عتبة مطلقة

في علم الأعصاب وعلم النفس الفيزيائي ، عُرّف العتبة المطلقة في الأصل بأنها أدنى مستوى للمنبه - كالضوء أو الصوت أو اللمس، إلخ - الذي يمكن للكائن الحي إدراكه. وبتأثير نظرية كشف الإشارة ، أُعيد تعريف العتبة المطلقة بأنها المستوى الذي يُكتشف عنده المنبه بنسبة مئوية محددة (غالبًا 50%) من الوقت. ^{[ 1 ]} ويمكن أن تتأثر العتبة المطلقة بعدة عوامل مختلفة، مثل دوافع الشخص وتوقعاته، والعمليات المعرفية، وما إذا كان الشخص مُتكيفًا مع المنبه. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يمكن مقارنة العتبة المطلقة بعتبة الاختلاف ، وهي مقياس لمدى اختلاف محفزين حتى يلاحظ الشخص أنهما ليسا متطابقين. ^{[ 2 ]}

أجرت هيشت وشلاير وبيرين تجربة رائدة عام 1942 لتقييم العتبة المطلقة للرؤية. حاولوا قياس الحد الأدنى لعدد الفوتونات التي يمكن للعين البشرية اكتشافها بنسبة 60% من الوقت، باستخدام الضوابط التالية: ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

1. التكيف مع الظلام - تم تكييف المشاركين تمامًا مع الظلام (عملية تستغرق أربعين دقيقة) لتحسين حساسيتهم البصرية.
2. الموقع – عُرض المحفز على منطقة في العين اليمنى تتميز بكثافة عالية من الخلايا العصوية ، على بُعد 20 درجة إلى يسار نقطة التركيز (أي 20 درجة إلى يمين النقرة المركزية ). تتميز هذه الزاوية تقريبًا (حوالي 20 درجة) بأعلى كثافة للخلايا العصوية في شبكية العين بأكملها . مع ذلك، فإن الموقع المقابل على شبكية العين اليمنى، على بُعد 20 درجة إلى اليسار، قريب جدًا من البقعة العمياء .
3. حجم المحفز – كان قطر المحفز 10 دقائق قوسية (الدقيقة الواحدة = 1/60 من الدرجة). على الرغم من عدم ذكر ذلك صراحةً في ورقة البحث الأصلية، إلا أن هذا يضمن أن يسقط المحفز الضوئي فقط على الخلايا العصوية المتصلة بنفس الليف العصبي (وهذه تسمى منطقة التجميع المكاني ).
4. الطول الموجي - تطابق الطول الموجي للمحفز مع أقصى حساسية للخلايا العصوية (510  نانومتر).
5. مدة التحفيز – 0.001 ثانية (1 مللي ثانية).

وجد الباحثون أن انبعاث ما بين 5 إلى 14 فوتونًا فقط كافٍ لإحداث رؤية. مع ذلك، لم يصل إلى الشبكية سوى نصف هذه الفوتونات تقريبًا، وذلك بسبب الانعكاس (من القرنية )، والامتصاص، وعوامل أخرى تتعلق بنفاذية الأوساط البصرية. وقدّر الباحثون أن ما بين 5 إلى 14 من أصل 500 خلية عصوية في منطقة الاختبار ستمتص كل منها فوتونًا واحدًا، مع احتمال بنسبة 4% أن تمتص خلية عصوية فوتونين.

يتضمن عتبة مطلقة ثانية للرؤية الحد الأدنى لتدفق الفوتونات (عدد الفوتونات في الثانية لكل وحدة مساحة). في هذه الحالة، يغطي الضوء مجالًا واسعًا على مدى فترة زمنية ممتدة بدلًا من تركيزه على نقطة واحدة على الشبكية في ومضة قصيرة. بمعرفة قطر البؤبؤ وطول موجة الضوء، يمكن وصف النتيجة من حيث الإضاءة (حوالي 0.000001 شمعة لكل متر مربع أو 10⁻⁶ ^شمعة /م² ⁾ أو إضاءة الشبكية (حوالي 0.00002 ترولاند ). وبإضافة تقديرات لاحتمالية امتصاص فوتون متوسط ​​بواسطة خلية عصوية متوسطة، فإن عتبة تحفيز الخلايا العصوية تُقدّر بامتصاص فوتون واحد تقريبًا في الثانية لكل 5000 خلية عصوية. ^{[ 7 ]}

فيما يتعلق بحساسية القدرة المطلقة الكلية، وجد دينتون وبيرين في مجلة علم وظائف الأعضاء عام 1954 أنه بالنسبة للمصادر الضوئية المنتشرة والممتدة، أي مصدر كبير نسبيًا (بزاوية رؤية تبلغ حوالي 45 درجة) عبر فتحة زجاجية مصنفرة، وفترة مراقبة وقرار طويلة (5 ثوانٍ)، يمكن للعين البشرية أن تبدأ في التمييز بشكل موثوق بين الزجاج المضاء وغير المضاء عند مستوى قدرة يبلغ حوالي 7.6 × 10⁻¹⁴ ^واط /ستراديان-سم² ^عند العين  للضوء الأخضر (510 نانومتر). يعتمد مستوى القدرة هذا على طول موجة الضوء المستخدم وفقًا لمنحنى اللمعان المعتاد. أما بالنسبة للضوء الأبيض، فقد بلغت الحساسية المطلقة 5.9 × 10⁻¹⁴ ^واط /ستراديان-سم² ^. لم تتجاوز هذه الحساسية الأساسية 0.03 خطوة لوغاريتمية بين الرؤية أحادية العين (بعين واحدة) والرؤية ثنائية العين (بعينين). ^{[ 8 ]}

في عام ١٩٧٢، أجرى ساكيت تجربةً جمعت بين عناصر كشف الإشارة ونظرية العتبة. تمثلت إحدى العناصر الرئيسية للدراسة في التسامح العالي مع النتائج الإيجابية الخاطئة، وخيار متعدد لتحديد ما إذا كان قد شوهد ضوء أم لا. في الدراسات الكلاسيكية المذكورة أعلاه، كان التسامح مع النتائج الإيجابية الخاطئة منخفضًا جدًا لدرجة أن العتبة كانت متحيزة نحو الأعلى. بناءً على التحليل الإحصائي لعدد كبير من التجارب، بدت ٦ فوتونات امتصها كل منها قضيب واحد تقريبًا في وقت واحد "ساطعة جدًا"، و٥ فوتونات "ساطعة"، و٤ فوتونات "ضوءًا متوسطًا"، و٣ فوتونات "ضوءًا خافتًا". تمكن اثنان من المراقبين من رؤية فوتونين على أنهما " مشكوك في رؤيتهما للضوء". بينما رأى مراقب واحد فوتونًا واحدًا على أنه " مشكوك فيه جدًا رؤيته للضوء". أما عدم رؤية أي فوتونات فقد اعتُبر "عدم رؤية أي شيء". ^{[ ٩ ] [ ١٠ ] [ ١١ ]}

عتبة السمع المطلقة هي أدنى مستوى صوتي لنغمة نقية يمكن للأذن المتوسطة ذات السمع الطبيعي سماعه في غياب أي صوت آخر. وتتعلق هذه العتبة بالصوت الذي يمكن للكائن الحي سماعه بالكاد. ^{[ 12 ] [ 13 ]} مثال على عتبة السمع المطلقة هو سماع دقات ساعة على بُعد ستة أمتار (عشرين قدمًا) من شخص في غرفة هادئة. ^{[ 14 ]} تُقاس عتبة السمع عادةً بمتوسط ​​الضغط الصوتي الفعال (RMS) البالغ 20 ميكروباسكال (μPa) = 2 × 10⁻⁵ ^باسكال ( Pa). وهي تقريبًا أخف صوت يمكن لإنسان شاب سليم السمع سماعه عند تردد 1000 هرتز . ^{[ 15 ]} تعتمد عتبة السمع على التردد ، وقد ثبت أن حساسية الأذن تكون في أفضل حالاتها عند الترددات بين 1 كيلوهرتز و5 كيلوهرتز. ^{[ 15 ]} عادةً ما تكون عتبة السمع لدى البشر أقل عند سماع أسمائهم. درس دينيس ب. كارمودي ومايكل لويس هذه الظاهرة في عام 2006 ووجدا أن مناطق الدماغ تستجيب لاسم الشخص بشكل مختلف عن استجابتها لاسم عشوائي. ^{[ 16 ]}  

عتبة الكشف عن الرائحة هي أدنى تركيز لمركب عطري معين يمكن لحاسة الشم البشرية إدراكه . وتتحدد عتبة المركب الكيميائي جزئيًا بشكله ، وقطبيته ، وشحناته الجزئية ، وكتلته الجزيئية . ^{[ 17 ]} ولا تزال الآليات الشمية المسؤولة عن عتبة الكشف عن كل مركب غير مفهومة تمامًا؛ لذا لا يمكن التنبؤ بهذه العتبات بدقة حتى الآن. بل يجب قياسها من خلال اختبارات مكثفة تُجرى على متطوعين بشريين في بيئات مخبرية. ^{[ 18 ]}

الحد الأدنى المطلق للحساسية للمس هو سقوط جناح نحلة على خد شخص من مسافة سنتيمتر واحد (0.4 بوصة). تختلف حساسية أجزاء الجسم المختلفة للمس، لذا تتباين هذه الحساسية من جزء لآخر (20).

مع تقدم العمر، يزداد الحد الأدنى المطلق للحساسية للمس، خاصةً بعد سن 65. وبشكل عام، تتمتع النساء بحد أدنى مطلق أقل وهنّ أكثر حساسية للمس من الرجال. ^{[ 19 ]} ومع ذلك، يبدو أن هذا يختلف من شخص لآخر. حتى الأفراد أنفسهم يشهدون تباينًا طويل الأمد ضمن حدهم المطلق للحساسية للمس. وهذا قد يؤثر على كيفية تقييم الاضطرابات الحسية من قبل الأطباء. ^{[ 20 ]}

في عام ١٩٧٤، درس أولف ليندبلوم تأثير سرعة التحفيز على العتبة المطلقة. استُخدم جهاز تحفيز WaveTek لقياس العتبة المطلقة للمس عن طريق النقر على طرف إصبع المشارك بمسبار  قطره ٢ مم. وجد ليندبلوم أن هناك فرقًا بنسبة ٢٧٪ في مستوى العتبة بين النبضات الميكانيكية البطيئة والسريعة على طرف إصبع المشارك. ^{[ ٢١ ]} كانت العتبة للنبضات السريعة ٥  ميكرومتر، و٨٠  ميكرومتر للنبضات البطيئة. تُظهر دراسة ليندبلوم أن البشر أكثر حساسية للتحفيز السريع من التحفيز البطيء، على الأقل فيما يتعلق باللمس.

في عام ١٩٩٩، أجرى كلٌّ من جيه إيه ستيلمان، وآر بي مورتون، ودي غولدسميث دراسةً لاختبار العتبة المطلقة للتذوق، ووجدوا أن الاختبار الآلي للتذوق لا يقل موثوقيةً عن الاختبار التقليدي. كما وجدوا دلالةً إحصائيةً على أن الجانب الأيمن من اللسان لديه عتبة مطلقة أقل من الجانب الأيسر. تشير هذه النتيجة إلى احتمال أن يكون النصف الأيمن من الدماغ أكثر كفاءةً في معالجة المحفزات الذوقية من النصف الأيسر. ^{[ ٢٢ ]} يؤدي الحرمان من السعرات الحرارية لفترة قصيرة إلى زيادة الحساسية للأطعمة الحلوة والمالحة، وانخفاض عتبتها المطلقة. ^{[ ٢٣ ]} كما أن عوامل أخرى، مثل الحمل والتدخين، قد تؤثر على حساسية التذوق. ^{[ ٢٤ ] [ ٢٥ ]}

يعاني بعض الأشخاص من عتبة إدراكية عالية أو منخفضة بشكل غير طبيعي لحاسة واحدة أو أكثر، مما يؤثر سلبًا على جودة حياتهم. فهم يميلون إلى تجنب المؤثرات الحسية، أو البحث عنها، أو ربما عدم ملاحظتها على الإطلاق. ويمكن تشخيص هذه الحالة على أنها اضطراب في المعالجة الحسية، يُعرف أيضًا باسم خلل التكامل الحسي، وهو شائع لدى الأشخاص المصابين بالتوحد. ^{[ 26 ]}

• ليمين
• الوظيفة السيكومترية
• العتبة الحسية