СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ БИНОКУЛЯРНОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК A61B3/08 

Изобретение относится к психофизиологии и медицине и может использоваться для исследования пространственных зрительных эффектов, зависящих от их абсолютной удаленности и от времени экспозиции, при различных комбинациях этих факторов, для установления «силовых» взаимоотношений бинокулярного механизма пространственного зрения с механизмами регуляции памяти, в которой фиксируется зрительный опыт, для установления влияния на бинокулярное пространственное зрение инерционности и адаптивной пластичности нейродинамических процессов, а также влияния на него двигательной активности.

Известен способ исследования пространственного зрения для установления силовых взаимоотношений бинокулярного и стереокинетического механизмов пространственного зрения, суть которого заключается в использовании пространственных зрительных эффектов, о которых испытуемый информирует словесно и которые возникают при бинокулярном наблюдении с разных расстояний тест-объекта (ТО), противопоставляющего признаки глубины, выделяемые независимо каждым из указанных механизмов (вращающегося плоского ТО или объемного «инверсионного ТО», представляющего собой кольцевые элементы, смещенные относительно центра вращения), что служит для установления межцентральных отношений и диагностики центральных поражений мозга ТО (Могилев Л.Н. Способ исследования пространственного зрения. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 528929 (11), 1975. Бюллетень изобретений № 35, 1976). С увеличением расстояния уменьшается функциональная сила бинокулярного зрения, так как величина диспаратности изображений на сетчатке левого и правого глаза уменьшается: вследствие этого плоский ТО обретает все больший объем при удалении от 1 м до 3 м, и происходит бинокулярная инверсия глубины объемного «инверсионного ТО» при его удалении до 6-7 м (Могилев Л.Н. Механизмы пространственного зрения. Л., Наука. 1982. 112 с.). Вместе с тем, зрительный стереокинетический эффект объема двойственен, для его однозначности предлагается использовать при построении ТО «структурный элемент» (Могилев Л.Н., Рычков И.Л. Устройство для определения пространственных зрительных эффектов. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 4523317 (11). Бюллетень изобретений № 45, 1975). Но этот элемент вносит третий, самостоятельный, признак глубины - «заслоняющий край» и, кроме того, как замечает сам автор, он «напоминает какой-либо объемный предмет», и, когда бинокулярные признаки глубины уменьшаются, однозначное стереокинетическое ощущение глубины обуславливается «опознанием» на основе зрительного опыта. Однако то, что зрительные эффекты при внесении «структурного элемента» - есть результат силового взаимодействия нескольких факторов, то есть взаимодействия бинокулярного механизма не только со стереокинетическим механизмом, но и со зрительным опытом, - не учитывается при интерпретации получаемых данных и установлении характера межцентральных отношений.

В то же время, известно о бинокулярной инверсии глубины вогнутого слепка лица, которая происходит из-за противодействия 2-х факторов: бинокулярных признаков глубины и зрительного опыта («знания объекта») (Kroliczak G., Heard P., Goodale M., Gregory R. Dissociation of perception and action unmasked by the hollow- face illusion // Cognitive Brain Research XX (2005) XXX-XXX. C.1-8), и способом одновременного предъявления слепка и стереопары было доказано, что при возникновении иллюзорного ощущения глубины система бинокулярного зрения работает нормально и причина иллюзии - единственная подходящая модель в памяти (Yellott John. Binocular depth inversion // Sci. Amer. 1981. Т. 245. №1. Р.118-125). Но недостатком способов исследования инверсии глубины вогнутого слепка является то, что не учитываются закономерности возникновения его «прямой» и «обратной» бинокулярной инверсии (то есть иллюзорного ощущения глубины и исчезновения иллюзии) в зависимости от расстояния до слепка, то есть от функциональной силы бинокулярного зрения, так как они до сих пор не были никем исследованы.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа установления закономерностей бинокулярной инверсии глубины вогнутого слепка лица под влиянием зрительного опыта - «знания объекта», нового зрительного опыта - действующего при повторных предъявлениях ТО, с учетом задержек в краткосрочной (сенсорной) памяти, в зависимости от силы бинокулярной стимуляции, а также от ее длительности и установления «силовых» взаимоотношений бинокулярного механизма пространственного зрения со зрительным опытом (памятью) с целью установления межцентральных взаимоотношений проекционной коры (отвечающей за выделение бинокулярных признаков глубины) с ассоциативными центрами мозга (отвечающими за фиксацию зрительного опыта в памяти) с учетом межиндивидуальных различий этих взаимоотношений, отражающих индивидуально-типологические особенности структурно-функциональной организации мозга.

Это достигается тем, что в качестве тест-обекта (ТО) используют вогнутый слепок лица и исследуют зависимость бинокулярной инверсии от функциональной силы бинокулярного механизма пространственного зрения при постепенном уменьшении (и затем увеличении) расстояния до него в интервале от 6 до 0,2 м дискретным его продвижением вдоль линии взора небольшими шагами (в то время, когда он не освещен и не виден) и при тахистоскопических экспозициях между этими шагами неподвижного ТО (при неизменной длительности и способе освещения) со следующим за каждой такой экспозицией ТО стимула, «стирающего» след в краткосрочной памяти и ограничивающего продолжительность сенсорного анализа ТО процесса, а также служащего для поддержания внимания к ТО (светящийся круг, «описывающий» появляющийся до него ТО); точным измерением индивидуальных значений расстояний, на которых происходят все зрительные эффекты, моменты которых испытуемый фиксирует, сам останавливая продвижение ТО; проведением нескольких таких повторных приближений-удалений для исследования динамики изменения необходимого для обратной инверсии расстояния: сначала не менее трех раз при экспозициях 600 мс (если 600 мс первоначально оказалось недостаточно, исследуется динамика изменения времени экспозиции) для обнаружения адаптивной пластичности бинокулярного зрения, то есть влияния (или отсутствия такового) нового опыта «вогнутое лицо», приобретаемого в ходе исследования, а затем при его непрерывной экспозиции без «стирающего» стимула для выявления инерционности нервных процессов из-за длительной задержки в краткосрочной памяти, в завершении - при двигательной активности испытуемого.

По увеличению этого расстояния от слепка (и(или) уменьшению времени его экспозиции) судят об адаптивной пластичности бинокулярного зрения (АПБ): эти изменения постепенны от предъявления к предъявлению при средней АПБ и достигают своего максимума уже при втором повторе при высокой АПБ. При низкой АПБ расстояние и время, необходимые для объективного ощущения глубины, остаются неизменными. Уменьшение этого расстояния при переходе к непрерывной экспозиции приближающегося ТО служит показателем инерционности, а относительное увеличение этого расстояния при приближении испытуемого к ТО по сравнению с приближением ТО (при одной и той же длительности экспозиции ТО) - о влиянии двигательной активности на бинокулярное зрение.

Результатом способа является выявление индивидуально-типологических особенностей динамики изменения расстояния до ТО - вогнутого слепка лица и времени его экспозиции (то есть силы или длительности бинокулярной стимуляции), необходимых для обратной бинокулярной инверсии при его повторных приближениях-удалениях, которые могут служить показателями адаптивной пластичности бинокулярного пространственного зрения (АПБ). При низкой АПБ расстояние и время, необходимые для объективного ощущения глубины, остаются неизменными. При средней АПБ от предъявления к предъявлению происходит постепенное увеличение расстояния от слепка и (или) уменьшение времени экспозиции, и при высокой АПБ эти изменения достигают своего максимума уже при втором повторе. Параллельное электроэнцефалографическое (ЭЭГ) исследование лиц из этих трех групп в Клинике ГУ НЦ МЭ ВСНЦ СО РАМН подтверждает, что адаптивная пластичность является неспецифическим свойством и выявляемая способом АПБ может служить ее показателем, отражающим динамику смены установки. Способ устанавливает, что зрительный эффект инверсии глубины при бинокулярном зрении возникает при участии «подходящей модели» и в жестких, и в гибких подсистемах памяти, при этом он позволяет обнаружить различное индивидуальное соотношение этих подсистем памяти в регуляции функций путем установления соотношения механизмов опережающего отражения различной пластичности.

Кроме того, способ позволяет установить влияние на бинокулярную инверсию не только удаленности ТО, но и ограниченной по времени бинокулярной стимуляции различной длительности. Причем он позволяет получить при определенном сочетании силы и длительности бинокулярной стимуляции (индивидуально различном) «промежуточные» виды иллюзии, например ощущение «прозрачности» слепка, когда одновременно видно действительную и мнимую его поверхность, что уточняет взаимоотношение проекционной коры с задними ассоциативными отделами мозга. А при неограниченном времени предъявления ТО (без «стирающего» стимула) способ выявляет инерционность нервных процессов, показателем которой служит уменьшение расстояния, необходимого для обратной инверсии, по сравнению с последним приближением ТО при кратких экспозициях.

Способ позволяет дополнительно уточнить адаптивный тип путем установления влияния двигательной активности на бинокулярное зрение по увеличению расстояния, на котором происходит обратная инверсия при активном приближении к ТО, по сравнению с последним предъявлением-приближением ТО.

Таким образом, предлагаемый способ реализует подход к исследованию явления инверсии вогнутого слепка лица с позиций физиологи и рекомендуется для использования слепка в качестве тест-объекта в диагностике на основании собственных результатов исследований.

Известно устройство для исследования взаимоотношений бинокулярного и стереокинетического механизмов пространственного зрения, выполненное в виде светонепроницаемой камеры, содержащее внутри камеры направляющую, представляющую собой ось с внешней резьбой, и каретку, имеющую внутреннюю резьбу, с ТО, укрепленным на ней, содержащее также измерительную шкалу, пульт управления и фиксатор головы испытуемого и позволяющее, вращая электродвигателем направляющую ось, постепенно перемещать ТО вдоль линии взора испытуемого, измеряя по шкале расстояние до ТО в моменты наблюдаемых зрительных эффектов (Могилев Л.Н., Буковский В.А. Аппарат для исследования стереокинетического пространственного зрения. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 1318218 А1, 1985. Бюллетень изобретений № 23, 1987). Однако его недостаток заключается в удалении ТО только на 2 м и на 4 м при помощи зеркал, что ограничивает его использование во всем диапазоне функциональных возможностей бинокулярного зрения, порогом которых считается удаление на 8 м, кроме того, не учтено, что при непрерывном приближении предъявляемого ТО на зрительный эффект влияют инерционные нейродинамические процессы в сенсорной памяти, что мешает установлению его точной зависимости от силы бинокулярной стимуляции, невозможно также обеспечить независимое от перемещений освещение ТО.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности исследования закономерностей и условий возникновения бинокулярной инверсии глубины.

Поставленная задача достигается тем, что продвижение каретки с ТО производится за счет того, что ось прикрепленного к ней электродвигателя катится по одной из двух направляющих на высоте 2,4 м от пола, имея с ее поверхностью сцепление за счет резиновой манжетки, что позволяет использовать направляющие длиной 7 м и что позволяет использовать каретку при активном приближении испытуемого, если ось поднята с направляющей и к каретке прикреплен фиксатор головы, при этом скольжение каретки обеспечивается шарикоподшипниками: 4-мя опорными и 3-мя боковыми, обеспечивающими гашение люфта, так как двумя из них каретка катится по вертикальной поверхности одной направляющей, а третьим, отжатым пружиной, - по другой; фиксатор головы и штатив с ТО крепятся к кронштейнам с одинаковой шкалой высоты с возможностью вертикального перемещения по ним, что позволяет закреплять их на одном уровне, а неподвижный указатель в изолированной камере, где находится исследователь, показывает расстояние до ТО на измерительной ленте, прикрепленной концами к каретке и закольцованной через катушки на концах направляющей, ТО размещен внутри светонепроницаемого бокса, внутри которого создано перманентное, необходимое для ТО, освещение, а на лицевой панели которого имеется прорезь по форме ТО, напротив ТО, в которую вставлен раструб, и описывающее эту прорезь светящееся кольцо, а пульт осуществляет дистанционное управление устройством и включает электромагнитное реле, соотношение и длительность фаз которого регулируют сопротивления и реостат, переключатель двуполюсной на два положения и реостат для реверсирования и регуляции скорости вращения электродвигателя каретки, однополюсные включатели для ламп и электродвигателя. Таким образом, устройство обеспечивает комбинирование способа постепенного приближения и удаления ТО со способом тахистоскопического предъявления ТО и способом «стирающей метки» (Линдсей П., Норман Д. Переработка информации у человека. М., 1974, с.316-321), ограничивающей длительность удержания образа в краткосрочной памяти и время сенсорно-перцептивного анализа, которые применяются при исследовании времени восприятия и опознания с участием памяти. Найдено техническое решение применения этих способов в модифицированном виде при работе с трехмерным ТО - вогнутым слепком. ТО размещен в светонепроницаемом боксе, в котором он освещен снизу закрепленными по отношению к нему лампами и на протяжении приближения-удаления ТО, автематически обеспечивается его предъявление неподвижным в течение равных кратких промежутков времени освещения и появление за каждым предъявлением «стирающей метки» - светящегося кольца.

Техническим результатом устройства является возможность приближения-удаления ТО вдоль линии взора в диапазоне от 0,2 м до 6 м с возможностью измерения расстояния. Причем при изменении силы бинокулярной стимуляции сохраняются постоянными другие условия предъявления ТО - способ его освещения и длительность бинокулярной стимуляции. Устраняется влияние инерционных нейродинамических процессов их «внешним» торможением «стирающей меткой», что, одновременно, дает возможность, изменяя продолжительность экспозиций, исследовать влияние на бинокулярную инверсию длительности бинокулярной стимуляции. Поменяв местами штатив с ТО и фиксатор для головы, можно исследовать влияние на инверсию двигательной активности.

Благодаря тому, что испытуемый в моменты качественных изменений зрительного эффекта сам нажатием кнопки останавливает каретку с ТО, устройство позволяет точно фиксировать величину расстояния до слепка, на котором эти эффекты происходят, одновременно, контролируя продолжительность времени воздействия слепка, при которой они происходят (200 мс, 300 мс, 600 мс, 1 с или непрерывное), и таким образом обеспечивает качественное и количественное исследование «силового» взаимодействия бинокулярного зрения со зрительным опытом.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого нами устройства. На фиг.2 изображена схема пульта управления.

Устройство включает две направляющие 1; каретку 2 с 7-мью шарикоподшипниками: 4-мя опорными и 3-мя боковыми, двумя из которых каретка катится по вертикальной поверхности одной направляющей, а третьим, отжатым пружиной, - по другой, и с электродвигателем постоянного тока 3, приводящим ее в движение, и кронштейнами 4 для прикрепления штатива 5 с ТО 6, обрамленным черным экраном 7; подвижно прикрепленный к штативу светонепроницаемый бокс 8 для ТО, снаружи черного цвета, с прорезью по форме слепка на лицевой панели (напротив слепка), в которую вставлен раструб 9, с лампами освещения ТО с «внутренней» стороны панели и описывающим эту прорезь светящимся кольцом 10; фиксатор головы 11 с крепежными винтами 12, которые крепят его к кронштейнам 13 в конце устройства, причем шкала делений, измеряющая высоту, на кронштейнах 4 и 13 одинаковая, что позволяет винтом 14 для укрепления штатива устанавливать ТО точно на уровне глаз испытуемого; измерительную ленту 15, прикрепленную концами к каретке и закольцованную через две легко вращающиеся катушки 16 на концах направляющей 1 со стороны камеры для исследователя 17; пульт управления устройством 18 внутри камеры, причем электропровода, идущие от пульта управления к электродвигателю каретки, кольцу и лампам, жестко прикреплены к направляющей до ее середины, чтобы не мешать продвижению каретки; неподвижный указатель 19 в камере, показывающий на измерительной ленте деление, соответствующее расстоянию от глаз испытуемого до ТО, отраженное через увеличительное стекло 20 в зеркале 21; кнопку 22 для испытуемого, прекращающую подачу тока к электродвигателю каретки с ТО.

Панель пульта управления (фиг.2) устройством содержит: включатель дискретного режима предъявления ТО 23; регулятор соотношения фазы освещения ТО и фазы его продвижения неосвещенным 24; регулятор продолжительности этих фаз 25; переключатель, обеспечивающий реверсию направления движения каретки с ТО 26; реостат - регулятор скорости продвижения каретки с ТО 27; включатель непрерывного продвижения каретки с ТО 28; включатель непрерывного освещения ТО 29.

Пульт управления включает электромагнитное реле, соотношение и длительность фаз которого регулируют сопротивления и реостат, переключатель двуполюсной на два положения и реостат для реверсирования и регуляции скорости вращения электродвигателя каретки, однополюсные включатели для ламп и электродвигателя. Ток к электродвигателю и к лампам подсветки кольца подается через редуктор напряжения и выпрямитель переменного тока, а к лампам, освещающим ТО, - через понижающий напряжение трансформатор.

Устройство работает следующим образом. Скольжение каретки обеспечивается шарикоподшипниками: 4-мя опорными и 3-мя боковыми, обеспечивающими гашение люфта, так как двумя из них каретка катится по вертикальной поверхности одной направляющей, а третьим, отжатым пружиной, - по другой.

Изменение направления продвижения ТО вдоль линии взора происходит за счет реверса прикрепленного к каретке электродвигателя постоянного тока (путем изменения направления тока в его обмотке), что изменяет направления вращения его оси, которая, вращаясь, продвигает каретку благодаря сцеплению с направляющей за счет резиновой манжетки, надетой на ось.

Чередование кратких предъявлений освещенного ТО и продвижений неосвещенного ТО с одновременным включением подсветки кольца на панели бокса происходит за счет переключения контактов в управляемой цепи, осуществляемого электромагнитным реле. Соотношение фаз переключений реле регулируется подключением дополнительных сопротивлений в цепь, длительность фаз регулируется при помощи реостата. Таким способом изменяется длительность экспозиций слепка в зависимости от задачи, но ее не меняют по ходу приближения-удаления ТО.

Ток к лампам подается через трансформатор, а бокс подвижно прикреплен к штативу, что служит для регуляции интенсивности освещения и необходимого его угла и создания светотени на ТО, наилучшей для получения иллюзии.

При этом освещение снизу способствует иллюзорному ощущению, создавая светотень как при верхнем освещении нормального лица. Используют лампы безынерционного свечения.

Для точного измерения расстояний от глаз испытуемого до ТО в моменты зрительных эффектов служат фиксация головы испытуемого и перемещение ТО строго по линии взора, что также устраняет боковые смещения ТО (хотя они не «разбивают» иллюзию, а только вызывают ощущение, что «выпуклый» ТО «поворачивается за наблюдателем», но могут отвлечь и помешать точной фиксации момента инверсии).

ТО устанавливается и закрепляется строго на уровне глаз каждого испытуемого благодаря тому, что фиксатор головы и штатив с ТО крепятся к кронштейнам с одинаковой шкалой высоты с возможностью вертикального перемещения по ним.

Исследователь, находясь в изолированной камере, снимает напротив неподвижного указателя показания расстояния на продвигающейся измерительной ленте, прикрепленной концами к каретке и закольцованной через катушки на концах направляющей. С пульта управления в этой камере он управляет устройством.

Испытуемый останавливает продвижение ТО, когда замечает изменение зрительного эффекта, путем нажатия кнопки с защелками, которая дается ему в руки.

Способ с применением устройства осуществляется следующим образом.

Испытуемый садится рядом с камерой 17 лицом к ТО 6, находящемуся в противоположном конце устройства в боксе 8. Ему предлагают надеть фиксатор головы 11, который закрепляется винтами 12 на нужном уровне. При помощи винтов 14 ТО устанавливают на уровне глаз испытуемого с использованием шкал на кронштейнах 4 и 13, на исходном расстоянии 6 м, на котором его вначале предъявляют при непрерывной экспозиции. Испытуемому задают вопрос: «Видите ли Вы предъявляемое «лицо» объемным или оно кажется нарисованным, плоским?», так подтверждают наличие прямой бинокулярной инверсии, если ТО кажется плоским с исходного расстояния, то иллюзорный объем наблюдается немного ближе к нему.

Далее испытуемому в руку дают кнопку 22 и предлагают по мере приближения ТО (а затем удаления) фиксировать любые изменения слепка быстрым нажатием этой кнопки с последующим словесным отчетом.

Исследователь удаляется в камеру 17, выключив свет в помещении, где находится испытуемый. Оттуда он управляет ходом исследования и устройством при помощи пульта управления 18. ТО предъявляют в темном «безопорном» пространстве. Сначала переключатель 26 устанавливают в положение, обеспечивающее приближение каретки 2 с ТО 6, продвигаемой электродвигателем 3 по направляющим 1. При помощи включателя 23 включают режим дискретного предъявления и постепенного дискретного продвижения ТО, предварительно отрегулировав скорость продвижения каретки с ТО регулятором скорости 27 и регуляторами 24 и 25 устанавливив режим: 600 мс - экспозиции ТО и паузы, во время которых появляется «стирающая метка» и продвигается ТО - 1 с (время естественного «затухания» любых следовых процессов»). Исследованиями фиксационных движений глаз (Гиппенрейтер Ю.Б. Движение человеческого глаза. М.: Изд-во МГУ. 1978. С.92-99) и «связанных с событием потенциалов» (Фарбер Д.А., Бетелева Т.Г., Игнатьева И.С. Функциональная организация мозга в процессе реализации рабочей памяти. // Физиология человека. 2004.Т.30. № 2. С.5-12) показано, что появление нового образа в условиях противодействия образу, извлекаемому из памяти первым, длится, в среднем, 600 мс. С другой стороны, практика применения способа показала, что экспозиций 200 мс, достаточных для обнаружения даже самой малой диспаратности (Duwaer A.L., Brink G.vanden. The effect of presentation time on detection and diplopia thresholds for vertical disparities // "Vision Res". 1982. Т. 22. № 1. С.183-192), недостаточно даже при максимальных ее значениях, чтобы разрушить иллюзорный объем слепка.

После «полной» обратной инверсии ТО и остановки каретки с ТО с помощью включателя 23 фиксируют расстояние по отраженному в зеркале 21 через увеличительное стекло 20 значению на измерительной ленте 15 напротив неподвижного указателя 19. Затем производят реверсирование электродвигателя включателем 26 и включателем 23 включают режим дискретного, теперь уже - удаления ТО. Удаление производят до полного восстановления иллюзии и фиксируют соответствующее расстояние.

Если наблюдаются промежуточные виды иллюзии при приближении и удалении ТО, то фиксируют расстояния, на которых они происходят.

Для выявления динамики влияния нового зрительного опыта («вогнутое лицо») на обратную бинокулярную инверсию глубины ТО и определения уровня адаптивной пластичности проводят 3-4 повторных приближения, а затем удаление ТО.

Если обратная бинокулярная инверсия при повторах происходит на одном и том же (индивидуально различном) расстоянии, значит адаптивная пластичность бинокулярного зрения низкая (практически отсутствует) и инверсия не зависит от приобретаемого нового зрительного опыта, а зависит только от силы бинокулярной стимуляции. Известно, что от силы стимуляции зависит ответ проекционных отделов коры мозга, при этом показано при недостаточной силе ответа проекционной коры облегчающее влияние с ее стороны через ретикулярную формацию ствола мозга на функционально связанные с ней зоны задней ассоциативной области (ЗАО), а при достаточной - тормозящее, при этом нейроны ЗАО также могут осуществлять функцию выделения признаков глубины, являясь, вместе с тем, субстратом лежащих в основе узнавания предметных стимулов зрительных «эталонов», образованных посредством жестких связей. Приведенные данные нейрофизиологии объясняют возникновение иллюзии глубины при удалении от ТО и ее исчезновение при приближении к ТО. Механизм избирательного включения ЗАО в непосредственный прием и первичную обработку сенсорно-специфической информации при ослаблении бинокулярной стимуляции и их «выключения» при достижении этой стимуляции определенного значения является «базовым» у всех, а у лиц с низкой АПБ он представлен в «чистом» виде, объясняя в этом случае жесткую зависимость бинокулярной инверсии от величины расстояния (то есть от величины диспаратности изображений ТО на сетчатке глаз).

Адаптивная пластичность бинокулярного зрения остальных лиц обусловлена тем, что описанный жесткий механизм регуляции памяти испытывает влияние со стороны более пластичных. При этом индивидуальное преобладание корково-гиппокампального или корково-таламического взаимодействия (которое показано во многих работах) объясняет разную АПБ, поскольку в гиппокампе и в неокортексе различная пластичность межнейронных связей (Архипов В.И. Дискуссионные вопросы в современных исследованиях механизмов памяти. // Журн. высш. нервн. деят. 2004. Т.54. № 1. С.1-5). Дело в том, что и в гиппокампе, и в лобных областях мозга, которые имеют универсальные рецептивные поля, регистрируются ранние компоненты вызванных потенциалов как сенсорно-специфические. Однако, в отличие от зрительной коры, существует постоянная связь их активности только с определенными стимулами, при этом благодаря «ассоциативной преднастройке» они способны «узнавать» стимул и оказывать регулирующее влияние на пороги возбудимости проекционной коры и ЗАО, способны осуществлять их локальную активацию или торможение.

Если расстояние, на котором происходит обратная инверсия ТО, увеличивается максимально при втором приближении ТО и далее не изменяется - это показатель высокой адаптивной пластичности: легкой смены установок, способствующей гибкой адаптации, связанной с активностью передних ассоциативных отделов коры больших полушарий мозга (Костандов Э.А, Курова И.С., Черемушкин Е.А. Изменения корковой электрической активности при формировании установки в условиях увеличения нагрузки на рабочую память. // Журн. высш. нервн. деятельности 2004. Т.54. № 4. С.448-454). А если это расстояние постепенно увеличивается в ходе нескольких приближений-удалений ТО, то адаптивная пластичность - средняя и в сруктурно-функциональной организации мозга преобладает гиппокамп, «самоассоциативные» связи которого угасают постепенно в отличие от ассоциатитвных связей неокортекса, которые «рвутся» уже при однократном отсутствии «подкрепления» (Mark A. Gluck, Catherine E. Myers. Integrating behavioral and physiological models of hippocampal function // Hippocampus. 1996. V.6. № 6.P.643-653.)

Для некоторых испытуемых экспозиции ТО в течение 600 мс недостаточны для обратной инверсии ТО при его первом приближении. Как показано нами, это наблюдается у испытуемых с синхронизированной высокоамплитудной ЭЭГ в покое (при не выраженной реакции активации) и у испытуемых, напротив, с десинхронизированной ЭЭГ, характеризующейся высокой амплитудой тета-ритма, превышающей альфа-ритм (не зависимо от реакции активации). Судя по литературным данным, в первом случае причина - сильная неосознанная установка (Черемушкин Е.А. Изменение корковой электрической активности при формировании установки у человека. // Журн. высш. нервн. деятельности. 1996. Т. 46. № 6. С.989), а во втором - доминирование в коре процессов возбуждения (Горбачевская Н.Л. и др. Корреляции генотипа и фенотипа у детей с общими (первазивными) расстройствами развития (ПРР). // Пластичность и структурно-функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга. / Материалы конференции. М.: РАМН НИИ мозга. 2003. С.17-25). В первом случае после обратной инверсии при непрерывной экспозиции слепка обратная инверсия происходит и при его экспозиции 600 мс (вследствие угасания установки), а во втором случае не происходит.

У таких испытуемых адаптивная пластичность определяется по сокращению времени, необходимого для обратной инверсии при повторных приближениях ТО. Можно использовать показатель количества приближений-удалений ТО при непрерывной его экспозиции (с получением обратной инверсии), необходимых, чтобы она произошла (на индивидуально-различном расстоянии) при экспозициях слепка в течение 600 мс. Если достаточно одного, то пластичность высокая, если необходимо несколько, пластичность средняя. Но если даже после нескольких приближений-удалений ТО при непрерывной экспозиции с получением обратной инверсии несколько раз, она при экспозициях 600 мс так и не произойдет ни на каком расстоянии от ТО - пластичность низкая.

В конце исследования выявляют наличие «инерционной установки», производя дополнительное приближение ТО при его непрерывной экспозиции, обеспечиваемой включателем непрерывного освещения ТО 29 и включателем непрерывного продвижения каретки с ТО 28 при выключенном включателе 23, и сравнивая этот результат с результатом последнего его приближения при экспозициях 600 мс. У таких испытуемых, преимущественно с низкой АПБ, отсутствие «внешнего торможения» приводит к уменьшению расстояния обратной инверсии после того, как она происходила при тахистоскопических экспозициях на достаточном удалении от ТО. У кого расстояние и так было небольшим, оно не изменится. Однако и у тех, и у других при повторных приближениях постоянно освещенного ТО обнаруживается динамика изменения расстояния, как у среднеадаптивного типа, вследствие образования «инерционной установки», но при возвращении к экспозиции 600 мс со «стирающей меткой» расстояние возвращается к первоначальному значению при первом предъявлени. У среднеадаптивного типа в подобных условиях такого «возвращения» не происходит. У них, в отличие от «инерционной установки», возникающей из-за задержки в краткосрочной сенсорной памяти, постепенное угасание одной и образование другой неосознанной установки, как универсального механизма регуляции высшей нервной деятельности, происходит после нескольких приближений ТО до обратной инверсии - и при ограниченных экспозициях со «стирающей меткой», и - при неограниченной экспозиции, кроме того, приводит к уменьшению не только силы, но и длительности бинокулярной стимуляции, необходимых для обратной инверсии, то есть 600 мс становится достаточно для нее, если вначале их было не достаточно. Некоторым испытуемым свойственна психическая инертность, которая обусловлена очень медленным угасанием и образованием такой установки, а у других она связана с образованием «инерционных установок».

Можно установить наличие влияния двигательной активности на бинокулярное зрение, проведя дополнительное исследование при активном приближении испытуемого к ТО, а затем сравнив этот результат с результатом последнего предъявления-приближения ТО. При высокоадаптивном типе регуляции двигательная активность не влияет на расстояние обратной инверсии, а при низкоадаптивном и среднеадаптивном влияет, увеличивая его (менее значительно при последнем).

Низкая АПБ обнаруживается более чем у 20% индивидов в любой возрастной группе от 10 до 40 лет (всего обследовано более 160 человек). Нами показано (Образцова Т.А., Колесников С.И. Зависимость адаптивной пластичности бинокулярного глубинного зрения от характера биоэлектрической активности головного мозга у детей 10-11 лет. // Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга. / Материалы конференции. М.: НИИ Мозга РАМН. 2005.С.194 -197 ), что в ЭЭГ в покое у детей 10-11 лет с низкой АПБ достоверно ниже среднегрупповая амплитуда тета-ритма (Р<0,01) (54,5 мкВ против 81,4 мкВ и 67,4 мкВ в двух других группах), а особенно ниже почти в 2 раза среднегрупповая амплитуда альфа-ритма (Р<0,001) (57,5 мкВ против 100,9 мкВ и 94 мкВ), и в 70% случаев - дезорганизованный или слабоорганизованный тип ЭЭГ, что согласуется с литературными данными о характере ЭЭГ у лиц с низкой пластичностью нейродинамических процессов (Василевский Н.Н. Эндогенные ритмические процессы. Память и механизмы адаптивной саморегуляции функций. // Механизмы модуляции памяти. Л.: Наука. 1974. С.53-64). С другой стороны, у испытуемых с высокой АПБ быстрая смена установки согласуется с самыми высокими показателями способности произвольной регуляции процессом бинокулярной инверсии, так как оба этих качества свидетельствуют об активности передних отделов коры, и согласуется также с высокими у них показателями силы, подвижности и уравновешенности нервных процессов, по результатам психологического тестирования (Образцова Т.А. Индивидуально-типологические особенности адаптивной пластичности зрительной системы. // Новое в изучении пластичности мозга. / Материалы конференции. М.: - НИИ Мозга РАМН. 2000. С.62). Все это служит подтверждением тому, что выявляемые способом типы динамики являются проявлением адаптивной пластичности как неспецифического свойства, отражая особенности структурно-функциональной организации головного мозга, тип его регуляторной деятельности.

Таким образом, взаимодействие существенных признаков предлагаемого способа исследования бинокулярной инверсии обеспечивает достижение диагностического результата - позволяет объективно и просто определить неспецифическую адаптивную пластичность индивида по динамике изменений сенсорно-перцептивных показателей бинокулярной инверсии вогнутого слепка лица при его повторных предъявлениях-приближениях. Способ имеет изобретательский уровень и основан на обнаруженных нами общих закономерностях и индивидуально-типологических особенностях бинокулярной инверсии слепка.

Предлагаемый способ не требует сложной и дорогостоящей аппаратуры и может быть применимым в области дифференциальной психофизиологии, практической психологии и медицины, и везде, где необходимо прогнозирование адаптивной пластичности индивида.

Во всех приведенных примерах у испытуемых острота зрения обоих глаз - 1, характер зрения - бинокулярный. На исходном расстоянии 6 м все наблюдали четкий иллюзорный объем ТО.

ПРИМЕР 1

Н. 18 лет. Обратная бинокулярная инверсия глубины (ОБИГ) ТО при первом его предъявлении-приближении (ПП) произошла на расстоянии 2,45 м, затем при последующих 2-х приближениях ТО это расстояние оставалось неизменным. При четвертом приближении непрерывно освещенного слепка расстояние уменьшилось до 0.5 м, и после 2-х повторных приближений слепка уже в этом режиме расстояние увеличилось до 2,05 м, но при экспозициях 600 мс показатель расстояния практически вернулся к исходной величине - 2,5 м. Это низкоадаптивный тип, с низкой динамикой нервных процессов торможения и возбуждения (чему соответствуют высокие показатели инертности, выявленные при психологическом тестировании), что в реальных условиях может быть причиной снижения эффективности бинокулярного зрения в изменчивой ситуации, несмотря на низкий порог бинокулярной чувствительности.

ПРИМЕР 2

Г. Владислав. 11 лет. При первом ПП ТО в дискретном режиме ОБИГ произошла на расстоянии 72 см ( губа и глаза - еще ближе - 25 см ), а восстановилась иллюзия на расстоянии 510 см. При втором ПП ТО ОБИГ произошла на расстоянии 102 см, а восстановилась на расстоянии 408 см. При третьем ПП ТО ОБИГ произошла на расстоянии 212 см, при четвертом ПП ТО расстояние более не увеличилось, но ПП ТО при непрерывной его экспозиции увеличило расстояние ОБИГ до 300 см. Такие показатели свидетельствуют о среднем уровне АПБ.

ПРИМЕР 3

В. Иван. 14 лет. При первом ПП ТО в дискретном режиме ОБИГ в основном произошла на расстоянии 75 см, хотя мелкие детали, губа и глаза «вогнулись» на расстоянии 40 см. Восстановилась иллюзия при удалении ТО на расстояние 220 см. При втором ПП ТО ОБИГ полностью произошла на расстоянии 103 см, восстановилась иллюзия на расстоянии 225 см. При третьем ПП ТО ОБИГ полностью произошла на расстоянии 105 см. Таким образом, расстояние увеличилось только один раз от первого ко второму ПП ТО, а от второго к третьему ПП ТО практически не изменилось. ПП ТО при непрерывной его экспозиции привело к увеличению расстояния ОБИГ до 200 см. Такие показатели свидетельствуют о высоком уровне АПБ, вместе с тем, о высоких порогах бинокулярного пространственного анализатора и о не высоком уровне нейродинамики «базового» уровня бинокулярного пространственного зрения, так как увеличение продолжительности необходимой для ОБИГ бинокулярной стимуляции сильно влияет на бинокулярную чувствительность.

Изобретение относится к психофизиологии и медицине. Предъявляют испытуемому вогнутый слепок лица в качестве тест-объекта (ТО). Дискретно увеличивают расстояние до ТО от 0,2 до 6 м при тахистоскопических экспозициях между шагами неподвижного ТО. Вслед за каждой экспозицией ТО предъявляют стимул - светящееся кольцо. Измеряют индивидуальные значения расстояний, на которых происходят зрительные эффекты. Исследуют динамику изменения расстояния, необходимого для обратной инверсии ТО при нескольких повторных приближениях и удалениях ТО. Исследуют закономерность инверсии при активном приближении - удалении самого испытуемого к ТО. Устройство для осуществления способа включает две направляющие и продвигаемую по ним электродвигателем каретку с ТО, размещенным в светонепроницаемом боксе, внутри которого создано не зависящее от его перемещений и оптимальное для иллюзии освещение, а на его лицевой панели имеется прорезь по форме слепка и «описывающее» эту прорезь, светящееся в определенные моменты кольцо, фиксатор головы, закрепляемый в конце устройства, измерительную ленту, прикрепленную концами к каретке и закольцованную через катушки на концах направляющей, при этом деление ленты напротив неподвижного указателя в изолированной для исследователя камере в конце устройства показывает расстояние от глаз испытуемого до ТО. В камере также находится дистанционный пульт управления устройством, а наружу вынесена кнопка для испытуемого, останавливающая каретку с ТО. Устройство позволяет изменять режим предъявления ТО, изменять продолжительность его кратких экспозиций, непрерывно предъявлять непрерывно приближающийся ТО. Способ позволяет установить закономерности бинокулярной инверсии вогнутого слепка лица в зависимости от силы и длительности бинокулярной стимуляции, установить индивидуально-типологические особенности динамики изменения силы и длительности бинокулярной стимуляции. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ исследования бинокулярного пространственного зрения путем бинокулярного наблюдения испытуемым тест-объекта (ТО) и фиксации качественных и количественных изменений зрительного эффекта при изменении расстояния наблюдения по ответам испытуемого, отличающийся тем, что в качестве ТО используют вогнутый слепок лица и исследуют зависимость бинокулярной инверсии его глубины от функциональной силы бинокулярного механизма пространственного зрения при постепенном уменьшении и увеличении расстояния до ТО в интервале от 0,2 до 6 м дискретным его продвижением вдоль линии взора небольшими шагами, когда он не освещен, и при тахистоскопических экспозициях между этими шагами неподвижного ТО, при неизменной длительности и способе освещения ТО, с последующим появлением за каждой экспозицией ТО, на его месте, стимула - светящегося кольца; точно измеряют индивидуальные значения расстояний, на которых происходят зрительные эффекты, моменты которых испытуемый фиксирует, сам останавливая продвижение ТО; и исследуют динамику изменения расстояния, необходимого для обратной инверсии ТО при нескольких повторных приближениях-удалениях ТО: сначала три раза при неизменных экспозициях ТО в течение 600 мс, затем один раз - при непрерывной экспозиции ТО без появления стимула - светящегося кольца, и далее - при кратких экспозициях различной длительности; в завершение исследуют закономерность инверсии при активном приближении-удалении самого испытуемого к ТО.2. Устройство для исследования бинокулярного пространственного зрения, содержащее фиксатор головы испытуемого, каретку с электродвигателем, выполненную с возможностью скольжения по направляющим посредством шарикоподшипников и продольного перемещения размещенного на ней штатива с тест-объектом (ТО), установленным внутри светонепроницаемого бокса, по линии взора испытуемого, и пульт управления, отличающееся тем, что содержит изолированную камеру для исследователя, в которой установлен неподвижный указатель расстояния от глаз испытуемого до ТО на измерительной ленте, закольцованной через катушки на концах направляющей и прикрепленной своими концами к каретке, снабженной 4 опорными и 3 боковыми шарикоподшипниками, два из которых установлены с возможностью качения по вертикальной поверхности одной направляющей, а третий, отжатый пружиной, установлен с возможностью качения по вертикальной поверхности другой направляющей; при этом продвижение каретки с ТО производится за счет того, что ось в резиновой манжетке прикрепленного к каретке электродвигателя катится по одной из двух направляющих, имеющих длину 6 м и расположенных на высоте 2,4 м от пола, и имеется возможность поднятия этой оси с направляющей; фиксатор головы и штатив с ТО установлены с возможностью вертикального перемещения на кронштейнах с одинаковой шкалой высоты и имеется возможность прикрепления фиксатора головы к кронштейнам каретки, а штатива с ТО - к кронштейнам для фиксатора головы; ТО выполнен в виде вогнутого слепка лица внутри светонепроницаемого бокса, в котором обеспечено не зависящее от перемещений ТО освещение и на лицевой панели которого имеется прорезь с раструбом по форме ТО, напротив него, и описывающее эту прорезь светящееся кольцо; в камере для исследователя имеется пульт дистанционного управления устройством в режиме непрерывного предъявления медленно приближающегося ТО и в дискретном режиме чередования кратких экспозиций ТО и его продвижений с одновременным включением на его месте светящегося кольца, а для испытуемого наружу вынесена кнопка с защелками останавливающая каретку с ТО.