探究手指热触觉差别阈限测量实验

在进行手指热触觉阈限测量实验之前，先讨论心理物理学的两个概念：绝对阈限和差别阈限。

绝对阈限：有50%的次数能引起感觉、50%的次数不能引起感觉的那一种物理刺激强度。如皮肤触觉的觉察阈限值是一只蜜蜂的翅膀从1 cm高处落到人背部的力度；视觉觉察阈限值是清晰无雾的夜晚约48 km处看到的一支烛光的亮度；听觉的觉察阈限值是在安静的条件下6 m处手表嘀答声的响度。

差别阈限：有50%的次数能觉察出差别、50%的次数不能觉察出差别的刺激强度的差别。差别阈限也称最小可觉差。如50 g质量放在手掌上，我们得到某种质量感觉，当50 g质量增加1 g时，如果有50%的次数感觉到51 g刚好比50 g重些、50%的次数感觉两者质量相同，那么1 g就是差别阈限；但是从100 g质量开始，最小的刺激量增量就必须是2 g，我们才能觉得100 g与102 g引起的两个质量感觉是不同的。

差别阈限随着原来的物理刺激值的变化而变化，但差别阈限和原来刺激值的比值基本恒定，这个规律也称为Weber定律。Weber定律可用式（3-1）表述：

式中　I——原来的刺激强度（或称标准强度）；

ΔI——刚好能够引起“较强”感觉的刺激强度增量；

K——常数。

不同感觉通道的K值是不同的，K值也称为Weber比例。如音高、皮肤压觉、咸味道的Weber比例分别是1/333、1/7和1/5。但是要特别指出的是，Weber比例并不是在所有的刺激强度上都是恒定的。

在本节中，进行标准刺激分别为15℃、33℃和47℃时手指热触觉温度差别阈限测量实验。测量感觉阈限的方法有3种：最小变化法、恒定刺激法和平均误差法，本实验选择恒定刺激法测量热触觉温度差别阈限。

1）实验目的

测量手指的热触觉温度差别阈限。

2）被试人员

从自愿报名的大学生中，随机选择25位大学生参加测试（男生15人，女生10人），均身体健康，无热触觉功能障碍，实验过程中情绪平静、正常。

3）实验设备

单热源热触觉感知与复现实验装置，如图2-4（b）所示。

4）实验过程规范

①打开空调，实验室内温度（26±1）℃，室内温度稳定后才能进行实验。

②实验前，被试人员要用洗手液把手洗净。

③每次触摸热触觉实验装置接触面之前，用红外温度检测仪检测食指指肚温度，温度在每次实验前控制在（30±1）℃。

④每次实验触摸触觉实验装置接触面的压力基本相同，在触觉接触面的温度稳定后再进行实验。

⑤为了防止手指热触觉感知的适应性和触觉疲劳，连续2次实验的时间间隔为3～5 min。(www.xing528.com)

5）实验方法

①选定15℃为标准刺激，9℃、11℃、13℃、15℃、17℃、19℃和21℃为比较刺激，标准刺激与比较刺激组成一对刺激。

②每对刺激按随机方式呈现，要求被试人员将比较刺激和标准刺激进行比较，只允许回答“高”或者“低”；若感觉比较刺激温度比标准刺激温度高，则回答“高”，否则，回答“低”。

③对于每位被试人员，每个刺激都和标准刺激比较4次（25人×4次=100人次，即每个刺激和标准刺激比较100人次），标准刺激和比较刺激相继呈现，其中2次标准刺激在比较刺激之前，2次标准刺激在比较刺激之后。

④做好数据统计（统计被试人员回答为“高”的比例）、分析，计算标准刺激为15℃时的温度差别阈限。

⑤选定33℃为标准刺激，27℃、29℃、31℃、33℃、35℃、37℃和39℃为比较刺激，重复步骤②—③，统计、计算标准刺激为33℃时的温度差别阈限。

⑥选定47℃为标准刺激，41℃、43℃、45℃、47℃、49℃、51℃和53℃为比较刺激，复步骤②—③，统计、计算标准刺激为47℃时的温度差别阈限。

6）实验结果

标准刺激分别为15℃、33℃和47℃时的温度差别阈限测量实验数据如表3-1和图3-2所示。图3-2中，3条曲线分别对应标准刺激15℃、33℃和47℃时的温度差别阈限测量实验数据，横坐标的数据4对应的3个点的温度分别是15℃、33℃和47℃，每条曲线上相邻点的温度相差2℃。计算温度差别阈限的方法，采用75%的差别阈限法，具体如下：

①用直线内插法计算75%次感觉高于标准刺激的比较刺激作为相等地带的上限δ1，它处于50%次与100%次感觉高于标准刺激的比较刺激之间的中点。

②取25%次感觉高于标准刺激的比较刺激作为相等地带的下限δ2，它处于0次与50%次感觉高于标准刺激的比较刺激之间的中点。

③计算温度差别阈限δ：

表3-1　手指热触觉温度差别阈限测量实验数据

根据上述方法，75%次感觉高于标准刺激的比较刺激也就是25%次感觉低于标准刺激的比较刺激，这样上限和下限与标准刺激比较就都是75%的次数可以辨别。温度差别阈限计算结果如表3-2所示，标准刺激为15℃、33℃和47℃的温度差别阈限分别是3.78℃、1.51℃和3.67℃，这说明在标准刺激温度接近皮肤正常生理温度33℃左右时，手指温度差别阈限小、识别温度分辨力高；在标准刺激温度处于相对低温或高温时（如15℃和47℃），手指温度差别阈限增大、识别温度分辨力降低。从实验数据中也可以看出，比较刺激温度与标准刺激温度相差越大，手指热触觉感知越强烈，温度识别率越高；手指在不同温度的刺激下，热触觉的Weber比例K不是恒定的，15℃的热触觉刺激对应的K值最大（K=0.252），47℃的热触觉刺激对应的K值次之（K=0.078），33℃的热触觉刺激对应的K值最小（K=0.046）。

图3-2　15℃、33℃和47℃时的温度差别阈限测量实验结果

由于实验的对象、方法和过程不一致，表3-2所示的实验结果可能与已有文献报道的结果存在部分差异，但实验结果总体上是合理的。

表3-2　温度差别阈限计算结果