פסיכופיזיקה

פסיכופיזיקה היא ענף בפסיכולוגיה, העוסק ביחס שבין הגירויים הפיזיים להם נחשף האדם לבין התחושות הפסיכולוגיות המתעוררות אצלו כתוצאה מחשיפה זו. החוקרים בתחום עוסקים בקשר שבין הגירוי האובייקטיבי-כמותי לבין התחושות הסובייקטיביות שהוא מעורר אצל האדם באמצעות מערכות החישה והתפיסה. הפסיכופיזיקה עוסקת בעיקר בחושי הראייה, השמיעה והמגע (לעיתים רחוקות יותר גם בחושי הטעם והריח), וכן בניתוח תחושות, כמו תפיסת זמן או תנועה. השיטות המודרניות העיקריות לבחינת שאלות פסיכופיזיות הן בדיקות סיפים ותאוריית גילוי האותות. פסיכופיזיקה היא אחד הענפים הראשונים שהתפתחו בפסיכולוגיה, ושהחלו את ביסוסה כתחום מדעי. המונח נטבע לראשונה על ידי גוסטב פכנר ב־1860, כאשר תיאר בספרו, "Elemente der Psychophysik", את מחקריו בנושא הקשר שבין העולם הפיזי לבין האופן בו אנו תופסים אותו. כפיזיקאי ופילוסוף, פכנר ניסה לספק שיטות לבחינת הקשר שבין העולם הנצפה והאובייקטיבי לבין התרשמותו ותחושותיו הפרטיות של האדם לגביו. חשיבות מחקרו של פכנר נבעה מהעובדה שרבים מהמדענים והפילוסופים בני התקופה טענו כי אין אפשרות למדוד את תודעת האדם. פכנר קיבל השראה למחקרו מתוצאות ניסוייו של ארנסט היינריך ובר, אשר בחן בשנות ה־30 של המאה ה־19 את האיכויות הפסיכופיזיות של חושי המגע והראייה ושאת ממצאיו תיאר פכנר בספרו. באחד מניסוייו ביקש ובר מנחקר שעיניו כוסו להעריך את משקלו של חפץ שהחזיק בידיו: הנחקר התבקש להגיב כאשר הוא חש שהמשקל השתנה. ובר הניח עבור פכנר את יסודות הפסיכופיזיקה, כשזיהה כי עבור כל אופנות חושית ישנו הבדל מינימלי בעוצמת הגירוי הנדרש על מנת שאדם יוכל לזהותו. את ההבדל המובחן המזערי ביותר בעוצמת הגירוי ובר כינה JND‏ (Just Noticeable DIfference) וטען כי הוא קבוע בעבור כל אחד מן החושים. ובר ניסח את "חוק ובר" בצורה הבאה: d S = K ⋅ S {\displaystyle dS=K\cdot S} – כאשר k הוא קבוע המשתנה עבור כל חוש (קבוע ובר), S הוא גודל הגירוי ההתחלתי ו־dS הוא ה־JND. כמו כן, ובר מצא כי ה־JND היה יחסי למשקל ההתחלתי שאותו נשא הנחקר בידיו. כלומר, אם המשקל המקורי הוכפל, נדרשה תוספת כפולה של משקל כדי שהנחקר יבחין בהבדל בשנית, אך היחס בין הגירוי ההתחלתי לתוספת נותר קבוע ונבע מערך קבוע ובר עבור אותה אופנות חושית. במחקרים מודרניים נמצא כי חוק ובר נכון לרוב החושים, כל עוד עוצמת הגירוי לא קרובה מדי לסף המוחלט. מגילוייו אלו של ובר, פכנר פיתח סולם לוגריתמי, אשר ידוע בתור "סולם פכנר". פכנר גילה בניסוייו כי לבני אדם שונים רגישות שונה לגירויים שונים. לדוגמה, היכולת לתפוס הבדלים בעוצמת אור עשויה להיות קשורה ביכולת הראייה האינדיבידואלית של אדם ואינה זהה בין אנשים שונים. הוא השתמש בגילוי זה על מנת לערוך במעט את חוק ובר והוסיף לו את מימד התחושה הסובייקטיבית. הוא טען כי עוצמת התפיסה של גירוי נגזרת מהלוגריתם של עוצמת הגירוי האמיתית הנמדדת באמצעים טכנולוגיים שאינם אנושיים. על כן, בשונה מוובר, פכנר טען כי הקשר בין הגירוי לתפיסה שלו אינו ישר, אלא לוגריתמי. כלומר, בעוד שהתוספת הנדרשת לעוצמת הגירוי עולה ככל שעוצמתו ההתחלתית עולה, ה־JND, תחושת האדם כי דבר מה השתנה, נותרת זהה כל העת. פכנר ניסח את החוק שלו, שנקרא כעת "חוק ובר-פכנר" בנוסחה הבאה: p = k log ⁡ S {\displaystyle p=k\log {S}} – כאשר k הוא אותו קבוע ובר, p היא התחושה ו־S הוא העוצמה הפיזיקלית האמיתית של הגירוי. ממצאיהם של ובר ופכנר היוו את אחד הבסיסים להפיכתה של הפסיכולוגיה למדע. ב־1879 הקים אבי הפסיכולוגיה הניסויית, וילהלם וונדט, את המעבדה הראשונה לחקר הפסיכולוגיה באוניברסיטת לייפציג. וונדט, שעסק גם בסטרוקטורליזם, חקר כיצד נותנת התודעה משמעות לגירויים השונים שהחושים מעבירים למוח. אחת השיטות בהן בדק את הנושא הייתה האינטרוספקציה (התבוננות פנימה), עליה גם התבסס פכנר ושעמדה בסתירה לגישה הביהביוריסטית המתחרה. ג'ורג' אליאס מילר (1860–1934) אף הוא ייסד מעבדה גדולה לחקר תחום זה, ותרומותיו שעיצבו תחום זה כפי שאנו מכירים אותו כיום, נופלות רק משל פכנר. במהלך שנות ה־30 החל לתפוס תאוצה מודל הגירוי-תגובה, החוקר את תהליכי העיבוד והתודעה המודעים ושאינם מודעים. בשיטה זו השתמשו צ'ארלס פרס ותלמידו ג'וזף ג'סטרו, כשניסו לחקור ולאשש מבחינה אמפירית את ממצאיו של פכנר והצליחו לעשות כן כמעט עם כל מסקנותיו. השניים השתמשו במערך מחקר עם מדידות חוזרות וסמיות כפולה על מנת לבחון את יכולתם של הנבדקים לזהות שינויים במשקלה של משקולת שהונחה על ידם, בדומה לוובר ופכנר, אך באופן מקצועי ומהימן יותר. גם גישות מודרניות לבחינת התפיסה החושית מודדות את יכולתו של הנבדק להבחין נכונה בקיומו של גירוי או בהבחנה שלו מגירוי אחר – אחת מהשיטות הנפוצות היא תאוריית גילוי האותות, שלוקחת בחשבון גם נטיות אישיות של הנבדק. גישות אלו מתעלמות לרוב מעוצמת התחושה ועוסקות רק בקיומה או היעדרה. הגישה הסובייקטיבית, שעמדתה מתבססת על מחקריו של סטנלי סמית' סטיבנס, עוסקת בתחושה גם באופן כמותי. על אף שגם קודמיו עסקו בתפיסת עוצמה, רק סטיבנס ב־1957 המציא את מושג ה"סילום" או "הערכת עוצמה". סטיבנס מצא כי עבור גירויים מסוימים (דוגמת בהירות) העלייה בעוצמה הנתפסת דומה לסולם הלוגריתמי שהמציא פכנר. אולם, הוא מצא כי גירויים שונים יכולים להניב גם עקומות מסוג שונה – הוא מצא כי עוצמתו הנתפסת של זרם חשמלי למשל עולה באופן מעריכי, כלומר, עלייה דומה בעוצמת הגירוי מניבה בכל פעם עוצמה נתפסת גדולה יותר. מנגד, הוא גם מצא כי בעבור גירויים מסוימים ישנו יחס ישר כמעט מושלם בין עוצמת הגירוי האמיתית לבין זו הנתפסת, כדוגמת אורך קו המצויר על מסך. בניגוד לסולם הלוגריתמי של פכנר, סטיבנס המציא את חוק החזקה של סטיבנס, אשר מתאר באופן מעריכי את הקשר שבין עליה בעוצמת הגירוי הפיזי לעליה בעוצמתו הנתפסת. סטיבנס ניסח את חוק החזקה שלו בצורה הבאה: p = k I a {\displaystyle p=kI^{a}} – כאשר p היא התחושה, k הוא קבוע מתכונתי ליחידות המדידה בשימוש, I היא העוצמה הפיזית האמיתית של הגירוי, והמעריך a הוא קבוע בהתאם לסוג הגירוי. במהלך השנים פותחו שיטות נוספות לבחינת הקשר שבין גירוי לאופן בו הוא נתפס. למשל, על פי הגישה הפנומנולוגית, מתבקשים הנבדקים להתריע כאשר הם מבחינים בגירוי כלשהו. הבחינה יכולה להתבצע ברמה בסיסית מאוד, כמו להבחין בגירוי הקטן מהגירויים האחרים או בגירוי שצבעו שונה מהגירויים האחרים. לחלופין, ניתן גם לבקש מהנבדק להבחין בין ריחות שונים או צלילים בתדרים שונים. כמו כן, לעיתים נבדק גם זמן התגובה של הנבדק בהבחנה של גירויים או בזיהוי שלהם. בפסיכופיזיקה בדרך כלל נעשה שימוש בגירויים שניתן למדוד בצורה אובייקטיבית, כמו טונים טהורים שעוצמתם מתופעלת, או אורות שבהירותם מתופעלת. כל החושים נבחנו – ראייה, שמיעה, מגע, טעם, ריח ותחושות של זמן ותנועה. אולם, ללא תלות בחוש הנבדק, ישנם שלושה תחומי מחקר עיקריים: הסף המוחלט, סף ההבדל וסילום. סף מהווה את עוצמת הגירוי המזערית ביותר המפעילה תגובה אצל האדם – הסף המוחלט היא הנקודה שבה הגירוי יורגש אצל האדם וסף ההבחנה היא הנקודה שבה ההבדל שבין שני גירויים יורגש אצל האדם. גירויים שעוצמתם נמוכה מן הסף הנבדק נחשבים ללא־ניתנים לזיהוי או תת־סיפיים. גירויים שעוצמתם קרובה לסף הנבחן יהיו לרוב ניתנים לזיהוי בפרופורציה מסוימת של ניסיונות. על כן, סף מחושב כנקודה שבה גירוי או שינוי בעוצמתו של גירוי מובחן בפרופורצייה p מתוך סך הניסיונות. הסף המוחלט הוא, כאמור, עוצמת הגירוי המינימלית הנדרשת על מנת שנבדק יבחין בה בפרופורציה מסוימת של ניסיונות (פרופורציה של 50% מהניסיונות נפוצה במיוחד). הסף המוחלט נקרא לעיתים גם סף הגילוי. סף ההבדל (או JND - Just Noticeable Difference) הוא עוצמת ההבדל המינימלית בין גירויים שונים הנדרשת על מנת שהנבדק יבחין בה בפרופורציה מסוימת של ניסיונות. ישנן מספר שיטות לבחינת הסיפים הללו, כאשר שלוש מהעיקריות שבהן נקראת "השיטות הפסיכופיזיות הקלאסיות" ואותן תיאר פכנר בספרו, Elemente der Psychophysik. איכותן של השיטות באה לידי ביטוי בעובדה כי על אף שהומצאו במאה ה־19, הן נמצאות בשימוש גם כיום. בנוסף לשימוש בהן במעבדות מחקר, הן נמצאות בשימוש גם כשעולה הצורך לבחון את הבריאות והתקינות של חושי האדם כמו בדיקות שמיעה סובייקטיביות או בדיקת שדה ראייה. להלן שלוש השיטות הפסיכופיזיות הקלאסיות: בשיטה זו מציג הנסיין לנבדק סדרת גירויים שעוצמתם עולה או כזו שעוצמתם יורדת. כאשר סדרת הגירויים עולה, הגירוי או הגירויים הראשונים שיוצגו לרוב יהיו כאלו שעוצמתם ידועה כתת־סיפית. לאחר מכן, יחל הנסיין להגביר את עוצמת הגירוי, ובכל העלאה יבדוק האם הנבדק חש בגירוי המוצג. הנסיין ימשיך להציג גירויים עד שהנבדק יציין כי הוא חש בגירוי. כאשר סדרת הגירויים יורדת, לרוב הגירויים הראשונים שיוצגו יהיו בעוצמה גבוהה ויונמכו עד אשר יעיד הנבדק כי אינו חש יותר בקיומו של הגירוי. בשל תפיסתו של פכנר ושל רוב החוקרים בתחום כי הסף המוחלט אינו קבוע ועלול להשתנות בין בדיקה לבדיקה ובין נבדק לנבדק, הנסיין מציג לכל נבדק מספר סדרות של גירויים – חלקן יורדות וחלקן עולות. עבור כל סדרה, הסף המוחלט מחושב על בסיס ממוצע בין עוצמת הגירוי שהנבדק הרגיש לבין זו שלא הרגיש. לבסוף, הסף המוחלט של אותו הנבדק מחושב על בסיס ממוצע ממוצעי הסדרות שחושבו בניסוי כולו. לדוגמה – הנסיין מציג לנבדק סדרה של גירויים עולה. תחילה, יציג גירוי בעוצמה 90, שידועה כעוצמה תת־סיפית, אותה לא ירגיש הנבדק. לאחר מכן יציג גירויים בעוצמות גבוהות יותר ויותר – 91, 92, 93, 94 ו־95. לבסוף, בגירוי בעוצמה 96 יעיד הנבדק כי חש בגירוי. הסף המוחלט לאותה הסדרה ייקבע כ־95.5. בסולם יורד, יציג הנסיין תחילה גירוי בעוצמה 101 ולאחר מכן גירויים בעוצמה נמוכה יותר – 100, 99 ו־98. לבסוף, את הגירוי בעוצמה 97 יעיד הנבדק כי אינו חש בכלל. הסף המוחלט לאותה הסדרה ייקבע כ־97.5. הסף המוחלט לאותו נבדק ייקבע כממוצע שני הממוצעים – 96.5. לרוב יוצגו סדרות רבות ולא שתיים. חיסרון בולט בשיטה זו הוא שהנבדק עשוי להמשיך לדווח כי חש בגירוי מסוים גם לאחר שלא חש בו יותר או לדווח מוקדם מדי כי החל או הפסיק לחוש בגירוי. דיווחים שגויים כאלו עשויים לנבוע ממנגנון ההביטואציה שגורם לבעיית ההתמדה, בה נבדק נוטה לדבוק בתשובה מסוימת ולכן ייתכן כי יעיד על תחושה או היעדר שלה ללא קשר לתחושותיו הפיזיות. כמו כן, דיווחים שגויים עשויים לנבוע מציפייה של הנבדק לקיומו או הפסקתו של הגירוי. בעיה נוספת שעלולה להשפיע על תוצאות שיטה זו היא הבדלים פיזיים אינדיבידואלים בין הנבדקים כדוגמת עייפות או קשב נמוך. שיטת ההתאמה כמעט זהה לחלוטין לשיטת הגבולות וההבדל היחידי ביניהן הוא שהנבדק עצמו מגביר/מחליש את עוצמת הגירוי עד שהוא חש/מפסיק לחוש אותו. כלומר, גם בשיטה זו משתמשים במספר סדרות עולות ויורדות וחישוב הסף המוחלט זהה. החסרונות של שיטת הגבולות קיימים גם בשיטה זו. שיטת הגירויים הקבועים נוצרה על מנת להתגבר על חסרונות השיטות הקודמות. שיטה זו היא שיטה סטטיסטית, כך שבמקום להציג את הגירויים בסדרות קבועות ומוגדרות מראש, הגירויים מוצגים לנבדק באופן אקראי. הצגה אקראית של הגירויים מנטרלת את בעיה הציפייה וההתמדה ומנטרלת הבדלים אינדיבידואלים בין הנבדקים, בשל ההקצאה האקראית. לרוב יוצגו לכל נבדק בין חמישה לתשעה גירויים מספר רב של פעמים באופן אקראי. עבור כל עוצמת גירוי מחושבת פרופורציית הניסיונות שבה הצליח הנבדק לזהות אותה. הסף המוחלט יוגדר כעוצמת הגירוי שבה הנבדק הבחין בכ־50% מהמקרים. שיטת הגירויים הקבועים היא המדויקת מבין השיטות מאחר שהיא מצליחה להתגבר על חסרונות השיטות האחרות ובשל הצגת מספר רב מאוד של גירויים לכל נבדק. יתרונה הוא גם חסרונה – השיטה גוזלת זמן רב ולכן במחקרים מסוימים יעדיפו את אחת השיטות האחרות. חוק ובר-פכנר הבעיה הפסיכופיזית פסיכופיזיקה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) פסיכופיזיקה, דף שער בספרייה הלאומית גוסטב פכנר, יסודות הפסיכופיזיקה ישעיהו ליבוביץ, יסודות הבעיה הפסיכופיזית, הוצאת הומניטיס פרס, ניו־יורק, 1974. Fechner, Gustav Theodor (1966) [First published .1860]. Howes, D H; Boring, E G (eds.). Elements of psychophysics [Elemente der Psychophysik]. volume 1. Translated by Adler, H E. United States of America: Holt, Rinehart and Winston. Goldstein, E. B. (2013). Sensation and perception (9th edition). Belmont, Calif: Wadsworth Pub. Co., ISBN 9781133958499 Gescheider G (1997). "Chapter 1: Psychophysical Measurement of Thresholds: Differential Sensitivity". Psychophysics: the fundamentals (3rd ed.). Lawrence Erlbaum Associates. ISBN 978-0-8058-2281-6 Kandel, Eric R.; Jessell, Thomas M.; Schwartz, James H.; Siegelbaum, Steven A.; Hudspeth, A. J. (2013). Principles of neural science. Kandel, Eric R. (5th ed.). New York. p. 451. ISBN 9780071390118 Gescheider, G. A. (1976). Psychophysics: Method and theory. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Fechner, Gustav Theodor (1860). Elemente der Psychophysik [Elements of psychophysics]. band 2. Leipzig: Breitkopf und Härtel. Fechner's law, on the online APA Dictionary of Psychology. Broadbent DE. 1964. Behaviour; Neisser U. 1970. Cognitive psychology. Charles Sanders Peirce and Joseph Jastrow (1885). "On Small Differences in Sensation". Memoirs of the National Academy of Sciences. 3: 73–83. Stevens, S. S. (1957). On the psychophysical law. Psychological Review, 64, 153–181. Gescheider G (1997). "Chapter 2: Psychophysical Measurement of Thresholds: Absolute Sensitivity". Psychophysics: the fundamentals (3rd ed.). Lawrence Erlbaum Associates. ISBN 978-0-8058-2281-6 John Krantz, "Experiencing Sensation and Perception". pp. 2.3–2.4. Gescheider G (1997). "Chapter 3: The Classical Psychophysical Methods". Psychophysics: the fundamentals (3rd ed.). Lawrence Erlbaum Associates. ISBN 978-0-8058-2281-6