在寒冷的冬天,人们在外面时间过长,常常会慨叹:“冻死了!”由此可见,大家对“感觉”这一现象并不陌生。
事实上,人体上分布着很多神经,这些神经支配着我们的眼、耳、鼻、舌、皮肤等感觉器官,于是,我们通过感觉器官和感觉神经把外界的声、光、味、冷、热等传到大脑,即所谓的感觉。感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观刺激物的个别属性的反应。从生理学角度分析,感觉是神经系统对外界刺激的反应。它只对客观刺激的个别属性作出反应,因而,也是最简单的心理活动。
感觉的形成要依赖于感觉系统。感觉系统由感受器、感觉通络及大脑感觉皮层组成;各部分各司其职,共同完成整个感觉过程。感觉系统工作的第一步就是将外界各种能量形成的刺激(如:光、声波)转变成能量在神经系统中传导的生物电信号,完成这种转变的装置就是感觉系统的感受器。
感受器对神经形成的某种刺激特别敏感,该刺激就是感受器的适宜刺激。例如,人眼的适宜刺激是400~700纳米的光波。不同的适宜刺激引起感受器的反应,感受器把刺激转化成能量,引起神经冲动,从而形成感觉。感觉形成后,感觉的作用也就开始发挥了。
感觉是由某种刺激物作用于感觉器官而引起的,但并非任何刺激物都能引起感觉。例如,人们无法看到落在皮肤上的灰尘,也无法感觉到它的重量。只有当刺激物的作用达到一定强度时,才可能引起感受器的反应,发放神经冲动引起感觉。感觉器官这种对适宜刺激的感受能力称为感受性。
从前,有个国王,国王有个小公主,她最受国王喜爱。国王总嫌小公主长得太慢。这天,他派人找来了一个医生,命令医生:“你给公主一种药,让她吃了马上长大。办到了,我重重赏赐;办不到,我就杀了你。”医生寻思了一阵,说:“这种药我从前有过,只是年深日久,早已用完。不过,我可以立即去找。只是用这种药,必须遵守一个条件:在我去找药期间,你必须同公主分开,相互不能见面。不然,公主就是吃了这种药,也不见效。”
国王虽不愿和女儿分开,可他巴望着公主快快长大,也就答应了。医生到远方去找药,一去就是12年。医生把带回的药给公主服了,然后领着她去见国王。大殿里,一个长得高挑又十分美丽的姑娘站在国王面前。国王拉着公主的手,从头看到脚,乐得合不拢嘴。国王连声夸奖医生有本事,还赏给他很多奇珍异宝。
故事中的那位国王,因为每天都和心爱的女儿在一起,因此对小公主的成长变化的差别感受性就很小。那位医生改变了刺激国王视觉的时间和空间模式,使国王的感受性发生了变化。12年后进行对比,虽是同一个刺激物,作用于同一感受器官,但国王的差别感受性却提高了。
科学地讲,感受性有绝对感受性与差别感受性之分。感受性的强度以感觉阈限的大小来衡量。所谓感觉阈限,指能引起感觉并持续一定时间的刺激量,可分为绝对感觉阈限和差别感觉阈限。绝对感觉阈限是指刚刚能引起感觉的最小刺激量。对绝对感觉阈限的感觉能力称为绝对感受性(即对最小刺激量的感觉能力)。差别感觉阈限是指刚刚能引起差别感觉的两个同类刺激物之间的最小差别量,也称最小可觉差。对差别感觉阈限的感觉能力称为差别感受性(即对同类刺激最小差别量的感觉能力)。
概括来讲,我们在现实世界里对冷、热等各种感受的不经意慨叹,不过都是人体感觉的反应而已。
关注旅游资讯的朋友,应该非常熟悉这样一句宣传语:“将××美景尽收眼底!”事实上,因为拥有视觉,不只是美景,我们可以将能够看到的整个世界尽收眼底。
视觉是人类最重要的一种感觉。它主要由光刺激作用于人眼所产生。在人类获得的外界信息中,80%来自视觉。
要想看见东西,就需要光。我们能看到的是可见光,而可见光是一种电磁波。我们的双眼能接受的电磁光波仅仅是整个电磁光谱的一小部分,不到1/70,波长范围大约为380~760纳米。用380~760纳米的光依次照射我们的眼睛,我们的双眼将依次产生紫、蓝、绿、黄、橙、红等各色的感觉;将不同波长的可见光混合照射我们的眼睛,我们的双眼就可以产生各种不同颜色的感觉;而将所有可见光的波长混合起来,则会产生白色。
我们之所以能够产生清晰的视觉主要是由眼睛各部分共同协调工作的结果。眼睛是由许多细小部分组成的复杂器官,而每部分对于正常的视觉都是至关重要的。人能看到一个具体的物体,如树木是通过光把树木反射到人的眼睛,从角膜进入眼,再通过虹膜(眼前部含色素的薄膜),虹膜通过收缩瞳孔控制光的进入量。例如,光强的时候,瞳孔就收缩到大头针头大小,以控制过多的光进入。光弱的时候,瞳孔就放大以便进入更多的光。然后,光到达晶状体,晶状体把光投射到视网膜上。
健康的眼睛能根据物体的远近自动调节。看近物时,眼睛的睫状肌收缩,晶状体凸度增加。看远物时,睫状肌松弛,晶状体凸度减小。
晶状体后面和视网膜前面是玻璃体,它含有一种透明的胶状物质,叫玻璃状液。光通过玻璃体进入视网膜。视网膜覆盖眼睛的2/3,控制视觉宽度。视觉清晰时,光能直接聚焦在视网膜上。如光线聚焦在视网膜前或后,视觉就会模糊不清。
视网膜是由几百万个专门从事接受光的细胞组成的,叫视网膜杆锥体,它把光变成电流信号,通过视神经传送到脑部。视网膜杆锥体有在黑暗中观察和识别各种颜色的功能。位于视网膜中部的黄斑是锥体最多的部分。黄斑中部的小凹状体是锥体最集中的地方。黄斑负责中心视觉,能识别颜色和物体的细节。
视网膜周围主要是杆体,能在黑暗中观看,能识别运动和两侧的物体。视神经位于视网膜后面,负责将接受光细胞的信号传送到脑部。每只眼睛传送的形象信号略有差别,图像是倒置的。到达脑部,图像就矫正过来,形成一个图像。
生活中,我们通常会对那些颜色鲜艳的物体产生深刻的印象,如红色的旗帜、碧绿的草原等。我们之所以能看到五颜六色的物体,主要是由于这些物体反射到感觉接受器上的光线不同。不同波长的光线会产生不同的颜色。如蓝光处于短波末端,橙红色处于长波的末端。
我们对不同颜色的体验可以从三个维度来描述:色调、饱和度、亮度。
色调主要决定于光波的波长。对光源来说,占优势的波长不同,色调也就不同。例如,如果700nm(纳米)的波长占优势,光源看去是红的,如果510nm的波长占优势,光源看去是绿的。对物体表面来说,色调取决于物体表面对不同波长的光线的选择性反射。如果反射光中长波占优势,物体呈红色或橘黄色;如果短波占优势,物体呈蓝色或绿色。
指色彩的纯洁性。各种单色光是最饱和的色彩,物体的色饱和度与物体表面反射光谱的选择性程度有关,越窄波段的光反射率越高,也就越饱和。对于人的视觉,每种色彩的饱和度可分为20个可分辨等级。
物体对光的反射率越高,我们就越感到明亮;吸收光越多,则越暗。我们的视觉大约可以分辨500个不同等级的亮度。
200个色彩×20个饱和度×500个亮度=200万个颜色视觉。
仅靠我们的眼睛,就可用两百万种的形式来感受外部世界,那真是叫五颜六色、多姿多彩了。
当在晚间看书时,你不妨做一个实验,即用你的双眼注视远处的灯光,同时用书作为你眼前的屏幕,上下迅速移动你的双眼,这时你会发现,所见的远处的灯光并不因为眼前书本的隔离而有间断的感觉。你也可以在夜晚熄灯前做这样的实验,将房间的灯快速开关一次,在熄灯的短暂时间里,你的视觉仍然留存着灯亮时的形象。这种视觉刺激虽然消失了,但感觉仍然暂时留存的现象,就称为视觉后像。
当两种不同颜色或不同明度的物体并列或相继出现时,我们的视觉感觉会与物体以单一颜色或单一亮度独立出现时不同,即无色彩时的视觉对比会引起明度感觉的变化;有彩色的视觉对比则会引起颜色感觉上的变化,使颜色感觉向背景颜色的互补色变化,这就是视觉对比。比如,在绿色背景上放一灰色方块,双眼注视这一方块时会觉得方块带上了红色调。请你注视上图这些图形,你有什么感觉?
你会明显地感觉到,图中两个圆中间的灰度区域看上去彼此有很大的不同,左边的更黑一些,右边的更淡一些。可是,它们的灰度实际上是一样的。你可以用很简单的方法来验证一下。请把一张纸卷成一个细长筒,把长筒先对着左边的图中央,确保你的眼睛只能看到中间的灰色区域,然后再对着右边的图中央,一样要确保你的眼睛只能看到中间的灰色区域,你就可以发现两幅图中央的灰度是一样的。
右图是一幅中国水墨画。画上那幅皎洁的明月是多么逼真啊!实际上,画上只是用淡墨在月亮的周围绘出了夜空的阴影,良好的艺术效果是由于利用了我们眼睛的侧抑制作用的结果。画上的月亮的亮度与稍远一些地方的夜空是一样的,但在我们的眼睛看去却感到它十分明亮,而夜空又很黑暗。其实这是一种特殊的视觉现象——马赫带现象,即在明暗变化的边界上,常常在亮区看到一条更亮的光带,在暗区则看到一条更暗的线条。
水墨画引起的马赫带现象
(引自汪云九资料来源:王谷岩等《视觉与仿生学》上海:知识出版社,1985)
在日常生活中,只要我们留心,经常可以观察到马赫带现象:比如,当我们凝视窗棂的时候,会觉得在木条两侧各镶上了一条明亮和浓黑的线,即在窗户纸这边出现一条更明亮的线条,在木条那边出现一条更暗的线条。在观察影子的时候,在轮廓线的两侧也会看到马赫带现象。暗的地方更暗,亮的地方更亮。
请你闭上左眼,将书竖于正前方约20厘米处,用右眼注视图中的×记号,然后前后移动书页,突然之间你会发现右边的那只小老鼠消失了(记住你的右眼一定要始终盯住那个×记号)。
奥秘在于小老鼠掉进了“盲点”中。
盲点,指的是在视网膜上无法产生任何视觉的地方。视网膜上有一处最不敏感的区域,叫作视盘。视盘上没有任何感光细胞,光线投射在上面,不能产生视觉冲动,当然也就没有视觉经验,故生理学上称之为盲点。
盲点虽被称作“点”,实际是一个区域,每个眼睛都有这样一个没有感光细胞的小区。我们的眼睛既然有这一缺陷,那么我们看东西时岂不是会出现一个个空白?其实并不是会这样,因为我们的身体会对它作出补偿。补偿之一是我们通常用双眼视物,双眼视野部分重叠,一个眼睛看不见的地方另一个眼睛却看得见。
盲点虽然真实地存在于每个人的眼中,但我们却感觉不到它的存在,对我们的生活也不会带来什么不便。
人们常说“音乐是人类的通用语言”。没错,即使不用睁大眼睛去看,只要我们用心聆听,就可以理解乐声传达给我们的讯息。而实现这一切,还要归功于我们的听觉。
听觉是人类感知世界的一个重要途径,是人们接受外界刺激的第二个最主要通道。人类生活在充满声音的物质世界里,我们几乎每时每刻都在接受外界声音刺激。听觉使我们能够享受到美妙的音乐和小鸟的歌唱,它使我们能与家人和朋友们交谈。电话铃声、敲门声和汽车的喇叭声能对我们进行提醒告诫,火车轮子的吱吱声和心脏的杂音能使我们作出质量的评价和临床诊断。所以,通过听觉人们可获得声音所传递的各式各样的信息,得以沟通往来、欣赏音乐、传授知识、交流思想。听觉影响到人们实际生活的许多方面,也是认识外界的重要信息源。
和视觉一样,听觉也需要听觉刺激。它是由物体振动产生的。例如,悠扬的琴声是由琴弦的振动产生的,婉转的鸟鸣是由鸟儿声带的振动产生的。物体振动时对周围的空气产生压力,使空气分子做疏密相间的运动,就形成了声波。声波再通过空气传递到人耳,使在耳中产生了听觉。
如同眼睛那样,耳的结构也十分精妙。它由外耳、中耳和内耳构成,内耳具有能够将外部环境的声音刺激转变为神经冲动的听觉感受器(声波刺激的换能器),听觉信息由听神经传入中枢神经系统,经过复杂的听觉传导通路,最终到达大脑皮质的听觉区,该区域位于大脑颞叶的颞上回。
一个声音传来,我们一般能听出声音来自哪里,这种现象就是听觉的空间定位,听觉对我们进行空间定位是很重要的。盲人判断事物,主要靠听觉,但就听觉而言,单靠一只耳朵进行空间定位时,不能十分有效地判断声源的方位,但却可以有效地判断声源的远近。
我们要准确地判断声源的方位,必须用两只耳朵协同作用。由于我们的双耳位于头部左右不同的位置上,因而当声音从左右不同的方向传过来,到达我们双耳时就会有一个先后的时间差,这一短暂的时间差就成为我们对声源左或右定位的重要线索;而当声波同时到达我们双耳时,我们就会对声源进行定位。
另外,声音到达我们双耳时不仅有先后的时间差,而且还会有强弱的不同,这也是我们对声源进行空间定位的重要线索。比如,当声音来自左方时,由于头部的阻挡,左耳接受到的声波要比右耳接受到的声波强一些,由此对声源进行有效的定位。
很多人好奇,为什么世界上的声音千差万别呢?其实,这是由音调决定的。音调主要是由声波频率决定的听觉特性。声波的频率不同,人耳听到的音调高低也不同。音乐的音调一般在50Hz~5000Hz之间,言语的音调一般在300Hz~5000Hz之间,人的听觉频率范围为16Hz~20000Hz。其中1000Hz~4000Hz是人耳最敏感的区域。
轰隆的飞机、呼啸而过的火车、刺耳的电锯声,人耳在听到这些声音的时候,会感觉非常难受,这其实和声音的音响有关。音响是由声音强度决定的一种听觉特性。强度大,听起来响度就高,反之则响度低。测量音响的单位为贝尔或分贝尔。
在一间安静的房间内,我们可以听到钟表的“滴答”声、暖气管中的水流声、窗外的流水声,但是如果室内人声嘈杂,上面的那些声音马上就会听不到了。这种现象被称为声音的掩蔽。下面这则故事中的小孩就充分利用了声音掩蔽的现象。
一位富有的农夫在巡视谷仓时,不慎将一只名贵的手表遗失在谷仓里,他在偌大的谷仓内遍寻不到,便定下赏金,要农场上的小孩到谷仓帮忙,谁能找到手表,便给他50美元。
小孩们在重赏之下,马上都卖力地四处翻找。只有一个贫穷的小孩,在众人都忙着寻找手表的时候,坐在那里不为所动。谷仓内尽是成堆的谷粒,以及散置的大批稻草,要在这当中找寻小小的一只手表,实在是大海捞针。
小孩们忙到太阳下山仍无所获,一个接着一个放弃了50美元的诱惑,一起回家吃饭去了。那个贫穷的小孩在众人都离开之后,才开始努力寻找那只手表,原来他早就有了主意,手表在谷粒中肯定会发出声音,那么多人一起寻找,吵吵嚷嚷,手表发出的声音肯定听不到,若天色晚了,没人的时候,就一定可以听到手表的“滴答”声,这样就能找到手表了。
谷仓中慢慢变得漆黑,小孩虽然害怕,但他仍然凝声屏气,默默寻找。突然
他发现在人声静下来之后,出现了一个奇特的声音。那声音“滴答、滴答”不停地响着,小孩立刻停下所有动作,谷仓内更安静了,“滴答”声也响得十分清晰。小孩循着声音,终于在偌大漆黑的谷仓中找到了那只名贵的手表。
故事中的小孩子非常聪明,他巧妙地利用听觉帮自己找到了手表。事实上,萧瑟的风声、潺潺的流水、悠悠的琴声、啾啾的鸟鸣、优美的歌声……如此一个优美动听、充满生机的世界,都是听觉赐给我们的珍贵礼物。
除了视觉和听觉,我们还有其他的感觉,如触觉、温度觉、痛觉、嗅觉、运动觉和平衡觉等。
触觉是皮肤感觉中的一种,是轻微的机械刺激使皮肤浅层感受器兴奋而引起的感觉。触觉感受器在头、面、嘴唇、舌和手指等部位的分布都极为丰富,尤其是手指尖。
人们自身的触觉对机体是有益的,如经常伸一伸懒腰、半躺在摇椅上前后摇摆,可以松弛神经系统;经常进行桑拿浴、淋浴、擦身和按摩,可以使痉挛的肌肉放松下来。
温度觉由冷觉与热觉两种感受不同温度范围的感受器,感受外界环境中的温度变化所引起的感觉。对热刺激敏感的叫热感受器,对冷刺激敏感的叫冷感受器。两种感受器在皮肤表层中,均呈点状分布,叫作热点和冷点。温度感受器在面部、手背、前臂掌侧面、足背、胸部、腹部以及生殖器官的皮肤分布比较密集。冷点多于热点,在面部的皮肤每平方厘米约有16~19个冷点,热点的数目比冷点少4~10个。在一定范围的温度内,两种感觉表现有一定程度的适应能力,在发生适应时,对温度刺激的敏感度明显降低。热感受器的适应只需几秒钟,但热觉的适应则需几分钟以上,可见人对热的适应并非完全决定于热感受器,而必须有中枢神经系统的适应功能参与。在热天澡盆内水温为28℃时,刚进入时觉得冷,过一段时间后,也会适应,这种现象决定于人皮肤温度与环境温度的差别。所以,对于冷、热的感觉是相对的。
你或许曾经有过这样的经历:你正在吃菜,突然不小心咬到了一只红辣椒。此时你感受到了前所未有的辣,急忙喝水,试图用水来消解辣给你带来的痛苦。可是你知道吗,此时你感到的“辣”的感觉其实是一种痛觉。
痛觉是人类的感觉之一。疼痛是一种复杂的主观体验,痛觉常常伴有强烈的情绪反应,而且情绪反应总是单向的,即总是伴有不愉快感,具体表现为忧虑、恐惧、害怕,表情多有痛苦状。任何刺激过度都会引起痛觉。
痛觉体验虽然不为人们所喜欢,但它却是人体进行自我保护的一个重要手段。它可以告诉我们身体某部位受到了伤害,这样我们就会及时对受伤处进行处理和诊治。
痛觉的感受器是皮肤下各层中的自由神经末梢。如果在引起痛觉的刺激发生时,例如刀割、针扎等,一般会使机体组织细胞破裂,组织系统释放出某些化学物质,这些物质接着便会刺激神经末梢,从而痛觉就产生了。
嗅觉是由有气味的气体物质引起的。种种气体物质作用于鼻腔上部黏膜中的嗅细胞,产生神经兴奋,经嗅束传至嗅觉的皮层部位——海马回、沟内,产生嗅觉。
人类的嗅觉末梢神经细胞,虽分布在鼻内的嗅觉上皮,却直接暴露在空气中,不像耳朵或眼睛的神经细胞。耳朵的听觉神经细胞,有淋巴液、卵圆窗及耳膜,与外界分开。眼睛的视神经细胞,有玻璃状液、水晶体及角膜,隔离外界。而且嗅觉神经细胞能持续替换它们自己,称为“复制现象”。但是视网膜或内耳神经细胞,几乎无法修补它们的损伤。这是嗅觉神经与其他两者最大的差别。
在看NBA球赛时,我们看到一个球员打出好球时,会感觉赏心悦目。其实,运动员打出一个好球,和其自身内部的运动觉和平衡觉有极大的关系。
运动觉是关于肌肉以及关节运动状况和动态位置的感觉,其感受器位于身体骨骼肌及其与关节相连接的肌腱之中。平衡觉是关于身体平衡状况的感觉,在正常情况下,平衡觉与运动觉协同工作,为我们提供关于身体运动(加速、减速或旋转等)以及身体位置(与重力作用的关系)的信息。重力作用引起头上脚下的身体位置感觉,但是在失重状况下,如果给你的脚部施加压力,就会使你产生站立的感觉,而如果给头顶一个压力,则会使你产生倒立的感觉。
产生平衡觉的感受器是位于前庭器官中的毛细胞。前庭器官的一个显著特征是与耳蜗相邻的三个半规管。如果身体运动对平衡觉感受器的刺激过强,就会引起眩晕的感觉。此外,视觉对于平衡感觉也会产生作用。
感觉对人类非常重要,人类一旦失去感觉,后果将不堪设想。对于一个正常人来说,没有感觉的生活是不可忍受的。没有刺激、没有感觉,人不仅不会产生新的认识,而且也不能维持正常的心理生活。
感觉是我们关于客观世界一切知识的最初源泉。如果一个人丧失了全部感觉能力,那他就不可能产生认识,更不可能产生情感和意志。感觉的发展在人的智力培养中也起着重要作用,从某种意义上说,没有感觉器官的充分训练和经常运用,就不会有学习和教育,不会有认识能力的发展。
许多心理学家以“感觉剥夺”实验论证了感觉对于维持我们正常的身心机能是十分必要的。
第一个感觉剥夺实验的研究工作是由加拿大麦吉尔大学的心理学家赫布和贝克斯顿在1954年进行的。他们征募了一些大学生为被试,这些大学生每忍受一天的感觉剥夺,就可以获得20美元的报酬。当时大学生打工的收入一般是每小时50美分,因此一天可以得到20美元对当时的大学生来说可以算是一笔不小的收入了,而且在实验中,大学生的工作好像是一次愉快的享受,因为实验者要他们做的只是每天24小时躺在有光的小房间里的一张极其舒服的床上,只要被试愿意,尽可以躺在那儿白拿钱。
在实验的过程中,给大学生被试吃饭的时间、上厕所的时间,但除此之外,严格地控制被试的任何感觉输入,为此,实验者给每一位被试戴上了半透明的塑料眼罩,可以透进散射光,但图形视觉被阻止了;被试的手和胳膊被套上了用纸板做的袖套和手套,以限制他们的触觉;同时,小房间中一直充斥着单调的空调的嗡嗡声,以此来限制被试的听觉。
参加实验的大学生们本以为实验为他们提供了一次安安心心睡上一大觉的机会,他们正可利用感觉被剥夺后的清静安宁,思考学业或整理毕业论文的思路。但学生们不久就发现,他们的思维变得混乱无章,他们忍受不了几天就不得不要求立刻离开,放弃20美元的报酬。
实验后,学生们报告说,他们对任何事情都无法进行清晰的思索,哪怕是在很短的时间内。他们感觉自己的思维活动好像是“跳来跳去”的,进行连贯性的集中注意和思维十分困难,甚至在感觉剥夺实验过后的一段时期内,这种状况仍持续存在,无法进入正常的学习状态。还有部分被试报告说,在感觉剥夺中,体验到了幻觉,而且他们的幻觉大多都是很简单的,比如有闪烁的光,有忽隐忽现的光,有昏暗但灼热的光。只有少数被试报告说是体验到较为复杂的幻觉,比如曾有一个被试报告说他“看到”电视屏幕出现在眼前,他努力尝试着去阅读上面放映出的不清楚的信息,但却怎么也“看”不清。
自此之后,许多学者发展出了多种形式的感觉剥夺实验研究方法,所有的实验都显示了在感觉剥夺情况下,人会出现情绪紧张、忧郁、记忆力减退、判断力下降,甚至各种幻觉、妄想,最后难以忍受,不得不要求立即停止实验,把自己恢复到有丰富感觉刺激的生活中去。可见,丰富的感觉刺激对维持我们的生理、心理功能的正常状态是必需的,人们需要在日常生活中接受各种各样的刺激以及由此产生相应的感觉。