36.1: 感官过程
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培养技能
- 识别人类的一般感官和特殊感官
- 描述感官感知的三个重要步骤
- 解释感官感知中刚刚明显的差异的概念
感官提供有关身体及其环境的信息。 人类有五种特殊的感官：嗅觉（嗅觉）、味觉（味觉）、平衡（平衡和身体位置）、视觉和听觉。 此外，我们拥有一般感官，也称为体感，它们会对温度、疼痛、压力和振动等刺激做出反应。 前庭感觉，即生物体的空间取向和平衡感、本体感受（骨骼、关节和肌肉的位置）以及用于追踪运动感觉（肢体运动）的肢体位置感，都是体感的一部分。 尽管与这些感官相关的感官系统截然不同，但它们都有一个共同的功能：将刺激（例如光、声音或身体的位置）转换为神经系统中的电信号。 这个过程被称为感官转导。
执行感官转导的细胞系统有两种类型。 合而为一，神经元与专门用于参与和检测特定刺激的感觉受体、细胞或细胞过程起作用。 刺激感官受体会激活相关的传入神经元，传入神经元携带有关刺激中枢神经系统的信息。 在第二种类型的感官转导中，感觉神经末梢对内部或外部环境中的刺激做出反应：这种神经元构成感官受体。 几种不同的刺激可以刺激游离神经末梢，因此几乎没有受体特异性。 例如，牙龈和牙齿中的疼痛感受器可能会受到温度变化、化学刺激或压力的刺激。
招待会
感觉的第一步是接受，即通过机械刺激（例如弯曲或挤压）、化学物质或温度等刺激来激活感觉受体。 然后，受体可以对刺激做出反应。 空间中给定感官受体可以对刺激做出反应的区域，无论是远方还是与身体接触，都是该受体的接受场。 想一想不同感官在接受领域的差异。 为了获得触觉，刺激必须与身体接触。 就听觉而言，刺激可能在中等距离之内（一些须鲸的声音可以传播许多千米）。 对于视觉而言，刺激可能很远；例如，视觉系统在很远的距离内感知来自恒星的光。
转导
感官系统最基本的功能是将感官信号转换为神经系统中的电信号。 这发生在感官受体上，所产生的电位的变化称为受体电位。 感官输入，例如对皮肤的压力，如何转变为受体电位？ 在这个例子中，一种叫做机械感受器的受体（如图所示\(\PageIndex{1}\)）具有对压力做出反应的特殊膜。 通过压缩或弯曲它们来干扰这些树突会打开感觉神经元质膜中的门控离子通道，从而改变其电位。 回想一下，在神经系统中，神经元电位（也称为膜电位）的正向变化会使神经元去极化。 受体电位是分级电位：这些分级（受体）电位的大小随刺激强度的变化而变化。 如果去极化的幅度足够大（也就是说，如果膜电位达到阈值），则神经元将发射动作电位。 在大多数情况下，冲击感官受体的正确刺激会将膜电位推向正方向，尽管对于某些受体，例如视觉系统中的受体，情况并非总是如此。
不同感官的感官受体彼此之间有很大的不同，它们是根据它们感知到的刺激类型进行特殊化的：它们具有受体特异性。 例如，触觉感受器、光感受器和声音感受器都由不同的刺激激激活。 触摸感受器对光或声音不敏感；它们只对触摸或压力敏感。 但是，刺激可能会在大脑中的更高水平上结合在一起，就像嗅觉一样，从而增强我们的味觉。
感官信息的编码和传输
感官信息的四个方面由感官系统编码：刺激的类型、刺激在接受区域中的位置、刺激的持续时间以及刺激的相对强度。 因此，通过感官受体的传入轴突传递的动作电位对一种刺激进行编码，而这种感官分离则保留在其他感官回路中。 例如，听觉受体通过自己的专用系统传输信号，而听觉受体轴突中的电活动将被大脑解释为听觉刺激，即声音。
刺激的强度通常以感官受体产生的动作电位速率编码。 因此，激烈的刺激将产生更快的行动潜力，而减少刺激同样会减缓行动潜力的产生速度。 第二种编码强度的方法是通过激活的受体数量进行编码。 强烈的刺激可能会在大量相邻受体中启动动作电位，而强度较低的刺激可能会刺激更少的受体。 一旦中枢神经系统接收到感官信息，就会开始整合感官信息，大脑将进一步处理传入的信号。
感知
感知是个人对感觉的解释。 尽管感知依赖于感官受体的激活，但感知不是发生在感官受体的层面，而是在神经系统和大脑中的更高水平上发生的。 大脑通过感官途径区分感官刺激：动作电位和感觉受体沿着专用于特定刺激的神经元传播。 这些神经元专用于特定的刺激和突触，与大脑或脊髓中的特定神经元发生突触。
除了来自嗅觉系统的感官信号外，所有感官信号都通过中枢神经系统传输，然后传送到丘脑和皮层的适当区域。 回想一下，丘脑是前脑中的一种结构，它充当感官（以及运动）信号的信息交换所和中继站。 当感官信号离开丘脑时，它会被传导到皮层的特定区域（图\(\PageIndex{2}\)），专门用于处理该特定感觉。
如何解释神经信号？ 由于神经系统遗传相似，对同一物种个体之间感官信号的解释在很大程度上是相似的；但是，存在一些个体差异。 这方面的一个很好的例子是个人对痛苦刺激（例如牙痛）的耐受性，这肯定是不同的。
科学方法连接：刚刚显而易见的差异
很容易区分一袋大米和一袋两磅的大米。 有一磅的差异，一个袋子的重量是另一个的两倍。 但是，区分 20 磅和 21 磅的袋子会不会那么容易？
问题：一袋大米和一袋大米之间最小的可检测重量差是多少？ 20 磅的袋子和较大的袋子之间最小的可察觉差异是多少？ 在这两种情况下，检测到的差异是多少？ 刺激中最小的可察觉差异被称为刚刚明显的差异（JND）。
背景：关于JND和Weber定律的研究背景文献，描述了刺激的总体幅度与JND之间的拟议数学关系。 您将测试不同重量的袋装大米的 JND。 选择一个方便的增量，以便在测试时逐步完成。 例如，您可以在一到两磅（1.1、1.2、1.3、1.4 等）之间选择 10% 的增量或 20% 的增量（1.2、1.4、1.6 和 1.8）。
假设：根据被测总重量的百分比制定一个关于 JND 的假设（例如 “两个小袋子之间和两个大袋之间的 JND 在比例上相同” 或 “.. 在比例上不相同”。） 因此，根据第一个假设，如果一磅的袋子和一个更大的袋子之间的JND为0.2磅（即20％；1.0磅感觉与1.1磅相同，但1.0磅感觉不到1.2磅），那么20磅的袋子和更大的袋子之间的JND也将为20％。 （因此，20 磅的感觉与 22 磅或 23 磅相同，但是 20 磅感觉不到 24 磅。）
检验假设：招募 24 名参与者，并将他们分成两组，每组 12 人。 要设置演示，假设选择了 10% 的增量，则将第一组设置为 1 磅组。 但是，作为对系统误差的平衡衡量标准，第一组中有六组将比较一磅与两磅，然后降低体重（1.0 到 2.0，1.0 到 1.9，依此类推），而其他六组将增加（1.0 到 1.1，1.0 到 1.2，依此类推）。 对 20 磅组（20 到 40、20 到 38 等等，20 到 22、20 到 24，依此类推）应用相同的原则。 鉴于 20 磅和 40 磅之间的巨大差异，您可能希望使用 30 磅作为较大的体重。 无论如何，使用两个很容易察觉到不同的砝码。
记录观测结果：将数据记录在类似于下表的表格中。 对于 1 磅和 20 磅组（基本重量），请为每位参与者记录一个加号 (+)，用于检测基本重量和步数权重之间的差异。 为每个没有发现差异的参与者记录一个减号 (-)。 如果未使用十分之一的步骤，则将 “步长” 列中的步骤替换为您正在使用的步骤。
| 踏板重量 | 一磅 | 20 磅 | 踏板重量 |
|---|---|---|---|
| 1.1 | 22 | ||
| 1.2 | 24 | ||
| 1.3 | 26 | ||
| 1.4 | 28 | ||
| 1.5 | 30 | ||
| 1.6 | 32 | ||
| 1.7 | 34 | ||
| 1.8 | 36 | ||
| 1.9 | 38 | ||
| 2.0 | 40 |
分析数据/报告结果：所有参与者发现多少步重等于一磅基本重量？ 那个 20 磅重的团体呢？
得出结论：数据是否支持该假设？ 最终重量在比例上是否相同？ 如果不是，为什么不呢？ 调查结果是否符合韦伯定律？ 韦伯定律指出，刺激中刚刚显而易见的差异与原始刺激的幅度成正比的概念。
摘要
当感官受体将物理或化学刺激转化为神经信号（感官转导）时，就会发生感官激活。 感知是个人对感觉的解释，是一种大脑功能。 人类有特殊的感官：嗅觉、味觉、平衡和听觉，再加上一般的体感。
感觉受体要么是与感觉神经元相关的特殊细胞，要么是感觉神经元的特殊末端，它们是周围神经系统的一部分，它们用于接收有关环境（内部或外部）的信息。 每个感官受体都会根据其检测到的刺激类型进行修改。 例如，味觉受体和听觉受体都不对光敏感。 每个感官受体都会对空间中特定区域内的刺激做出反应，该区域被称为该受体的接受场。 感官系统最基本的功能是将感官信号转换为神经系统中的电信号。
所有感官信号，除了来自嗅觉系统的信号外，都会进入中枢神经系统并传送到丘脑。 当感官信号离开丘脑时，它会被传导到专门处理该特定感官的皮层特定区域。
词汇表
- 运动感觉
- 身体运动感
- 机械感受器
- 经过改造的感官感受器可对弯曲、触觉、压力、运动和声音等机械干扰做出反应
- 感知
- 个人对感觉的解释；大脑功能
- 本体感受
- 肢体位置感；用于追踪运动感觉
- 招待会
- 感官感受器接收信号（例如光或声）
- 接受字段
- 空间中刺激可以激活给定感官受体的区域
- 受体电位
- 检测到刺激后感觉受体中的膜电位
- 感官受体
- 与神经元相关的特殊神经元或其他细胞，这些神经元经过修改后可以接收特定的感官输入
- 感官转导
- 通过膜电位的变化将感官刺激转化为神经系统的电能
- 前庭感
- 空间取向感和平衡感