感觉

感觉（sensation）是感受器——眼、耳等器官中的结构——所产生的表示身体内外经验的神经冲动的过程。

感觉的双重功能：生存和耽于声色。感觉有助于生存，例如对危险的声音警示，对危难的迅速躲避，和对适应感觉的趋向等。感觉也同时会使你耽于声色。耽于声色是指追求对感觉的一种满足感；它是对视、听、触、味和嗅等感觉的快乐体验的追求。

关于世界的感觉知识

人类对外部世界的经验一定是相对准确和没有错误的。否则，人类将无法生存。

由于感觉过程的重要性，因此在心理学研究的历史中，感觉始终是一个重要的主题。实验心理学建立伊始，冯特就提出，感觉和情感是复杂经验建立的基本过程。

心理物理学

工厂的火灾报警器要多响工人才能在喧嚣的机器声中听到它？飞机控制板上的警示灯要多亮才能看起来比其它的灯亮两倍？咖啡中加多少糖才能感觉到甜？为了回答这些问题，我们必须能够测量感觉体验的强度。这是心理物理学（psychophysics）的中心任务，研究++物理刺激和刺激所产生的心理行为和体验的关系++。心理物理学是心理科学中最古老的领域。

心理物理学历史上最重要的人物是德国物理学家费希纳。费希纳提出了心理物理学这个概念，并提出测量物理刺激强度（用物理单位测量）和感觉体验大小（用心理单位测量）之间关系的方法。研究者确定阈限并建立感觉强度和刺激强度之间关系的心理量表。

绝对阈限和感觉适应

绝对阈限（absolute threshold）——产生感觉体验需要的最小的物理刺激量。
绝对阈限研究的结果总结为心理测量函数（psychometric function）：表示每一种刺激强度（横坐标）下刺激被觉察到的百分数（纵坐标）的曲线。

绝对阈值

因为刺激不能在任何强度下都能被清楚地觉察到，所以绝对阈限的操作定义是：有一半次数能够觉察到感觉信号的刺激水平。

感觉适应（sensory adaptation）是指感觉系统对持续作用的刺激输入的反应逐渐减小的现象。例如，你可能没有注意到，在户外呆一段时间后，太阳光看起来就不那么耀眼了。

适应机制使你更加快速地对新信息源挑战产生注意和做出反应。

反应偏差和信号检测论

阈限测量也受到反应偏差（response bias）的影响，即由一些与刺激的感觉特性无关的因素所引起的观察者以特定方式进行反应而产生的系统趋势。

信号检测论（signa detection theory，SDT）是针对反应偏差问题的一种系统研究方法。信号检测论并不严格地关注感觉过程，而是强调刺激事件出现与否的决策判断过程。SDT区分出感觉觉察的两个独立的过程：

1. 最初的感觉过程，反映观察者对刺激强度的感受性；
2. 随后独立的决策过程，反映观察者的反应偏差。

差别阈限

差别阈限（difference threshold），是你能够识别出的两个刺激之间的最小物理差异。

差别阈限的操作定义是：有一半次数觉察出差异的刺激值。差别阈限值也被称为最小可觉差（just noticeable difference， JND）。

韦伯定律（Weber‘s law）：刺激之间的JND与标准刺激强度比值是恒定的。

韦伯定律

从物理事件到心理事件

感觉心理学（sensory physiology）研究物理事件到中枢事件的转换机制。这个研究领域的目的是为了揭示从物理能量到感觉体验之间一系列事件链条中中枢水平的变化。我们把从一种物理能量形式（如光）到另一种形式（如神经冲动）的转化称为换能（transduction）。

因为所有的感觉信息都要转换成一定形式的神经冲动，大脑的不同皮层区域负责不同的感觉，因此大脑能够区分不同的感觉。对于每一种感觉，研究者都试图发现物理能量是如何转换成神经系统的电化学活动，从而产生不同性质的感觉和不同数量的感觉的。

视觉系统

视觉是人类和其他动物最为复杂、高度发展和重要的感觉。视觉能力好的动物具有极大的进化优势。

人眼

光线进入到角膜，眼睛前面透明的凸起。然后光线通过眼前房，里面充满了眼房液。之后光线通过瞳孔，不透明的虹膜上的开口。为了汇聚光线，豆状晶状体通过改变形状聚焦物体，变薄聚焦远处物体和变厚聚焦近处物体。对于人眼，可以利用虹膜内肌的舒张和收缩改变瞳孔大小，瞳孔是光线进入眼睛的小孔。光线通过玻璃体液，最后投射到视网膜。

人眼结构

瞳孔和晶状体

瞳孔是虹膜上的开口，光线通过它进入眼睛。虹膜使得瞳孔舒张和收缩以控制进入眼睛的光线量。通过瞳孔的光线经晶状体聚焦到视网膜；晶状体倒置客体，在视网膜上形成倒置的图像。由于晶状体具有对近处和远处客体聚焦变化的能力，所以是人眼中非常重要的构造。睫状肌可以改变晶状体的厚度，我们把这种化学特性称为调节。

视网膜

我们用眼看，用脑觉察。人眼聚集光线，并聚焦，再向大脑传递神经信号。因此，眼睛的关键作用是把光波转换为神经信号。这个过程是在眼球后壁的视网膜（retina）上完成的。在显微镜下，能够看到视网膜分为几层，分别由不同的神经细胞组成。

从光能到神经反应的基本变化是通过视网膜上对光敏感的锥体和杆体细胞完成的。

视网膜中心一个很小的区域是中央凹（fovea），这个部位只有锥体细胞，没有杆体细胞。中央凹是视觉最敏锐的区域——对颜色和空间细节的检测都十分准确。双极细胞（bipolar cells）是一种神经细胞，它整合感受器的神经冲动，并传递到神经节细胞。每个神经节细胞（ganglion cell）都将整合一个或多个双极细胞的冲动，形成单一的发放频率。双极细胞的轴突形成视神经，视神经把眼睛外面的视觉信息传递到大脑。

每一只眼睛的视网膜上存在视神经离开视网膜的区域。这个区域称为视盘或盲点（blind spot），此处没有感受细胞。

传向大脑的神经通路

大多数视觉信息的最后目的地是大脑枕叶称为初级视皮质（visual contex）的区域。

颜色视觉

牛顿在1671年写道：准确地说，光线是没有颜色的。在光线的成分里面，除了能引起这种或那种颜色的特定能量和配置外，没有其他成分。就像铃声、音符串或者其他发声物体的声音一样，只有振动，在空气中只有从物体上传播的振动。......因此，物体上的颜色只是一种配置，它充分地反映了某种光线而不是其他的光线。

当你的大脑对光源中编码的信息进行加工时，便产生了颜色感觉。

波长和色调

你所看见的光线只是电磁波谱中一个很小的范围。可见光的波长为400纳米到700纳米。光线在物理上是用波长而不是颜色来描述的：颜色只是你的感觉系统对波长的描述。

所有的颜色体验都可以从三个维度来描述：色调、饱和度和明度。

• 色调（hue）表示对光线颜色的不同性质的体验。
• 饱和度（saturation）描述的是颜色感觉的纯度和亮度。
• 明度（brightness）是对光的强度的描述。

色调·饱和度·明度

颜色视觉的理论

颜色视觉的第一个科学理论是由扬爵士（Sir Thomas Young）于1800年提出来的。他认为正常人的眼睛具有三种类型的颜色感受器，产生心理上的基本感觉：红、绿和蓝。同时他还认为，所有其他的颜色都是由这三种颜色相加或者相减混合得到的。扬的理论后来得到赫尔姆霍兹（Hermann Von Helmholtz）的修正和扩展，最终形成了著名的扬-赫尔姆霍兹三原色理论（trichromatic theory）。

海林（Ewald Hering）在18世纪晚期提出他的拮抗加工理论（opponent-process theory），所有视觉体验产生于三个基本系统，每个系统包含两种拮抗的成分：红对绿，蓝对黄，或者黑（没有颜色）对白（所有颜色）。

复杂的视觉分析

对颜色世界的观察只是视觉系统所应对的复杂任务中一个很小的部分。不同种类的神经细胞有各自独特的性质，可以产生对颜色、形状、对比度、运动和结构的知觉。

听觉

物理声音

为什么拍拍双手、吹口哨会产生声音呢？因为它们使物体产生了振动。振动的能量传递到周围的介质中——通常是空气——因为振动的物体推动介质中的分子前后运动。导致的压力的微小改变约以速率为1100英尺/秒的叠加正弦波的形式从振动物体上扩散出去。真空中不能传播声音。

正弦波有两个基本的物理特性决定声音的作用形式：频率和振幅。

• 频率通常用赫兹表示，测量每秒的周期数。
• 振幅是指声波强度的物理特性，即波峰到波谷的高度。

声音的心理维度

频率和振幅这两个物理性质形成了声音的三个心理参数：音高、响度和音色。

• 音高（pitch）是指声音的高低，是由声音的频率决定的；高频产生较高的声音，低频产生较低的音高。人们敏感的纯音范围是从20赫兹到2000赫兹。
• 声音的响度（loudness）或者物理强度是由振幅决定的；振幅大的声波会给人大声的感觉，而振幅小的声波是一种柔和的感觉。声压——导致响度体验的振幅大小的指标——通过一些被称为分贝的单位来测量。
• 声音的音色（timbre）反映了复杂声波的成分。纯音只有一个频率和振幅。现实世界中的大部分声音并不是纯音，而是复杂声波，包含一个由多种频率和振幅组成的混合波。

听觉的生理基础

要想听到声音必须发生四个基本能量的转换：

1. 空气中的声波必须在耳蜗中转换为流动波；
2. 然后流动波导致基底膜的机械振动；
3. 这些振动必须转换成电脉冲；
4. 电脉冲必须传入听皮层。

音调知觉理论

地点说（place theory）最初是由赫尔姆霍兹于1800年提出，后来经过贝克西修正。地点说是基于当声波经过内耳时基底膜随着运动这一事实而提出的。不同的频率在基底膜的不同位置上产生它们最大的运动。

频率说（frequency theory），通过基底膜振动的频率来解释音调。

其他感觉

嗅觉

气味——无论好的还是坏的——首先与嗅绒毛膜上的感受蛋白相接触就能闻到。只要有8个物质分子就可以发起一个神经冲动，不过至少要刺激40个神经末梢才能闻到那个物质的气味。一旦启动，这些神经冲动将嗅觉信息传递到位于感受器上方和大脑中前额叶下部的嗅球（olfactory bulb）。

嗅觉是比较少的需要不断更新嗅神经的神经系统之一。当嗅神经细胞老化并且死亡，它们将被与嗅球形成联结的新细胞所替代。

嗅觉很可能是作为侦查和定位食物的系统来进化和发展的。

味觉

尽管一些食物和酒类的美食家具有辨别微小和复杂味觉得超常能力，但很多时候他们主要依靠的是嗅觉而非味觉。

你舌头的表面布满了乳头，这使得舌头表面起伏不平。大部分乳头中含有称作味蕾的成束的味觉感受细胞。味觉感受器的单细胞记录结果表明，单个感受细胞对于四种基本味觉：甜、酸、苦和咸中的某一个反应强烈。

你的味觉感受器每隔几天都要更新一次，甚至比起嗅觉感受器的更换更为频繁。

触觉和肤觉

皮肤是一个特别多功能的器官。除了能保护你免受表面的损伤，保持体液和帮助调整体温，它还包含了产生压力、温暖和寒冷感觉的神经末梢。

前庭觉和动觉

前庭觉（vestibular sense）告诉你你的身体——特别是头部——是如何根据重力作用确定方向的。这些信息的感受器是位于内耳中充满液体的导管和囊中的小纤毛。

人们之所以在移动的汽车上看书会感到恶心，是因为视觉提供的是静止的信号，而前庭觉提供的信号却是移动的。

动觉（kinesthetic sense）为我们提供运动过程中身体状态的反馈信息。没有它，你就不能协调很多自主的运动。

你拥有两个运动信息的来源：位于关节中的感受器和位于肌肉和腱中的感受器。

痛觉

痛觉（pain）是身体对有害刺激的反应，所谓有害刺激就是那些强度足够导致组织损伤或避免导致损伤的刺激。

痛觉是重要的防御信号——警示你远离伤害。

痛觉的机制

人们会经受两种疼痛：伤害性疼痛和神经痛。伤害性疼痛（nociceptive pain）是由外部有害刺激引发的负性感觉；例如，手碰触火炉，躲避可以终止这种疼痛。神经痛（neuropathic pain）是由神经的不正常功能或过度激活造成的。比如，意外事故或癌症引发的神经受伤和神经疾病。用镇静神经的药物或其他治疗可以缓解这种疼痛。

痛觉心理学

心理过程在痛觉感受中的重要性可以用两个极端的例子来说明：

• 一是没有物理刺激而感到疼痛；
• 二是当收到很强的疼痛刺激时没有感觉到痛。