способ исследования цветового зрения человека

Формула изобретения

Способ исследования цветового зрения человека, включающий предъявление аддитивной смеси красного и зеленого цвета в виде желтого пятна, отличающийся тем, что аддитивную смесь предъявляют в течение 1 мс, затем вводят временную задержку между компонентами смеси, увеличивают ее с шагом в 1 мс до момента раздельного восприятия каждого цвета в отдельности, и по конечной величине задержки определяют время, необходимое фоторецепторам сетчатки для кодирования первого цвета.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, а еще точнее к офтальмологии и неврологии. Оно может быть использовано не только для оценки качества цветового зрения у больных и испытуемых, но и для исследования, для понимания нейрофизиологических механизмов цветовых ощущений. Так как эти механизмы включают в себя процессы, происходящие и далеко за пределами зрительной периферии, то естественно что различного рода цветовые аномалии могут быть следствием поражения центральной нервной системы и, в частности, следствием нарушения мозговой гемодинамики, или выраженных склеротических изменений в мозге, или новообразований в области зрительных центров и т.д.

Существует целый ряд устройств и способов, позволяющих исследовать цветовое зрение у человека, описанных в книге Ч.А. Измайлова с соавт. (4), в монографии В.Д. Глейзера (2), в учебном пособии Ч. Пэдхема и Д. Сондерса (6) и т. д. Но ни в одном из известных способов не ставилась задача по дифференциальной диагностике цветовых аномалий или патологий, не ставилась задача по отличению нарушений цветовосприятий, обусловленных зрительной периферией, от таковых при поражении корковых центров зрения. Ни в одном из способов не ставилась задача по определению времени рецепции и времени перцепции цветовых раздражителей и сигналов, хотя именно временной фактор играет решающую роль при дифференциальной диагностике цветовых аномалий или нарушений.

Для решения поставленной задачи мы предлагаем использовать широко распространенный тахистоскопический принцип предъявления цветовых раздражителей. Суть этого принципа состоит в ускоренном предъявлении зрительной информации. В данном случае под "ускоренной" (лат. taxi) понимается предъявление того или иного объема информации в ограниченный временной интервал или период. Так как различные цвета отличаются друг от друга по длине волны, то они должны отличаться и по информативному эквиваленту.

Тахистоскопический метод позволяет с заданной точностью контролировать время, в течение которого тестируемое изображение проецируется на экран, всегда находящийся в зоне комфортного видения испытуемого. На экран проецируются цифры, буквы, слова, геометрические фигуры, фотографии и т.д. по отдельности или в наборе. Чаше всего определяется время рецепции, т.е. тот минимальный временной отрезок, за который на сетчатке может сформироваться следовой образ зрительной "картинки". Кроме этого, тахистоскоп позволяет определять скорость приема зрительной информации, т.е. количество информации, принятой за тот или иной временной интервал. Ограничивают этот интервал "стирающим" или маскирующим стимулом, который уничтожает на сетчатке следовой "образ" полученной зрительной информации. Так как с помощью описанного тахистоскопического способа предъявляют сложную символьную информацию, то и время экспозиции тестирующих изображений, а также время отставления стирающего стимула весьма значительные и достигает 125 мс и более (1). Причем при этом способе как такового временного промежутка, в течение которого не подается никакой зрительной информации, практически не бывает, потому что тестовое изображение мгновенно сменяется на экране стирающим стимулом (5). Кроме того, данный способ не дает возможности изучать по отдельности составляющие этой сложной информации, при его использовании не учитывается цветовая компонента предъявляемой информации, которая, как правило, бывает ахроматической. Мы располагаем данными, говорящими о том, что цвет тестирующего изображения влияет на время, необходимое для его опознания, что в зависимости от функционального состояния мозга в целом или только зрительной сенсорной системы времена восприятия различных цветов могут отличаться в большей или меньшей степени и т.д.

Целью предполагаемого изобретения является повышение точности и качества исследования цветового зрения человека для улучшения дифференциальной диагностики нарушений цветового зрения на основе тахистоскопического принципа подачи цветовых сигналов.

За прототип изобретения выбран известный способ аддитивного смешения оппонентных цветов, когда световые лучи разной длины волны конвергируют в одну и ту же точку сетчатки (3). Способ заключается в том, что с помощью источника света, например двухцветного красно-зеленого светодиода, формируют аддитивную смесь в виде пятна желтого цвета. Испытуемый путем смешения красного и зеленого цветов различной интенсивности должен подобрать такой желтый цвет, который соответствует идеальному (монохроматическому) желтому цвету. По коэффициенту соответствия судят о качестве цветовосприятия испытуемого.

Однако этот способ позволяет диагностировать лишь некоторые отклонения в восприятии цветовых сигналов рецепторным аппаратом зрительной системы и не дает возможности выявлять патологии зрительных центров, т.е. расстройства перцептивных механизмов цветового зрения. Прототип совершенно не учитывает роль временного фактора в цветовосприятии, а поэтому игнорирует тахистоскопический принцип предъявления цветовых смесей и их компонентов. Задачей предполагаемого изобретения являлось устранение указанных недостатков прототипа.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе исследования цветового зрения, включающем источник света в виде двухцветного красно-зеленого светодиода, дающего при одновременной засветке обоих цветов аддитивную смесь в виде пятна желтого цвета, в соответствии с изобретением, с целью улучшения дифференциальной диагностики нарушений цветового зрения при помощи специального тахистоскопического устройства время экспозиции каждого цвета аддитивной смеси уменьшают до 1 мс, затем вводят временную задержку между компонентами смеси, увеличивают ее с шагом в 1 мс до момента раздельного восприятия каждого цвета в отдельности и по конечной величине задержки определяют время, необходимое фоторецепторам сетчатки для кодирования первого цвета. Специальный тахистоскопический комплекс состоит из компьютерной программы и управляемого данной программой проектора. При создании программы использовался язык программирования Borland Delphi 5 с вставками на языке программирования Assembler - 32-разрядная версия для ОС Windows. Версия программы для ОС Windows имеет графический интерфейс и позволяет испытуемому самостоятельно работать с компьютером в течение всего теста в режиме диалога. В диалоговом окне программы имеется калиброванная цветовая палитра, на которой испытуемый может отмечать цвета, увиденные им на экране. Данные о субъективных ощущениях испытуемого в течение теста автоматически фиксируются в электронной таблице, что значительно облегчает и ускоряет процесс обработки данных и их интерпретацию.

Проектор, присоединяемый к компьютеру, представляет светорассеивающую оптическую систему, осветительными элементами которого являются красные и зеленые светодиоды. Пространственно совмещенные цвета от светодиодов проецируются на белом экране.

В источниках научно-технической и патентной информации не выявлены сведения о способе исследования цветового зрения человека описанным выше способом. На основании этого авторы считают, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям патентноспособности "новизна" и "изобретательский уровень".

Исследование проводят с помощью модернизированного тахистоскопического устройства - колориметра, которое включает электронный двухканальный генератор прямоугольных электрических импульсов, двухцветный красно-зеленый светодиод.

Прибор позволяет вводить временную задержку в проецировании цветовых компонентов смеси и увеличивать ее с шагом в 1 мс до тех пор, когда испытуемый начнет воспринимать каждый цвет по отдельности. Это позволяет определить так называемое время перцепции опережающего в смеси цвета (Т_{перцеп-кр}, Т_{перц еп-зел}).

Для определения Т_{перцеп-кр} предъявляют в течение 1 мс одномоментную аддитивную смесь красного и зеленого цвета. Испытуемого просят подтвердить факт видения желтого цвета. Далее вводят временную задержку, предъявляя зеленый цвет на 1 мс позднее красного. Затем продолжают отставлять зеленый цвет во времени до появления у испытуемого ощущения двух цветов по отдельности, при этом фиксируется Т_{пepцeп-кр}.

Аналогично определяют время перцепции зеленого цвета, подавая его первым. Определение времени, необходимого для перцепции красного и зеленого цветов, проводится при бинокулярном и монокулярном восприятиях.

Пример исследования цветового зрения человека

Тестированию подвергались студенты в возрасте от 19 до 25 лет, в количестве 50 человек. Полученные данные свидетельствуют, что время кодирования фоторецепторами сетчатки красного и зеленого цвета существенно отличается. При хорошем функциональном состоянии мозга и экспонирование стимулов в течении 1 мс время "расщепления" в сочетании "красный - зеленый" всегда меньше (не менее 30 мс), чем в сочетании "зеленый - красный" (не менее 35 мс), т.е. время, необходимое для перцепции красного цвета, приблизительно на 5 мс всегда меньше, чем зеленого.

Источники информации

1. Брагина Н. Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1988. С.215-216.

2. Глейзер В.Д. Зрение и мышление. - Л.: Наука, 1985.

3. Дудел Дж., Циммерман М., Шмидт Р., Грюссер О. и др. Физиология человека: В 4 т. Т.2. Пер. с англ. / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. - М.: Мир, 1985. С.132-133.

4. Измайлов Ч.А., Соколов Е.Н., Черноризов А.М. Психофизиология цветового зрения. - М.: Изд-во МГУ, 1989.

5. Кок Е.П. Зрительные агнозии. - Л.: Медицина, 1967. С.17-18.

6. Пэдхема Ч. , Сондерс Д. Восприятие света и цвета. - М.: Медицина, 1978.