第一节阈限概念和理论的发展

第一节阈限概念和理论的发展

、阈限概念及其发展一）传统的阈限概念

传统的阈限概念起源于费希纳。波林在《实验心理学史》一书中指出，心理物理学的古典问题有五个：（1）绝对阈限：观察者对个别刺激的感受；（ 2）差别阈限：观察者对刺激增量的感受性；（ 3）等量：被判断为相等的刺激，一般指主观判断的强度方面；（ 4）感觉距离：被判断为相等的两对刺激间的差别；（5）感觉比例：彼此判断为有特定比率的那些刺激。在有影响的“数学、测量和心理物理学”一章中又提到：史蒂文斯

（ Stevens ，1951）又补充了两个问题。（ 1）刺激次序：观察者将某些组的刺激排成等级或次序的测定；（ 2）刺激等级

评定：确定观察者评定刺激的真正物理值的准确性。由此可见，一百多年前，费希纳在创建心理物理学时，就把注意力集中在感觉阈限的测量上。经过长期来的研究，形成了许多阈限理论，包括柏拉克韦尔（ Blackwell ，1953）的高阈限理论，路司（Luce, 1954）的低阈限理论，格林（Green）的高-低两种阈限理论，以及史蒂文斯的神经量子理论和斯韦茨等人（ Swets et al. ， 1953）的信号检测理论。

从测量上考虑传统阈限的概念,后经卡特尔（ Cattell , 1893）、贾斯特罗

（ Jastrow , 1888）和乌尔班（ Urban, 1910）发展,最后形成了费 - 伽马（ Phi-gamma）假设的传统觉察理论基础。这种觉察论假设有三个连续量：刺激（ stimulus ,简称S）、内部反应（response ,简称R）和判断（judgment，简称J）。从图5-1 中可见，刺激S2被定义为绝对阈限（T）,因为它是引出“有”反应的一半次数。

图 5-1 上的三种连续量是相互联系的。假设实验与实验间刺激的物理变量是固定不变的，而内部反应则被认为是可变的，每个恒定的物理刺激所引起的反应可看作是常态分配。这样刺激的连续将引起一系列重叠的分布。在这些重叠的分布中，阈限T就是一个固定点（参见中间一条线）。通常，被试判断的连续是被假设准确地对应于它的反应连续，当刺激强度超过阈限T时，被试判断有刺激出现，低于阈限T时，则判断无信号出现（参见上面一条线）。

根据阈限的传统定义，刺激S是这个被试的绝对阈限。由于反应分布是常态的，所以阈值对应于S2所引起的反应平均值。常态分布的对称性，使得刺激S所引起的反应有一半次数是超过阈限。一半次数不超过阈限。S有时可以超过；S则一般会超过； S4 超过的概率就更高了

二）对传统阈限概念的异议

起源于费希纳的传统阈限概念，在 20 世纪 50 年代前，没有受到多大挑战。可是，近四十年来，关于阈限概念的理解上已成为古典的和现代的心理物理学争论的焦点。 50 年代以后，许多心理物理学家愈来愈感到，经典的阈限测量最大的问题在于没有能够把被试的辨别能力 (感受性)和他们做出判断时的倾向性 (反应标准)区别开来。也就是说，经

典的阈限测量没有考虑许多非感觉变量对被试的影响。在这些非感觉变量中，主要有下列二种最为主要：

1.刺激出现的概率传统的心理物理学实验中，刺激出现的概率(或机率) (probability )以P (S)表示，其值总是1.0，这样被试做出“有”或“无” 的判断时，即使凭机遇也有 50％的精确性，难以避免地存在着期望误差。实验证明，当P (S)系统变化时，做出“有”判断的概率以 P (yes)表示，也会发生变化，测出的阈限值亦发生变化。一个察觉指端震动的实验( GesCheider et al.，1971)表明，改变P(S)对于传统的阈限测量具有强烈的影响。当P(S)

等于0.7时，阈限是1.3微米；P(S)为0.3时，阈限则是2.3微米。而且，当刺激不出现时， P( yes )也明显地高于零。而根据传统的阈限理论，在不呈现刺激时，训练有素的、忠实可靠的被试者只是偶然地报告“有”感觉， P(yes) 不可能明显地高于零。

2.反应代价反应代价影响反应的结果，即反应受到奖赏和惩罚的影响。传统的阈限理论是对此忽略不顾的。事实上，如果正确地报告了“有”刺激(称为“击中”)得到的奖赏多，而且错报时受到的惩罚少，则被试倾向于降低反应标准，在这种情况下，所测量的阈限相对值便低。反之，如果击中时所得奖赏少，而错报时所受惩罚多，则被试者倾向于提高反应标准，不会轻易做出“有”反应，这时，所测量的阈限值便高。这一显而易见的事实，传统的阈限理论恰不能给予解释。

从上述二种非感觉变量的讨论中看到，现代心理物理学从对阈限概念的不同理解出发，把被试者的辨别力和他的反应倾向区分开处理，而传统心理物理学测得的感觉阈限是二者不可分割的混合物。这是现代心理物理学对阈限概念和感觉理论的新发展。

现代心理物理学不仅对心理研究方法带来新的突破，而且也对心理学理论带来了巨大影响。这些变化不仅明显地表现在对阈限概念的理解上，而且也反应在心理物理学所研究的课题上。对研究的课题，现代心理物理学从系

表 5-1 心理物理学问题的分类、选用方法和尺度准绳

（采自马谋超，1978）

统论出发， 将一个事物看成是有层次阶段和多水平的结构， 因此，它所面临 要解决的问题也是有层次和不同水平的事件。 具体地说， 现代心理物理学课题可 分割为检测、认知、分辨、量表等四个基本问题，叙述如下：

1. 检测问题 检测（或觉察） （ detection ）就是察觉一个事物是否存在的问 题。这是一个低水平、低层次的感知觉问题，它所要解决的问题是，人检测到了 信号，报告为“有”，没有检测到信号，报告为“无”的简单问题。在使用方法 时，如果研究者承认“阈限”的存在，就可用传统的极限法和常定刺激法来测定 阈限；如果不承认“阈限”的存在，就可用信号检测论来分析检测信号的辨别力 和反应倾向。

2. 认知问题 认知（ cognitive ）就是辨认一个事物的问题。这里已包括较 高水平的问题， 如当一个雷达操作员在屏幕上观察到了有信号以后， 就要进一步 向自己提出这样的问题： “这是什么？”。这就包括了复杂的知觉过程。这里包 括可以采用信息论的方法来认知对象。 应当指出， 检测和认知阶段有时是不可分 的，相互联结的， 所以有时也称为检测 - 认知阶层。虽然认知问题既重要又有趣， 涉及到信息量的问题， 但这方面的问题一般实验心理学和心理物理学中不作详细 论述，主要在认知心理学中进行阐述和讨论。

3. 辨别差异问题 辨别差异（ discriminative difference ）是叙述某些事 物与标准的区别问题。 这是一个更高的梯级。 例如雷达操作员要正确无误地分辨 出这一刺激不同于别的刺激。心理物理学中的韦伯定律（或韦氏定律） （ Weber' s law ），分辨中的信号检测论（见第二节），以及用反应时来测定分辨等，都 属于辨别差异问题。

yardstick ）的问题。

通过以上的讨论， 我们就可将问题进行新的归类， 把讨论心理物理学的一些 问题组织到那些感觉和反应倾向的范畴内。参见表 5-1 。

、神经量子理论

神经量子理论（ neural quantum theory ）是由史蒂文斯等人（ Stevenset al. ， 1941）提出用来解释阈限的一种理论。 他们在响度和音高的辨别实验中， 推论其 基本神经过程是按全或无定律（或全有全无律）（ all-or-none law ）进行的。 神经量子理论假设反应刺激变化过程的神经结构在机能上被分为各个单元或量 子。具体地说，被试者只有在此增量大到足以兴奋一个附加的神经量子单位时， 才能够察觉到刺激增量。 必要的刺激增量的大小将取决于某一个刺激高于上一个 兴奋了的神经单位的阈限多少。 超过上一单位的阈限越多， 兴奋下一个单位所需 要的刺激量则越少（见图5-2 ）。图5-2表明两种连续：（1）刺激连续（stimulus continuum ）（任意度标）。（2）神经单元阶梯式的感觉连续 （ sensory continuum ）。 在刺激连续上，St 是标准刺激值；a 是肯定够兴奋附加量子的刺激增量； 只能部分兴奋神经量子所需要的刺激增量。

在感觉连续上， P 是 S 所产生的“剩余”兴奋量，如果说假定 17 个能量 单位的刺激量足以兴奋神经量子 a 、b 、c 、d,而且还能部分兴奋“ d ”量子，这 个剩余量只是由超出 20 能量单位的那点能量所引起的。由此可见，剩余量和感 受性的波动紧密相关。只有△©和S 剩余量总合达到等于和大于兴奋一个附加量 子所需的能量时, 才能产生可觉的感觉学科 4. 量表问题 量表 心理测量学（ scale ）这方面的研究方法和内容， 已构成了一个专门的

psychometrics ）。测量心理活动并转换成某种尺度