СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ИНЕРЦИОННОСТИ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА
METHOD FOR HUMAN VISION SYSTEM RESPONSE TIME DEFINITION

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения времени инерционности зрительной системы человека.
п
э
Известен способ определения времени инерции зрения с использованием маятника и контрастных фильтров [1]. По данному способу измеряют пороговый контраст ε для заданного объекта при стационарном наблюдении, затем при разных контрастах К, создаваемых заданным набором фильтров, доводят эффективный контраст К до порога видимости подбором времени экспозиции τ, задаваемым амплитудой качания маятника. За время инерции принимается эффективное время сохранения зрительного впечатления, которое при времени экспозиции τ<0,01 с определяется по формуле
п
θ=Кτ/ε.
Недостатком способа является использование механического принципа задания времени экспозиции, что снижает точность определения времени инерции.
Известен способ нейрофизиологических исследований временной переработки сигналов в стриарной коре животных. Эксперименты, проведенные по данному способу, установили у разных нейронов появление регистрируемого рецептивного поля через 20-80 мс после включения светового стимула, максимум реакции рецептивного поля - через 60-100 мс, а его исчезновение - через 100-200 мс [2]. По данному способу животных анестезировали, обездвиживали, искусственно вентилировали и термостабилизировали. Регистрацию рецептивного поля выполняли с использованием электроэнцефалограммы.
Недостатком способа является длительный подготовительный период перед проведением исследований.
Известны исследования инерционности зрительной системы человека с использованием электроретинографии и зрительных вызванных корковых потенциалов [3, 4, 5, 6].
Общим недостатком известных способов является сложность проведения исследований, необходимость использования специального оборудования, долгий подготовительный период перед исследованиями.
Известен способ определения времени инерционности зрительной системы путем предъявления испытуемому световых импульсов, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют последовательность двух световых импульсов заданной длительности, равной, например, 50 мс, разделенных паузой, равной, например, 150 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал порядка 1,5 с, длительность паузы между световыми импульсами уменьшают, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, причем на первом этапе измерений уменьшают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 20 мс/с, пока испытуемый не определит оценочно субъективное слияние двух световых импульсов в один, на втором этапе измерений увеличивают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 5 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов, на третьем этапе измерений уменьшают длительность паузы между двумя световыми импульсами с заданной постоянной скоростью порядка 2 мс/с, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один, время инерционности зрительной системы человека принимают равным значению длительности паузы в момент субъективного слияния двух световых импульсов в один [7].
Недостатком способа является невозможность определения инерционности зрительной системы при одновременном предъявлении двух световых импульсов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения времени инерционности зрительной системы человека, заключающийся в том, что испытуемому предъявляют пары световых импульсов, эталонного длительностью 80 мс и регулируемого по длительности, повторяющихся через временной интервал, равный 1 с, регулируемый по длительности импульс задерживают или оканчивают раньше относительно времени предъявления эталонного, причем на первом этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса относительно эталонного увеличивают дискретно с шагом 5 мс, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно, на втором этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса уменьшают дискретно с шагом 1 мс, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно, на третьем этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса увеличивают дискретно с шагом 0,1 мс, пока испытуемый не определит момент субъективного ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно, время инерционности зрительной системы принимают равным значению времени задержки или времени раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного, определенное на третьем этапе измерений [8].
Общим недостатком способов является ограниченность условий определения времени инерционности зрительной системы человека, привязка к стационарному оборудованию.
Известны нашлемные системы целеуказания и индикации (НСЦИ) - обязательная принадлежность современных боевых самолетов и вертолетов [9]. НСЦИ проецирует изображение на прозрачный экран, находящийся перед глазами пилота и закрепленный на его шлеме. Так как экран прозрачен, пилот может одновременно наблюдать и внешнюю обстановку и индицируемую информацию: основные пилотажные параметры, тактическую и навигационную информацию.
Для исследовательской работы более перспективны устройства отображения дополненной реальности. Среди таких устройств известны легкие очки дополненной реальности компании Epson Moverio ВТ-200 или Google Project Glass [10] и миниатюрные контактные линзы дополненной реальности компании Innovega (система iOptik). Инновационная система iOptik может работать в паре со специализированными очками. Ее пользователь фокусируется одновременно на нескольких объектах разной удаленности, причем восприятие одного объекта не мешает восприятию другого [11].
Однако эти технические средства не предназначены для определения времени инерционности зрительной системы человека.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении возможности расширения условий определения времени инерционности зрительной системы человека, например, при выполнении двигательного или иного нагрузочного теста, в стационарных условиях или наземных, водных или полетных перемещениях испытуемого.
Технический результат достигается тем, что испытуемому предъявляют пары световых импульсов, эталонного длительностью 80 мс и регулируемого по длительности, повторяющихся через временной интервал, равный 1 с, регулируемый по длительности импульс задерживают или оканчивают раньше относительно времени предъявления эталонного, причем на первом этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса относительно эталонного увеличивают дискретно, пока испытуемый не определит момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно, на втором этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса уменьшают дискретно, пока испытуемый не определит момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно, время инерционности зрительной системы принимают равным значению времени задержки или времени раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного, определенного на втором этапе измерений, причем новым является то, что световые импульсы предъявляют при помощи носимого устройства, формирующего дополненную реальность, на первом этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса относительно эталонного увеличивают дискретно с заданным постоянным шагом 0,5 мс, на втором этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса уменьшают дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс, время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного, определенного на втором этапе измерений, фиксируют, далее, в процессе выполнения двигательного или нагрузочного теста, в стационарных условиях или наземных, водных или полетных перемещениях периодически с заданным периодом испытуемому предъявляют световые импульсы с последним временем задержки или временем раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного, если испытуемый ощущает, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно, увеличивают время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного при каждом последующем предъявлении дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс, пока испытуемый не определит момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно, время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного в момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно, фиксируют, если испытуемый ощущает, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно, уменьшают время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного при каждом последующем предъявлении дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс, пока испытуемый не определит момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно, время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного в момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно, фиксируют.
Предлагаемый способ определения времени инерционности зрительной системы человека осуществляется следующим образом.
На испытуемом закрепляют носимое устройство (шлем, очки или линзы), формирующее дополненную реальность, которое входит в состав исследовательского программно-аппаратного комплекса. Исследователь из библиотеки программ комплекса выбирает и задает испытуемому режим двигательного или нагрузочного теста.
Затем на устройство, формирующее дополненную реальность, подают пары световых импульсов, эталонного длительностью 80 мс и регулируемого по длительности, повторяющихся через временной интервал, равный 1 с. Регулируемый по длительности импульс задерживают или оканчивают раньше относительно времени предъявления эталонного.
На первом этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса относительно эталонного увеличивают дискретно с заданным постоянным шагом 0,5 мс, пока испытуемый не определит момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно.
На втором этапе измерений время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса уменьшают дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс, пока испытуемый не определит момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно. Время задержки или раннего окончания регулируемого по длительности импульса относительно эталонного в момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно, фиксируют.
Время инерционности зрительной системы принимают равным значению времени задержки или времени раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного, зафиксированного на втором этапе измерений.
Далее, в процессе выполнения двигательного или нагрузочного теста в стационарных условиях или наземных, водных или полетных перемещениях периодически с заданным периодом испытуемому предъявляют световые импульсы с последним зафиксированным временем задержки или временем раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного.
Если испытуемый ощущает, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно, увеличивают время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного при каждом последующем предъявлении дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс, пока испытуемый не определит момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно. Время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного в момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно, фиксируют.
Если испытуемый ощущает, что световые импульсы начинаются или оканчиваются не одновременно, уменьшают время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного при каждом последующем предъявлении дискретно с заданным постоянным шагом 0,1 мс, пока испытуемый не определит момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно. Время задержки или время раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного в момент ощущения, что световые импульсы начинаются или оканчиваются одновременно, фиксируют.
Фиксация времени задержки или времени раннего окончания регулируемого по длительности светового импульса относительно эталонного производится по условным действиям или сигналам испытуемого, которые фиксируются программно-аппаратным комплексом или исследователем. При удалении испытуемого на значительное расстояние от исследователя, связь и обмен информацией осуществляется по радиоканалу.
Заявляемый способ определения времени инерционности зрительной системы человека позволяет:
- расширить условия определения времени инерционности зрительной системы человека за счет возможности проведения испытаний в естественных или искусственных условиях, включая испытания в стационарных условиях или при перемещениях на суше, в воде или воздухе;
- определять время инерционности зрительной системы человека с одновременным предъявлением испытуемому знаковых символов или другой дополнительной информации, необходимой для эффективного проведения теста в близи или на удалении от исследователя в online режиме;
- контролировать во время выполнения двигательного или нагрузочного теста по динамике времени инерционности зрительной системы функциональное состояние испытуемого, в частности развитие утомления.
При осуществлении заявляемого способа могут использоваться известные технические решения и средства. Для компьютерной обработки информации может быть использовано известное или оригинальное программное обеспечение.
Заявляемый способ определения времени инерционности зрительной системы человека отличается от известных новыми свойствами, обуславливающими получение положительного эффекта. Способ позволяет определять время инерционности в условиях, при которых ранее это невозможно было выполнить.
Источники информации
1. Луизов А.В. Глаз и свет. - Л.: Энергия, 1983. - 140 с.
2. Шевелев И.А. Временная переработка сигналов в зрительной коре // Физиология человека. - 1997. - Т. 23. - №2. - С. 68-79.
3. Шамшинова A.M., Волков В.В. Функциональные методы исследования в офтальмологии. - М.: Медицина, 1999. - 416 с.
4. Татко В.Л. Хронометрия процессов переработки информации человеком. Итоги науки и техники. Серия Физиология человека и животных. Том 35. Проблемы современной психофизиологии. - М.: ВИНИТИ, 1989. - С. 3-144.
5. Бетелева Т.Г. Функциональная специализация полушарий при составлении наличного и предыдущего стимулов // Физиология человека. - 2000. - Т. 26. - №3. - С. 21-30.
6. Нечаев В.Б., Ключарев В.А., Кропотов Ю.Д., Пономарев В.А. Вызванные потенциалы коры больших полушарий при сравнении зрительных стимулов // Физиология человека. - 2000. - Т. 26. - №2. - С. 17-23.
7. Патент 2195174 РФ, А61В 5/16. Способ определения времени инерционности зрительной системы человека / В.В. Роженцов, И.В. Петухов. - Опубл. 27.12.2002, Бюл. №36.
8. Патент 2262293 РФ, А61В 3/02. Способ определения времени инерционности зрительной системы человека // И.В. Петухов, А.В. Лежнин, В.В. Роженцов. - Опубл. 20.10.2005, Бюл. №29.
9. Филатов О., Солдатенков В. Электромагнитная система позиционирования для нашлемной системы целеуказания и индикации // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2003. - №5(47). - С. 62-71.
10. [Электронный ресурс]. URL:https://hi-tech.mail.ru/review/epson_moverio_bt-200-rev.html.
11. [Электронный ресурс]. URL:http://innovega-inc.com.