СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАЕКТОРИИ СМЕЩЕНИЯ НЕПРОИЗВОЛЬНОГО ЗРИТЕЛЬНОГО ВНИМАНИЯ НА ИЗОБРАЖЕНИИ
METHOD FOR DETERMINING PATH OF INVOLUNTARY VISUAL IMAGE ATTENTION OFFSET

Изобретение относится к области неврологии, психологии, психиатрии, офтальмологии, рекламе, а также к другим областям, где необходимо выявить траекторию смещения непроизвольного зрительного внимания на изображении и определить те объекты, которые подсознательно непроизвольно привлекают внимание испытуемого.
Зрительное внимание по определению - это некоторый локальный феномен, связанный с избирательным считыванием информации об окружающем пространстве (В.И. Белопольский. Взор человека. Механизмы, модели, функции. М. Изд-во ИП РАН, 2007). Очевидно, что именно зрительное внимание задает движение глаз (ДГ) в нужную точку поля зрения. Так, В.П. Зинченко и Н.Ю. Вергилес (Формирование зрительного образа. М. МГУ, 1969) показали, что при стабилизации протяженного изображения на сетчатке смещение зрительного внимания (ЗВ) по предъявленному изображению при попытке испытуемого рассмотреть все периферические зоны этого изображения вызывает так называемые «викарные движения глаз», т.е. малоамплитудное движение глаз в направлении смещения зрительного внимания, хотя сами ДГ никак не могут помочь считыванию информации с периферии изображения (ИЗ), поскольку изображение на сетчатке смещается вместе с ДГ и проекция этого ИЗ на сетчатке остается всегда неподвижной.
Таким образом, смещение ЗВ по изображению первично, а ДГ - следствие смещения ЗВ. Это подтверждают и результаты недавних исследований: «…мы выбираем для детального анализа...только часть из того, что попадает в поле зрения, а множество других вещей при этом полностью игнорируем. Так что, когда они исчезают из поля зрения, мы даже ничего не можем о них сказать» (Кэнвишер Н. и Войчулик Э. Картирование мозга: Новый взгляд на зрительное внимание. Хрестоматия «Горизонты когнитивной психологии», М. 2012). Иными словами, глаз может двигаться и останавливаться на предметах окружающей среды, но информация в мозг не будет передаваться, поскольку канал зрительного внимания переключен на другой объект или перегружен.
Регистрируя ДГ человека, нельзя с уверенностью сказать, что именно привлекало его зрительное внимание. В тоже время одной из самых актуальных задач исследования работы мозга является так называемая "обратная задача" - как по параметрам глазодвигательной активности реконструировать исходные перцептивные процессы, лежащие в основе зрительного внимания и узнавания объектов окружающего мира. Эта задача до сих пор далека от разрешения (В.И. Белопольский. Взор человека. Механизмы, модели, функции. М. Изд-во ИП РАН, 2007).
Зрительное внимание, в свою очередь, может быть произвольным, сознательным, возникающим благодаря нашему намерению, и непроизвольным, подсознательным. В основе непроизвольного ЗВ лежат неосознаваемые установки человека. Направление непроизвольного ЗВ конкретного человека может выявить его характер или, по меньшей мере, показать его стремления. Красивый пейзаж привлекает внимание художника, действуя на его эстетическое чувство, тогда как местный житель в этом же пейзаже увидит лишь что-то обыденное. При этом движения глаз у них будут совершенно разными. Основываясь на характере ДГ, можно сделать заключение относительно личности данного человека, о его уровне образования и даже о том, насколько он психически состоятелен.
О важности ЗВ говорит и хорошо известная работа Д. Ноттона и Л. Старка (Движение глаз и зрительное восприятие. В кн. Восприятие. Механизмы и модели. М. 1974, Мир, с.226-240). Они проводили эксперимент в плохо освещенной комнате с использованием метода окулографии и установили, что если человеку на 1,5-2 сек показывать крупное изображение, то при его рассматривании глаз испытуемого движется по одной и той же траектории. Они назвали это феноменом "траектория сканирования" (scan-path). В последующем, при показе того же изображения в серии других, эта траектория вновь повторяется. Для разных испытуемых эта "траектория сканирования" будет иной. На основании своих данных они выдвинули гипотезу, предполагающую, что в памяти человека каждый зрительный объект представлен в виде "кольца признаков". В данном случае признаком является тот фрагмент изображения, на который направлено зрительное внимание и на котором регистрируется зрительная фиксация после очередного скачка глаз. Если глаз (и мозг) обнаружили некоторый признак, то начинается проверка наличия остальных признаков, согласно "кольцу признаков", что проявляется в целенаправленном смещении ЗВ в ту точку изображения, где должен быть следующий признак. Таким образом, происходит зрительное узнавание известных человеку предметов.
Анализ составляющих "кольца признаков" у конкретного лица позволяет делать предположения об адекватности или неадекватности человека при психиатрической экспертизе, оценивать состояние неврологических больных. В литературе есть ряд данных в пользу такой возможности, например работа Бестельмайер и др. (P. Bestelmeyer et al., Perception, 2006, v.35, suppl. p.136), которые показали, что характер "траекторий сканирования" иной у шизофреников, так что регистрация смещения непроизвольного внимания может быть маркером неврологических и психиатрических болезней.
В неврологии при обследовании больных с поражениями мозга успешно использовали тесты на кратковременное предъявление изображения предметов. Так, при показе изображений знакомых предметов или лиц больным со зрительной агнозией на очень короткое (300 миллисекунд) время, удавалось приблизительно локализовать область коры головного  мозга, поражение которой вызывало известные синдромы нарушения зрительного узнавания, что помогало сузить зону тестирования для более точного диагноза и локализации поражения (Кок Е.П. Зрительные агнозии. М. Наука, 1967, 224 с). Однако такие методики кратковременного предъявления изображения не позволяют определить, куда направляется непроизвольное зрительное внимание в дальнейшем, т.е. каковы главные зоны непроизвольного интереса данного испытуемого, составляющие ″кольцо признаков″.
Работу Д. Ноттона и Л.Старка (Движение глаз и зрительное восприятие. В кн. Восприятие. Механизмы и модели. М. 1974, Мир, с. 226-240) мы используем в качестве прототипа. Недостатком данного способа является то, что результаты были получены на примитивных, черно-белых, контурных изображениях. Кроме того, для его проведения необходимо наличие большого экрана и аппаратуры для окулографии.
Предлагаемый способ основан на закономерностях физиологии зрения человека, особенностях строения сетчатки глаз и законах движения взгляда по изображению, он прост в выполнении и не требует специальной регистрирующей аппаратуры.
Технический результат заявляемого способа заключается в определении и регистрации точек смещения непроизвольного зрительного внимания и построении траектории их смещения.
Технический результат достигается тем, что испытуемому на экране монитора предъявляют тестовое изображение определенного размера и формата на 300-400 мс и затем заменяют его постэкспозиционной матрицей такого же размера и формата, содержащей цветные сектора с нанесенными внутри цифрами, испытуемый называет цифру и цвет сектора в соответствии с первой точкой фиксации непроизвольного зрительного внимания, что определяет местоположение первой точки фиксации непроизвольного зрительного внимания, после этого процедуру повторяют с увеличением экспозиции до 600-800 мс для определения второй точки фиксации непроизвольного зрительного внимания и до 900-1200 мс для определения третьей точки фиксации непроизвольного зрительного внимания на каждом изображении, которые предъявляют не менее двух, а построение траектории смещения непроизвольного зрительного внимания для каждого предъявляемого изображения осуществляют путем последовательного соединения точек, начиная от центра изображения до местоположения первой, затем до местоположения второй и третьей точек фиксации непроизвольного зрительного внимания.
Способ осуществляется следующим образом. Каждому испытуемому на экране монитора предъявляют последовательно не менее двух различных изображений определенного размера и формата. Предъявляют первое изображение на 300-400 мс, после чего сразу с той же экспозицией предъявляют постэкспозиционную матрицу, соответствующую емупо форме и размеру, содержащую цветные сектора, внутри которых нанесены цифры. Испытуемый называет цвет сектора и цифру внутри него в соответствии с первой точкой фиксации непроизвольного зрительного внимания на изображении, что позволяет определить местоположение первой точки фиксации зрительного внимания (Патент №2488345 «Способ определения метоположения первого скачка глаз человека на область зрительного интереса на изображении»). После этого предъявляют другое изображение и процедуру повторяют. Можно предъявлять любое количество изображений в случайном порядке, но не менее двух. Затем время экспозиции увеличивают до 600-800 мс и предъявляют те же изображения, что и в первой серии, в случайном порядке на это время, заменяя каждый раз тестовое изображение на постэкспозиционную матрицу, что позволяет по ответу испытуемого установить вторую точку фиксации непроизвольного зрительного внимания на каждом изображении. Третью точку получают увеличением времени экспозиции до 900-1200 мс для каждого из изображений, также предъявляемых в случайном порядке и заменяя их постэкспозиционной матрицей. По ответу испытуемого о цифре и цвете сектора определяют третью точку непроизвольного зрительного внимания. В результате строят траекторию смещения непроизвольного зрительного внимания, начиная от центра изображения и соединяя первую, вторую и третью точки.
В способе могут быть использованы разные по содержанию изображения, в том числе картины известных художников, примеры удачной и неудачной визуальной рекламы, фотографии пространственных сцен с наличием на них фигур людей и т.п. Предложенный способ позволяет оценить: а) что конкретно (какие предметы и зрительные признаки) подсознательно привлекают зрительное внимание данного испытуемого, что может быть использовано, например, в психиатрии; б) насколько велико «поле внимания» данного испытуемого, т.е. является ли его зрительное восприятие глобальным (когда его поле внимания охватывает большую часть предъявленной зрительной сцены) или локальным (когда его поле внимания занимает небольшую часть изображения в окрестности исходной центральной точки). Такая оценка важна в эргономике, при отборе операторов, водителей, пилотов, спортсменов в тех видах спорта, где важно хорошее периферическое внимание.
Примеры.
1. Выявлены две основные группы с разными траекториями смещения непроизвольного зрительного внимания («инспекторы» и «аналитики»). Первая группа отличается ″глобальным″ зрительным вниманием и восприятием. Амплитуда смещений 3В намного больше чем у второй группы, и они сразу ″схватывают″ общий трехмерный характер изображенной ″сцены″ - будь то пейзаж или интерьер (Рис. 1), на котором видно, что непроизвольное зрительное внимание распределено по всей изображенной сцене и это показывает, что он ″понимает″ пространственное распределение объектов на всей сцене (белая точка в центре изображения и три точки последовательной фиксации взгляда с разной экспозицией). Вторая группа демонстрирует ″локальный″ характер смещения непроизвольного зрительного внимания. Амплитуда смещений непроизвольного зрительного внимания меньше и часто совершается в окрестности одной зоны фиксации. Эти испытуемые не успевают оценить пространственный характер изображения даже при самой длительной экспозиции (рис. 2).
2. Траектории смещения непроизвольного зрительного внимания у лиц мужского и женского пола кардинально отличались на некоторых специфических изображениях, например, на рекламе спиртных напитков, на которой одновременно была крупно изображена полуобнаженная модель. В этом случае непроизвольное зрительное внимание женщин привлекали аксессуары модели, ее волосы, руки, тогда как непроизвольное зрительное внимание мужчин полностью концентрировалось на зоне груди и живота.
3. В двух случаях траектории смещения непроизвольного зрительного внимания можно было назвать ″аномальными″, поскольку они отличались от обычных и по амплитуде смещения и по зонам интереса. В одном случае это был пациент с установленным диагнозом болезни Паркинсона, в другом случае - человек с неврозом, принимавший по указанию врача психотропные препараты.
Таким образом, результаты исследования смещения непроизвольного зрительного внимания и построения траектории смещения с использованием данного способа показывают, что методика может быть использована в разных областях: в неврологии, при оценке неврологического статуса пациента (особенно при инсультах, локализованных в одном полушарии), потому что не требуется специальной электронно-измерительной аппаратуры, достаточно планшетника, при отборе операторов для слежения за сигналами на протяженных табло и экранах, спортсменов некоторых видов спорта.