感知觉之2触觉

触觉是人体最大的感觉器官，它能够接受的物理刺激包括温度、疼痛、压力以及我们对自身的本体感觉。倘若丧失了触觉，人无法感知温度、疼痛和压力，就像是打了麻药，四肢不听使唤，整个人就像是漂浮在空中的一堆零部件一样，无法觉知外界对身体造成的破坏。丧失视力的盲人和丧失听力的聋哑人依然可以自如生活，但如果丧失触觉，人将无法生存。

在表皮之下的真皮组织中有四种机械感受器。其中，默克尔感受器主要知觉细节、形状和纹理信息，触觉小体知觉手部抓握和皮肤上的移动信息。在皮肤深层的鲁菲尼圆柱体与感知皮肤伸展有关，环层小体与感知快速震动和细小纹理有关。人如果缺乏与自然物亲密接触的体验，这些感受器因缺乏训练，其感知外物细节的能力自然是比较弱的，无法获得完整的与操作有关的触觉信息，就会有笨手笨脚的情况。不过，大脑的触觉皮层是可塑的，触觉经验的后天积累仍然可以使皮层面积增加。整体而言，设计所要解决的两个问题是：如何通过准确而又丰富的触觉设计恢复人的触觉敏锐性，同时降低现代人对视觉的过分依赖，实现多感官协同。

图1：触觉侏儒-有高触觉敏锐度的身体部分在皮层中由更大的区域表示

还记得你第一次打字时是如何用一根手指点击键盘上的按键的吗？我们优先用食指操作的原因有两个：一是食指活动范围大，也更灵活，二是因为食指尖皮下组织中的默克尔感受器密度最高，触觉敏锐度也最高。指尖能够感知到的两个凸点的间距大约是（触觉阈限）1mm，而手掌的触觉阈限为8mm，这意味着一些太细的纹理无法引起手掌的感觉的。纹理的粗糙程度要根据身体不同部位的触觉敏锐度进行设计。

表：男性身体不同部位的亮点阈

身体部位	阈限/毫米
手指	4
上嘴唇	8
大脚趾	9
上臂	46
背部	42
大腿	44

由于触觉敏锐度阈限不同，所以我们在感知触觉信息时的精确度也不一样。当后背的刺痒或者疼痛时，我们只能估计其大概位置却难确定点位。触觉敏锐度也是我们本体认知的主要参考，儿童在画画时会把手和头画得很大，因为这两个部位的触觉敏锐度是最高的。

虽然视觉也能识别表面纹理，但当光线条件变化时，视觉获得的纹理信息会发生变化。触觉获得的纹理信息比视觉更加真实。触觉包括触碰和触摸。触碰主要识别物体的空间线索，如凸起和凹槽，它们可以在皮肤触碰表面和按压表面时被感觉到。这些线索导致人们对表面的不同形状、大小和分布的感知。触碰只能感知比较粗糙的纹理，比如盲文和按钮。而精细的纹理要靠触摸才能获得，即触觉的时间线索。你的手指划过物体表面，纹理的疏密、深浅对手指产生不一样的震动反馈，就像拿一根小棍划过墙壁，也能感知到墙面的属性。如果所从事的工作与振动有关，比如司机把握方向盘或者装修工人使用电动工具，感受震动的环层小体感受器对震动产生适应，这会降低手指在表面移动时知觉表面纹理的能力。所以纹理设计需要考虑用户的劳动形态，如果是静态产品，纹理要粗大稀疏一些，比如一个按钮；如果是动态工作，手部要承载摩擦，纹理可以密一些。

图2：老年人触觉敏锐度下降和缺乏的触觉信息的屏幕导致操作困难

回想一下我们买手机的时候是如何感知手机的品质的。我们把手机拿在手里，变换各种持握角度，使得其和手掌充分接触，然后用大拇指顺着手机的轮廓摸一遍，感受线型转折与变化，我们通过“环绕”和“轮廓追踪”获得关于手机形状的信息。我们用手指在手机表面滑动，在局部轻轻按压，获得关于表面纹理的信息，触觉可以获得很好的审美体验。在人类感觉器官中，最早的发展是触觉，婴幼儿通过触摸获得情绪上的满足，感觉到安稳、舒适、温馨和喜悦，更可以感受到父母亲的疼爱和关怀。这种触摸体验到成年后我们仍然很熟悉，触觉信息的加工更加的快速、准确。

我们经常需要用触觉感知产品。比如我们如何从背包的小兜里找到一串钥匙，开车的用手指按按钮升降车窗，在漆黑的卧室里摸到手机并调整到正确的操作方向。触觉立体感觉是指通过触诊或用手摸索去感知三维形状的非正式却相当精准的能力。在一个研究中，克拉茨基等人研究了20个被试者，看他们是否有能力，只依靠触摸就能辨别出一些普通的物体。被试者被蒙上眼睛，触摸了100件普通的物体，其中每一个物体都能通过名字简单的被辨别出来，例如牙刷、洋葱、回形针、螺丝钉、餐叉。令人印象深刻的是，2000次的测试表明，大约96%是正确的，94%的正确回答是在触摸物体的5秒内就给出的。对设计来说，每一种产品的特征形状对触觉识别至关重要。同时，要考虑在没有视觉参与的情况下，如何方便用户寻找并操作产品。

触觉审美阶段过后进入到操作环节，触觉信息会更加重要。现在很多的光洁的触摸屏基本上是用来看的，而不是用来摸的。用户点击（触碰）、滑动（触摸）无法获得必要的反馈信息。随着年龄的增长，手指运动能力和触觉敏锐度都不同程度的下降，因为得不到有效的触觉反馈，老年人点击的时候持续发力按压屏幕，滑动时也不能很好掌控启停。不仅仅是老年人，一些干体力活的年轻人也遇到类似的触摸困难。当人戴上手套，触觉信息反馈变得更加困难，但是产品所要求的触觉操作却没有减少。

参考文献：

[1] 感觉与知觉（第十版）.[美]E.Bruce Goldsein，James R Brockmole.中国轻工业出版社.2018年2月.p349-371肤觉

[2] 感觉与知觉（第5版）. [美]哈维·理查德·施夫曼. 西安交通大学出版社. 2014-10.p444触觉系统