http://npc-news.ru/

Электромагнитный метод изучения макро и микро движения глаз человека.

В основу метода положен принцип изменения напряженности электромагнитного поля при изменении расстояния между излучателем и приемником. Излучатель крепится на глазном яблоке (с помощью центральной присоски, контактной линзы или кольца), создавая переменное электромагнитное поле у приемных катушек, установленных неподвижно относительно головы. Сигнал, вызываемый перемещением излучателя, усиливается и передается на регистрирующее устройство (осциллограф, координатный самописец, регистратор данных и др.). Таким образом, любой поворот глаз преобразуется в эквивалентное напряжение в приемных катушках, становясь доступным для тонкого измерения, магнитной фиксации и преобразований.

Возможен и обратный вариант: приемная катушка индуктивности крепится к глазу, а горизонтальные и вертикальные пары излучающих катушек создают вокруг глазного яблока переменное магнитное поле. Ось приемной катушки совпадает со зрительной осью глаза, а магнитное поле ее ориентировано так, чтобы в «позиции покоя» электродвижущая сила (ЭДС), наводимая от излучающих катушек, равнялась нулю. При изменении направления взора в приемной катушке наводится ЭДС, величина и фаза которых связаны с углом поворота глаз.

В методике Н. Ю. Вергилеса (Зинченко, Вергилес, 1969) в качестве излучателя используется катушка диаметром 6 мм, состоящая из 5 витков тонкого привода; катушка крепится на присоске на расстоянии 10 мм от глаза, соединяясь тонким проводом с генератором низкой частоты (8 кГц). Приемные катушки (две горизонтальные и две вертикальные) располагаются на расстоянии 100 мм от излучателя перпендикулярно его плоскости. Для каждой пары катушек используются два несимметричных нерезонансных усилителя, настроенные на частоту излучения.

Линейность системы —около ±25°, точность регистрации —20 — 30′. Это дает возможность изучить не только макро, но и микродвижения глаз (в ограниченном диапазоне). Электромагнитный метод предполагает сравнительно простую калибровку, проводимую лишь в начале эксперимента, исключает необходимость перманентной корректировки дрейфа нуля, обеспечивает высокую точность дифференцировок мелких деталей воспринимаемого объекта. Напряжение, возникающее на выходе усилителей, может быть использовано для подключения вспомогательных устройств и их управления определенными Положениями глаз. Возможность электромагнитной записи полезного сигнала на ленту магнитофона и его последующего воспроизведения на пониженных скоростях создает условия для более детального и глубокого анализа быстротекущих окуломоторных процессов. Достоинством метода является и возможность быстрого переключения с одного масштаба регистрации к другому, а также независимая запись движений правого и левого глаза в отдельности.

Недостатки метода связаны прежде всего с использованием присосок и необходимостью жесткой фиксации головы испытуемого. Это существенно ограничивает время регистрации движений глаз (до 25 — 30 минут) и использование данной процедуры в процессах реальной (профессиональной) деятельности. Определенные ограничения накладываются и на контингент испытуемых: в экспериментах не могут участвовать, например, дети или пожилые люди, страдающие глаукомой. Некоторое расширение функциональных возможностей метода может быть достигнуто путем укрепления катушки излучателя не на присоску, а на контактную линзу (Морняков, Котлярский, 1971). Однако в этом случае экспериментатор сталкивается с проблемой индивидуальной подгонки контактной линзы под характеристики склеры каждого испытуемого. Основное назначение электромагнитного метода —лабораторный эксперимент.

Развитие электромагнитного метода связано с решением ряда задач: а) с разработкой более эффективных преобразователей движений глаз, основывающихся на индуктивном или взаимоиндуктивном принципе; б) с разработкой способов одновременной регистрации микро — и макродвижений, в) с поиском новых путей крепления регистрирующих устройств к глазному яблоку. Соответствующая модификация электромагнитного метода была предложена В. Лауритнсом с соавторами (1977). В их разработке использованы взаимоиндуктивные преобразователи, охваченные обратной связью, которая позволяет расширить диапазон линейности и точности измерителя (по — видимому, автокомпенсаторные измерители являются наиболее перспективными электромагнитными регистраторами движений глаз).

Конструктивная особенность методики состоит в том, что к глазному яблоку прикрепляется не катушка индуктивности с выходящими из нее проводами, а один короткозамкнутый виток в виде ферромагнитного или легкого дюралюминиевого кольца. Чувствительная часть преобразователя состоит из нескольких катушек, установленных на оправе специальных очков. При изменении положения глаза с кольцом относительно приемных катушек, в последних наводится ЭДС, которая и регистрируется. Преобразователь не ограничивает движения головы, хотя при необходимости ее фиксации может быть использован зубной слепок. Естественные размеры поля зрения (в отличие от присосочных методик) остаются практически неизменными. Линейности измерений по горизонтали±15″, по вертикали+10° Точность, или абсолютная погрешность измерителя —не более ±15′.

Описанная методика имеет два существенных преимущества. Во — первых, снабженная специальным преобразователем сигналов движений глаз, она позволяет с высокой точностью регистрировать одновременно и макро -, и микродвижения. Во — вторых, использование кольца, или кольцевой присоски, позволяет существенно (в несколько раз) увеличить время непрерывной регистрации окуломоторной активности, что делает методику релевантной ситуации решения разнообразных практических задач.

Аппаратура, процедура и условия проведения исследований с использованием электромагнитной регистрации движений глаз описаны в работах: Зинченко, Вергилес, 1969; Андреева, Вергилес, Ломов, 1975; Барабанщиков, Белопольский, Вергилес, 1978; Лауритис, Крищунас, Луук, Хуйк, Аллик, 1977; Крищунас, Лауритис, 1977.

Электромагнитный метод регистрации движений глаз был разработан в 60 — х годах в США (Robinson, 1963) и в России (Вергилес, 1967) как эффективное средство психофизического и психофизиологического исследования зрительного восприятия и механизмов окуломоторной активности.

Уникальность экспериментов Н. Ю. Вергилеса во многом определяется остроумным использованием возможностей глазной присоски. Последняя может выполнять роль каркаса, несущего разнообразные миниатюрные устройства, например, тахистоскоп или диапроектор (Вергилес, 1967; Зннченко, Вергилес, 1969). Поскольку эти устройства перемещаются вместе с глазом, создаются благоприятные условия для изучения зрительного восприятия объектов при стабилизации их изображения на поверхности сетчатки. Как показали исследования, в этой необычной ситуации (в естественных условиях с каждым поворотом глаз происходит соответствующее перемещение ретниального образа) наблюдатели способны решать довольно широкий круг зрительных задач (рассматривание изображения, опознание, поиск, пересчет элементов и др.), хотя движения глаз значительно отличаются от нормальных (за счет преобладания ускоренного дрейфа глаз и уменьшения амплитуды саккад).

В другом исследовании (Андреева, 1972; Андреева, Вергилес, Ломов, 1975) было показано, что при значительном (до 2°) ограничении поля зрения, несмотря на точное соответствие движений глаз контуру предъявленной фигуры, ее опознание не происходит. Это означает, что пропрноцепция глазных мышц не является источником информации о перемещениях глаз и/ или не включена в построение зрительного образа. Объясняя характер окуломоторной активности в условиях стабилизации изображения объектов на сетчатке и ограниченного поля зрения, исследователи выдвинули гипотезу, согласно которой глазодвигательная система человека работает по принципу следящего устройства, реагирующего преимущественно на параметры зрительного стимула. Соответственно, в качестве главной функции движений выступает наведение глаз на элемент среды (стимул), значимый для наблюдателя в данный момент. Проявления «построительной» функции саккадических (Белопольскнй, 1978), ни плавных прослеживающих (Барабанщиков, 1978) перемещений глаз не обнаружены.

В выполненной работе принцип следящей системы рассматривается как механизм элементарных движений глаз, специфичный для исходного уровня их регуляции. Более высокие уровни реализуют другой принцип —программирование движений; произвольная программа определяет, в частности, последовательность саккад и локализацию дрейфов (Андреева, Вергилес, Ломов, 1975).

Необходимость эмпирической верификации изложенных представлений вызвало появление нового метода исследования: оптической трансформации зрительной обратной связи ГДС. Устанавливая на глазное яблоко (посредством центральной присоски) различные оптические системы, экспериментатор изменял свойства канала зрительной обратной связи и, как следствие, характер окуломоторной активности. Это открыло новые методические возможности изучения механизмов регуляции движений глаз и их роли в процессе зрительного восприятия (Барабанщиков, Белопольский, Вергилес, 1980).

В. И. Белопольский (Белопольский, 1978, 1985; Белопольский, Вергнлес, 1979), варьируя величину коэффициента зрительной обратной связи ГДС, определил границы диапазона устойчивости окуломоторной системы, особенности ее адаптивных перестроек в новых условиях и влияние на процесс зрительного восприятия. Процедура варьирования коэффициента зрительной обратной связи (на глаз испытуемого устанавливался миниатюрный телескоп) выступила здесь как метод исследования Динамики функционального поля зрения. Изменяя знак, и варьируя направление зрительной обратной связи (путем использования миниатюрной призмы Дове, либо системы призм), В. А. Барабанщиков описал необычные паттерны окуломоторной активности, возникающие в данных условиях, способы их произвольного контроля и возможности адаптации (Барабанщиков, 1978, 1979, 1983, 1986, 1989).

Методика, позволяющая одновременно варьировать и величину, и знак коэффициента зрительной обратной связи ГДС, апробирована в работах Е. А. Андреевой, К. Е. Басыбековой и Н. Ю. Вергилеса (Басыбекова, 1987; Басыбекова, Андреева, Вергилес, 1984; Вергилес, Андреева, 1990). В качестве средства преобразования обратной связи использовалась оптическая система из двух положительных короткофокусных линз. Исследование показало, что при малых значениях положительной зрительной обратной связи процесс адаптации глазодвигательной системы происходит в течение очень короткого времени (нескольких минут), причем существует интернинтрамодальный перенос способов функционирования двигательных компонентов зрительной и мануальной систем.

В. А. Барабанщиков и А. П. Зубко (1979) предложили методику, допускающую амбивалентную зрительную обратную связь: положительную и «нулевую» (стабилизация элементов объекта относительно сетчатки). Они нашли, что способ регуляции движений глаз в данной ситуации определяется особенностями предмета восприятия. Если он стабилизирован относительно сетчатки, наблюдается малоамплитудный дрейф глаз, если инвертирован —нистагм, либо крупноамплитудные синусоидальные колебания.

Безусловно, возможность применения разнообразных оптических устройств, трансформирующих естественные отношения «входа» и «выхода» ГДС, не единственное преимущество электромагнитного («присосочного») метода. Он позволяет регистрировать вергентные движения глаз в процессе чтения (Коренев, 1985), допускает параллельную регистрацию тремора (Гиппенрейтер, Вергнлес, Щедровнцкий, 1964) или торзионных поворотов глаз (Белопольский, Вергилес, 1990), измерение перемещений головы (при относительно жесткой фиксации позы) и рук (Андреева, Бергилес, Ломов, 1975), несет возможность оптической стабилизации окружающих наблюдателя объектов (Барабанщиков, Белопольский, Вергнлес, 1980), используется при изучении как индивидуальной, так и совместной деятельности наблюдателей (Грудзинскас, 1978), причем не только в специальных лабораторных, но и в полевых условиях (Белопольский, Вергилес, 1987, 1988).

Существенные ограничения рассмотренной разновидности электромагнитного метода (короткое время эксперимента, жесткая фиксация головы наблюдателя, невозможность измерения Движения закрытых глаз и некоторые другие) сравнительно легко преодолеваются в тех модификациях, которые предполагают использование контактного кольца (Крищунас, Лауритис; Лауритис, Крищунас, 1977).

Так, Т.М. Буякас и Т.М. Федорова (1981, 1984), применяя Данный метод, описали паттерны движений закрытых глаз и их связь с функциональной загруженностью оператора и ходом решения задачи. Гипотеза о том, что в основе выявленных паттернов движений лежат различия внутреннего усилия субъекта, получила эмпирическое подтверждение в работе Т.М. Буякас, В.А. Михеева, А.А. Пономаренко (1985). Они показали, что индикатором степени внутреннего усилия, или концентрации внимания, является мера подавления быстрых движений глаз: чем больше выражен дрейфовый компонент, тем выше внутреннее усилие. Эта закономерность сохраняется и в случае измененных состояний сознания, в частности, при медитации (Буякас, Михеев, 1987). Особенности регистрации вергентных движений глаз при восприятии иллюзии обоев описаны в работе А.Д. Логвиненко, А.И. Назарова, Т.М. Сокольской и Б.Г. Мещерякова (1980).

Таким образом, электромагнитный метод регистрации движений глаз также имеет широкий круг возможностей изучения механизмов окуломоторной активности, ее связей с процессом зрительного восприятия, состоянием и деятельностью человека. Он позволяет измерять параметры макро — и микродвиженнй глаз в условиях моно — и бинокулярного восприятия как на свету, так и в темноте (при закрытых веках), демонстрирует высокую «разрешающую способность», большой диапазон линейности, возможность быстро переходить от одного масштаба измерений к другому, допускает использование специализированных устройств трансформации зрительного «входа» и, соответственно, исследование преобразованных форм окуломоторной активности. Именно с последним связаны главные достижения исследований, в которых применялась электромагнитная регистрация. Искусственное изменение оптических свойств глаза ведет к развертыванию автоматизированных процессов решения зрительных задач, которые в обычных условиях протекают в очень короткие интервалы времени и плохо поддаются психологическому анализу. Последовательное сокращение объема движений и исчезновение неспецифических форм окуломоторной активности в ходе повторного решения зрительных задач становится индикатором адаптации ГДС и зрительного процесса в целом. Вероятно, данный метод имеет и наибольшую перспективу развития. Во всяком случае, он наиболее подготовлен в плане компьютерной обработки и преобразований выходного сигнала.


Добавить комментарий

  

  

  

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>