Закон Вебера-Фехнера. — nlpt — LiveJournal
Закон Вебера-Фехнера
Что?
эмпирический психофизиологический закон
Устанавливает, что:
логарифмическая зависимость
силы ощущения p
от физической интенсивности раздражителя
где
S — значение интенсивности раздражителя.
S_0 — нижнее граничное значение интенсивности раздражителя:
если S[Error: Irreparable invalid markup (») in entry. Owner must fix manually. Raw contents below.]
<a target=»_blank» href=»http://ic.pics.livejournal.com/nlpt/49172933/42436/42436_original.png»><img src=»http://ic.pics.livejournal.com/nlpt/49172933/42436/42436_original.png» alt=»» title=»»></a>
<lj-cut text=»Текст»>Закон Вебера-Фехнера
Что?
эмпирический психофизиологический закон
Устанавливает, что:
логарифмическая зависимость
силы ощущения p
от физической интенсивности раздражителя
где
S — значение интенсивности раздражителя.
S_0 — нижнее граничное значение интенсивности раздражителя:
если S<S_0, раздражитель совсем не ощущается.
k — константа, зависящая от субъекта ощущения
По именам:
нем. физиолога и анатома Э.Г. Вебера
(E.H. Weber, 1795 1878)
и нем. врача и физика Г.Т. Фехнера
(G.Th. Fechner, 1801 1887)]
Как?
При увеличении силы раздражения в геометрической прогрессии (1, 2, 4, 8, 16 и т. д.)
интенсивность ощущения увеличивается в арифметической
Так, чтобы два предмета воспринимались как различные по весу,
их вес должен различаться на 1/30, а не на x грамм
отношение
минимального приращения силы раздражителя,
впервые вызывающего
новые ощущения,
к исходной величине раздражителя
есть величина постоянная.
Эта зависимость была выведена:
Кем?
немецким психологом и физиологом Г.-Т.Фехнером
На основе
закона Вебера
и дополнительного предположения о осубъективном равенстве едва заметных различий ощущений
Когда?
в 1834 г.
Экспериментальные подтверждения:
Эмпирические исследования подтверждают данную зависимость лишь для
среднего участка диапазона воспринимаемых значений раздражителя.
Объяснение:
константы скорости химических реакций,
проходящих при рецептировании,
нелинейно зависят от
концентрации химических посредников физических раздражителей
или собственно химических раздражителей
Критика:
обычно противопоставляется закон Стивенса
согласно которому эта зависимость
носит степенной,
а не логарифмический характер</lj-cut>
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Вебера_—_Фехнера
Mind Map: © Ольга Виноградова 2016
Закон Вебера — Фехнера — Энциклопедия по машиностроению XXL
Оценка громкости звука по уровню ощущения основывается на психофизическом законе Вебера — Фехнера, по которому изменение силы ощущения пропорционально логарифму отношения энергий двух сравниваемых ощущений.
Исследования С. Н. Ржевкина показали, что этот закон неудовлетворительно передает нарастание громкости, а вблизи порога слышимости вообще теряет всякий смысл.
[c.231]На основании свойств человеческого глаза, определяемого законом Вебера-Фехнера, оказалось, что при изменёнии звёздных величин т, определяемых интенсивностью ощущений по числам арифметической прогрессии, соответствующие интенсивности раздражителя изменяются по числам геометрической прогрессии. [c.275]
На самом деле закон Вебера — Фехнера неточен. Уже ранее приходилось встречаться с тем, что чувствительность органов слуха человека при разных силах звука, не говоря уже о разных частотах, различная. При высоких, и особенно при самых низких, чувствительность понижается.
Шкала уровня громкости звука в фонах, которая при частоте в 1000 гц совпадает со шкалой уровня громкости звука в децибелах, является в последнем случае шкалой субъективных единиц измерения и, к сожалению, нелинейной шкалой из-за того, что закон Вебера — Фехнера о чувствительности человеческого уха очень грубо оценивает его свойства.
Для получения линейной шкалы измерения уровня громкости звука введена субъективная
Эта человеческая способность восирниимать звук в весьма широких пределах объясняется действием известного психофизического закона Вебера — Фехнера. Сформулированный путем обобщения большого эксперименталъкого материала, закон этот гласит, что ощу[c.50]
Согласно закону Вебера-Фехнера субъективные ощущения человека пропорциональны логарифму давления или интенсивности внешних виброполей. Вследствие этого на практике удобно пользоваться относительными единицами — децибелами. Уровень интенсивности вибропотока Lj = 101g(///o), уровень вибрационного давления L — 20 lg(P/Ро), уровень колебательной скорости Ly — 20 lg(V/Vo), где
Величина JL носит название уровня ощущения звука. Равенства (1.3) и (1.4) показывают, что уровень ощущения пропорционален логарифму интенсивности звука. Эта математическая формулировка соотношения, найденного Вебером, принадлежит Фехнеру (1860 г.
) и носит название психофизиологического закона Вебера—Фехнера. Выбранное значение коэффициента Л = 0,23, вообще говоря, произвольно, однако оказывается удачным, так как десятичные логарифмы общеупотребитешьны, 10 —удобное целое число и при этом величина прироста интенсивности 12,5%, близкая к минимально различимой на слух, даст согласно ф-ле (1.4) величину =1.
Вебер и Фехнер сформулировали следующий закон ощущения звука одинаковые относительные изменения раздражающей силы вызывают одинаковые приращения слухового ощущения, т. е. слуховое ощущение попорционально логарифму раздражающей силы Е a g (///п.е) /п.е Раздражающая сила на пороге слышимости. [c.24]
Высота звука 21 Добротность системы 65 Закон Вебера—Фехнера 25 Звуки речи 47 [c.268]
В основе построения шкалы уровней громкости Ь принят закон Вебера—Фехнера, по которому чувствительность уха пропорциональна логарифму силы звука I.
6]
Введение логарифмической шкалы в акустику первоначально основывалось на том, что по закону Вебера-Фехнера слуховое ощущение 5 пропорционально логарифму раздражения у- [c.77]
Введение логарифмической шкалы в акустику первоначально основывалось на том, что по закону Вебера— Фехнера слуховое ош,у- [c.80]
Физиологическое субъективное восприятие (ощущение) интенсивности звука человеком, так называемая громкость звука, не поддается точному количественному измерению. Оно оценивается по закону Вебера-Фехнера. [c.49]
Согласно закону Вебера-Фехнера прирост создаваемой интенсивности звука I по отношению к интенсивности звука /о, с которой производится сравнение, оценивается по формуле
В измерительной технике имеют значение ряды следующих величин размеры длин, величины площадей, поверхностей, погрешностей, допусков, усилий и др.
На основе многочисленных наблюдений установлено, что ряды соответствующих числовых величин в большинстве случаев являются геометрическими рядами. Это основано до некоторой степени на законе Вебера—Фехнера, который по отношению к физиологическим ощущениям гласит если интенсивность ощущения изменяется по закону арифметической прогрессии, то сила раздражения изменяется по геометрической.
Из фиг. 1 видно, что звуки равной Г. не равны по уровню ощущения, как этого было бы естественно ожидать по закону Вебера-Фехнера. Если вычислить число элементарных приростов N, то оказывается, что и здесь отнюд . не получается равных значений на кривых равной Г. [1]. Для оценки Г. как чистых тонов, так и всяких других звуковых шумов их принято по предложению Флетчера сравнивать с Г. нормального тона частотой в1 ООО Нг. Уровень силы (интенсивности) в (1Ь тона [c.52]
Дифференциальные пороги и функция громкости. Функцию громкости естественно рассматривать как интегральную кривую по отношению к дифференциальным порогам.
Акустические фононы. Объемные сейсмические волны. Современная модель Земли. Волны Рэлея и Лява. Волны в жидкостях и газах. Звук. Интенсивность звука. Поглощение звука. Излучатели звука. Применение акустических методов. Основные характеристики звука. Закон Вебера-Фехнера. Диаграмма слуха. Акустические резонаторы. Музыкальные инструменты. Эффект Доплера и бинауральный эффект. Интерференция и дифракция волн. [c.91]
Закон Вебера-Фехнера. Диаграмма слуха.
Определение громкости звука основано на психофизическом законе, установленном в 1846 году Э.-Г. Вебером, который заложил основы психометрии , т.е. количественных измерений ощущений. Поскольку ощущение является субъективным процессом, то абсолютные измерения силы ощущений невозможны, и Вебер перенес проблему в область измерения относительных величин и искал минимальные различия в ощущениях, которые можно зафиксировать.
Это соотношение называется законом Вебера-Фехнера и отражает тот факт, что чувствительность уха человека к звуку меняется, как логарифм интенсивности звука. Аналогичные (5.29) соотношения были установлены Э.-Г. Вебером и Г.-Т. Фехне-ром и для других ощущений, даваемых органами чувств человека, — осязания и зрения (Фехнеру принадлежит большое количество работ по психофизике , которую он определял, как точную науку о функциональных зависимостях между телом и душой, общее — между материальным и духовным, физическим и психическим миром ).
108]
Громкость звука [i, ]. Исходя из общего психофизич. закона Вебера-Фехнера, можно думать, что громкость или субъективно ощущаемая сила звука д. б. пропорциональна логарифму физич. силы звука т. к. величина единицы для оценки громкости звука в логарифмич. масштабе м. б. выбрана произвольной, то можно принять ее равной 1 дб. Тогда громкость L выражалась бы уровнем ощущения в децибелах I, = S-10]g . Исходя из [c.124]
Исходя из закона Вебера-Фехнера, установленного в физиологии для ряда ощущений, принималось, что сила звукового ощущения или громкость звука пропорциональна логарифму интенсивности звука. Ряд исследований в последние годы показал, что закон Вебера-Фехнера в широком диапазоне слуховых ощущений (по частоте и интенсивности) неприменим. Связь между громкостью звука и интенсивностью не выражается достаточно точно логарифмическим законом, однако всё же он выражает действительные соотношения лучше, че м линейный закон. В особенности удобно то, что при использовании логарифмической шкалы удаётся выразить весь огромный воспринимаемый диапазон интенсивностей рядом чисел с двумя-тремя знаками, тогда как в линейной шкале пришлось бы применять в ряде случаев либо очень малые, либо очень большие числа.
Чтобы проверить этот так называемый закон Ве-бера-Фехнера в применении его к ощущению звука, нужен специальный прибор — звуковой генератор, или аудиометр, воспроизводящий звук нужной силы. Однако каждый может легко проверить этот закон на ощущении веса, повторив опыт немецкого физиолога Вебера, проделанный им более ста лет тому назад. [c.231]
На основании закона Вебера-Фехнера принята относи тельная единица громкости — децибел (Ь) [c.232]
Светлота (ощущение яркости) пропорциональна логарифму яркости, выраженной в относительных единицах. Эту зависимость называют обычно законом Вебера — Фехнера. [c.63]
При обычном визуальном фотометрировании сравниваемые яркости действуют на глаз достаточно долгое время. За длительное время между яркостью и ощущением яркости устанавливается однозначная зависимость. Поэтому можно было бы положить, что ощущение длительно действующей яркости просто равно этой яркости.
Однако наблюдения и опыт говорят, что ощущение пропорционально скорее логарифму яркости, чем самой яркости (закон Вебера — Фехнера). Чтобы не вступать в конфликт с установившимися представлениями, мы ввели другой термин — эффективная яркость , считая, что эта величина однозначно связана с ощущением яркости. Обозначим ее э- Характер их связи, в сущности, не имеет значения. Будем считать только, что эта связь прямая, т. е. с увеличением эффективной яркости растет и ощущение яркости. Значит, при длительном действии яркости эффективная яркость 1э однозначно зависит от и мы можем считать, что в этом случае обе величины просто равны друг другу э =
[c.73]
По закону Вебера—Фехнера чувствительиосхь зрения к относительным приращениям яркости остается практически одинаковой, и эти приращения 6о составляют 0,02— [c.415]
В акустике, радиовещании и электросвязи результаты измерений параметров принято отображать в виде относительных логарифмических единиц.
Кроме того, что такая оценка позволяет с большим удобством оперировать параметрами, изменяющимися в сотни и тысячи раз, она соответствует природе слуха. Согласно психофизическому закону Вебера — Фехнера одинаковые относительные изменения раздражающей силы (интенсивности звука) вызывают примерно одинаковые абсолютные изменения слухового ощущения.
[c.418]
Слуховой аппарат подчиняется общему психофизиологи-.ческому закону Вебера-Фехнера> гласящему, в сокращенно формулировке, что ощущение пропорционально логарифму раздражения. [c.23]
С точки зрения закона Вебера-Фехнера можно уяснить себе способность Слуха воспринимать звуки в вышеуказанном широком динамическом диапазоне. Однако при малом изменении силы звука ухо оказываете не в состоянии уловить разницу. Минимальное относительное изменение силы звука, улавли ваемое ухом, не есть какая-либо вполне определенная величина она зависит от частоты и начальной интенсивности звука. На нижней границе слышимого диапазона при частоте порядка 30 Нг и при очень слабых звуках ухо едва отмечает различие в силе звука в 10 раз (10 дб).
При более сильных звуках на той же частоте отмечается уже изменение силы звука вдвое (3 дб). На средних частотах при слабых звуках, едва превышающих порог слышимости, ухо улавливает уже изменение силы, звука порядка 30% (1,2 дб). Для средних частот и сил звука можно принять, что заметное изменение силы звука составляет около 10% (0,4 дб). Нужно иметь в виду, что эти данные получены в результате опытов в специальной обстановке и с чисто синусоидальными звуками на практике при наличии сложных звуков можно полагать, что изменения отдельных компонент на 1 дб (26%) вряд ли смогут быть уловлены ухом. .
[c.24]
Согласно закону Вебера — Фехнера, сигнал на выходе нервных клеток прямо пропорционален логарифму величины стимуляции, что позволяет сенсорной системе животных работать в достаточно широком динамическом диапазоне изменения интенсивности входных сигналов. [c.245]
Дальнейшее исследование связи главного собственного вектора со степенным законом Вебера — Фехнера.
Применение психологических исследований в части адекватного представления человеческих ощущений в числовых шкалах.
[c.309]
Задача двух тел 121 —трех тел 121 Закон Архимеда 134 — Вебера — Фехнера 231 [c.255]
Все способы измерения Ц. сводятся к шкалам наименований (см. Шкала измерений). Количественное выражение субъективных атрибутов Ц. неоднозначно, поскольку оно сильно зависит от различия между конкретными условиями рассматривания объектов и стандартизованными колориметрическими.. Поэтому, в частности, имеется много формул, по к-рым рассчитывают светлоту и цветовые различия. Первое матем. представление цветового различия линейным дифференциальным элементом da предложено Г. 1ёльмгольцем (Н. Helmholtz) в 1852. Он объединил трёхмерное цветовое выражение (RGB) с психофизиологич, законом восприятия Вебера—Фехнера, согласно к-рому приращение ощущения прямо пропорционально относит, приращению стимула [c.420]
|
Главная
Шумоизоляция
Научно Какой стеклопакет Какой профильТеплоизоляция Производители ПВХ профиля |
B 1846 г. Если мы будем слушать звуки различных частот, но одинаковой силы, то эти звуки окажутся для нас различной громкости. Под действием звуков различной силы изменяется чувствительность уха. Например, звуки средней силы после слушания очень сильного звука будут казаться тихими. Те же звуки в тишине будут казаться громкими. Таким образом, чувствительность уха в относительной тишине повышается, а при различии звуков большой силы — понижается. Такое приспособление к звукам различной силы называется адаптацией слуха. Минимальное изменение громкости, которое способен уловить человек, составляет примерно 1 децибел. Если к одному источнику шума добавить второй точно такой же, уровень звукового давления возрастет примерно на 3 децибела. Увеличение интенсивности звука в 100 раз субъективно воспринимается как увеличение громкости всего лишь вдвое. Если слуховой порог принять за 0 децибел, то уровень звука в зимнем лесу в безветренную погоду составляет 3 децибела, шорох листьев в летнем лесу — 10 децибел, шепот на расстоянии в 1 метр — 20 децибел, нормальная разговорная речь — 50 децибел. Вообще-то децибелы — универсальная безразмерная логарифмическая единица, способная вычислить что угодно. Разница на три децибела (дБ) означает, что измеряемая величина больше эталона в два раза, на 6 дБ — в 4 раза, на 10 дБ — в 10 раз, на 20 — в 100, на 30 — в 1000 и т.п. Таким образом, в приведенном примере в четыре раза снизилась интенсивность, а звуковое давление (а вместе с ним и громкость) — только вдвое. Однако наше ухо довольно сложная система, и спектр звука на входе в ушную раковину весьма отличается от того, что доходит до барабанной перепонки: звуки некоторых частот усиливаются, а некоторых, наоборот, ослабляются. Чтобы это учесть, в шумомер вводят так называемую А-коррек-цию уровня звукового давления, приближающего характеристику чувствительности к человеческому уху. Такой скорректированный уровень шума тоже измеряют в децибелах, но, чтобы отличать от «чистых», их обозначают дБА. Например, на частоте 125 Гц шум, полученный в дБ, будет больше измеренного в дБА на 16 дБ (то есть в 40 раз по интенсивности и в 6,3 раза по звуковому давлению). Особенности «психологического» восприятия шума тоже весьма любопытны. При равной громкости больше раздражает высокочастотный шум по сравнению с низкочастотным, однотонный сильнее широкополосного, импульсный — непрерывного (помните, насколько проще заснуть под шум вентилятора, чем под стук периодически закрывающихся дверей), но больше всего раздражает речь, даже неразборчивая. Громкость. Громкость зависит от силы, или амплитуды, колебаний звуковой волны. Сила звука и громкость — понятия неравнозначные. Сила звука объективно характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет; громкость — качество воспринимаемого звука. Если расположить громкости одного и того же звука в виде ряда, возрастающего в том же направлении, что и сила звука, и руководствоваться воспринимаемыми ухом ступенями прироста громкости (при непрерывном увеличении силы звука), то окажется, что громкость вырастает значительно медленнее силы звука. Согласно закону Вебера — Фехнера, громкость некоторого звука будет пропорциональна логарифму отношения его силы J к силе того же самого звука на пороге слышимости J»: L= K — log J/Jo В этом равенстве К — коэффициент пропорциональности, a L выражает величину, характеризующую громкость звука, сила которого равна J; ее обычно называют уровнем звука. |
gjulf |
физиолог Вебер установил количественную связь между ощущением и раздражением, вызывающим это ощущение. В дальнейшем (1860 г.) Фехнер подверг закон Вебера математической обработке, в результате которой был сформулирован общий психофизический закон Вебера — Фехнера, согласно которому ощущение изменяется пропорционально логарифму раздражения. Согласно этому закону, при увеличении силы звука в 100, 1 000 и т. д. раз ощущение увеличивается соответственно в 2,3 и т. д. раза.
Значит, при снижении шума на 6 дБ в машине станет вдвое тише, а на 3 дБ — тише на 30% (в 1,41 раза, если точнее). А чтобы стало тише в 10 раз, придется снижать шум уже на 20 дБ. Теперь обратный пример. Если некий агрегат выдает «на-гора» шум в 100 дБ, то при включении с ним рядом второго такого же громкость увеличится… Кто сказал «в два раза» ? Вовсе нет. Уровень шума возрастет на 3 дБ, или в 1,41 раза по звуковому давлению.
Sibirica
Закон Бугера — Вебера —.впервые открыт французским ученым П.Бугером.
Согласно этому закону, едва заметное изменение ощущения при изменении интенсивности раздражителя возникает при увеличении исходного раздражителя на некоторую постоянную его долю. Так, исследуя способность человека распознавать тень на экране, который одновременно освещался другим источником света, Бугер показал, что минимальный прирост освещения предмета (дельта I), необходимый для того, чтобы вызвать ощущение едва заметного различия тени от освещенного экрана, зависит от уровня освещенности экрана I, но отношение (дельта I/I) — величина постоянная. К выявлению такой же закономерности пришел несколько позднее, но независимо от Бугера, Э.Вебер. Он проводил эксперименты на различение весов, длин линий и высоты звукового тона, в которых также показал постоянство отношения едва заметного изменения раздражителя к его исходной величине.
Это отношение (дельта I/I), характеризующее величину дифференциального порога, зависит от модальности ощущения: для зрения она равна 1/100, для слуха — 1/10, для осязания — 1/30.
Критика. В дальнейшем было показано, что выявленный закон не имеет универсального распространения, а справедлив только для средней части диапазона сенсорной системы, в котором дифференциальная чувствительность имеет максимальное значение. За пределами же этой части диапазона дифференциальный порог возрастает, особенно в диапазонах абсолютных нижнего и верхнего порогов.
Альтернативные толкования термина закон бугера — вебера(иногда — закон Вебера) — один из основных законов психофизики — установленная для случая различения одномерных раздражителей сенсорных прямо пропорциональная зависимость порога дифференциального от величины раздражителя I, к коей адаптирована (-> адаптация сенсорная) данная система сенсорная: 1Л=К (const). Коэффициент К, получивший название отношения Вебера, различен для разных раздражителей сенсорных: 0.
003 — для высоты звука; 0.02 — для видимой яркости; 0.09 — для громкости звуков и пр. Он фиксирует величину, на которую нужно увеличить или уменьшить раздражитель, чтобы получить едва заметное изменение ощущения. Эту зависимость установил в XVIII в. французский ученый П. Бугер и позднее — независимо — детально изучил немецкий физиолог Э. Г. Вебер, проводивший эксперименты на различение весов, длин линий и высоты звукового тона, в коих тоже показал постоянство отношения едва заметного изменения раздражителя к его исходной величине. В дальнейшем было показано, что выявленный закон не универсален, но справедлив лишь для средней части диапазона восприятия системы сенсорной, где чувствительность дифференциальная имеет максимальное значение. За пределами этой части диапазона порог дифференциальный возрастает, особенно в диапазонах абсолютных нижнего и верхнего порогов. Дальнейшим развитием и отчасти интерпретацией закона Бугера — Вебера стал закон Вебера — Фехнера.:
Чукова, Юлия Петровна — Закон Вебера-Фехнера [Текст] = The Weber-Fechner law : к 150-летию издания книги Г.
Т. Фехнера «Элементы психофизики» : [монография]Поиск по определенным полям
Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:
author:иванов
Можно искать по нескольким полям одновременно:author:иванов title:исследование
Логически операторы
По умолчанию используется оператор AND.
Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:
исследование разработка
author:иванов title:разработка
оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:исследование OR разработка
author:иванов OR title:разработка
оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:исследование NOT разработка
author:иванов NOT title:разработка
Тип поиска
При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться.
Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы. По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак «доллар»:
$исследование $развития
Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:исследование*
Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:«исследование и разработка«
Поиск по синонимам
Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку «#» перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.
#исследование
Группировка
Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:
author:(иванов OR петров) title:(исследование OR разработка)
Приблизительный поиск слова
Для приблизительного поиска нужно поставить тильду «~» в конце слова из фразы. Например:
бром~
При поиске будут найдены такие слова, как «бром», «ром», «пром» и т.д.Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2.
4 разработка По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения — положительное вещественное число.Поиск в интервале
Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO.
Будет произведена лексикографическая сортировка.
author:[Иванов TO Петров]
Будут возвращены результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, Иванов и Петров будут включены в результат.author:{Иванов TO Петров}
Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.
С. Л. Рубинштейн. Основы общей психологии >> Элементы психофизики Наличие зависимости ощущений от внешних раздражении заставляет поставить вопрос о характере этой зависимости, т.
Элементы психофизики Наличие зависимости ощущений от внешних раздражении заставляет поставить вопрос о характере этой зависимости, т. е. об основных закономерностях, которым она подчиняется. Это центральный вопрос так называемой психофизики. Ее основы заложены исследованиями Э. Вебера и Г. Фехнера. Оформление она получила в «Элементах психофизики» (1859) Фехнера, оказавших значительное влияние на дальнейшие исследования. Основной вопрос психофизики — это вопрос о порогах. Различают абсолютные и разностные пороги ощущения или пороги ощущения и пороги различения.
Исследования по психофизике установили прежде всего, что не всякий раздражитель вызывает ощущение.
Он может быть так слаб, что не вызовет никакого ощущения.
Мы не слышим множества вибраций окружающих нас тел, не видим невооруженным глазом множества постоянно вокруг нас происходящих микроскопических изменений.
Нужна известная минимальная интенсивность раздражителя для того, чтобы вызвать ощущение.
Эта минимальная интенсивность раздражения называется нижним абсолютным порогом.
Нижний порог дает количественное выражение для чувствительности: чувствительность рецептора выражается величиной, обратно пропорциональной порогу: Е = I/J, где Е — чувствительность и J — пороговая величина раздражителя.
Наряду с нижним существует и верхний абсолютный порог, т.
е.
максимальная интенсивность, возможная для ощущения данного качества.
В существовании порогов рельефно выступает диалектическое соотношение между количеством и качеством.
Эти пороги для различных видов ощущений различны.
В пределах одного и того же вида они могут быть различны у различных людей, у одного и того же человека в разное время, при различных условиях.
За вопросом о том, имеет ли вообще место ощущение определенного вида (зрительное, слуховое и т.
д.
), неизбежно следует вопрос об условиях различения различных раздражителей.
Оказалось, что наряду с абсолютными существуют разностные пороги различения.
Э.
Вебер установил, что требуется определенное соотношение между интенсивностями двух раздражителей для того, чтобы они дали различные ощущения.
Это соотношение выражено в законе, установленном Вебером: отношение добавочного раздражителя к основному должно быть величиной постоянной: ?J / J = K где J обозначает раздражение, ?J — его прирост, К — постоянная величина, зависящая от рецептора.
Так, в ощущении давления величина прибавки, необходимой для получения едва заметной разницы, должна всегда равняться приблизительно 1/зо исходного веса, т.
е.
для получения едва заметной разницы в ощущении давления к 100 г нужно добавить 3,4 г, к 200 — 6,8 г, к 300 — 10,2 г и т.
д.
Для силы звука эта константа равна1/10, для силы света — 1/100 и т.
д.
Дальнейшие исследования показали, что закон Вебера действителен лишь для раздражителей средней величины: при приближении к абсолютным порогам величина прибавки перестает быть постоянной.
Наряду с этим ограничением закон Вебера допускает, как оказалось, и расширение.
Он применим не только к едва заметным, но и ко всяким различиям ощущений.
Различия между парами ощущений кажутся нам равными, если равны геометрические соотношения соответствующих раздражителей.
Так, увеличение силы освещения от 25 до 50 свечей дает субъективно такой же эффект, как увеличение от 50 до 100.
Исходя из закона Вебера, Фехнер сделал допущение, что едва заметные разницы в ощущениях можно рассматривать как равные, поскольку все они — величины бесконечно малые, и принять их как единицу меры, при помощи которой можно численно выразить интенсивность ощущений как сумму (или интеграл) едва заметных (бесконечно малых) увеличении, считая от порога абсолютной чувствительности.
В результате он получил два ряда переменных величин — величины раздражителей и соответствующие им величины ощущений.
Ощущения растут в арифметической прогрессии, когда раздражители растут в геометрической прогрессии.
Отношение этих двух переменных величин можно выразить в логарифмической формуле: Е = KlogJ + С, где К и С суть некоторые константы.
Эта формула, определяющая зависимость интенсивности ощущений (в единицах едва заметных перемен) от интенсивности соответствующих раздражителей, и представляет собой так называемый психофизический закон Вебера — Фехнера.
Допущенная при этом Фехнером возможность суммирования бесконечных, а не только конечных разностей ощущений, большинством исследований считается произвольной.
Помимо того нужно отметить, что ряд явлений, вскрытых новейшими исследованиями чувствительности, не укладывается в рамки закона Вебера — Фехнера.
Особенно значительное противоречие с законом Вебера — Фехнера обнаруживают явления протопатической чувствительности, поскольку ощущения в области протопатической чувствительности не обнаруживают постепенного нарастания по мере усиления раздражения, а по достижении известного порога сразу же появляются в максимальной степени.
Они приближаются по своему характеру к типу реакций по принципу «все или ничего».
Дальнейшие исследования Г.
Гельмгольца, подтвержденные П.
П.
Лазаревым, заменили первоначальную формулировку закона Вебера — Фехнера более сложной формулой, выражающей общий принцип, управляющий всеми явлениями раздражения.
Однако и попытка Лазарева выразить переход раздражения в ощущение в математических уравнениях не охватывает всего многообразия процессов чувствительности.
Пороги и, значит, чувствительность органов никак не приходится представлять как некие раз и навсегда фиксированные неизменные лимиты.
Целый ряд исследований советских авторов показал их чрезвычайную изменчивость.
Так, А.
И.
Богословский, К.
X.
Кекчеев и А.
О.
Долин показали, что чувствительность органов чувств может изменяться посредством образования интерсенсорных условных рефлексов (которые подчиняются вообще тем же законам, что и обычные двигательные и секреторные условные рефлексы).
Очень убедительно явление сенсибилизации было выявлено в отношении слуховой чувствительности.
Так, А.
И.
Бронштейн1 констатировал понижение порогов слышимости под влиянием повторяющихся звуковых раздражении.
Б.
М.
Теплов обнаружил резкое понижение порогов различия высоты в результате очень непродолжительных упражнений (см.
с.
204 — 205).
В.
И.
Кауфман — в противовес тенденции К.
Сишора, Г.
М.
Уиппла и др.
рассматривать индивидуальные различия порогов звуковысотной чувствительности исключительно как неизменяющиеся природные особенности организма — экспериментально показал, во — первых, зависимость порогов (так же как самого типа) восприятия высотных разностей от характера музыкальной деятельности испытуемых (инструменталисты, пианисты и т.
д.
) и, во — вторых, изменяемость этих порогов (и самого типа) восприятия высотных разностей.
Кауфман поэтому приходит к тому выводу, что способность различения высоты звука в зависимости от конкретных особенностей деятельности данной личности может в известной мере изменяться.
Н.
К.
Гусев пришел к аналогичным результатам о роли практики дегустации в развитии вкусовой чувствительности.
Пороги чувствительности существенно сдвигаются в зависимости от отношения человека к той задаче, которую он разрешает, дифференцируя те или иные чувственные данные.
Один и тот же физический раздражитель одной и той же интенсивности может оказаться и ниже, и выше порога чувствительности и, таким образом, быть или не быть замеченным в зависимости от того, какое значение он приобретает для человека: появляется ли он как безразличный момент окружения данного индивида или становится значимым показателем условий его деятельности.
Поэтому, чтобы исследование чувствительности дало сколько — нибудь законченные результаты и привело к практически значимым выводам, оно должно, не замыкаясь в рамках одной лишь физиологии, перейти и в план психологический.
Психологическое исследование имеет, таким образом, дело не только с «раздражителем», но и с предметом, и не только с органом, но и с человеком.
Этой более конкретной трактовкой ощущения в психологии, связывающей его со всей сложной жизнью личности в ее реальных взаимоотношениях с окружающим миром, обусловлено особое значение психологического и психофизиологического, а не только физиологического, исследования для разрешения вопросов, связанных с нуждами практики.С. Л. Рубинштейн. Основы общей психологии. СПб., 1998.
RSS [email protected]
Закон Вебера
Закон ВебераВебера Закон
E. Х. Вебер в 1834 г. высказал следующее мнение:
Номер в этот пример выдуман; на практике ваши ценности могут отличаться.
Если поднять вверх и удерживая вес 2,0 кг, вы заметите что это требует некоторых усилий. Если добавить к этому весу еще 0,05 кг и подъем, вы можете не заметить никакой разницы между видимым и субъективный вес между 2.0 кг и 2,1 кг веса. Если вы продолжите прибавлять в весе, вы можете обнаружить, что обратите внимание на разницу, когда дополнительный вес равен 0,2 кг. Порог приращения для определения разницы от 2,0 кг вес 0,2 кг. Заметная разница (jnd) составляет 0,2 кг.
Теперь начнем при весе 5,0 кг. Если добавить к этому вес, вы обнаружите, что просто заметная разница составляет 0,5 кг. Нужно добавить 0,5 кг к 5,0 кг веса, чтобы вы заметили очевидную разницу.
По весу величиной, I, 2,0 кг, порог прибавки для обнаружения разницы был я (произносит, дельта I) 0,2 кг.
По весу величины, I = 5,0 кг, порог приращения I = 0,5 кг.
Соотношение I / I для обоих экземпляров (0,2 / 2,0 = 0,5 / 5,0 = 0,1) то же самое. Это Вебера Закон .
Вебера Закон гласит, что отношение порога приращения к интенсивности фона является постоянным.Поэтому, когда вы находитесь в шумной обстановке, вы должны кричать, чтобы вас услышали, а шепот работает в тихом помещении. И когда вы измеряете пороги приращения на различных интенсивности фона пороги увеличиваются пропорционально фону.
Дробь Я / я известен как фракция Вебера (также известная как фракция Фехнера). Если преобразовать уравнение в I = IK, ты можно видеть, что закон Вебера предсказывает линейную зависимость между приращением порог и интенсивность фона.Ниже представлен график некоторых гипотетических данные, показывающие закон Вебера. Наклон линии — это фракция Вебера.
А TVI участок
Порог
По сравнению с интенсивностью
иногда называют графиком TVR для пороговых значений
обнаружения света (пороговое значение в зависимости от яркости).
Закон Вебера не всегда верно, но это хорошая отправная точка для сравнения производительности и как правило большого пальца.
На участке журнала (I) vs log I, наклон полученной прямой равен единице, если выполняется закон Вебера.
A модифицированный версия закона Вебера выглядит следующим образом:
где а — константа, обычно небольшая, которая представляет базовый уровень активности, нужно превзойти.
Вот реально данные Агилара и Стайлза (1954), отображающие пороговые значения прироста.
Каждая кривая отображает одни и те же данные по-разному, используя две оси y. Посмотри, сможешь ли ты интерпретировать данные? Где приблизительно верен закон Вебера?
Продолжить
на |
Новый взгляд на закон Вебера-Фехнера — Penn State
TY — JOUR
T1 — Роль психофизики в фитопатологии
T2 — Новый взгляд на закон Вебера-Фехнера
AU — Nutter, Forrest W.
AU — Эскер, Пол Д.
N1 — Авторские права: Copyright 2008 Elsevier B.V., Все права защищены.
PY — 2006/2
Y1 — 2006/2
N2 — Точность и точность данных оценки тяжести заболевания можно было бы улучшить, если бы было лучшее понимание того, как законы психофизики действительно соотносятся с теорией и практикой фитопатометрия. В связи с этим мы использовали классический метод, разработанный в области психофизики (метод сравнения стимулов), чтобы проверить утверждение Хорсфолла и Барратта о том, что оценщики не могут точно различать уровни тяжести заболевания между 25% и 50%, потому что, согласно Веберу-Фехнеру. По закону острота зрения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя.Мы показываем для двух патосистем, листовой ржавчины пшеницы и ложной мучнистой росы виноградной лозы, что оценщики могут точно различать уровни серьезности заболевания от 25% до 50%, и что, хотя закон Вебера кажется верным, закон Фехнера — нет. Кроме того, на основании наших результатов связь между фактической (истинной) серьезностью заболевания (X) и серьезностью заболевания, оцененной экспертами (F), является линейной, а не логарифмической, как было предложено Хорсфоллом и Барраттом.
AB — Точность и точность данных оценки серьезности заболевания можно было бы улучшить, если бы было лучшее понимание того, как законы психофизики действительно соотносятся с теорией и практикой фитопатометрии.В связи с этим мы использовали классический метод, разработанный в области психофизики (метод сравнения стимулов), чтобы проверить утверждение Хорсфолла и Барратта о том, что оценщики не могут точно различать уровни тяжести заболевания между 25% и 50%, потому что, согласно Веберу-Фехнеру. По закону острота зрения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя. Мы показываем для двух патосистем, листовой ржавчины пшеницы и ложной мучнистой росы виноградной лозы, что оценщики могут точно различать уровни серьезности заболевания от 25% до 50%, и что, хотя закон Вебера кажется верным, закон Фехнера — нет.Кроме того, на основании наших результатов связь между фактической (истинной) серьезностью заболевания (X) и серьезностью заболевания, оцененной экспертами (F), является линейной, а не логарифмической, как было предложено Хорсфоллом и Барраттом.
UR — http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=33646452125&partnerID=8YFLogxK
UR — http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=33646452125&partnerLogx=8Y
U2 — 10.1007 / s 10658-005-4732-9
DO — 10.1007 / s 10658-005-4732-9
M3 — Артикул
AN — SCOPUS: 33646452125
VL — 114
SP — 1998 9 EP — 213
JO — Нидерландский журнал патологии растений
JF — Нидерландский журнал патологии растений
SN — 0929-1873
IS — 2
ER —
Закон Вебера-Фехнера в области инженерной физики
Def : Закон Вебера-Фехнера гласит, что количество изменений, необходимых для сенсорного обнаружения, увеличивается с начальной интенсивностью стимула и пропорционально ей.Изменение стимула, которое будет просто заметным, является постоянным соотношением исходного стимула. Применительно к зрению величина изменения яркости, обнаруживаемая зрительными органами чувств, зависит от текущей яркости и пропорциональна ей.
Закон Вебера – Фехнера объединяет два разных закона человеческого восприятия, которые оба описывают способы уменьшения разрешения восприятия для стимулов большей силы. Эрнст Генрих Вебер (1795–1878) был одним из первых, кто подошел к изучению реакции человека на физический стимул количественно. Закон Вебера гласит, что едва заметная разница между двумя стимулами пропорциональна их величине (и чувствительности субъекта), то есть если вы чувствуете изменение веса 5-фунтовой гантели на 0,5 фунта, вам следует чтобы почувствовать прибавку лишнего фунта к десятифунтовой гантели. Густав Теодор Фехнер (1801–1887), ученый Вебера, позже использовал открытия Вебера для построения психофизической шкалы, в которой он описал взаимосвязь между физической величиной стимула и его (субъективно) воспринимаемой интенсивностью. Закон Фехнера (более известный как шкала Фехнера) гласит, что субъективные ощущения пропорциональны логарифму интенсивности стимула. Масштабирование Фехнера формализовано математически. Фактически, человеческое восприятие зрения и звука работает следующим образом: воспринимаемая громкость / яркость пропорциональна логарифму фактической интенсивности, измеренной с помощью точного нечеловеческого инструмента.
:::
Если вы поднимите и удержите вес 2,0 кг, вы заметите, что это требует определенных усилий.Если вы добавите к этому весу еще 0,05 кг и поднимите его, вы можете не заметить никакой разницы между кажущимся или субъективным весом между гирями 2,0 кг и 2,1 кг. Если вы продолжите прибавлять в весе, вы можете заметить разницу только тогда, когда дополнительный вес будет равен 0,2 кг. Порог приращения для определения разницы от веса 2,0 кг составляет 0,2 кг. Просто заметная разница (jnd) — 0,2 кг.
Теперь начните с груза 5,0 кг. Если вы добавите к этому весу, вы обнаружите, что просто заметная разница равна 0.5 кг. Чтобы заметить разницу, необходимо добавить 0,5 кг к весу 5,0 кг.
Для веса величины I, равной 2,0 кг, порог приращения для обнаружения разницы составлял I (произносится как «дельта I») 0,2 кг.
Для веса величины I = 5,0 кг порог приращения I = 0,5 кг.
Отношение I / I для обоих экземпляров (0,2 / 2,0 = 0,5 / 5,0 = 0,1) одинаково. Это закон Вебера .
Закон Вебера гласит, что отношение порога приращения к интенсивности фона является постоянным.Поэтому, когда вы находитесь в шумной обстановке, вы должны кричать, чтобы вас услышали, в то время как в тихой комнате работает шепот. И когда вы измеряете пороговые значения приращения на фоне различной интенсивности, пороги увеличиваются пропорционально фону.
Фракция I / I известна как фракция Вебера (также известная как фракция Фехнера). Если мы изменим уравнение на I = IK, вы увидите, что закон Вебера предсказывает линейную зависимость между порогом приращения и интенсивностью фона. Ниже приведен график некоторых гипотетических данных, показывающих закон Вебера.Наклон линии — это фракция Вебера.
www.techglads.com
Просмотры сообщений: 119
Закон Вебера при принятии решений: интеграция поведенческих данных у людей с нейрофизиологической моделью
Историческая справка
Джонсон (1980a, b) тщательно проанализировал и сформулировал взаимосвязь между нейрофизиологическими измерениями (отражающими нейронную репрезентацию сенсорной стимуляции на соматосенсорном пути) и поведением вероятностного субъекта, наблюдаемого психофизически.В частности, он предложил строгую теоретическую основу, включающую в качестве явных переменных экспериментальную установку, нейронные представления стимулов, дисперсию нейронных представлений и функциональную зависимость от стимулов, которые они представляют. В этой теоретической схеме он различал: (1) нейронные процессы, кодирующие информацию о периферических стимулах, на которой основано различение, и (2) нейронные процессы, лежащие в основе дискриминации при принятии решений в соответствии с экспериментальной установкой, которую он рассмотрел.Таким образом, Джонсон (1980a, b) смог связать закон Вебера с лежащими в основе нейронными механизмами.
Тем не менее, Джонсон (1980a, b) предположил линейные механизмы и предположил, что нейронное представление стимулов является результатом вызванной стимулом активности и шума. В этом исследовании мы дополняем и расширяем теорию Джонсона (1980a, b), предлагая конкретную реалистичную биофизическую нейронную сеть, реализующую принятие решений в задаче распознавания. Мы обращаемся к тому, как динамика нейронной сети может явно преобразовать базовую нейронную активность и шум в поведении конкретного субъекта.Более того, мы покажем, что динамическая рабочая точка нейронной сети является фундаментальной и неразрывно связана с вероятностным поведением субъектов.
Другими словами, мы предполагаем, как и Джонсон (1980a, b), что отличительной чертой нейрофизиологических измерений является высокая степень вариабельности нейрональной активности как внутри испытаний, так и между ними. Вместо того, чтобы связывать эту изменчивость с плохой выборкой, мы предполагаем, что стохастические колебания в динамике нейронов могут действительно иметь функциональную роль.Действительно, тот факт, что восприятие и поведение во время определенных типов задач могут быть хорошо описаны вероятностными моделями, предполагает связь между стохастичностью на клеточном и поведенческом уровнях. Основная цель настоящего исследования — выяснить механизмы, лежащие в основе этой связи, путем построения вычислительных моделей, которые учитывают измерения как на клеточном, так и на поведенческом уровнях.
Теоретическая основа: нейродинамическая модель
Теоретические модели могут помочь понять лежащие в основе нейродинамические и вычислительные механизмы, ответственные за оценку перцептивных свидетельств, ведущих к принятию решений (Brody et al., 2003; Machens et al., 2005; Deco and Rolls, 2006). Такие модели ограничиваются существующими нейрофизиологическими данными и согласуются с ними (Romo and Salinas, 2001, 2003; Romo et al., 2004). Обычно они включают две популяции возбуждающих нейронов, участвующих в конкурентных взаимодействиях, опосредованных ингибированием. Сенсорный ввод может смещать конкуренцию в пользу одной из популяций, потенциально приводя к постепенному принятию решения, при котором нейроны, принадлежащие к победившей популяции, проявляют повышенную активность, тогда как активность в другой популяции подавляется.
Мы смоделировали нейронную, синаптическую и корковую динамику, лежащую в основе вычисления перцепционной дискриминации, используя теоретическую основу сетей аттракторов (Brunel and Wang, 2001), основанную на принципе предвзятого соревнования / сотрудничества [см. Предыдущие приложения (Rolls and Deco, 2002). ; Deco and Rolls, 2005а, б)]. Эта модель была разработана для учета активности нейронов, реализующих процесс сравнения, обнаруженный в VPC, о чем свидетельствуют записи отдельных клеток и соответствующие показатели поведения у обезьян.Реакция этих нейронов в течение периода сравнения задачи зависит от разницы частот между двумя применяемыми вибротактильными стимулами, знак этой разницы является определяющим фактором для правильного выполнения задачи. Вычислительная модель Deco and Rolls (2006) реализует нейронную сеть, которая может воспроизводить избирательность реакции принятия решений упомянутых нейронов VPC. Механизмы конкуренции и сотрудничества реализуются в сети аттракторов, состоящей из двух периодически связанных популяций возбуждающих нейронов, взаимно связанных с общей тормозящей популяцией.
Модель позволяет надлежащим образом описывать переходные процессы (нестационарность) и вероятностную природу поведения (производительности) путем явного использования всплесков и синаптической динамики однокомпонентных моделей нейронов с интеграцией и запуском (IF) (Tuckwell, 1988) при микроскопический уровень. Это позволило нам использовать реалистичные биофизические постоянные времени, латентности и проводимости для моделирования синаптического тока, что позволило тщательно изучить временные шкалы и частоты возбуждения, участвующие в эволюции нейронной активности.Смоделированные здесь нейронные клетки IF имеют три типа рецепторов, опосредующих приток синаптических токов: EPSC опосредуются рецепторами AMPA (быстрые) и NMDA-глутамат (медленные), тогда как внешние EPSC, наложенные на сеть, управляются рецепторами AMPA. Только. IPSC к возбуждающим и тормозящим нейронам опосредуются рецепторами ГАМК [подробности математической формулировки см. В Brunel and Wang (2001) и Deco and Rolls (2005a, 2006)].
Аттракторная сеть, реализующая механизм сравнения (рис.1) состоит из взаимодействующих нейронов, организованных в дискретный набор популяций (то есть группы возбуждающих или тормозящих нейронов, имеющих одни и те же входы и связи). Сеть содержит 800 N E (возбуждающих) пирамидных клеток и 200 N I ингибирующих интернейронов в соответствии с пропорцией 80% пирамидных клеток по сравнению с 20% интернейронов, обычно наблюдаемых в физиологических исследованиях (Abeles, 1991; Роллс и Деко, 2002). В этой минимальной модели конкретные группы населения кодируют категориальный результат сравнения двух последовательно применяемых вибротактильных стимулов, f1 и f2 (т.е.е., f1> f2 или f1
Биофизическая реалистичная вычислительная модель для вероятностной сети принятия решений, которая выполняет сравнение двух механических колебаний, применяемых последовательно (f1 и f2). Модель реализует динамическую конкуренцию между разными нейронами. Сеть содержит возбуждающие пирамидные клетки и тормозные интернейроны. Нейроны полностью связаны (с синаптической силой, как указано в тексте). Нейроны группируются в популяции. Есть два разных типа населения: возбуждающие и тормозящие.Существует два подтипа возбудительной популяции: специфическая и неселективная. Конкретные группы населения кодируют результат процесса сравнения в задаче вибротактильного различения с двумя интервалами (то есть, является ли f1> f2 или f1 Значения проводимости синапсов между парами нейронов задаются весами соединений, которые могут отклоняться от их значения по умолчанию, 1.Структура и функция сети достигается за счет различной адаптации этих синаптических сил внутри и между популяциями нейронов. Обозначение весов показано на рисунке 1. Мы предполагаем, что связи уже сформированы (например, в результате ранее возникших процессов самоорганизации, таких как обучение по Хеббиану). Мы предполагаем, что два возможных результата решения, f1> f2 и f1 Стационарные состояния сети нейронов интегрирования и активации могут быть исчерпывающе изучены с использованием приведенного согласованного среднего поля, чтобы упростить уравнения интегрирования и включения путем замены, после диффузионного приближения (Tuckwell, 1988), суммы синаптические компоненты — средним компонентом и членом флуктуации. Стационарная динамика каждой популяции может быть описана функцией переноса населения, которая обеспечивает средний уровень популяции как функцию среднего входного тока.Набор стационарных самовоспроизводящихся скоростей ν i для различных популяций и в сети может быть найден путем решения набора связанных уравнений самосогласования. Это позволяет выбрать область параметров, которая показывает желаемое эмерджентное поведение на бифуркационной диаграмме. a В данном случае существенное требование состоит в том, чтобы для стационарных условий различные возможные аттракторы были устойчивыми. Аттракторы, представляющие интерес для нашей задачи, соответствуют активации (высокие скорости всплесков) или неактивации (низкие скорости всплесков) нейронов в определенных популяциях f1> f2 и f1 Мы протестировали группу из восьми человек (от 18 до 35 лет), которые вызвались участвовать в исследовании. Все были правши и сообщили о нормальной тактильной чувствительности. Участники сидели на расстоянии около 60 см от компьютерного монитора с электронно-лучевой трубкой в тускло освещенной, звуконепроницаемой испытательной комнате. Им было приказано направить взгляд на фиксирующий крест в центре экрана.Стимуляцию осуществляли с помощью вибротактильного стимулятора костной проводимости (вибраторы костной проводимости Oticon-A; 3,8 см, 2, вибрирующая поверхность; Oticon, Hamilton, UK). Протоколы были запрограммированы с использованием программного обеспечения Expe6 (Pallier et al., 1997) и запускались на ПК с процессором Pentium (Intel, Санта-Клара, Калифорния). Волны вибрации генерировались звуковой картой ПК и подавались на вибраторы через усилитель (Pioneer-A307; частотная характеристика от 5 Гц до 100 кГц). Стимулятор был прикреплен к дистальной подушечке левого кольцевого пальца с помощью тканевой петли на липучке, так что положение вибратора и давление оставались постоянными на протяжении всего сеанса эксперимента.Испытуемые носили наушники (HD435; Sennheisser, Wedemark, Germany), обеспечивающие белый шум постоянной интенсивности на протяжении всего эксперимента, достаточной для маскировки любого звука, производимого вибротактильными стимуляторами. Эксперимент по частотной дискриминации состоял из двух интервалов с принудительным выбором, в котором два вибротактильных стимула по 500 мс (базовая и частота сравнения, рандомизированный порядок, межстимульный интервал 500 мс) были представлены участнику для классификации.В начале каждого испытания на экране компьютера отображался знак «-» в центре, который временно заменялся знаком «*» во время представления каждой вибрации. После второй вибрации появится «?» знак появлялся в центре экрана, пока не был дан ответ. Задача заключалась в нажатии клавиши (1 или 2), соответствующей стимулу более высокой частоты (соответственно первому или второму). Были протестированы пять различных базовых частот (20, 30, 40, 60 и 80 Гц), хотя для тестирования модели использовались только частоты <50 Гц (флаттер).Это было сделано в попытке задействовать один и тот же тип соматосенсорных рецепторов и путей (рецепторы Мейснера) во всех условиях (Werner and Mountcastle, 1965; Mountcastle et al., 1967; Freeman and Johnson, 1982). Каждой конкретной базовой частоте противостояли восемь различных частот сравнения (± 2, ± 4, ± 6 и ± 8 Гц) в отдельном блоке из 112 испытаний (восемь комбинаций базовой частоты и частоты сравнения представлены по 14 раз каждая). На экспериментальной фазе участникам не было предоставлено никакой обратной связи.Перед этим тестом на распознавание вибрации интенсивность различных вибротактильных стимулов была тщательно отрегулирована индивидуально для каждого участника следующим образом. Учитывая, что воспринимаемая интенсивность вибрации варьируется в зависимости от частоты, потребовались определенные корректировки, чтобы участники основывали свои суждения на частоте. Во-первых, мы определили простой порог обнаружения для каждой базовой частоты, используя чередующиеся лестницы на основе оценки параметров с помощью алгоритма последовательного тестирования (PEST), чтобы отрегулировать усиление звуковой карты для обеспечения 50% эффективности обнаружения.После этой процедуры мы подняли уровень выходного сигнала усилителя на 15% и запустили вторую фазу, чтобы найти точку субъективного равенства интенсивности по вибротактильным частотам. В частности, мы постепенно настраивали выход звуковой карты [уровень звукового давления (SPL)] индивидуально для каждой сравниваемой частоты, чтобы она ощущалась такой же интенсивной, как и соответствующая базовая частота (мы использовали чередующиеся лестницы PEST). Затем для каждого участника и базовой частоты мы нашли наиболее подходящую линию (линейная регрессия) для описания взаимосвязи между частотой (для всех частот сравнения) и SPL и выбрали соответствующие значения интенсивности, которые будут использоваться в эксперименте по дискриминации для каждой частоты сравнения. . После того, как были скорректированы конкретные значения интенсивности для каждой частоты и предмета, и перед заданием по различению частот участники прошли обширную подготовку с визуальной обратной связью, отображаемой на экране компьютера. На начальном этапе обучения мы использовали большие разности частот (> 30 Гц), чтобы познакомить участников с задачей. Во втором тренировочном блоке участникам были представлены меньшие различия частот (20 ± 2 Гц). Третий обучающий блок был разделен на подблоки, соответствующие каждой базовой частоте, и тесты всегда включали базовую частоту в паре с частотами сравнения ± 8 Гц.Каждый из этих подблоков повторялся до достижения производительности 90%. Затем каждый субблок был повторен еще один или два раза, непосредственно перед экспериментальным блоком, соответствующим его базовой частоте. Для тестирования каждого человека потребовалось от 5 до 6 часов, и эксперимент был разделен на две сессии. Все экспериментальные блоки проходили в рамках второй сессии. Как устроен физический мир
влиять на разум? Это глубокий вопрос, имеющий центральное значение для человеческого опыта.
это беспокоило философов на протяжении веков.Мы чувствуем
физический мир вокруг нас, например, с помощью измерения света
интенсивность в глазу, обнаружение изменений давления воздуха в ухе,
обнаруживая изменения давления на нашу кожу, обнаруживая химические вещества в
воздух в носу или химические вещества в пище на языке; но как сделать
эта физическая стимуляция превращается в чувство веса или слуха
слов или вкусной еды? Как происходит измерение
стимулы со стороны тела становятся опытом восприятия в уме? Мы до сих пор не знаем полного ответа, но еще в 1860 году немецкий врач
позвонил Эрнсту Генриху Веберу, работая с коллегой Густавом Фехнером,
обнаружил кое-что весьма увлекательное.Есть простая математическая
правило (уравнение), связывающее силу стимуляции с силой
восприятие, и оно действует во всем диапазоне наших чувств. Этот
называется законом Вебера, и это один из первых примеров
математическая модель, связывающая тело с разумом. Также интересно, что
хотя на самом деле математикой занимался Фехнер, он дал закон как
«подарок» Веберу, имя которого он носит до сих пор. Вебер выполнил несколько классических
эксперименты, чтобы помочь ему разработать правило.Он завязал человеку глаза и дал
ему груз, чтобы держать. Постепенно Вебер прибавил в руке мужчины больше веса,
пока мужчина не указал, что он впервые почувствовал разницу. Вес был
сила раздражителя и способность мужчины замечать
разница в весе была мерой изменения его восприятия. Какие
Вебер обнаружил, что количество лишнего веса, которое он мог добавить, пока
человек мог просто заметить разницу в зависимости от того, сколько там веса
был в руке на старте. Если бы вес был всего 10 г для начала
с добавлением 1 г больше было заметно, если начальный вес был, скажем, 1 кг
то добавленный 1 г лишнего не воспринимался.Этот тип эксперимента, когда
вы манипулируете чем-то в реальном физическом мире и измеряете
восприятие, вызванное в сознании человека, называется психофизикой, и это было
Вебер и Фехнер, которые начали всю эту область исследований. На словах закон Вебера гласит, что чем сильнее оригинал
стимула, тем большее изменение нужно внести, чтобы заметить, что любое
вещь изменилась. Слова всегда полезны, и Вебер мог бы описать его
находки, но глядя на экспериментальные данные, Фехнер смог найти
чудесно простое математическое описание.Если мы назовем
сила стимула S, (например, здесь это будет исходный вес
в руке), и мы можем просто заметить изменение, если увеличим
сила на количество dS, (помните, dS — это количество дополнительного веса, который мы добавляем
когда мы это замечаем), тогда (dS / S) = k, где k — константа, число, которое вы
может получиться из экспериментальных данных. Если мы измеряем константу k для одного конкретного веса
(измеряя и выполняя деление), мы можем затем проверить,
то же самое и с другими весами.Еще лучше мы можем сделать
предсказания проверить. Допустим, мы делаем это для небольшого начального веса 10 г.
где мы можем просто заметить, когда добавляется 1 г лишнего. Закон Вебера гласит: 1 г / 10 г
— константа — здесь 0,1. Используя эту экспериментальную постоянную 0,1, мы можем
предсказать, сколько мы сможем добавить к раздаче (dS), если начнем
с 1 кг (1000 г). По закону (dS / 1000) должно быть равно 0,1, поэтому изменение
с учетом формулы dS = 0,1×1000 = 100гр. Наша математика сделала
конкретное предсказание разума / тела, которое мы теперь можем проверить.Просто используя
описательные слова, которыми мы не могли достичь этой полезной способности. Исследователи экспериментальной психофизики
обнаружил, что если не впадать в крайности, то закон Вебера является хорошим
предсказатель, связывающий силу стимула с восприятием. Закон действует для
вес, яркость света, громкость звука и даже длина линии и имеет
многие приложения в вычислительной технике, например, в дисплеях изображений, компьютерах
обработка графики и звука. Закон Вебера повсюду вокруг нас, хотя вы
возможно не заметил.Спросите себя, почему вы не видите звезды в
днем? Они светятся так же ярко, как ночью. Почему бы не
Вы замечаете тиканье часов шумным днем, когда они есть
в тишине ночи? Это всего лишь закон Вебера в действии. Закон Вебера позволяет количественно оценить восприятие различий между стимулами. Например, это может объяснить, почему мы с меньшей вероятностью обнаружим извлечение трех орехов из чаши, если она полная, чем если она почти пуста.Это пример эффекта величины — явления, при котором субъективное восприятие линейной разницы между парой стимулов постепенно уменьшается, когда средняя величина стимулов увеличивается. Хотя способность различать людей и животных в различных сенсорных модальностях демонстрирует эффект величины, результаты иногда систематически отклоняются от количественных прогнозов, основанных на законе Вебера. Попытка переформулировать закон, чтобы лучше соответствовать данным, полученным в результате задач акустической дискриминации, была названа «почти несоблюдением закона Вебера».Здесь мы проверили вкусовую дискриминацию летучих мышей, питающихся нектаром ( Glossophaga soricina ), чтобы выяснить, точно ли исходная версия закона Вебера предсказывает поведение выбора в задаче с двумя альтернативами принудительного выбора. Как и ожидалось, летучие мыши либо предпочли более сладкий из двух вариантов, либо не проявили предпочтения. У 4 из 6 летучих мышей близость к закону Вебера дала лучшее соответствие, а закон Вебера недооценил эффект величины. Чтобы проверить общность этого наблюдения на нектарниках, мы рассмотрели ранее опубликованные данные о летучих мышах, колибри, медоносных пчелах и шмелях.Во всех группах животных близость к закону Вебера соответствовала лучше, чем закон Вебера. Более того, хотя эффект величины был сильнее, чем предсказывалось законом Вебера у позвоночных, он был слабее, чем предсказывалось у насекомых. Таким образом, позвоночные животные и насекомые, питающиеся нектаром, по-видимому, различаются по тому, как изменяется их выборное поведение при увеличении концентрации сахара. Мы обсуждаем экологические и эволюционные последствия наблюдаемых моделей дискриминации по концентрации сахара. Образец цитирования: Начев В., Стич К.П., Винтер Ю. (2013) Закон Вебера, влияние величины и различие концентраций сахара у животных, питающихся нектаром.PLoS ONE 8 (9):
e74144.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074144 Редактор: Якоб Энгельманн, Университет Билефельда, Германия Поступила: 20 марта 2013 г .; Одобрена: 29 июля 2013 г .; Опубликовано: 10 сентября 2013 г. Авторские права: © 2013 Nachev et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника. Финансирование: Исследование поддержано грантом Volkswagen Foundation. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи. Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует. Способность лиц, принимающих решения, делать выбор, максимизирующий прибыльность, в решающей степени зависит от их способности ощущать и оценивать различия между альтернативными вариантами выбора [1] — [3].Когда происходит последовательная выборка из нескольких вариантов, предполагается, что сравнение стимулов происходит на когнитивных представлениях физических шкал [4] — [6]. Поскольку прямые наблюдения и измерения субъективных ощущений невозможны, отношения между физической и психологической шкалами изучаются путем измерения поведенческой отдачи или нейронной активности. Хорошо известным и широко обсуждаемым психофизическим инвариантом является закон Вебера [1], [4], [6], [7], который гласит, что суждения об изменении стимула находятся в постоянной пропорции от величины стимула (например,грамм. длина линии, измеренная в мм, временной интервал, измеренный в секундах, или концентрация раствора сахара, измеренная в% вес / вес, и т. д.). Дифференциальный порог был определен как наименьшая разница между двумя стимулами, которую наблюдатель может обнаружить. Позднее это определение было расширено, чтобы указать на разницу между двумя стимулами, которые наблюдатель может обнаружить с определенной вероятностью [8] — [12]. В экспериментах величина одного из стимулов обычно остается фиксированной на протяжении всего блока испытаний, и этот стимул называется стандартным стимулом, тогда как второй стимул называется референтным стимулом.Таким образом, закон Вебера можно выразить с помощью дроби Вебера: (1) где a — величина стандартного стимула, Δ π ( a ) — дифференциальный порог между стандартным и референтным вариантом с вероятностью π и c — константа, которая зависит от наблюдателя и сенсорной модальности. В экспериментальных условиях вероятности p ( x , a ) ( дискриминационные характеристики ) того, что стимул с величиной x будет оценен больше, чем стимул с величиной a , обычно измеряется в двух вариантах. принудительный выбор (2AFC) или аналогичные задачи и образуют так называемую психометрическую функцию P a ( x ): = p ( x , a ).Теперь мы определим относительную интенсивность двух стимулов x и a ( x > a ) как (2) Если закон Вебера выполняется, то наблюдатель, сталкивающийся с двумя парами концентраций сахара с одинаковой относительной интенсивностью, должен выбрать стимул с более высокой концентрацией с одинаковой вероятностью в каждой паре концентраций. При выборе между двумя значениями производительность дискриминации обычно улучшается по мере увеличения разницы между вариантами (эффект расстояния) и обычно уменьшается по мере того, как расстояние (абсолютная разница между двумя вариантами) остается постоянным, но средняя величина двух вариантов увеличивается ( эффект величины).Относительная интенсивность и фракция Вебера — это отношения, сочетающие эти два эффекта. Математики продемонстрировали, что до тех пор, пока вероятности дискриминации определяются различиями в значениях психофизических шкал, выбор измерения физической шкалы не имеет значения [8]. Преимущество относительной интенсивности перед фракцией Вебера состоит в том, что ее также можно использовать в ситуациях, когда дихотомия между стандартным и референтным вариантом не применяется. Например, когда варианты представлены одновременно без подсказок, которые можно использовать для определения стандартного варианта в условиях тестирования, оба стимула можно рассматривать как стандартные. Психометрические функции обычно считаются сигмовидными функциями, такими как функции распределения нормального, логистического распределения, распределения Вейбулла и Гамбеля [13] — [16]. Функция Вейбулла имеет то преимущество, что ее можно параметризовать в терминах биологически значимых параметров, порога, наклона и скорости отклонения [13] — [17]. Точка на кривой, находящаяся посередине между нижней и верхней асимптотой (соответствующая характеристикам дискриминации около 75%), называется порогом.Наклон функции на пороге можно интерпретировать как показатель надежности сенсорных характеристик [16]. На этом этапе необходимо провести важное различие между характеристиками распознавания и способностью различать. Фактические измеренные характеристики распознавания обычно ниже ожидаемых из-за отклонений, т. Е. Принятия решения, которое не основано на относительной интенсивности, но может представлять собой ошибку из-за шума, мотивационных проблем или других факторов неперцептивного характера, таких как исследовательское поведение. .Животные, собирающие пищу, сталкиваются с дилеммой разведки и эксплуатации, и им не всегда нужно делать выбор на основе ожидаемых ценностей. В психометрическом анализе предполагается, что наблюдатель имеет постоянную скорость отклонения, то есть постоянную вероятность выбрать вариант не на основе относительной интенсивности, а с использованием альтернативного правила. Частота отклонений рассчитывается как единица минус верхняя асимптота психометрической кривой, умноженная на два. Эмпирические проверки закона Вебера в области акустического [9], [18] и визуального [11] восприятия показали, что для очень высоких величин стимула наблюдатели работают лучше, чем предполагалось.(Фехнер [4] указал, что доля Вебера остается постоянной только для ограниченного диапазона величин стимула.) Показатели дискриминации в этих исследованиях лучше соответствуют выражению, которое позволяет чувствительности расти как степенная функция от величины стимула [9] — [12] 🙁 3) где K ( π ) и β ( π ) — параметры с действительным знаком, которые могут зависеть от значения π , и ξ π ( a ) дает величину стимула, который оценивается больше, чем a с вероятностью π .Если значение β ( π ) равно единице, то закон Вебера выполняется. Было продемонстрировано, что уравнение 3 справедливо в широком диапазоне величин, и поскольку показатель степени β обычно оценивается около 0,9, уравнение 3 называют близким к закону Вебера [9] — [12], [18] . Здесь мы рассмотрим несколько иную формулировку близкого промаха по сравнению с законом Вебера и определим относительную интенсивность близкого промаха двух стимулов с величинами x и a с x > a как (4) Параметр β определяет, насколько сильным является эффект величины по отношению к эффекту расстояния, и если он равен 1, то относительная интенсивность ближнего промаха уменьшается до относительной интенсивности.Таким образом, мы считаем, что закон Вебера выполняется, когда параметр β оценивается равным единице, и применяем близкий к закону Вебера, когда β значительно отличается от единицы. Знание обработки вкусовой информации [7], [19], [20] важно для понимания формирования экономических предпочтений в еде [21] — [24] и может иметь значение для нашего понимания совместной эволюции вознаграждения за нектар и способности животных различать. Различные группы животных, питающихся нектаром, таких как пчелы [24] — [26], птицы [27] — [29] и летучие мыши [23], [30], [31], демонстрируют общую картину предпочтения более сладких растворов сахара и более точная дискриминация при низких концентрациях.(Дискриминация вознаграждений за объем нектара также следует этой схеме, так что пропорции выбора в тестах 2AFC можно сопоставить с относительной интенсивностью стимулов [22], [32], [33].) Хотя результаты соответствовали закону Вебера, в этих исследованиях закон не подвергался строгой проверке. Здесь мы представляем серию тестов 2AFC на летучих мышах, питающихся нектаром ( Glossophaga soricina ), разработанных для непосредственного тестирования, приводят ли пары концентраций с одинаковой относительной интенсивностью к равной вероятности дискриминации (как предсказано законом Вебера).Мы также проверили, является ли относительная интенсивность при почти промахе лучшим предиктором эффективности распознавания, чем относительная интенсивность. Мы использовали метод постоянных стимулов со стандартной кормушкой, дающей вознаграждение с концентрацией сахара 20% вес / вес, и тестовой (референтной) кормушкой, концентрация которой систематически варьировалась. Это позволило нам построить индивидуальные психометрические функции для распознавания концентрации сахара. Наконец, мы проанализировали ранее опубликованные данные о летучих мышах, колибри, медоносных пчелах и шмелях, чтобы проверить, подходит ли закон Вебера или близкое к закону Вебера соответствие критериям дискриминации по концентрации сахара. Обращение с экспериментальными животными соответствовало национальным законам об уходе за животными и проведении экспериментов по лицензии Veterinäramt Bielefeld. Конкретного этического одобрения не требовалось из-за наблюдательного характера исследования, которое не причиняло животным страданий, повреждений или боли. Эксперименты проводились с пятью самками и одним самцом длинноязычных летучих мышей Палласа ( Glossophaga soricina ) из той же колонии в Университете Билефельда.Климатические условия в жилом помещении (примерно 2,2 × 3,4 × 3,7 м) были ок. 25 ° C и прибл. Влажность 60%. Колония получала ad libitum 20% медовой воды, медовой воды, смешанной с дополнительными питательными веществами: Nektar Plus (Nekton®, Günter Enderle, Pforzheim, Германия) и Alete2Folgemilch (Nestle), Multi-Mulgat® (BioWeyxin, Veyx-Pharma GmbH, Schwarzenborn, Германия) и цветочная пыльца, собранная пчелами. Раз в месяц им также предоставляли живых мух ( Musca domestica ). Шесть подопытных были взрослыми старше одного года.Летучие мыши были помечены уникальными метками радиочастотной идентификации (RFID: 12 × 2,1 мм, 124 кГц, Sokymat) с использованием самодельных силиконовых ошейников (общий вес ошейника и RFID = 0,20 г, менее 2,5% от массы тела самой маленькой летучей мыши. ). После эксперимента животных вернули в колонию. Условия освещения во время экспериментов составляли 12-12 LD, и все эксперименты проводились в темную фазу. В ходе экспериментов каждую летучую мышь помещали индивидуально в одну из трех соседних клеток (0.7 × 1,5 × 2,2 м) [34], внутри помещения 3,4 × 3,7 × 3,8 м. Каждая клетка содержала две кормушки с компьютерным управлением на задней стенке и висячий насест. Посещение кормушек автоматически фиксировалось инфракрасными датчиками. Обнаружив посетителя, кормушки доставили фиксированное количество 20 мкл сахарной воды (далее «нектар») в качестве награды, которую летучие мыши удаляли, облизывая, пока ненадолго зависали перед кормушкой. Доставка нектарного вознаграждения контролировалась двумя шприцевыми насосами с использованием двух газонепроницаемых стеклянных шприцев Hamilton (серия 1025).Питатели были подключены к насосам через две идентичные системы пережимных клапанов и трубок (рис. 1). Доступ к каждому кормушке можно блокировать автоматически, перемещая поворотный рычаг с пластиковой защитой перед отверстием кормушки. Детали экспериментальной установки приведены в [34]. Рис. 1. Схематическое изображение системы клетки и кормушки. Два кормушки (кружки) были помещены внутри каждой клетки (прямоугольники с пунктирными контурами). Каждый питатель соединялся трубками (непрерывными линиями) с двумя системами откачки нектара.Один насос (черный P) был подключен к резервуару с 20% раствором сахара (черный N), а другой насос (серый P) был подключен к резервуару с тестовой концентрацией (серый N), которая различалась в зависимости от условий тестирования (Таблица 1). . Поток нектара контролировали с помощью насосов и пережимных клапанов (черные прямоугольники). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074144.g001 Нектар состоял из равных частей фруктозы, глюкозы и сахарозы, растворенных в воде, с соотношением гексозы к сахарозе, аналогичным соотношению в природных нектарах глоссофагина. опыленные растения [35].В течение определенной ночи одна кормушка в каждой клетке получала нектар из одной насосной системы, а другая кормушка из другой системы (рис. 1). Система 1 всегда была заполнена концентрацией 20% мас. / Мас., А концентрация в Системе 2 изменялась на протяжении всего эксперимента. Таким образом, в течение одной ночи концентрация, предлагаемая на каждой кормушке, была фиксированной и не изменялась. Чтобы предотвратить рост бактерий и грибков внутри систем трубок, их регулярно промывали 70% этанолом и или в дополнение к воде. Эксперименты проводились последовательно с двумя группами по три животных в каждой, и каждая группа подвергалась серии тестов 2AFC. Первая группа из трех летучих мышей участвовала в калибровочных испытаниях клеточной системы в течение шести ночей до начала реальных испытаний (Таблица S1). Трое летучих мышей второй группы начали эксперимент в день перевода в клетки. Две кормушки в каждой клетке давали награду за разную концентрацию сахара во время каждой экспериментальной сессии.Каждый сеанс длился 12 часов и состоял из двух фаз: фазы принудительного чередования и фазы выбора. Фаза чередования длилась 100 посещений (50 проб на кормушку) и гарантировала, что летучие мыши испытали обе концентрации нектара одинаково. Строгое чередование достигалось путем закрытия отверстия кормушки пластиковой защитой после каждого посещения. На этапе выбора пластиковые защитные ограждения автоматически снимались с обоих кормушек до конца сеанса, чтобы летучие мыши могли беспрепятственно получить доступ к обоим кормушкам.Во время межсессионного интервала (ISI = 12 ч) свет был включен, и все фидеры были недоступны. Из двух кормушек в каждой клетке одна (стандартная кормушка) всегда давала вознаграждение с концентрацией сахара 20% (632 ммоль л -1 эквивалентов сахарозы, [36]). Концентрация нектара в другом питателе (тестовом питателе) систематически изменялась (таблица 1) и составляла от 8 до 50% вес / вес (от 226 до 1796 ммоль л, -1 эквивалентов сахарозы). Мы избегали концентраций выше 50%, потому что для концентраций сахара выше ∼52% ожидается, что увеличение вязкости приведет к снижению чистого прироста энергии [37], [38].Тестовые концентрации были выбраны симметричными относительно стандартной концентрации 20% по отношению к их относительному значению интенсивности. Последовательность тестовых концентраций в обеих сериях была случайной. Тем не менее, каждое условие было представлено дважды в течение ночи подряд, когда менялись положения кормушек для теста и стандартной концентрации (рис. 1, черные и серые кормушки) в качестве контроля позиционных смещений. Поскольку в клетки подавали нектар из одних и тех же двух насосных систем, последовательность условий испытаний была одинаковой для летучих мышей одной группы.В каждой клетке выбор положения дозатора теста при первом представлении конкретного состояния был псевдослучайным с равным количеством левого и правого начальных положений для исследуемой концентрации. Анализ был ограничен первыми сотней посещений фазы выбора, чтобы проанализировать выбор после равного количества выборок на обоих питателях. Для каждой летучей мыши и каждого условия мы рассчитали относительную интенсивность и эффективность распознавания .Относительную интенсивность рассчитывали как абсолютную разницу между двумя концентрациями сахара, деленную на среднюю концентрацию (см. Уравнение 2). Как объяснялось во введении, эта мера интенсивности аналогична коэффициенту Вебера Δ π (a) / a и отражает ожидания того, что эффективность распознавания должна увеличиваться с разницей (эффект расстояния) и уменьшаться со средней величиной два варианта (эффект величины). Эффективность дискриминации рассчитывалась для двух представлений одного и того же состояния как количество посещений устройства для кормления с более высокой концентрацией сахара, деленное на общее количество посещений ( N = 200).Данные хранятся в цифровом репозитории Dryad: http://dx.doi.org/10.5061/dryad.0838c [39]. Наборы данных для каждого животного были разделены на два подмножества: набор HIGH содержал сравнения с концентрациями, превышающими или равными 20% -ному стандарту (Таблица 1), а набор LOW содержал сравнения с концентрациями, меньшими или равными 20%. % стандарт (таблица 1). Психометрический анализ был проведен на двух наборах данных от каждого человека, и психометрические функции Вейбулла были подогнаны с использованием байесовского алгоритма, предложенного Kuss et al.[15] с использованием R 2.10.1 [40]. В качестве априорной функции для частоты отклонений мы выбрали бета-распределение (2; 10). В качестве порога мы выбрали априорное значение с нормальным распределением со средним значением 1 и стандартным отклонением 0,5, а для наклона — логарифмически нормальное априорное значение со средним значением 2 и стандартным отклонением 1. Мы выполнили 5000 цепей Маркова методом Монте-Карло ( MCMC) выборка выполняется с шагом «чехарда», равным 100. Из индивидуальных психометрических функций, полученных с помощью этого метода, мы вычислили средний порог, наклон и частоту отклонений.Затем мы использовали парные t-тесты для сравнения трех параметров психометрических функций, полученных для наборов данных HIGH и LOW. Прогноз, основанный на законе Вебера, заключался в том, что не будет различий между параметрами из двух наборов. Чтобы проверить, обеспечивает ли близость к закону Вебера большее соответствие наблюдаемым данным, чем закон Вебера, мы индивидуально подобрали психометрические функции в виде сигмоидальных кривых Вейбулла, используя следующее уравнение [15], [23], [24] 🙁 5 ) где x — больше, а a — меньшая из концентраций сахара в тестовых и стандартных дозаторах, м — порог, с — наклон на пороге, π l — скорость отклонения, а β — показатель степени из уравнения 4.Во всех моделях x и a были независимыми переменными, эффективность распознавания была зависимой переменной, а параметры m , s и π l были оценочными параметрами. Используя оценки по информационному критерию Акаике (AIC), мы сравнили нелинейные модели, в которых параметр β был либо фиксирован на единице (уменьшение относительной интенсивности в случае близких событий к относительной интенсивности), либо оценивался в рамках модели. Мы использовали нелинейную функцию наименьших квадратов nls в R2.15,0 [41]. Мы повторно проанализировали данные экспериментов по распознаванию сахара с нектаром летучих мышей, колибри, шмелей и медоносных пчел. При анализе ранее опубликованных работ других авторов мы извлекли числовые значения из опубликованных диаграмм рассеяния с помощью EasyNData [42] и преобразовали концентрацию сахара в процентные единицы веса / веса. Чтобы проверить, соответствует ли близость к закону Вебера наблюдаемым данным лучше, чем закон Вебера, мы проанализировали преобразованные данные, используя процедуру, описанную в предыдущем разделе.Если 95% доверительные интервалы для β в двух разных группах охватывали удобное круглое число, это число было принято как значение β для обеих групп. Это было сделано потому, что иначе невозможно сравнить параметры порога и наклона для психометрических функций на основе относительных интенсивностей, близких к промахам, с различными значениями β . [Сравнение частоты отклонений может быть выполнено независимо от различий в значениях β .] Психометрический анализ различных наборов данных был выполнен с помощью алгоритма Кусса [15] с использованием в качестве независимых переменных значений относительной интенсивности, близких к неудачам, рассчитанных с округленным β значения. Мы использовали данные двухальтернативных экспериментов со свободным выбором на популяции диких электронно-помеченных летучих мышей G. commissarisi , добывающих пищу в массиве 6 × 4 автоматизированных искусственных цветов, которые регистрировали индивидуальный выбор [23]. Одновременно были представлены два типа вознаграждения: половина кормушек доставляла вознаграждение одного типа, а другая половина — второго. Концентрации сахара находились в диапазоне от 5 до 50% мас. / Мас. Асимптотические относительные показатели посещения кормушек с более высокой концентрацией были измерены у 23 человек.Здесь мы проанализировали объединенные данные от всех 23 летучих мышей. Было продемонстрировано, что этот тип объединения данных приводит только к недооценке параметра наклона, но не влияет на порог и частоту отклонения [24]. Такое же объединение было сделано и в остальных проанализированных исследованиях, даже если были доступны отдельные данные, для лучшего сравнения между наборами данных. Повторно проанализированные данные были получены из исследования концентрационных предпочтений у разных видов колибри [43].За приемом пищи из двух соседних кормушек наблюдали с получасовыми интервалами у девяти особей пяти разных видов. Позиции питателей с низкой и высокой концентрацией менялись каждые полчаса, всего от 6 до 12 получасовых интервалов. Концентрации сахарозы находились в диапазоне от 0,15 до 1,10 M (от 5 до 33% мас. / Мас.) С фиксированной разницей в 0,05 M (1,7% мас. / Мас.), 0,10 M (3,4% мас. / Мас.) Или 0,20 М. (6,7% масс.). Данные о производительности дискриминации были извлечены из рисунка 1 в [43]. Мы использовали данные двухальтернативных экспериментов по свободному выбору на двух колониях B. impatiens , содержащих шмелей с электронными метками, которые собирают пищу на массиве автоматизированных с помощью компьютера искусственных цветов [24]. В этих экспериментах использовали 10 синих и 10 желтых кормушек в шахматном порядке на матрице 5 × 2. Вознаграждение доставлялось с вероятностью около 50%, а концентрации сахарозы находились в диапазоне от 15 до 50% мас. / Мас.Эффективность дискриминации измерялась как асимптотическая относительная частота посещений кормушек с более высокой концентрацией. Данные были объединены по трем помеченным особям и неизвестному количеству немаркированных особей и проанализированы вместе. Повторно проанализированные данные были взяты из исследования концентрационных предпочтений у итальянской медоносной пчелы ( Apis mellifera ligustica ) [44]. В этих экспериментах использовались 18 синих и 18 белых кормушек, случайным образом распределенных в квадратном массиве 6 × 6, и концентрации двух цветов кормушек систематически варьировались.Было 27 пар различных концентраций (7 экспериментов × 4 обработки минус 1 обработка из первого эксперимента), для которых измеряли относительную частоту посещений кормушек с более высокой концентрацией для разных наборов из 3–4 пчел за 40 посещений на пчелу на обработку. Средние концентрации сахарозы в семи экспериментах составляли от 0,25 до 1,75 М (от 8,3 до 49% масс / масс), с различиями между двумя цветами кормушки: 0 М (0% масс / масс), 0,2 М (6,7% масс / масс). ), 0,4 М (13,0% масс.) или 0,6 М (19,1% масс.).Данные о производительности дискриминации были извлечены из рисунков с III по IX, глава 4 в [44]. Различительная способность летучих мышей варьировалась в зависимости от величины теста. Летучие мыши либо предпочитали более высокую концентрацию нектара, либо не проявляли предпочтения между референтным и стандартным кормушками (рис. 2). Вопреки прогнозу, основанному на законе Вебера, выражение различий между концентрациями нектара в терминах относительной интенсивности не привело к одинаковым характеристикам различения для наборов данных LOW и HIGH у всех животных (рис. 3).В наборе данных HIGH Bat 4 достиг максимальной производительности дискриминации 0,71, а при максимальной интенсивности ( i = 0,86) ее производительность дискриминации фактически упала до 0,59. Поскольку эти значения привели к высокой неопределенности параметров психометрической функции, мы исключили из дальнейшего анализа точку i = 0,86 как выброс. Рис. 2. Показатели различения при различных концентрациях тестового питателя для шести подопытных. Концентрации сахара в тестовых вариантах приведены по оси абсцисс.Черные кружки представляют собой долю посещений тестового устройства, усредненную по двум представлениям одних и тех же пар концентраций (Таблица 1). Вертикальной пунктирной линией обозначен стандартный вариант (20% по массе). Горизонтальная пунктирная линия указывает уровень вероятности 0,5. Непрерывные линии дают нелинейную аппроксимацию, основанную на модели закона Вебера (уравнение 5 с β = 1). Пунктирные линии показывают нелинейную аппроксимацию, основанную на модели закона Вебера (уравнение 5 с β в качестве свободного параметра). Точка данных для летучей мыши 4 при концентрации сахара 50% (звездочка) была исключена как выброс. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074144.g002 Рис. 3. Показатели дискриминации как функция относительной интенсивности для шести подопытных. Построены те же данные, что и на Рисунке 2, но с относительной интенсивностью по оси абсцисс (см. Методы и Таблицу 1). Черные кружки представляют собой долю посещений стандартной кормушки (с концентрацией 20% мас. / Мас.) При выборе, когда тестовая кормушка имела более низкую концентрацию, чем стандарт (набор данных LOW).Белые квадраты представляют собой долю посещений кормушки для тестов при выборе, когда его концентрация была выше, чем у стандарта (набор данных HIGH). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074144.g003 Средние психометрические функции подопытных значительно различались для наборов данных LOW и HIGH (рисунок 4). Наклон психометрической функции из набора данных HIGH (среднее ± SE = 2,10 ± 0,39) был значительно меньше, чем наклон, полученный из набора данных LOW (3.65 ± 0,41, парный t (5) = 4,47, p = 0,007). Частота отклонений из набора данных HIGH (0,18 ± 0,05) была выше, чем частота отклонений из набора данных LOW (0,10 ± 0,02), но эта разница не достигла значимости (парный t (5) = -2,38, p = 0,06). Пороги двух психометрических функций составляли 0,30 ± 0,07 и 0,21 ± 0,03 для наборов данных HIGH и LOW, соответственно, и существенно не различались (парный t (5) = -1,42, p = 0.21). (С выбросом из набора данных Bat 4, среднее значение ± стандартная ошибка наклона, градиента и порога набора данных HIGH составило 1,93 ± 0,49, 0,19 ± 0,05 и 0,40 ± 0,15, соответственно. Значения t-теста для сравнения наборов данных LOW и HIGH составили t (5) = 5,71, p = 0,002 для наклона, t (5) = -2,67, p = 0,04 для отклонения скорость, а t (5) = -1,38, p = 0,23 для порога.). Рисунок 4.Психометрические кривые для наборов данных LOW и HIGH. По оси абсцисс отложена относительная интенсивность. Черные кружки представляют собой среднюю долю посещений стандартной кормушки (с концентрацией 20% мас. / Мас.) По сравнению с шестью экспериментальными животными при выборе, когда испытуемая кормушка имела более низкую концентрацию, чем стандарт (набор данных LOW). Белые квадраты представляют собой среднюю долю посещений тестовой кормушки для шести экспериментальных животных в вариантах, когда концентрация тестовой кормушки была выше, чем у стандарта (ВЫСОКИЙ набор данных).Чтобы предотвратить перекрытие на графике, нанесены белые квадраты с горизонтальным дрожанием 0,01 вправо. Вертикальные полосы представляют собой стандартные ошибки. Непрерывная кривая представляет психометрическую функцию с параметрами (периодичность, порог и наклон), усредненными по параметрам психометрической функции шести экспериментальных животных, индивидуально оцененных из набора данных LOW. Пунктирная кривая представляет собой среднюю психометрическую кривую, полученную из набора данных HIGH с использованием той же процедуры.Средние значения порога и верхней асимптоты для каждой кривой представлены белыми ромбами. Усы представляют собой стандартные ошибки. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074144.g004 Для двух из шести летучих мышей (Летучие мыши 1 и 6; Рисунок 2; Таблица 2) закон Вебера и близкое к нему нарушение закона Вебера привели к одинаковым результатам. хорошо подходит. Для остальных четырех летучих мышей близость к закону Вебера была значительно лучшей моделью (Летучие мыши 2–5; Рисунок 2; Таблица 2). Расчетное среднее значение (± SE) показателя степени близкого к закону Вебера равнялось 2.44 ± 0,37 и был больше, чем у одной из шести летучих мышей. Во всех проанализированных наборах данных оценки для показателя степени β из уравнения 5 статистически отличались от единицы (рисунок 5; таблица 3). В группе позвоночных животных, питающихся нектаром, β оценивается в 2,39 у G. soricina , 1,43 у G. commissarisi и 2,09 у колибри (таблица 3). 95% доверительный интервал для этих оценок составлял 2.0 у G. soricina и у колибри, но ни один из этих интервалов не перекрывался с доверительным интервалом, оцененным для G. commissarisi (таблица 3). Таким образом, для психометрического анализа β был установлен на уровне 1,4 у G. commissarisi и 2,0 в G. soricina и у колибри. У пчел оценка для β составила 0,29 у A. mellifera ligustica и -0,04 у B. impatiens (Рисунок 5; Таблица 3). 95% доверительный интервал для β в A.mellifera ligustica не охватывал ноль, в отличие от B. impatiens , . Однако, поскольку оба доверительных интервала перекрывались и составляли 0,3, в дальнейших психометрических анализах мы установили β на 0,3 для A. mellifera ligustica и B. impatiens . Рис. 5. Психометрические кривые, основанные на близких относительных интенсивностях для различных видов нектароядных. По оси абсцисс отложены относительные интенсивности при ближнем промахе, определенные в уравнении (4) и масштабированные с различными коэффициентами масштабирования.Символы показывают средние показатели дискриминации, измеренные в различных экспериментах с разными видами. Линии задают подогнанные психометрические функции. ( A ) Психометрические функции для колибри (тонкая линия, пустые кружки) и G. soricina (жирная линия, черные кружки). Показатель степени β в уравнении (4) был зафиксирован на 2, а коэффициент масштабирования был равен 10. Гс. — Glossophaga soricina , настоящее исследование; Troch. — разные виды колибри (Trochilidae), [43].( B ) Психометрическая функция для G. commissarisi (жирная линия, черные кружки). Показатель степени β был зафиксирован на уровне 1,4, а коэффициент масштабирования — 1. G.c. — Glossophaga commissarisi , [23]; ( C ) Психометрические функции для шмелей (жирная линия, черные кружки) и медоносных пчел (тонкая линия, пустые кружки). Показатель степени β был зафиксирован на уровне 0,3, а коэффициент масштабирования был равен 0,1. B.i. — Bombus impatiens , [24]; A.m.l. — Apis mellifera ligustica , [44]. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0074144.g005 Оценки для порога м , наклона с и градиента π l для психометрических функций различных групп животных были следующими: G. soricina: m = 0,12, с = 4,4, π l = 0,11; G. commissarisi: m = 0,14, с = 9,7, π l = 0,06; Trochilidae: м = 0.14, с = 4,3, π l = 0,19; B. impatiens: m = 0,23, с = 4,1, π l = 0,25; A. mellifera ligustica: m = 0,35, с = 1,9, π l = 0,07. Значения отклонений находились в диапазоне 0,06–0,25 и, как и ожидалось, были несколько выше, чем типичные отклонения в исследованиях на людях (0,0–0,10; [15]). Психометрические функции показаны на рисунке 5. Результаты этого исследования (рисунки 2–4; таблица 2), а также повторный анализ ранее опубликованных данных для различных животных, питающихся нектаром (рисунок 5; таблица 3), все подтверждают близость к закону Вебера: лучший предсказатель эффективности дискриминации, чем закон Вебера.Это означает, что когда варианты в двух наборах альтернатив отличаются одной и той же фракцией Вебера, вероятности выбора для каждого из двух вариантов в одном наборе альтернатив все еще изменяются по мере увеличения общей интенсивности. Важно отметить, в каком именно направлении закон Вебера не может предсказать эффективность дискриминации в различных группах животных. Как объяснялось во введении, близкий к закону Вебера промах — это количественное уточнение закона Вебера, представленное как попытка исправить завышенную оценку эффекта величины при применении закона Вебера к данным из задач акустической дискриминации [9] — [12] , [18].В нашем обзоре дискриминации по концентрации сахара у пчел эффект величины также оказался слабее, чем предсказывалось законом Вебера, поскольку показатель степени β был значительно ниже единицы (таблица 3). Однако оценка для β была значительно выше, чем для всех позвоночных (Таблица 3). Таким образом, эффект величины у позвоночных оказался сильнее, чем предсказывал закон Вебера. Оценка экспоненты β для шмелей была равна нулю (Таблица 3), что свидетельствует об отсутствии эффекта величины.Однако 95% доверительный интервал был довольно широким и включал значение, оцененное для медоносных пчел (0,3, таблица 3). Более того, концентрации сахара, проверенные на шмелях, находились только в диапазоне 15–50% мас. / Мас. И, вероятно, были слишком высокими, чтобы можно было обнаружить эффект величины. В полном наборе данных о медоносных пчелах диапазон концентраций сахара был шире (1,7–55,5% по весу). Когда сеансы с концентрациями ниже 10% мас. / Мас. Были удалены из набора данных по медоносным пчелам, оценка для β также была уменьшена до нуля (не показано).Мы предварительно сделали вывод из этого анализа, что эффект величины у пчел невелик и обнаруживается только при тестировании более широкого диапазона концентраций сахара, включая значения ниже 10%. Как упоминалось во введении, психометрическая функция в исследованиях на животных оценивает способность к различению, а не способность к восприятию различения. Животные могут воспринимать различия между доступными вариантами, но распределять посещения между вариантами более равномерно, независимо от ожидаемой ценности.Если мы оспорим предположение о том, что вероятность истечения срока действия (т. Е. Случайного посещения) постоянна и не зависит от предъявляемых стимулов, альтернативным объяснением различий в производительности и наблюдаемого эффекта величины может быть компромисс между эксплуатацией и разведкой. Другими словами, животные могут достичь идеального различения восприятия (для вариантов, которые достаточно отличаются), но чаще теряют способность, когда затраты на сбор информации невысоки, то есть когда пищевые ресурсы богаты или когда животные находятся в высоком энергетическом состоянии.У Drosophila , например, было продемонстрировано, что производительность аппетитной памяти снижается с насыщением [45]. Однако, если более богатая среда способствовала истощению, то летучие мыши G. commissarisi из полевого исследования должны были чаще падать в условиях 5% против 20% и в условиях 15% против 30%, когда среднее общее вознаграждение за сахар составляло выше, чем в условии 5% против 10% (при условии равной воспринимаемой различимости при всех условиях). Наблюдаемые отклонения показывали противоположную картину и были самыми высокими в наихудших условиях (0.04 в условии 5% против 20%, 0,10 в условии 15% против 30% и 0,20 в условии 5% против 10% [23]). Гипотеза переменной скорости задержки не может быть отвергнута на основании этого контраргумента, но мы считаем ее менее вероятным объяснением наблюдаемых паттернов распознавания. В оставшейся части этого раздела мы обсудим различия в способности различать между разными группами животных, питающихся нектаром, и свяжем эти различия с нектарными характеристиками растений, опыляемых в основном позвоночными или пчелами-опылителями.Типичные растения, опыляемые летучими мышами и колибри, имеют разбавленные нектары с концентрацией сахара 13–18% по массе [46], [47] и 23% по массе [46] соответственно. С другой стороны, типичные растения, опыляемые пчелами, обычно содержат нектары с более высокой концентрацией сахара [46]. В эволюционной шкале времени пчелы и опыляемые пчелами растения предшествовали опылителям позвоночных [48], и переходы от опыления насекомыми к опылению позвоночными более обычны, чем наоборот [49], [50]. На основании этих наблюдений выясняется, что переход от опыления пчелами к опылению позвоночных связан с уменьшением концентрации сахара в нектаре.Таким образом, разумно ожидать, что способность распознавать концентрацию сахара может быть разной у пчел и позвоночных, при этом пчелы, возможно, лучше распознают более высокие концентрации. В общем, лучшая характеристика распознавания может быть указана по более низкому градиенту, более низкому порогу и более крутому наклону. Затем мы рассмотрим по очереди каждый из этих трех параметров психометрической функции. Сходные показатели отклонений в разных группах животных предполагают схожие общие мотивационные и исследовательские тенденции.Поскольку частота отклонений довольно низка, психометрические функции у всех животных, вероятно, дают хорошее приближение к фактической способности к восприятию различения. Несколько более высокая частота отклонений у B. impatiens ( π l = 0,25), вероятно, была завышена из-за отсутствия сеансов с очень низкими концентрациями. Пороговое значение и наклон можно напрямую сравнивать только в группах с одинаковой оценкой β . Как подробно описано во введении, β — это параметр, который определяет, насколько сильным будет влияние величины по отношению к эффекту расстояния.Такое сравнение было возможно между G. soricina и колибри с β = 2 и между медоносными пчелами и шмелями с β = 0,3 (при условии, что истинное значение β одинаково у медоносных пчел и шмелей и что оно лучше оценивается в A. mellifera ligustica ). G. soricina имел психометрическую функцию с более низким порогом и более крутым наклоном, чем у колибри (рис. 5А). Это различие согласуется с тем, что летучие мыши часто посещают цветы с еще более разбавленным нектаром, чем колибри.Однако способность различать колибри могла быть недооценена, потому что производительность оценивалась как потребление пищи, а не как асимптотическая частота посещений. Было продемонстрировано, что включение фазы обучения может сдвинуть психометрическую кривую вправо и сгладить ее [17]. Кроме того, психометрические функции для G. soricina и для колибри были более похожи друг на друга, чем любой из них для функции, приспособленной для G. commissarisi (рисунки 5A и 5B; рисунок 6).Более низкая эффективность распознавания у G. commissarisi может быть связана с более высокой сложностью задачи, в которой было доступно 24 кормушки, а не два. В группе пчел психометрическая функция шмелей имела более низкий порог и более крутой наклон, чем у пчел (рис. 5C). Опять же, более низкая производительность медоносных пчел может быть объяснена включением фазы обучения в критерий способности распознавания. Тем не менее, эти две функции были довольно похожи (рис. 5C). Рис. 6. Прогнозируемое относительное предпочтение при выборе между стандартным вариантом и альтернативами с различными растворами сахара. Вертикальная пунктирная линия проходит через концентрацию сахара стандартного варианта на каждой панели. Отличные характеристики дискриминации будут выглядеть как ступенчатая функция при нуле до и после концентрации сахара в стандарте. Чем ближе кривая лежит к вертикальной пунктирной линии, тем лучше прогнозируемая характеристика дискриминации.( A ) Стандартный вариант с концентрацией 10% мас. / Мас. ( B ) Стандартный вариант с концентрацией 25% по массе. ( C ) Стандартный вариант с концентрацией 50% масс. На каждой панели разные строки (см. Легенду в A) дают прогнозируемые предпочтения для альтернативного варианта для разных видов, питающихся нектаром: G.s. — Glossophaga soricina , настоящее исследование; г. — Glossophaga commissarisi , [23]; Troch. — разные виды колибри (Trochilidae), [43]; Б.я. — Bombus impatiens , [24]; A.m.l. — Apis mellifera ligustica , [44]. Значения показателя степени β приведены в легенде. Обратите внимание, что в A в диапазоне концентраций 0–20% насекомые имеют более высокую вероятность выбора энергетически менее выгодного варианта (т. Е. Выбора 5% вместо 10% или выбора 10% вместо 15%), чем позвоночные. Однако в C насекомые гораздо лучше избегают вариантов с содержанием сахара менее 50%. https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0074144.g006 Используя уравнение 5 с соответствующими подобранными параметрами для каждой группы, можно экстраполировать характеристики различения различных животных, питающихся нектаром, в задачах 2AFC для данного стандартного варианта. Это позволяет нам сравнивать характеристики дискриминации для групп с различными параметрами β (рисунок 6). По прогнозам, летучие мыши и колибри превзойдут пчел, если стандартный вариант составляет 10% по массе, а референтный вариант либо более разбавлен, либо более концентрирован, чем стандартный (рис. 6А).Напротив, когда стандартный вариант составляет 50% по массе, а референтный вариант ниже 50% по массе, ожидается, что пчелы превзойдут животных, питающихся нектаром позвоночных (рис. 6C). Ситуация промежуточная со стандартом с концентрацией 25% мас. / Мас. Ожидается, что все животные будут примерно одинаково хорошо различать референтные варианты с концентрациями ниже 25% по весу, но ожидается, что пчелы превзойдут летучих мышей и колибри, если концентрация референтного варианта выше 25% по весу (Рисунок 6B ). Таким образом, если уравнение 5 точно предсказывает характеристики распознавания, то пчелы не просто превосходят позвоночных. Вместо этого относительная способность различения различных видов зависит от контекста: с высокими стандартами пчелы превосходят позвоночных, а с более низкими стандартами позвоночные животные превосходят пчел. Математическое объяснение этого неожиданного предсказания заключается в силе эффекта величины (значение β ). Поскольку эффект величины намного сильнее у позвоночных, их изначально лучшая способность распознавания ухудшается быстрее с увеличением средней концентрации, становясь ниже способности распознавания пчел.Таким образом, опылители, исследованные в этом исследовании, наиболее чувствительны к различиям в концентрации сахара в типичных диапазонах цветов, которые они опыляют естественным образом. Независимо полученные оценки силы эффекта величины были одинаковыми внутри и разными группами животных-опылителей, предполагая, что небольшой эффект у пчел и большой эффект у позвоночных могут быть результатом филогенетических или морфологических ограничений. Мы ожидаем, что бета-оценки для еще непроверенных насекомых и позвоночных опылителей будут соответствовать модели, предложенной в нашем анализе.С другой стороны, мы ожидаем, что по мере того, как нектароядные становятся более специализированными, возникает направленное давление отбора, чтобы порог их психометрической функции, позволяющий различать сахар, становился еще меньше, а наклон — более крутым. Эти гипотезы можно проверить, подвергнув большее количество таксонов нектарных животных филогенетическому анализу параметров психометрической функции [51]. В заключение, психометрический анализ, подобный представленному здесь, может быть полезным инструментом для выявления ожидаемых различий в способности различать между разными животными, питающимися нектаром.Тем не менее, предсказательную силу моделей закона Вебера, близких к неудачам, необходимо проверить эмпирически. Благодарим Алексея Шаца за программирование и Н.-К. Диркесу, Л. Грейнеру, П. Г. Сандхову, М. Шеллеру и С. Селку за помощь в проведении экспериментов. Задумал и спроектировал эксперименты: VN YW KPS. Проведены эксперименты: КПС. Проанализированы данные: В.Н. Написал статью: В.Н. Ю.В. Авторы: Сухмани Сенгар, Андреа Крету, Манвир Сингх Джадж, Гулай
Эмин, Иден Барр, Картер Литтл 14 декабря 2018 Густав Фехнер родился в маленьком городке в Германии, где и получил высшее образование.
из медицинской школы («Энциклопедия Нового Света», 2017).Он был заинтересован
в физике и позже был известен как основоположник психофизики. Он
подчеркнул ключевые концепции физики в своих исследованиях и
становится профессором Лейпцигского университета в Германии. Между
многие опубликованные книги и статьи, современная книга «The
Элементы психофизики »хорошо воспринимается как исследование
взаимосвязь между физическим стимулятором и умственной реакцией. Книга
изображает его новые теории, которые открыты и основаны на физике. Его
работа все еще изучается сегодня, чтобы понять эксперименты и мысли
он когда-то нашел и показал.Пока он продолжал проводить новые
учебы и преподавания, он заболел глазным заболеванием, которое привело к
длительный период постельного режима. Как только Фехнер смог выздороветь, он подключился к
к Богу и начал изучать философию. Наконец-то Фехнер стал
ближе к философии и продолжал преследовать эту страсть через книги
и лекции. Лейпцигский университет, где Фехнер учился и преподавал в течение многих лет Густав Теодор Фехнер родился в деревне в Гросс-Серхен, Германия.
19 апреля 1801 г. («Британская энциклопедия», 2018).Его отец умер, когда
он был молод. Позже Фехнер поступил в университет г.
Лейпциг в 1807 году. Он получил степень доктора медицины в 1822 году, но решил
чтобы не заниматься медициной, вместо этого начал писать сатиру («Новый мир
Энциклопедия », 2017). Позже он заинтересовался математикой и
начал изучать физику. Будучи хорошо осведомленным в своей работе, он был
известен как немецкий физик и философ, который был ключевой фигурой в
основания психофизики. Он опубликовал собственные книги, связанные с
психология и физика. В 1834 году, через год после женитьбы, Фехнер был назначен
профессор физики в Лейпцигском университете в Германии (McGill, Moose
И Рен, 1999). Через несколько лет после того, как он стал профессором, он разработал
проблемы со здоровьем, поскольку он начал испытывать более сильное, чем обычно, истощение. В
1839 г. он заболел глазной болезнью частичной слепоты из-за своего
частые взгляды на солнце во время одного из своих занятий (McGill, Moose &
Рен, 1999). Фехнер был изолирован и не работал на несколько лет из-за
какая депрессия последовала за ним. К 1842 году он начал выздоравливать и вскоре после этого начал учиться
философии и обсуждали идею сознания («Энциклопедия
Британника », 2018). Позже Фехнер дошел до экспериментальной эстетики.
где он определил, какие формы и размеры наиболее эстетичны.
приятно («Британская энциклопедия», 2018). С этого момента он потратил больше всего
в свое время читал публичные лекции, а позже он умер в возрасте 86 лет.
18 ноября 1887 г. («Британская энциклопедия», 2018). Элемент психофизики, Автор: Густав Фехнер Густава Фехнера можно считать важным человеком в психологии
а также физику и философию за его работу с психофизикой.Этот
находку можно описать как количественную связь между
физический стимулятор и умственная реакция и ощущение. («Новый мир
Энциклопедия », 2017 г.) Психофизика будет объяснена более подробно.
потом. Большая часть его исследований и времени как физика была потрачена на изучение
эта теория и дальнейшее ее развитие. Как Фехнер завершил свою работу
связанных с психофизикой, он опубликовал различные статьи для объяснения и
поддерживают развитые теории. В свое время Фехнер написал различные популярные статьи в
сопровождают его находки, наиболее примечательным из которых является «Elemente der
Психофизик, 2 том (Элементы психофизики) ».Эта книга была первой
опубликовано в 1860 году, устанавливая важность экспериментальных
психологии и создания первого взгляда и объяснения теории
психофизика. Опубликованная книга дала имя Фехнеру в
области психологии, поскольку он считался одним из основоположников современного
экспериментальная психология. («Британская энциклопедия», 2018 г.) Его исследование
не только разработал новую теорию, но и позволил изучить эту область в
никогда не испытанный ранее путь; экспериментально и количественно.Психологические процедуры с использованием экспериментальных и количественных методов
он разработан до сих пор. В книгу Фехнер включил
уравнение, чтобы помочь его объяснению психофизики, в частности
теория едва заметных различий. Эта теория изначально была
созданный Эрнстом Генрихом Вебером и развитый Фехнером. («Новый
Всемирная энциклопедия », 2017 г.) Его работа с психофизикой помогла этой области.
психологии следует понимать не только как качественный, но и
количественная наука. По мере того, как Фехнер углублялся в свои открытия, он продолжал публиковать
документы, чтобы следить за его выводами. Некоторые дополнительные документы включают Vorschule
der Aesthetik в 1876 году, в котором объяснялись основные принципы искусства, Das
Büchlein vom Leben nach dem Tod (Книга о жизни после смерти, 1836 г.),
Uber die Physikalische und философский Atomenlehre (Физическое и
Philosophical Atomic Doctrine, 1855) и др. («Новый мир
Энциклопедия », 2017) Фехнер концептуализировал эти разум и тело, хотя
отдельные статьи, на самом деле являются разными сторонами одной реальности.Он также продвинул экспериментальные процедуры, которые до сих пор используются в
экспериментальная психология для измерения ощущений по отношению к
физическая величина раздражителей. Философски Фехнер защищал монизм
в котором единый мир можно увидеть физически одним способом и
другие мысленно («Британская энциклопедия», 2018). Экспериментально он
стремились подтвердить это видение, открыв близкие количественные
взаимосвязь между сознательным опытом и физиологическим стимулом,
в результате обнаружение закона, согласно которому интенсивность ощущения
увеличивается по мере того, как логарифм стимула концептуализирует психофизические
связи.Этот закон доказал наличие доказательной связи
между телом и психикой. Эта формула получила название закона Фехнера-Вебера,
потому что он основан на теории просто заметной разницы,
ранее выдвинутый Эрнстом Генрихом Вебером. Он разработал экспериментальные
процедуры измерения ощущений по отношению к физическому
величина стимулов («Густав Фехнер», без даты). Он предложил три
методы измерения были методом едва заметных различий,
метод постоянных раздражителей и метод средней ошибки.По утверждениям властей, метод постоянных раздражителей, называемый
также метод правильных и неправильных случаев стал наиболее важным
из трех методов. В философии он также был анимистом, поддерживая
что жизнь проявляется во всех объектах вселенной. Фехнер называл свою
концепция Day Vision, в отличие от своего современного материализма — Night
Видение («Марков С.» 2018, 30 сентября). Его величайшим достижением было
в исследовании точных отношений в психологии и
эстетика. Он продемонстрировал, что, поскольку разум можно измерить и
математически понимается, что в психологии возможен расчет.Он
надеялся организовать психофизику и метафизику таким образом, чтобы объединить
философия и гуманитарные науки. В 1865 году интерес Фехнера обратился к
изучение основных эстетических принципов искусства («Густав Фехнер»
2014, 2 апреля). Экспериментальный метод Фехнера стал основой для
экспериментальная психология, а позже вдохновила Вильгельма Вундта, создавшего
первая научная Психологическая лаборатория. Зигмунд Фрейд считал Фехнера пионером психофизики и
основоположник научной и экспериментальной психологии.Он посещал Фехнер
читал лекции в Лейпциге в 1874 году. Он дал ему титул «Великий Г. Т.
Фехнер ». Уильям Джеймс, которого не интересовал количественный анализ или
статистический подход в психологии отвергает психофизический закон
как «идол логова», психологический результат которого — ничто
(«Марков С.», 30 сентября 2018 г.). Выше приведен пример заметных различий, объясняемых законом Вебера-Фехнера.На картинке четыре изображения с разным количеством точек. На двух нижних изображениях есть на 10 точек больше, чем на соответствующем изображении сверху. Между двумя левыми изображениями, где изображения имеют 10 и 20 точек соответственно, есть видимая разница. Напротив, на двух изображениях справа изображения содержат 110 и 120 точек. При сравнении этих двух изображений они на первый взгляд выглядят почти идентичными. Это иллюстрирует очень заметную разницу, которая объясняется в следующем разделе. Изображение получено из Википедии. Густав Фехнер не имел вашего типичного научного «воспитания». Самый
ученые экспериментируют с другими и работают вместе с командами, чтобы
для продолжения своих исследований и выводов. После аварии, когда Фехнер
практически ослепил себя для исследований, он изолировал себя
от общества примерно на три года, именно тогда он
крупнейшее открытие психофизики (Марков, 2018). Его первоначальное любопытство
начал с философии, он считал, что разум и материя — одно и то же
вещь, а не «разум против материи»; это было его основным решением для
высшая философская проблема по Фехнеру.Его гипотеза для
это решение было «разум и тело не рассматриваются как настоящий дуализм, но
— это разные стороны одной реальности »(Eval, 2018). Психофизика — это
по сути, изучение взаимосвязи между умственными переживаниями и
физические раздражители (Eval, 2018). Фехнер воспринял открытие Эрнста Вебера
степени величины одного конкретного стимула приводит к
заметное изменение ощущений. Фехнер применил закон Вебера к своему
исследования и находки, связывая их с измерением
ощущения, связанные со стимулом (Марков, 2018).Это то, что мы сейчас
называют «законом Фехнера — Вебера». Этот закон помогает количественному
психологи и философы не верят, что измерение
ощущения связаны с измеряемым стимулом (Eval, 2018). Он пришел
до трех различных методов измерения; едва заметный
различия, метод постоянных стимулов и метод среднего
ошибка (Eval, 2018). Как ни странно, Фехнер не сделал никаких
Говорят, что для того, чтобы сформулировать свою теорию, он просто
мечтал об этом, а затем преследовал его.Десять лет спустя он написал свою книгу
«Элементы психофизики», которые более подробно объясняют его теорию. После многих часов исследований было очень трудно найти
эксперименты, которые провел Фехнер, чтобы помочь доказать свою гипотезу.
и выводы. Это может быть связано с тем, что он начинал с
философский взгляд, который затем он смог соединить с разными
аспекты физики, которым он преподавал. Его методология противоречила
с чистыми данными, которые следовало сделать, чтобы доказать его
гипотезы и идеи более четко.Однако корреляция с
психофизика и физические раздражители и ментальный аспект психологии
связано с тем, что все они связаны с тем, сколько стимулов мы
может обнаружить, и как мы можем затем обнаружить различия между стимулами в
окружающая среда с нашими сенсорными системами, включая зрение, слух,
вкус, запах и боль (Eval, 2018). Пример того, как это есть
хороший холодный арбуз в жаркий летний день. Ощущение поедания этого
хороший, холодный арбуз затем возвращается в наш мозг, который, по сути,
что интересно психофизикам.Связь между
то, что мы делаем, и различные процессы, которые могут происходить как
отклик. В наше время множество психологов оглядывались на Фехнера.
работы и обсудил его решающее значение для развития
поле. Было написано много статей, в которых также обсуждается его влияние.
как то, что стало с психофизикой со времен Фехнера. В
статья Ж. «Место психофизики в современной нейробиологии».C.A.
Чтение Института нейробиологии Университета Ньюкасла обсуждает
куда ушла психофизика со времен Фехнера, а также если бы работы
ранние психофизики и их идеи по-прежнему актуальны. Читать аргументы
что в то время как небольшие группы людей обычно использовались для
психофизические исследования могут показаться ненадежными, это
по-прежнему так же важно изучать людей, как и животных
(что стало обычной практикой с момента создания психофизических
потому что можно использовать несколько предметов).В статье также обсуждается
технологические достижения и то, как они имеют и могут способствовать повышению роли
психофизика и вывести исследования за пределы того, где они когда-либо были.
Изобретение таких технологий, как компьютеры, помогло на раннем этапе
психофизические идеи модернизируются и улучшаются для использования в современных
психофизика. Рид утверждает, что ранние идеи психофизики человека
не без их проблем. Например, ранняя психофизика в целом
сосредоточены на суждениях, ограниченных небольшими наборами количественных
данные, которые не обязательно отображают полную картину того, как человек
мозг взаимодействует с физическими раздражителями.Несмотря на это, Рид верит
что идеи ранней психофизики человека по-прежнему актуальны в
мир психологии и нейробиологии сегодня (Read, 2015). Другая статья, «Фехнер: 150 лет Elemente der Psychophysik», автор
Дэвид К. Робинсон отмечает 150-летие компании Fechner’s
революционная книга по психофизике. Робинсон обсуждает чистое
значение Фехнера не только в создании психологии, но и
становится известной как собственная наука. После работы Фехнера другие
ученые начали делать свои собственные шаги, вдохновляясь Фехнером,
для развития этой новой области науки.Вильгельм Вундт, вдохновленный
Фехнер открыл то, что многие называют первой психологией.
лаборатории, единственной целью которой является психологическое исследование. Закон Фехнера и
методы психофизических измерений использовались учеными
изучает психологию с момента публикации Elemente der
Психофизик (Робинсон, н.о.). Даже по сей день значение Фехнера и
влияние можно увидеть в большинстве психологических работ. Фехнер оказал большое влияние на психологию современности.Его работа и
влияние можно увидеть во всей психологии; однако можно утверждать
что его влияние гораздо более методологическое, чем теоретическое, поскольку большинство
Работы, как правило, принадлежат другим психологам-историкам. Это сделало вывод
Современные оценки его творчества невероятно трудны. Хотя много
было проведено исследование психолога, обнаружив примечательные и
соответствующие статьи в базах данных, о которых мы узнали в классе, и
также через дополнительные базы данных, размещенные на веб-сайте библиотеки Ватерлоо
был неудачным.Дважды назначены встречи с одним библиотекарем.
связи, (помощник библиотеки), который специализируется на психологии. В
библиотекарь попытался аналогичным образом пройтись по базам данных
протестированы ранее, хотя и гораздо более эффективно и широко. Несмотря на то что
снова не было найдено ни одной важной статьи, на которую можно было бы ссылаться. Несмотря на то, что почти нет
успех, много было изучено о навигации по базам данных
а также как выписывать книги, которые в связи с этим заданием
включая «Жизнь после смерти», написанную Фехнером.К сожалению, книга,
хотя и выглядело многообещающим, не помогло. Помимо оценки, работа Фехнера определенно оказала большое влияние на
Сообщество психологов. Хотя это открыто не обсуждается, работа Фехнера
с законом Вебера-Фехнера, количественно оценивая воспринимаемое изменение стимулов
по сравнению с фактическим математическим представлением указанного изменения,
вероятно, его наиболее часто используемый психологический вклад. Закон
все еще используется сегодня как общий источник данных и так часто используется
для поддержки теорий.Закон ставился под сомнение и обсуждался многими
психологи сверхурочно. В довольно недавней статье, опубликованной
Elsevier Science, (Нейронная основа закона Вебера-Фехнера:
логарифмическая ментальная строка числа — 2003) использует исследования, основанные на числах
нейроны, чтобы противоречить линейным вычислениям относительных стимулов, которые
соблюдать закон Вебера-Фехнера. В статье заявляется, что расчеты
являются более точными, когда выполняются логарифмически, а не линейно, как
— предложил Вебер. Эта критика теории Вебера на самом деле поддерживает
интерпретация закона Фехнером. Некоторые из его других крупных вкладов — это методы постоянных стимулов,
методы деления пополам и связанные с ними психофизические инструменты. Ниже вы найдете 4-х минутное видео; включая важные детали
относительно жизни и деятельности Фехнера. Помогают визуальные эффекты и лаконичный
Резюме озвучено как дополнение для лучшего понимания Экспериментальное поведение человека
участников.
Аппаратура и материалы.
Порядок действий.
Компьютерные науки для развлечения — cs4fn: Закон Вебера: математическая модель разума
Весомый психофизический эксперимент
Скажи это математикой
Я предсказываю, что …
Полезное универсальное правило
Закон Вебера, Влияние величины и различение концентраций сахара у животных, питающихся нектаром
Abstract
Введение
Почти не соответствует закону Вебера
Животные, материалы и методы
Заявление об этике
Субъекты
Клетка и система подачи
График экспериментов
Анализ данных
Психометрический анализ
Закон Вебера против почти несоблюдения закона Вебера
Повторный анализ ранее опубликованных наборов данных
Летучие мыши-нектарники
Данные колибри
Данные шмеля
Данные пчелы
Результаты
Обзор дискриминации в отношении сахара у различных животных, питающихся нектаром
Обсуждение
Благодарности
Вклад авторов
Список литературы
Густав Теодор Фехнер — История психологии 0.1 документация
Абстрактные
Биография
Опубликованные книги и важность элементов психофизики
Ключевые достижения
Психофизика и различные эксперименты, проводимые для подтверждения физических стимулов и психического аспекта психологии
Современные оценки влияния Фехнера
Современные оценки Густава Фехнера
Введение в жизнь и творчество Фехнера: видео