Статистический анализ порогов. Сенсорная теория принятия решений

В предыдущем разделе мы гипотетически определили абсолютный порог как интенсивность сти-

Рис. 8.11. Психометрическая функция, получаемая при измерении пороговой интенсивности посредством случайного предъявления стимулов (метод «постоянных стимулов»). Порог определяется как точка нв кривой, соответствующая обнаружению стимуле в 50% спучвев. А. Зависимость относительной чвстоты успешных попыток рвзличения (ось ординат) от интенсивности стимуляции (ось абсцисс). Б. Зачастую S-образнвя психометрическая функция соответствует интегралу нормального (гауссова) распределения. Если относительную частоту успешных попыток преобразовать в величины Ζ (отклонение от среднего), психометрическая функция принимает вид прямой линии (по [1] с изменениями)

мула, приводящую к возбуждению сенсорного канала, едва заметно превышающему уровень спонтанной активности его нейронов. Если предположить, что флуктуации этой активности и изменчивость ответов на слабый (постоянный и повторяющийся) стимул описываются кривой нормального распределения, то получается частотный график типа показанного на рнс. 8.12, А. Из него ясно, что наблюдатель, у которого возникает нейронное возбуждение на уровне «а», не может с уверенностью судить, соответствует ли оно спонтанной активности или же воздействию слабого стимула. В случае сильных стимулов такой проблемы нет, поскольку распределение ответов на них не перекрывается со спонтанной активностью.

Проблемы идентификации околопороговых стимулов на фоне шума рассматриваются «сенсорной теорией принятия решений» (теорией обнаружения сигналов) [15, 21]. В соответствии с ней, наблюдатель, пытающийся выделить слабый сигнал из шума, должен принять решение. Оно может, например, состоять в том, что все уровни нейронного возбуждения, превышающие «б», нужно считать стимулом, а все более низкие - спонтанной активностью. Разделительная линия, соответствующая такому решению, называется критерием или отклонением. В примере, иллюстрируемом рис. 8.12,А, решения, исключающие ошибку, невозможны. В случаях, соответствующих равномерно закрашенным (красным цветом) зонам, стимулы не обнаруживаются, а в заштрихованной области справа от критерия спонтанная активность ошибочно воспринимается как ответ на стимул.

192 ЧАСТЬ III. ОБЩАЯ И СПЕЦИАЛЬНАЯ СЕНСОРНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ

Рис. 8.12.Схема предъявления околопорогового стимула, иллюстрирующая сенсорную теорию принятия решений. А. Распределения спонтанной активности («шума») в сенсорной системе и нейронных ответов на многократное предъявление постоянного околопорогового стимула. Б. Возможное сочетание правильных и неправильных ответов. Подробности в тексте

На рис. 8.12,Б показаны все четыре возможные комбинации. В данном случае два правильных ответа: «хватай» и «правильный отказ». Есть и два неправильных сочетания: «ложная тревога» и «упустил». Вероятности этих ответов на слабые стимулы зависят друг от друга. Для двух правильных они связаны обратной пропорциональной зависимостью-чем больше правильных «хватаний», тем меньше правильных отказов. То же самое справедливо и для неверных ответов - чем больше «упусканий», тем меньше ложных тревог. Это легко заметить, если на рис. 8.12, А сдвинуть критерий: площади двух заштрихованных зон изменяются обратно пропорционально.

Сенсорная теория принятия решений по-своему определяет порог. Из нее следует, что он зависит от двух факторов -сенсорной избирательности и критерия,установленного в процессе принятия решений. Величина избирательности наиболее близка к пороговому значению. Методы исследования избирательности сенсорной системы и процессов принятия решений (у человека и животных) описаны в работах [15, 21].

Смысл того, что при неопределенной стимуляции сенсорные ответы зависят от критериев принятия решений, выходит далеко за рамхи сенсорной физиологии.

При более общем подходе шум определяется как сумма факторов неопределенности. В качестве примера возьмем медицинскую диагностику. Неопределенное зрительное впечатление о том, что у кожи больного желтоватый оттенок, поставит врача перед дилеммой желтуха это или нет; все зависит от степени желтизны, т.е. от критерия принятия решения. Он, разумеется, зависит от опыта доктора -от его интуитивной оценки вероятности. Однако решение зависит и от оценки его последствий. Если предполагаемое заболевание серьезно, а проверка диагноза не слишком затруднительна, врач предпочитает скорее дать «ложную тревогу», нежели «упустить». Если материальные и нематериальные затраты, связанные с решением, распределены по-другому, соответствующим образом сместится и критерий. Иными словами, принятие решений в медицине обусловлено не только анализом вероятностей, но и оценкой последствий, а также этическими принципами.