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Umbral absoluto

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]

Visión

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]

  1. Adaptación a la oscuridad: los participantes fueron adaptados completamente a la oscuridad (un proceso que duró cuarenta minutos) para optimizar su sensibilidad visual.
  2. Ubicación: el estímulo se presentó en un área del ojo derecho donde hay una alta densidad de células de bastón , 20 grados a la izquierda del punto de enfoque (es decir, 20 grados a la derecha de la fóvea ). Aproximadamente este grado de excentricidad (alrededor de 20 grados) tiene la mayor densidad de bastones en toda la retina . Sin embargo, la ubicación correspondiente en la retina derecha, 20 grados a la izquierda, está muy cerca del punto ciego .
  3. Tamaño del estímulo: el diámetro del estímulo era de 10 minutos de arco (1 minuto = 1/60 de grado). Aunque no se menciona explícitamente en el artículo de investigación original, esto garantiza que el estímulo luminoso caiga únicamente sobre las células bastón conectadas a la misma fibra nerviosa (esto se denomina área de suma espacial ).
  4. Longitud de onda: la longitud de onda del estímulo coincidió con la sensibilidad máxima de las células bastón (510 nm).
  5. Duración del estímulo: 0,001 segundos (1 ms).

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]

Audiencia

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]

Olor

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]

Tocar

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.

Gusto

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]

Trastorno del procesamiento sensorial

Artículo principal: Trastorno del procesamiento sensorial

Algunas personas tienen un umbral absoluto anormalmente alto o bajo para uno o más sentidos que interfiere con su calidad de vida. Tienden a evitar la estimulación, a buscarla o tal vez a no notarla en absoluto. Este es un síntoma que puede diagnosticarse como un trastorno del procesamiento sensorial, también conocido como disfunción de la integración sensorial, que es común en personas con autismo. [26]

Véase también

  1. Lima
  2. Función psicométrica
  3. Umbral sensorial

Referencias

  1. ^ Colman, Andrew M. (2009). Diccionario de psicología. OUP Oxford. pág. 3. ISBN 978-0-19-104768-8.
  2. ^ ab "Umbral absoluto". Gale Encyclopedia of Psychology. 2001. Consultado el 14 de julio de 2010 en Encyclopedia.com
  3. ^ "¿Hasta dónde puede llegar el ojo humano? | Agudeza visual humana | LiveScience". Live Science . Archivado desde el original el 3 de octubre de 2013.
  4. ^ Levine, Michael (2000). Fundamentos de la sensación y la percepción (3.ª ed.). Londres: Oxford University Press.
  5. ^ Cornsweet, Tom (1970). "Capítulos 2 y 4". Percepción visual . Harcourt Publishing.
  6. ^ Hecht, Selig; Shlaer, Simon; Pirenne, Maurice Henri (20 de julio de 1942). "Energía, cuantos y visión". Revista de fisiología general . 25 (6): 819–840. doi :10.1085/jgp.25.6.819. PMC 2142545 . PMID  19873316. 
  7. ^ Shevell, Steven K. (2003). La ciencia del color. Elsevier. pp. 45–6. ISBN 978-0-08-052322-4.
  8. ^ Denton EJ, Pirenne MH (marzo de 1954). "La sensibilidad absoluta y la estabilidad funcional del ojo humano". J Physiol . 123 (3): 417–42. doi :10.1113/jphysiol.1954.sp005062. PMC 1366217 . PMID  13152690. 
  9. ^ Uttal, William R. (2014). Una taxonomía de los procesos visuales. Psychology Press. pág. 389. ISBN 978-1-317-66895-4.
  10. ^ Reike, Fred (2000). Fototransducción de vértebras y ciclo visual. Academic Press. pág. 186. ISBN 978-0-08-049673-3.
  11. ^ Bialek, William (2012). Biofísica: en busca de principios. Princeton University Press. pág. 40. ISBN 978-1-4008-4557-6.
  12. ^ Durrant, John D.; Lovrinic, Jean H. (1984). Bases de la ciencia auditiva . Baltimore: Williams & Wilkins. ISBN 0-683-02736-0.
  13. ^ Gelfand, Stanley A.; Gelfand, Stanley (28 de septiembre de 2004). Audiencia . CRC Press. doi :10.1201/b14858. ISBN 978-0-8247-5727-4.
  14. ^ Minnesota, University of (6 de septiembre de 2007). «Capítulo 4: Sensación, percepción y visión». Transformación de cursos asequibles: la Universidad Estatal de Pensilvania . Consultado el 26 de junio de 2024 .
  15. ^ ab Gelfand, SA (1990). Audición: Introducción a la acústica psicológica y fisiológica. M. Dekker. ISBN 978-0-8247-8368-6. Recuperado el 26 de junio de 2024 .
  16. ^ Carmody, DP; Lewis, M. (2006). "Activación cerebral al escuchar el nombre propio y el de los demás". Brain Research . 1116 (1): 153–158. doi :10.1016/j.brainres.2006.07.121. PMC 1647299 . PMID  16959226. 
  17. ^ Visakh, primer ministro; Iturriaga, Laura B.; Ribotta, Pablo Daniel (2013). Avances en Ciencia de los Alimentos y Nutrición. Wiley. pag. 280.ISBN 978-1-118-86553-8.
  18. ^ Rhoades, Rodney A.; Bell, David R. (2012). Fisiología médica: principios de medicina clínica. Lippincott Williams & Wilkins. pág. 88. ISBN 978-1-60913-427-3.
  19. ^ Gescheider, GA; Bolanowski, SJ; Hall, KL; Hoffman, KE; Verrillo, RT (1994). "Los efectos del envejecimiento en los canales de procesamiento de información en el sentido del tacto: I. Sensibilidad absoluta". Investigación somatosensorial y motora . 11 (4): 345–357. doi :10.3109/08990229409028878. PMID  7778411.
  20. ^ Fagius, J.; Wahren, LK (1981). "Variabilidad de la determinación del umbral sensorial en el uso clínico". Revista de las Ciencias Neurológicas . 51 (1): 11–27. doi :10.1016/0022-510X(81)90056-3. PMID  7252516. S2CID  26054230.
  21. ^ Lindblom, U (1974). "Umbral de percepción táctil en piel glabra humana en términos de amplitud de desplazamiento en estimulación con pulsos mecánicos individuales". Brain Research . 82 (2): 205–210. doi :10.1016/0006-8993(74)90599-X. PMID  4441892.
  22. ^ Stillman, JA; Morton, RP; Goldsmith, D. (2000). "Electrogustometría automatizada: un nuevo paradigma para la estimación de los umbrales de detección del gusto". Otorrinolaringología clínica y ciencias afines . 25 (2): 120–125. doi :10.1046/j.1365-2273.2000.00328.x. PMID  10816215.
  23. ^ Zverev, YP (2004). "Efectos de la privación calórica y la saciedad en la sensibilidad del sistema gustativo". BMC Neuroscience . 5 : 5. doi : 10.1186/1471-2202-5-5 . PMC 368433 . PMID  15028115. 
  24. ^ Sinnot, JJ; Rauth, JE (1937). "Efecto del tabaquismo en los umbrales del gusto". The Journal of General Psychology . 17 (1): 151–153. doi :10.1080/00221309.1937.9917980.
  25. ^ Sonbul, H.; Ashi, H.; Aljahdali, E.; Campus, G.; Lingström, P. (2017). "La influencia del embarazo en la percepción del sabor dulce y la acidogenicidad de la placa". Revista de salud materna e infantil . 21 (5): 1037–1046. doi : 10.1007/s10995-016-2199-2 . PMC 5393280 . PMID  28032239. 
  26. ^ Kranowitz, CS (2005). El niño desincronizado: reconocer y afrontar la disfunción de integración sensorial . Nueva York: Berkeley.