浅谈触觉

浅谈触觉 主讲人：韩 凯 韩凯，女，1937 年 9 月 15 日出生。北京大学心理系教授。1962 年北京大学心 理专业毕业, 1966 年研究生毕业，之后历任心理学讲师、副教授、教授。1987 年 4 月曾赴香港中文大学、香港大学进行学术访问。曾任中国心理学会普通心理与实验 心理专业委员会委员、学术工作委员会委员。现任《心里科学》杂志编委。 人类感知觉概述： 丰富多彩且不断变幻的世界中，就需要不断去认识、领略周围的各种事物，把 握和改造这个世界，对世界的认识首先是从感觉开始的。人们通过自身的各种感官， 如眼、耳、鼻、舌、皮肤等，去看、去听、去嗅、去触摸，由此形成对客观事务的 最初的直接印象。因此就人的认识过程来讲，感觉是认识的开端。不仅如此，感觉 还给人们带来愉快或痛苦、恐惧等感受。比如，美丽的风景、优美的音乐、芳香的 气味、美食佳肴会给人带来愉快的感受；而凄惨的景象、恐怖刺激会给人造成痛苦、 恐惧和不愉快的感受，这些不同感受会引发人的接近或回避的行为。所以可以说感 觉是人的认识、情感、行为等方面的重要先导。 人有视觉、听觉、肤觉（温度觉、触觉、痛觉）、味觉和嗅觉。这些感觉是人 脑对直接作用于它的客观事物的个别属性的反映。所以感觉是以客观事务为对象的， 是客观事务直接作用而产生的，它是人脑的机能，是客观事物作用于感官，感官(感 受器)把外界的物理能量转化为神经化学能量、并传至大脑产生印象的过程。但是单 纯的感觉反映的只是事物的个别属性，如视觉只反映物体的明暗、颜色；听觉只反 映声音的强度、频率的高低；触觉只反映作用于皮肤的机械式触碰刺激的强弱、或 其面的光滑或粗糙等等属性。而人对客观实物的认识并非只认识其个别属性，而 是要认识实物整体。认识实物整体，并确认其是什么的过程，是在感觉基础上产生 的知觉过程。感觉是在感性认识过程中较早发生的过程。知觉是随后发生的过程， 它对各种感觉信息进行组织和解释，形成对实物的整体反映，并确认它是什么，也 就是给予解释，将其纳入一定的概念范畴。例如，对一个作用于人感官的苹果的知 觉，先是通过视觉感觉到它的光亮、颜色、通过触觉感觉到它是凉的、光滑的，通 过嗅觉感觉到它的水果香味等等，然后通过知觉整合、组织这些感觉信息，在人的 过去知识经验的参与下，对其给出解释，判断其为苹果。可见，人的各种感觉不是 彼此孤立地认识对象，而是相互作用，协同活动的。而且人的知识经验在知觉中是 起着重要作用的，正如认识论中所讲，感觉到了的实物我们不能立刻理解它，只有 理解了的事物才能更好的感知它。这些都是人类感知觉的重要特点。 外界获得信息来讲，视觉是占主导地位的感觉，80％以上的信息来自视觉。我 们通过视觉感觉光波的强度、波长，产生亮度、颜色感觉，并进而形成视觉，能识 别他人和周围的工作环境，识别语言文字、看书、看报、看电视、看电脑，以及旅 游参观、欣赏风景、看绘画艺术品等等，都是通过我们的视觉获得的。其次是听觉， 通过听觉感知声波的强度、频率、音色等，再经听知觉整合，人可以知觉言语、进 行言语交流，可以分辨环境中的各种声音（如风声、雨声、雷声、枪声、炮声）， 以及欣赏音乐、听广播等等。除了视觉、听觉外，人还有肤觉，特别是其中的触觉， 对人认识和改造世界来讲也是极其重要的。 （二）触觉的功能 我们的皮肤是一个很大的感觉器官。它具有好几种感觉，有温度觉（冷、热觉）、 触觉和痛觉。我们每个人都有通过皮肤感知外界气候冷热的体验，对天气的变化， 无论是炎热的酷暑，还是寒风凛冽的严冬，我们的皮肤都能很敏感地知觉到；对作 用于我们的物体的温度，是冷的、热的、还是烫人的，也都能感知。肤觉中的触觉 （包括振动觉），对人具有特殊重要性。在心理学中所研究的触觉是狭义的，是指 皮肤受到机械刺激而产生的感觉。触觉按刺激的强度可分为触觉和压觉。轻轻地刺 激皮肤就会使人有接触觉。当刺激强度增加，就产生压觉。但这种区分是相对的， 在弱刺激范围内二者很难区分。实际上二者通常是结合在一起的，统称为触压觉。 除了触压觉之外还有触摸觉，触摸觉是触觉与肌肉运动觉的结合，主要是指人手的 触摸觉，它不但能感知客体表面的光滑、粗糙，还能感知物体的长短、大小，以及 物体的形状。所以人手是通过长期进化而形成的人的重要的认识器官，也是可操纵 各种工具进行劳动的器官。在人的生活实践中起着非常重要的作用。特别是对丧失 视觉的盲人来讲，触摸觉就尤其重要，他们可以通过触觉感知人的面孔、感知周围 的物体，还可以用手识别盲文，进行阅读。他们的触觉会比正常人更为发达，在科 学上叫感觉补偿或代偿。以上我谈了人类触觉在人认识外界事物中的重要功能，以 及人手触摸觉在认识世界和创造世界的劳动中的特殊重要性。 此外，触觉还是人们社会交际过程中的重要行为方式。有研究指出，在人出生 之前触觉可能是最早起作用的感觉之一，例如，有学者发现在怀孕第三个月流产的 胎儿身上，如触动他嘴周围的汗毛就有反射性的反应。婴儿出生后，最早出现的是 皮肤觉（触、痛、温、冷觉），他们对新生儿的生命具有直接的生物学意义。很多 研究都发现，刚出生的新生儿的触觉已经很发达，当他的皮肤各部分受到刺激时， 就发生不同的反应，特别敏感的部位是婴儿的嘴唇、手掌、脚掌、前额和眼睑等。 例如刺激婴儿嘴唇时，就发生食物性反射——张嘴要吃、产生吸吮动作等。当刺激 身体其他部位时，就会发生防御性反射。新生儿的冷觉、温觉也很发达，对冷和热 的感觉已很灵敏，例如奶瓶中奶或水、洗澡水，过冷或过热时，他们都会有反应。 这种早期肤觉的发达，对保护生命，和认识世界具有重要作用。所以对婴儿的护理 工作应当注意到肤觉条件反射的形成，如给婴儿的洗澡水，如不注意水温，过冷过 热，或者洗的动作粗鲁，就会使婴儿形成消极的条件反射，他们感觉不舒服，以后 一洗澡、一接触水，就会哭闹，这种不良情绪对婴儿身心发展会很不利。 从人与人之间的交往方式来讲，肌肤接触，是婴儿早期与成人交往的一种方式。 正常婴儿出生时，触摸婴儿是父母对新生儿行为的非常重要部分。有科学家做过观 察，母亲在刚生完孩子后是如何接触他们的宝宝的，发现最早是用手指触摸和摆弄 孩子的肢体、亲吻他、轻轻摇动他，这就是最早的肌肤接触。以后，婴儿吃奶时， 躺在母亲怀里，头枕母亲的胳膊，被母亲宽阔的手背护着，被母亲的体温温暖着， 也达到了一定肌肤接触，这很有利于母子依恋感情的建立。瑞典有位医生提倡，婴 儿一出世，就应该裸体与母亲腹部接触，直到他完成第一次吸吮为止。至少一个小 时不要给予任何干扰，这可以使母亲有足够的时间来建立完善的泌乳反射和母婴亲 密关系。另外有科学家也在研究基础上提出，触觉满足是儿童健康发展的重要因素， 没有它，婴儿就可能不会活的很好、很长久。有资料表明，19 世纪早期，在美国社 会福利院里生活的婴儿，几乎得不到触摸抚爱，尽管他们的其他基本需要得到了满 足。这中触觉不满足，对其身心发展造成很大影响，当他们年龄大时，性格上就会 出现不愿让人触摸，适应力较差，社交能力欠佳等特点，与正常环境中成长的，得 到触觉满足的孩子相比，在生活中会有更多焦虑和紧张，社交上有更多的退缩，积 极主动性欠缺。 对成年期的人来讲，被别人触摸或触碰，或去触碰别人，已成为很重要的社会 交际方式之一。例如：（1）在人的体态语言中就有触觉成分。人的身体动作能表达 情感的微妙变化，常常比话语更能传递我们的感受，体态语言往往是会不由自主的 泄露，难以有意识地控制。人与人交往中的触摸方式，随人的性别、年龄、周围环 境和文化背景的不同而不同。所以，在社交中运用触觉的情形是有文化差异的，例 如在初次见面时问候方式的差异，有的书中记载，拉普兰人彼此闻对方的脸颊并擦 一下鼻子，波里尼亚人互相摸一下脸，阿拉伯人互相拥抱，其他西方国家的人也多 为互相拥抱，日本人只鞠躬，英国人或许是轻微地点头或晃头，而我们中国人现在 通行的是点头示意或握手问好。如果不了解这些礼节，很可能会破坏友谊或失礼。 （2）在人的情绪泄露方面，也涉及触觉，如有人会在害怕时手摸鼻子、害羞时手指 碰嘴唇，或是用手遮眼睛。据观察记录中讲，一般来说人用手触摸头部或面部往往 是表示自身的消极感受，这些迹象在生活中很常见，所以警察和海关官员询问可疑 的人时很留意这些迹象。（3）触摸或触碰作为一种有效的社会交际方式，是很有效 力的。能够引起从热情与友谊以至厌恶的种种反应。有的学者还认为触碰是力量的 表示。她观察到在男女交往中，与女人触碰男人相比，男人更可能会首先触碰女人， 并认为这不仅是兴趣或情爱的表现，把首先触碰者看成是力量较强的人、显示更多 自信和热情的人。（4）还有人指出，触摸并非总是别人给我们的动作，还揭示出许 多表示各种情感状态的自我触摸动作的形式（称其为“自我亲昵”），例如当人自 己感到焦虑、忧郁或孤独时，自己做出叉手或交背的动作。因此认为触碰这种形体 语言是很复杂的，而且可以从中发现表现触碰的人或是回避触碰的人的许多情况。 上面谈了触觉作为人的一种重要感觉的基本功能，谈到了通过触觉可认识客观 事物，特别是人手的触摸觉，不但是认识器官，而且是劳动器官，在人的生活实践 中起着重要作用。此外，对作为社会成员的人来讲，触觉还是人们进行社会交往的 重要方式之一，它在人的个体成长过程中，尤其对婴幼儿早期的身心发展具有特殊 的重要性。下面再简单谈谈，对触觉的科学研究及其意义。 （二） 触觉的研究及其意义 对触觉的研究，主要有以下几方面： 1． 从发展心理学角度探讨触觉的个体发展规律，从出生到成年期直至老年期， 毕生发展变化的规律，或某一年龄阶段的发展特点和影响因素；以及从社会心理学 角度进行跨文化的研究，了解不同地域、民族、不同文化背景下，作为人与人交往 的方式的形体语言的特点等等。这方面的研究对教育实践，文化交流，增进不同国 度、不同民族之间的友谊，具有重要作用。如上面介绍的早期触摸满足，对婴幼儿 的培养、教育，对建立良好的母婴关系，使婴儿身心更健康成长，具有重要意义。 2． 从心理生理、神经生理学角度研究触觉产生的神经生理机制。这方面的研 究，目的是要揭示在有外部刺激作用人的皮肤触觉感觉器官时，通过怎样的神经通 路，怎样的过程在大脑中产生触觉的。现已明确，触觉分析器的活动是产生触觉的 神经生理基础。触觉分析器由三部分组成：人的触觉感觉器官，即外周感受器，是 分布于表层皮肤中的迈斯纳触觉小体和皮肤深层的巴西尼环层小体（前者感受轻微 机械刺激引起触碰感觉，后者感受重一些的机械刺激引起压觉，统称为触压觉）， 此外还有自由神经末梢、触盘、毛发神经末梢和罗佛尼小体等，这些触觉小体，直 接接受外界刺激，并进行能量转换，把物理能量转换成神经化学能量。再由与它们 相连接的传入神经传至大脑皮层的中央后回，即触觉皮质感受区，经过这一高级神 经中枢的分析综合，最终产生触觉。这方面的研究是在实验室里，使用电生理仪器， 如脑电仪、正电子断层扫描仪、核磁共振仪以及脑功能成像等先进技术手段来进行 研究的。不只限研究简单的触觉，还涉及触觉模式识别等复杂心理现象。 3． 从心理物理学角度定量研究触觉。例如，探讨如何定量测量人的触觉感觉 能力。这里，仅举几个简单而易懂的研究例子来说明。感觉能力测量的研究中采用 “触觉感受性”这一概念。感受性越高，就是感觉越灵敏。怎样衡量感受性的高低 呢？需要用刺激的物理量来考察。就产生触觉来讲，把刚刚能够感受到的那个最小 的刺激强度作为标准，这个强度就是触觉的绝对阈限值。阈限值与感受性成反比。 最早有德国生理学家 Von Frey 曾用毛发触觉计，来测量触觉感受性。其方法是在 一根细木柄的一端紧捆住一根人或动物的毛发。可选用一系列标定的不同硬度、长 度直径的毛发，利用这些参数可以得到不同强度的微弱刺激。测量者握住毛发触觉 计的木柄，把未捆住的毛发正对着被测皮肤的一点，轻轻用力，使毛发刚刚弯曲， 以引起触觉。用力的大小可用同样方法在精密天平上测出。皮肤上任何一点的触觉 绝对阈限，可根据引起触觉的最弱的毛发来测定。毛发的直径可在显微镜下测得， 因而可已用每平方毫米上的压力(每平方毫米克)，或用毛发半径除压力来表示阈限。 用这类方法测量人身体各个部位的触觉绝对感受性。发现头面部和手指的感受性最 高，躯干和四肢的感受性较低。这和头面部与手在人们的生活、劳动中的重要作用 是联系着的，这些部位在大脑皮质中央后回有着较大的投射区。 触觉对空间特性的辨别首先在于它能区分刺激作用于身体的部位，这叫触觉定 位，即对触觉刺激作用于皮肤的位置的确定。进行定位实验研究时，最简单的方法， 是在排除视觉的条件下，实验者用一支碳笔，按压被测试者的一个皮肤点，作为参 照点，要求被测试者用另一只碳笔点出刚刚被刺激过的那个点，作为反应点。参照 点与反应点之间的距离就是定位误差，它表明触觉定位的准确程度。两点间的距离 愈小，触觉定位就愈准确。实验结果表明，身体不同部位的触觉定位准确性是不一 样的。也是头面部和手指的定位较精确。 这类心理物理学方法的研究，主要目的是探索如何定量研究触觉感受性，揭示 刺激的物理量与感受性心理量之间的关系。例如可将实验结果的数据绘制成二者关 系的曲线图，为研究更为复杂的触觉模型奠定基础。 以上所谈的两个研究方面，即从触觉过程的神经生理机制，和从心理物理学角 度研究触觉刺激量与感受性的关系，都属于基础研究。所揭示的规律为进一步定量 化研究更复杂的触知觉模型奠定了基础。这对现代高科技攻关，比如，智能机器人 的研制是有价值的。智能机器人的水平标志着一个国家的科技水平。当然，这不仅 是与心理学、生理学的研究有关，还有其他学科，如电子学、自动化、计算机、数 学等等学科共同参与的。但是，研制智能机器人，最基本的是要赋予它人的智能， 尤其是它的手，要具有人手的一些基本功能，其中模拟人的触摸觉功能，是它进行 操作的最重要的功能，必须准确、灵活，用力合适。否则，就连基本的抓握能力都 不行，用力轻了，物体会掉落，用力过重，会把物体捏碎。这就需要基础研究来搞 清人手的触觉功能，将其电生理规律、心理物理学规律，通过定量化建立一定的模 型，以提供研制机器人可能模拟的原型。此外，对触觉的神经生理学和心理物理学 的研究，也还对医学临床诊断有意义。 4． 触觉大小知觉、形状知觉的研究在技术中有实用意义，例如，在现代 化生产中，有许多旋钮和操纵杆。为了减轻操作人员视觉的负担，改善操作，可以 使旋钮和操纵杆的手柄具有不同的形状，利用触觉进行辨认。这就需要研究哪些形 状容易被触觉准确地辨认，彼此难以混淆。这就需要研究触觉空间知觉功能的基础 研究和应用研究相结合。在此，我举一个触觉形状知觉基础研究的例子，早在上个 世纪六、七十年代，前苏联的心理学家就专门进行过这方面的实验研究。发现触觉 形状知觉，在很大程度上依赖主动触觉来实现。被动触觉难以正确物体的完整形状。 实验确定，在排除视觉的参与下，如果把木制的或金属的简单几何图形(三角形、菱 形、五角形和四边形等)，平放在被试验者手心中，使整个图形都能被手心所容纳， 而图形和手心都保持固定不动，然后让被试者把他所知觉的图形画出来。发现被试 者把各种不同图形都知觉为圆形，但他能指出图形接触皮肤的位置、面积大小、接 触时间长短，也能反应一些图形的物理特性，如光滑与粗糙、冷热等。但这些特性 却不能被综合为一个完整形象。分析其原因是由于物体静止放在手心上，手和物体 都不动，会很快导致触觉适应（即刺激持续作用，使感受性降低），另一更为重要 的原因，是这种情况下，图形轮廓同时作用于皮肤表面，轮廓各部分不能相继被感 知，从而不能把握轮廓各个部分的相互关系。他们进一步实验时，变换为手静止不 动，而把图形的边缘在被试者手指尖上移动一圈，由于客体的移动，就能让被试相 继感知到轮廓的全部成分。就获得比前面所说的手、物都静止时较为正确的知觉图 形。但是，这种条件下，被试所画出的图形往往是不封闭的。这是由于图形在手指 上移动，被试主观上却没有一个计算起点，难于判断轮廓的起终点在哪儿重合。也 就是说，轮廓的运动时间顺序和他们的空间位置不完全对应，没有转化为完整的空 间结构。所以画出的图形都是不封闭的。 在主动触觉实验中，让人用手主动触摸客体，就可以相当精确地反映客体的形 状了。用单手触摸时，拇指起支柱、固定起点的作用，用食指中指进行触摸，另外 的两指起平衡手部运动的作用。拇指对人手来讲是非常重要的。在双手触摸时，一 只手起支柱和固定计算起点的作用，另一手（一般用优势手）相对于计算起点沿物 体的轮廓触摸。研究中还让被试报告触摸过程，发现被试几乎都有触觉的“视觉化” 现象，即常常把触觉信息转化成比较鲜明的视觉形象，出现在头脑中。这使触觉空 间信息得以同丰富的视觉信息联系起来，得到更精细的加工，也可以说，触觉信息 因而得到触觉道和视觉到的双重加工。这也正反映出人的不同感觉之间的相互作用， 协同活动。这种类型的触觉基础研究和应用研究，在欧洲也有不少研究，像德国的 劳动心理学方面，就有触觉在工程技术领域的应用研究。 5． 触觉代替视觉的研究，这方面的研究是探讨如何用皮肤代替眼睛和耳朵的 功能，造福于盲人和聋哑人。盲人无法进行像正常人一样地阅读和书写；聋哑人则 不能利用有声语言。盲人的触觉比正常人更发达，人们长期以来就企图用皮肤来代 偿眼睛和耳朵的功能，一直做着不懈的努力。随着现代科学技术的发展，这方面也 不断取得进展。在此，举一个研究的实例——Bach 等研制出的“触觉视觉代替系 统”，设法用皮肤像眼睛那样自由地去看。这一系统由电视摄像机、转换器、监视 器和振动器等构成。振动器包括 400 个微型振动器，它们安装在特殊椅子的后背上， 排成 20 行，每行 20 个，构成 20×20 的方阵，每边长 25 厘米。实验时，被试坐 在椅子上，背部紧靠椅背，自己使用电视摄像机，来获移动，摄取景物。摄像机的 信号输入转换器，把物体的光能转换为电脉冲，通过振动刺激作用于被试背后。当 亮的客体出现在暗的背景上时，视觉景物中亮度强度高的通过装换器可以启动振动 刺激器，亮度强度低的则不启动。当暗的客体处于亮背景上时，情况相反。所以当 摄像机镜头从对象的一部分移到另一部分时，对象的亮度强度的不同分布就由振荡 器接触被试后背匹夫的序列分布再现出来。被试包括盲人和将眼睛遮住的正常人。 在实验中，被试者几乎立即就能应用此系统辨认垂直和水平线条，并很快学会辨认 简单几何图形。然后又让他们学习辨认物品、人的面孔、字母等，经过几十小时的 练习，可以认出杯子、电话机等 25 种物品。随着训练的进行，被试报告还能在主观 体验上改变刺激的定位，将刺激从背后移到摄像机正面的三度空间中来，似乎像真 正“看”到一样。 在这种实验中还发现，被试自己移动、控制摄像机特别重要，如果摄像机静止 不动，则许多东西就辨认不出来。由别人来移动摄像机也没什么积极作用，让被试 者自己操纵，就容易辨认物品。这个情况同用眼睛看东西时必须有眼动是非常类似 的。他们的实验研究表明，利用皮肤可以成功地直接去“看”，尽管这种实验还是 初步的，这种触觉代替视觉的神经机制也还不清楚，但学者们认为这种研究具有广 阔的前景。有人曾尝试把类似的振动换能装置做成小型的，可随身携带的，让盲人 尝试用它。 总的来讲，目前对皮肤的感知功能的研究，与对视觉、听觉相比，还研究的比 较少，许多问题尚不清楚。但它们愈来愈吸引研究者的注意。无论是基础研究还是 应用研究都将会取得新的进展。