СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ОБУЧЕНИЯ ОЦЕНКЕ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ РЕЦЕПТИВНЫХ ПОЛЕЙ НЕЙРОНОВ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2010 года по МПК A61B3/02 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и предназначено для определения времени обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы.

Условием точности оценки полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы является получение ее значений с малой вариабельностью. Однако в результате адаптации испытуемого к экспериментальным условиям, наличию «этапа врабатывания» [1] и влияния «закона научения», согласно которому процесс формирования навыка развивается по экспоненте [2], присутствует переходной процесс.

По окончании переходного процесса наступает квазистационарный режим, в котором наблюдается вариабельность значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы, объясняемая стохастичностью центральной нервной системы как сложного биологического объекта. Длительность переходного процесса определяется временем обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы. По мнению Н.М.Пейсахова и соавторов стабилизация значений происходит после двух-трех измерений [3].

Однако переходный процесс сугубо индивидуален, поэтому необходимое число измерений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы до стабилизации ее значений для разных испытуемых различно, что подтверждено экспериментально.

Известно определение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы с помощью тонких светлых и темных полос, а также решеток разной пространственной частоты с синусоидальным распределением освещенности. При этом под пространственной частотой решетки понимается число периодов распределения яркости на один градус поля зрения [4, 5].

Известно определение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы путем формирования синусоидальных решеток на экране электронно-лучевых трубок [6, 7], а также с использованием персональных компьютеров [8].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной начальной частотой, затем с заданным постоянным периодом поочередно уменьшенную начальную-декрементную и увеличенную начальную-инкрементную частоты, разницу между предъявляемыми частотами изменяют, пока испытуемый не определит порог зоны различения предъявляемых частот световых мельканий, причем на первом этапе измерений с заданной постоянной скоростью порядка 2 Гц/с увеличивают разницу между предъявляемыми частотами, пока испытуемый не определит надпороговое значение зоны различения декрементной и инкрементной частот, на втором этапе с заданной постоянной скоростью порядка 0,5 Гц/с последовательно уменьшают и увеличивают разницу между предъявляемыми частотами световых мельканий, зафиксированную на первом этапе измерений, пока испытуемый не определит пороговое значение зоны различения предъявляемых частот, полосу пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы определяют как пороговое значение, зафиксированное на втором этапе измерений [9].

Недостатком способов является то, что они не учитывают индивидуальный характер стабилизации измеряемых значений, что не позволяет определить время обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы.

Технический результат предлагаемого способа заключается в определении времени обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы.

Технический результат достигается тем, что испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной в видимом диапазоне частот начальной частотой, затем с заданным постоянным периодом поочередно уменьшенную начальную-декрементную и увеличенную начальную-инкрементную частоты, разницу между предъявляемыми частотами изменяют, пока испытуемый не определит порог зоны различения предъявляемых частот световых мельканий; на первом этапе измерений с постоянной скоростью 2 Гц/с увеличивают разницу между предъявляемыми частотами, пока испытуемый не определит надпороговое значение зоны различения декрементной и инкрементной частот, причем новым является то, что на втором этапе измерений с постоянной скоростью 1 Гц/с уменьшают разницу между предъявляемыми частотами световых мельканий, зафиксированную на первом этапе измерений, пока испытуемый не определит подпороговое значение зоны различения предъявляемых частот, на третьем этапе измерений с постоянным шагом 0,1 Гц увеличивают разницу между предъявляемыми частотами, пока испытуемый не определит пороговое значение зоны различения декрементной и инкрементной частот; полосу пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы определяют как пороговое значение, зафиксированное на третьем этапе измерений, которое отмечают точкой на плоскости в координатах «значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы - номер измерения», описанную процедуру неоднократно повторяют, строят график зависимости значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы ΔF как функции ΔF=f(N_i), где N_i - номер i-го измерения, i=1,2,…,k, k - число измерений, до получения квазистационарного режима, когда переходной процесс закончен, время обучения определяют по числу измерений, выполненных во время переходного процесса.

Время переходного процесса определяется временем, после которого имеет место неравенство [10]:

где ΔF_i - значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы в i-ом измерении, i=1,2,…,k, k - число измерений; ΔF₀ - среднее значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы в квазистационарном режиме; Δ=(ΔF_max-ΔF_min) - вариационный размах значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы в квазистационарном режиме; ΔF_max - максимальное значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы в квазистационарном режиме; ΔF_min - минимальное значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы в квазистационарном режиме.

На фиг.1 представлена временная диаграмма изменения разности частот световых мельканий, предъявляемых испытуемому в процессе измерения.

На фиг.2-3 представлены графики значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы, полученных в процессе ее измерения для двух испытуемых.

Предлагаемый способ определения времени обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы осуществляется следующим образом.

Испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной в видимом диапазоне частот начальной частотой, равной, например, 10 Гц (фиг.1, интервал времени 0-T₁), затем с заданным постоянным периодом, равным, например, 1 с, поочередно уменьшенную начальную-декрементную и увеличенную начальную-инкрементную частоты. Разницу между предъявляемыми частотами изменяют, пока испытуемый не определит порог зоны различения предъявляемых частот световых мельканий.

На первом этапе измерений с постоянной скоростью 2 Гц/с увеличивают разницу между предъявляемыми частотами (фиг.1, интервал времени Т₁-Т₂), пока испытуемый не определит надпороговое значение зоны различения предъявляемых частот световых мельканий и не зафиксирует его (фиг.1, момент времени T₂, разница между предъявляемыми частотами ΔF₁).

На втором этапе измерений с постоянной скоростью 1 Гц/с уменьшают разницу между предъявляемыми частотами (фиг.1, интервал времени T₃-T₄), пока испытуемый не определит подпороговое значение зоны различения предъявляемых частот световых мельканий и не зафиксирует его (фиг.1, момент времени T₄, разница между предъявляемыми частотами ΔF₂).

На третьем этапе измерений с постоянным шагом 0,1 Гц увеличивают разницу между предъявляемыми частотами (фиг.1, интервал времени T₅-T₆), пока испытуемый не определит пороговое значение зоны различения предъявляемых частот световых мельканий и не зафиксирует его (фиг.1, момент времени T₆, разница между предъявляемыми частотами ΔF). После этого испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной начальной частотой.

Полосу пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы определяют как пороговое значение, зафиксированное на третьем этапе измерений, которое отмечают на плоскости в координатах «значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы - номер измерения».

Описанную процедуру неоднократно повторяют, строят график зависимости значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы ΔF как функции ΔF=f(N_i), где N_i - номер i-го измерения, i=1,2,…,k, k - число измерений, до получения квазистационарного режима, когда переходной процесс закончен. Время обучения определяют по числу измерений, выполненных во время переходного процесса.

Заявляемый способ позволяет учесть индивидуальный характер стабилизации измеряемых значений, что позволяет определить время обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы.

Таким образом, заявляемый способ определения времени обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы обладает новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Пример 1

Испытуемому П., 19 лет, с помощью персонального компьютера предъявили через порт LPT на индикатор пульта испытуемого световые мелькания с начальной частотой F_H, равной 10 Гц (фиг.1, интервал времени 0-T₁), затем с постоянным периодом, равным 1 с, поочередно уменьшенную начальную-декрементную и увеличенную начальную-инкрементную частоты, разницу между предъявляемыми частотами изменяли, пока испытуемый не определял порог зоны различения предъявляемых частот световых мельканий.

В процессе измерений через порт LPT на персональный компьютер с пульта испытуемого подавались сигналы с кнопок «Увеличение разности частот непрерывное», «Уменьшение разности частот непрерывное», «Увеличение разности частот дискретное» и «Измерение».

По сигналу с кнопки «Увеличение разности частот непрерывное» компьютер увеличивал с постоянной скоростью 2 Гц/с разницу между предъявляемыми частотами. При снятии сигнала с кнопки компьютер фиксировал последние предъявленные декрементную и инкрементную частоты и предъявлял испытуемому поочередно световые мелькания с зафиксированными декрементной и инкрементной частотами до поступления сигнала с кнопки «Уменьшение разности частот непрерывное».

По сигналу с кнопки «Уменьшение разности частот непрерывное» компьютер уменьшал с постоянной скоростью 1 Гц/с разницу между предъявляемыми частотами. При снятии сигнала с кнопки компьютер фиксировал последние предъявленные декрементную и инкрементную частоты и предъявлял испытуемому поочередно световые мелькания с зафиксированными декрементной и инкрементной частотами до поступления сигнала с кнопки «Увеличение разности частот дискретное».

При каждом поступлении сигнала с кнопки «Увеличение разности частот дискретное», компьютер увеличивал разницу между предъявляемыми частотами на 0,1 Гц.

По сигналу с кнопки «Измерение» компьютер фиксировал последние предъявленные декрементную и инкрементную частоты, вычислял значение порога зоны различения ΔF, равное разности между ними, записывал его в архив, строил график зависимости значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы ΔF как функции ΔF=f(N_i), где N_i - номер i-го измерения, i=1,2,…,k, k - число измерений, после чего предъявлял испытуемому световые мелькания с начальной частотой, равной 10 Гц.

На первом этапе измерений (фиг.1, интервал времени T_1-T₂) испытуемый замкнул кнопку «Увеличение разности частот непрерывное» и, удерживая кнопку в замкнутом состоянии, определил надпороговое значение зоны различения предъявляемых частот световых мельканий (фиг.1, момент времени T₂, разница между предъявляемыми частотами ΔF₁).

На втором этапе измерений (фиг.1, интервал времени T₃-T₄) испытуемый замкнул кнопку «Уменьшение разности частот непрерывное» и, удерживая кнопку в замкнутом состоянии, определил подпороговое значение зоны различения предъявляемых частот световых мельканий (фиг.1, момент времени T₄, разница между предъявляемыми частотами ΔF₂).

На третьем этапе измерений (фиг.1, интервал времени T₅-T₆) испытуемый замыкал кнопку «Увеличение разности частот дискретное» необходимое число раз, пока не определил пороговое значение зоны различения предъявляемых частот световых мельканий (фиг.1, момент времени T₆, разница между предъявляемыми частотами ΔF).

Испытуемый замкнул кнопку «Измерение» (фиг.1, момент времени T₆). Компьютер вычислил значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов ΔF зрительной системы, занес его в архив, отметил его на плоскости в координатах «значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы - номер измерения» и выдал на индикатор пульта испытуемого световые мелькания с начальной частотой, равной 10 Гц.

Испытуемый повторил описанную процедуру до получения квазистационарного режима, когда переходной процесс закончен. В результате измерений получены следующие значения полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы в Гц: 1,6; 1,4; 1,0; 0,9; 1,0; 1,0; 0,8, которые представлены в виде графика на фиг.2. По графику определили номер измерения 3, соответствующий окончанию переходного процесса. Время обучения определили по числу измерений, равному 3, выполненных во время переходного процесса.

Пример 2

Испытуемый С, 20 лет, аналогично испытуемому П. выполнил серию измерений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы, в результате получены следующие ее значения в Гц: 2,3; 1,9; 1,6; 1,7; 1,5; 1,4; 1,1; 1,2; 1,2; 1,0; 1,2, которые представлены в виде графика на фиг.3. По графику определили номер измерения 7, соответствующий окончанию переходного процесса. Время обучения определили по числу измерений, равному 7, выполненных во время переходного процесса.

Предлагаемый способ определения времени обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы апробирован на группе из 10 испытуемых. Время обучения по группе составило от 2 до 8 измерений.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить время обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы по числу измерений, выполненных во время переходного процесса.

Источники информации

1. Приборы и комплексы для психофизиологических исследований. Исследования, разработка, применение. / Под ред. В.А.Викторова, Е.В.Матвеева. - М.: ЗАО "ВНИИМП-ВИТА", 2002. - 228 с.

2. Ткачук В.Г., Петрович Б. Вариативность физиологических показателей в механизме адаптации биосистем. // VII Междунар. науч. конгресс «Современный олимпийский спорт и спорт для всех»: Матер, конф. - Т.2. - М.: СпортАкадемПресс, 2003. - С.182-183.

3. Методы и портативная аппаратура для исследования индивидуально-психологических различий человека. / Н.М.Пейсахов, А.П.Кашин, Г.Г.Баранов, Р.Г.Вагапов. Под ред. В.М.Шадрина. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1976. - 238 с.

4. Шелепин Ю.Е., Колесникова Л.Н., Левкович Ю.И. Визоконтрастометрия: Измерение пространственных передаточных функций зрительной системы. - Л.: Наука, 1985. - 103 с.

5. Глезер В.Д. Зрение и мышление. Изд. 2-е, испр. и доп. - СПб.: Наука, 1993. - 284 с.

6. Green D.G., Campbell F.W. Effect of focus on the visual response to a sinusoidally modulated spatial stimulus. // J. Opt. Soc. Amer. - 1965. - V.55, № 9. - P.1154-1157.

7. Campbell F.W., Robson J. Application of Fourier analysis to the visibility of gratings. // J. Physiol. - 1968. - V.197, № 3. - P.551-561.

8. Болсунов К.H. Метод и средства визоконтрастометрии для задач ранней диагностики нарушений зрения: Автореф. дис.…канд. техн. наук. - С-Пб., 1997. - 15 с.

9. Патент 2209028 РФ, МКИ A61B 3/00. Способ определения полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы. / В.В.Роженцов, Т.А.Лежнина (РФ). - Опубл. 27.07.2003, Бюл. №21.

10. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. - М.: Машиностроение, 1985. - 535 с.

Изобретение относится к медицине и к медицинской технике и предназначено для определения времени обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы. Испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной начальной частотой, затем с заданным постоянным периодом поочередно уменьшенную начальную - декрементную и увеличенную начальную - инкрементную частоты. На первом этапе измерений увеличивают разницу между предъявляемыми частотами, пока испытуемый не определит надпороговое значение зоны различения декрементной и инкрементной частот. На втором этапе с меньшей скоростью уменьшают разницу между предъявляемыми частотами, зафиксированными на первом этапе, пока испытуемый не определит подпороговое значение зоны различения частот. На третьем этапе увеличивают дискретно разницу между предъявляемыми частотами, пока испытуемый не определит пороговое значение зоны различения предъявляемых частот световых мельканий. Полосу пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы определяют как пороговое значение, зафиксированное на третьем этапе измерений. Описанную процедуру неоднократно повторяют, строят график зависимости значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы ΔF как функции ΔF=f(N_i), где N_i - номер i-го измерения, i=1,2,…,k, k - число измерений до получения квазистационарного режима, когда переходной процесс закончен. Время обучения определяют по числу измерений, выполненных во время переходного процесса. Способ позволяет учесть индивидуальный характер стабилизации измеряемых значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы. 3 ил.

Способ определения времени обучения оценке полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной в видимом диапазоне частот начальной частотой, затем с заданным постоянным периодом поочередно уменьшенную начальную-декрементную и увеличенную начальную-инкрементную частоты, разницу между предъявляемыми частотами изменяют, пока испытуемый не определит порог зоны различения предъявляемых частот световых мельканий; на первом этапе измерений с постоянной скоростью 2 Гц/с увеличивают разницу между предъявляемыми частотами, пока испытуемый не определит надпороговое значение зоны различения декрементной и инкрементной частот, отличающийся тем, что на втором этапе измерений с постоянной скоростью 1 Гц/с уменьшают разницу между предъявляемыми частотами световых мельканий, зафиксированную на первом этапе измерений, пока испытуемый не определит подпороговое значение зоны различения предъявляемых частот, на третьем этапе измерений с постоянным шагом 0,1 Гц/с увеличивают разницу между предъявляемыми частотами, пока испытуемый не определит пороговое значение зоны различения декрементной и инкрементной частот; полосу пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы определяют как пороговое значение, зафиксированное на третьем этапе измерений, которое отмечают точкой на плоскости в координатах «значение полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы - номер измерения», описанную процедуру неоднократно повторяют, строят график зависимости значений полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы ΔF как функции ΔF=f(N_i), где N_i - номер i-го измерения, i=1,2,…,k, k - число измерений, до получения квазистационарного режима, когда переходной процесс закончен, время обучения определяют по числу измерений, выполненных во время переходного процесса.