Способ оценки асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека-оператора Российский патент 2024 года по МПК A61B5/16 A61B3/02 A61B5/103 G06T11/00 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для определения асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека-оператора. Предлагаемый способ может быть полезен, прежде всего, при профотборе, особенно в летном деле, космонавтике, для оценки профессиональных качеств операторов различных беспилотных аппаратов гражданского и военного назначения, а также при отборе спортивного резерва в киберспорт.

В последние годы в необычайно быстром темпе развивались исследования функциональной асимметрии (ФА) мозга. Открыты прежде неизвестные ее проявления. Сформулированы новые гипотезы о природе этой асимметрии. Стала очевидной правомерность различения моторной, сенсорной, психической асимметрии человека, а также выделения индивидуального профиля асимметрии, под которым понимается присущее каждому субъекту определенное сочетание ФА [1]. Научная и прикладная значимость продолжения данных исследований уже не вызывает сомнения [2]. Вместе с тем уровень современной цифровой техники позволяет создать новые эффективные технологии для количественной оценки практически всех проявлений ФА. Области применения данных технологий обширны. Здесь достаточно вспомнить сферу профессионального отбора специалистов на транспорте или операторов беспилотных скоростных объектов-роботов: наземных, воздушных, надводных и подводных, управляемых внешним пилотом дистанционно в режиме реального времени [3, 4].

Уровень техники.

По патенту 2635170 РФ [5], известен способ определения асимметрии зрительного восприятия движущихся объектов. Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для определения асимметрии зрительного восприятия движущихся в противоположных направлениях объектов. На экране видеомонитора испытуемому предъявляют точечный объект и метку. Точечный объект движется по прямой горизонтальной линии. В момент предполагаемого совпадения движущегося точечного объекта с меткой испытуемый нажимает кнопку «Стоп». В момент нажатия кнопки «Стоп» фиксируют положение точечного объекта и вычисляют ошибку несовпадения положений точечного объекта и метки, значение ошибки запаздывания, взятое с положительным знаком, или ошибки упреждения, взятое с отрицательным знаком. Способ позволяет определить наличие и величину асимметрии зрительного восприятия, а также точность реакции при противоположном движении точечных объектов.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет оценить асимметрию компонентов когнитивно-моторной функции человека в условиях, когда управляемый объект (УО) перемещается человеком – оператором.

По патенту 2760948 РФ [6], известен способ оценки асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека. В данном способе технический результат достигается тем, что испытуемому на экране монитора программно-аппаратного комплекса (ПАК) предъявляют для тестового перемещения УО заданного размера и формы, а также заданное количество мобильных объектов (МО) заданного размера и формы, которые перемещаются на экране программно с заданной закономерностью. Испытуемый, наблюдая за перемещениями МО, выявляет закономерность их перемещения и переводит поперек монитора, от предъявленной базы «Старт» до базы «Финиш» УО, минуя столкновения с препятствующими движению МО.

Перемещение УО по полю монитора осуществляется при помощи джойстика или компьютерной мышки, или при помощи сенсорных экранов. Размером УО, а также количеством, скоростью, размером и характером перемещения МО, формируют уровень когнитивно-моторной нагрузки в каждом тесте.

Характеристики УО и МО выбираются из библиотеки ПАК и задаются исследователем с учетом подготовленности испытуемого.

В моменты столкновения УО с МО фиксируется ошибка испытуемого, подается звуковой и/или световой сигнал.

Тесты повторяются заданное число раз, они разделены перерывами заданной длительности. Время удачных проходов УО от базы «Старт» до базы «Финиш» фиксируется ПАК, вычисляется их среднеарифметическое значение. Для определения и оценки уровня асимметрии когнитивно-моторной функции испытуемого сравниваются среднеарифметические значения скорости перемещения УО при проходах: слева направо и справа налево и/или снизу вверх и сверху вниз.

По максимальной безошибочной скорости действий испытуемого: определения оптимального маршрута УО и точности выполнения теста при различных вариантах когнитивно-моторной нагрузки, судят об уровне его когнитивно-моторных способностей. По разнице среднеарифметических значений скорости перемещений УО в противоположных направлениях судят об уровне асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции испытуемого.

Недостатком вышеуказанного способа является то, что он не позволяет в полной мере корректно оценить асимметрию компонентов когнитивно-моторной функции человека. В способе используются однотипные тестовые задачи.

Технический результат предлагаемого способа заключается в расширении арсенала тестов, повышении достоверности и эффективности многорежимной оценки асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека-оператора.

Технический результат достигается тем, что испытуемому человеку – оператору на экране монитора ПАК предъявляют для тестового перемещения УО заданного размера и формы. Перемещение УО по полю монитора, осуществляется при помощи джойстика или компьютерной мышки, или при помощи сенсорных экранов. Причем новым является то, что перемещение УО выполняется по изображению лабиринта заданного размера и формы, который имеет заданное число входов и выходов и заданное число равных и/или не равных по длине переходов к противоположным выходам.

Испытуемый выявляет и оценивает по сложности пути к предложенному выходу из лабиринта и переводит УО от предъявленной базы «Старт» до базы «Финиш».

Размером УО и/или размером и сложностью конфигурации лабиринта формируют уровень когнитивно-моторной нагрузки в каждом тесте.

Особенностью способа является то, что в каждом случае перемещения испытуемым УО при проходах: слева направо и справа налево или снизу вверх и сверху вниз ему предъявляются в противоположных направлениях зеркальные изображения лабиринта.

Характеристики УО и лабиринтов выбираются из библиотеки ПАК и задаются исследователем с учетом подготовленности испытуемого.

В моменты столкновения УО со стенками лабиринта фиксируется ошибка испытуемого, подается или не подается звуковой и/или световой сигнал.

Тест повторяется заданное число раз. Повторы разделены перерывами заданной длительности. Время удачных проходов УО от базы «Старт» до базы «Финиш» фиксируется ПАК, вычисляется их среднеарифметическое значение. Для определения и оценки уровня асимметрии когнитивно-моторной функции испытуемого сравниваются среднеарифметические значения скорости перемещения УО при проходах: слева направо и справа налево или снизу вверх и сверху вниз.

По максимальной безошибочной скорости действий испытуемого: определения оптимального маршрута УО и точности выполнения теста при различных вариантах когнитивно-моторной нагрузки, судят об уровне его когнитивно-моторных способностей. По разнице среднеарифметических значений скорости перемещений УО в противоположных направлениях судят об уровне асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции испытуемого.

При этом сравниваются или не сравниваются показатели тестов, выполненных левой и правой рукой.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Предлагаемый способ оценки асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека-оператора осуществляется следующим образом. Исследователь выбирает из библиотеки компьютерных программ ту, которая, по его мнению, соответствует уровню возможностей испытуемого.

Далее на экране монитора ПАК испытуемому предъявляют демоверсию данного теста. Объясняют условия и правила его проведения. Дают возможность выполнить несколько пробных перемещений УО по экрану монитора.

После команды «Тест» испытуемому предъявляют на мониторе изображение лабиринта и УО на точке «Старт». Испытуемый как можно быстрее изучает конфигурацию лабиринта и принимает решение по маршруту перевода УО до финиша. При этом он может выделить короткий или сложный путь по лабиринту, если такое предложено исследователем и соразмерить свои возможности с поставленной задачей. Испытуемый самостоятельно принимает решение, по какому пути, с какой скоростью ему перемещать УО по лабиринту для того, чтобы эффективно выполнить задание.

Время прохода УО от точки «Старт» до точки «Финиш», которые могут быть выделены на мониторе цветом, а также все столкновения УО со стенками лабиринта фиксируется ПАК.

Уровень когнитивно-моторной нагрузки в тесте регулируется размером УО, шириной путей в лабиринте, его сложностью конфигурации, в том числе - количеством тупиковых путей. При этом исследователь может варьировать балансом когнитивной и моторной нагрузки. Простые перемещения УО по протяженным прямым участкам лабиринта дают меньшую когнитивную нагрузку, а разветвленная часть лабиринта с плотным рисунком заставляет концентрироваться испытуемого, вызывает его интеллектуальное напряжение.

Время всех удачных проходов УО от точки «Старт» до точки «Финиш» в каждой серии тестов фиксируется ПАК. Вычисляется их среднеарифметическое значение. Для определения и оценки уровня асимметрии когнитивно-моторной функции испытуемого подсчитывается общее количество ошибок при выполнении серий теста, сравниваются среднеарифметические значения скорости перемещения УО при проходах: слева направо и справа налево; снизу вверх и сверху вниз. При необходимости сравниваются показатели выполнения тестов правой и левой рукой.

По максимальной безошибочной скорости действий испытуемого, точности выполнения предложенных тестов при различных вариантах нагрузки на испытуемого, судят об уровне его когнитивно-моторных способностей. По разнице среднеарифметических значений скорости перемещений УО в противоположных направлениях судят об уровне асимметрии когнитивно-моторной функции человека. Исследования могут проводиться с использованием правой или левой руки.

Данный способ несложен для понимания Специалистом. Ему, как показывает практика, достаточен выше представленный материал. Однако будет не лишним рассмотреть частный пример.

Испытуемый – студент, 20 лет, ведущая рука - правая, ведущий глаз - правый. Обследование проведено с использованием ноутбука Toshiba: монитор размером по диагонали 15,6 дюймов, разрешение экрана монитора 1366×768 пикселей.

Испытуемому, после объяснения условий теста, после команды «Тест» предъявляют в центре монитора компьютера изображение лабиринта с одним входом и одним выходом; точку «Старт» в середине левой части экрана монитора компьютера; точку «Финиш» - на правой средней части монитора; а также зеленую метку - УО диаметром 8 мм на точке «Старт». Габариты изображения лабиринта: ширина – 12 см, длина – 18 см.Ширина проходов в лабиринте – 1,5 см. В лабиринте имеется два варианта для прохода УО до выхода, один короче другого на 5 см, но он сложнее по конфигурации.

Испытуемый, быстро изучив конфигурацию лабиринта, выбирает свой вариант перемещения УО. Наблюдая за изменениями на мониторе, он при помощи компьютерной мышки переводит УО без столкновений со стенками лабиринта в точку «Финиш». Проходы с ошибками – столкновениями со стенками лабиринта не засчитываются. В таких случаях ПАК подает звуковой и световой сигнал, и тест продолжается с точки «Старт» при тех же условиях, до выполнения удачного прохода. ПАК фиксирует время прохода УО от точки «Старт» до точки «Финиш». Затем ПАК переворачивает лабиринт, показывает его зеркальное отображение и предлагает испытуемому провести УО справа налево с фиксацией времени корректного выполнения теста.

После выполнения 10 проходов, заданных исследователем, ПАК автоматически вычисляет среднеарифметическое время прохода УО слева направо и справа налево, а также разницу этих показателей, по которым оценивают уровень асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции испытуемого. В данной серии разница среднеарифметических значений временных показателей составила – 2.5 сек.

На основании полученных данных и условий теста, а также среднестатистических данных аналогичных исследований, специалисты могут сделать заключение о количественных особенностях асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции испытуемого и его профессиональной пригодности.

Очевидно, что совокупность приемов и порядок практических действий в данном изобретении обеспечивает достижение заявленного технического результата.

При осуществлении заявляемого способа могут использоваться известные технические решения и средства, для создания тестов может быть использовано известное или оригинальное программное обеспечение.

Диагностика ФА играет большую роль при оценке профессионального потенциала и общего функционального состояния человека. Яркое проявление ФА должно быть своевременно определено с последующей оценкой безопасности и возможного допуска человека к управлению мобильными объектами в объемах, где присутствуют динамичные препятствия, и предъявляется жесткий лимит времени для принятия эффективного решения в сложившихся пространственно-временных обстоятельствах.

Использование данного способа показывает эффективность и высокий потенциал предлагаемого изобретения.

Данный способ позволяет определить количественные показатели асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека в большом диапазоне режимов тестирования испытуемых. Сравнивая количественные результаты разновременных тестов, можно корректно определить динамику изменений асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека-оператора.

Таким образом, заявляемый способ с предложенными техническими ресурсами обладает новыми свойствами, обусловливающими получение заявленного технического результата. Являясь эффективным инструментом, данный способ расширяет арсенал исследовательских средств человека. Бесспорно, что предложенный способ позволяет получить количественные данные, которые ранее были недоступны для специалистов.

Источники информации

1. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. - М.: Медицина, 1981. - 288 с.

2. Поляков В.М., Колесникова Л.И. Функциональная асимметрия мозга в онтогенезе (обзор литературы отечественных и зарубежных авторов) // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2005. №5. С. 206-216.

3. http://militaryarticle.ru/zarubezhnoe-voennoe-obozrenie/2004-zvo/7188-podgotovka-operatorov-bespilotnyh-letatelnyh - Подготовка операторов беспилотных летательных аппаратов.

4. https://stat.mil.ru/files/morf/Sbornik-konferencii-2017.pdf - Перспективы развития и применения комплексов с беспилотными летательными аппаратами.

5. Патент 2635170 РФ, МПК A61B 3/02 Способ определения асимметрии зрительного восприятия движущихся объектов / Порядин А.Е., Роженцов В.В., Сидоркина И.Г.; опубл. 09.11.2017, Бюл. № 12.

6. Патент 2760948 РФ, МПК А63В 3/00.Способ оценки асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека / Афоньшин В.Е., Сидоркина И.Г., Егошин Д.Л.; опубл. 01.12.2021, Бюл. № 34.

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для определения асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека-оператора. Предложен способ, в котором испытуемому на экране монитора программно-аппаратного комплекса (ПАК) предъявляют для тестового перемещения управляемый объект (УО) заданного размера и формы. Перемещение УО по полю монитора осуществляется при помощи джойстика или компьютерной мышки или при помощи сенсорных экранов.

Причем новым является то, что перемещение УО выполняется по изображению лабиринта заданного размера и формы, который имеет заданное число входов и выходов и заданное число равных и/или не равных по длине переходов к противоположным выходам. Испытуемый выявляет и оценивает по сложности пути к предложенному выходу из лабиринта и переводит УО от предъявленной базы «Старт» до базы «Финиш». Размером УО и/или размером и сложностью конфигурации лабиринта формируют уровень когнитивно-моторной нагрузки в каждом тесте. Особенностью способа является то, что в каждом случае перемещения испытуемым УО при проходах: слева направо и справа налево и/или снизу вверх и сверху вниз ему предъявляются в противоположных направлениях зеркальные изображения лабиринта. Характеристики УО и лабиринтов выбираются из библиотеки ПАК и задаются исследователем с учетом подготовленности испытуемого. В моменты столкновения УО со стенками лабиринта фиксируется ошибка испытуемого, подается или не подается звуковой и/или световой сигнал. Тест повторяется заданное число раз. Повторы разделены перерывами заданной длительности. Время удачных проходов УО от базы «Старт» до базы «Финиш» фиксируется ПАК, вычисляется их среднеарифметическое значение. Для определения и оценки уровня асимметрии когнитивно-моторной функции испытуемого сравниваются среднеарифметические значения скорости перемещения УО при проходах: слева направо и справа налево и/или снизу вверх и сверху вниз. По максимальной безошибочной скорости действий испытуемого: определения оптимального маршрута УО и точности выполнения теста при различных вариантах когнитивно-моторной нагрузки, судят об уровне его когнитивно-моторных способностей. По разнице среднеарифметических значений скорости перемещений УО в противоположных направлениях судят об уровне асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции испытуемого. Данный способ с предложенными техническими ресурсами обладает новыми свойствами, обусловливающими получение заявленного технического результата. Изобретение обеспечивает повышение эффективности тестирования человека-оператора. 1 пр.

Способ оценки асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека-оператора, где испытуемому на экране монитора программно-аппаратного комплекса предъявляют для тестового перемещения управляемый объект заданного размера и формы; перемещение управляемого объекта по полю монитора осуществляется при помощи джойстика или компьютерной мышки или при помощи сенсорных экранов, отличающийся тем, что перемещение управляемого объекта выполняется по изображению лабиринта заданного размера и формы, который имеет заданное число входов и выходов и заданное число равных и/или не равных по длине переходов к противоположным выходам; испытуемый выявляет и оценивает по сложности пути к предложенному выходу из лабиринта и переводит управляемый объект от предъявленной базы «Старт» до базы «Финиш»; размером управляемого объекта и/или размером и сложностью конфигурации лабиринта формируют уровень когнитивно-моторной нагрузки в каждом тесте; при этом в каждом случае перемещения испытуемым управляемого объекта при проходах: слева направо и справа налево или снизу вверх и сверху вниз ему предъявляются в противоположных направлениях зеркальные изображения лабиринта; характеристики управляемого объекта и лабиринтов выбираются из библиотеки программно-аппаратного комплекса и задаются исследователем с учетом подготовленности испытуемого; в моменты столкновения управляемого объекта со стенками лабиринта фиксируется ошибка испытуемого, подается или не подается звуковой и/или световой сигнал; тест повторяется заданное число раз; повторы разделены перерывами заданной длительности; время удачных проходов управляемого объекта от базы «Старт» до базы «Финиш» фиксируется программно-аппаратным комплексом, вычисляется их среднеарифметическое значение; для определения и оценки уровня асимметрии когнитивно-моторной функции испытуемого сравниваются среднеарифметические значения скорости перемещения управляемого объекта при проходах: слева направо и справа налево или снизу вверх и сверху вниз; по максимальной безошибочной скорости действий испытуемого: определения маршрута управляемого объекта и точности выполнения теста при различных вариантах когнитивно-моторной нагрузки, судят об уровне его когнитивно-моторных способностей; по разнице среднеарифметических значений скорости перемещений управляемого объекта в противоположных направлениях судят об уровне асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции испытуемого.