Способ оценки асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека
METHOD FOR ESTIMATING THE ASYMMETRY OF THE COMPONENTS OF HUMAN COGNITIVE MOTOR FUNCTION

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для определения асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека. Предлагаемый способ может быть полезен, прежде всего, при профотборе в космонавтике, для оценки профессиональных качеств операторов различных беспилотных аппаратов гражданского и военного назначения, при комплексной диспансеризации населения, а также при отборе спортивного резерва в киберспорт.
В последние годы в необычайно быстром темпе развивались исследования функциональной асимметрии (ФА) мозга. Открыты прежде неизвестные ее проявления. Сформулированы новые гипотезы о природе этой ассиметрии. Стала очевидной правомерность различения моторной, сенсорной, психической асимметрии человека, а также выделения индивидуального профиля асимметрии, под которым понимается присущее каждому субъекту определенное сочетание ФА [1]. Научная и прикладная значимость продолжения данных исследований уже не вызывает сомнения [2]. Вместе с тем уровень современной цифровой техники позволяет создать эффективные технологии для количественной оценки практически всех проявлений ФА. Области применения данных технологий обширны [3,4].
Уровень техники.
По патенту № 2557497 РФ [5], известен способ тренировки технико-тактических действий спортсмена в игровых видах спорта, где тренировки спортсменов со спортивным снарядом осуществляются при помощи   программно-аппаратного комплекса (ПАК). В данном способе используется светодинамическая подсветка поля действия человека. Световые зоны, выделенные светом, являются запрещенными для нахождения спортсмена, они имитируют противодействие игроков-соперников и, перемещаясь, препятствуют передвижению спортсмена. Спортсмен оценивает смоделированную игровую ситуацию, соизмеряет свои технические и скоростные возможности с динамикой перемещения запрещенных зон и совершает обводку запрещенных световых зон, имитирующих соперников. В способе задается сбалансированный режим физической и интеллектуальной нагрузки на спортсмена. При этом перемещения световых запрещенных зон предсказуемы для спортсмена и не связаны с его действиями на тренировочной площади. Предсказуемость изменения игровой ситуации определяется особенностью работы программно-аппаратного комплекса, который перемещает световые зоны прямолинейными отрезками до столкновения их с границами тренировочной площади и/или между собой, причем программа комплекса перемещает зоны, как имитацию ударных взаимодействий абсолютно упругих тел равной массы согласно существующим законам механики. В зависимости от подготовленности спортсмена и задач тренировки задается диаметр, количество и максимальная скорость запрещенных зон. Задача спортсмена – выполнить обводку зон при перемещении до заданных графиком тренировки участков тренировочной площади и/или удержаться в течении заданного времени от столкновения с запрещенной зоной в границах тренировочной площадки.
По патенту № 2635170 РФ [6],  известен способ определения асимметрии зрительного восприятия движущихся объектов. Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для определения асимметрии зрительного восприятия движущихся в противоположных направлениях объектов. На экране видеомонитора испытуемому предъявляют точечный объект и метку. Точечный объект движется по прямой горизонтальной линии. В момент предполагаемого совпадения движущегося точечного объекта с меткой испытуемый нажимает кнопку «Стоп». В момент нажатия кнопки «Стоп» фиксируют положение точечного объекта и вычисляют ошибку несовпадения положений точечного объекта и метки, значение ошибки запаздывания, взятое с положительным знаком, или ошибки упреждения, взятое с отрицательным знаком. Способ позволяет определить наличие и величину асимметрии зрительного восприятия и точность реакции при противоположном движении точечных объектов.
Недостатком вышеуказанных способов является то, что не один из них не позволяет количественно оценить асимметрию компонентов когнитивно-моторной функции человека в условиях перемещения управляемого объекта (УО) между мобильными объектами (МО).
Ни один из известных способов не может быть принят в качестве прототипа к предлагаемому способу определения асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека.
Технический результат предлагаемого способа заключается в достоверной многорежимной оценке асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека.
Технический результат достигается тем, что  испытуемому на экране монитора ПАК предъявляют для тестового перемещения  УО заданного размера и формы, а также заданное количество  МО заданного размера и формы, которые перемещаются на экране программно с заданной закономерностью.
Испытуемый, наблюдая за перемещениями МО, выявляет закономерность их перемещения и переводит поперек монитора, от предъявленной базы «Старт» до базы «Финиш» УО,  минуя столкновения с препятствующими движению  МО. Перемещение УО по полю монитора,  осуществляется при помощи джойстика или компьютерной мышки или при помощи сенсорных экранов. Размером УО, а также количеством, скоростью, размером и характером перемещения МО формируют уровень когнитивно-моторной нагрузки в каждом тесте. Характеристики УО и МО выбираются из библиотеки  ПАК и задаются исследователем с учетом подготовленности испытуемого. В моменты столкновения УО с МО фиксируется ошибка испытуемого, подается или не подается звуковой и/или световой сигнал.
Тест повторяется заданное число раз, которые разделены перерывами заданной длительности. Время удачных проходов  УО от базы «Старт» до базы «Финиш» фиксируется ПАК, вычисляется их среднеарифметическое значение. Для определения и оценки уровня асимметрии когнитивно-моторной функции испытуемого сравниваются среднеарифметические значения скорости перемещения  УО при проходах: слева направо и справа налево и/или снизу вверх и сверху вниз.
По максимальной безошибочной скорости действий испытуемого: определения оптимального маршрута УО и точности выполнения   теста при различных вариантах когнитивно-моторной нагрузки, судят об уровне его когнитивно-моторных способностей. По разнице среднеарифметических значений скорости перемещений УО в противоположных направлениях   судят об уровне   асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции испытуемого.
При этом сравниваются или не сравниваются показатели тестов, выполненных левой и правой рукой.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Предлагаемый способ оценки асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции осуществляется следующим образом. Исследователь выбирает из библиотеки компьютерных программ ту, которая, по его мнению, соответствует уровню возможностей испытуемого.
Далее на экране монитора ПАК испытуемому предъявляют заданное количество мобильных объектов (МО), которые перемещаются на экране программно с заданной закономерностью. Показывают демонстрационную версию теста. Объясняют условия и правила его проведения. Дают возможность выполнить несколько пробных перемещений УО по экрану монитора.
После команды «Старт» испытуемому предъявляют в зоне одной из середин границ экрана монитора УО и несколько МО. Испытуемый определяет закономерность перемещения МО и переводит УО на противоположную сторону середины монитора с максимально возможной скоростью без столкновений с МО. При этом испытуемый стремится не удаляться по площади монитора от отрезка «Старт» - «Финиш».
Время прохода УО от точки «Старт» до точки «Финиш», которые могут быть выделены на мониторе цветом, а также все столкновения УО с МО фиксируется ПАК. Вместе с этим ПАК фиксирует ошибками все контакты УО с границами поля тестирования (за исключением точек «Старт» и «Финиш»).
Перемещение УО по полю монитора может осуществляться при помощи джойстика, компьютерной мышки или при помощи сенсорных экранов. Уровень когнитивно-моторной нагрузки в тесте регулируется  размером УО,  количеством, скоростью, размером и характером перемещения МО. При этом исследователь может варьировать балансом когнитивной и моторной нагрузки.  Простые перемещения МО ( например, только поперек  перемещения УО) дают меньшую когнитивную нагрузку, а повышенную дают  МО со сложной закономерностью передвижения.
Время всех удачных проходов УО от точки «Старт» до  точки «Финиш» в каждой серии тестов фиксируется ПАК. Вычисляется  их среднеарифметическое значение. Для определения и оценки уровня асимметрии когнитивно-моторной функции испытуемого подсчитывается общее количество ошибок при выполнении серий теста, и сравниваются среднеарифметические значения скорости перемещения УО при проходах: слева направо и справа налево; снизу вверх и сверху вниз. При необходимости сравниваются показатели выполнения тестов правой и левой рукой.
По максимальной безошибочной скорости действий испытуемого, точности выполнения предложенных тестов при различных вариантах нагрузки на испытуемого, судят об уровне его когнитивно-моторных способностей. По разнице среднеарифметических значений скорости перемещений УО в противоположных направлениях левой и/или правой рукой судят об уровне асимметрии когнитивно-моторной функции человека.
Пример.
Испытуемый – студент, 19 лет, ведущая рука - правая, ведущая нога - правая, ведущий глаз - правый. Обследование проведено с использованием ноутбука Toshiba, тактовая частота процессора 2,3 ГГц, монитор размером по диагонали 15,6 дюймов, разрешение экрана монитора 1366×768 пикселей.
Испытуемому, после объяснения условий теста, в середине левой части экрана монитора компьютера (точка «Старт»), предъявили для перемещения в точку «Финиш» (правая средняя часть монитора) зеленую метку - УО диаметром 7 мм и пять красных МО диаметром 30 мм, передвигающихся с максимальной скоростью - 0.5 м/сек МО. Условия теста, включая вид перемещений МО, выбраны исследователем с учетом подготовленности испытуемого. МО предсказуемы для испытуемого. Предсказуемость изменения ситуации на мониторе определяется особенностью работы ПАК, который перемещает МО прямолинейными отрезками до столкновения их с границами экрана монитора и/или между собой,   программа  ПАК перемещает МО, как имитацию ударных взаимодействий абсолютно упругих тел равной массы согласно существующим законам механики.
Испытуемый, наблюдая за изменениями на мониторе, при помощи компьютерной мышки переводит УО без столкновений с МО в точку «Финиш» и обратно в точку «Старт» 30 раз. Проходы с ошибками – столкновениями с МО не засчитываются. В таких случаях ПАК подает звуковой и световой сигнал, и тест продолжается с точки «Старт»,  при тех же условиях, до выполнения необходимого числа удачных проходов в данном режиме  теста.
После выполнения необходимого числа проходов, заданных исследователем, ПАК автоматически высчитывает среднеарифметическое время прохода УО слева направо и справа налево, а также разницу этих показателей, по которым оценивают уровень асимметрии компонентов  когнитивно-моторной функции испытуемого. В данной серии разница среднеарифметических значений временных показателей  составила - 0.3 сек.
На основании полученных данных и условий теста, а также среднестатистических данных аналогичных исследований, специалисты могут сделать заключение об особенностях асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции испытуемого и его профессиональной пригодности.
Очевидно, что совокупность приемов и порядок практических действий в данном изобретении обеспечивает достижение заявленного технического результата.
При осуществлении заявляемого способа могут использоваться известные технические решения и средства, для создания тестов может быть использовано известное или оригинальное программное обеспечение.
Диагностика ФА играет большую роль при оценке профессионального потенциала и общего функционального состояния человека. Яркое проявление ФА должно быть своевременно определено корректными методами с последующей оценкой безопасности и возможного допуска человека к управлению мобильными объектами в объемах, где присутствуют динамичные препятствия, и предъявляется жесткий лимит времени для принятия эффективного решения в сложившихся пространственно-временных обстоятельствах.
Использование данного способа показывает эффективность и высокий потенциал предлагаемого изобретения. Данный способ позволяет определить количественные показатели  асимметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека в большом диапазоне режимов тестирования испытуемых. Сравнивая количественные результаты разновременных тестов, можно корректно определить динамику изменений ассиметрии компонентов когнитивно-моторной функции человека.
Таким образом, заявляемый способ с предложенными техническими ресурсами обладает новыми свойствами, обусловливающими получение заявленного технического результата. Являясь эффективным инструментом, данный способ расширяет арсенал исследовательских средств человека. Бесспорно, что предложенный способ позволяет получить количественные данные, которые ранее были недоступны для специалистов.
Источники информации
1. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. - М.: Медицина, 1981. - 288 с.
2. Поляков В.М., Колесникова Л.И. Функциональная асимметрия мозга в онтогенезе (обзор литературы отечественных и зарубежных авторов) // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2005. №5. С. 206-216.
3.  http://militaryarticle.ru/zarubezhnoe-voennoe-obozrenie/2004-zvo/7188-podgotovka-operatorov-bespilotnyh-letatelnyh  - Подготовка операторов беспилотных летательных аппаратов.
4.  https://stat.mil.ru/files/morf/Sbornik-konferencii-2017.pdf - Перспективы развития и применения комплексов с беспилотными летательными аппаратами.
5.Патент № 2557497 РФ, МПК А63В 71/00. Способ тренировки технико-тактических действий спортсмена в игровых видах спорта / Афоньшин В.Е.; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20.
6. Патент 2635170 РФ, МПК A61B 3/02 Способ определения асимметрии зрительного восприятия движущихся объектов / Порядин А.Е., Роженцов В.В., Сидоркина И.Г.; опубл. 09.11.2017, Бюл. № 12.