Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий
Владельцы патента RU 2492802:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научный центр здоровья детей" Российской академии медицинских наук (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к психогигиене, и может быть использовано для оценки функциональной лабильности зрительного анализатора при решении задач контроля утомления детей и подростков в процессе обучения. Проводят обследование в три этапа, каждый из которых состоит из однотипных тестовых заданий с единой инструкцией испытуемому. В каждом тестовом задании испытуемый без ограничения времени наблюдает фиксированное значение частоты мельканий светового сигнала и принимает решение о его восприятии как мелькающего или не мелькающего. При этом в тестовых заданиях первого этапа испытуемому последовательно предъявляют явно мелькающий и явно не мелькающий световые сигналы с объяснением задания. На втором этапе реализуют последовательность тестовых заданий с различной частотой мельканий, причем в первом задании частоту мельканий устанавливают равной середине интервала частот, предъявленных на первом этапе, а при переходе к каждому следующему заданию частоту мельканий дискретно изменяют по дихотомической схеме в сторону увеличения или уменьшения, если в предыдущем тестовом задании световой сигнал был воспринят, соответственно, как мелькающий или как не мелькающий. Величина первого изменения равна четверти разности частот мельканий, предъявленных на первом этапе, а при каждом следующем изменении эту величину в 2 раза уменьшают до достижения заданной погрешности оценки. При этом за искомое значение КЧСМ принимают или частоту мельканий в последнем тестовом задании, если этот сигнал был воспринят как не мелькающий, или эту частоту, увеличенную на значение заданной погрешности, если этот сигнал был воспринят как мелькающий. В тестовых заданиях третьего этапа испытуемому снова последовательно предъявляют явно мелькающий и явно не мелькающий световые сигналы, по ответам на которые осуществляют контроль адекватности его реагирования. Способ позволяет повысить достоверность получаемых результатов при обследовании лиц школьного возраста для решения задач психогигиены. 1 табл.
Изобретение относится к медицине, а именно к психогигиене, и может быть использовано для оценки функциональной лабильности зрительного анализатора при решении психогигиенических задач контроля утомления детей и подростков в процессе обучения.
Известен способ оценки критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ) путем проведения 5-этапного обследования с предъявлением испытуемому световых мельканий с изменяющейся частотой, причем частоту световых мельканий на каждом этапе увеличивают или уменьшают с некоторой стабильной скоростью, уменьшая ее на каждом следующем этапе, последовательно приближаясь к истинному значению КЧСМ. При этом на первом этапе частота мельканий увеличивается со скоростью 30 Гц/с, на втором этапе частота уменьшается со скоростью 10 Гц/с, на третьем этапе частота мельканий увеличивается со скоростью 5 Гц/с, на четвертом этапе частота уменьшается со скоростью 2 Гц/с и на пятом этапе частота увеличивается со скоростью 1 Гц/с. Действительное значение КЧСМ определяют по моменту реагирования на 5 этапе (патент РФ №2164778).
Недостатком способа является необходимость распознавать непрерывно происходящие изменения в частоте световых мельканий, идентифицировать такие изменения, при которых мелькающий источник света или перестает мелькать, или, наоборот, начинает мелькать, а также вовремя реагировать на появление этих ощущений. Момент реагирования на такие события мог бы отражать реальное значение КЧСМ, если бы такая реакция была мгновенной. Однако скорость реагирования зависит от индивидуальных особенностей процессов афферентного синтеза и принятия решения, от которых зависит время реакции каждого испытуемого. Это обстоятельство существенно снижает точность оценки КЧСМ, особенно при обследовании лиц школьного возраста, многие из которых отличаются неустойчивостью внимания, импульсивностью или заторможенностью, что может приводить к большому разбросу момента реакции, по которому фиксируется значение меняющейся частоты, принимаемое за КЧСМ.
Известен способ оценки критической частоты слияния световых мельканий путем проведения 3-этапного обследования с предъявлением на каждом этапе световых мельканий с изменяющейся частотой, причем частоту световых мельканий на каждом этапе увеличивают или уменьшают с некоторой стабильной скоростью, уменьшая ее на каждом следующем этапе. При этом на первом этапе частота мельканий увеличивается со скоростью 20 Гц/с, на втором этапе частота увеличивается со скоростью 1 Гц/с, на третьем этапе частота мельканий уменьшается со скоростью 1 Гц/с, причем действительное значение КЧСМ определяют как среднее арифметическое результатов двух измерений, выполненных на 2 и 3 этапах (патент РФ №2164779).
Оценка КЧСМ как среднее значение критических частот, полученных при увеличении и при уменьшении частоты мельканий, не решает проблему точности измерений, т.к. время афферентного синтеза и принятия решения, от которых зависит момент реакции испытуемого, в этих двух случаях может быть различным и неустойчивым, зависящим от множества причин.
Кроме того, общим существенным недостатком всех способов с непрерывным изменением частоты слияния мельканий является отсутствие информации о той погрешности, с которой происходит оценка КЧСМ, а точнее о той составляющей этой погрешности, которая связана с индивидуальной скоростью реагирования каждого испытуемого.
Известен способ определения критической частоты слияния мельканий путем выявления значения верхней и нижней границ диапазона возможных значений критической частоты слияния мельканий и определения интервала дискретизации диапазона возможных значений критической частоты слияния мельканий, равного 0,75 Гц, и набора из 23 конкретных частот диапазона возможных значений критической частоты слияния мельканий, определения значения контрольной подпороговой частоты, занесения цифровых кодов контрольной частоты и каждой из частот набора возможных критических частот слияния мельканий в блок памяти, 10-кратного предъявления испытуемому каждой частоты в распределительном наборе частот возможных критических частот слияния мельканий и контрольной подпороговой частоты, расчете показателя критической частоты слияния мельканий и показателя достоверности результатов определения критической частоты слияния мельканий, если показатель достоверности составляет величину D<1, испытуемому после объяснения смыслового значения этого показателя предлагают повторное обследование (а.с. СССР №1398828, МКИ A61B 5/16).
Преимуществом этого способа является предъявление конкретных фиксированных частот световых мельканий с их дискретным изменением, что создает условия для более точных ответов испытуемого. Дискретное изменение различных частот более психологично, чем непрерывное. Однако недостатком способа является большое число измерений для оценки КЧСМ, что само по себе может приводить к утомлению испытуемых, особенно школьного возраста, и тем самым искажать результат.
Известен способ определения критической частоты слияния световых мельканий, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют световые мелькания одновременно с использованием 10 светодиодов, каждому из которых соответствует одна из 10 кнопок, причем на первом этапе измерений на первый светодиод подают световые мелькания с частотой, равной 30 Гц, то есть нижней границе диапазона предъявляемых частот световых мельканий, на каждый последующий светодиод подают световые мелькания с частотой, увеличенной по сравнению с частотой предыдущего светодиода на 3 Гц, испытуемый определяет светодиод, световой поток которого непрерывен, и нажимает соответствующую ему кнопку, на втором этапе измерений на первый светодиод подают световые мелькания с частотой, меньшей на 3 Гц частоты светодиода, определенного на первом этапе испытуемым как светодиод, световой поток которого непрерывен, на каждый последующий светодиод подают световые мелькания с частотой, увеличенной по сравнению с частотой предыдущего светодиода на 0,4 Гц, испытуемый определяет светодиод, световой поток которого непрерывен, и нажимает соответствующую ему кнопку, на третьем этапе измерений на первый светодиод подают световые мелькания с частотой, меньшей на 0,4 Гц частоты светодиода, определенного на втором этапе испытуемым как светодиод, световой поток которого непрерывен, на каждый последующий светодиод подают световые мелькания с частотой, увеличенной по сравнению с частотой предыдущего светодиода на 0,1 Гц, испытуемый определяет светодиод, световой поток которого непрерывен, и нажимает соответствующую ему кнопку, фиксируют значение частоты, принимаемое за критическую частоту слияния световых мельканий (патент РФ №2333721).
Преимуществом способа является предъявление конкретных фиксированных частот световых мельканий с их дискретным изменением, что создает условия для более точных ответов испытуемого. Кроме того, параллельное предъявление сразу 10 значений мелькающих с разной частотой светодиодов обеспечивает не только необходимую точность, но и высокую скорость оценки КЧСМ. Однако этот способ имеет существенный недостаток при обследовании детей и подростков, связанный со сложной инструкцией, а также с необходимостью выбора из 10 кнопок для ответа испытуемого. В этом случае при оценке КЧСМ испытуемый должен одновременно наблюдать 10 источников света и 10 кнопок ответа. Получаемый результат при обследовании таким способом детей и подростков существенно зависит не только от КЧСМ, но и от развития функций внимания. Необходимость распределения внимания между 10 светодиодами и 10 кнопками ответа может приводить к нарушениям идентификации ответов и к искажению получаемых результатов. Кроме того, необходимость перевода взгляда с источников света на кнопки ответа при их выборе может также приводить к изменению функционального состояния зрительного анализатора и искажать оценку КЧСМ.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ оценки критической частоты слияния световых мельканий путем трехэтапного предъявления испытуемому световых мельканий с изменяющейся частотой, причем на первом этапе измерений испытуемому предъявляют световые мелькания с увеличивающейся со скоростью 20 Гц/с частотой и испытуемый определяет надпороговое значение КЧСМ, на втором этапе измерений испытуемому предъявляют световые мелькания с уменьшающейся со скоростью 2 Гц/с частотой и испытуемый определяет подпороговое значение КЧСМ, а на третьем этапе измерений испытуемому предъявляют световые мелькания с частотой, равной среднему арифметическому значений частот, зафиксированных им на первых двух этапах измерений, и испытуемый путем последовательного дискретного увеличения или уменьшения частоты световых мельканий на 0,1 Гц определяет действительное значение КЧСМ (патент РФ №2164777).
Преимуществом способа является предъявление на третьем заключительном этапе конкретных фиксированных частот световых мельканий с их дискретным изменением с заданной погрешностью, что создает условия для более точных ответов испытуемого и для получения информации о погрешности измерений.
Недостатки этого способа проявляются при обследовании детей и подростков. Прежде всего, это связано с неоднородной структурой выполняемых на разных этапах заданий, что требует доведения до понимания испытуемого различных инструкций по их выполнению, что увеличивает время обследования и снижает точность получаемых у лиц школьного возраста оценок КЧСМ. Кроме того, на 3 этапе испытуемый должен самостоятельно увеличивать или уменьшать частоту световых мельканий до получения критического значения. Это задание также может быть невыполнимым или выполнимым с погрешностями при обследовании детей и подростков.
Кроме того, как показали многолетние исследования школьников с 1 по 11 классы их обучения, обследование лиц этого возраста без предварительной демонстрации образцов мелькающих и не мелькающих световых сигналов, а также без контроля адекватности их ответов может приводить к искажению результатов и снижению точности измерения КЧСМ. Так, из-за желания привлечь к себе внимание с тенденцией проявить или более плохой, или более хороший результат, а также из-за свойственного этому возрасту озорства, невинного желания дать неверные ответы, может иметь место искажение результата обследования. В рассмотренном способе предварительная демонстрация и контроль адекватности ответов не предусмотрены, что приводит к снижению точности и достоверности оценки КЧСМ при обследовании детей и подростков.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение достоверности оценки КЧСМ в сочетании с малым временем обследования и наличием данных о погрешности измерений при обследовании детей и подростков для решения задач психогигиены.
С этой целью способ осуществляют путем проведения обследования в три этапа, каждый из которых состоит из однотипных тестовых заданий с единой инструкцией испытуемому, причем в каждом тестовом задании испытуемый без ограничения времени наблюдает фиксированное значение частоты мельканий светового сигнала и принимает решение о его восприятии как мелькающего или не мелькающего. При этом в тестовых заданиях первого этапа испытуемому последовательно предъявляют явно мелькающий и явно не мелькающий световые сигналы с объяснением задания. На втором этапе реализуют последовательность тестовых заданий с различной частотой мельканий, причем в первом задании частоту мельканий устанавливают равной середине интервала частот, предъявленных на первом этапе, а при переходе к каждому следующему заданию частоту мельканий дискретно изменяют по дихотомической схеме в сторону увеличения или уменьшения, если в предыдущем тестовом задании световой сигнал был воспринят, соответственно, как мелькающий или как не мелькающий. Величина первого изменения равна четверти разности частот мельканий, предъявленных на первом этапе, а при каждом следующем изменении эту величину в 2 раза уменьшают до достижения заданной погрешности оценки. При этом за искомое значение КЧСМ принимают или частоту мельканий в последнем тестовом задании, если этот сигнал был воспринят как не мелькающий, или эту частоту, увеличенную на значение заданной погрешности, если этот сигнал был воспринят как мелькающий. В тестовых заданиях третьего этапа испытуемому снова последовательно предъявляют явно мелькающий и явно не мелькающий световые сигналы, по ответам на которые осуществляют контроль адекватности его реагирования. Применение данного способа позволяет повысить достоверность получаемых результатов при обследовании лиц школьного возраста при решении задач психогигиены.
Рассмотрим пример реализации этого способа для следующих основных параметров обследования.
1. Явно мелькающий и явно не мелькающий световые сигналы для 1 и 3 этапов имеют частоту мельканий Fmin=15,0 Гц и Fmax=66,2 Гц соответственно.
2. Величина заданной погрешности принята равной dпогр=0,1 Гц. Эти основные параметры определяют значения производных параметров обследования.
3. На 2 этапе обследования начальная величина d1 дискретного изменения (после получения первого ответа) равна четверти разности частот мельканий, предъявленных на первом этапе:
d1=(Fmax-Fmin)/4=(66,2-15,0)/4=12,8 Гц.
4. При каждом следующем изменении при переходе к следующему тестовому заданию величина изменения в 2 раза уменьшается до достижения заданной погрешности оценки:
dj=di/2, где j - номер очередного задания, i - номер предыдущего задания (j=i+1).
Так, при принятых параметрах обследования величина дискретного изменения частоты при переходе к следующему тестовому заданию принимает следующие последовательные значения: 12,8; 6,4; 3,2; 1,6; 0,8; 0,4; 0,2; 0,1 Гц.
5. Частота мельканий в первом тестовом задании F1 на втором этапе устанавливается равной середине интервала частот, предъявленных на первом этапе:
F1Fmin+(Fmax-Fmin)/2=15,0+(66,2-15,0)/2=40,6 Гц.
6. В каждом очередном тестовом задании с номером j частота мельканий устанавливается равной частоте в предыдущем тестовом задании, большем, или меньшем на величину di:
Fj=Fi+di после ответа «Да, мелькает»
Fj=Fi-di после ответа «Нет, не мелькает», где j=i+1
При принятых параметрах обследование осуществляется следующим образом.
1. На 1 этапе испытуемому демонстрируют явно мелькающий световой сигнал с частотой Fmin=1,0 Гц с объяснением тестового задания: «Твоя задача внимательно посмотреть и определить, свет моргает или нет. Как ты считаешь, этот сигнал сейчас мелькает или светит непрерывно, без мельканий?». После получения адекватного ответа «Да, мелькает» обследуемому лицу говорят: «Да, это верно». При этом частота меняется и становится явно не мелькающей, равной Fmax=66,2 Гц, испытуемого спрашивают: «А сейчас этот сигнал мелькает или светит непрерывно, без мельканий?». После получения адекватного ответа «Нет, не мелькает» испытуемому говорят: «Да, это верно. Вот и далее этот сигнал то будет мелькать, то будет светить ровно, без мельканий. Твоя задача внимательно посмотреть и определить, мелькает или нет».
После этого 1 этап обследования завершается. Доведенная до испытуемого инструкция выполнения заданий остается неизменной на всех дальнейших этапах обследования. Причем переход от одного этапа к другому никакими специальными сигналами не сопровождается и испытуемый этого не замечает. Все тестовые задания всех этапов однотипны и неотличимы по правилам и условиям их выполнения.
2. При переходе ко 2 этапу обследования в первом тестовом задании частота мельканий устанавливается равной середине интервала частот, предъявленных на первом этапе (F1=40,6 Гц). Наблюдая этот сигнал, испытуемый определяет, мелькает он или нет. После получения первого ответа частота мельканий автоматически дискретно изменяется на начальную величину дискретного изменения (d1=12,8 Гц).
При этом если в первом задании испытуемый воспринял сигнал как мелькающий, то частота мельканий во втором задании возрастает и становится равной
F2=F1+d1=40,6 Гц+12,8 Гц=53,4 Гц.
Напротив, если испытуемый воспринял сигнал как не мелькающий, то частота мельканий на втором шаге F2 уменьшается и становится равной
F2=F1-d1=40,6 Гц-12,8 Гц=27,8 Гц.
В каждом следующем тестовом задании после ответа «Да, мелькает» частота мельканий возрастает, а после ответа «Нет, не мелькает» уменьшается на величину дискретного изменения.
Таким образом, в последовательных тестовых заданиях испытуемому предъявляют значения частот световых мельканий, которые определяются следующими соотношениями:
F1=40,6 Гц.
F2=F1±12,8;
F3=F2±6,4;
F4=F3±3,2;
F5=F4±1,6;
F6=F5±0,8;
F7=F6±0,4;
F8=F7±0,2;
F9=F8±0,1.
Девятое задание является последним, т.к. величина изменений достигла заданной погрешности dпогр=0,1 Гц. При этом за искомое значение КЧСМ принимается значение частоты мельканий на последнем шаге, если этот сигнал был воспринят как не мелькающий, или это значение, увеличенное на значение заданной погрешности, если этот сигнал был воспринят как мелькающий.
Таким образом, искомое значение КЧСМ может принять одно из значений в диапазоне 15,0-66,2 Гц с шагом в 0,1 Гц, равным заданной погрешности оценки этого показателя.
Так, например, испытуемый А.К. на 2 этапе обследования оценил предъявляемые частоты в следующей последовательности:
«Нет»-«Да»-«Да»-«Нет»-«Нет»-«Да»-«Нет»-«Да»-«Да» («Да» означает восприятие сигнала как мелькающего, «Нет» означает восприятие сигнала как не мелькающего).
Предъявленные испытуемому в соответствии с его ответами значения частот представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Пример последовательных частот мельканий и ответов при обследовании испытуемого А.К. | |||
| Задание № | Частота мельканий (Гц) | Ответ испытуемого | di (Гц) |
| 1 | F1=40,6 | «Нет» | 12,8 |
| 2 | F2=27,8 | «Да» | 6,4 |
| 3 | F3=34,2 | «Да» | 3,2 |
| 4 | F4=37,4 | «Нет» | 1,6 |
| 5 | F5=35,8 | «Нет» | 0,8 |
| 6 | F6=35,0 | «Да» | 0,4 |
| 7 | F7=35,4 | «Нет» | 0,2 |
| 8 | F8=35,2 | «Да» | 0,1 |
| 9 | F9=35,3 | «Да» | - |
Так как испытуемый в последнем задании ответил «Да, мелькает», то искомое значение КЧСМ=35,3+0,1=35,4 (именно это значение является наименьшим из всех предъявленных частот световых мельканий, которые были восприняты как не мелькающие). При этом точность полученного значения КЧСМ равна 0,1 Гц.
3. После оценки КЧСМ без каких-либо дополнительных инструкций протекает 3 этап обследования, на котором в 2-х следующих тестовых заданиях предъявляют явно мелькающий и явно не мелькающий световые сигналы с частотой мельканий Fmin=15,0 Гц и Fmax=66,2 Гц соответственно.
После получения адекватных ответов «Да, мелькает» на явно мелькающий сигнал и «Нет, не мелькает» на явно не мелькающий сигнал обследование завершается.
Если испытуемый на один из этих последних вопросов на 3 этапе ответил неадекватно, исследователь должен уточнить причину, еще раз дать инструкции и провести обследование заново.
Время обследования данным способом определяется фиксированным числом тестовых заданий на 3 этапах, которое при указанных в данном примере параметрах равно 2+9+2=13. При среднем времени принятия решения в каждом тестовом задании, равном 3-5 с, все время обследования составляет всего 40-65 с, что не может вызывать утомления при обследовании лиц школьного возраста и приводить к искажению результата.
Таким образом, предлагаемый способ оценки КЧСМ позволяет обеспечить необходимую точность этой оценки при малом времени обследования детей и подростков с наличием информации о погрешности измерений.
Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий путем трехэтапного предъявления испытуемому световых мельканий с изменяющейся частотой, отличающийся тем, что каждый этап состоит из однотипных тестовых заданий с единой инструкцией испытуемому, причем в каждом тестовом задании испытуемый без ограничения времени наблюдает фиксированное значение частоты мельканий светового сигнала и принимает решение о его восприятии как мелькающего или не мелькающего, при этом в тестовых заданиях первого этапа испытуемому последовательно предъявляют явно мелькающий и явно не мелькающий световые сигналы с объяснением задания, на втором этапе реализуют последовательность тестовых заданий с различной частотой мельканий, причем в первом задании частоту мельканий устанавливают равной середине интервала частот, предъявленных на первом этапе, а при переходе к каждому следующему заданию частоту мельканий дискретно изменяют по дихотомической схеме в сторону увеличения или уменьшения, если в предыдущем тестовом задании световой сигнал был воспринят, соответственно, как мелькающий или как не мелькающий, причем величина первого изменения равна четверти разности частот мельканий, предъявленных на первом этапе, а при каждом следующем изменении эту величину в 2 раза уменьшают до достижения заданной погрешности оценки, при этом за искомое значение КЧСМ принимают или частоту мельканий в последнем тестовом задании, если этот сигнал был воспринят как не мелькающий, или эту частоту, увеличенную на значение заданной погрешности, если этот сигнал был воспринят как мелькающий, после чего в тестовых заданиях третьего этапа испытуемому снова последовательно предъявляют явно мелькающий и явно не мелькающий световые сигналы, по ответам на которые осуществляют контроль адекватности его реагирования.
