Analysis of visual perception features by corneal reflex components examination

Full Text

Современные данные об участии различных отделов сенсомоторной системы в реализации мигательного рефлекса определяют широкое использование анализа его особенностей в фундаментальных и прикладных исследованиях для определения особенностей других процессов, напрямую либо косвенно связанных с морганием. Не возникает сомнения в том, что моргание является частью процесса зрительного восприятия, выполняет ряд защитных функций и находится во взаимозависимой связи с процессами восприятия и переработки зрительной информации [1, 5]. Каждые несколько секунд моргание продолжительностью около 400 мс прерывает зрительное восприятие окружающего мира [38]. Общая потеря времени составляет до 6 с в течение 1 мин, или до 10% общего времени. Моргание выполняет во многом защитные функции, вызывает активное подавление восприятия визуальной информации [39, 40]. В исследовании, проведённом в 2009 г. [34], изучалась реакция испытуемых на эмоционально нейтральные, неприятные и приятные образы. Наиболее энергичные защитные «моргательные» реакции были выявлены во время просмотра неприятных изображений, в то время как между реакциями на нейтральные и приятные образы различия выявлены не были. Из-за чувствительности к низкой пространственной частоте визуальные раздражители выборочно подавляются во время моргания, это подавление отражается на визуальной обработке на магноцеллюлярном пути, так же как и саккадические подавления [10, 27–29, 39, 40]. В последних нейровизуальных исследованиях показано уменьшение активности префронтальной, теменной и зрительной коры головного мозга во время моргания [7, 10, 21, 24]. Подавление магноцеллюлярного пути и церебральной коры может способствовать десенсибилизирующим временным изменениям параллельно морганию и сохранению стабильного зрительного восприятия и сознания без отвлечения на осознание помаргивания. Однако эти механизмы моргания-подавления тщательно скрыты и на самом деле никогда не компенсируют визуальную информацию, потерянную во время моргания [22, 23]. Моргание обычно подавляется во время какой-то задачи, для выполнения которой требуется «включение» визуального внимания, и, как правило, происходит непосредственно перед и после выполнения, когда сроки задания точно определены [12, 16, 33]. Выявлена зависимость мигательного рефлекса от состояния внимания, что свидетельствует о влиянии неспецифических систем мозга на возбудимость нейронов дуги мигательного рефлекса [35]. Отсюда следует, что существует необходимость «выбрать» подходящий момент для моргания так, чтобы не потерять важную визуальную информацию. Для осуществления моргания в такие неявные паузы необходимо подавление как мигательного рефлекса, так и передачи контрольного сигнала для активации механизма производства моргания в соответствующие сроки [22–24]. Однако учитывая, что длина каждой сцены непредсказуема, также должен быть подходящий момент для помаргивания в пределах одной сцены. В результате проведённого в 2009 г. группой учёных во главе с Tamami Nakano исследования был сделан вывод, что существует некий механизм контроля сроков моргания, который «ищет» подразумеваемый перерыв в визуальном потоке, чтобы избежать временной потери основной визуальной информации. Рассмотрим подробнее этот эксперимент [22]. В исследование были включены 18 человек. Каждый из них принял участие в трёх экспериментах, в которых им были представлены следующие отрывки: видео­отрывок из британского комедийного телесериала «Мистер Бим», фоновое видео о тропических рыбках и аудиоотрывок из книги Дж.К. Роулинг «Гарри Поттер». Для каждого эксперимента было подготовлено два стимула, и один из них был представлен каждому испытуемому 3 раза в каждом эксперименте. Видеоотрывки были представлены без какого-либо звукового сопровождения, а аудиоотрывок — без зрительного стимулирования (пустой экран). Каждый эксперимент начинался с контроля: испытуемые в течение 210 с смотрели на пустой экран. Тестовый материал затем представлялся 3 раза с 60-секундным интервалом между повторами. Впоследствии испытуемые отвечали на шесть вопросов с выбором ответа между двумя вариантами о содержании стимула. Во время просмотра видео были записаны электроокулограммы с использованием Ag/AgCl-электродов, прикреплённых к левым надглазничной и подглазничной областям. Спонтанные моргания во время просмотра одного и того же видео были синхронизированы как для одного испытуемого, так и для всей выборки. При этом синхронизация морганий не наблюдалась при просмотре фонового видео и прослушивании аудиоотрывка. Следовательно, синхронизация требует сюжета, но необходимость следовать сюжетной линии не является причиной синхронизации. Отметим, что предыдущие исследования показали, что сроки моргания связаны с явными перерывами внимания [12, 14, 15, 18, 25]. Таким образом, есть основания ожидать, что моргания синхронизируются при явной смене сцен во время просмотра видео, что и было подтверждено данным исследованием. Так как латентность была намного больше, чем при фотическом мигательном рефлексе в ответ на световой раздражитель [41], исследователями было получено подтверждение того, что моргание при просмот­ре видео не было рефлекторным ответом на физические раздражители, такие как быстрое изменение яркости при смене сцен, но были избирательно совершены в результате когнитивной обработки, вызванной явной сценарной паузой. При этом, даже если не рассматривать моргания, которые произошли в ответ на явные паузы между сценами, по-прежнему наблюдается много синхронных морганий, как и до того, как эти моргания были исключены после предположения, что моргание после явных смен сцен не является главным компонентом синхронизации моргания. Учитывая, что длину сцены при просмотре видео сложно предсказать, синхронизация моргания позволяет предположить, что мозг ищет неявные сроки в пределах одной и той же сцены. Этот результат позволяет предположить, что происходит активный поиск момента, подходящего для моргания, при просмотре видео. Кроме того, учитывая, что корковая активность во время просмотра фильма высоко синхронизируется между людьми [19], люди могут разделить сходство распознавания визуальной информации и оценки оптимальных пауз в ней. Несмотря на различия количества спонтанных морганий и паттернов моргания среди людей [26], группе исследователей под руководством Т. Nakano удалось выявить, что люди обладают механизмом контроля времени моргания, который определяет подходящий момент, чтобы избежать потери критически важной информации из потока визуальной информации. К подобным же выводам привёл и проведённый нами эксперимент, во время которого учащимся средней школы было предложено посмотреть обучающий видеоролик [4, 31]. Синхронность морганий оценивали с помощью оригинальной компьютерной программы, созданной в среде «LabView 7.0», отслеживающей движение век у захваченного видеоизображения лиц обучаемых при просмотре видеороликов. Отметим, что достоверных гендерных различий в частоте моргания не зарегистрировано. Подобный контроль сроков моргания может быть тесно связан с системой визуального внимания и способствовать устойчивости визуального восприятия и осознания через подавление моргания. Исходя из этого, нами было выдвинуто предположение, что, наблюдая за морганием человека при просмотре видео, можно сделать выводы о том, когда внимание активируется, то есть является представляемый видеоматериал интересным или нет. Группой исследователей под руководством J.D. Rodriguez был проведён схожий эксперимент [30]. Целью их исследования стало изучение момента наступления и продолжительности моргания длительностью ≥70 мс и связанных с ними промежутков между морганиями у здоровых испытуемых, пациентов с лёгким или умеренным синдромом сухого глаза. Схожесть экспериментов заключается в использовании видео в качестве стимула. Цифровая видеозапись каждого глаза участников исследования была зафиксирована во время просмотра исследуемыми 10-минутного документального фильма. После съёмки видеоматериалы были проанализированы на наличие продолжительных морганий. Длина интервала между морганиями до и после этих продолжительных морганий была подсчитана, так же как и различия в количестве соприкосновений век. Это исследование позволяет сделать три основных вывода: – продолжительность моргания, как правило, более выражено у пациентов с синдромом сухого глаза; – увеличение интервалов между морганиями после продолжительного моргания происходит у пациентов с синдромом сухого глаза; – большая продолжительность моргания связана со значительным увеличением интервалов между морганиями для всех респондентов. Третий вывод в рамках нашего исследования представляется наиболее интересным. Объединяя выводы приведённых исследований, можно предположить следующее: – существует необходимость «выбрать» подходящий момент для моргания так, чтобы не потерять важную визуальную информацию; – люди обладают механизмом контроля времени моргания, который определяет подходящий момент, чтобы избежать потери критичес­ки важной информации из потока визуальной информации; – продолжительная сцена видео, привлёкшая активное внимание, попадает в промежуток между морганиями; – следующая за ней сцена, вероятнее всего, придётся на продолжительное моргание, следовательно, информация, содержащаяся в ней, скорее всего, не будет полностью воспринята; – учитывая высокую степень синхронизации моргания в группе и тот факт, что гендерных различий в подобной синхронизации нет, информация после длительного промежутка между морганиями, то есть после сосредоточения внимания, либо во время восприятия информации, сопровождающейся неприятными образами, не будет полностью воспринята и группой людей тоже; – синхронизация моргательного рефлекса требует сюжета, но необходимость следовать сюжетной линии не является причиной синхронизации. Таким образом, анализ особенностей восприятия видеоинформации посредством исследования компонентов мигательного рефлекса предполагает междисциплинарный подход и должен быть ориентирован на получение результатов, которые могут быть использованы как для дальнейшего изучения психофизиологических особенностей и закономерностей зрительного восприятия человека, так и для целенаправленного конструирования максимально эффективно воспринимаемого видео.

About the authors

A R Shakurova

Kazan State Technical University named after A.N. Tupolev, Kazan, Russia

Email: veiy@mail.ru

References

Supplementary files