Próg absolutny

W neuronauce i psychofizyce próg bezwzględny pierwotnie definiowano jako najniższy poziom bodźca – światła, dźwięku, dotyku itp. – jaki organizm mógł wykryć. Pod wpływem teorii detekcji sygnału próg bezwzględny został przedefiniowany jako poziom, przy którym bodziec zostanie wykryty przez określony procent (często 50%) czasu. Na bezwzględny próg może wpływać kilka różnych czynników, takich jak motywacje i oczekiwania podmiotu, procesy poznawcze oraz to, czy podmiot jest przystosowany do bodźca. Próg bezwzględny można porównać do progu różnicy , który jest miarą tego, jak różne muszą być dwa bodźce, aby podmiot zauważył, że nie są takie same.

Wizja

Przełomowy eksperyment z 1942 roku przeprowadzony przez Hechta , Shlaera i Pirenne'a ocenił bezwzględny próg widzenia. Próbowali zmierzyć minimalną liczbę fotonów , które ludzkie oko może wykryć w 60% przypadków, stosując następujące kontrole:

Ciemna adaptacja – uczestnicy zostali całkowicie zaadaptowani do ciemności (proces trwający czterdzieści minut), aby zoptymalizować ich wrażliwość wzrokową.
Lokalizacja – bodziec był prezentowany w obszarze prawego oka, w którym występuje duże zagęszczenie pręcików , 20 stopni na lewo od ogniska (tj. 20 stopni na prawo od dołka ) . Mniej więcej ten stopień ekscentryczności (około 20 stopni) ma największą gęstość pręcików na całej siatkówce . Jednak odpowiednie miejsce na prawej siatkówce, 20 stopni w lewo, znajduje się bardzo blisko martwego punktu .
Wielkość bodźca – bodziec miał średnicę 10 minut kątowych (1 minuta = 1/60 stopnia). Chociaż nie zostało to wyraźnie wspomniane w oryginalnym artykule badawczym, zapewniało to, że bodziec świetlny padał tylko na pręciki połączone z tym samym włóknem nerwowym (nazywa się to obszarem sumowania przestrzennego ).
Długość fali – długość fali bodźca odpowiadała maksymalnej czułości pręcików (510 nm).
Czas trwania bodźca – 0,001 sekundy (1 ms).

Naukowcy odkryli, że emisja zaledwie 5-14 fotonów może wywołać wrażenia wizualne. Jednak tylko około połowa z nich dostała się do siatkówki z powodu odbicia (od rogówki ) , absorpcji i innych czynników związanych z przepuszczalnością mediów oka. Naukowcy oszacowali, że od 5 do 14 z szacunkowych 500 prętów w obszarze testowym pochłonie jeden foton, z 4% szansą, że jeden pręt pochłonie dwa fotony.

Drugi bezwzględny próg widzenia obejmuje minimalny strumień fotonów (fotony na sekundę na jednostkę powierzchni). W tym przypadku światło obejmuje szerokie pole przez dłuższy czas, zamiast skupiać się w jednym miejscu na siatkówce w krótkim rozbłysku. Znając średnicę źrenicy i długość fali światła, wynik można opisać w kategoriach luminancji (~0,000001 kandeli na metr kwadratowy lub 10-6 ^cd /m ² ) lub natężenia oświetlenia siatkówki (~0,00002 trolandów ). Uwzględniając oszacowania prawdopodobieństwa absorpcji przeciętnego fotonu przez przeciętną komórkę pręcikową, progowa stymulacja pręcików wynosi w przybliżeniu jedną absorpcję fotonu na sekundę na 5000 pręcików.

Jeśli chodzi o całkowitą czułość mocy absolutnej, Denton i Pirenne w Journal of Physiology w 1954 stwierdzili, że dla rozproszonych, rozszerzonych źródeł, tj. (5 sekund) czasu obserwacji i decyzji, oko ludzkie mogłoby zacząć niezawodnie rozróżniać oświetlone i nieoświetlone szkło przy poziomie mocy około 7,6 × 10-14 ^watów / steradian-cm2 ^dla światła zielonego (510 nm). Ten poziom mocy był zależny od długości fali użytego światła zgodnie ze zwykłą krzywą jasności. Dla światła białego znaleziona czułość bezwzględna wynosiła 5,9 x 10-14 ^watów /steradian- ^cm2 . Ta podstawowa czułość różniła się tylko o około 0,03 logarytmu kroków między widzeniem jednoocznym (jednoocznym) a dwuocznym (dwuocznym).

W 1972 roku Sakitt przeprowadził eksperyment łączący elementy wykrywania sygnału i teorii progów. Dwa kluczowe elementy badania to wysoka tolerancja na fałszywe alarmy i opcja wielokrotnego wyboru przy podejmowaniu decyzji, czy światło było widoczne. W opisanych powyżej klasycznych badaniach tolerancja dla wyników fałszywie dodatnich była tak niska, że próg był odchylany w górę. Na podstawie analizy statystycznej dużej liczby prób, 6 fotonów pochłoniętych przez jeden pręt prawie jednocześnie wyglądało na „bardzo jasne”, 5 fotonów na „jasne”, 4 fotony na „umiarkowane światło”, 3 fotony na „przyćmione światło”. Dwóch obserwatorów było w stanie zobaczyć 2 fotony jako „ lekko wątpliwe, czy widziano światło”. Jeden z obserwatorów uznał pojedynczy foton za „ bardzo wątpliwy, czy widziano światło”. Fotony zerowe były postrzegane jako „nic nie widziały”.

Przesłuchanie

Bezwzględny próg słyszalności to minimalny poziom czystego tonu , który przeciętne ucho z normalnym słuchem może usłyszeć bez obecności innych dźwięków. Próg bezwzględny odnosi się do dźwięku , który organizm może właśnie usłyszeć. Przykładem bezwzględnego progu słyszenia może być słyszenie zegarka tykającego dwadzieścia stóp (sześć metrów) od badanego w cichym pokoju. Próg słyszalności jest ogólnie podawany jako ciśnienie akustyczne RMS wynoszące 20 μPa (mikropaskale) = 2 × 10-5 ^paskali ( Pa). Jest to w przybliżeniu najcichszy dźwięk, jaki może wykryć młody człowiek z nieuszkodzonym słuchem przy częstotliwości 1000 Hz . Próg słyszalności jest częstotliwości i wykazano, że czułość ucha jest najlepsza przy częstotliwościach pomiędzy 1 kHz a 5 kHz. Ludzie zazwyczaj mają niższy próg słyszalności dla własnych imion. Dennis P. Carmody i Michael Lewis badali to zjawisko w 2006 roku i odkryli, że obszary mózgu reagują na imię osoby inaczej niż na imię przypadkowe.

Zapach

Próg wyczuwalności zapachu to najniższe stężenie określonego związku zapachowego , które jest wyczuwalne przez ludzki zmysł węchu . Próg związku chemicznego jest określony częściowo przez jego kształt , polaryzację , ładunki cząsteczkowe i masę cząsteczkową . Mechanizmy węchowe odpowiedzialne za próg wykrywalności każdego związku nie są dobrze poznane; dlatego nie można jeszcze dokładnie przewidzieć tych progów. Należy je raczej mierzyć za pomocą szeroko zakrojonych testów z udziałem ludzi w warunkach laboratoryjnych.

Dotykać

Absolutnym progiem dotyku jest skrzydło pszczoły opadające na policzek człowieka z odległości jednego centymetra (0,4 cala). Różne części ciała są bardziej wrażliwe na dotyk, więc różni się to w zależności od części ciała (20).

Wraz z wiekiem bezwzględny próg wrażliwości na dotyk zwiększa się, zwłaszcza po 65 roku życia. Na ogół kobiety mają niższy próg bezwzględny i są bardziej wrażliwe na dotyk niż mężczyźni. Wydaje się jednak, że różni się również w zależności od osoby. Nawet osoby doświadczają długoterminowych zmian w ramach własnego bezwzględnego progu dotyku. Może to potencjalnie wpłynąć na sposób oceny zaburzeń sensorycznych przez lekarzy.

W 1974 roku Ulf Lindblom zbadał, jak prędkość bodźca wpływa na próg bezwzględny. Stymulator WaveTek został użyty do pomiaru bezwzględnego progu dotyku poprzez „stukanie” opuszki palca uczestnika sondą o średnicy 2 mm. Lindblom odkrył, że średnio było 27% różnicy w poziomie progowym między wolnymi i szybkimi impulsami mechanicznymi na opuszce palca uczestnika. Próg dla impulsów szybkich wynosił 5 µm, a dla impulsów wolnych 80 µm. Badanie Lindbloma pokazuje, że ludzie są bardziej wrażliwi na szybką stymulację niż na powolną, przynajmniej na dotyk.

Smak

W 1999 roku JA Stillman, RP Morton i D. Goldsmith przeprowadzili badanie sprawdzające bezwzględny próg smaku i stwierdzili, że automatyczne testowanie smaku jest tak samo niezawodne, jak testowanie tradycyjne. Dodatkowo stwierdzili istotność statystyczną prawej strony języka mającej niższy próg bezwzględny niż lewa strona. To odkrycie prowadzi do wniosku, że prawa półkula mózgu lepiej przetwarza bodźce smakowe niż lewa. Krótkotrwałe pozbawienie kalorii zwiększa wrażliwość na słodkie i słone pokarmy oraz obniża próg bezwzględny. Inne czynniki, takie jak ciąża i palenie, mogą wpływać na wrażliwość smakową.

Zaburzenia przetwarzania sensorycznego

Główny artykuł: Zaburzenia przetwarzania sensorycznego

Niektórzy ludzie mają wyjątkowo wysoki lub niski próg bezwzględny dla jednego lub więcej zmysłów, co wpływa na jakość ich życia. Mają tendencję do unikania stymulacji, poszukiwania jej, a może w ogóle jej nie zauważają. Jest to objaw, który można zdiagnozować jako zaburzenie przetwarzania sensorycznego, znane również jako dysfunkcja integracji sensorycznej, która jest powszechna u osób z autyzmem.

Zobacz też