Human PhysiologyHuman PhysiologyФизиология человека0131-16463034-6150The Russian Academy of Sciences68402910.31857/S0131164625030091TQFITLОБЗОРЫReview ArticleModel of contrast sensitivity of the human visual system during stimulus movementМодель контрастной чувствительности зрительной системы человека при движении стимулаLyapunovS. I.ЛяпуновС. И.
Russian Federation
dc.cetsil@gmail.comShoshinaI. I.ШошинаИ. И.
Russian Federation
shoshinaii@mail.ruLyapunovI. S.ЛяпуновИ. С.
Russian Federation
i.shoshina@spbu.ruA.M. Prokhorov Institute of General Physics, RASИнститут общей физики имени А.М. Прохорова РАНSaint Petersburg State UniversityСанкт-Петербургский государственный университет0407202551390971206202512062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0131-1646/article/view/684029

A model of contrast sensitivity of the human visual system when perceiving sinusoidal gratings moving at angular speeds of up to 1000 degrees per second is considered. The model is built on the basis of a tremor modulation signal, which is taken to be the difference in the concentration of the photoreagent at the extreme points of the tremor, normalized to the level of adaptation. The model details the dependence of contrast sensitivity on physiological factors such as photoreceptor size, amplitude and frequency of tremor for adaptation brightness of 0.001–1000 cd/m2. The model establishes a relationship between the results of measuring the contrast sensitivity of the visual system and the results of measuring natural tremor oscillations of the eyes during the perception of stationary and dynamic stimuli.

Рассматривается модель контрастной чувствительности зрительной системы человека при восприятии синусоидальных решеток, движущихся на угловых скоростях до 1000 градусов в секунду. Модель построена на основе треморного модуляционного сигнала, в качестве которого принята разность концентрации фотореагента в крайних точках тремора, нормированная на уровень адаптации. Модель детализирует зависимость контрастной чувствительности от таких физиологических факторов, как размер фоторецептора, амплитуда и частота тремора для яркости адаптации 0.001–1000 кд/м2. Модель устанавливает взаимосвязь результатов измерения контрастной чувствительности зрительной системы с результатами измерения естественных треморных колебаний глаз при восприятии стационарных и динамических стимулов.

response of the visual system to a sinusoidal wavecontrast sensitivitytremor modulation signalocular microtremordriftbrightness adaptationtwo-pathway theorymagnocellular systemреакция зрительной системы на синусоидальную волнуконтрастная чувствительностьтреморный модуляционный сигналокулярный тремордрейфяркость адаптациитеория двух потоковмагноцеллюлярная системаBarr D.C., Ross J. Contrast sensitivity at high veloci-ties // Vision Res. 1982. V. 22. № 4. P. 479.Lyapunov S.I. Threshold contrast of the visual system as a function of the external conditions for various test stimuli // J. Opt. Technol. 2014. V. 81. № 6. P. 349.Ляпунов С.И. Пороговый контраст зрительной системы в зависимости от внешних условий для различных тестовых стимулов // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 6. С. 63.Lyapunov S.I. Visual-perception depth of field as a function of external conditions // J. Opt. Technol. 2017. V. 84. № 1. P. 16.Ляпунов С.И. Глубина резкости зрительного восприятия в зависимости от внешних условий // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 1. С. 24.Lyapunov S.I. Visual acuity and contrast sensitivity of the human visual system // J. Opt. Technol. 2017. V. 84. № 9. P. 613.Ляпунов С.И. Острота зрения и контрастная чувствительность зрительной системы человека // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 9. С. 44.Lyapunov S.I. Response of the visual system to sine waves under external conditions // J. Opt. Technol. 2018. V. 85. № 2. P. 100.Ляпунов С.И. Реакция зрительной системы на синусоидальную волну для различных внешних условий // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 2. С. 48.Yarbus A.L. [The role of eye movements in the process of vision]. M.: Nauka, 1965. 166 p.Ярбус А.Л. Роль движений глаз в процессе зрения. М.: Наука, 1965. 166 с.Blackwell H.R. Contrast thresholds of the human eye // JOSA. 1946. V. 36. № 11. P. 624.Blackwell H.R. Neural theories of simple discrimination // JOSA. 1963. V. 53. № 1. P. 129.Campbell F.W., Gubisch R.W. Optical quality of the human eye // J. Physiol. 1966. V. 186. № 3. P. 558.Watson A.B. A formula for the mean human optical modulation transfer function as a function of pupil size // J. Vis. 2013. V. 13. № 6. P. 18.Savoy R., McCann J. Visibility of low-spatial-frequency sine-wave targets: Dependence on number of cycless // JOSA. 1975. V. 65. № 3. P. 343.Savoy R. Low spatial frequencies and low number of cycles at low luminances // Photogr. Sci. Eng. 1978. V. 22. № 2. P. 76.Altman Ya.A., Bigday E.V., Vartanyan I.A. et al. [Biophysics of sensory systems]. St. Petersburg: InformMed, 2007. 288 p.Альтман Я.А., Бигдай Е.В., Вартанян И.А. и др. Биофизика сенсорных систем. СПб.: ИнформМед, 2007. 288 с.Lloyd J. [Fundamentals of Thermal Imaging]. Moscow: Mir, 1978. 414 p.Ллойд Дж. Основы тепловидения. М.: Мир, 1978. 414 с.Tarasov V.V., Yakushenkov V.G. [Infrared systems of the viewing type]. Moscow: Logos, 2004. 443 p.Тарасов В.В., Якушенков В.Г. Инфракрасные системы смотрящего типа. М.: Логос, 2004. 443 с.Schade О.H. Optical and photoelectric analog of the еуе // JOSA. 1956. V. 46. № 9. P. 721.Ostrovskaya M.A. [Frequency-contrast characteristics of the eye] // Optical-Mechanical Industry. 1969. № 2. P. 51.Островская М.А. Частотно-контрастная характеристика глаза // Оптико-механическая промышленность. 1969. № 2. C. 51.Eye Tracking: A Comprehensive Guide to Methods and Measures. Oxford University Press, 2011. P. 781.Barabanshchikov V.A. [Oculomotor structures of perception]. Moscow: Publishing house “Institute of Psychology of the Russian Academy of Sciences”, 1997. 384 р.Барабанщиков В.А. Окуломоторные структуры восприятия. М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 1997. 384 с.Campbell F.W., Robson J.G. Application of Fourier analysis to the visibility of gratings // J. Physiol. 1968. V. 197. № 3. P. 551.Croner L.J., Kaplan E. Receptive fields of P and M ganglion cells across the primate retina // Vision Res. 1995. V. 35. № 1. P. 7.Freud E., Behrmann M., Snow J.C. What does dorsal cortex contribute to perception? // Open Mind (Camb). 2020. V. 4. P. 40.Kubarko A.I., Likhachev S.A., Kubarko N.P. Zrenie. Minsk: Bel. Gos. Med. Univ., 2009. V. 2. P. 352.Кубарко А.И., Лихачев С.А., Кубарко Н.П. Зрение. Минск: БГМУ, 2009. Т. 2. 352 с.Shoshina I.I., Kotova D.A., Zelenskaya I.S. et al. Contrast sensitivity and ocular microtremor: A model study of gravity effects on visual perception // Human Physiology. 2023. V. 49. № 7. P. 800.Шошина И.И., Котова Д.А., Зеленская И.С. и др. Контрастная чувствительность и треморные микродвижения глаз в модельном эксперименте по изучению влияния изменений гравитации на зрительное восприятие // Авиакосм. и экол. мед. 2022. Т. 56. № 6. С. 23.Kosikova A.V., Shoshina I.I., Lyapunov S.I. et al. [Characteristics of visual contrast sensitivity and ocular microtremor in schizophrenia] // Psychiatry (Moscow) (Psikhiatriya). 2024. V. 22. № 1. P. 58.Косикова А.В., Шошина И.И., Ляпунов С.И. и др. Характеристики контрастной чувствительности зрительной системы и микротремора глаз при шизофрении // Психиатрия. 2024. Т. 22. № 1. С. 58.Shoshina I., Kosikova A., Karlova A. et al. Optical registration of eye microtremor: Results and potential use // Proced. Comp. Sci. 2023. V. 225. P. 3832.Shoshina I., Kosikova A., Karlova A. et al. Optical registration of eye microtremor: results and potential use // Proced. Comp. Sci. 2023. V. 225. P. 3832.