절대 임계값

Absolute threshold

신경과학과 정신물리학에서 절대 문턱은 원래 생명체가 감지할 수 있는 가장 낮은 수준의 자극(빛, 소리, 촉각 등)으로 정의되었다. 신호 검출 이론의 영향 아래에서, 절대 임계값은 특정 시간 백분율(흔히 50%)의 자극이 감지되는 수준으로 재정의되었다.[1] 절대 문턱은 대상자의 동기부여와 기대, 인지 과정, 대상자가 자극에 적응하는지 여부 등 몇 가지 다른 요인에 의해 영향을 받을 수 있다.[2][3]
절대 임계값은 차이 임계값과 비교할 수 있는데, 이는 대상자가 동일하지 않다는 것을 알아차리기 위해 두 자극이 얼마나 달라야 하는지에 대한 척도다.[2]

비전

헤흐트, 슐라어, 피렌느의 랜드마크 1942년 실험은 시력의 절대 임계값을 평가했다. 그들은 다음과 같은 제어장치를 사용하여 인간의 눈이 60%의 시간 동안 감지할 수 있는 최소 광자 수를 측정하려고 했다.[4][5][6]

  • 어두운 적응 – 참가자들은 시각적 민감도를 최적화하기 위해 완전히 어두운 적응(40분 동안 지속되는 과정)되었다.
  • 위치 – 자극은 초점 왼쪽으로 20도(즉, 포베아 오른쪽 20도)의 로드 셀 밀도가 높은 오른쪽 눈의 영역에 제시되었다. 대략 이 정도의 편심(약 20도)은 망막 전체에서 로드 밀도가 가장 높다. 그러나 오른쪽 망막의 해당 위치는 왼쪽 20도 정도로 맹점에 매우 가깝다.
  • 자극 크기 – 자극의 직경은 10분(1분 = 1/60도)이었다. 비록 원래의 연구 논문에서 명시적으로 언급되지는 않았지만, 이것은 빛 자극이 동일한 신경 섬유에 연결된 막대 세포에만 떨어지도록 했다(이것을 공간적 총합 영역이라고 한다).
  • 파장 – 자극 파장은 로드 셀의 최대 민감도(510 nm)와 일치한다.
  • 자극 지속 시간 – 0.001초(1ms)

연구원들은 5-14개의 광자만 방출하면 시각적 경험을 이끌어낼 수 있다는 것을 발견했다. 그러나, 반사(각막으로부터)와 흡수, 그리고 안구 매체의 투과율과 관련된 다른 요소들로 인해 이들 중 약 절반만이 망막에 들어갔다. 연구원들은 시험 영역에 있는 500개의 봉 중 5~14개가 각각 하나의 광자를 흡수할 것이며, 하나의 봉이 두 개의 광자를 흡수할 확률은 4%라고 추정했다.

시력에 대한 두 번째 절대 임계값은 최소 광자 플럭스(단위 면적당 초당 광자)를 포함한다. 이 경우 빛은 짧은 파열로 망막의 한 지점에 집중되는 대신 장기간에 걸쳐 넓은 영역을 덮는다. 동공 직경과 빛의 파장을 알면 그 결과를 휘도(평방미터당 약 0.000001 칸델라 또는 10−6 cd/m2)나 망막조도(약 0.00002 Trolands)의 관점에서 설명할 수 있다. 평균 광자가 평균 로드 셀에 의해 흡수될 확률에 대한 추정치를 포함시킴으로써, 로드의 임계 자극은 5000 로드당 대략 1초당 1개의 광자 흡수가 된다.[7]

1954년 생리학 저널의 덴튼과 피렌느는 총절전력 감도 측면에서 확산의 경우, 즉 비교적 큰 (주체가 보는 바와 같이 45도 광원) 유리 구멍에 서리가 내리고, 긴 (5초) 관찰과 결정 시간이 인간의 눈이 안정적으로 구별되기 시작할 수 있다는 것을 발견했다. 녹색(녹색 nm) 조명을 위해 눈에서 약 7.6 × 10와트−14/스테라디언-cm의2 전력 수준으로 비라이트 유리에서 조명한다. 이 출력 수준은 일반적인 광도 곡선에 따라 사용되는 빛의 파장에 따라 달라졌다. 백색광의 경우, 발견된 절대 감도는 5.9 × 10−14 와트 / 스테라디안-cm이었다2. 이 염기 감도는 단안경과 쌍안경 사이에 약 0.03개의 로그 스텝만 변화했다.[8]

1972년 사키트는 신호 검출 원소와 임계 이론의 원소를 결합한 실험을 실시했다. 이 연구의 두 가지 주요 요소는 잘못된 긍정에 대한 높은 내성과 빛이 보이는지 여부를 결정하는 객관식 선택사항이었다. 위에서 설명한 고전적 연구에서는 잘못된 긍정에 대한 허용오차가 너무 낮아서 문턱이 위로 치우쳤다. 다량의 시행을 통계적으로 분석한 결과, 한 봉에 흡수된 광자 각각 6개가 '매우 밝음', 5개는 '밝음', 4개는 '중간한 빛', 3개는 '어렴풋한 빛'으로 나타났다. 두 명의 관찰자는 두 개의 광자를 "조명이 보였는지는 약간 의심스럽다"고 볼 수 있었다. 한 관찰자는 광자 한 개를 "빛이 비쳤는지 매우 의심스럽다"고 보았다. 광자는 "아무것도 보지 못했다"[9][10][11]고 말했다.

청각

주요 기사: 절대청각기준

청력의 절대 문턱은 정상적인 청력을 가진 평균 귀가 다른 소리가 없는 상태에서 들을 수 있는 순수한 음조의 최소 소리 수준이다. 절대 문턱은 유기체가 그냥 들을 수 있는 소리와 관련이 있다.[12][13]
그 예로 조용한 방에서 6미터 떨어진 곳에서 시계가 똑딱거리는 소리를 들을 수 있다.[14] 청각의 문턱은 일반적으로 20μPa(마이크로파스칼) = 2×10pascal−5(Pa)의 RMS 소리 압력으로 보고된다. 그것은 대략적으로 손상되지 않은 청력을 가진 젊은 인간이 1,000Hz에서 감지할 수 있는 가장 조용한 소리다.[15] 청각의 문턱은 주파수에 따라 다르며 귀의 민감도가 1kHz에서 5kHz 사이의 주파수에서 가장 우수하다는 것이 밝혀졌다.[15] 인간은 일반적으로 자신의 이름에 대한 청력 임계값이 낮다. 데니스 P. 카모디와 마이클 루이스는 2006년에 이 현상을 연구했고 뇌 부위가 무작위 이름에 반응하는 것과는 다른 반응을 보인다는 것을 발견했다.[16]

냄새

주요 기사: 냄새 감지 임계값

냄새 감지 임계값은 인간의 후각으로 지각할 수 있는 특정 냄새 화합물의 최저 농도다. 화학 화합물의 문턱은 그 모양, 극성, 부분 전하 및 분자 질량에 의해 부분적으로 결정된다.[17] 각 화합물의 검출 임계값을 담당하는 후각 메커니즘은 잘 이해되지 않으므로 이러한 임계값을 아직 정확하게 예측할 수 없다. 오히려 실험실 환경에서 인체 피사체를 이용한 광범위한 시험을 통해 측정해야 한다.[18]

터치

절대적으로 촉각의 문턱은 벌의 날개가 1cm(0.4인치) 떨어진 곳에서 사람의 뺨 위로 떨어지는 것이다. 몸의 다른 부위는 촉감에 더 민감하기 때문에, 이것은 신체 부위마다 다르다(20).

사람들이 나이가 들수록, 특히 65세 이후에는 접촉의 절대 문턱이 더 커진다. 일반적으로 여성은 절대 문턱이 낮고 촉각도 남성보다 민감하다.[19] 하지만 사람마다 다른 것 같다. 심지어 개인도 자신의 절대적 촉각 한계 내에서 장기적인 변화를 경험한다. 이는 잠재적으로 의료전문가에 의해 감각장애가 평가되는 방식에 영향을 미칠 수 있다.[20]

1974년 울프 린드블럼은 자극의 속도가 절대 임계값에 어떻게 영향을 미치는지 연구했다. WaveTek 자극기는 참가자의 손가락 패드를 직경 2mm 프로브로 "테이핑"하여 절대 접촉 임계값을 측정하는 데 사용되었다. 린드블럼은 참가자의 핑거패드에서 평균 27%의 느린 기계 펄스와 빠른 기계 펄스의 임계치 차이가 있다는 것을 발견했다.[21] 빠른 펄스의 임계값은 5µm, 느린 펄스의 임계값은 80µm이었다. 린드블럼의 연구는 인간이 적어도 촉각을 위해서는 느린 자극보다는 빠른 자극에 더 민감하다는 것을 보여준다.

맛

주요 기사: 맛

1999년에는 J. A. 스틸만, R. P. 모튼, D. 골드스미스는 맛의 절대 임계값을 테스트하는 연구를 수행했고 맛의 자동화된 테스트가 전통적인 테스트만큼 신뢰할 수 있다는 것을 발견했다. 또한, 그들은 혀의 오른쪽이 왼쪽보다 낮은 절대 임계값을 갖는 통계적 중요성을 발견했다. 이 발견은 뇌의 우뇌가 좌뇌보다 미각 자극을 더 잘 처리할 수 있는 가능성으로 이어진다.[22] 단시간 동안 칼로리를 빼앗기는 것은 단맛과 짠맛의 절대 문턱을 낮추고 민감도를 높인다.[23] 임신과 흡연과 같은 다른 요소들은 미각 민감도에 영향을 미칠 수 있다.[24][25]

감각 처리 장애

주요 기사: 감각 처리 장애

어떤 사람들은 그들의 삶의 질을 방해하는 하나 이상의 감각에 대해 비정상적으로 높거나 낮은 절대 임계값을 가진다. 그들은 자극을 피하거나, 그것을 추구하거나, 어쩌면 전혀 알아차리지 못하는 경향이 있다. 이는 자폐증 환자에게 흔히 나타나는 감각통합장애라고도 알려진 감각처리장애로 진단할 수 있는 증상이다.[26]

참고 항목

참조

  1. ^ Colman, Andrew M. (2009). A Dictionary of Psychology. OUP Oxford. p. 3. ISBN 978-0-19-104768-8.
  2. ^ a b "절대 문턱" 게일 심리학 백과사전 2001. Encyclopedia.com에서 2010년 7월 14일 검색
  3. ^ "How Far Can the Human Eye See? Human Visual Acuity LiveScience". Archived from the original on 3 October 2013.
  4. ^ Levine, Michael (2000). Fundamentals of Sensation and Perception (3rd ed.). London: Oxford University Press.
  5. ^ Cornsweet, Tom (1970). "Chapters 2 and 4". Visual Perception. Harcourt Publishing.
  6. ^ Hecht, Selig; Shlaer, Simon; Pirenne, Maurice Henri (20 July 1942). "Energy, Quanta, and Vision". Journal of General Physiology. 25 (6): 819–840. doi:10.1085/jgp.25.6.819. PMC 2142545. PMID 19873316.
  7. ^ Shevell, Steven K. (2003). The Science of Color. Elsevier. pp. 45–6. ISBN 978-0-08-052322-4.
  8. ^ Denton EJ, Pirenne MH (March 1954). "The absolute sensitivity and functional stability of the human eye". J Physiol. 123 (3): 417–42. doi:10.1113/jphysiol.1954.sp005062. PMC 1366217. PMID 13152690.
  9. ^ Uttal, William R. (2014). A Taxonomy of Visual Processes. Psychology Press. p. 389. ISBN 978-1-317-66895-4.
  10. ^ Reike, Fred (2000). Vertebrae Phototransduction and the Visual Cycle. Academic Press. p. 186. ISBN 978-0-08-049673-3.
  11. ^ Bialek, William (2012). Biophysics: Searching for Principles. Princeton University Press. p. 40. ISBN 978-1-4008-4557-6.
  12. ^ Durrant J D, Lovrinic J. H. 1984. 청력 과학의 기초. 세컨드 에디션. 미국: 윌리엄스 & 윌킨스
  13. ^ 2004년 Gelfand S A. 심리학적, 생리학적 음향에 대한 소개 듣기. 제4판. 미국: 마르셀 데커
  14. ^ "Absolute Threshold". psychology.jrank.org. Retrieved 11 March 2020.
  15. ^ a b 1990년 S A, Gelfand. 청력: 심리학적, 생리학적 음향에 대한 소개. 제2판 뉴욕과 바젤: Marcel Dekker, Inc.
  16. ^ Carmody, D. P.; Lewis, M. (2006). "Brain activation when hearing one's own and others' names". Brain Research. 1116 (1): 153–158. doi:10.1016/j.brainres.2006.07.121. PMC 1647299. PMID 16959226.
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