普通心理学(1)-第17章
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声音彼此区分开来的特殊品质。复音的音高决定于基本音,而
音色却决定于陪音的成分,即全部陪音的数目及其相对强度。
在说明复音音色的时候,近来常引用声谱这一概念。声
谱是把组成复音的各种频率的音波振幅图列起来。从声谱图
的不同结构中可以区别不同的音色。
二 听觉器官和听觉的刺激过程
听觉器官的最外周是外耳,包括耳壳和外听道。耳壳起
收集音波的作用。音波通过外耳道达到鼓膜。鼓膜后面就是
中耳。中耳有砧骨、锤骨和镫骨组成的听小骨系统,音波使
鼓膜振动,鼓膜的振动通过听小骨系统继续向内传递,达到
镫骨所遮盖的通向内耳的小孔 (卵圆窗)。
音波通过中耳而被放大加强。因为鼓膜的面积(约66毫米 2)
2
比镫骨的面积(3.2毫米 )大得多;而且三个听小骨的配置方式
也产生一定的放大作用,因此,通过中耳,单位面积的声压要加
强25—30倍。
除了通过外耳和中耳通道以外,声音还可以经由头部及身体
其它区域通过头骨传导到内耳。这种传导一般叫做骨传导。
内耳是螺旋状的骨组织,叫做耳蜗。在耳蜗的正中有基
底膜把耳蜗分隔成两部分。这两部分在耳蜗的顶部有小孔相
2
d b
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通。耳蜗内部充满液体(淋巴液)。空气的振动引起鼓膜的振
动,从而传向听小骨系统,经过卵圆窗,推动耳蜗中的液体,
振动在液体中传导,经过上部再穿过耳蜗顶端的小孔而传入
下部,达到下部向中耳端的正圆窗。这是音波在耳内传导的
整个路程。是人耳构造的模式图。
听感器受—— 科蒂氏器官—— 位于基底膜上。基底膜是
由大量的横纤维 (约24,000条)组成的。这些纤维的长度
由耳蜗的底部到顶部逐渐增大。科蒂氏器官是由支持细胞和
末端具有细毛的听细胞组成的。听神经即由科蒂氏器官的细
胞开端。
关于声音如何对感受器发生作用的问题,亦即声音如何
在内耳基底膜引起听神经兴奋的问题,还没有取得完全一致
的并能阐明全部听觉现象的理论。一向比较通行的是黑尔姆
霍兹的共鸣学说。
根据共鸣学说,认为感受声音振动的是基底膜的纤维。这
些纤维由于长短不同对不同频率的声音发生共鸣,象琴弦一
样。短的对高频率反应,长的对低频率反应。然后纤维的振
动转化为神经兴奋沿相应的神经纤维传到听觉中枢,引起不
同音高的听觉。按黑尔姆霍兹的原意认为每一种频率只有相
应的一条纤维反应。可是,这就对一些事实难于说明:如声
音频率辨认的广大范围和基底膜纤维长短的比例不相适应,
基底膜纤维彼此很少孤立作用。近年,有人利用活体 (豚
鼠)、人的耳蜗标本和人的耳蜗模型进行试验,直接观察的结
果表明在声音作用下,基底膜不是单一纤维振动,也不是驻
波或音波的简单复制,而是行波性质—— 音波引起整体基底
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膜的机械振动,但频率不同,在不同区域产生最大振幅 (高
音在耳蜗底部,低音在顶部)。音高的感觉决定于振幅最大部
分。
耳蜗对音高反应的定位性质为临床、电生理及生理解剖等多
方面的实验所证明。例如,有人用条件反射法在狗身上证明了耳
蜗的局部定位。实验是先给狗形成50赫以上各种不同频率的纯
音及杂音的条件反射,然后破坏狗的一侧耳蜗。在狗恢复以后,再
局部地破坏另一侧耳蜗。由于局部破坏的位置不同,狗对不同频
率声音的反应就不同。有些频率范围的条件反射永远消失了。这
些频率范围和耳蜗破坏的位置是相应的。
应当指出,把共鸣学说或其它学说统称为听觉学说是不恰当
的。因为这些学说只是力图说明听分析器外周部分的换能机制问
题。只能算作关于音高辨认的刺激过程的部分理论。要建立完整
的听觉理论,必须考虑听分析器的中枢部分。
在音波振动变成耳蜗机械振动过程的同时,在耳蜗,机
械能量转变为电能量。利用电生理学方法,可以测量出耳蜗
在接受声音刺激时的交流电位。这种电位在形式上和频率上
完全复制这一声音的振动。利用电声学装置可以把这些电位
重行放大而获得原来刺激的声音。这就是所谓耳蜗的微音器
效应。
耳蜗电位如何引起听神经冲动,还是一个没有完全解决
的问题。一般意见认为,耳蜗电位本身就是一种电刺激,可
以引起听神经的兴奋。兴奋沿听神经经过听觉的皮层下中枢,
然后再传到皮层颞叶的听觉中枢。
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神经传导由于神经活动中有乏兴奋期(不应期),所以对频率
刺激的效应有一定的限制范围 (听神经的频率响应较高,但一
般也不能超过4,000赫)。因此,考虑到中枢部分的听觉学说,就
有必要考虑兴奋在不同中枢水平上进行的时间 (兴奋的时间序
列)和空间 (基底膜不同位置和两耳来的兴奋)的总合和改组。
三 听 觉 现 象
(一)听觉的绝对阈限和差别阈限
测定听觉绝对阈限的办法,一般应用的有两种:一种是
声音通过耳机传给受试者,定出阈值后,再计算此时加到鼓
膜上的音压;另一种是在一个既隔音又没有回声的专门实验
室内,要受试者辨别声源传来的声音,找到刚可觉察的阈值
后,用仪器测量受试者头部中点位置上音的强度。根据不同
的测定方法,不同的研究者获得不尽相同的结果。但一般趋
向是一致的。
从图中可见,对1,000赫附近的声音的感受性最高。在
500赫以下和5,000赫以上的声音,需要大得多的强度才能
被感觉。而在16赫以下或20,000赫以上,强度无论如何增
大,都不能发生听觉。
从图中也可以看到,当音强超过140
db时,所引起的不
再是听觉而是不舒适的触压觉或痛觉。图中两条曲线所包围
的范围是正常人的听觉范围,它主要是由频率和响度这两个
因素所决定的。
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听觉阈限的测定给有关声学仪器的设计和耳科临床检查提
供重要的参考数据。我国解放后曾进行这方面的普查工作,获得
我国人听力特性曲线。在临床和一般听力测定中利用的曲线和上
述阈限曲线的表示法略有不同。检查用的测听器一般能发出频率
为64,128,256,512,1024,2048,4096,8192赫的音波,其
强度以上述阈限曲线的阈限值为零值。超过零值即表示受试者的
听力有所丧失。就是检查所得的一些听力曲线。
听觉的绝对阈限有相当大的个别差异。其中尤以年龄因
素的影响最大。由于年龄增加,高音部分的感受性就越来越
降低。
人的听觉器官的差别感受性是很高的,甚至每秒几次振
动的差异就能觉察。在音乐听觉比较灵敏的人,中等高度的
1 1
20 30
两个相邻的键之间辨出20个到30个中间的音来。
(二)听觉的适应和疲劳
跟视觉的适应比较,听觉的适应所需要的时间显得很短,
几乎立刻就恢复,因此在日常生活中很少觉察到听觉的适应
现象。但用专门的实验方法,还是可以测出在声音作用以后,
听感受性有短时间的降低。听觉的适应带有选择性:如果以
一定频率的声音作用于听觉器官,那么,它将不是同样地降
低对其它频率的声音感受性,而只是降低对该频率以及同它
相邻的频率的声音的感受性。响度加大,适应的范围也扩大,
这种现象跟声音加强时兴奋在听分析器皮层部分中的扩散作
用有关。
音的差别阈限为
到
半音,这就是说,一个人能在钢琴的
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听觉器官在长期听某种声音以后,对该声音的感受性就
降低。随着声音的停止,可以观察到感受性的恢复过程。这
个过程叫寂静的适应。一般经过10—15秒就完全恢复。
跟一般的适应现象不同,如果声音刺激延续时间不是太长
(如在100毫秒左右),可以观察到听感受性相当显著的改善。这
种改善现象的出现,是由于时间因素的累积作用。这种累积作用
是在分析器的中枢部分参与下实现的。因此,详细分析起来,在
短暂的声音作用下,时间因素对听感受性的影响,应当是首先提
高感受性到一定限度,再由于适应而降低感受性。
听觉的疲劳发生在声音较长时间 (如数小时)连续作用
后。这时,引起听觉感受性的显著降低。这种降低和适应不
同,它在声音停止作用后还保持较长一个时间。当同样疲劳
性刺激积年累月发生时,就会引起职业性听力降低或耳聋。
(三)声音的混合—— 拍音、混合音和掩蔽现象
如果两个声音同时落到人耳,由于两个声音的强度和频
率的关系不同,可以产生各种不同的现象。
如果两音同时到达,它们的强度大致相等,频率相差很
小,则可以听到的是两音频率的差数,这叫拍音。例如频率
各为256和257的两音将产生每秒一次的拍音。拍音是一种
音响起伏的声音感觉。
如果两音同时到达,强度大致相等,但频率相差较大,就
产生混合音。两音频率的差异从小到大的改变,即从引起拍
音到引起混合音的改变,中间要经过一个混乱阶段,在这阶
段中听到一些不悦耳的声音。混合音分两种:差音和和音,前
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者为两个原音频率的差,后者为两个原音频率的和。
混合音也可以从听觉感受上的愉快与否而区分为两种,
即和谐音和不和谐音。和谐音的两音振动数比例是简单的。如
乐音上第八度音 (C 和C′)的比为1∶2,第五度音 (C 和
G)的比是3∶2,所以是和谐的。而F和B之比则为32∶45,
比较复杂,是不和谐音。
如果两音同时到达而强度相差较大,就只能感受到其中
一个声音,这种现象叫掩蔽现象。声音的掩蔽现象在通讯工
程和军事、生产活动中有很大的实用价值,所以近年来受到
广泛的注意。
关于掩蔽现象大致可以分成三类:一种是纯音掩蔽纯音,
一种是噪音掩蔽纯音,还有一种是语音的掩蔽。在纯音掩蔽
纯音的情况下,与两音的频率及强度有一定关系。实验结果
表明:频率接近的掩蔽作用更大,低频率对高频率的掩蔽比
高频率对低频率的掩蔽大。假如以噪音为掩蔽音,纯音为被
掩蔽音,由于噪音一般包含全部频率,因此,可以预期,掩
蔽的变化对频率的依赖关系较少,而主要决定于强度。实验
结果证明了这一点。不同频率的纯音所得到的结果基本上是
一致的,掩蔽效应的主要决定因素是噪音和纯音之间的强度
差异。关于语言的掩蔽问题,将在言语一章讨论。
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第五节 肤觉、味觉和嗅觉
一 肤 觉
皮肤感觉是由物体的机械的和温度的特性作用于皮肤表
面而引起的。从生物学意义上说来,肤觉也是一种重要的感
觉。在儿童知觉发展的过程中,在确定对象的位置和形式上,
肤觉所起的作用是很大的。如果成人的视觉和听觉受到损坏,
也可以显著地看出肤觉的重要作用。许多盲聋人是靠肤觉来
认识客观世界的。
过去在很长一个时间内,人们以为肤觉是没有分化的。只
有一种肤觉,即触觉。后来,才利用点刺激法分出了冷和热
的感受点。十九世纪末,更确定了皮肤中有感受痛刺激的痛
点。因此,现在一般把皮肤感受分为痛、温、冷、触四种基
本感觉。每种感觉有它自己的适宜刺激。每种感觉各在皮肤
上占有不同的点。这些点的分布是不均匀的。各种点的数目
也不相同,一般在一平方厘米内有10—15个冷点,1—2个热
点,100—200个痛点,25个触点。在身体上不同的部位,各
种感觉点的分布各不相同。
肤觉的机能与结构之间的关系问题现在还没有完全解
决。解剖组织学者们在皮肤中找到各种形式的感受器,但是
怎样把这些感受器跟感觉联系起来,还有不同的看法。多数
人的意见认为触压觉的感受器是分布在没有毛的皮肤表面下
的迈斯纳氏触觉小体和皮肤深层的巴西尼氏环层小体,热感
受器为罗佛尼氏小体,冷感受器为克劳斯氏球,痛觉则有皮
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肤深处的自由神经末梢的特殊感受器。
触压觉的传入神经都通过脊髓。触压觉的皮层中枢在中
央后回。皮肤位置的空间关系在皮层有相对应的投射区域,但
投射面积大小不依皮肤面积的大小而定,而与皮层的功能活
动状况相联系。例如,头面部、舌、手指,都在皮层占有相
对大得多的面积。
(一)触压觉
触压觉包括性质不同的两种感觉,即触觉和压觉。刺激
物 (如触觉计的细毛)触到皮肤表面,就引起触觉。刺激物
作用加强,引起皮肤外皮的变形,便产生压觉(在大气压下,
压力平均分布,并不产生皮肤的变形,因而没有压觉)。
触压觉的绝对感受性在身体表面的不同位置有很大的差
别。一般说来,越活动的部分触压觉的感受性越高。如果以
背部中线的最小感受性作为比较单位,身体其它各部分的感
受性如下:
腹部中线——1.06; 胸部中线——1.39;
胸部侧表面——1.79;
脚背表面——3.38;
上眼皮——7.16。
肩部上表面——3.01;
挠腕关节区——3.80;
触压觉的感受性因皮肤的条件不同而变化。例如皮肤变
热时感受性高,变冷时感受性低。
触压觉的适应相当显著。只经过三秒钟左右,触压觉感
受性就下降到相当低的水平(约为原始值的25%)。触压觉的
适应时间与刺激的强度成正比,与受到刺激的表面的大小成
反比。
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触压觉的定位也是相当准确的。触压觉的定位通常是用
测触器测定两点感觉的阈限距离 (即测定施用两个刺激点能
感觉为两点而不是一点的最小距离)来表示。这个阈限值因
皮肤上不同部位而异。例如:舌尖约为1.1毫米,手指尖端
均为2.2毫米,手掌约为9毫米,而背部则达67毫米。
(二)温度觉
温度觉包括两种独立的感觉—— 冷觉和热觉。这两种感
觉各有特殊的感受器,在皮肤上为冷点和热点。
温度觉的感受性因身体上不同位置而异,一般说来,面
部皮肤对冷热具有最大的感受性。下肢的皮肤则具有最小的
感受性。身体上经常被遮盖的地方对冷有较大的感受性。
由于刺激的面积不同,温度觉的感受性也会改变。对面
积大的刺激感觉强度要大些。
皮肤原来温度和皮肤接触刺激后温度改变的速度,很有
关