СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ВОСПРИЯТИЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2008 года по МПК A61F9/00 A61B3/00 A61B5/16 

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 восприятия зрительной информации путем предъявления испытуемому последовательности 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 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, на втором этапе длительность паузы увеличивают с заданной постоянной скоростью 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 2 мс/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 [4].

Недостатком способа является длительность процедуры измерений для определения времени восприятия зрительной информации.

Технический результат предлагаемого способа определения времени восприятия зрительной информации заключается в уменьшении времени измерений, благодаря чему предлагаемый способ определения времени восприятия зрительной информации может применяться при массовых обследованиях.

Технический результат достигается тем, что испытуемому предъявляют последовательности двух световых импульсов заданной длительности, равной 50 мс, разделенных паузой, повторяющихся через постоянный временной интервал, причем новым является то, что последовательности двух световых импульсов предъявляют одновременно с использованием 10 светодиодов, каждому из которых соответствует одна из 10 кнопок, постоянный временной интервал повторения двух световых импульсов равен 1 с, на первом этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной 5 мс, на каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 5 мс, испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку; на втором этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной паузе светодиода, определенного на первом этапе испытуемым как светодиод, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, на каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 0,5 мс, испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку; на третьем этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной паузе светодиода, определенного на втором этапе испытуемым как светодиод, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, на каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 0,1 мс, испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку, фиксируя значение длительности паузы, время восприятия зрительной информации человеком принимают равным значению суммы длительности светового импульса и длительности паузы между двумя световыми импульсами при субъективном слиянии 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 длительности τ_имп=50 мс, разделенных паузой начальной длительности t_ин=150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал Т=1с.

На фиг.2 представлена схема, содержащая 10 светодиодов HL1-HL 10 и соответствующих им 10 кнопок SA1-SA10.

На фиг.3 представлены временные диаграммы двух световых импульсов заданной длительности τ_имп>τ₁, разделенных паузой длительностью t_п и вызываемых ими зрительных ощущений, где фиг.3а - временная диаграмма двух световых импульсов заданной длительности τ_имп, разделенных паузой длительностью t_п, при которой два световых импульса субъективно воспринимаются испытуемым раздельно; фиг.3б - зрительное ощущение двух световых импульсов, представленных на фиг.3а; фиг.3в - временная диаграмма двух световых импульсов заданной длительности Т_имп, разделенных паузой длительностью t_п=t_кр, где t_кр - максимальная длительность паузы t_кр между двумя световыми импульсами, при которой достигается субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в один; фиг.3г - зрительное ощущение двух световых импульсов, разделенных паузой t_п=t_кр; τ₁ - время ощущения, то есть время между моментом воздействия света на сетчатку и моментом возникновения соответствующего зрительного ощущения [5, 6]; τ₂ - время восстановления, то есть время между моментом прекращения воздействия света на сетчатку и моментом исчезновения соответствующего зрительного ощущения [5, 6].

Предлагаемый способ определения времени восприятия зрительной информации осуществляется следующим образом. Испытуемому предъявляют с использованием 10 светодиодов HL1-HL10, каждому из которых соответствует одна из 10 кнопок SA1-SA10, последовательности двух световых импульсов длительности, равной 50 мс, разделенных паузой, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с.

На первом этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной 5 мс. На каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 5 мс. Испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку.

На втором этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной паузе светодиода, определенного на первом этапе испытуемым как светодиод, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один. На каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 0,5 мс. Испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку.

На третьем этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной паузе светодиода, определенного на втором этапе испытуемым как светодиод, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один. На каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 0,1 мс. Испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку, фиксируя значение длительности паузы.

Время восприятия зрительной информации t_восп принимают равным значению суммы длительности светового импульса τ_имп и длительности 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_кр - длительность паузы в момент субъективного слияния двух световых импульсов.

При предъявлении последовательности двух световых импульсов заданной длительности τ_имп>τ₁, разделенных паузой длительностью t_п>t_кр (фиг.3а), у испытуемого возникает субъективное ощущение раздельности двух световых импульсов (фиг.3б). При уменьшении длительности паузы t_п между двумя световыми импульсами до значения t_п=t_кр (фиг.3в) у испытуемого возникает ощущение субъективного слияния двух световых импульсов в один (фиг.3г).

При длительности импульса, равной 40-50 мс, возбудительные и тормозные процессы ко времени окончания импульса в основном сформированы [7], поэтому длительность импульсов принята равной 50 мс.

Экспериментально установлено, что длительность паузы t_кр между двумя световыми импульсами, при которой достигается субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в один, для человека находится в пределах от 12 до 31 мс [8], поэтому длительность паузы между двумя световыми импульсами на первом этапе измерений принята для светодиодов с запасом от 5 до 50 мс. Шаг увеличения длительность паузы между двумя световыми импульсами для последующего диода по сравнению с длительностью паузы предыдущего диода на третьем этапе измерений равен 0,1 мс, так как точность отсчета время возбуждения зрительного анализатора принята равной 0,1 мс [8].

При длительности паузы, равной 500 мс, эффекты обратной маскировки, заключающейся в ухудшении восприятия первого по времени импульса вследствие предъявления второго импульса в непосредственной пространственно-временной близости с первым, а также прямой маскировки, при которой первый импульс влияет на качество восприятия второго, отсутствуют или слабо выражены [9]. Для устранения эффекта маскировки последовательности двух световых импульсов повторяются через постоянный временной интервал 1 с.

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.

Сумма длительности светового импульса τ_имп и длительности 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.

Испытуемому К., 21 год, с помощью персонального компьютера, выдающего через порт ввода/вывода на светодиоды HL1-HL10 пульта испытуемого импульсы, предъявили последовательности двух световых импульсов длительности, равной 50 мс, разделенных паузой, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с. В процессе измерений через порт LPT с пульта испытуемого на персональный компьютер подавали на каждом этапе измерений код нажатой кнопки SA1-SA10, после чего компьютер фиксировал значение длительности паузы, соответствующее нажатой кнопке, и переходил к следующему этапу измерений.

На первом этапе измерений компьютер выдал на светодиоды последовательности двух световых импульсов, разделенных паузой, значения которых приведены в таблице 1.

Таблица 1№ светодиода12345678910Межимпульсный интервал, мс5101520253035404550

Испытуемый определил светодиод HL4, для которого субъективно ощутил слияние двух световых импульсов в один, и нажал соответствующую ему кнопку SA4, на что потратил 3 с.

На втором этапе измерений компьютер выдал на светодиоды последовательности двух световых импульсов, разделенных паузой, значения которых приведены в таблице 2.

Таблица 2№ светодиода12345678910Межимпульсный интервал, мс20,020,521,021,522,022,523,023,524,024,5

Испытуемый определил светодиод HL6, для которого субъективно ощутил слияние двух световых импульсов в один, и нажал соответствующую ему кнопку SA6, на что потратил 5 с.

На третьем этапе измерений компьютер выдал на светодиоды последовательности двух световых импульсов, разделенных паузой, значения которых приведены в таблице 3.

Таблица 3№ светодиода12345678910Межимпульсный интервал, мс22,522,622,722,822,923,023,123,223,323,4

Испытуемый определил светодиод HL3, для которого субъективно ощутил слияние двух световых импульсов в один, и нажал соответствующую ему кнопку SA3, на что потратил 5 с. Компьютер вычислил значение времени восприятия зрительной информации человеком как значение суммы длительности светового импульса и длительности паузы между двумя световыми импульсами при субъективном слиянии двух световых импульсов в один, определенной на третьем этапе измерений:

t_восп=τ_имп+t_кр=50+22,7=72,7 (мс).

Затем компьютер вывел значение времени зрительного восприятия t_восп на экран монитора, занес результат измерений в архив и предъявил начальные последовательности двух световых импульсов. В результате испытуемый определил значение времени восприятия зрительной информации человеком, равное 72,7 мс, потратив на это 13 с.

При определении времени восприятия зрительной информации человеком по известному способу [4] испытуемый потратил 27 с, то есть на 14 с больше.

Для оценки достоверности уменьшения времени измерений проведена оценка времени восприятия зрительной информации человеком по предложенному способу и по известному способу [4] в группе из 10 испытуемых, каждый из которых определил время восприятия зрительной информации человеком каждым способом. Уменьшение времени измерений при определении времени восприятия зрительной информации человеком по предложенному способу по сравнению с измерениями, выполненными по известному способу, составило от 11 до 17 с.

Таким образом, предлагаемый способ определения времени восприятия зрительной информации человеком позволяет уменьшить время измерений и может применяться при массовых обследованиях.

Источники информации

1. Заявка РФ на изобретение 99103477/14, МКИ А61В 3/06. Способ определения латентного периода зрительного восприятия человека / Аграновский А.В., Берг O.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. Патент РФ 2209030, МКИ⁷ А61В 5/00. Способ определения времени восприятия зрительной информации / В.В.Роженцов, И.В.Петухов (РФ). - Опубл. 27.07.2003, Бюл.№21.

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. Подвигин Н.Ф., Макаров Ф.Н., Шелепин Ю.Е. Элементы структурно-функциональной организации зрительно-глазодвигательной системы. - Л.: Наука, 1986. - 252 с.

8. Роженцов В.В. Оценка времени восстановления зрительного анализатора с использованием аппаратно-программного комплекса // Наукоемкие технологии. - 2004. - Т.5. - №10. - С.25-29.

9. 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.5-14.

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения времени восприятия зрительной информации человека. Испытуемому предъявляют с использованием 10 светодиодов, каждому из которых соответствует одна из 10 кнопок, последовательности двух световых импульсов длительностью, равной 50 мс, разделенных паузой, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с. На первом этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной 5 мс. На каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 5 мс. Испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку. На втором этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной паузе светодиода, определенного на первом этапе испытуемым как светодиод, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один. На каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 0,5 мс. Испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку. На третьем этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной паузе светодиода, определенного на втором этапе испытуемым как светодиод, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один. На каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 0,1 мс. Испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку, фиксируя значение длительности паузы, время восприятия зрительной информации человеком принимают равным значению суммы длительности светового импульса и длительности паузы между двумя световыми импульсами при субъективном слиянии двух световых импульсов в один, определенной на третьем этапе измерений. Способ позволяет сократить время измерений и может быть использован при проведении массовых обследований. 3 ил., 3 табл.

Способ определения времени восприятия зрительной информации путем предъявления испытуемому последовательности двух световых импульсов заданной длительности, равной 50 мс, разделенных паузой, повторяющихся через постоянный временной интервал, отличающийся тем, что последовательности двух световых импульсов предъявляют одновременно с использованием 10 светодиодов, каждому из которых соответствует одна из 10 кнопок, постоянный временной интервал повторения двух световых импульсов равен 1 с, причем на первом этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной 5 мс, на каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 5 мс, испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку; на втором этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной паузе светодиода, определенного на первом этапе испытуемым как светодиод, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, на каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 0,5 мс, испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку; на третьем этапе измерений на первый светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, равной паузе светодиода, определенного на втором этапе испытуемым как светодиод, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, на каждый последующий светодиод подают последовательность двух световых импульсов с паузой, увеличенной по сравнению с паузой предыдущего светодиода на 0,1 мс, испытуемый определяет светодиод с наибольшим номером, для которого он субъективно ощущает слияние двух световых импульсов в один, и нажимает соответствующую ему кнопку, фиксируя значение длительности паузы, время восприятия зрительной информации человеком принимают равным значению суммы длительности светового импульса и длительности паузы между двумя световыми импульсами при субъективном слиянии двух световых импульсов в один, определенной на третьем этапе измерений.