Способ определения времени обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения времени обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы. Испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной начальной частотой, затем световые мелькания с начальной и увеличенной по сравнению с начальной - инкрементной или уменьшенной - декрементной частотами с заданным периодом предъявления. Разность между предъявляемыми частотами изменяют, пока испытуемый не определит порог различения предъявляемых частот. На первом этапе измерений с постоянной скоростью увеличивают инкрементную частоту световых мельканий, пока испытуемый не определит первое значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот. На втором этапе уменьшают инкрементную частоту, зафиксированную на первом этапе, пока испытуемый не определит второе значение порога различения предъявляемых частот. На третьем этапе увеличивают инкрементную частоту, зафиксированную на втором этапе измерений, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых частот. На четвертом, пятом, шестом этапах проводят измерения аналогично первому, второму, третьему этапам, предъявляя поочередно начальную и декрементную частоты. При этом фиксируют три значения порога различения предъявляемых частот. Значение полосы пропускания пространственно-частотного канала вычисляют как среднее арифметическое значений порогов различения частот, зафиксированных на третьем и шестом этапах измерений, и отмечают его на плоскости в координатах «значение полосы пропускания пространственно-частотного канала - номер измерения». Описанную процедуру неоднократно повторяют. Строят график зависимости значений полосы пропускания пространственно-частотного канала от номера измерения 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 пространственно-частотного канала зрительной системы. 4 ил.

 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и предназначено для определения времени обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы.

Условием точности оценки полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы является получение ее значений с малой вариабельностью. Однако в результате адаптации испытуемого к экспериментальным условиям, наличия «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 пространственно-частотного канала зрительной системы, объясняемая стохастичностью центральной нервной системы как сложного биологического объекта. Длительность переходного процесса определяется временем обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы. По мнению Н.М.Пейсахова и соавторов, стабилизация значений происходит после двух-трех измерений [3].

Однако переходной процесс сугубо индивидуален, поэтому необходимое число измерений полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы до стабилизации ее значений для разных испытуемых различно, что подтверждено экспериментально.

Известно определение полосы пропускания пространственно-частотного канала 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 пространственно-частотного канала 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 пространственно-частотного канала зрительной системы, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной начальной частотой, затем предъявляют поочередно начальную и увеличенную - инкрементную или уменьшенную - декрементную частоты с постоянным периодом предъявления, разность между предъявляемыми частотами изменяют, пока испытуемый не определит порог различения предъявляемых поочередно частот, причем на первом этапе измерений с постоянной скоростью порядка 2 Гц/с увеличивают инкрементную частоту световых мельканий, пока испытуемый не определит оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот, на втором этапе с постоянной скоростью порядка 0,5 Гц/с последовательно уменьшают и увеличивают инкрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на первом этапе измерений, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых поочередно частот световых мельканий, на третьем этапе с постоянной скоростью порядка 2 Гц/с уменьшают декрементную частоту световых мельканий, пока испытуемый не определит оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот, на четвертом этапе с постоянной скоростью порядка 0,5 Гц/с последовательно увеличивают и уменьшают декрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на третьем этапе измерений, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых поочередно частот световых мельканий, полосу пропускания пространственно-частотного канала определяют как среднее арифметическое значение порогов частот, зафиксированных на втором и четвертом этапах измерений [9].

Недостатком способов является то, что они не учитывают индивидуальный характер стабилизации измеряемых значений, что не позволяет определить время обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы.

Технический результат предлагаемого способа заключается в определении времени обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы.

Технический результат достигается тем, что испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной начальной частотой, затем предъявляют поочередно начальную и увеличенную - инкрементную или уменьшенную - декрементную частоты с постоянным периодом предъявления, разность между предъявляемыми частотами изменяют, пока испытуемый не определит порог различения предъявляемых поочередно частот, причем на первом этапе измерений с постоянной скоростью 2 Гц/с увеличивают инкрементную частоту световых мельканий, пока испытуемый не определит первое оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот, причем новым является то, что на втором этапе измерений с постоянной скоростью 1 Гц/с уменьшают инкрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на первом этапе, пока испытуемый не определит второе оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот световых мельканий, на третьем этапе с постоянной скоростью 0,5 Гц/с увеличивают инкрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на втором этапе, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот, на четвертом этапе с постоянной скоростью 2 Гц/с уменьшают декрементную частоту световых мельканий, пока испытуемый не определит первое оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот, на пятом этапе с постоянной скоростью 1 Гц/с увеличивают декрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на четвертом этапе, пока испытуемый не определит второе оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот световых мельканий, на шестом этапе с постоянной скоростью 0,5 Гц/с уменьшают декрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на пятом этапе, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот, значение полосы пропускания пространственно-частотного канала вычисляют как среднее арифметическое значений порогов различения частот, зафиксированных на третьем и шестом этапах измерений, и отмечают его точкой на плоскости в координатах «значение полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы - номер измерения», описанную процедуру неоднократно повторяют, строят график зависимости значений полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы ΔF как функции ΔF=f(N_i), где N_i - номер i-ого 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]:

|ΔF_i-ΔF₀|≤Δ/2,

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

На фиг.1 представлена временная диаграмма изменения разности частот между инкрементной и начальной частотами световых мельканий, предъявляемых испытуемому в процессе измерения.

На фиг.2 представлена временная диаграмма изменения разности частот между начальной и декрементной частотами световых мельканий, предъявляемых испытуемому в процессе измерения.

На фиг.3-4 представлены графики значений полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы, полученных в процессе ее измерения для двух испытуемых.

Предлагаемый способ определения времени обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы осуществляется следующим образом.

Испытуемому предъявляют световые мелькания с начальной частотой, равной, например, 10 Гц. Затем предъявляют поочередно начальную и инкрементную или декрементную частоты с постоянным периодом предъявления, равным 1 с. Разность между предъявляемыми частотами изменяют, пока испытуемый не определит порог различения предъявляемых поочередно частот световых мельканий.

На первом этапе измерений с постоянной скоростью 2 Гц/с увеличивают инкрементную частоту световых мельканий, пока испытуемый не определит первое оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот (фиг.1, интервал времени T₁-Т₂, разность между предъявляемыми частотами ΔF_И1).

На втором этапе с постоянной скоростью 1 Гц/с уменьшают инкрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на первом этапе, пока испытуемый не определит второе оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот (фиг.1, интервал времени Т₃-Т₄, разность между предъявляемыми частотами ΔF_И2).

На третьем этапе с постоянной скоростью 0,5 Гц/с увеличивают инкрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на втором этапе, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот (фиг.1, интервал времени Т₅-Т₆, разность между предъявляемыми частотами ΔF_И), которое фиксирует (фиг.1, момент времени Т₇). После этого испытуемому предъявляют световые мелькания с начальной частотой.

На четвертом этапе с постоянной скоростью 2 Гц/с уменьшают декрементную частоту световых мельканий, пока испытуемый не определит первое оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот (фиг.2, интервал времени T₁-Т₂, разность между предъявляемыми частотами ΔF_Д1).

На пятом этапе с постоянной скоростью 1 Гц/с увеличивают декрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на четвертом этапе, пока испытуемый не определит второе оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот (фиг.2, интервал времени Т₃-Т₄, разность между предъявляемыми частотами ΔF_Д2).

На шестом этапе с постоянной скоростью 0,5 Гц/с уменьшают декрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на пятом этапе, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот (фиг.2, интервал времени Т₅-Т₆, разность между предъявляемыми частотами ΔF_Д), которое фиксирует (фиг.2, момент времени Т₇). После этого испытуемому предъявляют световые мелькания с начальной частотой.

Значение полосы пропускания пространственно-частотного канала вычисляют как среднее арифметическое значений порогов различения частот, зафиксированных на третьем и шестом этапах измерений, и отмечают его на плоскости в координатах «значение полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы - номер измерения».

Описанную процедуру неоднократно повторяют, строят график зависимости значений полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы ΔF как функции ΔF=f(N_i), где N_i - номер i-ого 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 пространственно-частотного канала зрительной системы.

Таким образом, заявляемый способ определения времени обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы обладает новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Пример 1

Испытуемому Л., 19 лет, с помощью персонального компьютера, выдающего через порт LPT на индикатор пульта испытуемого световые мелькания, предъявили начальную частоту 10 Гц. В процессе измерений через порт LPT на персональный компьютер с пульта испытуемого подавались сигналы с кнопок «Увеличение разности частот», «Уменьшение разности частот» и «Измерение».

По первому сигналу с кнопки «Увеличение разности частот» компьютер увеличивал разность между предъявляемыми поочередно начальной и инкрементной частотами световых мельканий с постоянной скоростью 2 Гц/с.

По второму сигналу с кнопки «Увеличение разности частот» компьютер увеличивал разность между предъявляемыми поочередно начальной и инкрементной частотами световых мельканий с постоянной скоростью 0,5 Гц/с.

По третьему сигналу с кнопки «Увеличение разности частот» компьютер увеличивал разность между предъявляемыми поочередно начальной и декрементной частотами световых мельканий с постоянной скоростью 2 Гц/с.

По четвертому сигналу с кнопки «Увеличение разности частот» компьютер увеличивал разность между предъявляемыми поочередно начальной и декрементной частотами световых мельканий с постоянной скоростью 0,5 Гц/с.

По первому сигналу с кнопки «Уменьшение разности частот» компьютер уменьшал разность между предъявляемыми поочередно начальной и инкрементной частотами световых мельканий с постоянной скоростью 1 Гц/с.

По второму сигналу с кнопки «Уменьшение разности частот» компьютер уменьшал разность между предъявляемыми поочередно начальной и декрементной частотами световых мельканий с постоянной скоростью 1 Гц/с.

По первому сигналу с кнопки «Измерение» компьютер фиксировал значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот, после чего предъявлял испытуемому световые мелькания с начальной частотой, равной 10 Гц.

По второму сигналу с кнопки «Измерение» компьютер фиксировал значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот, вычислял значение полосы пропускания пространственно-частотного канала как среднее арифметическое значений порогов различения частот, зафиксированных на третьем и шестом этапах измерений, заносил его в архив, строил график зависимости значений полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы ΔF как функции ΔF=f(N_i), где N_i - номер i-ого измерения, i=1, 2, …, k, k - число измерений, после чего предъявлял испытуемому световые мелькания с начальной частотой, равной 10 Гц.

На первом этапе измерений испытуемый, подавая сигнал с кнопки «Увеличение разности частот», определил первое оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот световых мельканий (фиг.1, интервал времени T₁-Т₂, разность между предъявляемыми частотами ΔF_И1).

На втором этапе измерений испытуемый, подавая сигнал с кнопки «Уменьшение разности частот», определил второе оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот световых мельканий (фиг.1, интервал времени Т₃-Т₄, разность между предъявляемыми частотами ΔF_И2).

На третьем этапе измерений испытуемый, подавая сигнал с кнопки «Увеличение разности частот», определил действительное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот световых мельканий (фиг.1, интервал времени Т₅-Т₆, разность между предъявляемыми частотами ΔF_И).

Испытуемый замкнул кнопку «Измерение» (фиг.1, момент времени Т₇). При этом компьютер зафиксировал значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот ΔF_И, после чего предъявил испытуемому световые мелькания с начальной частотой, равной 10 Гц.

На четвертом этапе измерений испытуемый, подавая сигнал с кнопки «Увеличение разности частот», определил первое оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот световых мельканий (фиг.2, интервал времени T₁-T₂, разность между предъявляемыми частотами ΔF_Д1).

На пятом этапе измерений испытуемый, подавая сигнал с кнопки «Уменьшение разности частот», определил второе оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот световых мельканий (фиг.2, интервал времени Т₃-Т₄, разность между предъявляемыми частотами ΔF_Д2).

На шестом этапе измерений испытуемый, подавая сигнал с кнопки «Увеличение разности частот», определил действительное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот световых мельканий (фиг.2, интервал времени Т₅-Т₆, разность между предъявляемыми частотами ΔF_Д).

Испытуемый замкнул кнопку «Измерение» (фиг.2, момент времени Т₇). При этом компьютер зафиксировал значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот, вычислил значение полосы пропускания пространственно-частотного канала как среднее арифметическое значений порогов различения частот, зафиксированных на третьем и шестом этапах измерений, занес его в архив и отметил точкой на плоскости в координатах «значение полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы - номер измерения», после чего 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 пространственно-частотного канала зрительной системы в Гц: 2,1; 1,9; 1,3; 1,1; 1,3; 1,2; 1,4; 1,1; 1,3, которые представлены в виде графика на фиг.3. 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 П., 20 лет, аналогично испытуемому Л., выполнил серию измерений полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы, в результате получены следующие ее значения в Гц: 2,8; 2,5; 2,4; 2,3; 2,1; 1,7; 1,6; 1,7; 1,8; 1,5; 1,7; 1,5, которые представлены в виде графика на фиг.4. По графику определили номер измерения 6, соответствующий окончанию переходного процесса. Время обучения определили по числу измерений, равному 6, выполненных во время переходного процесса.

Положительный эффект предлагаемого способа определения полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы подтвержден результатами экспериментального исследования по 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 пространственно-частотного канала 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.Н. Метод и средства визоконтрастометрии для задач ранней диагностики нарушений зрения: Автореф. дис. … канд. техн. наук. - СПб., 1997. - 15 с.

9. Патент 2209027 РФ, МКИ А61В 3/00. Способ определения полосы пропускания пространственно-частотного канала 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.

Способ определения времени обучения оценке полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют световые мелькания с заданной начальной частотой, затем предъявляют поочередно начальную и увеличенную - инкрементную или уменьшенную - декрементную частоты с постоянным периодом предъявления, разность между предъявляемыми частотами изменяют пока испытуемый не определит порог различения предъявляемых поочередно частот, причем на первом этапе измерений с постоянной скоростью 2 Гц/с увеличивают инкрементную частоту световых мельканий пока испытуемый не определит первое оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот, отличающийся тем, что на втором этапе измерений с постоянной скоростью 1 Гц/с уменьшают инкрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на первом этапе, пока испытуемый не определит второе оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот световых мельканий, на третьем этапе с постоянной скоростью 0,5 Гц/с увеличивают инкрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на втором этапе, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и инкрементной частот, на четвертом этапе с постоянной скоростью 2 Гц/с уменьшают декрементную частоту световых мельканий пока испытуемый не определит первое оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот, на пятом этапе с постоянной скоростью 1 Гц/с увеличивают декрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на четвертом этапе, пока испытуемый не определит второе оценочное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот световых мельканий, на шестом этапе с постоянной скоростью 0,5 Гц/с уменьшают декрементную частоту световых мельканий, зафиксированную на пятом этапе, пока испытуемый не определит действительное значение порога различения предъявляемых поочередно начальной и декрементной частот, значение полосы пропускания пространственно-частотного канала вычисляют как среднее арифметическое значений порогов различения частот, зафиксированных на третьем и шестом этапах измерений, и отмечают его точкой на плоскости в координатах «значение полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы - номер измерения», описанную процедуру неоднократно повторяют, строят график зависимости значений полосы пропускания пространственно-частотного канала 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.