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Lecture on Sensation

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Kenneth Campbell

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Sensation  Sensation and perception  We all seem to have the same sensory receptors  Yet what you and I call the experience or consciousness of the sensation may differ.   Sensation  Sensation­ sensory input and transmission Sensory receptors are highly specialized to receive certain types of energy in the  environment  Transduction: receptor translate (or “transduces “) the psychical energy  Objective (more or less)  Perception­ integration of sensory information to from “percept” Must involve memory  Processing (presumably) takes place at a higher level  Might involve consciousness  Subjective (the minds “I”) Features to be extracted  What modality is it (light audition , touch ) Frequency (how often  Intensity (how hard) Location (where is it) Duration ( for how long) Energy absolute threshold  Detection of minimum energy required to stimulated receptor  Minimum amount of energy required to detect the stimulus on 50% of trials  Difference threshold  Detection of minimum change in energy  Weers law delta I/I=k The magnitude that a stimulus has to be increased (or decreased) in order for a change to  be detected is a constant proportion (not a constant addition)  Signal detection theory  The absolute threshold may vary for reasons that have nothing to do with sensitivity  Subjects might be more or less willing to indicate that they have detected a low intensity Sensory coding  Limitations of neurons all or none law  Amplitude modulations not possible  Coding sensory modality (but how do we experience one modality as being different  from another)  How do we experience different “qualities” within the same modality  ­mullers “frequency modulation specificity” Adaption  if stimulus intensity remains constant our sensory receptors adapt to it  ­the receptor no longer is capable of firing. This is due to neuronal fatigue  contrast adaption to habituation we therefore no longer experience the sensation Audition Physics of acoustic energy (sound) The ear  Frequency coding Frequency theory  Place theory  Experience f sound  Quantity  Quality (what is experienced)  Physics of sound  Frequency (Hz) Intensity (dB) Location  Duration  Intensity scale  Decibel (dB) Measure of sound pressure level  Log scale  As the sound increase the pressure put on the ear increases on a logarithmic scale  Outer ear  Pinnae  Auditory canal  Middle ear  Ear drum  Hammer, anvil, stirrup   Inner ear  Cochlea  Auditory nerve  Theory of pitch and intensity­frequency (temporal) theory  Frequency  (number) of times auditory nerve fires codes frequency (i.e.., 200 Hz  frequency coded by 2000 action potentials/sec) Intensity coded by the number of auditory nerve neurons that carry the signal  Place theory Frequency coded by place stimulated on tympanic membrane  Intensity coded by frequency of firing  support Neuronal populations throughout the auditory relay system (brainstem, thalamus auditory  cortex) do respond to very specific frequencies  Damage to basilar membrane will result in hearing loss to predictable frequencies  Particularly the case for high frequencies  Ageing results in deterioration of hair cells  Problems Low frequencies generate a general movement of the basilar membrane. We should  therefore hear mixed frequencies, but we do not  Low frequency hearing los is extremely rare  Volley theory  Frequency theory cannot explain how higher frequencies are coded but place theory can  Place theory cannot explain how low frequencies are encoded, but frequency theory can  A single neuron cannot fire at a high rate, but if a couple of them fire in a sequence then  they can fire much more rapidly  Localization of sound  Time difference between arrival of the sound  Intensity difference between the ears  Cochlear implants (bionic ear) If the cochlea is destroyed then hearing is not possible  A microphone, a processor, a transmitter and receiver/stimulator  An electrode array (perhaps 20 ­50) implanted in different regions of auditory cortex  sound the listener hears is not completely natural  Only a small number of electrodes not thousands  Pain Common to all senses  Intense stimulation  These pain receptors are called nociceptors Phasic pain, intense physical pain, such as touching a hot stove purpose is to get your  hand away from the pain, nerves are mylinated Tonic pain is the pain after you touch the stove, unmyanilated Different pain pathways  Natural pain killers (endorphins) Perception of pain  Great deal of individuals differences  Highly psychological  The existence (or perception) can be easily modulated by…  By drugs (pain killers) By inattention  By will  Strong placebo effects Gate control theory of pain (melzack and wall) Bottom up processing  Pain receptor and some other receptor stimulated simultaneously  Attend to other sensation The other sensation is processed and we become conscious of it instead of the other pain  we are experiencing  Top down processing  Consciously “will” ignore pain and attend to something else  Learning/ previous experience  Sensation­ sensory input and transduction  Sensation­ extraction of basic features  Perception­ integration of sensory information to form percept  Perception must involve memory  Visual capture  Visual capture –our sense of vision dominates other senses  When there is simultaneous our vision receptors over power the other receptors\  stimulated  Concert: loud speakers behind singer in front  Voice appears to some from the singer  Imax 3d movie theatre: image shown as dropping of sharply  Figure ground  In order to perceive we need to perceive a figure as being distinct from its surroundings,  the ground  Depth perception  How do we perceive depth when an image falls onto a 2 dimensional retina  We se in 3 dimensions even though the receptor (retina) has only 2 dimensions  Do we need to learn how to recognize depth? Ore are w born with this ability  Visual cliff  Infants will not crawl out beyond a cliff Newborns of all mobile species will not go onto the cliff Binocular cues  The two eyes do not see the same thing  Retinal disparity the image that falls on our two eyes is not identical  Stereograms contain two different views of the same image  Monocular cues  Relative size; near objects are larger then far objects  Relative height; far objects are higher in the visual field  Linear perspective; parallel lines such as railway track coverage at a distance  Texture gradient near objects are coarser and have a distinct coarse  Interposition ; the near object will block a far object  Relative brightness; near objects reflect more light  Placement of shading (top or bottom) alters perception of whether an object is near or far  Motion perception As light sequentially stimulates one retinal cell after another, our cortex may experience  this as movement   A flag does not wave. The wind does not blow. Movement occurs in the mind Approaching objects become larger  Retreating objects become smaller  An identical object that stimulates adjacent retinal is experience as either lateral or  vertical movement   Apparent (illusion) movement  When an image changes position on the retina it is perceive to move  When we move our eyes, the object also changes position on the retina  Need to distinguish of our eyes move or the object moves We can easily do this if our eyes are moving drastically Perceptual constancies  Perceptual constancy allow us to perceive an object as unchanging even though the  stimuli that fall onto our receptors have changed  Shape constancy  Size constancy  Lightness constancy. Relative luminance Perceptual context  Context can influence how we perceive  Identical colors will not appear to be identical on different color back grounds    Learning to perceive  To what extent is perception inherited (in learned) and to what extent is it learned  Test of hypothesis that visual perception
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