Феномен нелинейности восприятия (увеличения — уменьшения) интенсивности стимуляции

 

А. Петри, У. Коллинс и П. Соломон (A. Petrie, W. Collins, P. Solomon, 1960) в своем исследовании показали, что люди сильно различаются в своих реакциях на боль, что связано не только с разным уровнем самоконтроля, но и с их различиями в ощущении боли; по-разному переносится людьми и сенсорная депривация и монотония: для одних людей такая депривация создает большой стресс, для других — незначительный. Различия в переносимости сенсорной депривации параллельны различиям в перцепции, но они противоположны особенностям этих людей в переносимости боли.

В экспериментах у испытуемых определялись нижние и верхние пороги ощущений колющей боли и порог переносимости боли (испытуемые инструктировались выдерживать боль как можно дольше). Различие между этими двумя порогами использовалось в качестве индикатора болевой толерантности. Испытуемые разделились на три группы: с небольшой, средней и большой толерантностью.

У 17 испытуемых измерялась переносимость сенсорной депривации и монотонии в условиях сенсорной изоляции. Длительность нахождения испытуемого по собственному желанию в этих условиях рассматривалась как показатель его толерантности к сенсорной депривации.

Изучив индивидуальные различия в переносимости боли, в дальнейшем А. Петри и др., основываясь на деятельности испытуемых в задаче КПО, разделили людей на «увеличителей» (augmenters) и «уменьшителей» (reducers). Так возникла концепция нелинейности восприятия стимулов (увеличения — уменьшения), то есть склонности людей к преувеличению или преуменьшению воспринимаемой интенсивности стимула.

Процедура КПО А. Петри была адаптированной методикой У. Кёлера и Д. Диннерштейна (W. Köhler, D. Dinnerstein, 1947), изучавших эффекты так называемого насыщения (satiation) — тенденции человека оценивать стимул как менее интенсивный после стимулирования более интенсивным стимулом. И таким образом, феномен КПО состоит в том, что, после того как человек в течение определенного времени трет большим и указательным пальцами руки деревянный брусок, он начинает преуменьшать размер стандартного бруска, который ощупывает теми же пальцами. Гипотеза заключалась в том, что есть люди, у которых эффективность сенсорной стимуляции ниже, и поэтому их болевые ощущения слабее, чем у тех, у кого такое снижение отсутствует. А если это так, то и КПО у первых должно быть более выраженным, чем у тех, кто плохо переносит боль.

В экспериментах А. Петри с соавторами испытуемому завязывали глаза и он ощупывал большим и указательным пальцами правой руки тест-объект шириной 38,1 мм — стандартный брусок из гладкого некрашеного дерева. Затем большим и указательным пальцами другой руки он ощупывал длину суженного к концу подобного бруска и определял то место на бруске, где его ширина казалась такой же, как ширина тест-объекта. Делались 4 измерения. Потом испытуемому давался более широкий тест-блок (63,5 мм), который он для получения эффекта насыщения тер указательным и большим пальцами правой руки при постоянной скорости в течение 30 с. После этой процедуры испытуемый опять определял место на зауженном бруске, равное тест-блоку. В последующих испытаниях время трения-насыщения увеличивалось до 60, 90 и 120 с. Полученные данные показали, что наибольшие величины КПО были у лиц, наиболее хорошо переносящих боль (среднее значение по группе для всех интервалов насыщения 4,05 мм), а наименьшие — у лиц с наименьшей терпимостью к боли (средняя величина КПО 0,41 мм).

Сравнивая оценки ширины стандартного деревянного блока до и после ощупывания пальцами широкого или узкого деревянного блока, А. Петри с соавторами обнаружила, что «уменьшители» стремятся оценивать стандартный деревянный блок как меньший не только после ощупывания широкого блока, но и после ощупывания узкого блока. Она пришла к выводу, что одной теорией насыщения нельзя объяснить индивидуальные различия, и ею была развита идея об «увеличителях» и «уменьшителях». «Увеличителями» она назвала тех индивидов, которые оценивали величину стандартного стимула как большую, то есть как устойчиво переоценивающие величину стандарта после кинестетической стимуляции любой величиной блока; «уменьшители» были определены как устойчиво недооценивающие величину стандарта, то есть оценивающие стандарт как заметно меньший по величине после кинестетической стимуляции.

«Увеличители» характеризовались особой чувствительностью к боли в смысле непереносимости ее, но могли дольше терпеть сенсорную депривацию. В противоположность им «уменьшители» проявляли заметную толерантность к боли и непереносимость сенсорной депривации. Предположив, что терпимость «уменьшителей» к боли есть, в частности, следствие их тенденции уменьшать интенсивность получаемой стимуляции, при сенсорной депривации они еще больше уменьшают уже имеющуюся ограниченную стимуляцию. По-видимому, поэтому «уменьшители» не могут выносить этот стресс, возникающий в процессе сенсорной депривации.

В результате А. Петри с соавторами заключила, что «уменьшение» представляет собой адаптивный защитный механизм для противостояния сенсорной перегрузке, то есть что существует некоторый механизм центральной нервной системы, который регулирует сенсорный вход.

Однако дальнейший анализ индивидуальных различий показал, что оценка ширины блоков, а также оценки других сенсорных величин еще до стимуляции обнаруживают индивидуальные тенденции к переоцениванию или недооцениванию их.

В исследованиях М. Буксбаума и др. было обнаружено наличие в определенном диапазоне изменения, интенсивности стимуляции больших индивидуальных различий в ВП. Оказалось, что амплитуда ВП у одних испытуемых, возрастает, у других либо уменьшается, либо не меняется с увеличением уровня стимуляции (М. Buchsbaum, A. Prefferbaum, 1971; J. Reason, 1972). Особенно значительное различие испытуемых наблюдается при восприятии больших интенсивностей.

Если выразить зависимость амплитуды ВП (амплитуда измерялась от пика Р 80—90 до пика 120—140) от интенсивности в виде угла наклона линейной функции их взаимосвязи, то эта величина является устойчивой индивидуальной характеристикой для различных модальностей. Разный угол наклона означает, что у одних людей с увеличением интенсивности стимуляции амплитуда ВП все время растет, тогда как у других в том же диапазоне интенсивностей в какой-то момент при усилении интенсивности стимуляции рост амплитуды прекращается или даже амплитуда уменьшается. Эти результаты привели авторов к предположению о существовании центрального механизма контроля интенсивности или сенсорного «фильтра», назначение которого состоит в защите нервной системы от действия сверхсильной стимуляции. В зависимости от чувствительности нервной системы этот механизм включается у разных людей при разных уровнях интенсивности стимуляции, чем и обусловлены наблюдаемые радничия.

Исследования М. Буксбаума (1976) подтвердили данные А. Петри и др. (A. Petrie, W. Collins, P. Solomon, I960), что «уменьшители» действительно устойчивы к боли, а также и шуму. Для изучения индивидуальных различий в болевых реакциях этими исследователями использовались короткие электрические стимулы (постоянный ток с длиной волны 1 мс), наносимые на дорсальную поверхность левого предплечья через электроды Терского. Использовались стимулы четырех интенсивностей — 2,9,16 и 23 мА. Они подавались в случайном порядке с интервалом в 1 с. Каждый стимул поддавался 64 раза, и ВП регистрировались на стимулы каждой интенсивности. Субъективные оценки боли были получены в отдельном опыте, в котором стимулы в диапазоне от 1 до 31 мА с шагом в 1 мА применялись по 3 раза в случайной последовательности. Испытуемые ранжировали (оценивали) стимулы по шкале из четырех категорий (1 — воздействие едва заметно; 2 — воздействие определенно;. 3 — воздействие неприятно; 4 — больно); ВП регистрировались с вертекса, а для измерения их амплитуды использовалась процедура «абсолютной площади относительно к средней» в двух временных интервалах — Р₁₀₀(76—112 мс) и Р₂₀₀ (168— 248 мс).

Для анализа результатов ранжирования реакций на болевой стимул был применен метод простой непараметрической аналогии параметров (критерий С_х и d'), используемых в процедуре обнаружения. Для вычисления критерия С_х был применен следующий способ. В двух распределениях — категории «воздействие определенно» и «воздействие неприятно» — находилась величина (сила) стимула, при которой имело место наименьшее перекрытие категорий. Мерой чувствительности (d') служил процент общего числа ошибочных реакций при использовании критерия. Вычислялись также средние оценки рангов для стимулов в диапазонах 6—12, 13—19 и 20— 26 мА. Каждая средняя оценка вычислялась соответственно на основе 21 первичной оценки. Представлялись графически амплитуды соматосенсорных ВП, полученных у испытуемых, разделенных на две группы: переносящих боль (18 человек) и не переносящих боль (18 человек). Группы были разделены по медиане средней оценки стимулов в диапазоне 20—26 мА. Как и предполагалось, индивиды с незначительным ростом амплитуды ВП или с уменьшением его амплитуды при росте стимуляции, оказались хорошо переносящими боль, а с большим ростом ВП — не переносящими ее. Различия были статистически значимые. Величина индивидуальных критериев (С _х) при переходе от 2-й (воздействие определенно) к 3-й категории (воздействие неприятно) коррелировала (0,48) с ростом амплитуды ВП, параметр d' не обнаружил значимых корреляций. Усредненные соматосенсорные ВП двух групп испытуемых (по 18 человек в каждой) представлены на рис. 4, из которого видно, что амплитуда двух наибольших по величине компонентов ВП значительно больше растет при усилении стимуляции в группе нетолерантных — не переносящих боль, чем в группе толерантных.

 

 

 

М. Буксбаум обнаружил, что «уменьшители» не только лучше переносят боль, но и являются более устойчивыми к шуму. В его экспериментах устойчивость к шуму (переносимость шума) оценивалась измерением количества нажатий на ключ, которые производили испытуемые, чтобы уменьшить воздействие шума. В отдельной серии регистрировались усредненные слуховые ВП на четыре предъявляемые в случайном порядке интенсивности шумовых посылок.

Испытуемые сильно различались между собой по переносимости шума в диапазоне 56—112 дБ. Лица, относительно устойчивые к шуму, были «уменьшителями» по показателям слуховых ВП, а лица, не переносящие шум, — «усилителями». Различия были статистически значимыми по параметрам вариативности и по величине корреляции между шкалой переносимости шума и функцией роста амплитуды слуховых ВП для компонента Р₁₀₀. Эти эффекты наиболее выражены в области звуков высокой частоты (8000 Гц), что совпадает с данными С. Кечинашвили и др. (S. Khechinashvili, Z. Kevanishvili, О. Kajala, 1973), показавшими, что эффект уменьшения более характерен для высокочастотных тонов.

В работе С. Сильвермена, М. Буксбаума и Р. Хенкина (S. Silverman, M. Buchsbaum, R. Henkin, 1969) было выявлено существование закономерной связи между чувствительностью испытуемых и изменениями ВП при увеличении стимуляции. В группе испытуемых из 20 человек (10 мужчин и 10 женщин) измерялись абсолютные зрительные, слуховые и температурные пороги. На основании полученных данных были выделены группы «чувствительных» и «нечувствительных» испытуемых. Оказалось, что группа «нечувствительных» мужчин обнаруживает заметный рост ВП при усилении световой стимуляции (амплитуда второго отрицательного колебания ВП с латентным периодом 100—140 мс). Группа «чувствительных» мужчин характеризуется заметным снижением ВП на стимулы возрастающей интенсивности. У женщин таких противоположных изменений не выявилось, но все же степень увеличения ВП при усилении стимуляции оказалась заметно большей в группе «нечувствительных», чем в группе «чувствительных». Авторы предположили, что «уменыиители» являются гиперчувствительными к сенсорным стимулам низкого уровня и, таким образом, им требуется некоторый компенсаторный процесс, чтобы противостоять сенсорной перегрузке при высоких интенсивностях. Поэтому, по мнению М. Буксбаума, «уменынители» будут лучше переносить сенсорную депривацию, чем «увеличители», что противоречит предсказанию А. Петри с соавторами. При этом он ссылается на данные Дж. Петерса и др. (J. Peters et ah, 1963), Дж. Зубека (J. Zubek, 1963), что болевыносящие индивиды с высокой толерантностью к боли лучше переносят сенсорную изоляцию. Это согласуется с моделью «контроля стимульной интенсивности» М. Буксбаума — Дж. Силвермена. А. Петри полагала, что уменьшение действует одинаково при всех интенсивностях стимуляции, тогда как, по мнению М. Буксбаума, этот механизм активен главным образом при высоких интенсивностях у индивидов с большой реактивностью на низкие уровни стимуляции. Его понимание эффекта нелинейности восприятия интенсивности стимулов аналогично пониманию силы нервной системы в концепции Павлова — Теплова.

В ряде исследований, выполненных вслед за работой А. Петри с соавторами (A. Petrie, W. Collins, P. Solomon, 1960), применялась несколько иная процедура насыщения: испытуемый тер бруски пальцами обеих рук, причем на стороне предъявления стандарта помещался более узкий брусок, а на стороне тест-объекта (сужающегося бруска) — более широкий. В этих условиях после насыщения одна часть испытуемых указывали на тест-объекте в качестве точки равенства более узкое место, чем до насыщения («уменьшители»), а другая — более широкое («увеличители»). Величина смещения была индивидуальной. Предпринятое несколькими авторами сопоставление величины КПО и характера изменений зрительных ВП на стимулы возрастающей интенсивности выявило довольно высокие корреляции между ними (Ч. Шагас, 1975; М. Buchsbaum, J. Silverman, 1968; М. Buchsbaum, 1976). Отмечена также положительная значимая связь между КПО и показателем для наклона шкал яркости (С. Cavonius, R. Hilz, R. Chapman, 1974); показана взаимосвязь между КПО и абсолютным слуховым порогом, укорочением ВР и степенью роста субъективной громкости звуков в диапазоне 30-90 дБ (S. Sales, W. Throop, 1972).

В литературе, посвященной проблеме «увеличителей» и «уменьшителей», имеется немало противоречий, в частности по вопросу о переносимости сенсорной изоляции (М. Buchsbaum, 1976). К. Девис, М. Коулис, П. Кон (С. Davis, M. Cowles, P. Kohn, 1983) считают, что А. Петри и др. дают некорректное толкование того, что «уменьшители» будут стремиться уменьшать, а «усилители» — стремиться увеличивать ширину тестового блока. В реальности субъекты показывают изменение величины, которое обусловлено контрастом: после стимуляции блоками разной ширины, воспринимаемая ширина тестового блока изменяется в направлении, противоположном ширине стимулированного блока.

Действительно, феномен контрастной иллюзии известен в психологии (W. Köhler, D. Dinnerstein, 1947) и хорошо изучен в грузинской психологической школе Д. Н. Узнадзе (1958, 1961). Основываясь на характеристиках этого перцептивного феномена, можно предсказать, что «уменьшители» и «увеличители» должны различаться в степени недооценивания или переоценивания (в зависимости от того, стимулируемый блок шире или уже, чем тест-блок), а не в направлении оценки, как правильно подчеркивают К. Девис и др. (С. Davis, M. Cowles, P. Kohn, 1983).

В целом же, как Нам кажется, факт существования корреляции между изменением ВП при усилении стимуляции и КПО не должен вызывать сомнений, так как он подтвержден в ряде исследований (К. Blacker, R. Jones, G. Stone, D. Prefferbaum, 1968; Ч. Шагас, 1975; и др.), хотя в этих исследованиях использовалась процедура КПО, отличная от предложенной А. Петри.

К. Девис и др. (С. Davis et al, 1983) высказывают гипотезу, которая является предположительной и экспериментально не подтвержденной, что положительная связь между изменениями по ВП и КПО является в лучшем случае эпифеноменом и что «уменьшители», определяемые посредством КПО по А. Петри с соавторами, являются «увеличителями», определяемыми по показателю ВП.

Вместе с тем эти авторы считают, что результаты исследований феномена нелинейности восприятия могут быть лучше всего интерпретированы в рамках теории силы нервной системы. Основанием для этого служат результаты ряда исследований, в частности С. Сейлса и У. Трупа (S. Sales, W. Throop, 1972), Л. Кнорринга, К. Монахова, К. Перриса (1978), Дж. Ризана (J. Reason, 1968) и др., авторы которых также придерживаются интерпретации феномена нелинейности восприятия с позиции теории силы нервной системы Тепдова — Небылицына.

В рассматриваемом контексте важно уяснить, почему эффект КПО может быть одним из проявлений свойства силы нервной системы. Можно предположить, что процесс насыщения в том варианте методики, которую использовала А. Петри с соавторами, до некоторой степени подобен явлению угашения с подкреплением, то есть одному из проявлений силы нервной системы. В обоих случаях наблюдается определенное уменьшение эффективности стимуляции (тем большее, чем слабее нервная система), происходящее в результате либо многократного применения раздражителя, либо его длительного непрерывного действия. Более сложен для понимания второй вариант процедуры получения КПО, при котором для получения эффекта насыщения стимуляции подвергаются обе руки, причем на стороне стандартного стимула помещается меньший объект, а на стороне стимула, с помощью которого производятся измерения тест-объекта, — больший. В арсенале методик определения силы нервной системы имеется прием, который, возможно, может объяснить сущность данной процедуры. Мы имеем в виду методику В. И. Рождественской, в которой сила нервной системы определяется по степени понижения (сильные) или повышения (слабые) зрительной чувствительности к тест-объекту под влиянием побочного светового раздражителя достаточной интенсивности (В. И. Рождественская, 1959). Диагностический смысл этой методики основан на том, что в сильной нервной системе побочный раздражитель достаточной интенсивности вызывает сильный концентрированный очаг возбуждения и тормозит слабые возбуждения со стороны тестового сигнала по закону индукции. В слабой же нервной системе побочный раздражитель вызывает слабое возбуждение, оно иррадиирует и усиливает действие слабого тест-объекта. Если посмотреть с этой точки зрения на вариант получения КПО, при котором для получения эффекта насыщения используется стимуляция обеих рук, то можно отметить, что здесь возникают два очага возбуждения — более слабый на руке, которая ощупывает стандартный объект, и более сильный — на другой руке. Если предположить, что более сильный очаг ослабляет более слабый в силу индукционного торможения либо усиливает его через иррадиацию, то первое более вероятно для лиц с сильной нервной системой, а второе — со слабой. Следовательно, насыщение должно быть более выражено у лиц со слабой нервной системой. Это значит, что люди с сильной нервной системой совсем не будут преуменьшать размера стандартного стержня после процедуры насыщения либо это преуменьшение будет у них незначительно, тогда как у лиц со слабой нервной системой такое преуменьшение должно быть выражено сильнее.

Если высказанные предположения справедливы, то имеются веские основания считать, что в основе феномена нелинейности восприятия действительно лежит и то же свойство нервной системы — ее сила, характеризующаяся разными, но взаимосвязанными аспектами индивидуальной способности кодировать, передавать и удерживать на неизменном уровне информацию об интенсивности стимуляции. В сенсорной сфере эти различия проявляются в разной силе ощущений в области сигналов низкой и высокой интенсивности, в разной степени роста силы ощущений при усилении стимуляции, в разной степени ослабления ощущений при продолжительном действии раздражителей и при действии побочных стимулов.

Для сближения теоретических представлений о силе — слабости нервной системы с концепцией «увеличителей — уменьшителей» и для плодотворного синтеза накапливаемых в их рамках фактов следует обратить внимание на одно обстоятельство, которое заслуживает специального анализа. А. Петри считала, что тенденция к уменьшению сенсорной стимуляции действует при всех уровнях интенсивности. По мнению М. Буксбаума, такое уменьшение, являясь своего рода «фильтром», предохраняющим нервную систему от чрезмерных возбуждений, должно иметь место только при достаточно высоких интенсивностях стимуляции (М. Buchsbaum, 1976). Как видим, точка зрения М. Буксбаума ближе к павловской, чем к мнению А. Петри. Однако имеются данные, которые заставляют считать, что «фильтр» характерен как раз для обладателей сильной нервной системы. Мы имеем в виду особый вид торможения, описанный П. В. Симоновым (1962) и названный им превентивным. Это торможение угнетает реакции на слабые раздражители, и его функция состоит в защите нервной системы от нерациональных энергетических затрат. Именно этим видом торможения В. И. Рождественская объясняет развитие состояния монотонии, которое характерно для людей с сильной нервной системой (1980).

По данным Е. П. Ильина (1979а), в длительном эксперименте наблюдаются противоположные сдвиги величины ВР на слабые и редкие сигналы, с одной стороны, и сильные и частые — с другой. Е. П. Ильин приходит к заключению, что адекватной пробой на силу нервной системы может быть только многократное применение сильных и частых сигналов. Но можно думать, что и применение слабых сигналов также может быть адекватным, если в этом случае рассматривать удлинение ВР как проявление характерного для сильной нервной системы превентивного торможения. Таким образом, эта группа фактов дает некоторые основания полагать, что в нервной системе имеются два разных «фильтра», снижающих интенсивность сенсорной стимуляции, и что относительная роль каждого из них может быть различной. Следовательно, «уменьшители» в области сильных сигналов могут быть «увеличителями» в области слабых, и наоборот. Детальное изучение интимных механизмов этих «фильтров» и их взаимоотношений представляет собой задачу будущих исследований, решение которой существенно как для дифференциальной психофизиологии, так и для той области психофизики, которая связана с установлением количественной зависимости между интенсивностью раздражителей и силой ощущений.

Интересной и близкой к изложенному пониманию феномена нелинейности восприятия представляется гипотеза Л. фон Кнорринга, К. К. Монахова, К. Перисса (1981) о его механизме, основанная на павловской концепции уравновешенности процессов торможения и возбуждения. С помощью измерений параметров ВП на свет нарастающей яркости ими был выявлен разнонаправленный механизм регулирования и обеспечения оптимального адаптационно-защитного функционального уровня реагирования на сигналы, который имеет устойчивые характеристики для каждого индивида. Суть этого механизма заключается в следующем. С ростом интенсивности стимула, согласно закону силы, возрастает величина ответа. При достижении некоторого критического значения в зависимости от индивидуальных свойств чувствительности и работоспособности центральной нервной системы усиливаются процессы торможения. Величина реакции нервной системы понижается, несмотря на дальнейшее увеличение интенсивности раздражителя. Закон силы возбуждения сменяется на закон силы торможения. Однако при дальнейшем возрастании интенсивности стимула достигается новый критический уровень, или точка переключения, в которой вновь начинают доминировать возбудительные процессы, и величина реакции увеличивается. Следовательно, можно наблюдать, по крайней мере, две точки переключения у каждого испытуемого, характерные именно для особенностей их нервной системы.

Следуя павловской теории, авторы предполагают, что у лиц с высокой чувствительностью нервной системы («уменьшителей») и высокой величиной первоначальной реакции функционирует преимущественно программа, предохраняющая от «перегрузки», и несмотря на возрастание интенсивности стимула, уменьшается реакция нервной системы. У лиц с низкой чувствительностью («увеличителей») и низкой величиной первоначальной реакции функционирующая программа допускает увеличение реакции на нарастающую интенсивность сигнала. «Увеличители», таким образом, следуют закону силы возбудительного процесса, «уменьшители» — закону тормозного процесса. Основой проявления феномена нелинейности восприятия являются индивидуальные характеристики силы процессов возбуждения и торможения.