СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ВОСПРИЯТИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения времени восприятия зрительной информации.

Известен способ определения латентного периода зрительного восприятия человека. По данному способу формируют тестовый объект с равномерной фоновой освещенностью и воздействуют на зрачок глаза вспышкой от источника света при последующей фиксации испытуемым изменений диаметра зрачка глаза под воздействием вспышки света. В качестве тестового объекта используют зрачок испытуемого, а источник света располагают от глаза на расстоянии меньше фокусного, при этом после вспышки света формируют импульс освещенности с амплитудой, равной фоновой заданной длительности Т_и, задний фронт которого совпадает с моментом восприятия испытуемым начала сокращения его зрачка, и по значению Т_и определяют латентный период зрительного восприятия зрачковой реакции человека [1].

Недостатком известного способа является необходимость использования специального оборудования для фиксации момента сокращения зрачка испытуемого, зависимость диаметра зрачка от фоновой освещенности.

Известны исследования временных параметров опознания стимула и принятия решения о реакции, составляющих "средний член" рефлекса. Для измерения временных параметров сенсорной фазы рефлекса применяют методику обратной маскировки, позволяющую определять время восприятия, необходимое для передачи информации в центральную нервную систему и ее опознания. Время восприятия составляет период с момента начала экспозиции тестового короткого стимула до включения маскирующего раздражителя, когда последний уже не может помешать опознанию тестового стимула. В процессе исследований испытуемым предъявляют на электролюминесцентном экране одну из 3-4 букв и через определенный промежуток времени включают маскирующий стимул - однократную вспышку длительностью 100 мкс. Маскирующий стимул включают через 20 мс после окончания экспозиции буквы. Затем пауза между тестовым и маскирующим стимулами с каждой пробой увеличивают на 10 мс до тех пор, пока испытуемый не опознает букву. Измеряют время восприятия буквенных стимулов [2].

Недостатком известного способа являются низкая точность определения времени восприятия зрительных стимулов и зависимость времени восприятия буквенной информации от параметров стимулов, так как известно, что при опознании признаков стимулов, таких как местоположение контура стимула, его ориентация и размер, временные характеристики опознания различны [3]. Низкая точность определения времени восприятия зрительных стимулов обусловливается величиной дискретизации изменения длительности паузы между буквенным стимулом и маскирующим раздражителем, равной 10 мс.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения времени инерционности зрительной системы человека путем предъявления испытуемому световых импульсов, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют последовательность двух световых импульсов заданной длительности, равной, например, 50 мс, разделенных паузой, равной, например, 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал порядка 1,5 с, длительность паузы между световыми импульсами уменьшают, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, причем на первом этапе измерений уменьшают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 20 мс/с, пока испытуемый не определит оценочно субъективное слияние двух световых импульсов в один, на втором этапе измерений увеличивают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 5 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов, на третьем этапе измерений уменьшают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 2 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, время инерционности зрительной системы человека принимают равным значению длительности паузы между двумя световыми импульсами в момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, определенной на третьем этапе измерений [4].

Недостатком известного способа являются низкие функциональные возможности, так как не предусмотрена возможность определения времени восприятия зрительной информации.

Предлагаемый способ позволяет расширить функциональные возможности известного способа за счет определения времени восприятия зрительной информации.

Предлагаемый способ определения времени восприятия зрительной информации путем предъявления испытуемому последовательности двух световых импульсов заданной длительности, равной, например, 50 мс, разделенных паузой, равной, например, 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал порядка 1,5 с, длительность паузы между световыми импульсами уменьшают, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, причем на первом этапе измерений уменьшают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 20 мс/с, пока испытуемый не определит оценочно субъективное слияние двух световых импульсов в один, на втором этапе измерений увеличивают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 5 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов, на третьем этапе измерений уменьшают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 2 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, отличающийся тем, что время восприятия зрительной информации человека принимают равным значению суммы длительности светового импульса и длительности паузы между двумя световыми импульсами в момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, определенной на третьем этапе измерений.

На фиг.1 представлена временная диаграмма предъявляемой для определения времени восприятия зрительной информации последовательности двух световых импульсов заданной длительности τ_имп порядка 50 мс, разделенных регулируемой паузой начальной длительности t_пн порядка 150 мс, повторяющейся через постоянный временной интервал Т порядка 1,5 с.

На фиг. 2 представлена временная диаграмма изменения длительности регулируемой паузы t_п между двумя световыми импульсами τ_имп при определении времени восприятия зрительной информации.

На фиг.3 представлены временные диаграммы светового импульса и соответствующей реакции зрительной системы, характеризующих восприятие зрительной системой световых импульсов, где фиг.3, а - временная диаграмма светового импульса; фиг.3, б - зрительное ощущение, вызванное световым импульсом.

На фиг.4 представлены временные диаграммы последовательности двух световых импульсов заданной длительности τ_имп, разделенных регулируемой паузой длительностью t_п и вызываемых ими зрительных ощущений, где фиг.4, а - временная диаграмма последовательности двух световых импульсов заданной длительности τ_имп, разделенных регулируемой паузой длительностью t_п, при которой два световых импульса субъективно воспринимаются испытуемым раздельно; фиг. 4, б - зрительное ощущение на последовательность двух световых импульсов, представленную на фиг. 4, а; фиг.4, в - временная диаграмма последовательности двух световых импульсов заданной длительности τ_имп, разделенных регулируемой паузой длительностью t_п = t_кр, где t_кр - максимальная длительность регулируемой паузы t_п между двумя световыми импульсами, при которой достигается субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в один; фиг.4, г - зрительное ощущение на последовательность двух световых импульсов, разделенных регулируемой паузой t_п = t_кр.

Предлагаемый способ определения времени восприятия зрительной информации осуществляется следующим образом. Испытуемому предъявляют последовательность двух световых импульсов заданной длительности τ_имп порядка 50 мс, разделенных регулируемой паузой начальной длительности t_пн порядка 150 мс, повторяющуюся через постоянный временной интервал Т порядка 1,5 с (фиг.1; фиг.2, интервал времени T₀-T₁).

Длительность регулируемой паузы t_п между двумя световыми импульсами уменьшают от начальной длительности t_пн до некоторого значения t_кр, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один (фиг. 4, г). Длительность регулируемой паузы t_п = t_кр - максимальная длительность регулируемой паузы между двумя световыми импульсами, при которой достигается субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в один.

На первом этапе измерений уменьшают длительность регулируемой паузы t_п между двумя световыми импульсами с постоянной скоростью v₁ порядка 20 мс/с (фиг. 2, интервал времени T₁-Т₂) от начальной длительности t_пн до некоторого значения t_п1, пока испытуемый не определит оценочно субъективное слияние двух световых импульсов в один (фиг.2, момент времени T₂).

На втором этапе измерений увеличивают длительность регулируемой паузы t_п между двумя световыми импульсами с постоянной скоростью v₂ порядка 5 мс/с (фиг.2, интервал времени Т₃-Т₄) от значения длительности паузы t_п1 до некоторого значения t_п2, пока испытуемый не определит момент различения двух световых импульсов (фиг.2, момент времени Т₄).

На третьем этапе измерений уменьшают длительность регулируемой паузы t_п между двумя световыми импульсами с постоянной скоростью v₃ порядка 2 мс/с (фиг.2, интервал времени Т₅-Т₆) от значения длительности паузы t_п2 до некоторого значения t_кр, пока испытуемый не определит действительное субъективное слияние двух световых импульсов в один (фиг.2, момент времени Т₆). Длительность регулируемой паузы t_п = t_кр фиксируют (фиг.2, момент времени Т₇).

Время восприятия зрительной информации t_вocп принимают равным значению суммы длительности светового импульса τ_имп и длительности регулируемой паузы t_п = t_кр между двумя световыми импульсами в момент субъективного их слияния в один, определенной на третьем этапе измерений:
t_восп = τ_имп+t_кр,
где τ_имп - длительность светового импульса;
t_кp - длительность регулируемой паузы в момент субъективного слияния двух световых импульсов.

Постоянный временной интервал Т повторения последовательности двух световых импульсов, разделенных регулируемой паузой, равный порядка 1,5 с, в процессе проведения измерений не изменяется.

Известно, что время восприятия зрительной информации - время, необходимое для передачи информации в центральную нервную систему и ее опознания, - составляет период с момента начала экспозиции тестового короткого стимула до включения маскирующего раздражителя, когда последний уже не может помешать осознанию тестового стимула [2]. Тогда при предъявлении световых импульсов время восприятия зрительной информации составляет период с момента начала экспозиции первого светового импульса до момента начала экспозиции второго светового импульса.

Известно, что при предъявлении светового импульса восприятие зрительной системы человека характеризуется, в частности, следующими параметрами:
- временем зрительного ощущения τ₁ - временем между моментом воздействия света на сетчатку и моментом возникновения соответствующего зрительного ощущения [5, 6] (фиг.3, б);
- временем восстановления τ₂ - временем между моментом прекращения воздействия света на сетчатку и моментом исчезновения соответствующего зрительного ощущения [5, 6] (фиг.3, б).

При предъявлении светового импульса длительностью, меньшей времени зрительного ощущения, зрительное ощущение не возникает, так как время воздействия светового импульса на сетчатку меньше времени суммации, необходимого для возникновения зрительного ощущения [7].

При предъявлении последовательности двух световых импульсов заданной длительности τ_имп≥τ₁, разделенных паузой длительностью t_п > t_кр (фиг.4, а), у испытуемого возникает субъективное ощущение раздельности двух световых импульсов (фиг.4, б). При уменьшении длительности паузы t_п между двумя световыми импульсами до значения t_п = t_кр (фиг.4, в) у испытуемого возникает ощущение субъективного слияния двух световых импульсов в один (фиг.4, г).

В момент субъективного слияния двух световых импульсов в один процесс зрительного восприятия первого светового импульса в последовательности не будет закончен полностью и будет прерван процессом зрительного восприятия второго светового импульса в последовательности.

Сумма длительности светового импульса τ_имп и длительности регулируемой паузы t_п = t_кр между двумя световыми импульсами в момент субъективного слияния двух световых импульсов в один определяет пороговое время зрительного восприятия светового импульса и принимается за время восприятия зрительной информации
t_восп = τ_имп+t_кр.
Таким образом, заявляемый способ определения времени восприятия зрительной информации обладает новыми свойствами, обуславливающими получение положительного эффекта.

Пример 1. Испытуемому П., 25 лет, с помощью персонального компьютера, совместимого с IBM PC, выдающего через порт LPT на индикатор пульта испытуемого световые мелькания, предъявили последовательность двух световых импульсов длительностью τ_имп = 50 мc, разделенных регулируемой паузой начальной длительности t_пн = 150 мс, повторяющуюся через постоянный временной интервал Т = 1,5 с (фиг.1). В процессе измерений через порт LPT на персональный компьютер с пульта испытуемого подавались сигналы с кнопок "Уменьшение быстрое", "Увеличение медленное", "Уменьшение медленное" и "Измерение".

При наличии сигнала с кнопки "Уменьшение быстрое" компьютер уменьшал длительность регулируемой паузы между двумя световыми импульсами со скоростью v₁ порядка 20 мс/с, при наличии сигнала с кнопок "Увеличение медленное" и "Уменьшение медленное" соответственно увеличивал со скоростью v₂ порядка 5 мс/с и уменьшал со скоростью v₃ порядка 2 мс/с длительность регулируемой паузы между двумя световыми импульсами, по сигналу с кнопки "Измерение" - фиксировал длительность регулируемой паузы t_кр между предъявляемыми световыми импульсами, вычислял значение времени восприятия зрительной информации как сумму длительности светового импульса τ_имп и длительности регулируемой паузы t_п = t_кр между двумя световыми импульсами в момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, выводил значение времени восприятия зрительной информации на экран и заносил результаты измерений в архив. Далее компьютер предъявлял начальную последовательность двух световых импульсов, разделенных регулируемой паузой начальной длительности, равной 150 мс, повторяющуюся через постоянный временной интервал равный 1,5 с.

На первом этапе испытуемый, подавая сигнал с кнопки "Уменьшение быстрое" (фиг. 2, интервал времени T₁-T₂), определил оценочно субъективное слияние двух световых импульсов в один (фиг.2, момент времени T₂).

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

На третьем этапе испытуемый, подавая сигнал с кнопки "Уменьшение медленное" (фиг.2, интервал времени Т₅-Т₆), определил момент субъективного слияния двух световых импульсов в один (фиг.2, момент времени Т₆), затем подал сигнал с кнопки "Измерение" (фиг.2, момент времени Т₇). Компьютер определил длительность регулируемой паузы t_кр, вычислил значение времени восприятия зрительной информации как сумму длительности светового импульса τ_имп и длительности регулируемой паузы t_п = t_кр между двумя световыми импульсами в момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, вывел значение времени восприятия зрительной информации t_восп = 80,1 мс на экран и занес результат измерения в архив. Далее компьютер предъявил начальную последовательность двух световых импульсов, разделенных регулируемой паузой начальной длительности, равной 150 мс, повторяющуюся через постоянный временной интервал равный 1,5 с.

В соответствии с рекомендациями физиологов испытуемый выполнил серию из 10 измерений. В результате измерений получены следующие значения времени восприятия зрительной информации испытуемого в мс: 80,1; 81,2; 82,1; 82,0; 81,1; 80,3; 80,4; 81,6; 81,5; 79,9. Среднее арифметическое измеренных значений времени восприятия зрительной информации равно 81,02 мс, среднее квадратическое отклонение 0,79 мс, доверительные границы случайной составляющей погрешности результата измерений при доверительной вероятности 0,95 с учетом коэффициента Стьюдента 1,77 мс.

Положительный эффект предлагаемого способа определения времени восприятия зрительной информации подтвержден результатами экспериментального исследования на группе из 10 испытуемых. Полученные данные показали, что время восприятия зрительной информации находится в диапазоне 72,5...86,1 мс.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять время восприятия зрительной информации.

Литература
1. Заявка РФ на изобретение 99103477/14, МКИ А 61 В 3/06. Способ определения латентного периода зрительного восприятия человека / Аграновский А. В., Берг О.Ю., Евреинов Г.Е. Изобретения. Полезные модели: Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. 2001. - 1. - С. 14.

2. Костандов Э.А., Арзуманов Ю.Л., Важнова Т.Н., Рещикова Т.Н., Шостакович Г.С. Принятие решения и "средний член" рефлекса по И.М. Сеченову // Физиология человека. - 1979. - Т. 5. - 3. - С. 415-426.

3. Костелянец Н.Б., Каменкович В.М. Временные характеристики оценки простых свойств контурных и текстурированных изображений. // Физиология человека. - 1984. - Т. 10. - 2. - С. 272-275.

4. Положительное решение по заявке 2001-117142/14 (017741) Способ определения времени инерционности зрительной системы человека. Роженцов В.В., Петухов И.В.

5. 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.

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

7. Роженцов В.В., Петухов И.В. Определение времени ощущения зрительной системы человека. / Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: Материалы II Международной науч.-практ. конф. , г. Новочеркасск, 25 ноября 2001 г.: В 6 ч./Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ООО НПО "ТЕМП", 2001. - Ч. 4. - С. 12-14.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и предназначено для определения времени восприятия зрительной информации путем предъявления испытуемому двух световых импульсов заданной длительности, равной 50 мс, разделенных паузой, равной 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1,5 с. На первом этапе измерений длительность паузы между световыми импульсами уменьшают со скоростью 20 м/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один. На втором этапе длительность паузы увеличивают со скоростью 5 м/с, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов. На третьем этапе измерений уменьшают длительность паузы между двумя световыми импульсами со скоростью 2 м/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один. Время восприятия зрительной информации человеком принимают равным значению суммы длительности светового импульса и длительности паузы между двумя световыми импульсами в момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, определенный на третьем этапе измерений. Способ позволяет определить индивидуально время восприятия зрительной информации. 4 ил.

Способ определения времени восприятия зрительной информации путем предъявления испытуемому двух световых импульсов заданной длительности, равной 50 мс, разделенных паузой, равной 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1,5 с, в котором на первом этапе измерений длительность паузы между световыми импульсами уменьшают с заданной постоянной скоростью 20 м/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, на втором этапе длительность паузы увеличивают с заданной постоянной скоростью 5 м/с, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов, на третьем этапе измерений уменьшают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью 2 м/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, при этом время восприятия зрительной информации человеком принимают равным значению суммы длительности светового импульса и длительности паузы между двумя световыми импульсами в момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, определенный на третьем этапе измерений.