חישה

מהי חישה?

חישה היא גילוי תכונותיהן הבסיסיות של גירויים, בעוד שהצעד הבא - תפיסה - עוסק בגילוי ובחוויה של אותם גירויים, כפי שמתבססים על אותה חישה (למשל: לראות אדום זו חישה, לראות תפוח אדום זו תפיסה).

תהליכי החישה

החישה מתבצעת בשני תהליכים עיקריים: ההתמרה (Transduction), והקידוד (Coding).

התמרה

ההתמרה היא התהליך שבו איברי החוש ממירים אנרגיה מן הסביבה לפעילות מוחית. כל איבר חוש מגיב לסוג מסוים של אנרגיה מגירוי סביבתי ומתרגם אותה לירי נוירוני שהמוח יכול להגיב לו. הנוירים המגיבים לגירויים האלו הם קולטנים (Receptors). מלבד גירויים סומאטוסנסוריים (מגע), כל החושים מסתמכים על קולטנים להתמרה.

קידוד

חושי (Sensory)

הקידוד הוא התהליך ההמרה של פוטנציאלי הפעולה המתקבלים מההתמרה למידע חושי. הקידוד החושי נחלק לשניים: קידוד אנטומי וקידוד טמפורלי (בזמן)

אנטומי

הקידוד האנטומי הוא הפקת המידע לפי המקום שממנו מגיע פוטנציאל הפעולה. פונציאל פעולה המגיע מן העין, למשל, יעביר למוח מידע שונה מקידוד המגיע מן האוזניים. קידוד זה נע בין חושים שונים, אך גם בין אותו החוש - ההבדל בין מגע בנקודה אחת בעור לאחרת גם מתבטא בקידוד האנטומי.

אזורים שונים בגוף ממופים לחלקים שונים באיזור התואם להם בקליפת המוח - בקליפה הסומאטוסנסורית הראשונית (Primary Somatosensory Cortex), למשל, ישנה מפה נורונית של העור, ובקלפית הראייה הראשית (Primary Visual Cortex) - מפה נוירונית של שדה הראייה.

בזמן (Temporal)

הקידוד בזמן הוא הפקת מידע כמותי לפי קצב הירי של הנוירונים. מגע חזק בעור, למשל, יתבטא בקצב ירי גבוה; מגע עדין, בקצב ירי נמוך.

פסיכופיזיקה

הפסיכופיזיקה היא חקר היחס בין המאפיינים הפיזיים של גירויים לבין התחושה שהם מייצרים ('הפיזיקה של השכל'). שתיים מהשיטות הפסיכופיזיות העיקרות הן שיטת הסיפים (ההבדלים), ותיאוריית גילוי האותות. הפסיכופיזיקה עוסקת ב3 בעיות: - בעיית הגילוי - האם יש איזשהו שינוי (האם הוסיפו לי משהו לקפה?) - בעיית ההבחנה - מהי מידת השינוי (מהי כמות החומר שהוסיפו לי לקפה?) - בעיית הזיהוי - מהו טיב השינוי (הוסיפו לי סוכר לקפה?)

בעיית הגילוי

תיאוריית הסף - חוק וובר

מצגת, תרגול

את סף ההבדל (Just Noticeable Difference - JND) - כמות השינוי הנדרשת על מנת שהנבדק מגלה שינוי בעוצמת הגירוי - טבע הפיזיולוג הגרמני ארנסט וובר. וובר מתבסס על עיקרון שמתבטא בכל החושים: סף ההבדל קשור קשר ישיר לעוצמה של הגירוי (הסטנדרט). כלומר, ככל שהגירוי עוצמתי יותר, כך כמות השינוי שתידרש כדי שהנבחן ישים לב שאירע שינוי תגדל ביחס קבוע (למשל, בין משקולות של 80 ו82 גרם, ובין 400 ל410 גרם - ככל שהמשקל עולה, נידרש להוסיף יותר משקל לפני שהנבדק ישים לב שאירע שינוי).

סף ההבדל עולה ככל שהסטנדרט עולה - הוא תמיד פרופורציה קבועה:

חוק וובר: k=Δs/s [קבוע וובר= השינוי בסטנדרט חלקי הסטנדרט]

(K - קבוע וובר)

לעומתו של סף ההבדל, הסף המוחלט הוא הנקודה שמתחתיה הנבדק אינו מסוגל להבחין בגירוי - הערך המינימלי של גירוי שהנבדק מסוגל להבחין בו.

בעיית ההבחנה

כעת שאנו יודעים לזהות מתי הנבדק מזהה שינוי בתחושה, ניתן למדוד את מידת השינוי.

סילום עקיף - חוק פכנר

גוסטאב פכנר התבסס על יחידות סף ההבדל (JND) כדי למדוד את מידת השינוי. בכך ששאל את הנבדקים מתי הם שמים לב שאירע שינוי בסטנדרט, יכל לכמת את מידת השינוי בכך שספר אותו בסיפי ההבדל. סיפי ההבדל מאפשרים לקשר בין עוצמת הגירוי (X) לתפיסה של אותו גירוי (Y), ללא תלות בהבדל הפיזי בגירוי (כמות מסוימת של משקל נוסף, בהירות גבוהה יותר בלומן, וכו').

זהו סילום עקיף - פכנר שואל את הנבדקים אם הם שמים לב להבדל.

• מתחת לסף המוחלט אין תחושה
• תופסת של גירוי אשר שווה בעוצמתו לסף ההבדל משמעותה הוספת יחידת תחושה אחת.
• אך בעוד סף ההבדל משתנה בהתאם לגודל הסטנדרטת הרי שיחידות התחושה נותרות שוות.
• עוצמת התחושה היא מספר יחידות התחושה מעל הסף המוחלט.

הפונקציה המתקבלת היא דוחסת - ציר Y הוא עלייה אחידה ביחידות תחושה מול פער הולך וגדל בעוצמת הגירוי (ההתרחקות המצטברת מהסטנדרט).

^עקומת^ ^פכנר^

סילום ישיר - חוק סטיבנס

מאוחר יותר, סטנלי סטיבנס (1906-1973) טען כנגד הנחת היסוד של פכנר שהמדרגות בתחושה זהות (העלייה בין המדרגה השלישית לרביעית זהה לזה של ה152 ו153). סטיבנס ערער על ההנחה הזו, וסבר שמדרגות התחושה עולות יחד עם מדרגות הגירוי (33, 36.3, 39.9...). לעומת פכנר, סטיבנס מבצע סילום ישיר - הוא שואל את הנבדקים כמה הבדל הם מרגישים.

חוק סטיבנס: Ψ=f(s^a) עוצמת התחושה Ψ מגירוי בגודל S היא פונקציה של גודל הגירוי המועלה בחזקה a. מקדם החזקה a נקרא מקדם החזקה של סטיבנס והוא יחודי לכל אופנות חושית. {.success}

בעיות בשיטת ההבדלים

בעיית ההתמדה

כשנבדק אומר 'כן' או 'לא' מספר רב של פעמים ברצף, יש לו נטייה להמשיך לתת אותה תשובה - מה שפוגע באמינות התוצאות.

בעיית הציפייה

כנבדק צופה שיהיה שינוי מסוים, הוא עלוול לענות בהתאם לציפייה שלו, ולא לפי השינוי שאכן התרחש\לא התרחש.

תיאוריית גילוי אותות

מצגת, תרגול

הסף המוחלט נקבע שרירותית בנקודה שבה הנבדק מזה את הגירוי 50% מהזמן - קביעה הכרחית בעקבות הפעולה האקראית של מערכת העצבים. במצבים של ירי איטי, למשל, העין יכולה לתפוס גירוי חלש מסוים, אך במצבים של ירי גבוה - הגירוי 'ילך לעיבוד' ברעש.

כדי להתמודד עם שונות אקראיות זו, פותחה תיאוריית גילוי האותות - המפלה בין האות (גירוי) לבין רעש (גירויי רקע, אקראיות מערכת העצבים).

בתיאוריה זו יש ארבע שיפוטים אפשריים: - פגיעה (HIT) - הנבדק אומר 'כן' לאות שישנו - פספוס (MISS) - הנבדק אומר 'לא' לאות שישנו - אזעקת שווא (FALSE ALARM) - הנבדק אומר 'כן' בהיעדר אות - דחייה מוצדקת (CORRECT REJECTION) - הנבדק אומר 'לא' בהיעדר אות

^טבלת^ ^גילוי^ ^אותות^

חידוש של תיאוריית גילוי האותו הוא ההבנה שההטעויות בלתי נמנעות (ברגע שיש רעש - יש טעויות - ותמיד יש רעש) - אך ניתן להחליט לפי סוג הטעות איך להתנהג. באמצעות הבחנה זו ניתן לקבל החלטות בצורה מושכלת יותר על ידי קביעת הקריטריון - ה'כדאיות' של כל טעות לעומת האחרת.

דוגמא: חולה מגיע עם כאב בטן וצריך להחליט אם להניח שיש לו דלקת בתוספתן ולהסיר אותו. המשמעות של פספוס דלקת בתוספתן (MISS) עלולה להיות מוות, אך המשמעות של ניתוח מיותר (FALSE ALARM) היא אשפוז של כמה ימים. הבחירה ברורה.

התדירות של השיפוטים מושפעת משיקולים זרים - אם, למשל, נבדק מקבל כסף על כל גירוי שזיהה נכונה, אך אינו נענש במקרה ששגה - יהיה לו מניע מובהק להגיד יותר 'כן'. לעומת זאת, אילו נענש בזיהוי שגוי, אך אינו נענש בזיהוי חיובי - יש לו תמריץ חזק להגיד יותר 'לא'. באמצעות תיאוריית גילוי אותות בונים עקומות ROC, שיודעות להתמודד עם ההבדלים הנובעים מהשיקולים האלו.

^דוגמה^ ^להשפעת^ ^שיקולים^ ^זרים^ ^על^ ^שיפוט^ ^בגילוי^ ^אותות^

ניתן לחשב עקומת ROC הן לפי אחוז הHIT והן לפי אחוז הCORRECT REJECTION - בדרך כלל הולכים לפי הHIT (משום שהם תמיד משלימים, אין משמעות לאיזה מביניהם נבחר).

^דוגמה^ ^לעקומת^ ^ROC^

רגישות מוחלטת

מצב שבו אין FALSE ALARM או MISS - הנבדק תמיד מזהה שישנו אות, ותמיד מזהה כשאין אות.

חוסר רגישות מוחלט

מצב שבו הנבדק טוען תמיד שיש אות, שאין אות, או שבוחר באקראי (גם אם עונה נכונה - אין לכך קשר לנוכחות של האות).

בעיית הזיהוי

הזיהוי, כמובן, יתבצע על ידי איברי החוש. בהתאם, ישנם חמישה סוגים של זיהוי:

• חזותי (Vision)
• שמיעתי (Audition)
• טעם (Gustation)
• ריח (Olfaction)
• מגע (Somatosensation)

זיהוי חזותי - העין

הקולטנים בעין נקראים פוטורצפטורים - הקולטים אור מן הסביבה ומתרגמים אותו למידע חזותי המגיע דרך העצב האופטי למוח, דרך הדיסק האופטי במרכז הרשתית - הרקמה הרואה באחורי העין. למעשה, אנחנו עיוורים בנקודה זו במרכז העין.

^העין^ הרשתית מורכבת משלוש שכבות: - תאים גנגיליונים - תאים דו-קטביים (ביפולריים) - קולטנים (פוטורצפטורים)

^שכבות^ ^הרשתית^

הכיווניות אינה אינטואיטיבית - האור חוצה את השכבות הגנגיליוניות והדו קוטביות (השקופות) ומגיע לקולטנים. אלו מעבירים את המידע לשכבה הדו קוטבית ומשם ולגנגיליונית - שחוצה את הרשתית עד לדיסק האופטי ומועבר דרך העצב האופטי למוח. כל קולטן מגיב רק את האור בסביבתו המיידית, אך כל גנגיליון יכול לקבל מידע מקולטנים רבים (עד 100).

קולטני האור (Photoreceptors)

ישנם שני סוגים של קולטנים - קנים (Rods) ומדוכים (Cones). הקנים רגישים מאוד לאור, ולכן מתפקדים היטב גם בתאורה עמומה; לעומתם, המדוכים מתפקדים כשהתאורה בחוץ מספקת לראות בבירור. הראייה הצבעונית מקורה רק מהמדוכים.

החלק המפורט ביותר בשדה הראייה שלנו הוא הפובאה - שקע בגודל מילימטר בודד המכיל רק מדוכים. כשאנו מסבים את המבט לאנשהו, העין תתכוונן כך שהפובאה תכוון ישירות למושא המבט.

ככל שאנו מתרחקים יותר מהפובאה, צפיפות המדוכים יורדת וצפיפות הקנים עולה. הכמות הגדולה של הקנים המעבירים מידע לכל גנגיליון מובילה לכך שאותו גנגיליון רגיש מאוד לאור - ומתפקד היטב בתאורה דלה. לעומת המדוכים, הראייה שמאפשרת הקנים הרבה פחות חדה מזו של המדוכים.

זיהוי שמיעתי - האוזן

הקולטנים באוזן נמצאים בתוך שבלול האוזן (Cochlea), עמוק בתוך האוזן הפנימית. קולטנים אלו קולטים את הרעד המכני של האוויר ומתרגמים אותו לצליל.

^האוזן^