關鍵概念
生物學
感官
知覺
感受器
引言
你認為你每天用手觸控多少物體?很多!每次你觸控東西時,你的手都能感覺到物體有多光滑、冰冷、溫暖或粗糙。事實上,你的手和手指非常善於感知形狀和表面紋理的細節,以至於你可以僅憑觸控而不用看就能識別物體。但這裡有一個挑戰:你認為你的腳足夠敏感到可以做到同樣的事情嗎?它們能夠僅透過觸控來識別物體嗎?試試這個活動來找出答案!
背景
當我們觸控某物時,我們會獲得關於該物體的許多資訊。這是可能的,因為我們的皮膚包含廣泛的神經末梢和觸覺感受器網路,使其對許多不同型別的刺激敏感。刺激可以是任何觸發皮膚感受器產生反應的東西,例如壓力、溫度、振動或疼痛。一旦感受器被刺激啟用,就會觸發一系列神經衝動並將其傳遞到我們的大腦,然後大腦利用這些資訊來識別物體。然而,僅僅是被動接觸物體不足以識別它。為了辨別其形狀和細節,我們必須透過在手中移動它來積極探索其表面和整個物體。這被稱為觸覺感知。
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為了能夠僅透過觸覺感知來識別物體,我們使用不同的感受器型別,每種型別負責感知不同的刺激。例如,機械感受器感知諸如振動、壓力或紋理的感覺,而熱感受器則對物體的溫度做出反應。特殊的疼痛感受器負責拾取任何可能損害皮膚的東西,而本體感受器可以感知身體不同部位彼此之間以及與周圍環境相關的姿勢。這些感測器的組合使我們能夠僅透過觸控就拾取物體的形狀和溫度以及其表面紋理。然後,收集到的資訊使我們的大腦能夠識別它。
但是,為什麼我們能夠僅用手識別物體呢?是因為我們在觸控物體時,一生都在看到物體在我們面前的經歷嗎?這種視覺和觸覺感知的結合是否以某種方式連線了我們的大腦,使其能夠結合這兩種感官輸入?我們是否在進化上被條件反射為用手“看”?有一個簡單的實驗來調查這些問題。如果我們使用另一個身體部位來識別一個熟悉的物體,而這個身體部位沒有被訓練來做這種任務:你的腳!你認為你的腳能“看”嗎?
材料
椅子
助手
眼罩(例如圍巾)
大約20個要識別的熟悉物體,例如玩具、食物、家居用品、衣服等。(確保這些物體都沒有尖銳的末端或容易破碎。它們的大小應至少與你的拳頭一樣大或與你的手指一樣長。讓你的助手收集這些,並確保你看不到它們。)
準備工作
坐在椅子上。你的腳仍然可以舒適地夠到地面。
讓你的助手蒙上你的眼睛。
讓你的助手從你的環境中拿出20個熟悉的物體。
你只有10秒的時間來識別每個物體,所以一旦你拿到一個物體,你的助手必須慢慢數到10,然後再次把它拿走。
步驟
在仍然蒙著眼睛並坐在椅子上的情況下,請你的助手將其中一個物體放在你的手中。在你的雙手之間移動物體,並探索其形狀和紋理。物體有多大?感覺是溫暖還是寒冷?它的表面是粗糙還是光滑?
一旦你認為你已經識別出物體,就告訴你的助手你的猜測並把它還回去。你能在給定的10秒內識別出它嗎?你覺得識別它容易還是困難?
一旦你的助手拿回物體,他或她就會在不告訴你任何事情的情況下,如果你無法識別它,則將其放在“錯誤”堆中,如果你可以識別它,則將其放在“正確”堆中。這樣,你可以跟蹤你的反應。
在完成第一個物體後,用另外九個物體重複這些步驟,這樣你就用雙手探索了總共10個物體。有沒有你無法及時猜出的物體?你覺得這項任務容易還是困難?在識別物體時,是否有任何刺激對你幫助更大或更小?
對於接下來的10個物體(它們應該與之前的物體不同),你將用腳來識別它們。脫下鞋子和襪子,使你的腳裸露。
在仍然蒙著眼睛並坐著的情況下,讓你的助手將一個物體放在你的腳附近。然後用你的腳和腳趾探索該專案,並在前10秒內再次嘗試猜測該物體的身份。你覺得用腳探索物體容易嗎?比用手容易還是困難?
10秒鐘後做出猜測,讓你的助手把物體拿走。你的助手應該為腳部實驗製作兩個單獨的堆,具體取決於你是否猜對了物體。
按照相同的步驟(僅使用你的腳)來識別剩餘的九個物體。你能用腳感知物體的細節,如表面紋理、形狀或溫度嗎?你能在10秒內識別所有物體嗎?你是否在識別所有物體時遇到困難?
一旦你完成識別所有20個物體(10個用手,10個用腳),摘下眼罩並檢視所有物體。首先,讓你的助手向你解釋你用手猜對和猜錯的物體。你猜對所有的物體了嗎?哪些物體很難或猜錯了?你能想到原因嗎?
接下來,讓你的助手向你展示你用腳猜對和猜錯的物體。你猜對、猜錯或無法及時猜出的物體有多少?你能在10秒的限制內用手還是用腳識別更多的物體?你能解釋你的結果嗎?
額外:除了用雙手和雙腳之外,再次執行相同的實驗(使用不同的物體)。但這次只用一隻手或一隻腳來探索物體。與用雙手和雙腳相比,是更容易還是更困難?使用左腳或右腳或手是否有區別?
額外:不要只允許每個物體10秒鐘,而是花時間直到你能自信地猜測物體的身份。讓你的助手分別計時你用手和腳識別每個物體需要多長時間。你在結果中看到任何趨勢嗎?用手還是腳需要更長的時間?這取決於物體的型別嗎?
額外:探索物體大小如何影響你的結果。用不同大小的物體嘗試相同的測試。哪些更容易識別——大的物體還是小的物體?
觀察和結果
當用手探索物體時,你是否猜對了所有物體?當你用雙手觸控和感覺物體時,你可能能夠識別出大部分物體。你手中的感受器經過訓練並習慣於識別來自物體的各種刺激,例如其表面紋理、形狀和溫度。結合對某些物體外觀和感覺的瞭解,即使你的大腦並沒有真正看到物體,它也能對物體做出積極的識別。10秒鐘可能也足夠讓你對每個物體做出很好的猜測——如果你沒有猜對物體,很可能是因為這是一個你不熟悉、以前沒有見過或觸控過的物體。
用你的腳,一切都會變得更加複雜。原因之一是你的腳與你的手有非常不同的解剖結構。你的腳趾比你的手指短得多,而且靈活性差得多,這使得抓住和包裹物體更加困難。另一個原因是你的腳不習慣像你的手那樣使用它們的觸覺感受器來感覺和探索物體。因此,你應該注意到,當使用腳來識別物體時,你猜錯的次數更多(或無法及時做出猜測)——儘管你可能對你猜對了多少物體感到驚訝!
如果你測量了每個物體的反應時間,你可能會發現用腳識別比用手識別慢。用腳識別也應該隨著物體尺寸的增大而得到改善,因為小物體很難用腳趾抓住。現在你知道不僅你的手,而且你的腳也能夠僅透過觸覺來識別物體,你認為你能“訓練”你的腳,使其和你的手一樣好嗎?
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