Исследование временных параметров зрительного восприятия при дозированном предъявлении изображений

Мы провели исследование временных параметров восприятия объектов разной сложности и цвета, которое расширило границы понимания механизмов работы зрительной системы. В литературе не было найдено подобных данных, с которыми можно было бы сравнить наши результаты, так как используемая методика исследования уникальна и не имеет аналогов в мире. Однако существуют сведения в литературе о критической частоте мельканий (КЧСМ) различной для разных цветов (42-45 ГЦ-красный свет, 45-55 Гц-зеленый свет). Эти данные косвенно можно связать с нашими результатами исследования [26].

На основании полученных результатов исследования были выявлены некоторые закономерности в скорости зрительного восприятия и распознавания цвета у разных групп наблюдателей.

Так как полученные данные субъективны, в данном исследовании невозможно провести классические методы статистического обсчета. Для достижения достоверности результатов тест-изображения показывались несколько раз, и данные повторялись. В каждой группе добровольцев имеется значительная разница временных интервалов, что является достоверным различием между ними.

У всех наблюдателей прослеживаются некоторые различия во времени узнавания изображений и цвета правым и левым глазом.

Первая серия исследований была посвящена изучению временных характеристик восприятия при нормальном зрении. В норме для распознавания изображений монокулярно требуется больше времени, чем при просмотре бинокулярно. Простые тест-изображения в норме распознаются монокулярно за 25-30 мс, бинокулярно - за 20-30 мс. По мере усложнения изображений увеличивается и время, необходимое для их распознавания. Для восприятия цвета требуется значительно больше времени. Удивительно, что за минимальные временные промежутки (30-50 мс) все цветные тест-изображения «Цифры цветные» выглядели черными как при просмотре монокулярно, так и при распознавании бинокулярно. Для восприятия цветных тестизображений одного цвета требуется больше времени, нежели когда они находятся в различных сочетаниях. Красный цвет воспринимается быстрее остальных. При просмотре монокулярно - за 40-60 мс, а бинокулярно за 30-35 мс. При минимальных временных интервалах (30-50 мс) зеленый цвет вос- принимался как черный. Для восприятия зеленого цвета монокулярно требу- ется 60-65 мс, бинокулярно 40-50 мс . При минимальных временных интер- валах (30-50 мс) тест - изображения синего и голубого цветов выглядят как черные, затем как зеленые и только потом становятся синими или голубыми соответственно. У большинства наблюдателей больше всего времени потребовалось на распознавание цифры желтого цвета. Как правило, при минимальных временных интервалах (20-50 мс) наблюдатели не видели данного тест-изображения; на интервалах 55-60 мс видели только цвет, и лишь при значительно больших временных интервалах могли описать само изображение: при просмотре монокулярно для этого потребовалось 65-110 мс, бинокулярно - 55-80 мс. Для верного восприятия сложных тест-изображений, то есть распознавания всех деталей и цвета, потребовалось больше всего времени: монокулярно 80-100 мс, бинокуляно 60-80 мс. В таких сложных тестизображениях желтый воспринимался за одно время с красным - монокулярно за 40-50 мс, бинокулярно за 35-40 мс. Коричневый цвет добровольцы иногда называли красным и наоборот. Согласно результатам, полученным благодаря тестированию спортсмена-хоккеиста, было замечено, что скорость восприятия изображений можно увеличить тренировками.

Вторая серия исследований была посвящена изучению временных характеристик восприятия лиц со значительно сниженной остротой зрения (амблиопией). Мы сравнивали работу хуже и лучше видящего глаза. По результатам исследования группа подразделилась на две подгруппы по результатам узнавания хуже видящим глазом и на две подгруппы по результатам узнавания лучше видящим глазом.

Первая и вторая подгруппы были разделены исходя из полученных временных характеристик узнавания простых и средней сложности тест-изображений черного цвета хуже видящим глазом. Первой подгруппе наблюдателей потребовалось больше времени (25-40 мс), чтобы увидеть все простые и средней сложности тест-изображения черного цвета, но эти наблюдатели быстрее воспринимали цвета в тест-изображениях «Цифры цветные» (50-80 мс), тогда как вторая подгруппа наблюдателей быстро увидела все простые и средней сложности тест-изображения черного цвета (20-30 мс), а для восприятия цвета в тест-изображениях «Цифры цветные» им потребовалось значительно больше времени (75-115 мс). В среднем для распознавания сложных тест-изображений наблюдателям обеих подгрупп понадобилось много времени - до 120 мс. Добровольцы из первой подгуппы сумели распознать красный, синий и зеленый цвет быстрее, чем наблюдатели из второй подгруппы в среднем на 20 мс. Желтый цвет наблюдатели обеих подгрупп видели за 65-80 мс.

Третья и четвертая подгруппы были разделены исходя из полученных временных характеристик узнавания тест-изображений средней сложности черного цвета лучше видящим глазом. Добровольцам третьей подгруппы понадобилось больше времени для распознания тест-изображений средней сложности (40-60 мс), тогда как наблюдатели четвертой подгруппы узнавали данные тест-изображения за меньшее время (25-50 мс). Простые тест-изображения наблюдатели третьей и четвертой подгрупп видели за одинаковые промежутки времени (20-30 мс ). Для узнавания тест-изображений «Цифры цветные» добровольцам третьей и четвертой подгрупп понадобились одинаковые промежутки времени (70-80 мс). Для узнавания сложных тест-изображений большинству добровольцев обеих подгрупп понадобилось достаточно много времени (до 120 мс). Разница в скорости узнавания цветов у наблюдателей третьей и четвертой подгрупп незначительная (в пределах 5- 10 мс). Такую незначительную разницу можно отнести к субъективному фактору восприятия. По скорости восприятия сложных тест-изображений можно выделить несколько наблюдателей, которым потребовалось значительно меньше времени для распознавания всех сочетаний цветов в сложных тест-изображениях. По нашему мнению это может быть связано с дополнительной тренированностью их зрительной системы.

Третья серия исследований была посвящена изучению временных характеристик восприятия лиц с восстановленной глазодвигательной функцией. Данные по восприятию простых, средней сложности тест-изображений и тест-изображений «Цифры цветные» оказались приближенными к результатам в норме или отличались незначительно (на 5-10 мс), а у некоторых наблюдателей время узнавания оказалось даже меньше, чем у лиц с нормальным зрением. Только результаты узнавания синего и голубого цвета сильно отличались от нормы. Добровольцам этой серии исследований понадобилось 70-100 мс для распознания синего и голубого цвета, тогда норма для этого- 45-80 мс. По скорости восприятия сложных тест-изображений данные этой группы наблюдателей незначительно отличаются от нормы или совпадают с ней.

Глава 5. Практическое применение

По результатам исследования группы 2 со значительно сниженной остротой зрения (амблиопией) было замечено, что часть данных наблюдателей приближена к норме, а часть значительно отличается. Мы предполагаем, что это может быть связано либо с нарушение оптических структур глаза или с работой проводящих путей и центров обработки зрительной информации. У добровольцев, чьи показатели приближены к норме, проводящие пути и центры обработки зрительной информации работают почти как у здоровых людей. Вероятно, у этой подгруппы нарушены состояния оптических структур глаза. У наблюдателей, чьи показатели значительно отличаются от нормы, острота зрения снижена, предположительно, в связи с нарушением фотохимических процессов сетчатки, проводящих путей и центров обработки зрительной информации. Таким образом, данное исследование имеет практическое применение для дифференциальной диагностики состояния зрительной системы при сниженной остроте зрения.

Также было замечено, что методика исследования с использованием «жидкокристаллических светоклапанов» влияет на остроту зрения наблюдателей. У большинства добровольцев группы 2 и группы 3 острота зрения повысилась на 5-10% после проведения исследования.

Выводы

Найдены интервалы времени необходимые для узнавания простых, средней сложности, сложных тест-изображений и тест-изображений «Цифры цветные» лицами с нормальным зрением. Монокулярно простые тест-изображения распознаются за 25-30 мс, тест-изображения средней сложности- за 30-60 мс(в зависимости от сложности изображения), сложные тест-изображения - за 80-100 мс (чем сложнее изображение, тем дольше оно рас- познается), «Цифры цветные» за 30-110 мс (в зависимости от цвета). При просмотре бинокулярно определение тест-изображений происходит быстрее на 10-15 мс.

Найдены интервалы времени для цветового распознания различных тест-изображений лицами с нормальным зрением. При монокулярном просмотре: красный цвет распознается в интервале времени 40-60 мс, синий - 50-80 мс, зеленый - 60-65 мс, желтый - 65-110 мс. При просмотре бинокулярно определение цвета происходит быстрее на 10-15 мс.

Найдены интервалы времени восприятия простых, средней сложности, сложных и тест-изображений «Цифры цветные» у лиц со сниженной остротой зрения. Обнаружено, что у лиц со значительно сниженной остротой зрения, время узнавания тест-изображений и цвета значительно различаются у лучше видящего и хуже видящего глаз

По результатам исследования группа 2 была разделена на четыре подгруппы по результатам временных интервалов распознавания тест-изображений и цвета: на две подгруппы хуже видящим глазом и на две подгруппы лучше видящим глазом.

Найдены интервалы времени восприятия простых, средней сложности, сложных и тест-изображений «Цифры цветные» у лиц с восстановленной глазодвигательной функцией. Обнаружено, что наблюдатели этой группы имеют все интервалы времени распознавания тест - изображений незначительно отличаются от нормы или совпадают с ней.

Список литературы

1. Ухтомский А.А. Собрание сочинений. В 5 т. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1954. - Т. 4. - 231 с.

2. Хьюбел Д.Х. Глаз, мозг, зрение. / Пер.с англ. - М.: Мир, 1990. - 239 с.

3. Николлc Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу. / Пер. с англ. П.М. Балабана, А.В. Галкина, Р.А. Гиниатуллина, Р.Н. Хазипова, Л.С.Хируга. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 672 с.

4. Смит К.Ю.М. Биология сенсорных систем. / Пер. с англ. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 583 с.

5. Пэдхем Ч., Сондерс Дж. Восприятие света и цвета. / Пер. с англ. Р.Л. Бирновой и д-ра биол. наук М.А. Островского- М.: Мир, 1978. - 255 с.

6. Kuffler S.W. Neurons in the retina: Organization, inhibition and excitatory problems // Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 1952. N17, P.281-292 .

7. Шеррингтон Ч.С. Интегративная деятельность нервной системы. - Л.: Наука, 1969. - 391 с.

8. Hartline H.K. The receptive field of optic nerve fibres. - Amer. J. Physiol.,1940, V.130, P.690-699.

9. Глейзер В.Д., Дудкин К.Н., Куперман А.М., Леушина Л.И., Невская А.А., Подвигин Н.Ф.,Праздникова Н.В. Зрительное опознание и его нейрофизиологические механизмы. - Л.: Наука, 1975. - 272 с.

10. 10.Глейзер В.Д. Зрение и мышление. - СПб.: Наука, 1993. - 284 с.

11. 11.Hubel D.H., Wiesel T.N. Brain and visual perception / The Story of a 25- Year Collaboration. - Oxford University Press. New York, 2005. - 729 p.

12. 12.Вавилов С.И. Глаз и солнце.О свете солнце и зрении. 10-е изд. - М.: Наука, 1982. - 128 с.

13. Hering E. Outlines of a Theory of the Light Sense (translated by Leo M. Hurvich and Dorothea Jameson), Harvard University Press, Cambridge, Mass., 1964.

14. 14.Величковский Б.М. Когнитивная наука: Основы психологии познания : в 2 т. - Т. 1 / Борис М. Величковский. - М.: Смысл: Издательский центр «Академия», 2006. - 448 с.

15. 15.Sperling G., Melchner M.I. Visual search and visual attention // Переработка информации в зрительной системе. - Л., 1976. С. 224-230. 16.Averbach E., Coriell A.S. Short-term memory in vision. - Bell. Syst. Techn.J., 1961, V.40, P. 309-328.

16. Wu C.T., Crouzet S.M., Thorpe S.J., Fabre-Thorpe M. At 120 msec you can spot the animal but you don't yet know it's dog // J Cogn Neurosci. 2015. P.141-149.

17. Thorpe S., Fize D., Marlot C. Speed of processing in the human visual sys- tem // Nature. 1996. P. 520-522.

18. .Шахнович А.Р. Мозг и регуляция движений глаз. - М.: Медицина, 1974. - 160 с.

19. .Шульговский В.В. Физиология целенаправленного поведения млекопитающих. - М.: МГУ, 1993. - 224 с.

20. .Рабичев И.Э., Котов А.В. Концепция сенсомоторной и мотивационной интеграции в механизмах бинокулярного зрения// Наука и образование. 2012, №2.C.97-102

21. Филин В.А. Автоматия саккад. - М.: МГУ, 2002. - 240 с.

22. .Базиян Б.Х. Подавление зрения при движениях (краткий обзор по проблеме «Механизмы и роль в зрительном восприятии»). Ч. И. Роль в зрительном восприятии // Успехи физиологических наук. 1999, - Т. 30,№3.С. 3-13.

23. .Гиппенрейтер Ю.Б Движения человеческого глаза. - М.,1978. 256 с. 25.Грегг Дж. Опыты со зрением в школе и дома. / Пер.с анг. А.И. Когана,- М.: Мир,1970. - 200 с.

24. 26.Голубцов К.В., Куман И.Г, Хейло Т.С., Шигина Н.А., Трунов В.Г.,Айду Э.А.И, Быкова Т.А., Софронов П.Д., Рябцева А.А Мелькающий свет в диагностике и лечении патологических процессов зрительной системы человека // Информационные процессы, - Т. 3, №2.С. 114-122.

Размещено на Allbest.ru