Что такое чувствительность динамика? Повышенная чувствительность: в чем плюсы.

Чувствительность (мы рассматриваем понятие в рамках физиологии) - одно из важнейших свойств, которым обладает как человек, так и любой другой живой организм. Поэтому она требует детального рассмотрения. В статье мы представим виды чувствительности по ряду классификаций, а также типы ее нарушений.

Что это?

Все виды чувствительности в физиологии - это:

• Часть рецепции, воспринимаемая психикой. Рецепция - афферентная импульсация, поступающая в отделы центральной нервной системы.
• Способность живого организма воспринимать различные раздражения, что исходят как из собственных органов и тканей, так и от окружающей среды.
• Способность организма, предшествующая дифференцированному ответу на раздражитель - реактивности.

А теперь - классификации видов чувствительности.

Общая чувствительность

Здесь выделяется сразу несколько групп - представим их содержание по отдельности.

Экстероцептивный тип (поверхностная чувствительность) внутри себя делится на:

• тактильную (грубую);
• болевую;
• температурную (холодовую и тепловую).

Проприоцептивный тип (глубокая чувствительность) - ощущение себя в пространстве, положения своего тела, конечностей относительно друг друга. Этот вид имеет внутри себя такие категории:

• чувство собственной массы тела, давления;
• вибрационная;
• чувство прикосновения (тактильная легкая);
• суставно-мышечная;
• кинестезия (так называется определение движения кожных складок).

Сложные виды чувствительности:

• Чувство двухмерно-пространственное - с его помощью мы определяем место прикосновения к нашему телу. Оно помогает узнать, какой символ, цифра или буква "написаны" на коже пальцем другого человека.
• Интероцептивная - эту чувствительность обуславливает раздражение внутренних органов.
• Дискриминационная - помогает различать прикосновения, уколы кожи, что наносятся на близком друг к другу расстоянии.
• Стереогноз - такой вид чувствительности помогает узнавать тот или иной предмет на ощупь.

Что касается приведенных примеров, то их идентификация будет возможна только при дальнейшем поступлении и переработке импульса от первичного коркового слоя анализатора (им будет центральная задняя извилина) в ассоциативные или вторичные корковые поля. Последние преимущественно расположены в парието-постцентральных зонах, в нижней и верхней теменной дольке.

Переходим к следующей классификации.

Общая и специальная чувствительность

Здесь используются те же понятия, только для несколько иной классификации.

Общая чувствительность разделяется на простую и сложную.

Специальная чувствительность представлена такими категориями:

• зрительная;
• вкусовая;
• обонятельная;
• слуховая.

Сложная чувствительность

В данной классификации мы рассмотрим различные виды чувствительности - характерные не только для человека, а для всех живых существ вообще.

Это следующее:

• Зрение - восприятие организмом света.
• Эхолокация, слух - восприятие живыми системами звуков.
• Обоняние, вкус, стереохимическое чувство (характерно для насекомых и акул молотоголовых) - химическая чувствительность организма.
• Магниторецепция - способность живого существа чувствовать магнитное поле, что позволяет ориентироваться на местности, определять высоту, планировать движение собственного тела. Тип чувствительности свойственен некоторым акулам.
• Электрорецепция - способность ощущать электрические сигналы окружающего мира. Используется для поиска добычи, ориентации, различных форм биокоммуникации.

По филогенетическим критериям формирования

Классификация была предложена ученым Г. Хэдом. Здесь два вида чувствительности человека, живого существа:

• Протопатическая. Примитивная форма, имеющая свой центр в таламусе. Не может дать точное определение локализации источника раздражения - ни внешнего, ни внутри собственного тела. Отражает более не объективные состояния, а субъективные процессы. Протопатическая чувствительность обеспечивает восприятие самых сильных, грубых форм раздражителей, болевых и температурных, что представляют опасность для организма.
• Эпикритическая. Имеет корковый центр, является более дифференцированной, объективированной. Филогенетически считается моложе, нежели первая. Позволяет организму воспринимать более тонкие раздражения, оценивать их степень, качество, локализацию, характер и проч.

По местонахождению рецепторов

Данная классификация была предложена в 1906 году английским ученым-физиологом Ч. Шеррингтоном. Он предложил разделять всю чувствительность на три категории:

Разновидности кожной чувствительности

Классическая физиология выделяет следующие виды кожной чувствительности:

• Боль. Возникает под действием разрушительных по своей силе и характеру раздражений. Она будет говорить о прямой опасности для организма.
• Термическая (температурная) чувствительность. Она позволяет определять нам горячее, теплое, холодное, ледяное. Самое большое ее значение - для рефлекторной регуляции тела.
• Прикосновение и давление. Эти ощущения связаны между собой. Давление, по сути, - это сильное прикосновение, поэтому для него не выделяется особых рецепторов. Опыт (при участии зрения, мышечного чувства) позволяет точно локализировать участок, на который воздействовал раздражитель.

В некоторых классификациях разновидности кожной чувствительности будут разделены таким образом:

• Боль.
• Ощущение холода.
• Прикосновение.
• Ощущение тепла.

Виды порогов ощущения

Теперь рассмотрим классификацию видов порогов чувствительности:

• Абсолютный нижний порог ощущения. Эта та наименьшая сила или величина раздражителя, при котором сохраняется его способность вызывать в анализаторе нервное возбуждение, достаточное для возникновения того или иного ощущения.
• Абсолютный верхний порог ощущения. Напротив, максимальная величина, сила раздражителя, сверх которой организм уже перестает его воспринимать.
• Порог различения (или же разностный порог ощущения) - самая меньшая разница в интенсивности двух одинаковых раздражителей, которую живой организм способен ощутить. Отметим, что не каждая разница тут будет ощущаться. Нужно, чтобы она достигала определенной величины или силы.

Разновидности расстройств

А теперь - виды расстройств чувствительности. Здесь выделяется следующее:

• Анестезия - название полной утраты какого-либо типа чувствительности. Встречается тепловая (термоанестезия), тактильная, болевая (анальгезия). Может быть утрата чувства стереогноза, локализации.
• Гипестезия - так называется снижение чувствительности, уменьшение интенсивности тех или иных ощущений.
• Гиперестезия - обратное предшествующему явление. Тут у пациента наблюдается повышенная чувствительность к определенным раздражителям.
• Гиперпатия - случаи извращения чувствительности. Изменяется качество ощущения - точечные раздражения рассыпаются, какие-то качественные различия между раздражителями у больного стираются. Ощущение окрашено в болевые тона, может быть сугубо неприятным. Диагностируется и последействие - ощущение продолжает оставаться после прекращения действия раздражителя.
• Парестезия - человек испытывает какие-либо ощущения без наличия их раздражителей. Например, "ползание мурашек", резкое ощущение - "будто бросило в жар", жжение, покалывание и прочее.
• Полиэстезия - при таком нарушении одиночное ощущение будет восприниматься больным как множественное.
• Дизестезия - извращенное восприятие определенного раздражения. Например, прикосновение чувствуется как удар, воздействие холода - как воздействие тепла.
• Синестезия - человек будет воспринимать раздражитель не только в локации его непосредственного воздействия, но и в иной зоне.
• Аллохейрия - нарушение, чем-то связанное с предыдущим. Разница в том, что человек чувствует воздействие раздражителя не в локации его воздействия, а на симметричном участке противоположной части тела.
• Термалгия - холод, тепло воспринимаются пациентом болезненно.
• Диссоциированное расстройство чувствительности - случай, при котором нарушается определенное ощущение, но сохраняются все остальные.

Типы расстройств

Виды нарушения чувствительности можно разделить на следующие категории:

• Корковый тип. Это расстройство чувствительности, что будет наблюдаться на противоположной стороне тела.
• Проводниковый тип. Поражение проводящих путей чувствительности. Расстройства будут обнаружены книзу от местоположения данного поражения.
• Диссоциированный (сегментарный). Будет наблюдаться при поражении чувствительных ядер черепного нерва мозговых стволов, а также при поражении чувствительного аппарата, относящегося к спинному мозгу.
• Дистальный (полиневрический) тип. Множественные поражения, затронувшие периферические нервы.
• Периферический тип. Для него характерно поражение периферических нервов и их сплетений. Тут налицо расстройство всех разновидностей ощущений.

Чувствительность - достаточно обширное в понимании явление. Свидетельство тому - большое число классификаций, что внутри себя подразделяют ее на множественные группы. Также сегодня установлено и многообразие видов нарушений чувствительности, градация которых связана с локализацией поражения, проявлением ощущений у пациента.

Чувствительность является мерой способности радиоприемного устройства обеспечивать прием слабых радиосигналов. Количественно оценивается минимальным значением ЭДС сигнала на входе радиоприемного устройства, при котором имеет место требуемое отношение сигнал-шум на выходе при отсутствии внешних помех.

Чувствительность радиоприёмника, способность радиоприёмника принимать слабые по интенсивности радиосигналы и количественный критерий этой способности. Последний во многих случаях определяется как минимальный уровень радиосигнала в приёмной антенне (эдс, наводимая сигналом в антенне и выражаемая обычно в мв или мкв , либо напряжённость поля вблизи антенны, выражаемая в мв/м ), при котором содержащаяся в радиосигнале полезная информация ещё может быть воспроизведена с требуемым качеством (с достаточными громкостью звучания, контрастностью изображения и т.п.). В простейших радиоприёмниках чувствительность зависит главным образом от степени усиления сигналов в них: с увеличением коэффициента усиления нормальное воспроизведение информации достигается при более слабом радиосигнале ( считается при этом более высокой). Однако в сложных радиоприёмных устройствах (например, связных) такой путь повышения Чувствительность радиоприёмника теряет смысл, поскольку в них интенсивность полезных радиосигналов может оказаться сравнимой с интенсивностью действующих на антенну одновременно с этими сигналами внешних помех радиоприёму , искажающих принимаемую информацию. Предельная Чувствительность радиоприёмника в этом случае называется чувствительностью, ограниченной помехами; она является параметром не только приёмника, но зависит и от внешних факторов. При наиболее благоприятных условиях (главным образом при приёме в диапазоне метровых и более коротких волн и особенно при космической радиосвязи) внешние помехи слабы и основным фактором, ограничивающим Чувствительность радиоприёмника , становятся внутренние флуктуационные шумы радиоприёмника (см. Флуктуации электрические ). Последние в нормальных условиях работы радиоприёмника имеют постоянный уровень, поэтому Чувствительность радиоприёмника , ограниченная внутренними шумами, - вполне определённый параметр; за меру Чувствительность радиоприёмника в этом случае часто принимают непосредственно уровень внутренних шумов, характеризуемый коэффициентом шума или шумовой температурой (см. также Пороговый сигнал ).Чувствительность приемника - одна из главных его характеристик, которая определяет возможность дальнего приема передач. Чем меньше чувствительность, тем "дальнобойнее" приемник. Поэтому применительно к чувствительности обычно пользуются выражениями лучше-хуже вместо больше-меньше, понимая под лучшей чувствительностью такую, которая выражается ее меньшим значением. Существует несколько определений чувствительности, и во избежание путаницы всегда необходимо знать, о какой чувствительности идет речь. Приняты следующие определения: чувствительность, ограниченная усилением; чувствительность, ограниченная синхронизацией; чувствительность, ограниченная шумами.

Чувствительность радиоприемника является параметром, который позволяет оценить возможность приемника принимать слабые сигналы радиостанций. Различают максимальную и реальную чувствительность приемника.

Реальная чувствительность определяет минимальный уровень входного сигнала, при котором обеспечивается стандартная (испытательная) выходная мощность при заданном соотношении напряжения входного сигнала к напряжению шумов. Для отечественных приемников испытательная выходная мощность принята равной 50 или 5 мВт, в зависимости от класса приемника. Заданное соотношение сигнал-шум при измерении реальной чувствительности приемника в диапазонах ДВ, СВ, KB - не менее 20 дБ, на УКВ - не менее 26 дБ.

Чувствительность приемника по напряжению (для наружных антенн) измеряется в микровольтах. Чувствительность приемника тем выше, чем меньше это напряжение. При работе с внутренней (встроенной) антенной чувствительность выражается минимальной напряженностью электрического поля и измеряется в микровольтах или милливольтах на метр (мкВ/м или мВ/м).

Максимальная чувствительность - это чувствительность, ограниченная усилением. Она определяет такой минимальный уровень сигнала, при котором обеспечивается стандартная (испытательная) выходная мощность при установке всех органов управления приемника в положения, соответствующие максимальному усилению. Чувствительность радиоприемника зависит от многих факторов: усилительных свойств всех каскадов тракта приемника, уровня собственных шумов, ширины полосы пропускания и др.

Современные приемники обладают очень высокой чувствительностью. Например, приемники высшего класса в УКВ диапазоне имеют чувствительность 1... 2 мкВ, а в диапазоне KB - 5... 10 мкВ.

Чувствительность радиоприемника обычно выражается в мил­ливольтах на метр (мВ/м) или в микровольтах (мкВ). Наибольшей чувствительностью обла­дают супергетеродинные радиопри­ёмники (супергетеродины), в которых с помощью специальных устройств- гетеродина и смесителя-перед детек­тированием производится преобразование (понижение) частоты радиосигнала, не изме­няющее закона модуляции. Полученный в результате преобразования сигнал т. н. про­межуточной частоты дополнительно усилива­ется по ней, после чего детектируется и снова усиливается (по звуковой частоте).

Свойство радиоприемного устройства, позволяющее отличать полезный радиосигнал от радиопомехи по определенным признакам, свойственным радиосигналу, называется избирательностью . Иначе, это способность радиоприемного устройства выделять нужный радиосигнал из спектра электромагнитных колебаний в месте приема, снижая мешающие радиосигналы.

Различают пространственную и частотную избирательности. Пространственная избирательность достигается за счет использования антенны, обеспечивающей прием нужных радиосигналов с одного направления и ослабление радиосигналов с других направлений от посторонних источников. Частотная избирательность количественно характеризует способность радиоприемного устройства выделять из всех радиочастотных сигналов и радиопомех, действующих на его входе, сигнал, соответствующий частоте настройки радиоприемника.

Избирательность - параметр, характеризующий способность радиоприемника принимать и усиливать сигнал рабочей частоты на фоне "мешающих" сигналов других передатчиков, работающих на соседних каналах (частотах). Этот параметр часто путают или смешивают с понятием "помехозащищенность". Помехозащищенность - более широкое, нежели избирательность, понятие. Ведь помехой можно считать как сигнал другого передатчика, который излучает постоянно на соседней частоте, так и кратковременный разряд молнии, при котором излучается очень широкий спектр частот. Но если относительно узкополосный сигнал соседнего передатчика удается нейтрализовать схемотехническими решениями (частотной селекцией или фильтрацией), то широкополосный кратковременный сигнал помехи отфильтровать практически невозможно, и с помехой приходится бороться другими способами, в частности, применяя специальные способы кодирования и последующей обработки информационной составляющей сигнала. Именно на этом принципе построены РСМ-устройства.

Термин "избирательность" в характеристике радиоприемного устройства обычно дополняют словами "по соседнему каналу" и характеризуют его при помощи конкретных физических понятий и величин. Обычно это звучит примерно так: "избирательность приемника по соседнему каналу составляет - 20 dB при расстройке +/- 10 кГц". Физический смысл этой неуклюжей фразы таков: если частота "мешающего" сигнала отличается от "рабочей" частоты на 10 кГц (выше или ниже), то при равных уровнях "полезного" и "мешающего" сигналов на входе приемника, уровень "мешающего" сигнала на выходе приемника будет на 20 dB (в 10 раз) меньше уровня "полезного" сигнала. А если этот параметр будет равен -40 dB, то "мешающий" сигнал ослабнет в 100 раз и т.д. Иногда этот многоэтажный параметр заменяют одной из составляющих - шириной полосы пропускания. Ширина пропускания в выше приведенном примере равна 20 кГц, или +/- 10 кГц относительно центральной частоты (которая у нас определяется номером канала). Дальше мы поясним это при помощи спектральной диаграммы. А вот "помехозащищенность" РРМ приемника, к сожалению, однозначно охарактеризовать не удается.

В УКВ диапазоне избирательность по соседнему каналу измеряется при двух значениях расстройки мешающего сигнала - 120 и 180 кГц. Это объясняется тем, что для системы радиовещания в диапазоне УКВ, ближайший соседний канал (мешающий) отстоит от частоты полезного сигнала на 120 кГц, когда оба сигнала имеют одну и ту же синфазную модуляцию, а ближайший соседний канал, имеющий другую модуляцию, отстоит от частоты полезного сигнала на 180 кГц.

Избирательность по соседнему каналу определяется в основном трактом промежуточной частоты и в пределах диапазона изменяется незначительно.

Избирательность по зеркальному каналу определяет ослабление радиоприемником мешающего сигнала, отстоящего от принимаемого на удвоенное значение промежуточной частоты. Селективные (избирательные) свойства радиоприемника по зеркальному каналу определяются резонансными свойствами избирательных цепей до преобразователя частоты (входных цепей, УВЧ).

Избирательность по промежуточной частоте определяет ослабление приемником мешающего сигнала, частота которого равна промежуточной частоте приемника. Работа радиостанций на этих частотах запрещена. Однако в ряде случаев гармоники радиостанций могут совпадать с промежуточной частотой приемника. При этом они могут быть сильными помехами при приеме других радиостанций.

Ослабление помехи с частотой, равной промежуточной, осуществляется резонансными контурами входных цепей и усилителя высокой частоты. Для большего ослабления этой помехи на входе приемника включают специальный фильтр, который настраивают на промежуточную частоту и тем самым ослабляют проникновение помехи во входные контуры приемника.

Одним из важнейших показателей качества тракта приема является чувствительность приемника. Она характеризует способность приемника принимать слабые сигналы. Чувствительность приемника определяется как минимальный уровень входного сигнала устройства, необходимый для обеспечения требуемого качества полученной информации. Качество может быть оценено заданной битовой вероятностью ошибки (BER), вероятностью приема ошибочного сообщения (MER) или отношением сигнал-шум SNR (Signal-to-Noise Ratio) на входе демодулятора приемника. Если чувствительность приемника ограничивается , то ее можно оценить реальной или предельной чувствительностью приемника, коэффициентом шума или шумовой температурой.

Чувствительность приемника с небольшим усилением, на выходе которого шумы практически отсутствуют, определяется э.д.с, (или номинальной мощностью) сигнала в антенне (или ее эквиваленте), при которой обеспечивается заданное напряжение (мощность) сигнала на выходе приемника.

Чувствительность приемника определяется коэффициентом его усиления К УС. Приемник должен обеспечивать усиление даже самых слабых входных сигналов до выходного уровня, необходимого для нормального функционирования устройства, однако, на входе приемника действуют помехи и шумы, которые также усиливаются в приемнике и могут ухудшать качество его функционирования. Кроме того, на выходе приемника появляются его усиленные внутренние шумы. Чем меньше внутренние шумы, тем лучше качество приемника, тем выше чувствительность приемника.

Реальная чувствительность приемника равна э.д.с. (или номинальной мощности) сигнала в антенне, при которой напряжение (мощность) сигнала на выходе приемника превышает напряжение (мощность) помех в заданное число раз. Предельная чувствительность приемника равна э.д.с. или номинальной мощности Р АП сигнала в антенне, при которой на выходе его линейной части (т. е. на входе детектора), мощность сигнала равна мощности внутреннего шума.

При задании чувствительности приемника в виде э.д.с., она измеряется в микровольтах. Современные приемники мобильной связи обладают чувствительностью на уровне десятых долей микровольта. Способ задания чувствительности приемника в виде э.д.с. приводит к тому, что при различном входном сопротивлении приемника мы будем получать различное значение э.д.с. Поэтому, несмотря на то, что все современные приемники систем мобильной связи имеют входное сопротивление 50 Ом, чувствительность приемников задается в терминах мощности сигнала на входе приемника. Чувствительность определяется как отношение мощности на входе приемника к уровню мощности 1 мВт и выражается в логарифмическом масштабе в дБм.

Предельную чувствительность приемника можно также характеризовать коэффициентом шума N 0 , равным отношению мощности шумов, создаваемых на выходе линейной части приемника эквивалентом антенны (при комнатной температуре T 0 = 290 К) и линейной частью, к мощности шумов, создаваемых только эквивалентом антенны. Очевидно,

где k = 1,38 10 –23 Дж/град — постоянная Больцмана;
П ш — шумовая полоса линейной части приемника, Гц;
Р АП — мощность сигнала, Вт.

Из (1) видно, что мощность сигнала, соответствующую его предельной чувствительности и отнесенную к единице полосы частот, можно выразить в единицах kT 0:

Предельную чувствительность приемника можно также характеризовать шумовой температурой приемника Т пр, на которую надо дополнительно нагреть эквивалент антенны, чтобы на выходе линейной части приемника мощность создаваемых им шумов равнялась мощности шумов линейной части. Очевидно, , откуда

На реальную антенну воздействуют внешние шумы, номинальная мощность которых ,
где Т A — шумовая температура антенны. Поэтому на выходе линейной части

Для получения равенства мощностей сигнала и шумов необходима мощность

Литература:

1. "Проектирование радиоприемных устройств" под ред. А.П. Сиверса - М.: "Высшая школа" 1976 стр. 7-8
2. "Радиоприемные устройства" под ред. Жуковского - М.: "Сов. радио" 1989 стр. 8 - 10
3. Палшков В.В. "Радиоприемные устройства" - М.: "Радио и связь" 1984 стр. 12 - 14

Вместе со статьей "Чувствительность приемника" читают:

В зависимости от значения принимаемой частоты схемные и конструктивные решения радиоприемников могут значительно различаться.
http://сайт/WLL/DiapPrmFr.php

Избирательность по соседнему каналу - это способность приемника принимать полезный сигнал на заданной частоте канала с заданной вероятностью ошибки
http://сайт/WLL/ChastotIzbirat.php

Интермодуляция, блокирование, однодецибельная точка компрессии, вот основные источники возникновения побочных каналов приема! Знать и уметь бороться с этими явлениями - задача любого технического специалиста.
http://сайт/WLL/NelinPrm.php

Динамический диапазон приемника с одной стороны определяет способность приемника обнаруживать слабый входной сигнал, с другой - обрабатывать сигналы большого уровня без искажения.
http://сайт/WLL/DinDiapPrm.php

Естественно, мы заинтересованы в том, чтобы по возможности уменьшить вероятность ошибки II рода, то есть повысить чувствительность критерия. Для этого нужно знать, от чего она зависит. В принципе, эта задача похожа на ту, что решалась применительно к ошибкам I рода, но за одним важным исключением.

Чтобы оценить чувствительность критерия, нужно задать величину различий, которую он должен выявлять. Эта величина определяется задачами исследования. В примере с диуретиком чувствительность была невелика - 55%. Но, может быть, исследователь просто не считал нужным выявлять прирост диуреза с 1200 до 1400 мл/сут, то есть всего на 17%?

С увеличением разброса данных повышается вероятность ошибок обоих типов. Как мы вскоре увидим, величину различий и разброс данных удобнее учитывать совместно, рассчитав отношение величины различий к стандартному отклонению.

Чувствительность диагностической пробы можно повысить, снизив ее специфичность - аналогичное соотношение существует между уровнем значимости и чувствительностью критерия. Чем выше уровень значимости (то есть чем меньше а), тем ниже чувствительность.

Как мы уже говорили, важнейший фактор, который влияет на вероятность ошибок как I, так и II рода, - это объем выборок. С ростом объема выборок вероятность ошибок уменьшается. Практически это очень важно, поскольку прямо связано с планированием эксперимента.

Прежде чем перейти к подробному рассмотрению факторов, влияющих на чувствительность критерия, перечислим их еще раз.

Уровень значимости а. Чем меньше а, тем ниже чувствительность.

Отношение величины различий к стандартному отклонению. Чем больше это отношение, тем чувствительнее критерий.

Объем выборок. Чем больше объем, тем выше чувствительность критерия.

Уровень значимости

Чтобы получить наглядное представление о связи чувствительности критерия с уровнем значимости, вернемся к рис. 6.3. Выбирая уровень значимости а, мы тем самым задаем критическое значение t. Это значение мы выбираем так, чтобы доля превосходящих его значений - при условии, что препарат не оказывает эффекта, - была равна а (рис. 6.3А). Чувствительность критерия есть доля тех значений критерия, которые превосходят критическое при условии, что лечение дает эффект (рис. 6.3Б). Как видно из рисунка, если изменить критическое значение, изменится и эта доля.

Рассмотрим подробнее, как это происходит. На рис. 6.4А изо- бизображено распределение значений критерия Стьюдента. Отличие от рис. 6.3 состоит в том, что теперь это распределение, полученное для всех 1027 возможных пар выборок. Верхний график - это распределение значений t для случая, когда препарат не обладает диуретическим действием. Предположим, мы выбрали уровень значимости 0,05, то есть приняли а = 0,05. В этом случае критическое значение равно 2,101, то есть мы отвергаем нулевую гипотезу и признаем различия статистически значимыми при t > +2,101 или t А теперь взглянем на рис. 6.4Б. На нем изображены те же самые распределения значений t. Отличие в выбранном уровне значимости - а = 0,01. Критическое значение t повысилось до 2,878, пунктирная линия сместилась вправо и отсекает от нижнего графика только 45%. Таким образом, при переходе от 5% к 1% уровню значимости чувствительность снизилась с 55 до 45%. Соответственно, вероятность ошибки II рода повысилась до 1 - 0,45 = 0,55.

Итак, снижая а, мы снижаем риск отвергнуть верную нулевую гипотезу, то есть найти различия (эффект) там, где их нет. Но тем самым мы снижаем и чувствительность - вероятность выявить имеющиеся на самом деле различия.

Величина различий

Рассматривая влияние уровня значимости, мы принимали величину различий постоянной: наш препарат увеличивал суточный диурез с 1200 до 1400 мл, то есть на 200 мл. Теперь примем

постоянным уровень значимости а = 0,05 и посмотрим, как чувствительность критерия зависит от величины различий. Понятно, что большие различия выявить легче, чем маленькие. Рассмотрим следующие примеры. На рис. 6.5А изображено распределение значений t для случая, когда исследуемый препарат не обладает диуретическим действием. Заштрихованы 5% наибольших по абсолютной величине значений t, расположенных левее - 2,101 или правее +2,101. На рис. 6.5Б изображено распределение значений t для случая, когда препарат увеличивает суточный

Увеличение суточного диуреза, мл

диурез в среднем на 200 мл (эту ситуацию мы уже рассматривали). Выше правого критического значения лежит 55% возможных значений t: чувствительность равна 0,55. Далее, на рис. 6.5В представлено распределение значений t для случая, когда препарат увеличивает диурез в среднем на 100 мл. Теперь только 17% значений t превышает 2,101. Тем самым, чувствительность критерия равна лишь 0,17. Иными словами, эффект будет обнаружен менее чем в одном из каждых пяти сравнений контрольной и экспериментальной групп. Наконец, рис. 6.5Г представляет случай увеличения диуреза на 400 мл. В критическую область попало 99% значений t. Чувствительность критерия равна 0,99: различия будут выявлены почти наверняка.

Повторяя этот мысленный эксперимент, можно определить чувствительность критерия для всех возможных значений эффекта, от нулевого до «бесконечного». Нанеся результаты на график, мы получим рис. 6.6, где чувствительность критерия показана как функция от величины различий. По этому графику можно определить, какой будет чувствительность при той или иной величине эффекта. Пользоваться графиком пока что не очень удобно, ведь он годится только для этих численности групп, стандартного отклонения и уровня значимости. Вскоре мы построим другой график, более подходящий для планирования исследования, но сначала нужно подробнее разобраться с ролью разброса значений и численности групп.

Разброс значений

Чувствительность критерия возрастает с ростом наблюдаемых различий; с ростом разброса значений чувствительность, напротив, снижается.

Напомним, что критерий Стьюдента t определяется следующим образом:

где Х1 и Х2 - средние, s - объединенная оценка стандартного

отклонения а, п1 и п2 - объемы выборок. Заметьте, что Х1 и

Х2 - это оценки двух (различных) средних - р и р2. Для простоты допустим, что объемы обеих выборок равны, то есть n1 = n2. Тогда вычисленное значение t есть оценка величиныP1-P2 P -Р

Рассмотрим несколько примеров. Стандартное отклонение в исследуемой нами совокупности составляет 200 мл (см. рис. 6.1). В таком случае увеличение суточного диуреза на 200 или 400 мл равно соответственно одному или двум стандартным отклонениям. Это очень заметные изменения. Если бы стандартное отклонение равнялось 50 мл, то те же самые изменения диуреза были бы еще более значительными, составляя соответственно 4 и 8 стандартных отклонений. Наоборот, если бы стандартное отклонение равнялось, например, 500 мл, то изменение диуреза в 200 мл составило бы 0,4 стандартного отклонения. Обнаружить такой эффект было бы непросто да и вряд ли вообще стоило бы.

Итак, на чувствительность критерия влияет не абсолютная величина эффекта, а ее отношение к стандартному отклонению. Обозначим его ф (греческая «фи»); это отношение ф = 5/а называется параметром нецентральности.

Объем выборки

Мы узнали о двух факторах, которые влияют на чувствительность критерия: уровень значимости а и параметр нецентральности ф. Чем больше а и чем больше ф, тем больше чувстви
тельность. К сожалению, влиять на ф мы не можем вовсе, а что касается а, то его увеличение повышает риск отвергнуть верную нулевую гипотезу, то есть найти различия там, где их нет. Однако есть еще один фактор, который мы можем, в определенных пределах, менять по своему усмотрению, не жертвуя уровнем значимости. Речь идет об объеме выборок (численности групп). С увеличением объема выборки чувствительность критерия увеличивается.

Существуют две причины, в силу которых увеличение объема выборки увеличивает чувствительность критерия. Во-первых, увеличение объема выборки увеличивает число степеней свободы, что, в свою очередь, уменьшает критическое значение. Во-вторых, как видно из только что полученной формулы

значение t растет с ростом объема выборки n (это справедливо и для многих других критериев).

На рис 6.7А воспроизведены распределения с рис. 6.4А. Верхний график соответствует случаю, когда препарат не обладает диуретическим действием, нижний - когда препарат увеличивает суточный диурез на 200 мл. Численность каждой из групп составляет 10 человек. На рис 6.7Б приведены аналогичные распределения. Отличие в том, что теперь в каждую группу входило не 10, а 20 человек. Раз объем каждой из групп равен 20, число степеней свободы равно V = 2(20 - 1) = 38. Из таблицы 4.1 находим, что критическое значение t при 5% уровне значимости равно 2,024 (в случае выборок объемом 10 оно равнялось 2,101). С другой стороны, увеличение объема выборок привело к увеличению значений критерия. В результате уже не 55, а 87% значений t превышают критическое значение. Итак, увеличение численности групп с 10 до 20 человек привело к повышению чувствительности с 0,55 до 0,87.

Перебирая все возможные объемы выборок, можно построить график чувствительности критерия как функции от численности групп (рис. 6.8). С увеличением объема чувствительность

растет. Сначала она растет ускоренно, затем, начиная с некоторого объема выборки, рост замедляется.

Расчет чувствительности - важнейшая составная часть планирования медицинских исследований. Теперь, познакомившись с наиболее важным фактором, определяющим чувствительность, мы готовы решить эту задачу.

Как определить чувствительность критерия?

На рис. 6.9 чувствительность критерия Стьюдента представлена как функция от параметра нецентральности ф = 5/с при уровне значимости а = 0,05. Четыре кривые соответствуют четырем объемам выборок.

Подразумевается, что выборки имеют равный объем. Что делать, если это не так? Если вы обратились к рис. 6.9 при планировании исследования (что весьма разумно), то нужно учесть следующее. При заданной общей численности обследованных именно равная численность групп обеспечивает максимальную чувствительность. Значит, равную численность групп и следует запланировать. Если же вы решили рассчитать чувствительность после проведения исследования, когда, не найдя статис- тически-значимых различий, вы хотите определить, в какой степени это можно считать доказательством отсутствия эффекта, - тогда следует принять численность обеих групп равной меньшей из них. Такой расчет даст несколько заниженную оценку чувствительности, но убережет вас от излишнего оптимизма.

Применим кривые с рис. 6.9 к примеру с диуретиком (см. рис. 6.1). Мы хотим вычислить чувствительность критерия Стьюдента при уровне значимости а = 0,05. Стандартное отклонение равно 200 мл. Какова вероятность выявить увеличение суточного диуреза на 200 мл?

Численность контрольной и экспериментальной групп равна десяти. Выбираем на рис. 6.9 соответствующую кривую и находим, что чувствительность критерия равна 0,55.

До сих пор мы говорили о чувствительности критерия Стью-

Галотан и морфин при операциях на открытом сердце

В гл. 4 мы сравнили сердечный индекс при галотановой и морфиновой анестезии (см. табл. 4.2) и не нашли статистически значимых различий. (Напомним, что сердечный индекс - это отношение минутного объема сердца к площади поверхности тела.) Однако группы были малы - 9 и 16 человек. Средняя величина сердечного индекса в группе галотана равнялась 2,08 л/мин/м2; в группе морфина 1,75 л/мин/м2, то есть на 16% меньше. Даже если бы различия были статистически значимыми, вряд ли столь небольшая разница представляла бы какой-либо практический интерес.

В современном обществе чувствительность человека чаще рассматривается как отрицательная черта характера. Это объясняется тем, что многие точно не знают, что в действительности означает это слово. Как правило, чувствительным людям приписывают нервозность, слабость, неспособность справиться с проблемами. В физиологии и психологии термин «чувствительность» определяется по-разному.

Чувствительность в физиологии - это способность воспринимать раздражения из внешней среды и от собственных тканей. Кожа человека реагирует на раздражение, вызываемое активизацией определенных рецепторов. Основные виды чувствительности: тактильная, болевая, температурная, мышечно-суставная, вибрационная. В зависимости от ощущений, мозг получает необходимую информацию об окружающем нас мире.

Психологи приравнивают чувствительность человека к способности чувствовать, выражать свои эмоции. Чем чувствительнее человек, тем ярче переживаемые им впечатления.

Развитие чувствительности

Чувствительность проявляется при общении с людьми. Психологи утверждают, что определенная врожденная чувствительность характерна и для грудных детей: они ощущают голод, холод, влагу, реагируют на одиночество. Однако сравнивать эти ощущения грудных детей с чувствительностью взрослых нельзя. Со временем человек приобретает опыт, который позволяет ему понимать и воспринимать окружающий мир. Таким образом, чувствительность можно развить.

Почему нужно быть чувствительным человеком?

Чувствительность - это не только повышенная ранимость. Она необходима человеку для развития личности, приобретения опыта и т.п.

Чувствовать самого себя

Современный человек зачастую не понимает, чего он в действительности хочет. Он вынужден постоянно приспосабливаться к изменяющимся обстоятельствам и условиям жизни (часто и одно, и другое не имеет ничего общего с его истинными потребностями). Выход из этой ситуации может быть один - необходимо понять себя. Возможно, тогда человек чаше будет делать не то, что ожидают от него другие, а то, что хочет он сам.

Чувствовать окружающих

В повседневной жизни люди плачут, смеются, проявляют нежность по отношению к окружающим, ссорятся, грустят, радуются и т.д. Выражение эмоций имеет как биологическое, так и социальное значение. Взаимоотношения людей и социальные связи во многом основаны на эмоциях. Каждому из нас в силу различных причин иногда приходится общаться с неприятными людьми - такое общение не приносит радости. Удовольствие доставляет только искреннее общение. На искренние отношения в большей степени способен именно чувствительный человек. С таким человеком всегда приятно общаться.

Стремление быть чувствительным сегодня очень популярно. Люди зачастую стремятся стать чувствительными, чтобы легче общаться и иметь больше друзей. Для психотерапевтов - специалистов по групповой динамике и другим направлениям в психотерапии - чувствительность является целью проводимой ими терапии. Тренировка восприимчивости окружающих (Sensitivity Training) - это составная часть обучения менеджеров. В Западных странах различные учреждения, финансируемые специалистами по проблемам семейной жизни и воспитанию, пропагандировали чувствительность как способ разрешения многих семейных проблем и конфликтов. Некоторые секты завлекают людей обещаниями, что вступление в данную религиозную организацию поможет им стать чувствительнее, лучше понять себя и окружающих.

Сегодня понятие «чувствительность» очень модно в Западном мире. Это говорит о том, что многие люди испытывают большую потребность в общении и уважении со стороны окружающих, пытаются лучше понять чувства и потребности близких, уделяют больше внимания природе и окружающей среде. Многим людям необходимо научиться быть чувствительными.

Если Вы чрезмерно чувствительный и легковерный человек, то Вы можете стать жертвой «доброжелателей», которые могут воспользоваться Вашей доверчивостью и потребностью в человеческом тепле и участии. Поэтому соблюдайте осторожность и не доверяйте свои чувства незнакомым людям, которым зачастую нужны только Ваши деньги.