普通心理学合订本-第17章
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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140db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,中等高度的音的差别阈限为120到130半音,这就是说,一个人能在钢琴的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。
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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;肩部上表面——3.01;脚背表面——3.38;挠腕关节区——3.80;上眼皮——7.16。
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,很有关系。与生理学零度相同的温度不能引起冷觉或热觉,高于生理学零度的温度能引起热觉,低于生理学零度的温度能引起冷觉。
温度觉的适应现象是很显著的。
对单独的热点和冷点说来,不一定要适宜刺激才引起温度觉。机械的、电的和化学的动因都可以引起温度觉神经末梢的兴奋。例如薄荷作用于冷点也可以引起冷觉。
温度觉的产生是同皮肤分析器皮层部分的工作相联系的。可以通过条件反射的方法引起温度感觉就是证明。例如在实验中随着光刺激出现之后以43°的热刺激物接触手的皮肤,在光和热作了若干次结合以后,单是光的出现即可引起
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热感觉,而且手的血管也同时舒张。
(三)痛觉对痛觉感受器说来,没有一定的适宜刺激。机械的、放射能的、化学的、温度的和电的种种刺激,达到一定的强度并成为机体的破坏性刺激的时候都可以引起痛觉。痛觉所引起的反应一般是防御反射,并不因刺激的连续使用而减弱,而且有时反而倾向增强。所以,痛觉的适应程度是很低的。痛觉有一个很重要的特征是经常不能精确决定它发生的位置。
痛觉感受性最高的是背部和颊部,最不敏感的是手指尖端和手掌的皮肤。大致用于抚摸的部位痛觉的感受性要低些。
痛觉有专门的受纳器,并沿专门的纤维传导神经冲动。
动物在切除皮层后,痛觉感受性降低。在人身上,经过43次实验形成了对热(45℃)和对痛(63℃)的条件性血管反射以后,再把热刺激加到原来疼痛的位置而把痛刺激加到原来热的位置,受试者的反应不是根据刺激的性质,而是根据刺激的位置。由此可见大脑皮层对痛觉的调节作用。
二 味觉和嗅觉
味觉和嗅觉器官正处在我们身体内部和外部沟通的两个出入口,因此,它们就负担着一定的警戒任务。人的敏锐的嗅觉可以帮助及时发现空气中的不良情况,避免有害的气体进入体内。
在摄取食物的过程中,味觉和嗅觉是协同作用的。
机体通过分析器的分析活动,对不同的食物,可以作不同的反应。影响消化液的分