автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методы и средства контроля функционального состояния человека на основе временных характеристик зрительного анализатора

На правах рукописи

Роженцов Валерий Витальевич

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА

Специальность 05 И 13-Приборы и методы контроля природной

среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

□ОЗОББ 11~1о

Казань - 2007

003066106

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете им А Н Туполева

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Песошин Валерий Андреевич Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Морозов Олег Геннадьевич доктор технических наук, профессор Парашин Владимир Борисович доктор технических наук, профессор Фурман Яков Абрамович

Ведущая организация - ФГУП «ВНИИ оптика-физических измерений» (г Москва)

Защита состоится 12 ноября 2007 г в 10 00 часов в аудитории 301 5-го учебного здания на заседании диссертационного совета Д 212 079 04 при Казанском государственном техническом университете им АН Туполева по адресу г Казань, ул К Маркса, 31/7

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

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью организации, просим высылать по адресу 420111, г Казань, ул К Маркса, д 10, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212 079 04

Автореферат разослан « /£ » 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

В А Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации Функциональное состояние (ФС) человека служит характеристикой резервных возможностей организма и качества их регулирования Интерес к проблеме ФС человека обусловлен тем, что неблагоприятные ФС увеличивают цену трудовой деятельности, снижают качество работы, ограничивают достижения спортсменов, создают угрозу здоровью, а также могут иметь ряд неприемлемых социально-экономических последствий

Известны многочисленные работы в области контроля ФС, а также значительное количество авторских свидетельств и патентов Решению задач определения ФС человека посвятили рабрты МИ Виноградов, В Г Волков, С И Горшков, Н В Зимки.н, В П. Казначеев, А Н Леонова, Е В Матвеев, Р Е Мотылянская, В Б Парашвд, Н М Пейсахов, В В Ро-зенблат, В М Фролов, Н Dapson, М J,H Huibers, IJ Kant, G M H Swaen и многие другие

Для контроля ФС человека наряду с другими методами широко применяются электрофизиологические Среди них наиболее распространены кожно-гальваническая реакция, впервые описанная в .1889 г русским ученым ИР Тархановым как биопотенциал кожи, электрокардиография, из параметров которой,наиболее часто используется частота сердечных сокращений (ЧСС), электроэнцефалография, отличающаяся большей информативностью в оценке ФС организма

Используются для контроля ФС организма также информация о состоянии биологически активных точек меридианов тела человека, метод электротермометрии, электромагнитное излучение крайне высоких частот В последнее время стали применяться фотометрические методы, позволяющие контролировать ряд функций организма человека, в том числе системы центрального и периферического кровообращения и дыхания

Исходя из доминирующей роли центральной нервной системы (ЦНС), при исследовании ФС человека в первую очередь необходимо контролировать состояние ЦНС Динамика параметров, характеризующих ее состояние, отображает индивидуальные особенности процессов регулирования в организме в ходе адаптации к нагрузке

Объективные методы исследования ЦНС, основанные на регистрации электрофизиологических сигналов, малопригодны в условиях производственной деятельности, при занятиях физической культурой и спортом, при массовых обследованиях В этих целях используются психофизиологические методы оценки характеристик зрительного анализатора (ЗА), так как в зрительном акте участвует более половины коры головного мозга

Вопросы, связанные со строением ЗА, процессами восприятия и обработки зрительной информации, рассматривали В Д Глезер, С В Кравков, Н Н Красильников, А В Луизов, Н Ф Подвигин, А Н Радченко, Е Е Со-

MOB, А Я Супин, И А Шевелев, Ю Е Шелепин, Я А Фурман, С Куффлер, У С МакКаллок, С Оке, У Питтс, Д Хьюбел, F W Campbell, A Higashi-yama, Н De Lange Dzn, GM Long, HH Mikealian, GC Norton, JG Rob-son, WK Stell, T Torruta и многие другие

Широко используемой временной характеристикой зрительного анализатора (ВХЗА) является критическая частота световых мельканий (КЧСМ) - частота перехода от видимости мельканий к ощущению их субъективного слияния Метод КЧСМ применяется в офтальмологии, в офтальмоэрго-номике, в экспериментальной психологии, в физиологии и гигиене труда и спорта

Оценка КЧСМ связана с рядом проблем Особенностью метода являются небольшие по абсолютной величине, порядка 2-3 Гц, изменения величины КЧСМ при различных внешних воздействиях и большая вариабельность значений, обусловленная отсутствием четкого перехода от видимости световых мельканий к ощущению их слияния

Анализ показал, что при исследовании ЗА перспективно использование методов оценки таких ВХЗА, как время восстановления, время зрительного восприятия и время ощущения, при исследовании восприятия световых мельканий не анализируется дифференциальная чувствительность к частоте световых мельканий (ДЧСМ) При оценке ФС человека недостаточно изучены индивидуальные особенности процесса адаптации организма к нагрузке, отсутствует простой и наглядный инструментальный метод принятия решения о моменте перехода от состояния утомления к состоянию переутомления

В связи с вышеизложенным, актуальным является разработка способов оценки времени восстановления, времени зрительного восприятия и времени ощущения, разработка способов оценки КЧСМ, обеспечивающих повышение точности оценки, разработка метода и способов оценки ДЧСМ, разработка алгоритмического и программно-технического обеспечения оценки этих ВХЗА, разработка способов контроля ФС и утомления человека

Объектом исследования являются методы и средства контроля функционального состояния человека, предметом исследования - методы и средства оценки временных характеристик зрительного анализатора

Целью диссертационной работы является повышение точности оценки временных характеристик зрительного анализатора путем разработки новых способов и создания средств оценки для обеспечения контроля функционального состояния человека в процессе трудовой деятельности, при занятиях физической'культурой и спортом и массовых обследованиях Научная проблема Заключается в разработке методов и создании средств контроля функционального состояния человека, основанных на временных характеристиках зрительного анализатора, имеющая важное социальное и хозяйственное значение

Для достижения поставленной цели и решения научной проблемы необходимо решить следующие основные задачи

1 Выполнить анализ современного состояния методов и средств контроля функционального состояния человека, оценки временных характеристик зрительного анализатора, выявить резервы улучшения их метрологических характеристик и расширения функциональных возможностей, сформулировать на этой основе направление исследований

2 Развить теорию возбуждения и расширить функциональные возможности метода парных стимулов, разработать имитационную модель восприятия световых импульсов

3 Установить причины низкой точности оценки критической частоты световых мельканий, разработать модель различения частот световых мельканий

4 Разработать методы и способы оценки- временных характеристик зрительного анализатора, позволяющие повысить точность оценки, контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека

5 Сформулировать системные принципы построения средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, создать на их основе инструментальные средства обеспечивающие повышение точности оценки ' ■

6 Провести экспериментальные исследования по оценке временных характеристик зрительного анализатора, контролю функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека

7 Разработать рекомендации по применению способов оценки временных характеристик зрительного анализатора Внедрить разработанные способы и инструментальные средства оценки с целью контроля функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека

В процессе решения поставленных задач использовались методы исследований: системный анализ, математическое и имитационное моделирование, аппарат теории случайных процессов, автоматического управления, методы алгоритмизации, математической статистики, прикладные программы и экспериментальные исследования

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием известных положений фундаментальных наук, адекватностью используемых моделей реальным процессам, подтверждается совпадением результатов имитационного моделирования с экспериментальными данными, не противоречащими исследованиям других авторов Подтверждением достоверности полученных результатов является успешная апробация и использование методов, способов и инструментальных средств в ряде предприятий и организаций Разработанные способы и созданные сред-

ства прошли экспертизу в Российском агентстве по патентам и товарным знакам и защищены а с СССР и патентами РФ

Научная новинка порученных результатов

1 Развита теория возбуждения и расширены функциональные возможности метода парных стимулов Впервые разработана имитационная модель восприятия световых импульсов, основанная на концепции «черного» ящика и развитии теории возбуждения, предложенных структурно-функциональнйх моделях зрительного анализатора и его нейронов Показана возможйость оценки времени восстановления и времени ощущения методом парных световых импульсов, их вариабельность, зависимость порогового межимпульсного интервала и времени зрительного восприятия от длительности световых импульсов

2 Впервые предложена модель различения частот световых мельканий, позволившая разработать метод и способы оценки дифференциальной чувствительности по частоте световых мельканий

3 Впервые разработаны способы оценки времени восстановления, времени зрительного восприятия и времени ощущения зрительного анализатора, мётой и способы оценки Дифференциальной чувствительности по частоте световых мельканий1 Разработаны' способы оценки критической ■частоты световых мельканий Предложенные способы позволяют повысить точность оценки, контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека

Практическая ценность результатов заключается в следующем

1 Созданы новые инструментальные средства оценки временных характеристик зрительного анализатора, основаньые на системных принципах, учитывающих взаимосвязанность информационного, алгоритмического и программно-технического обеспечений, отличающиеся повышением точности оценки

2 Получены экспериментальные данные, позволяющие определить точность результатов оценки временных характеристик зрительного анализатора

3 Разработаны рекомендации по применению способов оценки временных характеристик зрительного анализатора Разработанные способы и созданные инструментальные средства оценки внедрены на ряде предпри-я*^ий и организаций для контроля функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека

Публикации По теме диссертации опубликовано 115 работ, из них основных публикаций 52, в том числе 2 монографии, 17 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций, 2 статьи опубликованы за рубежом, 26 авторских свидетельств СССР и патентов РФ на изобретения, 5 свидетельств об официаль-- ной регистрации программ для ЭВМ

Апробация результатов Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 9 Всероссийских и 20 международных НИК, конгрессах, съездах и форумах, I конференции офтальмологов Русского Севера (Вологда, 2004 г), I съезде физиологов СНГ (Сочи, 2005 г)

Реализация результатов работы Основные положения диссертационной работы использовались при выполнении НИР «Методы и устройства диагностики зрительного анализатора и организма человека», финансированной Фондом НИОКР Республики Татарстан, договор подряда № 066 6-115 (2002-2004 гг), госбюджешой НИР «Методы и средства исследования функционального состояния зрительной системы и организма человека», выполняемой по плану Марийского государственного технического университета, номер госрегистрации 01 2 00306970 (2003-2007 гг ), НИР «Математическое моделирование технических, биологических, физиологических и экономических объектов и процессов», выполненной по заданию Министерства образования РФ (2004 г), в которых автор являлся научным руководителем

Результаты проведенных исследований используются в Российском государственном научно-исследовательском испытательном центре подготовки космонавтов им Ю А Гагарина для исследования функционального состояния зрительного анализатора (Звездный городок, Московская обл), в Московском НИИ глазных болезней им Гельмгольца в отделении промышленной офтальмоэргономики и лаборатории клинической физиологии зрения им Кравкова для диагностики зрительного утомления, ранних нарушений в сетчатке, зрительных проводящих путях и центрах при различных видах офтальмопатолог ии (г Москва), в Российском государственном медицинском университете им Пирогова на кафедре офтальмологи» для оценки хода глаукомного процесса (г Москва), в Казанской государственной медицинской академии на кафедре офтальмологии для дифференциальной диагностики атрофии зрительного нерва (г Казань), в Казанском государственном медицинском университете на кафедре медицины и гигиены труда при исследовании зрительного утомления (г Казайь), в Республиканской офтальмологической больнице Республики Марий Эл для оценки КЧСМ (г Йошкар-Ола), в ЗАО «Удел» при разработке офтальмологического прибора для диагностики состояния зрительно-нервного аппарата (г Москва), в ОАО «Биомашприбор» при выполнении НИР и ОКР (г Йошкар-Ола), в Марийском государственном педагогическом институте на кафедре теоретических основ физического воспитания для исследования функционального состояния человека (г Йошкар-Ола), в учебном процессе в «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете им К Э Циолковского (г Москва), в учебном процессе в Марий-

ском государственном техническом университете (г Йошкар-Ола), что подтверждается соответствующими актами

Основные положения, выносимые на защиту

1 Результаты системного поиска путей улучшения метрологических характеристик и расширения функциональных возможностей методов и средств контроля функционального состояния человека, оценки временных характеристик зрительного анализатора

2 Развитие теории возбуждения и расширение функциональных возможностей метода парных стимулов Имитационная модель восприятия световых импульсов Результаты имитационного моделирования, показавшие возможность оценки времени восстановления и времени ощущения методом парных световых импульсов, их вариабельность, зависимость порогового межимпульсного интервала и времени зрительного восприятия от длительности световых импульсов

3 Модель различения частот световых мельканий, являющаяся основой разработки метода и способов оценки дифференциальной чувствительности к частоте световых мельканий

4 Методы и способы оценки временных характеристик зрительного анализатора, позволяющие повысить точность оценки, контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека

5 Структурные схемы средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, обеспечивающие повыйейие точности оценки, их алгоритмическое и программно-техническое обеспечение

6 Результаты внедрения разработанных методов, способов и созданных средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, позволяющих контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека

Личный вклад автора заключается в проведении теоретических и экспериментальных исследований, разработке моделей, методов и способов, алгоритмического и технического обеспечения оценки ВХЗА Все вошедшие в диссертационную работу результаты получены лично автором или при его непосредственном участии

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 198 наименований, и четырех приложений Основная часть работы изложена на 1,96 страницах машинописного текста Работа содержит 94 рисунка и 37 таблиц

j , КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы актуальность темы, объект и предмет исследования, цель работы, научная

проблема, решаемые задачи, методы исследований, достоверность и новизна полученных результатов, их практическая ценность, публикация, апробация и реализация результатов, основные положения, выносимые на защиту, структура и объем диссертации, краткое содержание диссертации по главам

В первой главе проведен анализ проблем, связанных с контролем ФС и утомления человека, оценкой ВХЗА, обзор существующих инструментальных средств оценки ВХЗА

Анализ методов, используемых для контроля ФС и утомления человека показал, что исследуемые параметры, как правило, сравниваются со средними их значениями по обследуемому контингенту и реже с характером взаимоотношений с другими параметрами, характеризующими ФС и утомление человека Такие же важные аспекты, как индивидуальная особенность, тип адаптации к нагрузке и некоторые другие чаще всего не учитываются Отсутствует наглядный инструментальный''метод исследования динамики утомления Низкая чувствительность существующий методов оценки ФС и утомления человека требует разработки новых методов, пригодных для использования в процессе трудовой деятельности, при занятиях физической культурой и спортом, при массовых обследованиях

В исследовании ФС ЦНС используются электрофизиологические и психофизиологические методы Электрофизиологические методы малопригодны для массовых обследований из-за сложности используемых средств, длительности самого обследования, неоднозначности интерпретации результатов исследований и ряда других причин Психофизиологические методы актуальны в связи со следующими обстоятельствами психофизиологическое состояние человека связано с функционированием организма как биосистемы в целом, изменение психофизиологического состояния является первым и чувствительным индикатором изменений, происходящих в организме при неблагоприятных воздействиях

В качестве психофизиологических методов исследования ФС ЦНС используются психофизиологические методы оценки характеристик ЗА В связи с широким внедрением информационных технологий в трудовую и повседневную деятельность человека особую значимость приобретают ВХЗА, которые обусловливают его инерционность, ограничивают разрешающую способность зрения во времени

Эффективность исследований ЗА в значительной степени зависит от используемого метода Широко используемой ВХЗА является КЧСМ, которая применяется в офтальмологии для диагностики различных заболеваний, в офтальмоэргономике - для профессионального отбора по зрению и диагностике зрительного утомления, в физиологии и гигиене труда и спорта - для контроля утомления и определения работоспособности, в экспериментальной психологии - как показатель лабильности и функциональной подвижности нервных процессов, отражающих функциональное со-

стояние ЦНС Особенностью метода КЧСМ является малая чувствительность к внешним воздействиям, большая вариабельность значений и, как следствие, низкая точность оценки

Проблема повышения точности оценивания вызывает необходимость разработки методов оценки других ВХЗА времени восстановления, времени зрительного восприятия, времени ощущения, ДЧСМ Разработка этих методов предполагает' разработку моделей, тестового воздействия и способа управления его параметрами, критериев оценки исследуемых характеристик

Реализация методов связана с необходимостью разработки алгоритмического и программно-технического обеспечения оценки ВХЗА, что предполагает решение ряда технических вопросов формирование стимулов, обеспечивающих оценку ВХЗА, их метрологический контроль, разработка методик регистрации реакций испытуемого при обследовании, разработка методик обследования, предусматривающих определенную последовательность действий при оценке ВХЗА Таким образом, создание инстру-мейтальйых средств оценки ВХЗА обусловливает необходимость разработки взаимосвязанных информационного, алгоритмического и программно-технического обеспечений

На основе проведенного анализа методов контроля ФС и утомления человека, методов и средств оценки ВХЗА сформулированы объект и предмет исследования, цель работы, научная проблема и задачи исследования

Вторая глава посвящена формулировке принципов построения средств оценки и разработке моделей ВХЗА

' При создании средств оценки ВХЗА необходим системный подход, так как ЗА является сложным биологическим объектом Обобщением системного подхода в медико-биологических исследованиях является теория функциональных систем П К Анохина и теория синтеза биотехнических систем В М Ахутина

С точки зрения теории функциональных систем психофизиологическое обследование представляет собой экспериментальную модель целенаправленного поведения, проявляемого функциональной системой в специально Организованных условиях Целостное поведение представляется в виде последовательности «системоквантов», решение о выборе каждого из них принимается на основе синтеза с учетом оценки результата предыдущих поведенческих актов Из этого следует, что для обеспечения точности оценки исследуемой характеристики важен принцип стандартизации всех участвующих компонентов синтеза, в том числе предъявляемых стимулов, критериев их оценки, инструкций по проведению обследования, его длительности В то же время в процессе обследования каждый системоквант повторяющегося процесса является стохастическим, что обусловливает необходимость статистического анализа результатов оценки

Согласно принципу идентификации информационной среды теории синтеза биотехнических систем- необходима ,минимизация числа исследуемых характеристик, описывающих состояние человека, обоснованность моделей исследуемых характеристик, которые должны быть простыми по описанию и соответствовать объекту исследования

Необходимо также выполнение принципов простоты стимулов, позволяющих уменьшить зависимость результатов оценки от культурных, языковых, образовательных и профессиональных навыков испытуемых, метрологической обеспеченности, предусматривающей содержание в инструментальных средствах элементов, позволяющих обеспечить метрологические показатели качества при меньших затратах, интеллектуальности инструментальных средств, которые должны автоматически или автоматизировано адаптироваться для решения поставленной задачи

Применение указанных принципов позволяет создать на единой методической основе комплекс средств оценки ВХЗА с учетом взаимосвязанности информационного, алгоритмического и программно-технического обеспечений

Эффективность оценки ВХЗА зависит от согласованности свойств и характеристик средств и объекта исследования, что обусловливает необходимость разработки моделей, описывающих ВХЗА

С целью исследования зрительного восприятия световых импульсов разработана имитационная модель, для чего предложена структурно-функциональная модель ЗА в виде системы с обратными связями (рис 1)

ФРК БК

> /

ГРК

оитЗА

ФРК ьк ГК НКТ

N Г -7

ГРК

Рис 1 Структурно-функциональная модель зрительного анализатора Ш„„ - входной сигнал ои-канала, входной сигнал о^канала, ФРК - фоторецепторные

клетки, ГРК - горизонтальные клетки, БК - биполярные клетки, ГК - ганглиозные клетки, НКТ - наружное коленчатое тело, НЗК - нейроны зрительной коры головного мозга, ОСЯза -выходной сигнал зрительного анализатора

Зрительное восприятие световых импульсов рассматривается для условий деятельности с нормативным уровнем освещенности, поэтому влияние палочковых биполярных клеток, работающих при низком уровне освещенности, не учитывается.

Системы передачи и обработки информации, в частности работу ЗА, принято характеризовать передаточными функциями, которые для фото-рецепторных, биполярных и горизонтальных клеток известны

Модель ганглиозной клетки (рис 2), сигнал на выходе которой Оитгк импульсный, представим как искусственный нейрон в виде элемента задержки ЭЗ с функцией акгивации / «жесткая» ступенька

1,

оит гк=<

иэз > ипор гк,

0, иэз<и,

пор гк >

где иэз - сигнал на выходе элемента задержки, (7пор га -возбуждения ганглиозной клетки

(1)

порог овый уровень

ЭЗ С/эз /

-> оит,,:

Рис 2 Модель ганглиозной клетки 1М„ - входной сигнал ганглиозной клетки, остальные обозначения в тексте

Процесс формирования сигналов в ЗА происходит при наличии внешних и внутренних шумов При использовании надпороговых стимулов влиянием внешних шумов можно пренебречь Внутренние шумы обусловлены флуктуациями квантов света, поглощенных сетчаткой, а также флук-туациями в нервных каналах, которые можно рассматривать как некоррелированные случайные процессы

Примем внутренний шум как стационарную флуктуационную помеху, распределенную в соответствии с нормальным законом Тогда текущее значение порогового уровня возбуждения ганглиозной клетки можно представить в виде аддитивной смеси постоянной составляющей и случайного колебательного процесса с распределенными в соответствии с нормальным законом амплитудой и частотой

и,

пор гк (/) ^Лтор гк = 1

+ Щ (0 СОБ [со (0],

Р(иф) =

р(а>) = ■

. 1

л/2я

ехр

(^ф ~ м- ф):

2 ^

2а;

Ф

а,

л/2зг

ехр

2а1

(2)

(3)

(4)

где (Упор гк = ~ постоянная составляющая порогового уровня возбуждения ганглиозной клетки, Щ - амплитуда случайного колебательного процесса, ю - угловая частота случайного колебательного процесса, р — плотность вероятности распределения, с ф и ц ф - дисперсия и математическое ожидание амплитуды случайного колебательного процесса, ст ю и ¡а ш - дисперсия и математическое ожидание угловой частоты случайного колебательного процесса

На основе модели нейрона А Н Радченко предложена структурно-функциональная модель нейронов наружного коленчатого тела и зритель-

ной коры головного мозга, в которой учитывается изменение весов синап-тических связей нейрона и возможные комбинации соотношений возбуждения и торможения (рис 3)

IN*

IN'

1 лз+ h» I СФП 1

i Ui выч -^

r- ....... r*

1 лз h» -^

Сото

ЭЗ

OUT ->

i>6ö=U

СУВС

IN

Рис 3 Структурно-функциональная модель нейрона. ; ,,

IN* - входы возбуждающих сигналов дендритов, IN~ - входы тормозных cm налов дендри-тов, С т - входы возбуждающих сигналов сомы, С ~ - входы тормозных сигналов сомы, СУВС - схема управления весами синапсов, JI3+ - линия задержки, отражающая задержку в эквивалентном дендрите возбуждающих сигналов, ЛЗ ~ - линия задержки, отражающая задержку в эквивалентном дендрите тормозных сигналов, Е - сумматор возбуждающих и тормозных сигналов, СФП - схема формирования порога срабатывания нейрона, Uz ВЫх - сигнал на выходе сумматора, вызванный воздействием входных сигналов, ДС/„ор - 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

Условие возбуждения нейрона имеет вид

OUT = •

l> им>ипор, О, UM <ипор,

(5)

где ¿Ум = ¡1/м „ач + £/е вых - мембранный потенциал, Е/м нач - начальное значение мембранного потенциала при отсутствии входных сигналов, вых - величина потенциала, вызванная воздействием входных сигналов,

и,

пор

пороговый уровень возбуждения нейрона, определяемый по форму-

лам (2-4)

Величина потенциала, вызванная воздействием входных сигналов

U-

zвых(0 = I<К(i-0 + Ёw; INJ (t-

,)+ ¿>££(0 +

i=i

7=1

p=1

h

+ í,=Sj/v, г =1,2, , и, tj = Sj/v, r=1

7=1,2, , /и, />=1,2, r=l,2, ,h, (6)

где - вес синаптической связи с возбуждающим медиатором, IN* (í - tl) - входной возбуждающий сигнал в момент времени (t - ) , время прохождения сигнала /jV;l по дендриту, и - число входов дендрита, Wj - вес синаптической связи с тормозным медиатором, INJ(t-tj) -входной тормозной сигнал в момент времени (t - tj), tj - время прохождения сигнала INJ" по дендриту, т - число входов дендрита, w'p - вес синаптической связи с возбуждающим медиатором, с*р (t) - возбуждающий сигнал на входе сомы в момент времени t, g— число возбуждающих входов сомы, w~— вес синаптической связи сомы с тормозным медиатором, cr (1) - тормозной сигнал на входе сомы в момент времени t, h - число тормозных входов сомы, st- длина пути сигнала IN* по дендриту, v -скорость прохождения сигнала, Sj - длина пути сигнала INJ по дендриту Пороговый уровень возбуждения нейрона при воздействии входных сигналов

t/n0D(í + l) = ^ (7)

Р [Unop(t) + AUnop, OUT(t) = 1,

где AUnop - величина изменения уровня возбуждения нейрона Тогда условие возбуждения нейрона имеет вид

OUT(t + \) =

нач вых

OUT(t) = О, 0. UM нач + Uz вых (í +1) < иаор (t) + Дt/nop, OUT(t) = 1

(8)

Имитационная модель восприятия световых импульсов построена с использованием пакета прикладного программного обеспечения версии УхвБцп 4 5В ходе имитационного моделирования на вход модели подавалась последовательность парных световых импульсов (рис 4) длительностью разделенных меж-импульсным интервалом (МИИ) длительностью х, повторяющихся через интервал времени Т Межимпульсный интервал между двумя импульсами в паре на входе модели уменьшался до порогового значения, при котором на выходе модели два импульса в паре сливались в один Длительность импульсов при моделировании времени восста-

Рис. 4. Временная диаграмма мен"- 1едовэтель-кости парных световых импульсов.

новления принята равной 50 мс, так как процессы возбуждения и торможения в рецептивных полях нейронов, вызванные первым световым импульсом, за это время в основном сформированы, при оценке ощущения - 200 мс, гак как рецеп тивные поля нейронов, воспринимающие стимулы, исчезают через 100-200 мс после появления светового стимула. Для устранения эффекта маскировки между парами световых импульсов, которая при длительности межимпульсного интервала, равной 500 мс, отсутствует или слабо выражена, период повторения пар световых импульсов принят равным 1 с.

В результате имитационного моделирования показана возможность оценки времени восстановления и времени ощущения (рис. 5), их вариабельность, зависимость порогового межимпульсного интервала и времени зрительного восприятия от длительности импульса» (рис. 6).

длительное |ь имнульсов2ии мс ; : длительность МИИП'Гяё

ЗЕШШЕЭЕ

, ......и, г -г...............81

длите ль нрет Е НМ1)уЛЬ?ОВ МС ' : ;инП"ёльность"МИИ 22$ мс !

НЕШ

дамнмюякшшш

Г—£-■.: . '! .

Ь—■!.....;......!■■■

Ор® И ВШЯМШШШЖЩШ

4......}".—■)...........! ■ ■ ------

:_1 1' ■' I ; " '

Рис. 5. Эпюры входных к пмходнмч сигналов имитационной модели.

Тцор

|>нс 6. График зависимости порогового МИИ т[1С{| и времени зрительного восприятия /взв от длительное™ импульсов.

I I • I ■ ■ ' *

По результатам имитационного эксперимента время восстановления равно 22,8 мс, время ощущения - 11 мс, начальная длительность межим^

' ¿вж ™„ - 40,7 мс при („= 9,7 мс

—г—■-1-■-1—;——>—4—г-¡Ж

20 40 60 80 100

пульсного интервала при экспериментальной оценке времени восстановления принята равной 60 мс, времени ощущения - 30 мс

При описании восприятия частоты световых мельканий применяется модель в виде фильтра нижних частот (ФНЧ), показанная на рис 7а Для представления экспериментальных данных, получаемых в серии оценок, удобна кус,очно-линейная аппроксимация (рис 76), при этом значения КЧСМ находятся внутри полосы перехода фильтра от граничной частоты юп, равной .^кчсм тт - минимальному значению КЧСМ (рис 7в), до граничной частоты ю3 полосы задерживания, равной Fкчcм тах - максимальному значению КЧСМ (рис 7в)

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) при кусочно-линейной аппроксимации выражается зависимостью

% 0<ш<(Юп,

Сйз/(Ю3-Сйп)-С0/(С0 3-Юп), С0П<Ш<(»3, (9)

^0, ю > га з

При аппроксимации АЧХ полиномами Баттерворта и Чебышева индивидуальная вариабельность КЧСМ характеризуется порядком фильтра, определяемым по формулам

лбат >^((10°'Ытш — 1)/е2)/21ёГ23 - для фильтра Баттерворта, (10)

иче6 > АгсЬд/(100'М'иот -1)/е2 / АгсЬ03 - для фильтра Чебышева, (11)

где А„„„ - минимальное рабочее ослабление в полосе задерживания, е - коэффициент неравномерности ослабления в полосе пропускания, П3 = ш/©3 - нормированная частота

Для описания различения частот световых мельканий предложена модель в виде полосового фильтра (рис 8а), кусочно-линейная аппроксимация АЧХ фильтра представлена на рис 86 Значения ДЧСМ, полученные в серии оценок, находятся внутри полос перехода фильтра, ширина полосы пропускания этого фильтра равна минимальному значению ДЧСМ в серии полученных оценок Л/'дчсм т„ = Рв тт - Рц „,ах , ширина полос перехода и полосы пропускания равна максимальному значению ДЧСМ в этой серии оценок А-Рдчсм тах = И тах ~ тт (РИС 8в)

№<0)?

.---.- /

0 РкЧСМмт Fкчcм тах

Рис 7 Модель восприятия частоты световых мельканий

|Я0га)|2=-

АЧХ при кусочно-линейной аппроксимации выражается зависимостью

|#0со)|2

0, 0<ю<£03],

ю/фш -»зО-^з^^ш -®31)> ®31 <®~<®П1>

1, (0П1 <ю<а>П2,

<¿•32/(«>32 - ® П2 ) - ®/(®32 - ®П2 )> С0Ш < (О < С032 , О, а> > Ю32

(12)

|//(/ю)|2 1

©31

Ют

ЮП2

С032

За количественную оценку вариационного размаха ' значений ДЧСМ принят порядок фильтра, который для фильтров Баттерворта и Чебышева вычисляется по соответствующим формулам (10) и (11), где нормированная частота Оз полосового фильтра определяется по формуле

= (®32 - ®31У(®П2 - ®ш) (53)

Разработанные модели позволяют качественно и количественно идентифицировать , результаты, оценки КЧСМ и ДЧСМ, использовать при обучении оценке поведенческую обратную связь, как частный случай обратной связи., В третьей главе разработаны методы и способы оценки ВХЗА, утомления человека

Парные световые импульсы длительностью 50 мс и вызываемые ими зрительные ощущения при определении времени восстановления представлены на рис 9, длительностью 200 мс при определении времени ощущения — на рис 10, где х1 - время ощущения, х2 — время восстановления, 1оп - время ощущения оя-канала, хад - время ощущения обкапала ' Из временных диаграмм рис 9 следует, что пороговый МИИ

О Рн пни Рн тах ^НАЧ ^В п

Рис 8 Модель различения частот световых мельканий

мюр

; Т2-Т1

(14)

По литературным данным т, «т2, поэтому длительйость МИИ таор

(рис 9в) может быть принята равной времени восстановления' < '> •

' • 1

-Спор^Тг , , ■ (15)

Из временных диаграмм рис 9 время зрительного восприятия

' Тп

(16)

7"

т

X

>1-к

Рис 9 Временные диаграммы парных световых импульсов и вызываемых ими зрительных ощущений при оценке времени восстановления

Рие 10 временные диаграммы парных световых импульсов и вызываемых ими зрительных ощущений при оценке времени ощущения

В зрительном анализаторе оя-канал и канал, формирующие соответственно сигнал о появлении и окончании светового импульса, функционирует независимо друг от, друга, а их динамика сходна Тогда длительность порогового МИИ тпор между двумя световыми импульсами в паре, при которой достигается субъективное ощущение слияния двух световых импульсов в один (рис 10в), оценивает значение времени ощущения о//-1санала или равно® ему значение времени ощущения ои-канала ЗА

Длор

(17)

Наиболее * совершенным способом оценки КЧСМ считается способ Н М Пейсахова, по которому КЧСМ определяется дважды - при увеличении Частоты световых мельканий от минимального значения, принятого равным 20 Гц, и при ее уменьшении от максимального значения, принятого равным 60 Гц, до Критического Истинное значение КЧСМ вычисляется как среднеарифметическое результатов двух полученных значений

Недостатком способа Н М Пейсахова является большая длительность процедура оценивания КЧСМ, что приводит к утомлению ЗА Для уменьшения времени оценки 'предложена модификация способа Н М Пейсахова (рис 11), которая заключается во введении оценочного цикла с быстрым изменением частоты световых мельканий на интервале времени 1\-Т2 и уменьшении диапазона изменения частоты световых мельканий на интервале времени 7,2-Г4 до некоторой заданной величины

На интервале времени Т2-Г3 оценивается надпорого-вое значение КЧСМ

= + (18)

а на интервале Т3-Т4 — подпо-роговое значение

= (19)

где Р - действительное значение КЧСМ, А/'в иАРд- изменения частоты световых мельканий, обусловленные временем сенсомоторной реакции с момента определения испытуемым КЧСМ до ее фиксации

Среднеарифметическое значений КЧСМ, зафиксированных испытуемым, вычисляется по формуле

^ср = (Р2 + Рз) / 2 = [(^ + А^в) + СР-АРН)] / 2 (20)

и в случае равенства времен сенсомоторной реакции на втором и третьем этапах будет равно действительному значению КЧСМ

Для повышения точности оценки предложено определять КЧСМ методом последовательного приближения (рис 12), при этом скорость изменения частоты световых мельканий на каждом последующем этапе уменьшается и на последнем этапе" измерений должна быть не более 1 Гц/с

Зрение человека более чувствительно к восприятию дискретно изменяющейся частоты световых мельканий, поэтому предложено после момента времени Т4 (рис 11) предъявлять испытуемому частоту световых мельканий, равную среднеарифметическому значений частот, зафиксированных им) на интервалах времени Т2-Т3 и ТГТ4 Далее испытуемый путем дискретного увеличения или уменьшения частоты световых мельканий с шагом 0,1 Гц опре-, ¡ ;, деляет действительное значение КЧСМ

При проведении экспериментальных исследований на этапе обучения испытуемых установлено, что значения надпороговой и подпороговой

Рис 11 Временная диаграмма изменения частоты световых мельканий при оценке КЧСМ по модифицированному способу Н М Пейсахова

Рис 12 Временная диаграмма изменения частоты световых мельканий при оценке КЧСМ по методу последовательного приближения

КЧСМ каждый из испытуемых определяет для себя индивидуально по критериям, «источник явно не мелькает» и «источник видимо не мелькает» и по критериям «источник явно мелькает» и «источник видимо мелькает» соответственно Значения надпороговых и подпороговых частот световых

мельканий с соответствующими

/

/"нп тах

^НП тт

Ркчсм

<^Г!П тих

Рг!П тм

«явно не мелькает» ^«видимо' не мелькаеп>

«видимо мелькает» «явно мелькает»

Рис 13 Критерии оценки значений КЧСМ

им критериями приведены на рис 13 За оценку возможной точности метода КЧСМ предложено принять разность частот между минимальным надпорого-вым и максимальным подпорого-вым значениями КЧСМ

1 — -^пп г.

(21)

Разработан метод оценки ДЧСМ, заключающийся в определении в видимом диапазоне частот световых мельканий порога различения частот, как показано на рис 14 ¡Этот порог равен минимальной разности между

«верхней» /<2 и «нижней» Р\ час-

I

И-Н

I-1-1------^-/

о Рг Рщсм

Рис 14 Иллюстрация ДЧСМ

тотами световых мелькании, при которой возникает субъективное ощущение различения этих частот, и вычисляется по формуле

АР = (22)

Для оценки ДЧСМ разрабЬтано три способа По первому способу, как I[(Указано на'рис 15, испытуемому предъявляют световые мелькания с начальной частотой Гн

1 Рк

/

АР

Рис 15 Временные диаграммы изменения частоты световых мельканий по первому способу а) в режиме увеличения частоты, б) в режиме уменьшения частоты

Затем непрерывно изменяют частоту световых мельканий, увеличивая или уменьшая ее до значения Рк, при котором у испытуемого возникает ощущение различения частоты .Рк от начальной частоты ^ Величину ДЧСМ вычисляют по формуле

По второму способу испытуемому вначале предъявляют попеременно световые мелькания с начальной Рц и инкрементной Р^ частотами, затем с начальной Рн и декрементной Рц частотами Разность между частотами увеличивают до тех пор, пока испытуемый не зафиксирует ощущение различения соответствующих пар частот /*н, /"и и Ри, Рд (рис 16)

/

1

Д^и

• « » ^ ч!

I I

I < } I

Рис 16 Временные диаграммы изменения частоты световых мельканий по второму способу а) первый этап с формированием начальной и инкрементной частот, б) второй этап с формированием начальной и декрементной частот

Пороги различения частот световых мельканий вычисляют по формулам

= Рш - Рп, АРц = - , АР = (АРИ + Л-£д)/2 (24)

По третьему способу испытуемому предъявляют попеременно световые мелькания с инкрементной Рц и декрементной Ря частотами, разность между которыми увеличивают, пока испытуемый не зафиксирует порог

различения частот Ря и ¿»д, как по-

/ Ри

Я.

Ря

• • 1 ■

казано на рис 17 Значение ДЧСМ вычисляется по формуле

№

АР = Р,

И"

(25)

Рис 17 Временная диаграмма изменения частоты световых мельканий по третьему способу оценки ДЧСМ

Разработан способ контроля утомления человека путем анализа фазовых траекторий, отображающих динамику изменения КЧСМ При этом каждая точка на фазовой плоскости цесет информацию

- абсолютное значение КЧСМ в данный момент времени отображается значением координаты по оси X, , ■

- скорость изменения КЧСМ отображается значением координаты п<? оси У, ,

- если скорость изменения КЧСМ .положительна - точка находите^ .н&д осью X'., если отрицательна - под осью X • ,

Цррцедура,определения времени наступления утомления и перехода от состояния ¿томления к состоянию переутомления заключается в опреде-

лении момента времени изменения направления фазовой траектории Анализ фазовых траекторий позволяет определить индивидуальный характер адаптации организма человека к нагрузке, его работоспособность .к функциональное состояние

Четвёртая глава посвящена созданию инструментальных средств оценки ВХЗА

Оценка временных характеристик выполняется путем измерения временных интервалов с использованием кварцевого генератора частотой 100 КГц и измерения частоты световых мельканий время-импульсным методом. Интенсивность световых импульсов при оценке ВХЗА регулируется и методом визуального фотометрирования выравнивается с интенсивностью эталонного источника при частоте световых мельканий, соответствующей индивидуальной подпороговой КЧСМ Интенсивность эталонного источника периодически проверяется и при необходимости регулируется с использованием спектрометра

Для оценки времени восстановления, времени зрительного восприятия и времени ощущения по разработанным способам созданы приборы, укрупненная структурная схема которых представлена на рис 18 Приборы

содержат блок управления БУ, блок формирования парных импульсов БФ, блок вычислений Б В, источник световых импульсов ИСИ и блок индикации значения времени БИ

Длительность МИИ между двумя импульсами в паре при определении порогового МИИ изменяется методом последовательного приближения Для оценки КЧСМ создан ряд приборов с ручным и автоматическим изменением частоты световых мельканий, укрупненная структурная схема которых соответствует рис 18, в которой блок БФ предназначен для формирования частоты световых мельканий

В приборе ИКЧСМ-1 с ручным изменением частоты световых мельканий испытуемый методом последовательного приближения изменяет частоту световых мельканий до момента их слияния В блоке вычислений БВ измеряется КЧСМ, значение которой отображается в блоке индикации БИ Прибор ИКЧСМ-2 с автоматическим изменением частоты световых мельканий реализует временную диаграмму, представленную на рис 11В приборе предусмотрено адаптивное изменение частоты световых мельканий в момент времени Т2 Если испытуемый из-за большого времени сен-сомоторной реакции или отсутствия навыка работы с прибором при

Рис 18 Структурная схема приборов для оценки временных характеристик ЗА

уменьшении частоты в момент времени Т2 на заданную величину не видит световые мелькания, то при последующей оценке в момент времени Т2 задается уменьшение частоты световых мельканий на большую величину

Для обеспечения контроля достоверности оценки КЧСМ создан прибор ИКЧСМ-3, который работает аналогично прибору ИКЧСМ-2, но при не объективном определении КЧСМ, то есть при Р2 5 Р3 (рис 11), блок вычислений БВ вырабатывает сигнал ошибки

Для сравнительного анализа степени утомления нескольких испытуемых в процессе работы или тренировки необходимо учитывать индивидуальное начальное значение КЧСМ Для этой цели предложен диагностический параметр - величина изменения частоты световых мельканий за время сенсомоторной реакции, то есть за промежуток времени с момента определения КЧСМ до момента ее фиксации испытуемым Данный диагностический параметр определяется в приборе ИКЧСМ-4, временная диаграмма работы которого представлена на рис 19

На интервале времени Тг-Т2 определяется надпороговое значение КЧСМ

(26)

где ^ — действительное значение КЧСМ, А^в - изменение частоты световых мельканий, обусловленное временем сенсомоторной реакции с момента определения испытуемым КЧСМ до момента ее фиксации

В момент времени Т2 частота световых мельканий увеличивается на величину 2-3 Гц, после чего на интервале времени Т2-Т3 определяется подпороговое значение КЧСМ

Рг~ Р - Л/*н, (27)

где АРН - изменение частоты световых мельканий, также обусловленное временем сенсомоторной реакции с момента определения испытуемым КЧСМ до момента ее фиксации

Затем вычисляется разность частот

Рис 19 Временная диаграмма работы прибора ИКЧСМ-4

(28)

которая является относительным параметром и позволяет сравнить степень утомления нескольких испытуемых в одинаковых условиях работы или тренировки

Прибор ИКЧСМ-5 реализует временную диаграмму изменения частоты световых мельканий по методу последовательного приближения

(рис (12) Экспериментальные исследования, приведенные в главе 5, показали, чтр, .использование прибора ИКЧСМ-5 позволяет увеличить точность оценки , 1-СЧСМ, сравнению с оценкой, выполненной до, способу Н М.,Де;йс£?сов^,-

Для дальней да е,го повышения точности оценки создан прибор ЩСЧСМ-6, в котором используется дискретное изменение частоты световых мель-, каний на последнем этапе оценки Временная диаграмма работы прибора представлена на рис 20

На первых этапах прибор работает аналогично прибору ИКЧСМ-5, но на интервале времени Т3-Т4 частота световых мельканий увеличивается дискретно с шагом 0,1 Гц до их слияния (момент времени Т4, частота Р3)

Для оценки возможной точности метода КЧСМ создан прибор ИКЧСМ-Т, в котором измеряются минимальное надпорого-вое Риг, ,„,„ и максимальное по^пороговое /< Пп !,шх значения КЧСМ (рис 13) и вычисляется разность частот между ними

Для оценки ДЧСМ по предложенным способам создан ряд приборов Структурная схема приборов1' ИДЧСМ-1 и ИДЧСМ-2 соответствует рис 18 В приборе ИДЧСМ-1 частота световых мельканий изменяется непрерывно, как показано на рис 15а, в приборе ИДЧСМ-2 разность между попеременно предъявляемыми вначале начальной и инкрементной, затем начальной и декрементной частотами световых мельканий изменяется методом последовательного приближения

Укрупненная структурная схема прибора ИДЧСМ-3 представлена на рис 21 Прибор содержит блок управления БУ, блок формирования напряжения, соответствующего ин-

Рис 20 Временная диаграмма-работы прибора ИКЧСМ-61 < ,

БУ

БФ-Д

ЕФ, —> ИСМ

>

БВ -> БИ

крементной частоте БФ-И, блок формирования напряжения соответствующего декрементной частоте БФ-Д, блок формирования частоты световых мельканий БФ, блок вычислений БВ, источник световых мельканий ИСМ и блок индикации БИ Разность между попеременно предъявляемыми инкрементной и декрементной частотами световых мельканий в приборе изменяется методом последовательного приближения

Рис 21 Структурная схема прибора ИДЧСМ-3

Для уменьшения пределов допускаемой абсолютной и относительной погрешностей приборов для оценки КЧСМ и ДЧСМ созданы приборы, в которых измеряются периоды предъявляемых световых мельканий, а их частоты вычисляются по значению периода,

Для автоматизации оценки ВХЗА создан прибор на базе однокристального микроконтроллера и аппаратно-программный комплекс на базе ПЭВМ с комплексом программ Алгоритм оценки временных характеристик зрительного анализатора представлен на рис 22

Рис 22 Алгоритм программы оценки временных характеристик зрительного анализатора

В пятой главе разработаны методики оценки ВХЗД, приведены результаты экспериментальных и имитационных исследований

Результаты статистической обработки данных экспериментальных исследований времени восстановления и времени ощущения по группе из 31) испытуемых и минимального времени 'зрительного восприятия по группе из 15 испытуемых представлены в таблице 1

Таблица I

Результаты статистической обработки данных оценки времени восстановления и времени ошушепия, мс

Параметр Среднеарифм. значение Медиана Доверит, интервал дтя медианы

Б ре.«к восстановления 1 2,7 -37,9 22,9

Время ощущения 5,5 - ! 8,6 ] 1,4 {10,1; ¡3,5}

Минимальное время зрительного восприятия 44,5 - 50,6 47.1 146,2; 49,0]

В результате имитационного эксперимента установлено, что вариабельность времени восстановление и времени ощущения в пределах доверительною интервала для медианы наблюдается при вариабельности значения порога возбуждения нейронов в пределах ±10%.

Результаты исследований влияния способа оценки на точность оценки КЧСМ по группе из 15 испытуемых представлены в виде диаграмм значений СКО на рис. 23.

Рис. 23. Диаграмма значений СКО КЧСМ. По юршонталыюй оси - способы оценки; I способ способ ИМ. Исйсахока, 2 способ - модифицированный способ Н.М. Псйсахова, 3 способ способ последовательного приближенно, 4 способ способ последовательного приближения с дискретным изменением частоты световых мельканий на последнем этапе этапе: по вертикальной оси - значения СКО.

/(ля оценки КЧСМ рекомендуется способ, основанный па методе последовательного приближения с дискретным изменением частоты световых мельканий на последнем этапе оценки, который обеспечивает увеличение точности оценки КЧСМ по сравнению со способом Н.М. Пейсахова по обследованной группе от 61,1 до 75,6%, медиана распределения равна 67,3%, доверительный интервал ДЛЯ медианы при уровне доверия 95% [64,3%: 74,4%(.

Оценки возможной точности метода КЧСМ по группе из 30 испытуемых находятся в пределах от 0,7 до 1,3 Гц, медиана распределения равна 1 Гц, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% -¡0.9 Гц; !,1 Гц]. На основе анализа экспериментальных данных при массовых обследованиях оценку КЧСМ рекомендуется выполнять с шагом дискретного изменения частоты световых мельканий, равным 0,5 Гц.

щяшкшш

: ;

& т

... гп

10 1 7-1

е.» о.»

О А I * ? ^ V '

0:1

* »АвДиАНа ГП X ЛЛйМй^КС

- 0 5 способ г СЯ!>ССИ5 3 сллсоб . А

Исходя иэ экспериментальных данных нейрофизиологических исследований определят;. ДЧСМ рекомендуется на начальных частотах до 10 Гц. Результаты исследований влияния способа оценки на точность опенки ДЧСМ по группе из 15 испытуемых на начальной частоте 10 Гц представлены в виде диаграмм значений СКО на рис. 24.

Г'и с 24. Диаграмма 5йачениЙ СКО ДЧСМ fio горизонтальной оси - способы оценки: 1 способ - с непрерывным изменением час-гиты световых мельканий, 2 способ - с по-перемениым предъявлением начальной и инкрементной, затем начальной и декрементной частот световых мельканий, 3 способ - с попеременным предъявлением инкрементиой и декрементной частот световых мельканий с дискретным изменением разности частот на последнем этапе; по вертикальной оси - значения СКО

Для оценки ДЧСМ рекомендуется способ с попеременным предъявлением инкрементиой я декрементной частот световых мельканий с дискретным изменением разности частот на последнем этапе, который обеспечивает увеличение точности оценки по сравнению со способом с непрерывным изменением частоты световых мельканий по обследованной группе на начальной частоте 10 Гц от 16,7 до 75,9%, медиана распределения равна 52,5%, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - (31,8%; 71,5%].

Значение ДЧСМ на начальной частоте 10 Гц по обследованной rpyriíié находится в пределах от 0,8 до 2,0 Гц, медиана распределения результатов равна 1,4 Гц, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% --[0,9 Гц; 1,8 Гц].

Результаты анализа сравнительной точности оценок ДЧСМ и КЧСМ по группе n:s 15 испытуемых представлены п виде диаграмм значений СКО на рис. 25.

Г'нс- 25 Диаграмма значений СКО КЧСМ и ДЧСМ По горизонтальной оси — оцениваемые параметры КЧСМ, F5- Г;35 -- ДЧСМ, оцененная на частотах 5, 10, 15, 20, 25 , 30 и 35 I и аютвстственм; но вертикальной оси - значения СКО.

Результаты анализа увеличения точности оценок ДЧСМ, времени восстановления и времени ощущения по сравнению с точностью оценки КЧСМ по группе из 15 испытуемых представлены в таблице 2.

Site

ад

та S.Z 0.1 ®L

3 CflhífCt- bíTHKclS

* МвДОанй

!

X Ммн-мэад.

( I Таблица 2

Результаты статистической обработки увеличения точности оценки ВХЗА

Временная 1 характеристика X 5 Уменьшение Я, % М,% . [7*1, Щ, % ,

ВВ, мс 17,3-34,0 0,152-0,280 17,5-24,4 19,2' [17,9;20,2] '

ВО, мс 6,7 - 16,5 0,142 - 0,271 19,9-28,7 22,5 [20,4,24,9]

ДЧСМ, ?<= 10 Гц 0,7 - 1,8 0,084-0,165 27,4 - 74,2 63,1 [49,2, 67,51

ВВ - время восстановления, ВО т- время ощущения, х - среднеарифметическое результатов измерения, 5 - СКО результатов измерения, М - точечная оценка медианы распределения уменьшения СКО, [Г], Тг] ~ доверительный интервал для медианы, где Г, и Т2 - соответственно нижняя и верхняя доверительные границы при уровне доверия 95%

На основе экспериментальных данных с помощью разработанных прикладных ' программ ■ построены АЧХ фильтров, порядки которых отображают йндив'идУйлйн^о в ар иаб е лг, но с т ь'КЧб М и ДЧСМ в серии оценок Анализ точности аппроксимации линейного участка спада АЧХ фильтров полиномами- Ваттбршрта и Чебышева по критерию наименьшей суммы квадратов отклстений"показал, что для моделирования КЧСМ предпочтителен полином Чебышева, для моделирования ДЧСМ - полином Баттер-вбрта

: Экспериментальные исследования развития утомления и динамики КЧСМ выполнены методом велоэргометрии в положении сидя Величина нагрузки постоянной мо'гцйости соответствовала 75% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б П Преварского Скорость педалирования принята равной 60 об/мин Фазовые траектории динамики КЧСМ по резуль гагам тестирования, на которых пунктиром отражено время врабатывания, для двух испытуемых представлены на рис 26, 27

V, Гц /об

Рис 26 Фазовые траектории динамики КЧСМ испытуемой И 7, физической культурой и спортом не занимается

V, [ и/об.

0.010 --

Рис. 27. Фазовые траектории динамики КЧСМ испытуемой И, К, КМ С по бадминтону.

Процедура определения времени врабатывавдя и перехода от состояния утомления к состоянию переутомления заключается в определении момента времени изменения направления фазовой траектории, отображающей динамику изменения КЧСМ. В результате исследований установлено, что изменение вида фазовой траектории адекватно отображает динамику развития тренированности и работоспособности.

Проведены экспериментальные исследования зрительного утомления операторов ЭВМ с использованием разработанных способов оценки времени зрительного восприятия и времени ощущения. Установлено, что время зрительного восприятия и время ощущения являются диагностическими параметрами, характеризующими развитие зрительного утомления.

В результате экспериментальных исследований развития утомления и динамики времени ощущения методом велоэргометрии установлено, что время ощущения является диагностическим параметром общего утомления организма.

11а экспериментальном и клиническом материале совместно с ведущими специалистами ряда предприятий и организаций установлено, что по значению времени восстановления ЗА можно провести дифференциальную диагностику атрофии зрительного нерва с его другими нейропатиями в совокупности с данными клиники; по динамике времени восстановления оценить ход глау ко много процесса; способы оценки времени ощущения и восстановления, оценки КЧСМ и ДЧСМ позволяют диагностировать ранние нарушения в сетчатке, зрительных проводящих путях и центрах при различных видах офтальмопатологии, повысить достоверность результатов диагностики зрительного утомления; по значению временных характеристик зрительного анализатора определить его инерционность и функциональное состояние человека,

В заключении приведены основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Результатом диссертационных исследований является решение крупной научной проблемы разработки методов и создания средств контроля функционального состояния человека, основанных на повышении точности оценки временных характеристик зрительного анализатора, имеющей важное социальное и хозяйственное значение При решении данной проблемы получены следующие основные результаты

1 Проведен анализ современного состояния методов и средств контроля функционального состояния организма человека и оценки временных характеристик зрительного анализатора На основе анализа показаны возможности повышения точности оценки временных характеристик зрительного анализатора и расширения функциональных возможностей метода парных стимулов с целью контроля функционального состояния зрительного анализатора и организма человека

2 Развита теория возбуждения и расширены функциональные возможности метода парных стимулов Впервые разработана имитационная модель восприятия световых импульсов, основанная на концепции «черного» ящика и развитии теории возбуждения, предложенных структурно-функциональных моделях зрительного анализатора и его нейронов, известных передаточных функциях клеток сетчатки На основе имитационной модели показана возможность оценки времени восстановления и времени ощущения методом парных световых импульсов, их вариабельность, зависимость порогового межимпульсного интервала и времени зрительного восприятия от длительности световых импульсов

3 Установлены причины низкой точности оценки критической частоты световых мельканий Впервые предложена модель различения частот световых мельканий, исследована дифференциальная чувствительность зрения по частоте световых мельканий Модель позволяет качественно и количественно идентифицировать значения дифференциальной чувствительности по частоте световых мельканий, использовать на этапе обучения испытуемых ее оценке поведенческую обратную связь, как частный случай обратной связи

4 Впервые разработаны методы и способы оценки временных характеристик зрительного анализатора, позволяющие повысить точность оценки, контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека, являющиеся базой для создания новых средств оценки

Предложен способ оценки утомления человека путем анализа динамики КЧСМ методом фазовой плоскости

5 Сформулированы системные принципы построения средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, учитывающие взаимосвязанность информационного, алгоритмического и программно-

технического обеспечений На их основе созданы инструментальные средства, обеспечивающие повышение точности оценки

6 Получены экспериментальные данные, позволяющие определить точность результатов оценки временных характеристик зрительного анализатора Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие возможность контроля функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека по значению и динамике значений временных характеристик зрительного анализатора

7 Разработаны рекомендации по применению способов оценки временных характеристик зрительного анализатора Разработанные способы и созданные инструментальные средства оценки внедрены на ряде предприятий и организаций для контроля функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека

Новизна разработанных способов оценки временных характеристик зрительного анализатора и контроля утомления человека защищена 1.3 .патентами РФ на изобретения, из которых 1 не имеет аналогов, 6 - прототипа Практическая ценность технических решений при создании средств оценки подтверждается 13 авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ на изобретения На прикладные программы получено 5 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 <

Монографии

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

2 Роженцов, В В Утомление при занятиях физической культурой и спортом проблемы, методы исследования Монография / В В Роженцов, ММ Полевщиков - М Советский спорт, 2006 -280 с

Статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК, и за рубежом-

1 Роженцов, В В Точность измерения критической частоты световых мельканий / В В Роженцов // Вестник Казанского государственного технического университета им АН Туполева -2003 -№4(32) - С 17-20

2 Роженцов, В В Индивидуализация контрота утомления при занятиях физической культурой и спортом / В В Роженцов // Теория и практика физическои культуры - 2004 -№ 1 - С 46—48

3 Роженцов, В В Определение критической частоты световых мельканий / В В Роженцов // Проектирование и технология электронных средств - 2004 - № 1 -С 36 38

4 Роженцов, В В , Исследование дифференциальной чувствительности зрения к частоте световых мельканий / В В Роженцов, Т А Лежнина // Вестник Казанского государственного технического университета им АН Туполева -2004 -№ 1 (33) - С 19-22

5 Роженцов, В В Методика измерений и точность определения критической частоты слияния световых мельканий / В В Роженцов // Вестник офтальмологии ,-12004. - Т 120, № 5 -С 29-31 ' '

6 Роженцов, В В Оценка времени восстановления зрительного анализатора с использованием аппаратно-программного комплекса / В В Роженцов // Наукоемкие технологии -2004 -Т 5,№ 10 - С 25-29

7 Роженцов, В В Измерение времени зрительного восприятия человека / В В Роженцов, И В Петухов // Вестник Казанского государственного технического университета им АН Туполева -2004 -№4(36) -С 13-16

'8 ¡Роженцов, В В Измерение времени восстановления зрительного анализатора / В В Роженцов // Проектирование и технология электронных средств - 2004 - № 4 С, 73-75

( 9 Роженцов, В В Дифференциальная чувствительность зрения к частоте световых мельканий/В В Роженцов//Медицинская техника -2005 -№2 -С 33-35

10 Роженцов, В В Измерение дифференциальной чувствительности зрения к частоте световых мельканий / В В Роженцов // Проектирование и технология электронных средств -2005 -№2 -С 50-53

11 Роженцов, В В Измерение времени ощущения зрительного анализатора / В В Роженцов // Проектирование и технология электронных средсгв - 2005 - № 3 -С 29-31

12 Роженцов, В В Время ощущения зрительно! о анализатора человека / В В Роженцов, M Т Алиев // Вестник Казанского государственного технического университета им А Н.Туполева -2005 -№3 (39) - С 20-23

13 Роженцов, В В Математическая модель зрительного анализатора человека / В В Роженцов // Системы управления и информационные технологии - 2005 - № 4 (21) -С 20-24

14 Николаева, НП Применение психофизиото) ических методов в процессе подготовки специалистов по физической культуре / H П Николаева, M M Полевщиков, В В Роженцов // Теория и практика физической культуры -2005 -№12 - С 13-15

15 Песошин, В А Модель зрительного восприятия парных световых импульсов / В А Песошин, В В Роженцов // Вестник Казанскою государственного технического университета им АН Туполева -2006 -№1 (41) -С 12-16

16 Роженцов, В В Исследование критической частоты слияния мельканий методом последовательных приближений / В В Роженцов, Т А Корнюшина, А А Фейгин // Физиология человека - 2006 - T 32, № 5 - С 52-55

17 Полевщиков, M M Количественная оценка развития утомления организма / M M Полевщиков, В В Роженцов // Вестник УГПУ-УПИ Серия «Образование и воспитание Экономика и управление физической культуры и спорта» Современные проблемы развития физической культуры и спорта; Сборник научных статей ! Под ред И В Брызгалова - Екатеринбург ГОУ ВПОУГПУ-УПИ, 2006 -№10(81) -Вып 6 -T 1 -С 329-334

18 Rozhentsov, V V Differential Sensitivity of Vision to Light Flicker Rate /V V Rozhentsov //Biomédical Engineering -2005 -V 39 -№2 -P 82-83

19 Ahev, M T Control over the heart activity by the time perception of the Visual analyzer / M T Aliev, M M Polevshikov, V V Rozhentsov // Moderne Aspekte dei Rehabilitationsbehandlung und funktioneller Emàhrung Internationaler Medizimsscer Kongress (Euromedica, Hannover 2006), 29-30 Mai 2006, Hannovei, Germany - Hannover, 2006 - S 57-58

Авторские свидетельства CCC и патенты РФ на изобретение

1 А с 1627130 СССР, МКИ5 А 61 В 5/16 Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / Б Ф Лаврентьев, M M Полевщиков, В В Роженцов, О В Роженцов (СССР) -№ 4646195/14, заявл 07 02 89, опубл 15 02 91,Бюл №6 - Зс

2 А с 1704764 СССР, МКИ5 А 61 В 5/16 Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / О В Роженцов, В В Роженцов (СССР) - № 4766969/14, заявл 05 12 89, опубл 15 01 92, Бюл № 2 - 4 с

3 Ас 1762897 СССР, МКИ5 А 61 В 5/16 Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / В В Роженцов (СССР) - № 4898382/14, заявл 29 12 90, опубл 23 09 92, Бюл №35 -4 с

4 Пат 2026008 РФ, МПК6 А 61 В 5/16 Устройство для исследования критической частоты слияния мельканий / Роженцов В В - №4788673/14, заявл 05 02 90, опубл 10 01 95, Бюл № 1 - 3 с

5 Пат 2141253 РФ, МПК6 А 61 В 5/16 Устройство для измерения критической частоты световых мельканий / Роженцов В В - № 98113449/14,_ заявл 06 07 98, опубл 20 11 99, Бюл №32 ~ 4 с

6 Пат 2164777 РФ, МПК' А 61 В 5/16, 3/06 Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий / Роженцов В В - №99127646/14, заявл 24 12 1999, опубл 10 04 2001, Бюл № 10 -4 с

7 Пат 2164778 РФ, МПК7 А 61 В 5/16, 3/06 Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий / Роженцов В В - № 99127648/14, заявл 24 12 1999, опубл 10 04 2001, Бюл № 10 - 3 с

8 Пат 2164779 РФ, МПК7 А 61 В 5/16, 3/06 Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий / Роженцов В В - №99127649/14, заявл 24 12 1999, опубл 10 04 2001, Бюл №10 - 3 с

9 Пат 2195153 РФ, МПК7 А 61 В 3/00, 5/16 Способ определения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий / Роженцов В В, Лежнина ТА -№2001114975/14, заявл 31 05 2001, опубл 27 12 2002, Бюл №36 -4 с

10 Пат 2195174 РФ, МПК7 А 61 В 5/16 Способ определения времени инерционности зрительной системы человека / Роженцов ВВ, Петухов ИВ - №2001117142/14, заявл 18 06 2001, опубл 27 12 2002, Бюл № 36 - 8 с

11 Пат 2196510 РФ, МПК7 А 61 В 5/16, 3/00 Способ оценки утомления человека/ Роженцов В В - № 99119789/14, заявл 15 09 1999, опубл 20 01 2003, Бюл № 2 - 7 с

12 Пат 2204932 РФ, МПК7 А 61 В 3/00 Способ оценки точности определения критической частоты световых мельканий / РоженцовВВ, ЛежнинаТА, Петухов И В -№2001109653/14, заявл 1004 2001 опубл 27 05 2003, Бюл X» 15 -5с

13 Пат 2204933 РФ, МПК7 А 61 В 3/00 Устройство для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий / Роженцов В В, Лежнина ТА -№2001И1592/14, заявл 26 042001, опубл 27 05 2003, Бюп №15 -4 с

14 Пат 2209027 РФ, МПК7 А 61 В 3/00 Способ определения полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы / Роженцов В В, Лежнина ТА -№2001105051/14,заявл 21 022001 опубл 27072003,Бюл №21 -5с

15 Паг 2209028 РФ, МПК7 А 61 В 3/00 Способ определения полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы / Роженцов В В, Лежнина ТА -№2001106347/14, заявл 05 03 2001, опубл 2707 2003, Бюл №21 -4 с

16 Пат 2209030 РФ, МПК7 А 61 В 5/00 Способ определения времени восприятия зрительной информации / Роженцов 3 В, Петухов ИВ - №2002116877/14, заявл 26 06 2002, опубл 27 07 2003, Бюл №21 -8с

17 Пат 2211657 РФ, МПК7 А 61 В 3/00 Способ определения полосы пропускания пространственно-частотных каналов зрительной системы / Роженцов В В, Лежнина ТА -№2001132025/14, заявл 27 11 2001, опубл 1009 2003,Бюл №25 -8с

18 Пат 2212182 РФ, МПК7 А 6) В 3/00 Способ определения полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы / Роженцов В В, Лежнина ТА -№2001123531/14,заявл 22 08 2001,опубл 2009 2003,Бюл №26 -8с

19 Пат 2219821 РФ, МПК7 А 61 В 3/00 Устройство для измерения критической частоты световых мельканий / Роженцов ВВ - № 2001134495/14, заявл 17 122001, опубл 27 12 2003, Бюл №36 - 6 с

20 Пат 2220656 РФ, МПК7 А 61 В 5/16 Устройство для исследования параметров инерционности зрительной системы человека / Ррженцов В В , Петухов И В - № 2002109579/14, заявл 15 04 2002, опубл 10 01 2004, Бюл № 1 -9 с

21 Пат 2223693 РФ, А 61 В 5/16 Устройство для опредечения точности измерения критической частоты слияния мельканий / Роженцов В В , Лежнина Т А - № 2002119167/14, заявл 16 07 2002, опубл 20 02 2004, Бюл № 5 - 7 с

22 Пат 2231293 РФ, МПК7 А 61 В 5/16 Способ определения времени возбуждения зрительного анализатора человека / Роженцов ВВ, Алиев МТ - №2003126193/14, заявл 26 08 2003, опубл 27 06 2004, Бюл № 18 - 7 с

23 Пат 2240029 РФ, А 61 В 3/00 Устройство для определения полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы / Исаев А Г, Лежнина Т А, Роженцов В В -№ 2003127162/14, заявл 08 09 2003, опубл 20 11 2004, Бюл №32 - 7 с

24 Пат 2252690 РФ, МПК7 А 61 В 3/02 Устройство для определения полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы / Лежнина Т А, Роженцов В В -№ 2003127899/14, заявл 18 09 2003, опубл 27 05 2005, Бюл № 15 - 12 с

25 Пат 2269293 РФ, МПК7 А 61 В 5/16 Устройство для определения времени восприятия зрительной информации / Петухов И В , Роженцов В В - № 2004126768/14, заявл 06 09 2004, опубл 10 02 2006, Бюл № 4 - 9 с

26 Пат. 2271742 РФ, МПК7 А 61 В 5/16 Устройство для определения времени возбуждения зрительного анализатора человека / Алиев М Т, Исаев А Г, Роженцов В В -№2004121356/14, заявл 12 07 2004, опубл 20 03 2006, Бюл №8 -10 с

Свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ:

1 Свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003611081 от 07 05 2003 Программа моделирования зрительной функции критической частоты световых мельканий / Роженцов В В , Лежнина Т А, Лапин М А

2 Свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003612115 от 09 09 2003 Программа определения дифференциальной чувствительности зрения к частоте световых мельканий / Роженцов В В , Лежнина Т А, Новиков А В

3 Свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004612020 от 03 09 2004 Программа моделирования дифференциальной чувствительности зрения к частоте световых мельканий / Лежнина Т А, Роженцов В В, Егошин О Л, Фокин С В

4 Свидетельство РОСПАТЕНТа 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

5 Свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005610658 от 17 03 2005 Программа для определения критической частоты световых мельканий / РоженцЬв В В , Масленников А Г

Подписано в печать 17 08 2007 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 2,0 Тираж!00экз Заказ3675

Редакционно-издательский центр Марийского государственного технического университета 424006 Йошкар-Ола, ул Панфилова, 17

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА И ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА.

1.1. Проблемы оценки функционального состояния человека.

1.1.1. Функциональное состояние и утомление человека.

1.1.2. Функциональное состояние центральной нервной системы.

1.2. Временные характеристики зрительного анализатора.

1.2.1. Зрительные функции и временные характеристики зрительного анализатора.

1.2.2. Критическая частота световых мельканий как параметр функционального состояния зрительного анализатора и организма человека.

1.2.3. Проблемы оценки критической частоты световых мельканий.

1.2.4. Инструментальные средства оценки временных характеристик зрительного анализатора.

1.3. Постановка задач исследования.

Глава 2. МОДЕЛИ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА.

2.1. Принципы построения средств оценки временных характеристик зрительного анализатора.

2.2. Модель зрительного восприятия световых импульсов.

2.2.1. Структурно-функциональная модель зрительного анализатора.

2.2.2. Модели нейронов.

2.2.3. Имитационная модель восприятия световых импульсов.

2.3. Модель восприятия частот световых мельканий.

2.4. Различение частот световых мельканий.

2.4.1. Дифференциальная чувствительность к частоте световых мельканий.

2.4.2. Модель различения частот световых мельканий.

Выводы.

Глава 3. СПОСОБЫ ОЦЕНКИ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА, УТОМЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА.

3.1. Способы оценки времени восстановления, времени зрительного восприятия, времени ощущения.

3.1.1. Способ оценки времени восстановления.

3.1.2. Способ оценки времени зрительного восприятия.

3.1.3. Способ оценки времени ощущения.

3.2. Способы оценки критической частоты световых мельканий.

3.3. Способы оценки дифференциальной чувствительности к частоте световых мельканий.

3.4. Способы контроля утомления человека путем анализа динамики критической частоты световых мельканий.

3.4.1. Контроль утомления человека методом спектрального анализа.

3.4.2. Контроль утомления человека методом корреляционного анализа.

3.4.3. Контроль утомления человека методом фазовой плоскости.

Выводы.

Глава 4. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ОЦЕНКИ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА . 142 4.1. Приборы оценки времени восстановления, времени зрительного восприятия, времени ощущения.

4.2. Приборы оценки критической частоты световых мельканий.

4.3. Приборы оценки дифференциальной чувствительности к частоте световых мельканий

4.4. Основные технические характеристики приборов оценки временных характеристик зрительного анализатора.

4.5. Аппаратно-программные средства оценки временных характеристики зрительного анализатора.

Выводы.

Глава 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ И СПОСОБОВ ОЦЕНКИ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА.

5.1. Методика оценки времени восстановления и времени ощущения.

5.2. Результаты экспериментальных и имитационных исследований времени восстановления и времени ощущения.

5.3. Методика оценки минимального времени зрительного восприятия.

5.4. Результаты экспериментальных исследований минимального времени зрительного восприятия.

5.5. Методика оценки критической частоты световых мельканий.

5.6. Результаты экспериментальных исследований критической частоты световых мельканий.

5.7. Методика оценки дифференциальной чувствительности к частоте световых мельканий.

5.8. Результаты экспериментальных исследований дифференциальной чувствительности к частоте световых мельканий.

5.9. Результаты экспериментальных исследований точности оценок времени восстановления, времени ощущения, дифференциальной чувствительности к частоте световых мельканий и критической частоты световых мельканий.

5.10. Результаты экспериментальных исследований утомления человека, функционального состояния зрительного анализатора.

Выводы.

Все большее развитие и значение в последнее время приобретает наука о здоровье - валеология. Показателем здоровья служит определенный уровень функционального состояния (ФС) организма, являющийся «. характеристикой его резервных возможностей и качества их регулирования» [81]. Интерес к проблеме ФС человека обусловлен тем, что неблагоприятные ФС увеличивают цену трудовой деятельности, снижают качество работы, ограничивают достижения спортсменов, создают угрозу здоровью, а также могут иметь ряд неприемлемых социально-экономических последствий.

Известны многочисленные работы в области контроля ФС, а также значительное количество авторских свидетельств и патентов. Решению задач определения ФС человека посвятили работы М.И. Виноградов, В.Г. Волков, С.И. Горшков, Н.В. Зимкин, В.П. Казначеев, А.Н. Леонова, Е.В. Матвеев, P.E. Мотылянская, В.Б. Парашин, Н.М. Пейсахов, В.В. Розенблат, В.М. Фролов, Н. Davson, M.J.H. Huibers, I.J. Kant, G.M.H. Swaen и многие другие.

В отечественной и зарубежной литературе рассматривается широкий комплекс методов контроля функционального состояния организма человека и его отдельных систем, анализ которых выполнен в разделе 1.1 диссертационной работы.

Для контроля ФС человека наряду с другими методами широко применяются электрофизиологические. Среди них наиболее распространены:

- кожно-гальваническая реакция, впервые описанная в 1889 г. русским ученым И.Р. Тархановым как биопотенциал кожи;

- электрокардиография, из параметров которой наиболее часто используется частота сердечных сокращений;

-электроэнцефалография, отличающаяся большей информативностью в оценке ФС организма.

Используются для контроля ФС организма также информация о состоянии биологически активных точек меридианов тела человека, метод электротермометрии, электромагнитное излучение крайне высоких частот. В последнее время стали применяться фотометрические методы, позволяющие контролировать ряд функций организма человека, в том числе системы центрального и периферического кровообращения и дыхания.

Исходя из доминирующей роли центральной нервной системы (ЦНС), при исследовании ФС человека в первую очередь необходимо контролировать состояние ЦНС. Динамика параметров, характеризующих ее состояние, отображает индивидуальные особенности процессов регулирования в организме в ходе адаптации к нагрузке.

Объективные методы исследования ЦНС, основанные на регистрации электрофизиологических сигналов, малопригодны в условиях производственной деятельности, при занятиях физической культурой и спортом и массовых обследований. В этих целях используются психофизиологические методы оценки характеристик зрительного анализатора (ЗА), так как в зрительном акте участвует более половины коры головного мозга.

Вопросы, связанные со строением ЗА, процессами восприятия и обработки зрительной информации, рассматривали В.Д. Глезер, C.B. Крав-ков, H.H. Красильников, A.B. Луизов, Н.Ф. Подвигин, А.Н. Радченко, Е.Е. Сомов, А.Я. Супин, И.А. Шевелев, Ю.Е. Шелепин, Я.А. Фурман, С. Куффлер, У.С. МакКаллок, С. Оке, У. Питтс, Д. Хьюбел, F.W. Campbell, A. Higashiyama, H. De Lange Dzn, G.M. Long, H.H. Mikealian, G.C. Norton, J.G. Robson, W.K. Stell, T. Tomita и многие другие.

Научный и практический вклад в развитие психофизиологической аппаратуры внесли В.М. Ахутин, О.Я. Боксер, В.А. Викторов, Е.В. Матвеев, Н.М. Пейсахов и многие другие.

Широко используемой временной характеристикой зрительного анализатора (ВХЗА) является критическая частота световых мельканий (КЧСМ) - частота перехода от видимости мельканий к ощущению их субъективного слияния. Метод КЧСМ применяется в офтальмологии, в офтальмоэргономике, в экспериментальной психологии, в физиологии и гигиене труда и спорта.

Оценка КЧСМ связана с рядом проблем. Особенностью метода являются небольшие по абсолютной величине, порядка 2-3 Гц, изменения величины КЧСМ при различных внешних воздействиях и большая вариабельность значений, обусловленная отсутствием четкого перехода от видимости световых мельканий к ощущению их слияния.

Анализ показал, что при исследовании ЗА перспективно использование методов оценки таких ВХЗА, как время восстановления, время зрительного восприятия и время ощущения, при исследовании восприятия световых мельканий не анализируется дифференциальная чувствительность к частоте световых мельканий (ДЧСМ). При оценке ФС и утомления человека недостаточно изучены индивидуальные особенности процесса адаптации организма к нагрузке, отсутствует простой и наглядный инструментальный метод принятия решения о моменте перехода от состояния утомления к состоянию переутомления.

В связи с вышеизложенным, актуальным является:

- разработка способов оценки времени восстановления, времени зрительного восприятия и времени ощущения;

- разработка способов оценки КЧСМ, обеспечивающих повышение точности оценки;

- разработка метода и способов оценки ДЧСМ;

- разработка алгоритмического и программно-технического обеспечения оценки этих ВХЗА;

- разработка способов контроля утомления и ФС человека.

Совокупность вопросов, связанных с комплексной разработкой методов, способов и средств оценки ВХЗА с целью контроля функционального состояния человека определяет цель, научную проблему и задачи диссертационной работы.

Объектом исследования являются методы и средства контроля функционального состояния человека.

Предметом исследования являются методы и средства оценки временных характеристик зрительного анализатора.

Целью диссертационной работы является повышение точности оценки временных характеристик зрительного анализатора путем разработки новых способов и создания средств оценки для обеспечения контроля функционального состояния человека в процессе трудовой деятельности, при занятиях физической культурой и спортом и массовых обследованиях.

Научная проблема заключается в разработке методов и создании средств контроля функционального состояния человека, основанных на временных характеристиках зрительного анализатора, имеющая важное социальное и хозяйственное значение.

Для достижения поставленной цели и решения научной проблемы необходимо решить следующие основные задачи:

1. Выполнить анализ современного состояния методов и средств контроля функционального состояния человека, оценки временных характеристик зрительного анализатора; выявить резервы улучшения их метрологических характеристик и расширения функциональных возможностей; сформулировать на этой основе направление исследований.

2. Развить теорию возбуждения и расширить функциональные возможности метода парных стимулов, разработать имитационную модель восприятия световых импульсов.

3. Установить причины низкой точности оценки критической частоты световых мельканий, разработать модель различения частот световых мельканий.

4. Разработать методы и способы оценки временных характеристик зрительного анализатора, позволяющие повысить точность оценки, контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека.

5. Сформулировать системные принципы построения средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, создать на их основе инструментальные средства, обеспечивающие повышение точности оценки.

6. Провести экспериментальные исследования по оценке временных характеристик зрительного анализатора, контролю функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека.

7. Разработать рекомендации по применению способов оценки временных характеристик зрительного анализатора. Внедрить разработанные способы и инструментальные средства оценки с целью контроля функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека.

В процессе решения поставленных задач использовались методы исследований: системный анализ, математическое и имитационное моделирование, аппарат теории случайных процессов, автоматического управления, методы алгоритмизации, математической статистики, прикладные программы и экспериментальные исследования.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием известных положений фундаментальных наук, адекватностью используемых моделей реальным процессам, подтверждается совпадением результатов имитационного моделирования с экспериментальными данными, не противоречащими исследованиям других авторов.

Подтверждением достоверности полученных результатов является успешная апробация и использование методов, способов и инструментальных средств в ряде предприятий и организаций. Разработанные способы и созданные средства прошли экспертизу в Российском агентстве по патентам и товарным знакам и защищены а. с. СССР и патентами РФ.

Научная новизна полученных результатов:

1. Развита теория возбуждения и расширены функциональные возможности метода парных стимулов. Впервые разработана имитационная модель восприятия световых импульсов, основанная на концепции «черного» ящика и развитии теории возбуждения, предложенных структурнофункциональных моделях зрительного анализатора и его нейронов. Показана возможность оценки времени восстановления и времени ощущения методом парных световых импульсов, их вариабельность, зависимость порогового межимпульсного интервала и времени зрительного восприятия от длительности световых импульсов.

2. Впервые предложена модель различения частот световых мельканий, позволившая разработать метод и способы оценки дифференциальной чувствительности по частоте световых мельканий.

3. Впервые разработаны способы оценки времени восстановления, времени зрительного восприятия и времени ощущения зрительного анализатора, метод и способы оценки дифференциальной чувствительности по частоте световых мельканий. Разработаны способы оценки критической частоты световых мельканий. Предложенные способы позволяют повысить точность оценки, контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека.

Практическая ценность результатов заключается в следующем:

1. Созданы новые инструментальные средства оценки временных характеристик зрительного анализатора, основанные на системных принципах, учитывающих взаимосвязанность информационного, алгоритмического и программно-технического обеспечений, отличающиеся повышением точности оценки.

2. Получены экспериментальные данные, позволяющие определить точность результатов оценки временных характеристик зрительного анализатора.

3. Разработаны рекомендации по применению способов оценки временных характеристик зрительного анализатора. Разработанные способы и созданные инструментальные средства оценки внедрены на ряде предприятий и организаций для контроля функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 115 работ, из них основных публикаций 52, в том числе 2 монографии, 17 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций, 2 статьи опубликованы за рубежом, 26 авторских свидетельств СССР и патентов РФ на изобретения, 5 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на всероссийской научной конференции «Цифровая обработка многомерных сигналов» (Йошкар-Ола, 1996 г.);

- на международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (Новочеркасск, 2000 г.);

- на международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (Новочеркасск, 2000 г.);

- на II международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (Новочеркасск, 2001 г.);

-на всероссийской научно-практической конференции «Физическая культура и спорт - здоровье населения России» (Омск, 2001 г.);

- на XVIII съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Казань, 2001 г.);

- на всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии дополнительного профессионального образования в сфере физической культуры, спорта и туризма. Инновационные аспекты совершенствования подготовки спортсменов» (Москва, 2002 г.);

- на международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии в диагностических исследованиях» (Днепропетровск, 2002 г.);

- на международной научно-технической конференции «Современные информационные технологии» (Пенза, 2002 г.);

- на III международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (Новочеркасск, 2002 г.);

- на всероссийской научно-практической конференции «Пути повышения социальной значимости физической культуры и спорта» (Казань, 2003 г.);

- на международной научно-практической конференции «Наука и практика. Диалоги нового века» (Набережные Челны, 2003 г.);

- на всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование подготовки кадров в области физической культуры и спорта в условиях модернизации профессионального образования в России» (Москва, 2003 г.);

- на четвертой международной научно-практической конференции «Здоровье и образование в XXI веке» (Москва, 2003 г.);

- на VII международном научном конгрессе «Современный олимпийский спорт и спорт для всех» (Москва, 2003 г.);

- на III международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2003 г.);

-на международной научно-практической конференции «Медико-биологические проблемы физической культуры и спорта в современных условиях» (Белгород, 2003 г.);

-на международной научно-практической конференции «Проблемы физического воспитания, спортивной тренировки и профессиональной подготовки специалистов по физической культуре и спорту» (Чебоксары, 2003 г.);

- на IV международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (Новочеркасск, 2003 г.);

- на V международной научно-практической конференции «Организация физической культуры и спорта в условиях региона» (Калининград, 2003 г.);

- на международном конгрессе «Здоровье, обучение, воспитание детей и молодежи в XXI веке» (Москва, 2004 г.);

- на I конференции офтальмологов Русского Севера (Вологда, 2004 г.); -на всероссийской научно-практической конференции «Методы и W устройства в психофизиологических исследованиях человека» (Йошкар-Ола,

2004 г.);

- на всероссийской научно-практической конференции «Физическая культура и спорт как один из факторов национальной безопасности в условиях Северного Кавказа» (Нальчик, 2004 г.);

- на I съезде физиологов СНГ (Сочи, 2005 г.);

-на II всероссийской научно-практической конференции «Методы и устройства в психофизиологических исследованиях человека» (Йошкар-Ола,

2005 г.);

-на 1 Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005 г.);

- на 6 международной научно-практической конференции «Здоровье и Образование в XXI веке» (Москва, 2005 г.);

- на 7 Европейском конгрессе по нейроофтальмологии «EUNOS-2005» (Москва, 2005);

- на Международном конгрессе «Евромедицина-2006» (Hannover, Germany, 2006);

-на 29-ой Европейской конференции по зрительному восприятию «ECVP 2006» (Санкт-Петербург, 2006).

Реализация результатов работы. Основные положения диссертационной работы использовались при выполнении научно-исследовательских работ, в которых автор являлся научным руководителем:

- НИР «Методы и устройства диагностики зрительного анализатора и организма человека», финансированной Фондом НИОКР Республики Татарстан, договор подряда № 06-6.6-115 (2002-2004 гг.);

- госбюджетной НИР «Методы и средства исследования функционального состояния зрительной системы и организма человека», выполняемой по плану Марийского государственного технического университета, номер госрегистрации 01.2.00306970 (2003-2007 гг.);

- НИР «Математическое моделирование технических, биологических, физиологических и экономических объектов и процессов», выполненной по заданию Министерства образования РФ (2004 г.).

Результаты проведенных исследований используются:

- в Российском государственном научно-исследовательском испытательном центре подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина для исследования функционального состояния зрительного анализатора (Звездный городок, Московская обл.);

- в Московском НИИ глазных болезней им. Гельмгольца в отделении промышленной офтальмоэргономики и лаборатории клинической физиологии зрения им. Кравкова для диагностики зрительного утомления, ранних нарушений в сетчатке, зрительных проводящих путях и центрах при различных видах офтальмопатологии (г. Москва);

- в Российском государственном медицинском университете им. Пирогова на кафедре офтальмологии для оценки хода глаукомного процесса (г. Москва);

- в Казанской государственной медицинской академии на кафедре офтальмологии для дифференциальной диагностики атрофии зрительного нерва (г. Казань);

- в Казанском государственном медицинском университете на кафедре медицины и гигиены труда при исследовании зрительного утомления (г. Казань);

- в Республиканской офтальмологической больнице Республики Марий Эл для оценки КЧСМ (г. Йошкар-Ола);

- в ЗАО «Удел» при разработке офтальмологического прибора для диагностики состояния зрительно-нервного аппарата (г. Москва);

- в ОАО «Биомашприбор» при выполнении НИР и ОКР (г. Йошкар

Ола);

- в Марийском государственном педагогическом институте на кафедре теоретических основ физического воспитания для исследования и функционального состояния человека (г. Йошкар-Ола);

- в «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете им. К.Э Циолковского в учебном процессе (г. Москва);

- в Марийском государственном техническом университете в учебном процессе (г. Йошкар-Ола).

Использование результатов исследований подтверждается соответствующими актами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты системного поиска путей улучшения метрологических характеристик и расширения функциональных возможностей методов и средств контроля функционального состояния человека, оценки временных характеристик зрительного анализатора.

2. Развитие теории возбуждения и расширение функциональных возможностей метода парных стимулов. Имитационная модель восприятия световых импульсов. Результаты имитационного моделирования, показавшие возможность оценки времени восстановления и времени ощущения методом парных световых импульсов, их вариабельность, зависимость порогового межимпульсного интервала и времени зрительного восприятия от длительности световых импульсов.

3. Модель различения частот световых мельканий, являющаяся основой разработки метода и способов оценки дифференциальной чувствительности по частоте световых мельканий.

4. Методы и способы оценки временных характеристик зрительного анализатора, позволяющие повысить точность оценки, контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека.

5. Структурные схемы средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, обеспечивающие повышение точности оценки, их алгоритмическое и программно-техническое обеспечение.

6. Результаты внедрения разработанных методов, способов и созданных средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, позволяющих контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека.

Личный вклад автора заключается в проведении теоретических и экспериментальных исследований, разработке моделей, методов и способов, алгоритмического и технического обеспечения оценки ВХЗА. Все вошедшие в диссертационную работу результаты получены лично автором или при его непосредственном участии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 198 наименований, и четырех приложений. Основная часть работы изложена на 196 страницах машинописного текста. Работа содержит 94 рисунка и 37 таблиц.

Выводы

1. разработаны методики оценки временных характеристик зрительного анализатора, предусматривающие определенную последовательность действий, стандартизацию всех компонентов оценки, в том числе предъявляемых стимулов, длительности обследования, статистического анализа результатов измерений.

2. Впервые выполнены экспериментальные исследования:

- оценки времени восстановления и времени ощущения. Медиана распределения значений времени восстановления ЗА по группе из 15 испытуемых равна 22,9 мс, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [18,3 мс; 25,1 мс]. Медиана распределения значений времени ощущения ЗА по группе из 15 испытуемых равна 11,4мс, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [10,1 мс; 13,5 мс];

- оценки минимального времени зрительного восприятия. Медиана распределения значений времени зрительного восприятия по группе из 15 испытуемых равна 47,1 мс, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95%) - [46,2 мс; 49,0 мс];

- влияния способа оценки КЧСМ на точность оценки. По результатам исследования для оценки КЧСМ рекомендуется способ последовательного приближения с дискретным изменением частоты световых мельканий;

- оценки точности метода КЧСМ. Медиана распределения значений оценки по группе из 30 испытуемых равна 1,0 Гц, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [0,9 Гц; 1,1 Гц]. По результатам исследования для оценки КЧСМ при массовых обследованиях рекомендуется шаг дискретизации частоты световых мельканий, равный 0,5 Гц;

- влияния способа оценки ДЧСМ на точность оценки. По результатам исследования для оценки ДЧСМ рекомендуется способ с попеременным предъявлением инкрементной и декрементной частот световых мельканий с дискретным изменением разности предъявляемых частот на последнем этапе при начальной частоте до 10 Гц. Медиана распределения значений ДЧСМ на начальной частоте 5 Гц по группе из 15 испытуемых равна 0,9 Гц, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [0,7 Гц; 1,2 Гц], медиана распределения значений ДЧСМ на начальной частоте 10 Гц - 1,4 Гц, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% -[0,9 Гц; 1,8 Гц];

- сравнительной точности оценок времени восстановления и времени ощущения с точностью оценки КЧСМ. Медиана распределения повышения значений точности оценок времени восстановления по сравнению с точностью оценок КЧСМ по группе из 15 испытуемых равна 19,2%, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [17,9%; 20,2%], медиана распределения повышения значений точности оценок времени ощущения - 22,5%, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [20,4%; 24,9%];

- сравнительной точности методов ДЧСМ и КЧСМ. Медиана распределения повышения значений точности оценок ДЧСМ по сравнению с значениями точности оценок КЧСМ по группе из 15 испытуемых при начальной частоте 5 Гц равна 65,4%, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% - [60,8%; 72,5%], при начальной частоте 10 Гц -63,1%, доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95% -[49,2%; 67,5%];

3. Впервые выполнен имитационный эксперимент вариабельности оценок времени восстановления и времени ощущения, которая наблюдается в пределах доверительного интервала для медианы при изменении значения порога возбуждения нейронов в пределах ±10%.

229

4. На основе экспериментальных данных построены АЧХ фильтров, отображающих восприятие и различение частот световых мельканий, проведен анализ точности аппроксимации линейного участка спада полиномами Чебышева и Баттерворта. Анализ показал, что модель восприятия лучшим образом аппроксимируется полиномом Чебышева, а модель различения - полиномом Баттерворта.

5. Показано, что анализ фазовых траекторий динамики КЧСМ при тестировании методом велоэргометрии позволяет контролировать степень утомления, работоспособность и ФС испытуемого.

6. Проведена практическая апробация разработанных методов, способов и созданных инструментальных средств оценки временных характеристик зрительного анализатора. На экспериментальном и клиническом материале совместно с ведущими специалистами ряда предприятий и организаций показана эффективность применения разработанных методов, способов и созданных средств оценки временных характеристик зрительного анализатора при контроле утомления и функционального состояния организма человека и зрительного анализатора в физиологии труда и спорта, офтальмоэргономике и офтальмологии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом диссертационных исследований является решение крупной научной проблемы разработки методов и создания средств контроля функционального состояния человека, основанных на повышении точности оценки временных характеристик зрительного анализатора, имеющей важное социальное и хозяйственное значение. При решении данной проблемы получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ современного состояния методов и средств контроля функционального состояния организма человека и оценки временных характеристик зрительного анализатора. На основе анализа показаны возможности повышения точности оценки временных характеристик зрительного анализатора и расширения функциональных возможностей метода парных стимулов с целью контроля функционального состояния зрительного анализатора и организма человека.

2. Развита теория возбуждения и расширены функциональные возможности метода парных стимулов. Впервые разработана имитационная модель восприятия световых импульсов, основанная на концепции «черного» ящика и развитии теории возбуждения, предложенных структурно-функциональных моделях зрительного анализатора и его нейронов, известных передаточных функциях клеток сетчатки. На основе имитационной модели показана возможность оценки времени восстановления и времени ощущения методом парных световых импульсов, их вариабельность, зависимость порогового межимпульсного интервала и времени зрительного восприятия от длительности световых импульсов.

3. Установлены причины низкой точности оценки критической частоты световых мельканий. Впервые предложена модель различения частот световых мельканий, исследована дифференциальная чувствительность зрения по частоте световых мельканий. Модель позволяет качественно и количественно идентифицировать значения дифференциальной чувствительности по частоте световых мельканий, использовать на этапе обучения испытуемых ее оценке поведенческую обратную связь, как частный случай обратной связи.

4. Впервые разработаны методы и способы оценки временных характеристик зрительного анализатора, позволяющие повысить точность оценки, контролировать функциональное состояние и утомление зрительного анализатора и организма человека, являющиеся базой для создания новых средств оценки.

Предложен способ оценки утомления человека путем анализа динамики КЧСМ методом фазовой плоскости.

5. Сформулированы системные принципы построения средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, учитывающие взаимосвязанность информационного, алгоритмического и программно-технического обеспечений. На их основе созданы инструментальные средства, обеспечивающие повышение точности оценки.

6. Получены экспериментальные данные, позволяющие определить точность результатов оценки временных характеристик зрительного анализатора. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие возможность контроля функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека по значению и динамике значений временных характеристик зрительного анализатора.

7. Разработаны рекомендации по применению способов оценки временных характеристик зрительного анализатора. Разработанные способы и созданные инструментальные средства оценки внедрены на ряде предприятий и организаций для контроля функционального состояния и утомления зрительного анализатора и организма человека.

Новизна разработанных способов оценки временных характеристик зрительного анализатора и контроля утомления человека защищена 13

232 патентами РФ на изобретения, из которых 1 не имеет аналогов, 6 -прототипа. Практическая ценность технических решений при создании средств оценки подтверждается 13 авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ на изобретения. На прикладные программы получено 5 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ.

На экспериментальном и клиническом материале совместно с ведущими специалистами ряда предприятий и организаций показана эффективность применения разработанных методов, способов и созданных средств оценки временных характеристик зрительного анализатора при контроле утомления и функционального состояния организма человека и зрительного анализатора.

Использование результатов диссертационной работы подтверждает работоспособность разработанных методов, способов и созданных средств оценки временных характеристик зрительного анализатора, достоверность полученных результатов, их практическую ценность.

Результаты диссертационного исследования могут представлять интерес в физиологии, гигиене и медицине труда и спорта, офтальмоэргономике, офтальмологии, в экспериментальной психологии, а также при проведении массовой оздоровительной работы среди населения.

1. Андронов, A.A. Теория колебаний / A.A. Андронов, A.A. Витт, С.Э. Хайкин. 3-е изд. -М.: Наука, 1981. - 568 с.

2. Анохин, П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы / П.К. Анохин. М.: Наука, 1980. - 196 с.

3. Антошин, В.А. Измерение статистических характеристик случайных процессов / В.А. Антошин, А.Ф. Котюк, В.Я. Розенберг. М.: Машиностроение, 1979. - 52 с.

4. А. с. 914035 СССР, МКИ3 А 61 В 5/16. Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / А.И. Вайсман, Е.И. Жуковский (СССР). № 2908207/28-13; заявл. 04.04.80; опубл. 23.03.83, Бюл. № 11. - 3 с.

5. А. с. 980688 СССР, МКИ3 А 61 В 3/00, 5/16. Устройство для исследования критической частоты слияния мельканий / Е.П. Балашов, Е.Е. Владимиров, В.А. Долженков и др. (СССР). № 3293005/28-13; заявл. 27.05.81; опубл. 25.12.82, Бюл. № 46. - 4 с.

6. А. с. 1225526 СССР, МКИ4 А 61 В 5/16. Устройство для определения критической частоты слияния мельканий / О.Ю. Нетудыхатка, В.Г. Кравец (СССР). № 3720686/28-14; заявл. 20.01.84; опубл. 23.04.86, Бюл. № 15. - 4 с.

7. А. с. 1346136 СССР, МКИ4 А 61 В 5/16. Устройство для исследования критической частоты слияния мельканий / В.А. Максимович, В.И. Прокопец (СССР). № 4017018/28-14; заявл. 22.01.86; опубл. 23.10.87, Бюл. №39.-3 с.

8. A.c. 1380727 СССР, МКИ4 А 61 В 5/16. Способ оценки функционального состояния человека / С.М. Жужгин, Г.А. Жужгина (СССР). -№3526058/28-14; заявл. 10.11.82; опубл. 15.03.88, Бюл. № 10.-2 с.

9. А. с. 1436991 СССР, МКИ4 А 61 В 5/16. Способ определения степени утомления человека / Ф.Г. Алекперов, А.Д. Вдовиченко, Г.С. Гроссу и др. (СССР). № 3952115/28-14; заявл. 23.07.85; опубл. 15.11.88, Бюл. № 42. - 1 с.

10. А. с. 1516087 СССР, МКИ4 А 61 В 5/16. Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / В.В. Губарев, С.М. Жужгин (СССР). № 4222200/28-14; заявл. 03.04.87; опубл. 23.10.89, Бюл. № 39. - 2 с.

11. А. с. 1595469 СССР, МКИ5 А 61 В 5/16. Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / A.B. Громышев (СССР). -№ 4600168/28-14; заявл. 26.07.88; опубл. 30.09.90, Бюл. № 36. 2 с.

12. А. с. 1627130 СССР, МКИ5 А 61 В 5/16. Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / Б.Ф. Лаврентьев, М.М. Полевщиков, В.В. Роженцов, О.В. Роженцов (СССР). № 4646195/14; заявл. 07.02.89; опубл. 15.02.91, Бюл. №6.-3 с.

13. А. с. 1704764 СССР, МКИ5 А 61 В 5/16. Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / О.В. Роженцов, В.В. Роженцов (СССР). № 4766969/14; заявл. 05.12.89; опубл. 15.01.92, Бюл. №2.-4 с.

14. А. с. 1762897 СССР, МКИ5 А 61 В 5/16. Устройство для измерения критической частоты слияния мельканий / В.В. Роженцов (СССР). -№ 4898382/14; заявл. 29.12.90; опубл. 23.09.92, Бюл. № 35. 4 с.

15. А. с. 1836919 СССР, МКИ5 А 61 В 5/16. Устройство для определения критической частоты слияния мельканий / А.П. Стоянов, О.Ю. Нетудыхатка, В.И. Ходин (СССР). № 4900163/14; заявл. 08.01.91; опубл. 30.08.93, Бюл. № 32. - 3 с.

16. Бакалов, В.П. Основы теории электрических цепей и электроники / В.И. Бакалов, А.Н. Игнатов, Б.И. Крук. М.: Радио и связь, 1989. - 528 с.

17. Белецкий, А.Ф. Основы теории линейных электрических цепей /

18. A.Ф. Белецкий. М.: Связь, 1967. - 608 с.

19. Бендат, Дж. Применения корреляционного и спектрального анализа: Пер. с англ. / Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1983. - 312 с.

20. Бендат, Дж. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. / Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1989. - 540 с.

21. Биотехнические системы: теория и проектирование / Под ред.

22. B.М. Ахутина. Л.: Изд-во ЛГУ, 1981.-220 с.

23. Бокс, Дж.Е.П. Устойчивость в стратегии построения научных моделей // Устойчивые статистические методы оценки данных: Пер. с англ. / Под ред. P.JI. Лонера, Г.Н. Уилкинсона / Дж.Е.П. Бокс. М.: Машиностроение, 1984.-С. 164-188.

24. Бриллинджер, Д. Временные ряды. Обработка данных и теория: Пер. с англ. / Д. Бриллинджер. -М.: Мир, 1980. 536 с.

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

26. Вартанян, И.А. Физиология сенсорных систем: Руководство / И.А. Вартанян. СПб: Изд-во «Лань», 1999. - 224 с.

27. Введение в контурный анализ и его приложения к обработке изображений и сигналов / Я.А. Фурман, A.B. Кревецкий, А.К. Передреев и др.; Под ред Я. А. Фурмана. М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2003. - 592 с.

28. Верхошанский, Ю.В. Программирование и организация тренировочного процесса / Ю.В. Верхошанский. М.: Физкультура и спорт, 1985.- 175 с.

29. Виноградов, М.И. Физиология трудовых процессов / М.И. Виноградов. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Медицина, 1966. - 367 с.

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

31. Вожжова, А.И. Методики изучения функций анализаторов при физиолого-гигиенических исследованиях / А.И. Вожжова. Л.: Медицина, 1973.-224 с.

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

33. 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.

34. Герасимова, O.A. Приборы для определения передаточных функций изобразительных систем / O.A. Герасимова, A.A. Нилов // Техн. кино и телевидения. 1965. - Т. 9, № 6. - С. 30-39.

35. Гланц, С. Медико-биологическая статистика / С. Гланц. М.: Практика, 1999. - 459 с.

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

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

38. ГОСТ 16263-70. ГСИ. Метрология. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1987. 54 с.

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

40. ГОСТ Р 50779.21-2004. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным. Ч. 1: Нормальное распределение. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 43 с.

41. 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.

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

43. ГОСТ Р 8.563-96. Методики выполнения измерений. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 20 с.

44. Грибанов, Ю.И. Спектральный анализ случайных процессов / Ю.И. Грибанов, B.JI. Мальков. М.: Энергия, 1974. - 240 с.

45. Губарев, В.В. Алгоритмы статистических измерений / В.В. Губарев. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

46. Гублер, Е.В. Применение непараметрических критериев в медико-биологических исследованиях / Е.В. Гублер, A.A. Генкин. JL: Медицина, 1973.- 144 с.

47. Дадашев, P.C. Развитие идей Д.И. Менделеева в области измерений в медицине и биологии / P.C. Дадашев, В.Б. Парашин / Измерительная техника. 1969. - № 9. - С. 51-55.

48. Деревянко, Е.А. Интегральная оценка работоспособности при умственном и физическом труде: Метод, реком. / Е.А. Деревянко, O.A. Лихачева, Н.С. Ударова и др. М.: Экономика, 1976. - 76 с.

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

50. Ендриховский, С.Н. Время сенсомоторной реакции в исследовании зрительных функций / С.Н. Ендриховский // Клиническая физиология зрения: Сборник научн. трудов МНИИ ГБ им. Гельмгольца. М.: Руссомед, 1993. -С.261-276.

51. Ефремов, B.C. Контроль вертикальной позы при эмоциональном напряжении / B.C. Ефремов // Физиол. челов. 1988. - Т. 14, № 5. -С. 818-822.

52. Жужгин, С.М. Лабильность зрительного анализатора как показатель функционального состояния человека / С.М. Жужгин, Т.М. Семешина // Физиол. челов. 1991. - Т. 17, № 6. - С. 147-150.

53. 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.

54. Зимкина, A.M. О концепции функционального состояния центральной нервной системы / A.M. Зимкина, Т.Д. Лоскутова // Физиол. челов. 1976. - Т. 2, № 2. - С. 179-192.

55. Кадыров, Х.К. Синтез математических моделей биологических и медицинских систем / Х.К. Кадыров, Ю.Г. Антомонов. Киев: Наукова думка, 1974 . - 223 с.

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

57. Карпенко, A.B. Колебательная структура психофизиологических показателей как источник информации о продуктивности умственной деятельности / A.B. Карпенко // Физиол. челов. 1988. - Т. 14, № 5. -С. 730-738.

58. Квацион, Г.В. Влияние неблагоприятных производственных факторов современных коксовых печей на орган зрения: Автореф. дис. . канд. мед. наук / Г.В. Квацион. Алма-Ата, 1976. - 20 с.

59. Кей, С.М. Современные методы спектрального анализа: Обзор / С.М. Кей, C.JI. Марпл // Труды Инсттута инженеров по электронике и радиоэлектронике: Пер. с англ. М.: Мир, 1981. - Т. 69, № 11. - С. 5-51.

60. Кореневский, H.A. Проектирование электронной медицинской аппаратуры для диагностики и лечебных воздействий: Монография / H.A. Кореневский, Е.П. Попечителев, С.А. Филист. Курск - С. Петербург: Курск, город, типогр., 1999. - 537 с.

61. Котюк, А.Ф. Методы и аппаратура для анализа характеристик случайных процессов / А.Ф. Котюк, В.В. Ольшевский, Э.И. Цветков. -М.: Энергия, 1967. 240 с.

62. Кравков, C.B. Глаз и его работа. Психофизиология зрения, гигиена освещения /C.B. Кравков. 4-е изд., перераб. и доп. - M. -JL: Изд-во АН СССР, 1950.-531 с.

63. Красильников, H.H. Статистическая теория передачи изображений / H.H. Красильников. М.: Связь, 1976. - 184 с.

64. Красильников, H.H. Обобщенная функциональная модель зрения и ее применение в системах обработки и передачи изображений / H.H. Красильников // Автометрия. 1990. - № 6. - С. 7-14.

65. Красильников, H.H. Новое в развитии обобщенной функциональной модели зрения для информационных систем / H.H. Красильников // Автометрия. 1992. - № 2. - С. 73-78.

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

67. Куффлер, С. От нейрона к мозгу: Пер. с англ. / С. Куффлер, Дж. Николе. М.: Мир, 1979 - 440 с.

68. Леонова, А.Н. Психодиагностика функциональных состояний человека / А.Н. Леонова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. - 200 с.

69. Липкин, И.А. Основы статистической радиотехники, теории информации и кодирования / И.А. Липкин. М.: Сов. радио, 1978. - 240 с.

70. Луизов, A.B. Глаз и свет / A.B. Луизов. Л.: Энергоатомиздат, 1983.- 144 с.

71. Ляховецкий, В.А. Имитационная модель, методы и технические средства исследования стереоскопического зрения человека: Автореф. . канд. техн. наук / В.А. Ляховецкий. Санкт-Петербург: С.-Петербург, гос. электротехн. ун-т «ЛЭТИ», 2004. - 15 с.

72. Макаренко, Н.В. Критическая частота световых мельканий и переделка двигательных навыков / Н.В. Макаренко // Физиол. челов. 1995.- Т. 21, № 3. С. 13-17.

73. Макарова, Г.А. Практическое руководство для спортивных врачей / Г.А. Макарова. Краснодар: Кубанпечать, 2000. - 678 с.

74. 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.

75. Маслов, Н.Б. Нейрофизиологическая картина генеза утомления, хронического утомления и переутомления человека-оператора / Н.Б. Маслов, И.А. Блощинский, В.Н. Максименко // Физиол. челов. 2003. - Т. 29, № 5. -С. 123-133.

76. Методы и портативная аппаратура для исследования индивидуально-психологических различий человека / Н.М. Пейсахов,

77. A.П. Кашин, Г.Г. Баранов и др. / Под ред. В.М. Шадрина. Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1976. - 238 с.

78. Мирский, Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерения / Г.Я. Мирский. М.: Энергоиздат, 1982. - 320 с.

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

80. 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, A.B. Рославцева, М.М. Романовского. - 519 с.

81. Мотылянская, P.E. Норма и патология в спорте /P.E. Мотылянская // Теор. и практ. физич. культ. 1982. - № 1. - С. 24-26.

82. Нетудыхатка, О.Ю. Роль критической частоты слияния мельканий в оценке напряженности труда моряков / О.Ю. Нетудыхатка // Офтальмол. журн. 1987. - № 5. - С. 300-303.

83. Николаева, Н.П. Применение психофизиологических методов в процессе подготовки специалистов по физической культуре / Н.П. Николаева, М.М. Полевщиков, В.В. Роженцов // Теория и практика физической культуры. 2005. - № 12. - С. 13-15.

84. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф. 2-е изд., перераб. и доп. - JL: Энергоатомиздат, 1991. -304 с.

85. Новосельцев, В.Н. Теория управления и биосистемы. Анализ сохранительных свойств / В.Н. Новосельцев. М.: Наука, 1978. - 320 с.

86. Оке, С. Основы нейрофизиологии: Пер. с англ. / С. Оке. М.: Мир, 1969.-448 с.

87. Островская, М.А. Частотно-контрастная характеристика глаза / М.А. Островская // Оптико-механ. промышленность. 1969. - № 2. -С. 51-54.

88. Охременко, O.P. Особенности зрительного утомления, развивающегося в процессе выполнения прецизионных работ / O.P. Охременко // Офтальмологический журнал. 1989. - № 5. - С. 272-275.

89. Павлов, И.П. Лекции о работе больших полушарий головного мозга / И.П. Павлов. М.: Изд-во АН СССР, 1952. - 288 с.

90. Парашин, В.Б. Вариабельность параметров кровообращения при интеллектуальных тестах и физической нагрузке / В.Б. Парашин, В.Б. Лебедев, И.К. Сергеев / Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. - № 10. - С. 60-64.

91. Парашин, В.Б. Аппаратно-программный комплекс для проведения психофизиологических тестов / В.Б. Парашин, Ю.Е. Кирпиченко,

92. И.К. Сергеев, Д.П. Тимохин / Измерительные и информационные технологии в охране здоровья МЕТРОМЕД-2007: Труды междунар. научн. конф. - СПб, 2007.-С. 95-104.

93. Пат. 2026008 РФ, МПК6 А 61 В 5/16. Устройство для исследования критической частоты слияния мельканий / Роженцов В.В. № 4788673/14; заявл. 05.02.90; опубл. 10.01.95, Бюл. № 1. - 3 с.

94. Пат. 2141253 РФ, МПК6 А 61 В 5/16. Устройство для измерения критической частоты световых мельканий / Роженцов В.В. № 98113449/14; заявл. 06.07.98; опубл. 20.11.99, Бюл. № 32. - 4 с.

95. Пат. 2164777 РФ, МПК7 А 61 В 5/16, 3/06. Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий / Роженцов В.В. -№ 99127646/14; заявл. 24.12.1999; опубл. 10.04.2001, Бюл. № Ю. 4 с.

96. Пат. 2164778 РФ, МПК7 А 61 В 5/16, 3/06. Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий / Роженцов В.В. -№ 99127648/14; заявл. 24.12.1999; опубл. 10.04.2001, Бюл. № 10. 3 с.

97. Пат. 2164779 РФ, МПК7 А 61 В 5/16, 3/06. Способ оценки критической частоты слияния световых мельканий / Роженцов В.В. -№ 99127649/14; заявл. 24.12.1999; опубл. 10.04.2001, Бюл. № 10. 3 с.

98. Пат. 2195153 РФ, МПК7 А 61 В 3/00, 5/16. Способ определения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий / Роженцов В.В., Лежнина Т.А. №2001114975/14; заявл. 31.05.2001; опубл. 27.12.2002, Бюл. №36.-4 с.

99. Пат. 2195174 РФ, МПК7 А 61 В 5/16. Способ определения времени инерционности зрительной системы человека / Роженцов В.В., Петухов И.В. -№ 2001117142/14; заявл. 18.06.2001; опубл. 27.12.2002, Бюл. № 36. 8 с.

100. Пат. 2196510 РФ, МПК7 А 61 В 5/16, 3/00. Способ оценки утомления человека / Роженцов В.В. №99119789/14; заявл. 15.09.1999; опубл. 20.01.2003, Бюл. №2.-7 с.

101. Пат. 2204932 РФ, МПК7 А 61 В 3/00. Способ оценки точности определения критической частоты световых мельканий / Роженцов В.В.,

102. Лежнина Т.А., Петухов И.В. №2001109653/14; заявл. 10.04.2001; опубл. 27.05.2003, Бюл. № 15.-5 с.

103. Пат. 2204933 РФ, МПК7 А 61 В 3/00. Устройство для измерения разрешающей способности зрения по частоте световых мельканий / Роженцов В.В., Лежнина Т.А. №2001111592/14; заявл. 26.04.2001; опубл. 27.05.2003, Бюл.№ 15.-4 с.

104. Пат. 2209027 РФ, МПК7 А 61 В 3/00. Способ определения полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы / Роженцов В.В., Лежнина Т.А. №2001105051/14; заявл. 21.02.2001; опубл. 27.07.2003, Бюл.№ 21.-5 с.

105. Пат. 2209028 РФ, МПК7 А 61 В 3/00. Способ определения полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы / Роженцов В.В., Лежнина Т.А. № 2001106347/14; заявл. 05.03.2001; опубл. 27.07.2003, Бюл. № 21. -4 с.

106. Пат. 2209030 РФ, МПК7 А 61 В 5/00. Способ определения времени восприятия зрительной информации / Роженцов В.В., Петухов И.В. -№ 2002116877/14; заявл. 26.06.2002; опубл. 27.07.2003, Бюл. № 21. 8 с.

107. Пат. 2211657 РФ, МПК7 А 61 В 3/00. Способ определения полосы пропускания пространственно-частотных каналов зрительной системы / Роженцов В.В., Лежнина Т.А. №2001132025/14; заявл. 27.11.2001; опубл. 10.09.2003, Бюл. №25.-8 с.

108. Пат. 2212182 РФ, МПК7 А 61 В 3/00. Способ определения полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы / Роженцов В.В., Лежнина Т.А. №2001123531/14; заявл. 22.08.2001; опубл. 20.09.2003, Бюл. № 26. - 8 с.

109. Пат. 2219821 РФ, МПК7 А 61 В 3/00. Устройство для измерения критической частоты световых мельканий / Роженцов В.В. -№ 2001134495/14; заявл. 17.12.2001; опубл. 27.12.2003, Бюл. № 36. 6 с.

110. Пат. 2220656 РФ, МПК7 А 61 В 5/16. Устройство для исследования параметров инерционности зрительной системы человека / Роженцов В.В.,

111. Петухов И.В. №2002109579/14; заявл. 15.04.2002; опубл. 10.01.2004, Бюл. № 1. - 9 с.

112. Пат. 2223693 РФ, А 61 В 5/16. Устройство для определения точности измерения критической частоты слияния мельканий / Роженцов В.В., Лежнина Т.А. № 2002119167/14; заявл. 16.07.2002; опубл. 20.02.2004, Бюл. №5.-7 с.

113. Пат. 2231293 РФ, МПК7 А 61 В 5/16. Способ определения времени возбуждения зрительного анализатора человека / Роженцов В.В., Алиев М.Т.- № 2003126193/14; заявл. 26.08.2003; опубл. 27.06.2004, Бюл. № 18. 7 с.

114. Пат. 2240029 РФ, А 61 В 3/00. Устройство для определения полосы пропускания рецептивных полей нейронов зрительной системы / Исаев А.Г., Лежнина Т.А., Роженцов В.В. №2003127162/14; заявл. 08.09.2003; опубл. 20.11.2004, Бюл. № 32. - 7 с.

115. Пат. 2252690 РФ, МПК7 А 61 В 3/02. Устройство для определения полосы пропускания пространственно-частотного канала зрительной системы / Лежнина Т.А., Роженцов В.В. №2003127899/14; заявл. 18.09.2003; опубл. 27.05.2005, Бюл. № 15. - 12 с.

116. Пат. 2269293 РФ, МПК7 А 61 В 5/16. Устройство для определения времени восприятия зрительной информации / Петухов И.В., Роженцов В.В.- № 2004126768/14; заявл. 06.09.2004; опубл. 10.02.2006, Бюл. №4.-9 с.

117. Пат. 2271742 РФ, МПК7 А 61 В 5/16. Устройство для определения времени возбуждения зрительного анализатора человека / Алиев М.Т., Исаев А.Г., Роженцов В.В. №2004121356/14; заявл. 12.07.2004; опубл. 20.03.2006, Бюл. №8.-10 с.

118. Песошин, В.А. Модель зрительного восприятия парных световых импульсов / В.А. Песошин, В.В. Роженцов // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2006. -№ 1 (41).-С. 12-16.

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

120. Подвигин, Н.Ф. Динамические свойства нейронных структур зрительной системы / Н.Ф. Подвигин. — Л.: Наука, 1979. 158 с.

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

122. Портных, Ю.И. Динамика показателей КЧСМ в зависимости от направленности тренировочной нагрузки / Ю.И. Портных, Ю.М. Макаров // Теор. и практ. физич. культ. 1987. - № 1. - С. 46-47.

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

124. Приборы и методики психофизиологического обследования водителей автомобилей / H.A. Игнатов, В.М. Мишурин, Р.Т. Мушегян и др. -М.: Транспорт, 1978. 88 с.

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

126. Радченко, А.Н. Моделирование основных механизмов мозга /

127. A.Н. Радченко. Л.: Наука, 1968. - 212 с.

128. Роженцов, В.В. Точность измерения критической частоты световых мельканий / В.В. Роженцов // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2003. - № 4 (32). - С. 17-20.

129. Роженцов, В.В. Индивидуализация контроля утомления при занятиях физической культурой и спортом / В.В. Роженцов // Теория и практика физической культуры. 2004. - № 1. - С. 46-48.

130. Роженцов, В.В. Определение критической частоты световых мельканий / В.В. Роженцов // Проектирование и технология электронных средств. 2004. - № 1. - С. 36-38.

131. Роженцов, В.В. Методика измерений и точность определения критической частоты слияния световых мельканий / В.В. Роженцов // Вестник офтальмологии. 2004. - Т. 120, № 5. - С. 29-31.

132. Роженцов, В.В. Оценка времени восстановления зрительного анализатора с использованием аппаратно-программного комплекса /

133. B.В. Роженцов // Наукоемкие технологии. 2004. - Т. 5, № 10. - С. 25-29.

134. Роженцов, В.В. Измерение времени восстановления зрительного анализатора /В.В. Роженцов // Проектирование и технология электронных средств. 2004. - № 4. - С. 73-75.

135. Роженцов, В.В. Дифференциальная чувствительность зрения к частоте световых мельканий /В.В. Роженцов // Медицинская техника. 2005. -№2.-С. 33-35.

136. Роженцов, В.В. Измерение дифференциальной чувствии тельности зрения к частоте световых мельканий /В.В. Роженцов // Проектирование и технология электронных средств. 2005. - № 2. - С. 50-53.

137. Роженцов, В.В. Измерение времени ощущения зрительного анализатора /В.В. Роженцов // Проектирование и технология электронных средств. 2005. - № 3. - С. 29-31.

138. Роженцов, B.B. Математическая модель зрительного анализатора человека / В.В. Роженцов // Системы управления и информационные технологии. 2005. - № 4 (21). - С. 20-24.

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

140. Роженцов, В.В. Утомление при занятиях физической культурой и спортом: проблемы, методы исследования: Монография / В.В. Роженцов, М.М. Полевщиков. М.: Советский спорт, 2006. - 280 с.

141. 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.

142. Роженцов, В.В. Исследование критической частоты слияния мельканий методом последовательных приближений / В.В. Роженцов, Т.А. Корнюшина, A.A. Фейгин // Физиология человека. 2006. - Т. 32, № 5. -С. 52-55.

143. Роженцов, В.В. Исследование дифференциальной чувствительности зрения к частоте световых мельканий / В.В. Роженцов, Т.А. Лежнина // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2004. - № 1 (33). - С. 19-22.

144. Роженцов, В.В. Измерение времени зрительного восприятия человека / В.В. Роженцов, И.В. Петухов // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. — 2004. -№4 (36).-С. 13-16.

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

146. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.2.542-96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональнымэлектронно-вычислительным машинам и организации работ. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 43 с.

147. Свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003611081 от 07.05.2003. Программа моделирования зрительной функции критической частоты световых мельканий / В.В. Роженцов, Т.А. Лежнина, М.А. Лапин.

148. Свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003612115 от 09.09.2003. Программа определения дифференциальной чувствительности зрения к частоте световых мельканий /

149. B.В. Роженцов, Т.А. Лежнина, A.B. Новиков.

150. Свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004612020 от 03.09.2004. Программа моделирования дифференциальной чувствительности зрения к частоте световых мельканий / Т.А. Лежнина, В.В. Роженцов, О.Л. Егошин,1. C.B. Фокин.

151. Свидетельство РОСПАТЕНТа 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. Свидетельство РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005610658 от 17.03.2005. Программа для определения критической частоты световых мельканий / В.В. Роженцов, А.Г. Масленников.

153. Семеновская, E.H. Электрофизиологические исследования в офтальмологии / E.H. Семеновская. М.: Медгиз, 1963. - 279 с.

154. Смирнов, K.M. Напряженность труда / K.M. Смирнов // Успехи физиол. наук. 1984. - Т. 15, № 1. - С. 76-99.

155. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Строительные нормы и правила Российской Федерации. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 30 с.

156. Современная теория фильтров и их проектирование: Пер. с англ. / Под ред. Г. Темеша, С. Митра. М.: Мир, 1977. - 560 с.

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

158. Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2 т. Т. 2. / Под ред. Д.П. Линде. М.: Энергия, 1978.-328 с.

159. Супин, А.Я. Нейронные механизмы зрительного анализа / А.Я. Супин. -М.: Наука, 1974. 192 с.

160. Тароян, H.A. Межполушарные функциональные отношения в процессе решения человеком зрительно-пространственной задачи / H.A. Тароян, В.В. Мямлин, O.A. Генкина // Физиология человека. 1992. -Т. 18, №2.-С. 5-14.

161. Тьюки, Дж. Анализ результатов наблюдений. Разведочный анализ: Пер. с англ. / Дж. Тьюки. М.: Мир, 1981. - 695 с.

162. Ульданов, Г.А. Состояние зрительных функций у рабочих конверторного цеха Карагандинского металлургического комбината в офтальмо-эргономическом аспекте / Г.А. Ульданов, Е.К. Мамбетов, Л.Б. Лобах // Офтальмологический журнал. 1988. - № 5. - С. 296-299.

163. Утробин, В.А. Информационные модели системы зрительного восприятия для задач компьютерной обработки изображений / В.А. Утробин. Нижний Новгород, Нижегород. гос. техн. ун-т, 2001. - 234 с.

164. 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.

165. Фомин, C.B. Математические проблемы в биологии / С.В. Фомин, М.Б. Беркинблит. -М., 1973. 199 с.

166. Фролов, В.М. Уровни функционирования физиологических систем и методы их определения / В.М. Фролов. Л.: Медицина, 1972. - 176 с.

167. Хакен, Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам: Пер. с англ. / Г. Хакен М.: Мир, 1991. - 240 с.

168. Херреро, Д.Л. Синтез фильтров: Пер. с англ. / Под ред. И.С. Гоноровского / Д. Л. Херреро, Г. Уилл онер. М.: Сов. радио, 1971. -232 с.

169. Хьюбел, Д. Глаз, мозг, зрение: Пер. с англ. / Д. Хьюбел. М.: Мир, 1990.-297 с.

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

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

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

173. Autzen, T. The effect of learning and age on short-term fluctuation and mean sensitivity of automated static perimetry / T. Autzen, R. Work // Acta Ophthalmol (Copenh.). 1990. - V. 68, № 3. - P. 327-330.

174. Bucik, Y. An attempt at determination of the chemical processing time in retina by subjective equalizahon of stimulus intensity / Y. Bucik // Rev. psihol. -1990.-V. 20, № 1-2.-P. 11-17.

175. Campbell, F.W. Application of Fourier analysis to the visibility of gratings / F.W. Campbell, J.G. Robson // J. Physiol. 1968. - V. 197, № 3. -P. 551-566.

176. Davson, H. Physiology of the eye / H. Davson. London: Churchill Livingstone, 1972. - 644 p.

177. De Lange Dzn, H. Relationship between Critical Flicker-Frequency and a Set of Low-Frequency Characteristics of the Eye / H. de Lange Dzn // J. Opt. Soc. Amer. 1954. - V. 44, № 5. - P. 380-389.

178. Eisner, A. Profound reductions of flicker sensitivity in the elderly: Can glaucoma involve the retina distal to ganglion cells? / A. Eisner, J.R. Samples // Appl. Opt. 1991. - V. 30, № 16. - P. 2121-2135.

179. Felsten, G. Visual Masking: Mechanisms and theories / G. Felsten, G.S. Wasserman // Psychol. Bull. 1980. - V. 88, № 2. - P. 329.

180. Ghozlan, A. Ascencfmg-descending threshold differences and internal subjective judgment in CFF measurements / A. Ghozlan // Percept, and Hot. Skills. 1990. - V. 70, № 3. - Pt. 2 . - P. 1107 - 3110.

181. Gottlieb, M.D. Two-pulse measures of temporal integration on the fovea and peripheral retina / M.D. Gottlieb, M.L. Kietzman, I.J. Berenhaus // Percept, and Psychophys. 1985. - V. 37, № 2. - P. 135-138.

182. Higashiyama, A. Temporal integration of double electrical pulses / A. Higashiyama, T. Tashiro // Percept, and Psychophys. 1988. - V. 43, № 2. -P. 172-178.

183. Huang, Z.-h. Hebei Shifan daxue xuebao / Z.-h. Huang // J. Hebei Norm. Univ. 2000. - V. 24, № 4. - P. 555-557, 560.

184. Huibers, M.J.H. Prevalence of chronic fatigue syndrome-like caseness in the working population: Results from the Maastricht cohort study /

185. MJ,H. Huibers, IJ. Kant, G.M.H. Swaen et al. // Occup. and Environ. Med. -2004. V. 61, № 5. - P. 464-466.

186. Long, G.M. The changing face of visual persistence / G.M. Long, C.L. O'Saben // Amer. J. Psychol. 1989. - V. 102, № 2. - P. 197-210.

187. Luczak, A. Wyniki dlugookresowych observwacji progu krytycznej czectotliwosci-migotania swiatla (CFF) / A. Luczak, A. Sobolewski // Ergonomia. 1995.-V. 18, №2.-P. 179-187.

188. Mikealian, H.H. Changes in contrast sensitivity function produced by VDT use / H.H. Mikealian // Int. J. Man Mach. Stud. - 1988. - V. 26, № 6. -P. 637-642.

189. 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.

190. Raninen, A. Critical flicker frequency to red targets as a function of luminance and flux across the human visual field / A. Raninen, R. Franssila, Y. Rovamo // Vision Res. 1991. - V. 31, № 11. - P. 1875-1881.

191. Rozhentsov, V.V. Differential Sensitivity of Vision to Light Flicker Rate / V.V. Rozhentsov // Biomedical Engineering. 2005. - V. 39. - № 2. - P. 8283.

192. Seiple, W. Outer-retina locus of increased flicker sensivitivity of the peripheral retina / W. Seiple, K. Holopigian // J. Opt. Soc. Amer. 1996. - V. 13, № 3. - P. 658-666.

193. Stell, W.K. Functional polarization of horizontal cell dendrites in goldfish retina / W.K. Stell // Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 1976. - V. 15. -P. 895-907.

194. Stell, W.K. Structural basis for on- and off-center responses in retinal bipolar cells / W.K. Stell, A.L. Ishida, D.O. Lightfoot // Science. 1977. - V. 198. -P. 1269-1271.

195. Tandon, O.P. Visual evoked potential in rubber factory workers / O.P. Tandon, V. Kumar // Occup. Med. 1997. - V. 47, № 1. - P. 11-14.253

196. Toman, K. The spectral shift of truncated sinusoids / K. Toman // J. Geophysical Res. 1965. - V. 70, № 1. - P. 1749-1750.

197. Tomita, T. Retrospective review of retinal circuity / T. Tomita // Vision Res. 1986. - V. 26, № 9. - P. 1339-1350.

198. Van Laethem, A. Comparabilité de différentes measures de la fréquence critique de fusion visuelle / A. Van Laethem, G. Lories, J. Gaussin // Trav. hum. 1987. - V. 50, № 3. - P. 267-273.

199. Vassilev, A. Perception time and spatial frequency / A. Vassilev, D. Mitov//Vision Res. 1976.-V. 16, № l.-P. 89-92.

200. Wiemeyer, J. Flimmervershcmelzungsfrequenz. Ein multifakto-rieller psychophysischer Indikator im Sport / J. Wiemeyer // ZPA: Z. Prakt. Augenheilk. und Augenarzt. Fortbild. 2001. - B. 22, № 11. - S. 426-432.