способ определения лабильности зрительной системы человека

Формула изобретения

Способ определения лабильности зрительной системы человека, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют последовательность парных световых импульсов заданной длительности, равной 50 мс, разделенных межимпульсным интервалом, равным 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с, причем на первом этапе измерений длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре уменьшают с заданной постоянной скоростью 20 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один, на втором этапе измерений длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре увеличивают с заданной постоянной скоростью 2 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов в паре, на третьем этапе измерений длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре уменьшают дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один, длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре в данный момент времени принимают за пороговую длительность межимпульсного интервала t_пор, лабильность зрительной системы человека принимают равной значению частоты следования световых импульсов в Гц

F=1/( _имп+t_пор),

где _имп - длительность светового импульса; t_пор - пороговая длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре, определенная на третьем этапе измерений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения лабильности зрительной системы человека.

Известен способ определения лабильности зрительной системы человека с помощью критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ). Максимальная частота ритмических раздражений, при которой испытуемый перестает различать пульсацию световых сигналов или начинает различать их при постепенном уменьшении частоты мельканий от максимальной до минимальной, служит мерой оценки лабильности [1].

Известен способ исследования лабильности зрительной системы человека с использованием нейрохронометра. По данному способу испытуемому предъявляют световые мелькания с частотой от 7 до 60 Гц. Момент, когда отдельные мелькания сливаются в сплошной свет, испытуемый отмечает словом “слитно”. Момент появления отдельных мельканий - словом “раздельно”. Мерой лабильности считается среднее арифметическое между частотой слияния и частотой появления отдельных мельканий. Верхняя и нижняя границы определяются многократно, не менее пяти раз каждая [2].

Недостатком известных способов является недостоверное определение истинного значения лабильности.

Ни один из известных способов не может быть принят в качестве прототипа к предлагаемому способу определения лабильности зрительной системы человека.

Предлагаемый способ позволяет определить истинное значение лабильности зрительной системы человека.

Предлагаемый способ определения лабильности зрительной системы человека заключается в том, что испытуемому предъявляют последовательность парных световых импульсов заданной длительности, равной 50 мс, разделенных межимпульсным интервалом, равным 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с, причем на первом этапе измерений длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре уменьшают с заданной постоянной скоростью 20 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один, на втором этапе измерений длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре увеличивают с заданной постоянной скоростью 2 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов в паре, на третьем этапе измерений длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре уменьшают дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один, длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре в данный момент времени принимают за пороговую длительность межимпульсного интервала t_пор, лабильность зрительной системы человека принимают равной значению частоты следования световых импульсов в Гц

F=1/( _имп+t_пор),

где _имп - длительность светового импульса; t_пор - пороговая длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре, определенная на третьем этапе измерений.

На фиг.1 представлена временная диаграмма последовательности парных световых импульсов, предъявляемых для определения лабильности зрительной системы человека.

На фиг.2 представлена временная диаграмма изменения длительности межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре при определении лабильности зрительной системы человека.

На фиг.3 представлены временные диаграммы двух световых импульсов, разделенных межимпульсным интервалом t_мии, и вызываемых ими зрительных ощущений, где:

- фиг.3а - временная диаграмма двух световых импульсов, разделенных межимпульсным интервалом t_мии, вызывающих зрительное ощущение раздельности импульсов;

- фиг.3б - временная диаграмма зрительного ощущения двух световых импульсов, представленных на фиг.3а;

- фиг.3в - временная диаграмма двух световых импульсов, разделенных пороговым межимпульсным интервалом t _пop, при котором достигается субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в паре в один;

- фиг.3г - временная диаграмма зрительного ощущения двух световых импульсов, представленных на фиг.3в;

- ₁ - время зрительного ощущения - время между моментом воздействия света на сетчатку и моментом возникновения соответствующего зрительного ощущения [3, 4] (фиг.3б);

- ₂ - время восстановления - время между моментом прекращения воздействия света на сетчатку и моментом исчезновения соответствующего зрительного ощущения [3, 4] (фиг.3б).

Предлагаемый способ определения лабильности зрительной системы человека осуществляется следующим образом.

Испытуемому предъявляют последовательность парных световых импульсов заданной длительности _имп, равной 50 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом длительности t_нмии, равным 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал Т, равный 1 с (фиг.1; фиг.2, интервал времени T₀-T₁).

На первом этапе измерений длительность начального межимпульсного интервала t_нмии между световыми импульсами в паре уменьшают с заданной постоянной скоростью v₁, равной 20 мс/с (фиг.2, интервал времени T₁-Т₂), пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один (фиг.2, момент времени Т₂).

На втором этапе измерений длительность межимпульсного интервала t_мии между световыми импульсами в паре увеличивают с заданной постоянной скоростью v₂, равной 2 мс/с (фиг.2, интервал времени Т₃-Т₄), пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов в паре (фиг.2, момент времени Т₄ ).

На третьем этапе измерений длительность межимпульсного интервала t_мии между световыми импульсами в паре уменьшают дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс (фиг.2, интервал времени Т₅-Т₆), пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один (фиг.2, момент времени Т₆). Длительность межимпульсного интервала t_мии между световыми импульсами в паре в момент времени Т₆ принимают за пороговую длительность t_пop.

Лабильность зрительной системы человека принимают равной значению частоты следования световых импульсов в Гц

F=1/( _имп+t_пор),

где _имп - длительность светового импульса; t_пор - пороговая длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре, определенная на третьем этапе измерений.

Известно, что мерой лабильности является та максимальная частота реакций, которую орган может воспроизводить в точном соответствии с ритмом применяемых раздражений [4]. При ритмическом раздражении ответ зрительной системы человека в точном соответствии с частотой световых импульсов наблюдается только при частотах не более 13-15 Гц [5]. При более высоких частотах следования световых импульсов наблюдается последовательная зрительная маскировка [6], заключающаяся в том, что часть световых импульсов не воспринимается.

Лабильность зрительной системы человека объясняется ее инерционностью, то есть наличием времени зрительного ощущения ₁ и временем восстановления ₂.

При предъявлении испытуемому двух световых импульсов длительностью _имп> ₁, разделенных межимпульсным интервалом t_мии >t_пop (фиг.3а), у него возникает субъективное ощущение раздельности двух световых импульсов (фиг.3б). При уменьшении длительности межимпульсного интервала t_мии между двумя световыми импульсами до значения t_мии=t_пор (фиг.3в) у испытуемого возникает ощущение субъективного слияния двух световых импульсов в один (фиг.3г).

Сумма длительности светового импульса _имп и длительности порогового межимпульсного интервала t_пор между двумя световыми импульсами, при котором достигается субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в один, определяет пороговое значение периода, выше которого зрительная система может ощущать световые импульсы в точном соответствии с их частотой. При этом за лабильность зрительной системы человека может быть принята частота следования световых импульсов, в Гц

F=1/( _имп+t_пор).

Во время действия светового стимула рецептивные поля (РП) нейронов претерпевают три фазы перестройки [8]. Во время первой фазы длительностью порядка 10 мс происходит пространственно-временное накопление сигналов и формирование зоны возбуждения РП. Во время второй фазы длительностью от 50 до 60 мс, зависящей от параметров стимула, протекает процесс сужения зоны суммации РП. В течение третьей фазы перестройки происходит расширение зон суммации полей и функциональная дезорганизация РП. Нейронные структуры приходят в исходное состояние и становятся готовыми к новому циклу восприятия. Так как вторая фаза формирования РП нейрона заканчивается через 60-70 мс после предъявления светового стимула, длительность световых импульсов принята равной 50 мс.

Исчезновение РП нейронов приходится на период от 100 до 200 мс после предъявления светового стимула [9]. Поэтому два световых импульса будут ощущаться раздельными, если второй световой импульс предъявляется через 100-200 мс после начала предъявления первого светового импульса. Тогда общая длительность светового импульса и межимпульсного интервала должна быть

_имп+t_мии (100... 200) мс.

При длительности светового импульса _имп=50 мс начальная длительность межимульсного интервала должна быть

t_нмии (50... 150)мс

и принята равной 150 мс.

Восприятие зрительного стимула затрудняется в условиях обратной маскировки, заключающейся в ухудшении восприятия первого по времени стимула вследствие предъявления второго стимула в непосредственной пространственно-временной близости с первым. Показано существование не только эффекта обратной, но и прямой маскировки, при которой первый стимул влияет на качество восприятия второго [10]. При межстимульном интервале, равном 500 мс, эффекты маскировки отсутствуют или слабо выражены [11]. Для устранения эффекта маскировки последовательность парных световых импульсов повторяется через постоянный временной интервал 1 с.

Таким образом, заявляемый способ определения лабильности зрительного системы обладает новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Пример. Испытуемому Н., 20 лет, с помощью персонального компьютера, совместимого с IBM PC, выдающего через порт LPT на индикатор пульта испытуемого световые мелькания, предъявили последовательность парных световых импульсов длительности _имп, равной 50 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом длительности t_нмин, равным 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал Т, равный 1 с (фиг.1; фиг.2, интервал времени T₀-T₁).

В процессе измерений через порт LPT на персональный компьютер с пульта испытуемого подавались сигналы с кнопок "Уменьшение быстрое", "Увеличение медленное", "Уменьшение дискретное" и "Измерение".

При наличии сигнала с кнопки "Уменьшение быстрое" компьютер уменьшал длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре со скоростью v₁, равной 20 мс/с, при наличии сигнала с кнопки "Увеличение медленное" - увеличивал со скоростью v₂, равной 2 мс/с, при наличии сигнала с кнопки "Уменьшение дискретное" - уменьшал дискретно с постоянным шагом 0,1 мс.

На первом этапе испытуемый, подавая сигнал с кнопки "Уменьшение быстрое" (фиг.2, интервал времени T₁-Т₂), определил оценочно момент субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один (фиг.2, момент времени Т₂).

На втором этапе испытуемый, подавая сигнал с кнопки "Увеличение медленное" (фиг.2, интервал времени Т₃-Т₄), определил момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов в паре (фиг.2, момент времени Т₄).

На третьем этапе испытуемый, подавая сигнал с кнопки "Уменьшение дискретное" (фиг.2, интервал времени Т₅-Т₆), определил момент субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один (фиг.2, момент времени Т₆), затем подал сигнал с кнопки "Измерение" (фиг.2, момент времени Т₇ ).

Компьютер зафиксировал длительность порогового межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре, вычислил значение лабильности зрительной системы человека в Гц по формуле

F=1/( _имп+t_пор)=14,04,

где _имп - длительность светового импульса; t_пор - пороговая длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре, определенная на третьем этапе измерений в момент времени Т₆.

Далее компьютер вывел значение лабильности зрительной системы человека на экран монитора, занес результат измерений в архив и предъявил начальную последовательность парных световых импульсов.

В соответствии с рекомендациями физиологов испытуемый выполнил серию из 10 измерений. В результате измерений получены следующие значения лабильности зрительной системы испытуемого, в Гц: 14,04; 14,12; 14,14; 14,08; 14,08; 14,0; 14,04; 14,06; 14,04; 14,08. Среднее арифметическое измеренных значений лабильности зрительной системы равно 14,07 Гц, среднее квадратическое отклонение - 0,207 Гц, доверительные границы случайной составляющей погрешности результата измерений при доверительной вероятности 0,95 с учетом коэффициента Стьюдента - 0,467 Гц.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять истинное значение лабильности зрительной системы человека.

Литература

1. Макаренко Н.В. Критическая частота световых мельканий и переделка двигательных навыков // Физиология человека. - 1995. - Т.21. - №3.- С.13-17.

2. Пейсахов Н.М. Закономерности динамики психических явлений. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1984. - 235 с.

3. Кравков С.В. Глаз и его работа. Психофизиология зрения, гигиена освещения. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1950. - 531 с.

4. Семеновская Е.Н. Электрофизиологические исследования в офтальмологии. - М.: Медгиз, 1963. - 279 с.

5. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. - М.: Наука, 1980.- 196 с.

6. Супин А.Я. Нейронные механизмы зрительного анализа. - М.: Наука, 1974.- 192 с.

7. Самойлович Л.А., Труш В.Д. Корковые вызванные потенциалы при последовательной зрительной маскировке // Физиология человека. -1978. - Т.4. - №2. - С.267-274.

8. Подвигин Н.Ф. Динамические свойства нейронных структур зрительной системы. Л.: Наука. 1979. 158 с.

9. Шевелев И.А. Временная переработка сигналов в зрительной коре // Физиология человека. - 1997. - Т.23. - №2.- С.68.

10. Кропотов Ю.Д., Пономарев В.А. Реакция нейронов и вызванные потенциалы в подкорковых структурах мозга при зрительном опознании. Сообщение IV. Эффект маскировки зрительных стимулов // Физиология человека. - 1987. - Т.13. - №4. - С.561.

11. Тароян Н.А., Мямлин В.В., Генкина О.А. Межполушарные функциональные отношения в процессе решения человеком зрительно-пространственной задачи // Физиология человека. - 1992. - Т.18. - №2. - С.5.