автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Метод, алгоритмическое, приборное и программно-техническое обеспечение оценки времени ощущения зрительного анализатора

На правах рукописи

АЛИЕВ МАРАТ ТУФИКОВИЧ

МЕТОД, АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ, ПРИБОРНОЕ И ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ ОЩУЩЕНИЯ ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА

Специальность: 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 2006

Работа выполнена на кафедре проектирования и производства электронно-вычислительных средств Марийского государственного технического университета

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Роженцов Валерий Витальевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Песошин Валерий Андреевич

кандидат технических наук Сапаров Игорь Борисович

Ведущая организация: Институт проблем информатики

АН РТ, г. Казань

Защита состоится «$ » ОК/7?Я 2006 г. в /3 часов на заседании

диссертационного совета Д 212.079.64 при Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева по адресу: 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева.

Автореферат разослан <1У7» ¿¿Р2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент В.А. Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Процессы восприятия и переработки информации, поступающей из внешнего мира, являются одними из наиболее важных как в повседневной, так и профессиональной деятельности человека. Большую роль в процессе получения информации играет зрительный анализатор (ЗА) человека, обеспечивающий получение более 80% ее объема. Наибольший интерес при исследовании ЗА представляют зрительные функции, среди которых выделяют светоощущение, цветоощущение и критическую частоту световых мельканий (КЧСМ), то есть частоту световых мельканий, которую глаз вследствие инерционности воспринимает как постоянное свечение.

Явление инерционности обусловлено наличием временных параметров процессов восприятия и переработки зрительной информации, таких как время ощущения (ВО) и время восстановления ЗА, и используется при создании всевозможных технических приборов, связанных с выводом и отображением информации. В связи с широким внедрением информационных технологий в повседневную деятельность человека инерционность зрения приобретает особую значимость.

При восприятии и переработки простой зрительной информации в виде световых импульсов помимо КЧСМ, ВО и времени восстановления выделяют время суммации. Вопросы оценки КЧСМ, времени восстановления и времени суммации рассмотрены в работах В.В. Волкова, A.B. Луизова, Н.Ф. Подвигина, В.В. Роженцова, И.А. Шевелева и многих других, а вопросы оценки времени ощущения - в работах C.B. Кравкова, Е.Е. Сомова и других. Однако существующие методы и инструментальные средства оценки ВО ЗА обладают низкой точностью.

Исходя из вышеизложенного, разработка метода, алгоритмического, приборного и программно-технического обеспечения для повышения точности оценки ВО ЗА является актуальной задачей, имеющей существенное значение для отраслей знаний, связанных с исследованием процессов восприятия и переработки зрительной информации.

Объектом исследования являются инструментальные средства оценки временных параметров процессов восприятия и переработки зрительной информации.

Предметом исследования является методическое, алгоритмическое, приборное и программно-техническое обеспечение инструментальных средств оценки ВО ЗА.

Целью работы является повышение точности оценки и практическая реализация метода и инструментальных средств оценки ВО ЗА.

Научная задача работы заключается в создании метода и синтезе инструментальных средств оценки ВО ЗА.

Для достижения поставленной цели и задачи необходимо решить следующие вопросы:

1. Предложить модели процессов ощущения ЗА и зрительного воспри-

ятия парных световых импульсов;

2. Разработать метод и методику оценки ВО ЗА;

3. Разработать приборы и аппаратно-программные средства для оценки ВО ЗА, обеспечивающие повышение ее точности;

4. Провести экспериментальные исследования по оценке ВО ЗА, сравнительной точности оценок КЧСМ и ВО ЗА, исследовать возможность использования ВО ЗА для оценки зрительного и мышечного утомления.

Методы исследований. Для решения обозначенной цели и задачи в диссертационной работе использовались аналитические методы, аппарат теории автоматического управления, методы алгоритмизации и имитационного моделирования, теории математической статистики.

Достоверность полученных результатов. Сформулированные в диссертационной работе научные положения и рекомендации обоснованы теоретическими решениями, результатами компьютерного моделирования и экспериментальными данными и не противоречат известным положениям, полученными другими авторами; базируются на строго доказанных выводах; обеспечиваются корректной постановкой экспериментов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены структурно-функциональные модели прямого пути и ЗА в целом, модели ганглиозной клетки, нейронов наружного коленчатого тела (НКТ) и зрительной коры головного мозга, позволившие построить имитационные модели процессов ощущения ЗА и зрительного восприятия парных световых импульсов;

2. Разработаны метод и методика оценки ВО ЗА, позволившие создать на их основе новые инструментальные средства повышенной точности;

3. Разработаны алгоритмы работы и структура приборов и аппаратно-программного комплекса (АПК) для оценки ВО ЗА, обеспечивающие повышение ее точности;

4. Установлено, что анализ динамики ВО ЗА позволяет оценить степень зрительного и мышечного утомления.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке:

1. Моделей, позволивших построить имитационные модели процессов ощущения ЗА и восприятия парных световых импульсов, которые качественно и количественно отображают значение ВО ЗА;

2. Метода оценки ВО ЗА, являющегося базой для разработки новых инструментальных средств.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработаны и внедрены приборы для оценки ВОЗА — ИВО-1, ИВО-2, ИВО-3 и АПК для автоматизации оценки ВО ЗА, обеспечивающие повышение ее точности;

2. Проведены экспериментальные исследования оценок ВО ЗА и утомления человека, позволившие дать рекомендации по применению метода

оценки, диапазона и скорости изменения, шага дискретизации параметров предъявляемых импульсных последовательностей.

Публикации и апробация результатов. Основные научные результаты опубликованы в 15 работах, из них 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 2 патента РФ, 1 свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы д ля ЭВМ, 4 статьи и 7 работ в материалах и трудах конференций.

С целью апробации основные результаты исследований докладывались и обсуждались на: 2-й научно-технической конференции «Тренажерные технологии и симуляторы — 2003» (Санкт-Петербург, 2003 г.); 3-й ежегодной международной научно-практической конференции «Инфокоммуника-ционные технологии глобального информационного общества» (Казань, 2005 г.); 6-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005 г.); региональной научно-практической конференции «Физическая культура, спорт и здоровье» (Йошкар-Ола, 2005 г.); всероссийской научно-практической конференции «Методы и устройства в психофизиологических исследований человека» (Йошкар-Ола, 2004-2005 гг.); международной научно-практической конференции «Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии» (Новочеркасск, 2005 г.); VI международной научно-практической конференции «Здоровье и Образование в XXI веке» (Москва, 2005 г.); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МарГТУ (2003-2006 гг.).

Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований использованы: при выполнении госбюджетной НИР «Методы и средства исследования функционального состояния зрительной системы и организма человека» по плану Марийского государственного технического университета, номер госрегистрации №01.2.00306970 (2003-2005 гг.); в про-ектно-конструкторской деятельности ОАО «Биомашприбор» (г. Йошкар-Ола); в научных исследованиях зрительного утомления при зрительно-напряженном труде на кафедре медицины и гигиены труда с курсом медицинской экологии ПДО в Казанском государственном медицинском университете (г. Казань); при выполнении научно-исследовательской работы по теме «Исследование функционального состояния организма человека психофизиологическими методами» на кафедре теоретических основ физического воспитания Марийского государственного педагогического института (г. Йошкар-Ола); в учебном процессе специальности 220500 «Конструирование и технология электронно-вычислительных средств» кафедрой «Проектирование и производство электронно-вычислительных средств» Марийского государственного технического университета (г. Йошкар-Ола).

Пути дальнейшей реализации результатов работы. Научные и практические результаты, полученные в диссертации, могут быть использованы в офтальмологии, офтальмоэргономике, психофизиологии, в эксперимен-

тальной психологии, физиологии и гигиене труда и спорта.

Дальнейшее развитие научных исследований целесообразно проводить по изучению индивидуальных процессов адаптации человека к внешним нагрузкам, индивидуальных особенностей динамики психофизиологического состояния.

На защиту выносятся:

1. Структурно-функциональные модели прямого пути и ЗА в целом, модели ганглиозной клетки и формального нейрона, позволившие с использованием известных передаточных функций клеток сетчатки построить имитационные модели процессов ощущения ЗА и восприятия парных световых импульсов, которые качественно и количественно отображают значение ВО ЗА;

2. Метод и методика оценки ВО ЗА, позволившие создать на основе взаимосвязанности методического, алгоритмического, приборного и программно-технического обеспечения новые инструментальные средства;

3. Алгоритм работы и структура приборов для оценки ВО ЗА, обеспечивающие повышение ее точности.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 162 страницы, в том числе 67 рисунков и 6 таблиц, список литературы из 174 наименований на 19 страницах, приложения на 11 страницах.

Автор выражает благодарность профессору кафедры гигиены, медицины труда с курсом медицинской экологии ПДО КГМУ, д.м.н. Ситдиковой И.Д. за научные консультации.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сведения о личном вкладе автора. Автором выполнен анализ основных направлений в моделировании ЗА, существующих методов и инструментальных средств для оценки зрительных функций и временных параметров процессов восприятия и переработки зрительной информации; предложены модели процессов ощущения ЗА и зрительного восприятия парных световых импульсов; разработаны метод и методика оценки ВО ЗА; разработаны алгоритмы работы и структура приборов для оценки ВО ЗА; разработан алгоритм программы для АПК; проведены экспериментальные исследования, обработка и анализ данных, сделаны выводы.

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются объект, предмет, цель и задача исследования, отмечены методы исследования, достоверность и новизна полученных результатов, их теоретическая значимость и практическая ценность, приведены данные о публикации, апробации и реализации результатов, сформулированы научные положения, выносимые на защиту, приведены данные о структуре и объеме диссертации, дается краткий обзор диссертации по главам.

В первой главе выполнен анализ методов и приборов оценки зрительных функций и временных параметров процессов восприятия и переработки зрительной информации.

Выявлены основные направления в моделировании ЗА, приведен обзор известных методов оценки временных параметров зрительного восприятия, сопоставлены их возможности, проанализированы основные недостатки и ограничения. Рассмотрена история создания и развития приборов для оценки зрительных функций и временных параметров зрительного восприятия. Показано, что существующие методы и инструментальные средства оценки для определения ВО ЗА обладают низкой точностью.

Выявлено, что зрительный, а также мышечный вид утомления трудно поддается количественному учету и оценке, не до конца решены вопросы учета индивидуальных особенностей процессов адаптации человека к зрительно-напряженной и мышечной нагрузке.

Вторая глава посвящена разработке моделей процессов ощущения ЗА, зрительного восприятия парных световых импульсов и метода оценки ВО ЗА.

Для моделирования процесса ощущения ЗА на основе анализа литературных данных предложена структурно-функциональная модель прямого пути, отображающая прохождение возбуждения от нижних уровней ЗА к верхним, представленная на рис. 1.

ТИ,. ^ БКдп !_»[ гк [_>[ нкт |->Г

ФРК

нзк

ОиТзд ->

Рис. 1. Структурно-функциональная модель прямого пути ЗА. 1И - входной сигнал; ФРК - фоторецепторные клетки; БКоп - биполярные клетки оп-канала; ГК - ганглиозные клетки; НКТ - наружно-коленчатое тело; НЗК - нейроны зрительной коры головного мозга; ОШза - выходной сигнал ЗА.

Системы передачи и обработки информации принято характеризовать передаточными функциями, которые для фоторецепторных ФРК и биполярных клеток оп-канала БКоп имеют вид: 1,33 0,02в

\Уфрк (s) =

W

бк<

,00 =

1 +0,006 s (l + 0,01s)(l + 0,006 s) °'5 ■[f,(x) + f2(x>],

О) (2)

(1 + 0,12з)(1 + 0,5э)

где б — оператор Лапласа; ^(х), Г2(х) — независимые от времени нелинейные функции.

иэз

IN

->

ЭЗ

OUT

Рис. 2. Модель ганглиозной клетки и нейронов прямого пути ЗА. IN - входной сигнал; ЭЗ - элемент задержки; иэз - сигнал на выходе элемента задержки; f- функция активации в виде жесткой ступеньки; OUT - выходной сигнал.

Модель ганглиозной клетки, сигнал на выходе которой импульсный, модель нейронов НКТ и зрительной коры головного мозга прямого пути ЗА представлены в виде элемента задержки с функцией активации, как показано на рис. 2.

Функция активации имеет вид: 1» ^эз > ипор; О, иэз^ипор,

оит =

где ТЛэз — сигнал на выходе элемента задержки; ипор — пороговый уровень возбуждения.

Имитационная модель ощущения светового импульса ЗА построена на основе предложенной структурно-функциональной модели прямого пути ЗА, включающей предложенные модели ганглиозной клетки, нейронов НКТ и зрительной коры головного мозга, известных передаточных функций фо-

торецепторных и биполярных клеток сетчатки, с использованием пакета прикладного программного обеспечения академической версии У1з8ип 4.5.

На вход имитационной модели подавался импульс в виде единичного скачка с амплитудой, большей надпороговой, обеспечивающей наличие сигнала на выходах клеток

Ч

I » >

I

Рис. 3. Эпюры входных и выходных сигналов имитационной модели ощущения светового импульса ЗА. а - на входе имитационной модели; б — на выходе имитационной модели.

сетчатки и нейронов, как представлено на рис. 3. В результате имитационного моделирования установлено, что ВО ЗА составляет 11,5 мс.

Для моделирования

►[ЖНИЖН*

ГпГЬ>

Шк&иТзА

Рис. 4. Структурно-функциональная модель ЗА. 1Ыо„ - входной сигнал оп-канала; Ш0(т - входной сигнал о!Г-канала; ФРК - фоторецспторные клетки; ГРК -горизонтальные клетки; БК - биполярные клетки; ГК -ганглиозные клетки; ПКТ - наружное коленчатое тело; ИЗК - нейроны зрительной коры головного мозга; ОиТзд - выходной сигнал ЗА.

зрительного восприятия световых импульсов на основе анализа литературных данных предложена структурно-функциональная модель ЗА в виде сложной иерархической системы с обратными связями, представленная на рис. 4. Зрительное восприятие световых импульсов

рассматривается для условии повседневной трудовой деятельности с нормативным уровнем освещенности, поэтому влияние палочковых биполярных клеток, работающих при низком уровне освещенности, не учитывается. Передаточные функции биполярных клеток оГ£-канала БК0{Т и горизонтальных клеток ГРК имеют вид:

1 ... ОДз

XV

бкогг

(5) =

1 + 0,0158

(1 +0,015 з)(1 +0,18)'

(4)

WrpK (s) =

0,1

0,01s

(5)

1 + 0,038 (1 + 0,05з)(1 + 0,03э) ' На основе известной модели формального нейрона А.Н. Радченко, в которой не учитывается изменение весов синаптических связей нейрона и возможные комбинации соотношений возбуждения и торможения, предложена структурно-функциональная модель нейронов НКТ и зрительной коры головного мозга, представленная на рис. 5. >Г

V-

I СУВС I

гм+|

I

С"

Кденд[

,ендриты|

>1

»

сома

AUnon

Глз^

I

I

IN 1

I rn-Й

!Ь>

I I

__I _

ГФП

U:

£ вых

Com.

аксон

ЭЗ

СУВС

Лг-

IN

оит ->

IN

Рис. 5. Структурно-функциональная модель нейрона. IN + — входы возбуждающих сигналов дендритов; IN " — входы тормозных сигналов денд-ритов; С + - входы возбуждающих сигналов сомы; С " - входы тормозных сигналов сомы; СУВС — схема управления весами синапсов; J13 + - линия задержки, отражающая задержку в эквивалентном дендрите возбуждающих сигналов; ЛЗ " — линия задержки, отражающая задержку в эквивалентном дендрите тормозных сигналов; L - сумматор возбуждающих и тормозных сигналов; СФП - схема формирования порога срабатывания нейрона; U2 вых -сигнал на выходе сумматора, вызванный воздействием входных сигналов; AUnop - величина изменения порога срабатывания нейрона; Comp - аналоговый компаратор, производящий сравнение сигнала на выходе сумматора с порогом срабатывания нейрона; ЭЗ - элемент задержки, отражающий задержку в аксоне нейрона; IN - воздействующий сигнал нейрона верхнего уровня; OUT - выходной сигнал нейрона

Модель нейрона является пороговым элементом, работающим по принципу «все или ничего», условие возбуждения нейрона имеет вид:

■°ит-{о и.">и": (6)

и„ su

пор '

где им = им нач + и2 вых — величина мембранного потенциала; им нач — начальная величина мембранного потенциала при отсутствии входных сигналов; и^ вых — величина потенциала, вызванная воздействием входных сигналов.

Пороговый уровень возбуждения нейрона при воздействии входных сигналов равен:

U„„0(t + 1) =

Unop(t) - AU

пор»

пор \

где AU

пор

OUT(t) = 0; ^Unop(t) + AUnop, OUT(t) = 1, величина изменения уровня возбуждения нейрона.

OUT(t +1) =

Тогда условие возбуждения нейрона имеет вид:

1. имнач + и2вых о +1) > ипор(1) - Аипор,

оит(г) = 0;

о, имнач + и2вых(1+1)^ипор(0 + дипор, оит(о = 1.

Имитационная модель зрительного восприятия парных световых импульсов построена на основе предложенной структурно-функциональной модели ЗА, предложенных моделей ганглиозной клетки и формального нейрона, известных передаточных функций фоторецепторных, биполярных и горизонтальных клеток сетчатки, с использованием пакета прикладного программного обеспечения академической версии \%8пп 4.5.

На вход имитационной модели подавалась пара прямоугольных импульсов длительностью 200 мс, так как РП нейронов, воспринимающие стимулы, вначале появляются, затем ослабляются, фрагментируются и исчезают через 100-200 мс после появления светового стимула. После этого нейронные структуры приходят в исходное состояние и становятся готовыми к восприятию нового стимула. Длительность межимпульсного интервала (МИИ) при моделировании принята равной 60 мс, так как формирование зоны возбуждения рецептивных полей нейронов заканчивается через 60-70 мс после предъявления светового стимула. Эпюры входных и выходных сиг-

т

Т71Г

1«

б

J

___________)-------

J

Рис. 6. Эпюры входных и выходных сигналов имитационной модели времени

ощущения ЗА. а - на входе имитационной модели; б — на выходе имитационной модели, налов для порогового МИИ, представлены на рис. 6. В результате имитационного моделирования установлено, что два световых импульса сольются при пороговом МИИ тпор, равном 11 мс. Результаты имитационного эксперимента совпадают с данными, полученными посредством натурных измерений, что свидетельствует об адекватности предложенной модели.

Для оценки ВО ЗА разработан метод, который заключается в предъявлении испытуемому последовательности парных световых импульсов длительностью Ъ разделенных МИИ длительностью т, повторяющихся через заданный интервал времени Т, как показано на рис. 7.

I,

Ш

Рис.7. Временная диаграмма последовательности парных световых импульсов.

определить ВО ЗА, то есть on—канала, по равному ему ВО off—канала.

Так как в ЗА оп— и оГ£-каналы, формирующие соответственно сигналы о появлении и окончании светового импульса, функционируют независимо друг от друга, а динамика их сходна, то это позволяет

,ton

,Toff

V.

-> —

Парные световые импульсы и вызываемые ими зрительные ощущения при оценки ВО представлены на рис. 8.

При предъявлении испытуемому двух световых импульсов длительностью t > топ, разделенных МИИ длительностью т > тПОр (рис. 8а), off-канал ЗА после окончания первого импульса возбуждается и формирует сигнал, свидетельствующий о его окончании, поэтому у испытуемого возни-

Рис. 8. Временные диаграммы парных световых импульсов и вызываемых ими зрительных ощущений при оценки ВО. кает субъективное ощущение раздельности двух световых импульсов (рис. 86). При уменьшении длительности МИИ между двумя световыми импульсами до значения т = тпор (рис. 8в) о£Г-канал ЗА после окончания первого импульса не успевает возбудиться и сформировать сигнал, свидетельствующий о его окончании, и у испытуемого возникает субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в один (рис. 8г). Длительность порогового МИИ тпор между двумя световыми импульсами в паре, при которой достигается субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в паре в один, определяет пороговое значение ВО оГГ-канала ЗА или равного ему значения ВО оп-канала ЗА.

Разработанный метод оценки ВО ЗА позволяет уменьшить время подготовительного периода, упростить процедуру и уменьшить время исследований, проводить их без использования сложного оборудования в естественных условиях профессиональной деятельности.

В третьей главе разработаны методика, алгоритм работы, структура' приборов и АПК для оценки ВО ЗА.

Разработанная методика оценки ВО ЗА основанная на методе последовательного приближения с постепенным и дискретным изменением длительности МИИ. Скорость постепенного изменения МИИ на последнем этапе принята равной 1 мс/с, шаг дискретного изменения - 0,1 мс.

При оценке времени ощущения ЗА на основе данных имитационного эксперимента начальная длительность МИИ принята равной 30 мс. Временной интервал повторения парных импульсов выбран из условия устранения эффекта маскировки, который отсутствует или слабо выражен при времени повторения, равном 500 мс.

Оценка ВО выполняется путем измерения длительности порогового МИИ время-импульсным методом с использованием кварцевого генератора частотой 1МГц. Интенсивность световых импульсов при оценке ВО регулируется и методом визуального фотометрирования выравнивается с

интенсивностью эталонного источника при частоте световых мельканий, соответствующей индивидуальной подпороговой КЧСМ.

Для реализации предложенного метода и методики оценки ВО ЗА разработаны приборы ИВО-1, ИВО-2 и ИВО-3. Временная диаграмма изменения МИИ в приборе ИВО-1 представлена на рис.9, алгоритм работы прибора - на рис. 10, структурная схема - на рис. 11.

^ Начало ^

То Т, Т2

Т4

Установка исходного состояния

Формирование начальной после-

Рис. 9. Временная диаграмма изменения МИИ в приборе ИВО-1.

Испытуемому предъявляется последовательность парных световых импульсов. На первом этапе (рис. 9, интервал времени Т,-Т2) испытуемый уменьшает длительность МИИ с постоянной скоростью, равной V! мс/с, до момента субъективного ощущения слияния двух световых импульсов в паре (рис. 9, момент времени Т2). На втором этапе (рис. 9, интервал времени Т2-Т3)

— увеличивает длительность МИИ с постоянной скоростью, равной У2 мс/с, до момента субъективного ощущения раздельности двух световых импульсов в паре (рис. 9, момент времени Т3). На последнем этапе (рис. 9, интервал времени Т3-Т4)

— уменьшает длительность МИИ с постоянной скоростью, равной У3 мс/с, до момента субъективного ощущения слияния двух световых импульсов в паре в один (рис. 9, момент времени Т4). Длительность МИИ в момент времени Т4 принимается равным значению ВО ЗА.

Прибор работает следующим образом. При включении питания блок формирования импульсов вырабатывает последовательность парных импульсов (рис. 7), которые поступают на источник световых импульсов.

Рис. 10. Алгоритм работы прибора ИВО-1.

Блок Блок Источник

управле- —> формир. —> световых

ния импульсов импульсов

> *

Блок Блок

вычисл. —> индика-

ВО ции

Рис. 11. Структурная схема прибора ИВО-1.

Блок Блок Источник

управле- —> формир. -> световых

ния импульсов импульсов

Блок Блок Блок

вычисл. > вычисл. > индика-

ВО ср.арифм. ции

Испытуемый через блок управления подбирает индивидуальное время повторения парных световых импульсов и изменяет методом последовательного приближения длительность МИИ до момента субъективного ощущения слияния двух световых импульсов в паре в один. Далее в блоке вычисления ВО вычисляется значение длительности порогового МИИ, равного ВО ЗА, которое отображается в блоке индикации.

Для расширения функциональных возможностей разработан прибор ИВО-2, отличающийся тем, что в него дополнительно введен блок вычисления среднеарифметического значения ВО ЗА в серии измерений, что позволяет упростить обработку экспериментальных данных. Временная диа-

Рис. 12. Структурная схема прибора ИВО-2.

грамма изменения МИИ и работа прибора ИВО-2 аналогична прибору ИВО-1, структурная схема представлена на рис. 12.

Для увеличения точности оценки разработан прибор ИВО-3, временная диаграмма изменения МИИ в приборе представлена на рис.13, алгоритм его работы - на рис. 14, структурная схема — на рис.15.

Испытуемому предъявляется последовательность парных световых импульсов. На первом этапе (рис 13, интервал времени То-Т^ испытуемый увеличивает длительность МИИ с т° Т2 шагом 0,5 мс до момента субъектив-

. Рис. 13. Временная диаграмма Ного ощущения раздельности . двух изменения МИИ в приборе ИВО-3 световых импульсов в паре (рис 13, момент времени ТО, на втором этапе (рис 13, интервал времени Т,-Т2) -уменьшает длительность МИИ с шагом 0,1 мс до момента субъективного ощущения слияния двух световых импульсов в паре в один (рис 13, момент времени Тг)- Длительность МИИ в момент времени Т2 принимается равным значению ВО ЗА.

Прибор работает следующим образом. При включении питания, как и в предыдущих приборах, вырабатывается последовательность парных импульсов, которая поступает на источник световых импульсов. Испытуемый нажатием необходимого числа раз кнопки «Увеличение МИИ» блока управления увеличивает дискретно длительность МИИ до момента субъ-

С Начало 3

Установка исходного состояния

Формирование начальной последовательности

К Второй X этап /

Уменьшаем МИИ с шагом 0,1 мс

X

Фиксация результата

Вычисление результата оценки

Увеличение МИИ с шагом 0,5 мс 3-

ективного ощущения раздельности двух световых импульсов в паре. Далее испытуемый нажатием необходимого числа раз кнопки «Уменьшение МИИ» блока управления дискретно уменьшает длительность МИИ до момента субъективного ощущения слияния двух световых импульсов в паре в один и фиксирует ее нажатием кнопки «Фиксация» блока управления. Длительность МИИ в этот момент времени принимается равной значению ВО ЗА, которое отображается на индикаторах блока индикации.

Вывод результата оценки на индикацию

^ Конец"^)

Блок Блок

управле- формир.

ния импульсов

Ф ф

Блок счета Блок

импульсов >> формир.

МИИ

Источник световых импульсов

Рис. 15. Структурная схема Рис. 14. Алгоритм работы прибора ИВО-3.

прибора ИВО-3.

Для автоматизации оценки ВО ЗА разработан АПК, выполненный на базе ПЭВМ, в состав которого входит пульт испытуемого и тубус с источником световых импульсов. Программное обеспечение позволяет выполнять следующие функции: регистрацию испытуемого; оценку ВО ЗА; запись данных в архив.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований ВО ЗА с использованием разработанных приборов и АПК.

В качестве испытуемых были отобраны 30 практически здоровых людей в возрасте от 18 до 22 лет с нормальным или скорректированным зренйем.

Каждый испытуемый выполнял в одной серии 13 измерений, 3 начальных результата из анализа и обработки исключались. Результаты статистической обработки представлены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты статистической обработки данных оценки

Параметр Ср.арифметическое Медиана Доверительный интервал

Время ощущения 5,5-18,6 11,4 [10,1; 13,5]

Для исследования сравнительной точности оценки КЧСМ и ВО ЗА выполнены измерения по группе из 15 испытуемых. Результаты статистической обработки данных оценки с указанием уменьшения среднеквадратичного отклонения (СКО) в процентах, определяющего увеличение точности оценки ВО ЗА по сравнению с точностью оценки КЧСМ, представлены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты статистической обработки точности индивидуальных

_ оценок КЧСМ и ВО ЗА ___

Параметр Ср.арифметическое СКО Уменьшение СКО, %

КЧСМ 39,9-44,3 0,189-0,340 -

Время ощущения 6,7-16,5 0,151-0,271 19,9-28,7

Результаты статистической обработки данных увеличения точности оценки ВО ЗА в сравнении с точностью оценки КЧСМ по группе представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты статистической обработки значений увеличения точности оценки

Параметр Уменьшение СКО Медиана Доверительный интервал

Увелич. точности 19,9-28,7 22,5 Г20,4; 24,9]

Для определения степени зрительного утомления по динамике значения ВО ЗА проведены экспериментальные исследования. В эксперименте приняли участие 10 предварительно обученных практически здоровых испытуемых - операторов ЭВМ.

Графики динамики ВО ЗА и процентного содержания ошибок М в набранном тексте, являющегося диагностическим параметром зрительного утомления, для одного из, испытуемых, полученные по результатам тестирования, представлен на рис. 16, где выделено время регламентированных перерывов. Анализ графиков изменения ВО позволяет оценить индивидуальный характер адаптации человека к зрительно-напряженной работе. Исследование показало, что время ошибок М. ощущения является индикатором

зрительного утомления и позволяет своевременно внести коррективы объема и интенсивности нагрузки, рационально организовать время и длительность рабочих перерывов и повысить производительность труда.

Для определения степени мышечного утомления по динамике значения ВО ЗА проведены экспериментальные исследования с использованием ве-

Рис.16. График динамики значения ВО ЗА и процентного содержания ошибок в набранном тексте испытуемого И.8. По горизонтальной оси — время, час. мин; по вертикальной оси - измеряемые параметры: слева - ВО, мс, справа - процент

лоэргометра при работе сидя. Во время тестирования осуществлялся контроль сердечной деятельности, артериального давления, общего состояния и внешнего вида испытуемого, изменения которых служили основанием для определения времени наступления утомления, перехода от состояния утомления к состоянию переутомления и прекращения тестирования.

В экспериментальных исследованиях приняли участие 18 предварительно обученных испытуемых, из них нетренированных испытуемых 10, тренированных - 8. Графики динамики ВО ЗА и частоты сердечных сокращений для двух испытуемых из числа обследованных, полученные по результатам тестирования, представлены на рис. 17,18.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

РиС. 17. График динамики значения ВО ЗА и ЧСС испытуемого И.1, 21 год, физической культурой и спортом не занимается. По горизонтальной оси - время измерения, мин; по вертикальной оси: слева - ВО, мс; справа - ЧСС, уд/мин.

О 2 4 6 |ИМ2 14И|> 20 22 24 262Я303234Э6Э««>42М46«|

Рис. 18. График динамики значения ВО ЗА и ЧСС испытуемого И. 14, 19 лет, 1 разряд по лыжным гонкам.

По горизонтальной оси — время измерения, мин; по вертикальной оси: слева - ВО, мс; справа - ЧСС, уд/мин.

Анализ графиков изменения ВОЗА, отображающих индивидуальный характере адаптации человека к мышечной нагрузке, позволяет выделить следующие периоды работоспособности: врабатывания (этап 1); работа с утомлением (этап II); острого утомления (этап III), когда следует заканчивать тестирование или тренировку.

В результате экспериментальных исследований установлено, что динамика ВО ЗА позволяет оценить степень мышечного утомления и своевременно внести коррективы объема или интенсивности нагрузки.

В заключении формулируются выводы, и приводится перечень основных результатов, полученных в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложены структурно-функциональная модель прямого пути ЗА, модели ганглиозной клетки, нейронов НКТ и зрительной коры головного мозга, позволившие с использованием известных передаточных функций фоторецепторных и биполярных клеток сетчатки построить имитационную модель процесса ощущения ЗА.

Предложены структурно-функциональная модель ЗА и формальная модель нейрона, позволившие с использованием модели ганглиозной клетки, и

известных передаточных функций фоторецепторных, биполярных и горизонтальных клеток сетчатки построить имитационную модель восприятия парных световых импульсов.

Имитационные модели процесса ощущения и восприятия парных световых импульсов позволяют качественно и количественно отобразить значение ВО ЗА.

2. Разработан метод оценки ВО ЗА с использованием парных световых импульсов, защищенный патентом 2231293 РФ на изобретение, не имеющим прототипа, являющийся базой для разработки новых инструментальных средств.

Разработана методика оценки ВО ЗА, основанная на методе последовательного приближения с постепенным и дискретным изменением длительности МИИ.

3. Разработаны и внедрены опытные экземпляры приборов для оценки ВО ЗА. В приборах ИВО-1 и ИВО-2 реализован метод последовательного приближения с постепенным изменением длительности МИИ между световыми импульсами. В приборе ИВО-2 предусмотрено вычисление среднеарифметического значения в серии измерений. В приборе ИВО-3 используется дискретное изменение длительности МИИ между световыми импульсами. На устройство ИВО-1 получен патент 2271742 РФ на изобретение.

Для автоматизации оценки ВО ЗА разработан АПК на базе ПЭВМ. На программное обеспечение получено свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ.

4. В результате экспериментальных исследований установлено, что индивидуальное время ощущения по группе из 30 испытуемых находится в пределах от 5,5 до 18,6 мс, медиана распределения равна 11,4 мс, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [10,1 мс; 13,5 мс].

Выполнен сравнительный анализ точности оценки КЧСМ и ВО ЗА. Точность оценки ВО ЗА выше точности оценки КЧСМ и находится в пределах от 19,9 до 28,7%, медиана распределения равна 22,5 %, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [20,4%; 24,9%].

В результате экспериментальных исследований установлено, что анализ динамики ВОЗА позволяет оценить степень зрительного и мышечного утомления.

Основные результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Роженцов, В.В. Математическая модель сетчатки / В.В. Роженцов, И.В. Петухов, М.Т. Алиев // Методы и средства в психофизиологических исследованиях человека: Сборник научных статей / Под ред. В.В. Роженцова. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. - С. 36-40.

2. Патент 2231293 РФ, А 61 В 5/16. Способ определения времени возбуждения зрительного анализатора человека / В.В. Роженцов, М.Т. Алиев (РФ). - Опубл. 27.06.2004, Бюл. №18. ..

3. Алиев, М.Т. Метод определения времени возбуждения зрительного анализатора / М.Т. Алиев // Методы и средства в психофизиологических "исследовашшх человека: Сбор-

ник научных статей / Под ред. В.В. Роженцова. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - С. 4-8.

4. Роженцов, В.В. Модель зрительного анализатора / В.В. Роженцов. И.В. Петухов, М.Т. Алиев // Сборник статей студентов, аспирантов и докторантов по итогам научно-технических конференций МарГТУ в 2003 г. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - С. 180-184.

5. Роженцов, В.В. Время ощущения зрительного анализатора человека / В.В. Роженцов, М.Т. Алиев // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2005. - № 3 (39). - С. 20-23.

6. Алиев, М.Т. Психофизиологический метод исследования функционального состояния человека / М.Т. Алиев, В.В. Роженцов // Здоровье и Образование в XXI веке: Материалы VI международной научно-практической конференции. — М.: Изд-во РУДЫ, 2005 г. _ с. 43-44.

7. Алиев, М.Т. Структурная модель прямого пути зрительного анализатора / М.Т. Алиев, В.В. Роженцов // Актуальные проблемы современной науки: Труды 1-го Международного форума (6-й Международной конференции молодых ученых и студентов). Естественные науки. Часть 1, 2: Математика. Математическое моделирование. — Самара: Изд-во СамГТУ, 2005. - С. 11-14.

8. Роженцов, В.В. Модель зрительного ощущения парных световых импульсов / В.В. Роженцов, М.Т. Алиев // Методы и устройства в психофизиологических исследованиях человека: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. - С. 13-22.

9. Алиев, М.Т. Методика определения времени ощущения зрительного анализатора / М.Т. Алиев // Методы и устройства в психофизиологических исследованиях человека: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. - С. 27-30.

10. Патент 2271742 РФ, А 61 В 5/16. Устройство для определения времени возбуждения зрительного анализатора человека / М.Т. Алиев, А.Г. Исаев, В.В. Роженцов, (РФ). -Опубл. 20.03.2006, Бюл. № 8.

11. Алиев, М.Т. Устройство для измерения времени ощущения зрительного анализатора / М.Т. Алиев // Методы и устройства в психофизиологических исследованиях человека: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. - С. 54 - 57.

12. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005610654 от 17.03.2005. Программа для определения временных параметров инерционности зрительной системы человека// В.В. Роженцов, И.В. Петухов, М.Т. Алиев.

13. Алиев, М.Т. Аппаратно-программный комплекс для исследования времени ощущения зрительного анализатора / М.Т. Алиев, В.В. Роженцов // Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии: материалы VI Междунар. научн.-практич. конф. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005. - 20-22.

14. Алиев, М.Т. Исследование функционального состояния человека методом определения времени ощущения зрительного анализатора / М.Т. Алиев // Физическая культура, спорт и здоровье: Сборник научных статей. - Йошкар-Ола: МГПИ, 2005. - С. 10-12.

15. Ситдикова, И.Д. Время ощущения зрительного анализатора как индикатор зрительного утомления / И.Д. Ситдикова, В.В. Роженцов, М.Т. Алиев // Методы и устройства в психофизиологических исследованиях человека: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. - С. 48-50.

Усл.печ.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 3421

РИЦ МарГТУ. 424006 Йошкар-Ола, Панфилова, 17

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ ВОСПРИЯТИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ.

1.1. Сенсорные системы человека.

1.2. Зрительный анализатор.

1.2.1. Строение сетчатки и моделирование зрительного анализатора.

1.2.2. Математический аппарат динамики возбуждения нервной клетки.

1.3. Зрительные функции и временные параметры процессов восприятия и переработки зрительной информации.

1.3,1. Зрительные функции.

1.3.2 Временные параметры процессов восприятия и переработки зрительной информации.

1.4. Методы оценки временных параметров зрительного восприятия.

1.4.1. Методы оценки времени ощущения зрительного анализатора.

1.5. Приборы для оценки зрительных функций и временных параметров восприятия и переработки зрительной информации.

1.6. Зрительное и мышечное утомление.

1.7. Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ И МЕТОД ОЦЕНКИ

ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ ВОСПРИЯТИЯ

И ПЕРЕРАБОТКИ ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ.

2.1. Модель ощущения светового импульса.

2.1.1. Исходные положения к моделированию.

2.1.2. Структурно-функциональная модель прямого пути зрительного анализатора.

2.1.3. Математическая модель прямого пути зрительного анализатора.

2.1.4. Построение имитационной модели ощущения светового импульса.

2.2. Модель зрительного восприятия парных световых импульсов. 71 2.2.1. Структурно-функциональная модель зрительного анализатора.

2.2.2 Математическая модель нейронов сетчатки.

2.2.3. Построение имитационной модели зрительного восприятия парных световых импульсов.

2.3. Метод оценки времени ощущения зрительного анализатора.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. ПРИБОРЫ И АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ

ОЩУЩЕНИЯ ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА.

3.1. Методика оценки времени ощущения зрительного анализатора.

3.2. Приборы для оценки времени ощущения зрительного анализатора.

3.3. Аппаратно-программный комплекс для оценки времени ощущения зрительного анализатора.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ ОЩУЩЕНИЯ

ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА.

4.1. Условия проведения экспериментальных исследований.

4.2. Результаты экспериментальных исследований оценки времени ощущения зрительного анализатора.

4.3. Результаты экспериментальных исследований сравнительной точности оценки критической частоты световых мельканий и времени ощущения зрительного анализатора.

4.4. Результаты экспериментальных исследований оценки зрительного утомления по динамике значения времени ощущения зрительного анализатора.

4.5. Результаты экспериментальных исследований оценки мышечного утомления по динамике значения времени ощущения зрительного анализатора.

4.6. Выводы.

Процессы восприятия и переработки информации, поступающей из внешнего мира, являются одними из наиболее важных как в повседневной, так и профессиональной деятельности человека. Большую роль в процессе получения информации играет зрительный анализатор (ЗА) человека, обеспечивающий получение более 80% ее объема и являющийся предметом исследования в области нейрофизиологии, физиологии сенсорных систем, офтальмологии и офтальмоэргономики.

Исследованию ЗА посвящены работы С.И. Вавилова, A.JI. Вызова В.Д. Глезера, B.C. Кравкова, А.В. Луизова, Е.Е. Сомова, Ю.Е. Шелепина, А.Я. Супина, Н.Ф. Подвигина, A.M. Шамшиновой и многих других. Наибольший интерес при исследовании ЗА представляют зрительные функции, аналитический обзор которых приведен в 1-ой главе диссертационной работы, среди которых выделяют светоощущение, цветоощущение и критическую частоту световых мельканий (КЧСМ), то есть частоту световых мельканий, которую глаз вследствие инерционности воспринимает как постоянное свечение.

Явление инерционности обусловлено наличием временных параметров процессов восприятия и переработки зрительной информации, таких как время ощущения и время восстановления ЗА, и используется при создании всевозможных технических приборов, связанных с выводом и отображением информации. В связи с широким внедрением информационных технологий в повседневную деятельность человека инерционность зрения приобретает особую значимость.

При восприятии и переработки простой зрительной информации в виде световых импульсов помимо КЧСМ, времени ощущения и времени восстановления выделяют время суммации. Вопросы оценки КЧСМ, времени восстановления и времени суммации рассмотрены в работах В.В. Волкова, А.В. Луизова, Н.Ф. Подвигина, В.В. Роженцова и И.А. Шевелева и многих других, а вопросы оценки времени ощущения - в работах С.В. Кравкова, Е.Е. Сомова и других. Однако существующие методы и инструментальные средства оценки времени ощущения ЗА обладают низкой точностью.

Известны многочисленные работы по исследованию зрительного и мышечного утомления человека. Обилие фактов, свидетельствующих о разнообразии симптомов утомления, и множество методических подходов не способствовали созданию общепринятой теории зрительного и мышечного утомления и разработке способов его оценки.

Исходя из вышеизложенного, разработка метода, алгоритмического, приборного и программно-технического обеспечения для повышения точности оценки времени ощущения ЗА является актуальной задачей, имеющей существенное значение для отраслей знаний, связанных с исследованием процессов восприятия и переработки зрительной информации.

Объектом исследования являются инструментальные средства оценки временных параметров процессов восприятия и переработки зрительной информации.

Предметом исследования является методическое, алгоритмическое, приборное и программно-техническое обеспечение инструментальных средств оценки времени ощущения ЗА.

Целью работы является повышение точности оценки и практическая реализация метода и инструментальных средств оценки времени ощущения ЗА.

Научная задача работы заключается в создании метода и синтезе инструментальных средств оценки времени ощущения ЗА.

Для достижения поставленной цели и задачи необходимо решить следующие вопросы:

1. Предложить модели процессов ощущения ЗА и зрительного восприятия парных световых импульсов;

2. Разработать метод и методику оценки времени ощущения ЗА;

3. Разработать приборы и аппаратно-программные средства для оценки времени ощущения ЗА, обеспечивающие повышение ее точности;

4. Провести экспериментальные исследования по оценки времени ощущения ЗА, сравнительной точности оценок КЧСМ и времени ощущения ЗА, исследовать возможность использования времени ощущения ЗА для оценки зрительного и мышечного утомления.

Методы исследований. Для решения обозначенной цели и задачи в диссертационной работе использовались аналитические методы, апцарат теории автоматического управления, методы алгоритмизации и имитационного моделирования, теории математической статистики.

Достоверность полученных результатов. Сформулированные в диссертационной работе научные положения и рекомендации обоснованы теоретическими решениями, результатами компьютерного моделирования и экспериментальными данными и не противоречат известным положениям, полученными другими авторами; базируются на строго доказанных выводах; обеспечиваются корректной постановкой экспериментов.

В процессе решения перечисленных выше вопросов в диссертационной работе получены новые научные результаты:

1. Предложены структурно-функциональные модели прямого пути и ЗА в целом, модели ганглиозной клетки, нейронов наружного коленчатого тела (НКТ) и зрительной коры головного мозга, позволившие построить имитационные модели процессов ощущения ЗА и зрительного восприятия парных световых импульсов;

2. Разработаны метод и методика оценки времени ощущения ЗА, позволившие создать на их основе новые инструментальные средства повышенной точности;

3. Разработаны алгоритмы работы и структура приборов и аппаратно-программного комплекса (АПК) для оценки времени ощущения ЗА, обеспечивающие повышение ее точности;

4. Установлено, что анализ динамики времени ощущения ЗА позволяет оценить степень зрительного и мышечного утомления.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке:

1. Моделей, позволивших построить имитационные модели процессов ощущения ЗА и восприятия парных световых импульсов, которые качественно и количественно отображают значение времени ощущения ЗА;

2. Метода оценки времени ощущения ЗА, являющегося базой для разработки новых инструментальных средств.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработаны и внедрены приборы для оценки времени ощущения ЗА - ИВО-1, ИВО-2, ИВО-3 и АПК для автоматизации оценки времени ощущения ЗА, обеспечивающие повышение ее точности;

2. Проведены экспериментальные исследования оценок времени ощущения ЗА и утомления человека, позволившие дать рекомендации по применению метода оценки, диапазона и скорости изменения, шага дискретизации параметров предъявляемых импульсных последовательностей.

Публикации и апробация результатов. Основные научные результаты опубликованы' в 15 работах, из них 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 2 патента РФ на изобретение, 1 свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ, 4 статьи и 7 работ в материалах и трудах конференций.

С целью апробации основные результаты исследований докладывались и обсуждались на:

- 2-й научно-технической конференции «Тренажерные технологии и симуляторы - 2003», г. Санкт-Петербург, 2003 г.;

- всероссийской научно-практической конференции «Методы и устройства в психофизиологических исследований человека», г. Йошкар-Ола, 2004-2005 гг.;

- 3-й ежегодной международной научно-практической конференции «Инфокоммуникационные технологии глобального информационного общества», г. Казань, 2005 г.;

- 6-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки», г. Самара, 2005 г.;

- региональной научно-практической конференции «Физическая культура, спорт и здоровье», г. Йошкар-Ола, 2005 г.;

- международной научно-практической конференции «Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии», г. Новочеркасск 2005 г.;

- VI международной научно-практической конференции «Здоровье и Образование в XXI веке», г: Москва, 2005 г.;

- ежегодных научно-технических конференциях МарГТУ (2003 - 2006 гг.).

Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований использованы:

- при выполнении госбюджетной НИР «Методы и средства исследования функционального состояния зрительной системы и организма человека» по плану Марийского государственного технического университета, номер госрегистрации № 01.2.00306970 (2003-2005 гг.);

- в проектно-конструкторской деятельности ОАО «Биомашприбор» (г. Йошкар-Ола);

- в научных исследованиях зрительного утомления при зрительно-напряженном труде на кафедре медицины и гигиены труда с курсом медицинской экологии ПДО в Казанском государственном медицинском университете (г. Казань);

- при выполнении научно-исследовательской работы по теме «Исследование функционального состояния организма человека психофизиологическими методами» на кафедре теоретических основ физического воспитания Марийского государственного педагогического института (г. Йошкар-Ола);

-в учебном процессе специальности 220500 «Конструирование и технология электронно-вычислительных средств» кафедрой «Проектирование и производство электронно-вычислительных средств» Марийского государственного технического университета (г. Йошкар-Ола).

Использование результатов диссертационной работы подтверждается актами.

Пути дальнейшей реализации результатов работы. Научные и практические результаты, полученные в диссертации, могут быть использованы в офтальмологии, офтальмоэргономике, психофизиологии, в экспериментальной психологии, физиологии и гигиене труда и спорта.

Дальнейшее развитие научных исследований целесообразно проводить, по изучению индивидуальных процессов адаптации человека к внешним нагрузкам, индивидуальных особенностей динамики психофизиологического состояния.

По результатам выполнения диссертационной работы сформулированы научные положения, выносимые на защиту:

1. Структурно-функциональные модели прямого пути и ЗА в целом, модели ганглиозной клетки и формального нейрона, позволившие с использованием известных передаточных функций клеток сетчатки построить имитационные модели процессов ощущения ЗА и восприятия парных световых импульсов, которые качественно и количественно отображают значение времени ощущения ЗА;

2. Метод и методика оценки времени ощущения ЗА, позволившие создать на основе взаимосвязанности методического, алгоритмического, приборного и программно-технического обеспечения новые инструментальные средства;

3. Алгоритм работы и структура приборов для оценки времени ощущения ЗА, обеспечивающие повышение ее точности;

Сведения о личном вкладе автора. Автором диссертационной работы:

1. Выполнен анализ основных направлений в моделировании ЗА, существующих методов и инструментальных средств для оценки зрительных функций и временных параметров процессов восприятия и переработки зрительной информации;

2. Предложены модели процессов ощущения ЗА и зрительного восприятия парных световых импульсов;

3. Разработаны метод и методика оценки времени ощущения ЗА;

4. Разработаны алгоритмы работы и структура приборов для оценки времени ощущения ЗА. Разработан алгоритм программы для аппаратно-программного комплекса;

5. Проведены экспериментальные исследования, обработка и анализ данных, сделаны выводы.

К.т.н., доцентом Роженцовым Валерием Витальевичем были поставлены задачи исследований, сформулированы требования к моделям, } методикам проведения измерений, структуре приборов и АПК.

К.п.н., профессором Полевщиковым Михаилом Михайловичем осуществлялось методическое руководство при исследовании мышечного утомления.

Д.м.н., профессором Ситдиковой Ириной Дмитриевной осуществлялось методическое руководство в научных исследованиях зрительного утомления при зрительно-напряженном труде.

Автору оказана помощь в выполнении экспериментальных исследований Т.И. Андриановой, JI.T. Газизуллиной, Т.А. Лежниной, Н.П. Николаевой, И.В. Петуховым, A.M. Шрага, в формулировке технических требований к приборам - А.Г. Исаевым, в написании прикладных программ - И.В. Петуховым.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации

4.6. Выводы:

1. В результате экспериментальных исследований установлено, что время ощущения ЗА находится в пределах от 5,5 до 18,6 мс. Медиана распределения по группе составляет 11,4 мс с доверительным интервалом [10,1 мс; 13,5 мс] при уровне доверия 95%.

2. Выполнен сравнительный анализ точности оценки КЧСМ и времени ощущения ЗА. Точность оценки времени ощущения ЗА выше точности оценки КЧСМ и находится в пределах от 19,9 до 28,7%, медиана распределения равна 22,5 %, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [20,4%; 24,9%].

3. Исследования показали, что время ощущения ЗА является индикатором зрительного утомления и позволяет оценить индивидуальный характер адаптации человека к зрительно-напряженной работе, своевременно внести коррективы объема и интенсивности нагрузки, рационально организовать время и длительность рабочих перерывов и повысить производительность труда.

4. Исследования показали, что время ощущения ЗА является информативным параметром мышечного утомления и позволяет оценить индивидуальный характер адаптации человека к мышечной нагрузке.

130

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ проблемы исследования временных параметров зрительного восприятия человека выявил значительное количество методов и известных приборов их оценки.

Рассмотрена история создания и развития приборов для оценки зрительных функций и временных параметров процессов восприятия и переработки зрительной информации человека.

Выявлено, что в настоящее время существующие методы и инструментальные средства оценки для определения времени ощущения ЗА обладают низкой точностью.

Выявлено, что зрительный, а также мышечный вид утомлений трудно поддаются количественному учету и оценке, не до конца решены вопросы учета индивидуальных особенностей процессов адаптации человека к зрительно-напряженной и мышечной нагрузке.

Проведенное исследование позволило решить задачи, сформулированные для достижения цели диссертационной работы, и получить следующие результаты:

1. Предложены структурно-функциональная модель прямого пути ЗА, модели ганглиозной клетки, нейронов НКТ и зрительной коры головного мозга, позволившие с использованием известных передаточных функций фоторецепторных и биполярных клеток сетчатки построить имитационную модель процесса ощущения ЗА.

Предложены структурно-функциональная модель ЗА и формальная модель нейрона, позволившие с использованием модели ганглиозной клетки, и известных передаточных функций фоторецепторных, биполярных и горизонтальных клеток сетчатки построить имитационную модель восприятия парных световых импульсов.

Имитационные модели процесса ощущения и восприятия парных световых импульсов позволяют качественно и количественно отобразить значение времени ощущения ЗА.

2. Разработан метод оценки времени ощущения ЗА с использованием парных световых импульсов, защищенный патентом 2231293 РФ на изобретение, не имеющим прототипа, являющийся базой для разработки новых инструментальных средств.

Разработана методика оценки времени ощущения ЗА, основанная на методе последовательного приближения с постепенным и дискретным изменением длительности МИИ.

3. Разработаны и внедрены опытные экземпляры приборов для оценки времени ощущения ЗА. В приборах ИВО-1 и ИВО-2 реализован метод последовательного приближения с постепенным изменением длительности МИИ между световыми импульсами. В приборе ИВО-2 предусмотрено вычисление среднеарифметического значения в серии измерений. В приборе ИВО-3 используется дискретное изменение длительности МИИ между световыми импульсами. На устройство ИВО-1 получен патент 2271742 РФ на изобретение.

Для автоматизации оценки времени ощущения ЗА разработан АПК на базе ПЭВМ. На программное обеспечение получено свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ.

4. В результате экспериментальных исследований установлено, что индивидуальное время ощущения по группе из 30 испытуемых находится в пределах от 5,5 до 18,6 мс, медиана распределения равна 11,4 мс, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% -[10,1 мс; 13,5 мс].

Выполнен сравнительный анализ точности оценки КЧСМ и времени ощущения ЗА. Точность оценки времени ощущения ЗА выше точности оценки КЧСМ и находится в пределах от 19,9 до 28,7%, медиана распределения равна 22,5 %, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [20,4%; 24,9%].

В результате экспериментальных исследований установлено, что анализ динамики времени ощущения ЗА позволяет оценить степень зрительного и мышечного утомления.

Результаты диссертационной работы используются в исследованиях зрительного утомления при зрительно напряженном труде на кафедре медицины и гигиены труда с курсом медицинской экологии ПДО в Казанском государственном медицинском университете, при выполнении научно-исследовательской работы по теме «Исследование функционального состояния организма человека психофизиологическими методами»' на кафедре теоретических основ физического воспитания Марийского государственного педагогического института, в проектно-конструкторской деятельности ОАО «Биомашприбор», в учебном процессе Марийского государственного технического университета. Практическое использование результатов диссертационной работы подтверждает достоверность основных научных и практических результатов.

Результаты диссертационного исследования могут представлять интерес в офтальмологии, офтальмоэргономике, а также в физиологии и медицине труда для определения степени зрительного и мышечного утомления в процессе трудовой деятельности, в спортивной медицине для определения функционального состояния при занятиях физической культурой и спортом.

1. Вартанян, И.А. Физиология сенсорных систем: Руководство; Серия «Мир медицины» / И.А. Вартанян. СПб.: Изд-во «Лань», 1999. - 224 с.

2. Большая медицинская энциклопедия / Под. ред. Б.В. Петровский. В 30 т. 3-е изд. - М.: Сов. Энциклопедия, 1974. - Т. 1. - 576 с.

3. Науменко, В.В. Анализаторы / В.В. Науменко.- Киев: Изд-во УСХА, 1991.-72 с.

4. Кравков, С.В. Глаз и его работа / С.В. Кравков. М.: Изд-во АН СССР, 1950. - 532 с.

5. Бардин, К.В. Проблема порогов чувствительности и психофизические методы / К.В. Бардин. М.: Наука, 1976. - 395 с.

6. Лупан, Д.С. Новое в практической офтальмологии / Д.С. Лупан. -Кишинев: Штиинца, 1981. 156 с.

7. Эргономика зрительной деятельности человека / В.В. Волков, В. А. Луизов, Б.В.Овчинников, Н.М. Травникова Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1980. - 112 с.

8. Вавилов, С.И. Глаз и Солнце / С.И. Вавилов. М.: Наука, 1976.127 с.

9. Большая медицинская энциклопедия: / Под. ред. Б.В. Петровский. В 30 т. 3-е изд. - М.: Сов. энциклопедия, 1974. - Т. 23. - 544 с.

10. Шамшинова, А. М. Функциональные методы исследования в офтальмологии / А.М. Шамшинова, В.В. Волков. 2-е изд., перераб. и доп.: -М.: Медицина, 2004. - 430 с.

11. Камилов, Х.М. Системный подход при исследовании зрительной системы / Х.М. Камилов, Х.А. Туракулов. Ташкент: Фан, 1990. - 104 с.

12. Шмидт, Р. Основы сенсорной физиологии / Р Шмидт.; Пер. с англ. Г.И. Рожковой / Под ред. А.Л. Бызова. М.: Мир, 1984. - 288 с.

13. Сомьен, Дж. Кодирование сенсорной информации в нервной системе млекопитающих / Дж. Сомьен.; Пер. с англ. Н.Ю. Алексеенко / Под ред. и с предисл. Е.Н. Соколова. -М.: Мир, 1975. 416 с.

14. Хьюбел, Д. Глаз, мозг, зрение / Д. Хьюбел.; Пер. с англ. М.: Мир, 1990.-239 с.

15. Подвигин, Н.Ф. Динамические свойства нейронных структур зрительной системы / Н.Ф. Подвигин. JL: Наука, 1979. - 158 с.

16. Позин, Н.В. Моделирование нейронных структур / Н.В. Позин. -М.: Наука, 1970.-264 с.

17. Гусев, В.М. Математические модели преобразований сигналов в сенсорных системах / В.М. Гусев. Л.: Наука, 1983. - 107 с.

18. Петухов, Н.В. Методы и устройства для измерения временных параметров зрительного восприятия человека / Н.В. Петухов: Автореф. дис. канд. техн. наук. Казань, 2003. - 24 с.

19. Луизов А.В. Инерция зрения / А.В. Луизов. М. - Л.: Оборонгиз, 1961.-249 с.

20. Шабанов-Кушнаренко, Ю.П. О задаче математического моделирования классификация человеком некоторых классов зрительных картин / Ю.П. Шабанов-Кушнаренко // Управление и информационные процессы в живой природе. Кн. 2. - М.: Наука, 1971. - С. 106 - 110.

21. Глезер, В.Д. Об одновременной и последовательной обработке информации в зрительной системе / В.Д. Глезер, А.А. Невская // ДАН СССР. 1964.-Т. 155,-С. 711-714.

22. Wimbauer, S. Analysis of a correlation-based model for the development of orientation-selective fields in the visual cortex / S. Wimbauer, W. Gerstner, J.L. Hemmen // Network: Comput. Neur. Syst. 1998. - T.9, № 4. - C. 449 - 466.

23. Бертулис, А.В. Функциональные свойства рецептивного поля сетчатки в разных адаптационных условиях / А.В. Бертулис, Р.В. Шатинскас // Физиологический журнал СССР. Т.57, - 1971. - С. 420 - 426.

24. Подвигин, П.Ф. Элементы структурно-функциональной организации зрительно-глазодвигательной системы / Н.Ф. Подвигин, Ф.Н. Макаров, Ю.Е. Шелепин. Л.: Наука, 1986. - 252 с.

25. Радченко, А.Н. Моделирование структуры и функции наружных коленчатых тел в системе зрительного анализатора / А.Н. Радченко // Физиология человека. 1997. - Т. 23, № 4. - С. 28 - 35.

26. Фомин, Б.А. Синтез отдельных передаточных функций сетчатки / Б.А. Фомин, Б.М. Курмис // Управление и информационные процессы в живой природе. Кн. 2. -М.: Наука, 1971. - С. 258 - 259.

27. Фолов, А. А. Математическая модель адаптации дистальных отделов сетчатки / А.А. Фолов, В.Б. Вальцев // Тр.БНИИ техн. Эстетики. 1977. - № 13. - С.136 - 145.

28. Бызов, АЛ. Электрофизиологические исследования сетчатки / А.Л. Бызов. М.: Наука, 1966. - 190 с.

29. Бызов, А.Л. Нейрофизиология сетчатки / А.Л. Бызов // Физиология зрения. Руководство по физиологии / Под ред. А.Л. Бызова. М.: Наука, 1992.-702 с.

30. Лебедев, Д.С. Электрические связи между фоторецепторами способствуют выделению протяженных границ между разнояркими полями /

31. Д.С. Лебедев, А.Л. Вызов (Модель сети фоторецепторов на гексагональной решетке) // Сенсор, системы. 1998. - Т. 12, № 3. - С. 329 - 342.

32. Глезер, В.Д. Зрение и мышление / В.Д. Глезер. 2-е изд., испр. и доп. - СПб.: Наука, 1993. - 284 с.

33. Малахова, Л.А. Зависимость динамики зрительных функций при глаукоме от некоторых гинодинамических показателей / Л.А. Малахова // Вестник офтальмологии. 1978. - № 6. - С. 17 - 19.

34. Вургафт, М.Б. Динамика поля зрения при глаукоме и методика ее регистрации / М.Б. Вургафт, Р.А. Шансутдинова, В.Н. Шепталина // Офтальмологический журнал. 1978. - №2. - С. 146 - 148.

35. Зарецкая, Р.Б. Исследование пространственной суммации в поле зрения и ее значение для ранней диагностики глаукомы / Р.Б. Зарецкая, Т.В. Зубарева // Вестник офтальмологии. 1976. - № 1. - С. 3 - 12.

36. Вайнштейн, Г.Г. Обработка визуальной информации роботами / Г.Г. Вайнштейн, Н.В. Завал'ишин, И.Б. Нучник // Автоматика и телемеханика. -1974,-№6.-С. 99- 132.

37. Фомин, С.В., Математические проблемы в биологии / С.В. Фомин, М.Б. Беркинблит. -М.: Наука, 1973. 180 с.

38. Куперман, A.M. Модель зависимости остроты зрения от освещенности и оптические свойства глаза / A.M. Куперман, В.Д. Глезер. -Биофизика, 1974, -Т.19, Вып. 1,-С. 157-161.

39. Невская, А.А. Временные характеристики опознания предметных изображений при фильтрации высоких пространственных частот / А.А. Невская, В.Н. Паук, В!Б. Макулов и др. // Физиология человека. 1987. -Т. 13, №5.-С. 757-766.

40. Красильников Н.Н., Шелепин Ю.Е. Частотно-контрастная характеристика зрительной системы при наличии помех // Физиология человека. 1996. - Т. 22, № 4. - С. 33 - 38,

41. Красильников Н.Н., Шелепин Ю.Е. Моделирование инерционных свойств зрительной системы // Сенсорные системы. 1999. - Т. 13, № 1. -С. 56-61.

42. Радченко A.H. Точностные параметры зрительного восприятия // Изв. РАН. Сер. биол. 1999. - № 4. - С. 458 - 468.

43. Элементы теории нейрона (Нейрон. Математика. Моделирование) / Ю.Г. Антомонов, А.Б. Котова, О.Г. Пустовойг и др. Киев: Наукова думка, 1966.- 115 с.

44. Мелконян, Д.С. Переходные процессы в нейронных системах / Д.С. Мелконян. Ереван: Изд-во АН Армянской ССР, 1987. - 346 с.

45. Дейч, С. Модели нервной системы / С. Дейч.: Пер. с англ. С.Д. Бурцевой, В.И. Кринского, И.И. Шмуклер / Под ред. и с предисл. Н.В. Позина, Е.Н.Соколова. М.: Мир, 1970. - 326 с.

46. Оке, С. Основы нейрофизиологии / С. Оке.: Пер. с англ.

47. B.И. Самойлова, Ф.В. Северина / Под ред. и с предисл. Т.Д. Смирнова М.: Мир, 1969.-448 с.

48. Маслеников, Б.И. Модель проведения нервного импульса вдоль аксона / Б.И. Маслеников, Д.Ю. Соколов // Проектирование технических и медико-биологических систем: Сборник научных трудов. Твер. гос. техн. унт. Тверь, 2000.-С. 148-151.

49. Оссовский, С. Нейронные сети для обработки информации /

50. C. Оссовский.: Пер. с польского И.Д. Рудинского. М.: Финансы и статистика, 2002. - 344 с.

51. Hadeler, K.P. Some aspects of mathematics of Limulus / K.P. Hadeler // Optim. Estinal. Approximat. Theory. New-Jork-London. 1977. - P. 241 - Hi.

52. Красильников, H.H. Функциональная модель зрения / H.H. Красильников, Ю.Е. Шелепин // Оптич. ж. 1997, - Т. 64, № 2. -С. 72 - 82.

53. Ходжкин, А. Нервный импульс / А. Ходжкин.: Пер. с англ. Л.М. Цбфиной / Под ред. и с предисл. Е.А. Либермана. М.: Мир, 1965. -125 с.

54. Бак, 3. Химическая передача нервного импульса / 3. Бак.: Пер. с франц. и предисл. М.Я. Михельсона. М.: Мир, 1977. - 118 с.

55. Советский энциклопедический словарь: / Гл. ред. A.M. Прохоров. -4-изд. -М.: Сов. Энциклопедия, 1989. 1632 с.

56. Позина, Н.В. Элементы теории биологических анализаторов / Н.В. Позина. М.: Наука, 1978. - 360 с.

57. Hodgkin, A.L. Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo / A.L. Hodgkin^ A.F. Haxley // J. Physiol. 1952. - v. 116, №4. - p. 500 - 544.

58. Hodgkin, A.L. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and exitation in nerve / A.L. Hodgkin, A.F. Haxley // J. Physiol. 1952. - v. 117, №4. - p. 500 - 544.

59. Moore, G.W. Electronic control of some active bioelectric membranes / G.W, Moore // Proc. IEEE. 1959. - v. 47, №11,- p. 25 - 54.

60. МакКаллок, У.С. Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности / У.С. МакКаллок, У. Питтс // Автоматы / Под ред. К.Э.Шеннона, Дж. Маккарти. М.: Изд-во иностр. литер., 1956. -С. 362-384.

61. Петрова, Н.И. Организация тиреоидной паренхимы при адаптации к систематическим физическим нагрузкам / Н.И. Петрова, А.В. Безденежных // Морфология: Тез. докл. 4 Конгр. междунар. ассоц. морфол. 1988. - Т. 113, № 3. - С. 94.

62. Семеновская, Е.Н. Электрофизиологические исследования в офтальмологии / Е.Н. Семеновская. М.: Медгиз, 1963. - 279 с.

63. Горшков, С.И. Методики исследований в физиологии труда / С.И. Горшков, З.М. Золина, Ю.В. Мойкин. М.: Медицина, 1974. - 311 с:

64. Физиология сенсорных систем: В серии «Руководство по физиологии» в 2 ч. Л.: Наука, 1971. -Ч. 1. Физиология зрения. - 416 с.

65. Луизов, А.В. Глаз и свет / А.В. Луизов. Л.: Энергия, 1983. - 140 с.

66. Роженцов, В.В. Критическая частота световых мельканий: применение, способы и устройства измерения: Монография / В.В. Роженцов. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005.- 156 с;

67. Di Lollo, V. Two forms of persistence in visual information processing / V. Di Lollo, P. Dixon // J. Exp. Psychol. Hum. Percept, and Perform. 1988. -Vol. 14, №4.-P. 671 -681.'

68. Принятие решения и "средний член" рефлекса по И. М. Сеченову / Э.А. Костандов, Ю.Л. Арзуманов, Т.Н. Важнова и др. // Физиология человека. 1979. - Т. 5, № 3. - С. 415-426.

69. Зальцман, А.Г. Особенности переработки зрительной информации в правом и левом полушариях головного мозга человека / А.Г. Зальцман // Физиология человека. 1990, - Т. 16, № 2. - С. 135 - 148.

70. Зайцев, А.В. Исследование латентных периодов дифференцировок зрительных объектов по различным значимым признакам / А.В. Зайцев, В.И. Лупандин // Физиология человека. 2000. - Т. 26, № 4. - С. 38 - 42.'

71. Костелянец, Н.Б. Временные характеристики оценки простых свойств контурных и текстурированных изображений / Н.Б. Костелянец, В.М. Каменкович // Физиология человека. 1984. - Т. 10, № 2. - С. 272 - 275.

72. Татко, В.Л. Хронометрия процессов переработки информации человеком / В.Л. Татко // Итоги науки и техники. Серия Физиология человека и животных. Проблемы современной психофизиологии. М.: ВИНИТИ, 1989.-Т. 35.-С. 3-144.

73. Стрелец, В.Б. Нарушение физиологических механизмов восприятия, эмоций и мышления при некоторых видах психической патологии / В.Б. Стрелец // Физиология человека. 1989. - Т. 15, №3. -С. 135- 144.

74. Нейроофтальмология: Пер. с англ. / Под ред. С. Лесселла, Дж. Т. У. Ван Далена. М.: Медицина, 1983. - 464 с.

75. Шевелев, И.А. Нейроны зрительной коры: адаптивность и динамика рецептивных полей / И.А. Шевелев. М.: Наука, 1984. - 232 с.

76. Потулова, Л.А. Предстимульные ЭЭГ и вызванные потенциалы человека при опознании 'значимого светового стимула / Л.А. Потулова, Я.А. Васильев // Физиология человека. 1985. - Т. 11, № 4. - С. 580-585.

77. Жбанков, О.В. Система контроля психофизического состояния человека как инструмент управления процессом адаптации в спорте и учебном процессе / О.В. Жбанков, Д.С. Петров, В.А. Головина // Теория и практика физич. культуры. 2003. - № 2. - С. 20 - 23.

78. Barbee, J.G. Critical stimulus durations for some verbal and nonverbal stimuli / J.G. Barbee, I.L. Black // Percept, and Mot. Skills. 1984. - Vol. 59, № 3. - P. 1001 - 1002.

79. Мямлин, В.В. Латерализация зрительного восприятия буквенных стимулов в условиях обратной маскировки / В.В. Мямлин // Ж. высш. нерв, деят-сти. 1985. - Т. 35, № 2. - С. 222 - 228.

80. Самойлович, Л.А. Корковые вызванные потенциалы при последовательной зрительной маскировке / Л.А. Самойлович, В.Д. Труш // Физиология человека. 1978. - Т. 4, № 2. - С. 267 - 274.

81. Артамонов, И.Д. Иллюзии зрения / И.Д. Артамонов. М.: Наука, 1969.-224 с.

82. Грегг, Дж. Опыты со зрением в школе и дома / Дж. Грегг: Пер. с англ. М.: Мир, 1970. - 200 с.

83. Bowen, R.W. Two pulses seen as three flashes: a superposition analysis / R.W. Bowen // Vision Res. 1989. - Vol. 29, № 4. - P. 409 - 417.

84. Bucik, V. An attempt at determination of the chemical processing time in retina by subjective equalization of stimulus intensity / V. Bucik // Res. psihol. -1990. Vol. 20, № l2. - P. 11 - 17.

85. Патент 2209030 РФ, МКИ7 A 61 В 5/00. Способ определения времени восприятия зрительной информации / В.В. Роженцов, И.В. Петухов (РФ). Опубл. 27.07.2003, Бюл. № 21.

86. Патент 2164777 РФ, МПК А 61 В 5/16, 3/06. Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий /В.В. Роженцов (РФ). -Опубл. 10.04.2001, Бюл. № 10.

87. Патент 2204932 РФ, МПК А 61 В 3/0. Способ оценки точности определения критической частоты слияния световых мельканий / И.В. Петухов, В.В. Роженцов, Т.А. Лежнина (РФ). Опубл. 27.05.2003, Бюл. № 15.

88. Патент 2195174 РФ, МПК7 А 61 В 5/16. Способ определения времени инерционности зрительной системы человека /В.В. Роженцов, И.В. Петухов (РФ). Опубл. 27.12.2002, Бюл. № 36.

89. Патент 2252701 РФ, МПК А 61 В 5/16, 3/06 Способ определения времени инерционности зрительной системы человека / Алиев М.Т., Петухов И.В., Роженцов В.В. (РФ). Опубл. 27.05.2005, Бюл. № 15.

90. Патент 2195153 Р.Ф, МПК А 61 В 3/00, 5/16. Способ определения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий / В.В. Роженцов, Т.А. Лежнина (РФ). Опубл. 27.12.2002, Бюл. № 36.

91. Патент 2209029 РФ, МПК А 61 В 5/00. Способ определения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий / В.В. Роженцов, Т.А. Лежнина (РФ). Опубл. 27.07.2003, Бюл. № 21.

92. Казначеев, В.П. Современные аспекты адаптации /В.П. Казначеев. -Новосибирск: Наука, 1980. 192 с.

93. 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.

94. Роженцов, В.В. Время ощущения зрительного анализатора человека / В.В. Роженцов, М.Т. Алиев // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2005. - № 3 (39). -С. 20-23.

95. Сомов,Е.Е. Методы офтальмоэргономики / Е.Е.Сомов. Л.: Наука, 1989. - 157 с.

96. Кроль, В.М. Время узнавания, пороговое время предъявления и длительность маскирования изображений / В.М. Кроль, Л.И. Таненгольц // Физиология человека. 1976. - Т. 2, № 4. - С. 566 - 570.

97. Меерсон, Я.А. О роли различных структур мозга в опознании зрительных сигналов малой длительности / Я.А. Меерсон // Физиология человека. 1976. - Т. 2, № 2. - С. 215 - 222.

98. Пучинская, Л.М. Корреляция вызванных потенциалов с прцессами сенсорного анализа у человека / Л.М. Пучинская // Физиология человека. -1975.-Т. 1, № 1.-С. 160- 166.

99. Роженцов, В.В. Определение времени ощущения зрительной системы человека / В.В. Роженцов, И.В. Петухов // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах:

100. Матер. II междунар. научн.-практич. конф. / Юж.-Рос. госуд. технич. ун-т (НПИ) Новочеркасск: ООО НПО «ТЕМП», 2001. - Ч. 4. - С. 12 - 14.

101. Преображенский, П.В. Световые повреждения глаз / П.В. Преображенский, В.И. Шостак, Л.И. Балашевич. Л.: Медицина, 1986. -200 с.

102. Приборы и комплексы для психофизиологических исследований. Исследования, разработка, применение / Под ред. В.А. Викторова, Е.В. Матвеева. М.: ЗАО"ВНИИМП-ВИТА", 2002. - 228 с.

103. Боксер, О.Я. Радиорефлексометрия. Аппаратура, эксплуатация, новые возможности исследования / О.Я. Боксер, М.И. Клевцов. М.: Медгиз, 1963.- 156 с.

104. Авторское свидетельство 1836919 СССР, МКИ А 61В 5/16. Устройство для определения критической частоты слияния мельканий / А.П. Стоянов, О.Ю. Нетудыхатка, В.И. Ходин (СССР) // Опубликовано 30.08.93, Бюл.№ 32.

105. Вишняков, А.И. Комплекс приборов для психофизиологических исследований / А.И. Вишняков, Е.В. Матвеев // Медицинская техника. -1981.-№ 1.-С. 14-18.

106. Методы и средства автоматизации психологических исследований / Отв. ред. Ю.М. Забродин. М.: Наука, 1982. - 175 с.

107. Патент 2220656 РФ, А 61 В 5/16. Устройство для исследования параметров инерционности зрительной системы человека / В.В. Роженцов, И.В. Петухов (РФ). Опубл. 10.01.2004, Бюл. № 1;

108. Дудкин, К.Н. Автоматизация нейрофизиологического эксперимента / К.Н. Дудкин, В.Е. Гаузельман. Л.: Наука, 1979. - 160 с.

109. Гуртовой, Е.С. К истории создания и применения методов и устройств для психофизиологии: теоретико-прикладные, учебные и экономические вопросы / Е.С. Гуртовой, О.Я. Боксер, А.Г. Васильченко. -Шуя: Изд-во Шуйского пед. ин-та, 1995. 144 с.

110. Гуров, А.С. Прибор для контроля цветового зрения цвето-тест ЦТ-1 / А.С. Гуров // Мед. техника. 1994. - № 5. - С. 32-34.

111. Method and device for visual examination: Пат. 6129436 США, МКИ7 A61B 3/08. Treskov Yakov, Treskova Erena. № 09/433052; Заявл. 03.11.99; Опубл. 10.10.00; НКИ 351/201.

112. Федоров, C.H. Компьютерная диагностика заболеваний зрительного нерва / С.Н. Федоров, Л.Ф. Линник, Е.Э. Иойлева и др. // 7 Съезд офтальмологов России: Тезисы докладов. Ч. 2, - М., 2000. - С. 186 - 187.

113. Сотникова, Е.В. Топографическое исследование функционального состояния сетчатки при помощи аппаратного комплекса «ULAR» / Е.В. Сотникова // 7 Съезд офтальмологов России: Тезисы докладов. Ч. 2. -М., 2000.-С. 290.

114. Кратин, Ю.Г. Мозаичность возбудительных и тормозных процессов в популяциях нейронов коры при реакции активации мозга /

115. Ю.Г. Кратин, С.В. Чукова, С.С. Пантелеев и др. // Физиол. журнал СССР им.

116. ИМ. Сеченова. 1987. -Т. 73,№ 5. -С. 607-617.

117. Лавров, В.В. Динамика сверхмедленных колебаниймультинейронной активности и биоэлектрических потенциалов мозга кошки при неподкрепляемом световом раздражении /В.В. Лавров // Физиол. журнал СССР им. И.М. Сеченова. 1989. - Т. 75, № 7. - С. 890 - 897.

118. Гаджиева, Н.А. О связи коротколатентных процессов в зрительной системе кролика с предвозбудительным торможением в сетчатке / Н.А. Гаджиева, Н.М. Рзаева // Физиол. журнал СССР им. И.М. Сеченова. -1983. Т. 69, № 6. - С. 777 - 782.

119. Казарян, Э.Э Причины и профилактика утомляемости зрительного анализатора у пользователей компьютерных видеодисплеев / Э.Э. Казарян, В.Р. Мамиконян II Вестник офтальмологии. 2003. - Т. 119, № 3. - С. 50-53.

120. Розенблат, В.В. Проблема утомления / В.В. Розенблат. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1975. - 240 с.

121. Психофизиологические основы профилактики перенапряжения / Ю.В. Мойкин, А.И. Киколов, В.И. Тхоревский, Л.Е. Милков М.: Медицина, 1987.-256 с.

122. Кисляков, Ю.Ю. Компьютерная методика диагностики и профилактики зрительного утомления у операторов персональных компьютеров / Ю.Ю. Кисляков, И.Г. Овечкин, С.Н. Пасечный и др. // Медиц. труда и промышл. экология. 2002. - № 6. - С. 39 - 42.

123. Харкевич, А.А. Спектры и анализ / А.А. Харкевич. 2-е изд., испр. и доп. - М.: ГТТИ, 1953. - 215 с.

124. Герасимова О.А. Приборы для определения передаточных функций изобразительных систем / О.А. Герасимова, А.А. Нилов // Техника кино и телевидения. 1965. - Т.9, № 6. - С. 30 - 39.

125. Шульман, М.Я. Измерение передаточных функций оптических систем / М.Я. Шульман. М.: Машиностроение,1980. - 208 с.

126. Островский, М.А. Механизмы фоторецепции позвоночных / М.А. Островский, В.И. Говардовский. // Физиология зрения. М.: Наука, 1992.-С. 5-59.

127. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования /

128. В.А. Бесекерский, Е.П Попов. М.: Наука, 1972. - 768 с.

129. Супин, А.Я. Нейрофизиология зрения млекопитающих /

130. A.Я. Супин. М.: Наука, 1981. - 252 с.

131. Многотомное руководство по глазным болезням: В 5 т. / Отв. ред.

132. B.Н.Архангельский. М.: Медгиз, 1962. - Т. 1. - Кн. 1: История офтальмологии. Анатомия и физиология органа зрения. Оптическая система глаза и рефракция / Под ред. А.И. Богословского, И.И. Меркулова, А.В. Рославцева, М.М. Романовского. - 519 с.

133. Роженцов, В.В. Модель зрительного анализатора /В.В. Роженцов, И.В. Петухов, М.Т. Алиев // Сборник статей студентов, аспирантов и докторантов по итогам научно-технических конференций МарГТУ в 2003 г. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. С. 180-184.

134. Куффлер, С. От нейрона к мозгу / С. Куффлер, Дж. Николас: Пер. с англ. М.: Мир, 1979. - 439 с.

135. Экклс, Дж. Физиология синапсов / Дж. Экклс: Пер. с англ. М.:1. Мир, 1966.-395 с.

136. Гранит, Р. Электрофизиологическое исследование рецепции / Р. Гранит: Пер. с англ. М.: Изд-во иностр. литер., 1957. - 339 с.

137. Густов, А.В. Практическая нейроофтальмология / А.В. Густов, К.И. Сигрианский, Ж.П. Столярова: В 2 т. Н. Новгород: НГМА, 2000. -264 с.

138. Norton, G.C. Receptive field properties in the cat's lateral geniculate nucleus in the absence of on-center retinal input / G.C. Norton, A. Sherk // J. Neurosci. 1984. - V. 4. № 2. - P. 374 - 380.

139. Роженцов, В.В. Математическая модель сетчатки /В.В. Роженцов, И.В. Петухов, М.Т. Алиев // Методы и средства в психофизиологических исследованиях человека: Сборник научных статей / Под ред. В.В. Роженцова. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. - С. 36 - 40;

140. Майоров, В.В. Модель генерации и распространения импульса в нервных клетках / В.В. Майоров, И.В. Изотова // Биофизика. 2001. - Т. 46, № 6. - С. 1112-1115.

141. Юрьев, Д.Н. Применение тритного биполярного формального нейрона в нейронных сетях / Д.Н. Юрьев, С,С. Постнов // 8 Междунар. конф. "Математика. Компьютер. Образование", Пущино, 31 января 5 февраля 2001: Тезисы докладов. - М., 2001. - Вып. 8. - С. 255.

142. Радченко, А.Н. Моделирование основных механизмов мозга / А.Н. Радченко. Л.: Наука, 1968. - 212 с.

143. Вартанян, Г.А. Взаимодействие возбуждения и торможения в нейроне / Г.А. Вартанян. Л.: Медицина, 1970. - 216 с.

144. Шевелев, И. А. Временная переработка сигналов в зрительной коре / И.А.Шевелев // Физиология человека. 1997. - Т. 23, № 2. -С. 68-79.

145. Патент 2231293 РФ, МПК7 А 61 В 5/16. Способ определения времени возбуждения зрительного анализатора человека /. В.В. Роженцов, М.Т. Алиев (РФ). Опубл. 27.06.2004, Бюл. № 18.

146. Алиев, М.Т. Метод определения времени возбуждения зрительного анализатора / М.Т. Алиев // Методы и средства в психофизиологических исследованиях человека: Сборник научных статей / Под ред. В.В. Роженцова. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - С. 4 - 8;

147. Алиев, М.Т. Психофизиологический метод исследования функционального состояния человека / М.Т. Алиев, В.В. Роженцов // Здоровье и Образование в XXI веке: Материалы VI международной научно-практической конференции. М.: Изд-во РУДН, 2005 г. - С. 43 - 44;

148. Алиев, М.Т. Методика определения времени ощущения зрительного анализатора / М.Т. Алиев // Методы и устройства в психофизиологических исследованиях человека: Материалы Всероссийркой научно-практической конференции. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. -С. 27 -33;

149. Тароян, Н.А. Межполушарные функциональные отношения в процессе решения человеком зрительно-пространственной задачи / Н.А. Тароян, В.В. Мямлин, О.А. Генкина // Физиология человека. 1992. -Т.18,№2.-С. 5-14.

150. Патент 2271742 РФ, А 61 В 5/16. Устройство для определения времени возбуждения зрительного анализатора человека / М.Т. Алиев, А.Г. Исаев, В.В. Роженцов, (РФ). Опубл. 20.03.2006, Бюл. № 8;

151. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610654 от 17.03.2005. Программа для определения временных параметров инерционности зрительной системы человека // В.В. Роженцов, И.В. Петухов, М.Т. Алиев.

152. Волков, В.Г. Методы и устройства для оценки функционального состояния и уровня работоспособности человека-оператора / В.Г. Волков, В.М. Машкова. -М.: Наука, 1993. 208 с.

153. ГОСТ Р 50779.21-2004. Статистическое представление данных. Методы оценки и проверки гипотез о средних значениях и дисперсиях. М. : Изд-во стандартов, 2004. - 43 с.

154. ГОСТ Р ИСО 16269-7-2004. Статистическое представление данных. Медиана. Определение точечной оценки и доверительных интервалов М.: Изд-во стандартов, 2004. - 11 с.

155. Платонов, А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы / А.Е. Платонов. М.: Изд-во РАМН, 2000.-52 е.,

156. Ситдикова, И.Д. Рабочий стресс (оценка и прогнозирование астенического состояния) / И.Д. Ситдикова: Метод, пособие. Казань: КГМУ. 2001.-14 с.

157. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Строительные нормы и правила российской федерации. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 35 с.

158. ГОСТ Р 50949-2001. Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерения и оценки эргономических параметров и параметров безопасности. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 33 с.

159. СанПиН 2.2.2.542-96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 43 с.

160. ГОСТ Р 50923-96. Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения. -М.: Изд-во стандартов, 1996. 12 с.

161. Леонова, А.Б. Функциональное состояние человека в условиях трудовой деятельности / А.Б. Леонова, В.И. Медведев. М.: Изд-во МГУ, 1981.-111 с.

162. Алиев, М.Т. Исследование функционального состояния человека методом определения времени ощущения зрительного анализатора / М.Т. Алиев // Физическая культура, спорт и здоровье: Сборник научных статей. Йошкар-Ола: МГПИ, 2005. - С. 10 - 12.