絶対閾値

神経科学や精神物理学 では、絶対閾値はもともと、生物が感知できる刺激（光、音、触覚など）の最低レベルとして定義されていました。信号検出理論の影響を受けて、絶対閾値は、刺激が特定の割合（多くの場合50%）の時間で感知されるレベルとして再定義されました。^{[ 1 ]}絶対閾値は、被験者の動機や期待、認知プロセス、被験者が刺激に順応しているかどうかなど、いくつかの異なる要因によって影響を受ける可能性があります。^{[ 2 ] [ 3 ]}

絶対閾値は、被験者が2つの刺激が同じではないと認識するために、それらの刺激がどれだけ異なっていなければならないかを示す尺度である弁別閾値と比較することができる。 ^{[ 2 ]}

1942年にヘクト、シュラー、ピレンヌによって行われた画期的な実験では、視覚の絶対閾値が評価されました。彼らは、以下のコントロールを使用して、人間の目が60%の時間検出できる最小光子数を測定しようとしました。 ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

1. 暗順応 – 参加者は視覚感度を最適化するために、完全に暗順応させた（このプロセスには40分かかった）。
2. 刺激部位 – 刺激は、右眼の桿体細胞が高密度に存在する領域、すなわち焦点から左に20度（中心窩から右に20度）離れた位置に提示された。おおよそこの偏心度（約20度）は、網膜全体で桿体細胞の密度が最も高い領域である。しかし、右網膜上の対応する位置、つまり左に20度離れた位置は、盲点に非常に近い。
3. 刺激の大きさ – 刺激の直径は10分角（1分＝1/60度）でした。元の研究論文には明示的に記載されていませんでしたが、これにより光刺激が同じ神経線維に接続された桿体細胞のみに当たることが保証されました（これは空間加算領域と呼ばれます）。
4. 波長 – 刺激波長は、桿体細胞の最大感度（510  nm）に一致させた。
5. 刺激持続時間 – 0.001秒（1ミリ秒）。

研究者らは、わずか5～14個の光子の放出で視覚体験が生じることを発見した。しかし、角膜からの反射、吸収、および眼球の透過率に関連するその他の要因により、これらの光子のうち網膜に到達するのは約半分に過ぎなかった。研究者らは、試験領域にある推定500個の桿体細胞のうち、5～14個がそれぞれ1個の光子を吸収し、1個の桿体細胞が2個の光子を吸収する確率は4%であると推定した。

視覚の2つ目の絶対閾値は、最小光子束（単位面積あたりの毎秒の光子数）に関係します。この場合、光は網膜上の1点に短時間集中するのではなく、長時間にわたって広い視野を覆います。瞳孔径と光の波長が分かれば、結果は輝度（約0.000001カンデラ/平方メートルまたは10⁻⁶ ^cd /m² ^）または網膜照度（約0.00002トロランド）で表すことができます。平均的な光子が平均的な桿体細胞に吸収される確率の推定値を含めると、桿体の閾値刺激は、約5000個の桿体あたり毎秒1個の光子吸収となります。^{[ 7 ]}

1954年のJournal of Physiology誌で、DentonとPirenneは、拡散した広がりを持つ光源、すなわち比較的大きな（被験者から見た場合、約45度の広角光源）曇りガラスの開口部と、長い（5秒）観察および判断時間の場合、人間の目は緑色（510 nm）光に対して、眼で約7.6 × 10 ⁻¹⁴ワット/ステラジアン-cm ² のパワーレベルで、点灯したガラスと点灯していないガラスを確実に区別し始めることができることを発見した。このパワーレベルは、通常の輝度曲線に従って、使用される光の波長に依存していた。白色光の場合、発見された絶対感度は5.9 × 10 ⁻¹⁴ワット/ステラジアン-cm ²であった。この基本感度は、単眼視（片目）と両眼視（両目）の間で約0.03 logステップしか変化しなかった。^{[ 8 ]}

1972年、サキットは信号検出と閾値理論の要素を組み合わせた実験を行った。この研究の2つの重要な要素は、偽陽性に対する高い許容度と、光が見えるかどうかを決定するための多肢選択オプションであった。上記の古典的な研究では、偽陽性に対する許容度が非常に低かったため、閾値が上方に偏っていた。多数の試行の統計分析に基づくと、1つの桿体細胞にほぼ同時に吸収された6つの光子は「非常に明るい」、5つの光子は「明るい」、4つの光子は「中程度の光」、3つの光子は「かすかな光」に見えた。2人の観察者は、2つの光子を「光が見えたかどうか少し疑わしい」と見ることができた。1人の観察者は、1つの光子を「光が見えたかどうか非常に疑わしい」と見た。光子がゼロの場合は「何も見えなかった」と見られた。^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

絶対聴力閾値は、他の音が存在しない状態で、正常な聴力を持つ平均的な耳が聞き取れる純音の最小音量です。絶対聴力閾値は、生物がかろうじて聞き取れる音に関係します。 ^{[ 12 ] [ 13 ]}絶対聴力閾値の例としては、静かな部屋で被験者から20フィート（6メートル）離れた時計の秒針の音を聞くことが挙げられます。^{[ 14 ]} 聴力閾値は一般的に、20 μPa（マイクロパスカル）= 2×10⁻⁵ パスカル（Pa）の^RMS音圧として報告されます。これは、聴覚に障害のない若い人間が 1,000 Hzで検出できる最も静かな音にほぼ相当します。^{[ 15 ]}聴力閾値は周波数に依存し、耳の感度は 1 kHz から 5 kHzの周波数で最も高いことが示されています。^{[ 15 ]} 人間は通常、自分の名前の聴力閾値が低くなります。デニス・P・カーモディとマイケル・ルイスは2006年にこの現象を研究し、脳の領域がランダムな名前とは異なる反応をその人の名前に対して示すことを発見した。^{[ 16 ]}  

臭気検出閾値とは、人間の嗅覚で知覚できる特定の臭気化合物の最低濃度のことです。化合物の閾値は、その形状、極性、部分電荷、分子量によって部分的に決定されます。^{[ 17 ]}各化合物の検出閾値に関与する嗅覚メカニズムは十分に解明されていないため、これらの閾値を正確に予測することはまだできません。むしろ、実験室環境で人間を被験者として広範なテストを実施して測定する必要があります。^{[ 18 ]}

触覚の絶対的な閾値は、1センチメートル（0.4インチ）離れたところから人の頬に落ちてくる蜂の羽です。体のさまざまな部位は触覚に敏感なので、これは体の部位ごとに異なります（20）。

加齢に伴い、触覚の絶対閾値は大きくなり、特に65歳以降は顕著になります。一般的に、女性は男性よりも絶対閾値が低く、触覚に敏感です。^{[ 19 ]}しかし、個人差もあるようです。個人でも、触覚の絶対閾値内で長期的な変動を経験します。これは、医療専門家による感覚障害の評価に影響を与える可能性があります。^{[ 20 ]}

1974年、ウルフ・リンドブロムは、刺激の速度が絶対閾値にどのように影響するかを研究した。WaveTek刺激装置を用いて、 直径2mmのプローブで被験者の指腹を「叩く」ことで、触覚の絶対閾値を測定した。リンドブロムは、被験者の指腹に対する機械的パルスの速度が遅い場合と速い場合で、閾値レベルに平均27%の差があることを発見した。^{[ 21 ]}速いパルスの閾値は5μm  、 遅いパルスの閾値は80μmであった。リンドブロムの研究は、少なくとも触覚に関しては、人間は遅い刺激よりも速い刺激に対してより敏感であることを示している。

1999年、JA Stillman、RP Morton、およびD. Goldsmithは味覚の絶対閾値をテストする研究を行い、味覚の自動テストが従来のテストと同じくらい信頼できることを発見しました。さらに、舌の右側の絶対閾値が左側よりも低いという統計的有意性を発見しました。この発見は、脳の右半球が左半球よりも味覚刺激の処理に優れている可能性を示唆しています。^{[ 22 ]} 短時間カロリーを摂取しないと、甘味と塩味の食品に対する感受性が高まり、絶対閾値が低下します。^{[ 23 ]}妊娠や喫煙などの他の要因も味覚感受性に影響を与える可能性があります。^{[ 24 ] [ 25 ]}

一部の人々は、一つまたは複数の感覚に対する絶対閾値が異常に高かったり低かったりして、生活の質に支障をきたしています。彼らは刺激を避けたり、刺激を求めたり、あるいは全く気づかなかったりする傾向があります。これは感覚処理障害、または感覚統合機能障害として診断されることがあり、自閉症の人によく見られます。^{[ 26 ]}

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