En neurociencia y psicofísica , el umbral absoluto se definió originalmente como el nivel más bajo de un estímulo (luz, sonido, tacto, etc.) que un organismo podía detectar. Bajo la influencia de la teoría de detección de señales , el umbral absoluto se ha redefinido como el nivel en el que se detectará un estímulo un porcentaje específico (a menudo el 50%) del tiempo. [1] El umbral absoluto puede verse influenciado por varios factores diferentes, como las motivaciones y expectativas del sujeto, los procesos cognitivos y si el sujeto está adaptado al estímulo. [2] [3]
El umbral absoluto se puede comparar con el umbral de diferencia , que es la medida de cuán diferentes deben ser dos estímulos para que el sujeto note que no son iguales. [2]
En 1942, Hecht , Shlaer y Pirenne realizaron un experimento que marcó un hito y que evaluó el umbral absoluto de la visión. Intentaron medir la cantidad mínima de fotones que el ojo humano puede detectar el 60 % del tiempo, utilizando los siguientes controles: [4] [5] [6]
Los investigadores descubrieron que la emisión de tan solo 5 a 14 fotones podía generar una experiencia visual. Sin embargo, solo alrededor de la mitad de ellos ingresaban en la retina, debido a la reflexión (de la córnea ), la absorción y otros factores relacionados con la transmitancia del medio ocular. Los investigadores calcularon que entre 5 y 14 de los 500 bastones estimados en el área de prueba absorberían un fotón cada uno, con una probabilidad del 4 % de que un bastoncillo absorbiera dos fotones.
Un segundo umbral absoluto para la visión implica el flujo fotónico mínimo (fotones por segundo por unidad de área). En este caso, la luz cubre un campo amplio durante un período prolongado de tiempo en lugar de concentrarse en un punto de la retina en una ráfaga corta. Conociendo el diámetro de la pupila y la longitud de onda de la luz, el resultado puede describirse en términos de luminancia (~0,000001 candelas por metro cuadrado o 10 −6 cd/m 2 ) o iluminancia retiniana (~0,00002 Trolands ). Al incluir estimaciones de la probabilidad de que un fotón promedio sea absorbido por una célula de bastón promedio, el umbral de estimulación para los bastones es aproximadamente una absorción de fotón por segundo por cada 5000 bastones. [7]
En términos de sensibilidad de potencia absoluta total, Denton y Pirenne en el Journal of Physiology en 1954 encontraron que para fuentes difusas y extendidas, es decir, una apertura de vidrio esmerilado relativamente grande (fuente de ~ 45 grados de ancho, como la ve el sujeto) y un tiempo de observación y decisión largo (5 segundos), el ojo humano podría comenzar a distinguir de manera confiable el vidrio iluminado del no iluminado a un nivel de potencia de aproximadamente 7,6 × 10 −14 vatios / estereorradián-cm 2 en el ojo para luz verde (510 nm). Este nivel de potencia dependía de la longitud de onda de la luz utilizada de acuerdo con la curva de luminosidad habitual. Para la luz blanca, la sensibilidad absoluta encontrada fue de 5,9 × 10 −14 vatios / estereorradián-cm 2 . Esta sensibilidad base varió solo alrededor de 0,03 pasos logarítmicos entre la visión monocular (con un solo ojo) o binocular (con dos ojos). [8]
En 1972, Sakitt realizó un experimento que combinaba elementos de detección de señales y teoría del umbral. Dos elementos clave del estudio fueron una alta tolerancia a los falsos positivos y una opción de opción múltiple para decidir si se veía o no una luz. En los estudios clásicos descritos anteriormente, la tolerancia a los falsos positivos era tan baja que el umbral estaba sesgado hacia arriba. Con base en el análisis estadístico de un gran número de ensayos, 6 fotones absorbidos cada uno por una barra casi simultáneamente parecían "muy brillantes", 5 fotones parecían "brillantes", 4 fotones "una luz moderada", 3 fotones "una luz tenue". Dos observadores pudieron ver 2 fotones como " ligeramente dudosos si se veía una luz". Un observador vio un solo fotón como " muy dudoso si se veía una luz". Cero fotones fueron vistos como "no vieron nada". [9] [10] [11]
El umbral absoluto de audición es el nivel mínimo de sonido de un tono puro que un oído promedio con audición normal puede oír sin ningún otro sonido presente. El umbral absoluto se relaciona con el sonido que solo puede ser escuchado por el organismo. [12] [13]
Un ejemplo de umbral absoluto de audición sería escuchar un reloj haciendo tictac a veinte pies (seis metros) de distancia de un sujeto en una habitación silenciosa. [14]
El umbral de audición generalmente se informa como la presión sonora RMS de 20 μPa (micropascales) = 2×10 −5 pascales (Pa). Es aproximadamente el sonido más silencioso que un humano joven con audición intacta puede detectar a 1000 Hz . [15] El umbral de audición depende de la frecuencia y se ha demostrado que la sensibilidad del oído es mejor en frecuencias entre 1 kHz y 5 kHz. [15]
Los humanos normalmente tienen un umbral de audición más bajo para sus propios nombres. Dennis P. Carmody y Michael Lewis estudiaron este fenómeno en 2006 y descubrieron que las regiones del cerebro responden al nombre de una persona de manera diferente a como lo hacen ante un nombre al azar. [16]
El umbral de detección de olores es la concentración más baja de un determinado compuesto de olor que es perceptible por el sentido del olfato humano . El umbral de un compuesto químico está determinado en parte por su forma , polaridad , cargas parciales y masa molecular . [17] Los mecanismos olfativos responsables del umbral de detección de cada compuesto no se comprenden bien; por lo tanto, estos umbrales aún no se pueden predecir con precisión. En cambio, deben medirse a través de pruebas exhaustivas con sujetos humanos en entornos de laboratorio. [18]
El umbral absoluto del tacto es el ala de una abeja que cae sobre la mejilla de una persona a un centímetro de distancia. Distintas partes del cuerpo son más sensibles al tacto, por lo que esto varía de una parte del cuerpo a otra (20).
A medida que las personas envejecen, el umbral absoluto para el tacto se hace más grande, especialmente después de los 65 años. En general, las mujeres tienen un umbral absoluto más bajo y son más sensibles al tacto que los hombres. [19] Sin embargo, también parece variar de persona a persona. Incluso las personas experimentan variaciones a largo plazo dentro de su propio umbral absoluto para el tacto. Esto podría afectar potencialmente la forma en que los profesionales médicos evalúan los trastornos sensoriales. [20]
En 1974, Ulf Lindblom estudió cómo la velocidad de un estímulo afecta el umbral absoluto. Se utilizó un estimulador WaveTek para medir el umbral absoluto del tacto "golpeando" la yema del dedo de un participante con una sonda de 2 mm de diámetro. Lindblom descubrió que, en promedio, había una diferencia del 27% en el nivel del umbral entre los pulsos mecánicos lentos y rápidos en la yema del dedo de un participante. [21] El umbral para los pulsos rápidos era de 5 μm y de 80 μm para los pulsos lentos. El estudio de Lindblom muestra que los humanos son más sensibles a la estimulación rápida que a la estimulación lenta, al menos en lo que respecta al tacto.
En 1999, JA Stillman, RP Morton y D. Goldsmith realizaron un estudio para evaluar el umbral absoluto del gusto y descubrieron que las pruebas automáticas del gusto eran tan fiables como las pruebas tradicionales. Además, descubrieron que el umbral absoluto del lado derecho de la lengua era más bajo que el del lado izquierdo. Este hallazgo lleva a la posibilidad de que el hemisferio derecho del cerebro sea mejor que el izquierdo para procesar los estímulos gustativos. [22] La privación de calorías durante un corto período de tiempo aumenta la sensibilidad y disminuye el umbral absoluto para los alimentos dulces y salados. [23] Otros factores, como el embarazo y el tabaquismo, pueden influir en la sensibilidad del gusto. [24] [25]
Artículo principal: Trastorno del procesamiento sensorial
Algunas personas tienen un umbral absoluto anormalmente alto o bajo para uno o más sentidos, lo que interfiere con su calidad de vida. Tienden a evitar la estimulación, a buscarla o tal vez a no notarla en absoluto. Esto puede diagnosticarse como un trastorno del procesamiento sensorial, también conocido como disfunción de la integración sensorial, que es común en personas con autismo. [26]