假如你要问食堂大妈怎么判别这一勺饭是二两仍是三两，她们多半会答复“凭感觉”。人的感觉真的如此随机吗？
同学，你要几两饭？图片来历：Pixabay
编译 三水
修正 戚译引
在许多学生看来，食堂大妈就像随机数生成器——相同打二两饭，大妈详细给多少全看心境。可是人一旦仔细起来，“凭感觉”判别也能十分准确。有的家庭主妇一掂就知道商贩有没有缺斤少两，优异的厨师也能尝出菜里是不是多放了一点点盐。
是什么要素决议了咱们感知国际的“分辩率”？换言之，咱们能够在多大程度上准确区别两个影响之间的差异？这个进程又是怎么进行的？大约 200 年前，科学家开端定量研讨这个问题，并发现了其间的规矩。可是直到最近，咱们才刚刚开端知道背面的详细机制。
丈量感知
几个世纪以来，人们一向以为精神国际与物理国际是彻底不同的。虽然无生命物体的运动能够经过数学手法来丈量，终究能够猜测；可是生命体的运动，或者说生命体的行为，长时刻被以为是在毅力的操控下由不同于非生命体的力气驱动的，无法用相同的方法进行猜测。
直到 1834 年，德国医师恩斯特·海因里希·韦伯（Ernst Heinrich Weber）做了一个操作简略却构思奇妙的试验，彻底改变了这一局势。韦伯要求被试陈述在两个分量差异较小的物体中，他们以为哪一个物体更重。在这些试验中，他发现个别做出正确挑选的概率只取决于分量间的比率。
恩斯特·海因里希·韦伯。韦伯有 11 个弟弟妹妹，物理学身世的朋友们必定知道其间一位——威廉·爱德华·韦伯（Wilhelm Eduard Weber），磁通量单位就以他命名。图片来历：Wikipedia
例如，假如一个个别在比较 1 千克（kg）和 1.1 kg 的分量时正确率为 75%，那么该个别在比较 2 kg 和 2.2 kg 的分量时，正确率也为 75%。或者说，当一个物体的分量是另一个物体分量的 1.1 倍时，该个别的正确识别率为 75%。
这个简略而清晰的规矩打开了用数学规矩量化人类行为的大门，然后被应用于许多物种的一切感觉形式，这便是众所周知的韦伯规矩（Weber's Law）。后来韦伯的学生古斯塔夫·费希纳（Gustav Fechner）对这一规矩进行了数学描绘，因而它也被叫做韦伯-费希纳规矩。
韦伯和费希纳的研讨为心思物理学（psychophysics）的诞生打下了坚实的根底。这一学科将物理影响和该影响在个别的头脑中引发的心思感觉联系起来，描绘了清晰的感知规矩，并且能够对人类由大脑进程操控的行为作出数学解说。
解码韦伯规矩
可是，创始心思物理学的韦伯规矩很快也变成了这个学科中的一个大问题。多年来，研讨者们提出了几十个模型，企图解说韦伯规矩。虽然它们都能够解说韦伯试验的成果，但没有任何试验能够进行验证，找出正确的模型。
例如，一个十分有影响力的模型便是信号检测理论（Signal Detection Theory）。信号检测理论以为，人对信号的检测不只依赖于本身的感触才能，并且依赖于本身所设定的反响规范。在两个人的听觉感触性彻底相同的状况下，假如一个人期待着某种声响信号的呈现，那他或许会做出较多“信号呈现”的判别。
可是理论终归是理论，这个范畴有许多这样的理论正等待试验的查验。为什么找出正确的模型如此困难？最近的一项研讨发现，学界此前或许疏忽了一个要害的变量，那便是决议方案时刻。
被忘记的时刻
一个来自葡萄牙尚帕利莫不知道技能研讨中心（Champalimaud Centre for the Unknown）的研讨团队发现，韦伯规矩能够被描绘为一个新的心思物理学规矩，它不只触及挑选的成果，还触及做出挑选所需的时刻。该研讨团队现已证明，这个新规矩足以推导出一个一起而准确的数学模型，来描绘韦伯规矩中的认知进程。他们的研讨成果宣布在科学期刊《天然-神经科学》（Nature Neuroscience）期刊上。
在这项新的研讨中，Alfonso Renart 和他的团队练习大鼠区别两种强度略有不同的声响。他们制作了一种专门用于大鼠头部的微型耳机，能够一起向大鼠的两只耳朵传送声响。
在每一次传送到大鼠两只耳朵中的声响中，一边的声响强度会略微大于另一边，大鼠的使命是经过转向对应的一侧来陈述哪边声响更大。文章的一起作者之一 José Pardo-Vazquez 解说说：“这种行为对大鼠来说是很天然的，由于它们像咱们相同，会把头转向声响的来历。”大鼠有满意的时刻来听声响，以便做出挑选。因而，每一次试验测验都得到了一个挑选和一个决议方案时刻。
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“咱们的试验证明，动物的行为契合韦伯规矩，”Pardo-Vazquez 说，“它们分辩两种声响中哪一种声响更大的才能只是取决于声响强度的比率。只需两组声响的强度比率相同，大鼠比较两种轻声播映的声响强度的准确性与它比较两种大声播映的声响强度的准确性相同好。 ”这些定论和从前的研讨是一起的。
然后，研讨团队开端详细剖析大鼠需求多长时刻来做出决议方案，后来他们才意识到这是至关重要的一步。他们发现，决议方案时刻和两种声响的强度是彼此相关的——声响越大，做决议方案的时刻就越短。例如，在两个声响的相对强度稳定的状况下，区别两种强度较小的声响所用的时刻更长，区别两种强度较大的声响所用的时刻更短，决议方案时刻和音量成反比。
“一般状况下，人们对韦伯规矩的研讨会集在区别成果的准确性上，这也是韦伯本人所描绘的，”Pardo-Vazquez 解说道，“令人惊奇的是，决议方案所需的时刻很少遭到重视。”或许日子中也是如此——和等待时刻比较，咱们遍及仍是更关怀食堂大妈盛的饭份量够不够。
重塑韦伯规矩
事实上，该研讨团队现已发现了一个新的心思物理学规矩，他们称之为“时刻强度等效区分”（Time-Intensity Equivalence in Discrimination ，TIED），由于它将一对声响的强度和区别它们所需的时刻联系起来。它比韦伯规矩更严厉，由于它不只与区别的准确性有关，还与所需的时刻有关。
“试验中决议方案时刻之间联系的清晰性令人惊奇，”Pardo-Vazquez 说，“动物的行为能够用清晰的数学规矩进行描绘，这是非同凡响的。”
解说韦伯规矩的要害是时刻。图片来历：Diogo Matias，尚帕利莫基金会
为了研讨 TIED 是否适用于不同的情境，该研讨团队招募人类被试进行了相同的试验，并得到了相似的成果。他们还剖析了其他研讨者的试验，在这些试验中，大鼠对混合气味进行嗅觉区分，成果也是相同的。Pardo-Vazquez 总结说：“现在下定论说 TIED 具有韦伯规矩那样的普适性还为时尚早，可是咱们在两个物种和两种感官形式中获得了相同的成果，这是令人鼓舞的第一步。”
假如 TIED 的普适性得到验证，这或许能终究协助学界找出正确的模型。研讨团队的剖析标明，为了契合 TIED 的规矩，解说韦伯规矩的数学模型需求满意一系列严厉的条件。例如，心思学家 Stephen link 在 80 时代末提出的一个模型现已挨近正确答案，可是它疏忽了一个重要的条件，即感官影响的强度是怎么被感觉神经元编码的。
闻名的信号检测理论也面对出局的危险。研讨一起作者之一的 Juan Casti eiras 指出：“在神经科学范畴，很少有人能够经过数学解说来扫除彼此竞争的理论，由于研讨者们总是有或许对一个模型稍做修正，使其与试验数据兼容。咱们发现，心思物理学中一个十分有影响力的理论（信号检测理论）没有对决议方案时刻进行建模，因而无法描绘 TIED。它无法对韦伯规矩的实质作出解说。”
Renart 说：“虽然这种状况呈现的频率较低，可是生物学和行为学研讨也像物理学相同，准确的试验成果能够得到清晰的解说，然后处理曾经的不置可否之处，然后获得前进。”
接下来，研讨团队方案探究他们发现的数学规矩怎么在大脑中表现。Renart 总结说：“咱们想要确认哪些大脑区域在咱们的使命中起到重要作用，以及这些回路中的神经元怎么对模型中的不同元素履行核算。”
韦伯规矩是心思物理学中最陈旧、最底子的规矩，在诞生近 200 年后得到了全新的诠释，为衔接行为学和神经科学迈出了重要的一小步。
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来历：科研圈
修正：重光
