Измерение информации в психологии

Количественные оценки информации используются и в экспериментальной психологии, особенно впсихофизике (см. гл. 8) [4, 12, 13]. Здесь мы приведем несколько примеров такого применения теории информации, обратив особое внимание на связь между нейрофизиологическими и психофизическими данными. В психофизических экспериментах испытуемый субъективно оценивает интенсивность стимула (например, направленного в глаза света или давления на кожу) и выражает ее условно-в баллах и т.п. (см. гл. 8 и 10, рис. 8.14). Когда такие оценки даются многократно и откладываются на графике взависимости от объективно измеренной интенсивности стимуляции, получается линия, подобная приведенной на рис. 7.5, Б, с ординатами, соответствующими не импульсации рецептора, а субъективным ощущениям. По полученным точкам можно определить информационное содержание, хотя в психофизическом эксперименте речь идет об информации на уровне сознательного восприятия. Например, когда испытуемого просили оценить интенсивность давления на кожу, информационное содержание составило примерно 3 бит/стимул. Эта величина почти совпадает с полученной для одиночного рецептора давления (см. рис. 7.5, Б).

Если на участок кожи кисти площадью 1 см² оказывается механическое давление, возбуждается примерно 20 афферентных волокон, отходящих от медленно адаптирующихся (МА-) рецепторов. При такой стимуляции в психофизическом эксперименте можно сознательно выделить примерно 3 бит информации относительно интенсивности раздражения. Очевидно, что в рамках субъективного восприятия оценивается лишь малая часть информации, передаваемой афферентными волокнами. В данном кон-

кретном случае остальная (неиспользованная) нейронная информация должна считаться избыточной.

При интерпретации подобных результатов следует учитывать, что общая импульсация возбужденных волокон от МА-рецепторов несет информацию и о размерах, форме, местоположении и характере поверхности раздражителя, давящего на кожу. Все эти показатели могут оцениваться сознательно или бессознательно и измеряться в психофизических экспериментах. Изучение способности испытуемого различать местоположение тактильного стимула на поверхности тела привело к выделению более 200 разных участков поверхности кожи. Следовательно, психофизическая информация о месте раздражения равна примерно 8 бит (Id 256) на стимул. В других экспериментах, последовательно предъявляя два стимула, определяют наименьшую разницу в интенсивности,воспринимаемую испытуемым. В подобных психофизических опытах с холодовой стимуляцией кожи обнаружен порог различения температур, составляющий 0,05°С [13]. Сопоставление психофизических и нейрофизиологических данных о Холодовых стимулах показало, что для их субъективного различия нужна информация, содержащаяся в суммарной импульсации всех афферентных волокон от Холодовых рецепторов (см. рис. 9.13) раздражаемого участка кожи. В данном случае восприятие требует оценки всей поступающей нейронной информации.

Нейронный и психофизический потоки информации. Рассмотрим теперь, как общая сенсорно-нейрофизиологическая информация соотносится с психофизической. Эффективность наших систем передачи информации характеризуется максимальным потоком информации (бит/с), или, иначе, пропускной способностью канала. Например, пропускную способность механорецептора (см. рис. 7.5) определяют экспериментально, постепенно повышая частоту повторения стимулов при одновременном сокращении их длительности. Для длительности стимулов менее 1 с информационное содержание каждого из них уменьшается (см. рис. 7.4), однако, поскольку в единицу времени их число возрастает, в целом поток информации увеличивается. В табл. 7.1 представлены пропускные способности всех рецепторов в различных сенсорных органах, рассчитанные по общему числу афферентных волокон и пропускной способности каждого из них. Здесь же приведены соответствующие данные по психофизической пропускной способности,т.е. по максимальному потоку информации на уровне сознательного восприятия. В последнем случае оценки для зрительной системы основаны на чтении текста, а для слуховой - на восприятии устной речи.

Как мы знаем из собственного опыта, все сознательное внимание можно направить в каждый дан-

ГЛАВА 7. НЕРВНАЯ СИСТЕМА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ 177

 

 

 

 

Таблица 7.1. Сравнение нейронного потока информации и потока информации при сознательном восприятии для пяти сенсорных систем. Слева приводятся оценочные количества их рецепторов и афферентов, а также максимальные суммарные потоки информации в них (пропускные способности канала передачи); справа соответствующие значения максимального потока информации на уровне сознания, т.е. пропускная способность, вычисленная по данным психофизических экспериментов; очень приблизительные оценки сопровождаются знаком (?)
Сенсорная система	Число рецепторов	Число афферентов	Суммарная пропускная способность, бит/с	ЦНС	Пропускная способность психофизического канала, бит/с
Глаза	2108	2106	107	Обработка в ЦНС
Уши	3-104	2-104	105
Кожа	107	106	106
Вкус	3 107	103	103	1 (?)
Запах	7-107	105	105	1 (?)

ный момент только на один сенсорный орган. Поэтому мгновенный осознаваемый поток информации никогда не превышает одной из указанных справа в таблице величин. Следовательно, максимальное его значение при сознательном сенсорном восприятии равно 40 бит/с, что на много порядков меньше, чем на уровне рецепторов (табл. 7.1, слева). Значит, то, что мы воспринимаем в любой момент времени, - лишь крошечная доля проходящего иа наши сенсорные органы потока информации об окружающем мире.

Литература