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心理物理学では、感覚閾値とは生物が感知できる最も弱い刺激のことである。特に断りのない限り、通常は確率曲線上の点などによって示されるように、半分の時間で検出できる最も弱い刺激として定義される。[1]あらゆる感覚の閾値を測定する方法が開発されている。
いくつかの異なる感覚閾値が定義されている。[2]
- 絶対閾値:刺激を検出できる最低レベル。
- 認識閾値:刺激が検出されるだけでなく、認識されるレベル。
- 差別的閾値:検出された刺激の増加が認識できるレベル。
- 終末閾値:刺激が増加しても知覚される強度が変化しなくなるレベル。
歴史
感覚閾値を決定するための最初の体系的な研究は、ライプツィヒ大学の生理学者で実験心理学の先駆者であるエルンスト・ハインリッヒ・ウェーバーによって行われました。[3]彼の実験は絶対閾値と差異閾値、または微分閾値を決定することを目的としていました。ウェーバーは絶対閾値と差異閾値を統計的に定義することができ、それがウェーバーの法則と刺激の閾値知覚を説明する丁度知覚可能差の概念の確立につながりました。
ウェーバーの研究に続いて、心理物理学の先駆者であるグスタフ・フェヒナーは、刺激の物理的強度と心理的に知覚される刺激の強度の関係を研究しました。[4]音波の測定された強度と知覚される音の大きさを比較して、フェヒナーは刺激の強度は刺激強度の対数に比例して変化するという結論を下しました。彼の発見はデシベル尺度の作成につながりました。[3]
感覚閾値の測定とテスト
感覚閾値の定義と測定には、知覚観察が絶対閾値につながるように感度限界を設定する必要がある。感度レベルは通常、閾値限界を決定する際に一定であると想定される。感覚閾値を決定するために使用される一般的な方法は3つある：[2]
- 制限法:
- 最初のステップでは、被験者は、刺激が感知できなくなるまで段階的に減少する（下降シーケンス）強い、感知しやすい刺激で刺激されます。次に、上昇シーケンスと呼ばれる別の刺激シーケンスが適用されます。このシーケンスでは、刺激の強度が閾値下から感知しやすいレベルまで増加します。両方のシーケンスが数回繰り返されます。これにより、いくつかの瞬間閾値が得られます。次のステップでは、上昇シーケンスと下降シーケンスの平均値が別々に計算されます。平均値は下降シーケンスの方が低くなります。聴力検査の場合、上昇シーケンスと下降シーケンスの平均値の差は診断上重要です。最後のステップでは、以前に計算された平均値の平均が絶対閾値になります。
- 一定刺激法：
- さまざまな強度の刺激がランダムな順序で被験者に提示されます。強度には、確実に閾値以下の刺激と確実に閾値を超える刺激が含まれます。シリーズの作成では、おおよその閾値はより簡単な方法 (つまり、限界法) で判断されます。ランダムなシーケンスは、被験者に複数回提示されます。提示の半分以上で知覚された刺激の強度が閾値として採用されます。
- 適応型メソッド:
- 刺激は確実に閾値を超える刺激から始まり、その後、事前に定義されたステップで強度を下げながらさらに刺激を与えます。刺激の強度が閾値以下になると（これをターン現象と呼びます）、一連の刺激は停止します。次に、ステップが半分になり、刺激が繰り返されますが、今度は強度が上がり、被験者が再び音を知覚するまで続きます。このプロセスは、ステップ サイズが事前に設定された最小値に達するまで、数回繰り返されます。この方法を使用すると、閾値を非常に正確に定義できます。ステップの初期サイズは、期待される精度に応じて選択できます。
感覚閾値を測定する際には、ノイズを考慮する必要があります。信号ノイズとは、観測システム内に不要な余分なエネルギーが存在し、それが目的の情報を不明瞭にすることと定義されます。測定値が絶対閾値に近づくにつれて、ノイズの変動性が高まり、閾値が不明瞭になります。[5]内部ノイズと外部ノイズには、過剰な刺激、神経系の過剰刺激または刺激不足、 [6]外部刺激がないのに神経を誤って刺激する状態など、 さまざまな種類があります。
測定値の変動性のため、普遍的な絶対閾値を定義することは困難です。[7]感覚は身体の神経で発生しますが、それが一貫していない理由が考えられます。年齢[8]や神経損傷が感覚に影響を与える可能性があります。同様に、心理的要因が身体感覚の知覚に影響を与える可能性があります。精神状態、記憶、[9]精神疾患、[10]疲労、その他の要因が知覚を変える可能性があります。
航空用途
6 つの自由度 (6-DoF) のいずれかの動きに関連する場合、感覚閾値が存在するという事実こそが、航空機にブラインド飛行計器が不可欠である理由です。パイロットの感覚閾値を下回る航空機の動きによってエラーが蓄積され、最終的に制御不能につながるため、「直感」の指示だけでは雲の中での持続的な飛行は不可能です。
- モーション プラットフォームを備えたフライト シミュレーターでは、モーション センサーしきい値は、「加速開始キューイング」と呼ばれる手法で利用されます。これは、モーション プラットフォームがシミュレーターの乗組員によって感知される最初の加速を行った後、感覚しきい値未満の速度で移動することでプラットフォームをほぼ中立位置にリセットし、シミュレーターのコンピューターによって要求される次の加速に応答する準備が整うというものです。
参照
参考文献
- ^ スミス、クリストファーUM（2008年11月20日）。感覚システムの生物学。ジョン・ワイリー＆サンズ。pp.34-5。ISBN 978-0-470-69438-1. 2014年10月11日閲覧。
- ^ ab 「感覚閾値の決定」ttktamop.elte.hu . 2016年12月2日閲覧。
- ^ ab 「感覚：閾値と心理物理学」。users.ipfw.edu 。 2016年12月2日閲覧。
- ^ Swets, John A. (1961-07-21). 「感覚閾値は存在するか?」. Science . 134 (3473): 168–177. Bibcode :1961Sci...134..168S. doi :10.1126/science.134.3473.168. ISSN 0036-8075. PMID 13774294.
- ^ Cohn, Theodore E; Lasley, DJ (1986). 「視覚感度」. Annual Review of Psychology . 37 : 495–521. doi :10.1146/annurev.ps.37.020186.002431. ISSN 0066-4308. PMID 3963783.
- ^ 「感覚処理 - 概念の紹介」。classes.kumc.edu 。 2016年12月2日閲覧。
- ^ Meddis, Ray; Lecluyse, Wendy (2011). 「絶対閾値と信号持続時間の心理物理学: 確率的アプローチ」(PDF) . Journal of the Acoustical Society of America . 129 (5): 3153–3165. Bibcode :2011ASAJ..129.3153M. doi :10.1121/1.3569712. ISSN 0001-4966. PMID 21568418.
- ^ Humes, Larry E; Busey, Thomas A; Craig; Kewley-Port (1009). 「聴覚、視覚、触覚における感覚閾値と時間的ギャップ検出に対する加齢の影響」.注意、知覚、心理物理学. 71 (4): 860–871. doi :10.3758/APP.71.4.860. ISSN 1943-3921. PMC 2826883. PMID 19429964 .
- ^ Thurgood, Clementine ; Whitfield, TWA; Patterson (2011). 「視覚認識閾値に向けて: 新しい機器は、人間がわずか 1 ミリ秒の視覚露出で動物を識別できることを示しています」 。Vision Research。51 ( 17 ): 1966–1971。doi : 10.1016/ j.visres.2011.07.008。ISSN 0042-6989。PMID 21787801 。
- ^ Adler, Georg; Gattaz, Wagner F (1993). 「大うつ病における痛みの知覚閾値」.生物精神医学. 34 (10): 687–689. doi :10.1016/0006-3223(93)90041-B. PMID 8292672. S2CID 10091855.