Absolut tröskelvärde

Inom neurovetenskap och psykofysik definierades en absolut tröskel ursprungligen som den lägsta nivån av en stimulans – ljus, ljud, beröring, etc. – som en organism kunde upptäcka. Under påverkan av signaldetekteringsteorin har det absoluta tröskelvärdet omdefinierats som den nivå vid vilken en stimulans kommer att detekteras en specificerad procentandel (ofta 50%) av tiden. Den absoluta tröskeln kan påverkas av flera olika faktorer, såsom försökspersonens motivationer och förväntningar, kognitiva processer och om försökspersonen är anpassad till stimulansen. Den absoluta tröskeln kan jämföras med skillnadströskeln , som är måttet på hur olika två stimuli måste vara för att försökspersonen ska märka att de inte är lika.

Syn

Ett landmärke experiment 1942 av Hecht , Shlaer och Pirenne bedömde den absoluta tröskeln för syn. De försökte mäta det minsta antalet fotoner som det mänskliga ögat kan upptäcka 60 % av tiden, med hjälp av följande kontroller:

Mörkanpassning – deltagarna var helt mörkanpassade (en process som varade i fyrtio minuter) för att optimera sin synkänslighet.
Plats – stimulansen presenterades för ett område av höger öga där det finns en hög täthet av stavceller , 20 grader till vänster om fokuspunkten (dvs. 20 grader till höger om fovea ) . Grovt sett har denna excentricitetsgrad (cirka 20 grader) den högsta stavdensiteten över hela näthinnan . Däremot är motsvarande plats på höger näthinna, 20 grader till vänster, mycket nära den döda fläcken .
Stimulusstorlek – stimulansen hade en diameter på 10 minuters båge (1 minut = 1/60-del av en grad). Även om det inte uttryckligen nämns i det ursprungliga forskningsdokumentet, säkerställde detta att ljusstimulansen bara föll på stavceller kopplade till samma nervfiber (detta kallas området för rumslig summering ).
Våglängd – stimulusvåglängden matchade den maximala känsligheten för stavceller (510 nm).
Stimulans varaktighet – 0,001 sekund (1 ms).

Forskarna fann att utsläpp av endast 5-14 fotoner kunde framkalla visuell upplevelse. Emellertid kom endast ungefär hälften av dessa in i näthinnan, på grund av reflektion (från hornhinnan ) , absorption och andra faktorer som hänför sig till transmittans av ögonmedierna. Forskarna uppskattade att 5 till 14 av de uppskattade 500 stavarna i testområdet skulle absorbera en foton var och en, med en 4% chans att en stav skulle absorbera två fotoner.

En andra absolut tröskel för syn involverar det minsta fotonflödet (fotoner per sekund per ytenhet). I det här fallet täcker ljuset ett brett fält under en längre tidsperiod istället för att koncentreras på en plats på näthinnan i en kort skur. Genom att känna till pupilldiametern och ljusets våglängd kan resultatet beskrivas i termer av luminans (~0,000001 candela per kvadratmeter eller 10 ⁻⁶ cd/m ² ) eller retinal belysningsstyrka (~0,00002 Trolands ). Genom att inkludera uppskattningar av sannolikheten för att en genomsnittlig foton absorberas av en genomsnittlig stavcell, är tröskelstimuleringen för stavarna ungefär en fotonabsorption per sekund per 5000 stavar.

När det gäller total absolut effektkänslighet fann Denton och Pirenne i Journal of Physiology 1954 att för diffusa, utökade källor, dvs. en relativt stor (~ 45 grader bred källa, sett av motivet) frostat glasöppning och en lång (5 sekunder) observation och beslutstid kunde det mänskliga ögat börja på ett tillförlitligt sätt skilja det upplysta från obelysta glaset vid en effektnivå på cirka 7,6 × 10 −14 ^watt / steradian-cm ² vid ögat för grönt (510 nm) ljus. Denna effektnivå var beroende av våglängden på det använda ljuset enligt den vanliga ljusstyrkakurvan. För vitt ljus var den absoluta känsligheten 5,9 × 10 ⁻¹⁴ watt / steradian-cm ² . Denna baskänslighet varierade endast cirka 0,03 logsteg mellan monokulär (enögd) eller binokulär (tvåögd) syn.

1972 genomförde Sakitt ett experiment som kombinerade element av signaldetektering och tröskelteori. Två nyckelelement i studien var en hög tolerans för falska positiva och ett flervalsalternativ för att avgöra om ett ljus sågs eller inte. I de klassiska studierna som beskrivs ovan var toleransen för falskt positiva så låg att tröskeln var förspänd uppåt. Baserat på statistisk analys av ett stort antal försök, såg 6 fotoner vardera absorberade av en stav nästan samtidigt "mycket ljusa", 5 fotoner såg "ljusa ut", 4 fotoner "ett måttligt ljus", 3 fotoner "ett svagt ljus". Två observatörer kunde se 2 fotoner som " något tveksamt om ett ljus sågs." En observatör såg en enda foton som " mycket tveksamt om ett ljus sågs." Noll fotoner sågs som "inte såg någonting".

Hörsel

Den absoluta hörseltröskeln är den lägsta ljudnivån för en ren ton som ett genomsnittligt öra med normal hörsel kan höra utan något annat ljud närvarande. Den absoluta tröskeln relaterar till ljudet som just kan höras av organismen. Ett exempel på absolut hörseltröskel skulle vara att höra en klocka ticka tjugo fot (sex meter) från en person i ett tyst rum. Hörseltröskeln rapporteras generellt som RMS- ljudtrycket på 20 μPa (mikropascal) = 2×10 ⁻⁵ pascal (Pa). Det är ungefär det tystaste ljud en ung människa med oskadad hörsel kan upptäcka vid 1 000 Hz . Hörseltröskeln är frekvensberoende och det har visat sig att örats känslighet är bäst vid frekvenser mellan 1 kHz och 5 kHz. Människor har vanligtvis en lägre hörtröskel för sina egna namn. Dennis P. Carmody och Michael Lewis studerade detta fenomen 2006 och fann att hjärnregioner reagerar på personens namn annorlunda än de gör på ett slumpmässigt namn.

Odör

Luktdetekteringströskeln är den lägsta koncentrationen av en viss luktförening som kan uppfattas av människans luktsinne . Tröskeln för en kemisk förening bestäms delvis av dess form , polaritet , partiella laddningar och molekylmassa . De luktmekanismer som är ansvariga för varje förenings detektionströskel är inte väl förstått; sålunda kan dessa trösklar ännu inte exakt förutsägas. Snarare måste de mätas genom omfattande tester med mänskliga försökspersoner i laboratoriemiljöer.

Rör

Den absoluta tröskeln för beröring är ett bis vinge som faller på en persons kind från en centimeter (0,4 tum) bort. Olika delar av kroppen är mer känsliga för beröring, så detta varierar från en kroppsdel till nästa (20).

När människor åldras blir den absoluta tröskeln för beröring större, särskilt efter 65 års ålder. I allmänhet har kvinnor en lägre absolut tröskel och är mer känsliga för beröring än män. Det verkar dock också variera från person till person. Även individer upplever långvarig variation inom sin egen absoluta tröskel för beröring. Detta kan potentiellt påverka hur sensoriska störningar utvärderas av medicinsk personal.

1974 studerade Ulf Lindblom hur hastigheten på en stimulans påverkar den absoluta tröskeln. En WaveTek-stimulator användes för att mäta den absoluta tröskeln för beröring genom att "knacka" på en deltagares fingerdyna med en sond med en diameter på 2 mm. Lindblom fann att det i genomsnitt var 27 % skillnad i tröskelnivå mellan långsamma och snabba mekaniska pulser på en deltagares fingerdyna. Tröskeln för snabba pulser var 5 µm och 80 µm för långsamma pulser. Lindbloms studie visar att människor är känsligare för snabb stimulering än långsam stimulering, åtminstone för beröring.

Smak

1999 utförde JA Stillman, RP Morton och D. Goldsmith en studie som testade den absoluta smaktröskeln och fann att automatiserad testning av smak var lika tillförlitlig som traditionell testning. Dessutom fann de statistisk signifikans av att höger sida av tungan har en lägre absolut tröskel än vänster sida. Detta fynd leder till möjligheten att den högra hjärnhalvan är bättre på att bearbeta smakstimuli än den vänstra. Att berövas kalorier under en kort tid ökar känsligheten för och minskar den absoluta tröskeln för söt och salt mat. Andra faktorer som graviditet och rökning kan påverka smakkänsligheten.

Sensorisk bearbetningsstörning

Huvudartikel: Sensory Processing Disorder

Vissa människor har en onormalt hög eller låg absolut tröskel för ett eller flera sinnen som stör deras livskvalitet. De tenderar att undvika stimulering, söka efter det, eller kanske inte märker det alls. Detta är ett symptom på kan diagnostiseras som en sensorisk bearbetningsstörning, även känd som sensorisk integrationsdysfunktion, vilket är vanligt hos personer med autism.

Se även