度之间，推导出一种数学关系式:

　　P= KlogI

　　这就是费希纳的对数定律(logarithmic law)。其中: I指刺激量, P指感觉量。按照这个公式，感觉的大小(或感党量)是刺激强度(或刺激量)的对数函数。如果我们已知某个光线的物理强度I=10，而常数K=1,那么由它引起的感觉强度(P)为1。

　　如果我们使刺激强度加倍，即I=20,那么由此引起的感觉强度(P)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。说明了刺激的物理量与由它引起的感觉量的关系。当物理量迅速上升时，感觉量是逐步变化的。如果刺徼量取对数值，那么它和感觉量的关系可以表示为一条直线。

　　费希纳定律提供了度量感觉大小的一个量表,对许多实践部门有重要意义。但他假定所有最小可觉差在主观上相等，已经为事实所否定。费希纳定律以韦伯定律作基础,由于韦伯定律只适用于中等强度的刺激，因此，费希纳定律也只有在中等强度的刺激时才适用。

　　2.乘方定律

　　20世纪50年代，美国心理学家斯蒂文斯(S. s. Stevens)用数量估计法(magnitude estimation method)研究了刺激强度与感觉大小的关系。例如，给被试呈现一个中等的光刺激，并给它的明度指定一个数值， 如10 (标准光)。然后，随机呈现不同强度的光刺激，要求被试根据自己的主观感觉，给每种光刺激的明度确定一个数值，以表示它们的强弱。如果某种光看去比标准光亮两倍，那么它的估计值应为20。如果某种光看去只有标准光一半亮，那么它的估计值就是5。这样就得到每种刺激强度与感觉大小(估计大小)的关系。研究发现，当光刺激的强度上升时，看到的明度也上升。但是，强度加倍，并不使知觉到的明度加倍，而只引起明度的微小变化。在强度较高时，这种现象更明显，叫反应的凝缩(cormpression)。

　　斯蒂文斯还发现，对不同刺激物来说，刺激强度与估计大小的关系有着明显的差别。如果刺激为电击，那么刺激量略增加，感觉量将显著增加。如果刺徼为线段长度,并让被试进行估计，那么，反应的大小几乎严格地与刺激量的提高相对应，即线段长一倍，被试对长短的估计也大一倍(。

　　根据这些实验，斯蒂文斯认为，心理量并不随刺激量的对数的上升而上升，而是刺激量的乘方函数(或幂函数)。换句话说，知觉到的大小是与刺激量的乘方成正比例的。这种关系可用数学式表示为;

　　P= KI（n）

　　式中的P是指知觉到的大小或感觉大小，I是指刺激的物理量，K和n是被评定的某类经验的常定特征。这就是斯蒂文斯的乘方定律(power law)。

　　如果刺激强度和估计大小都取它们的对数值，那么在上述实验中的三条曲线都变成了直线。而直线的斜率取决于乘方函数的指数(n)。 电击的指数高，斜率大;显现明度的指数小，斜率也小(直线较平坦);而长度的估计接近于线性函数，它的斜率近乎45*。

　　总之，对能量分布较大的感觉通道(如视觉、听觉)来说，乘方函数的指数低，因而感觉量随脊刺檄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，乘方函数的指数较高，因而物理量变化的效果更明显。

　　斯蒂文斯的乘方定律同样具有理论和实践的意义。在理论上,它说明对刺激大小的主观尺度可以根据刺激物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，不能不受到背景效应和反应偏向的影响。有人指出:①小范围的刺激比大范围的刺激会产生较陡峭的乘方函数，即得到较大的指数;②当使用的刺激接近于绝对感觉國限时，乘方函数的斜率较人;③选定的标准刺激愈大，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的。