Введение к работе
Актуальность темы. Одним из важнейших научных направлений возрастной физиологии является исследование закономерностей формирования механизмов зрительной системы и особенностей её функционирования на различных этапах жизнедеятельности организма. Особого внимания заслуживают предшкольный и школьный периоды, на протяжении которых зрительные механизмы не только обеспечивают анализ огромного количества визуальной информации, но и участвуют в формировании высших психофизиологических функций, способствуя когнитивному развитию детей.
Пространственное зрительное восприятие, являясь неотъемлемой частью активного приспособительного поведения человека, составляет одну из важнейших сторон зрительной системы в целом. Зрительное восприятие окружающего пространства реализуется многими физиологическими механизмами, среди которых особое место занимают бинокулярные. Развитость бинокулярных механизмов является определяющей для качественного отражения трехмерной формы объектов и пространственных отношений, полноценного восприятия фото-, кино-, видеопродукции в 3D формате, осуществления определенных видов профессиональной деятельности (R.K. Jones, D.N. Lee, 1981; Л.Н. Могилев, 1982; A.I. Cogan, 1987; R. Blake, 1989; C.W. Tyler, 1990; Г.И. Рожкова, 1992; I.P. Howard, B.J. Rogers, 1995; A.E. Palta et al., 2002; С.В. Алексеенко, 2003; А.Е. Белозеров, 2003; M.A. Lambot et al., 2005; M. Scheiman, B. Wich, 2008).
Известно, что изучению отдельных вопросов функционирования механизмов пространственного зрения в онтогенезе посвящены работы M.S. Banks (1980); R. Fox et al. (1980); R. Held et al. (1980); Е.Е. Birch et al. (1982); O. Braddick, J. Atkinson (1983); J. Smith et al. (1988); Е.В. Ciner et al. (1996); J. Atkinson (2000); Д.И. Ващенко (2001); C. Williams et al. (2001); A.H. Chen, A.H.Z. Abidin (2002); R. Jimenez et al. (2004); Y. Takai et al. (2005); A.M. Brown et al. (2007). Вместе с тем фундаментальными работами последних десятилетий показана необходимость проведения комплексных исследований, учитывающих наличие в зрительном анализаторе большого числа параллельных каналов переработки информации (D.H. Hubel, T.N. Wiesel, 1962; А.Я. Супин, 1974; 1981; И.А. Шевелев, 1984; 1992; J.M. Wolfe, 1986; В.Д. Глезер, 1992; И.Н. Пигарев, 1992; Г.И. Рожкова, С.Г. Матвеев, 2007). Использование комплексного подхода имеет принципиально важное значение, поскольку он позволяет отслеживать развитие функциональных систем и характер их взаимодействия с факторами окружающей среды в постнатальном онтогенезе (А.Д. Димитриев, 1993; А.Д. Димитриев, Д.А. Димитриев, 1998; Д.А. Фарбер, М.М. Безруких, 2009 и др.).
При изучении механизмов пространственного зрительного восприятия следует учитывать, что в процессе формирования трехмерной видимой картины мира бинокулярные механизмы функционируют в тесном взаимодействии с монокулярными (M. Ichikawa et al., 2003; D.C. Knill, J.A. Saunders, 2003; T.S. Meese, D.J. Holmes, 2004; F. Domini et al., 2006; J.M. Fernandez, B.A. Farell, 2008; H. Tassinary et al., 2008; A.R. Girshick, M.S. Banks, 2009). Эти механизмы имеют разную степень сложности, локализованы в общей структуре зрительных путей на разных уровнях и могут вступать в кооперативно-конкурентные взаимоотношения. Без исследования этих взаимоотношений невозможно получить цельное представление о пространственном восприятии и закономерностях его развития. Выявление закономерностей развития зрительной системы и ее особенностей на разных этапах онтогенеза является определяющим в решении вопросов охраны зрения детей и подростков. Важность таких исследований возрастает в контексте проблем психофизиологической готовности детей к школе и реализации дифференцированного подхода к их обучению и воспитанию.
В то же время необходимо отметить, что в отечественной медицинской практике проверка бинокулярного зрения не входит в число обязательных процедур при проведении скрининговых осмотров. Это связано с тем, что в настоящее время в арсенале диагностического инструментария не хватает информативных методик по физиологической оценке бинокулярной зрительной системы детей и подростков и отсутствуют нормативные данные по отдельным показателям бинокулярного зрения детей (И.И. Дитрих, 1991; Г.И. Осипов, 1995; А.М. Шамшинова, В.В. Волков, 1999; Е.Е. Сомов, 2005). Кроме того, в условиях нарастающего внедрения в образовательную сферу, в спорт и искусство кино- и видеопродукции в 3D-формате, также остается недостаточно решенной задача проведения мониторинга состояния бинокулярного зрения детей.
В последние годы в отечественной и зарубежной научной литературе обсуждаются вопросы причинно-следственной связи между расстройствами зрительных механизмов и школьными трудностями, в том числе – трудностями в овладении навыками чтения (A.J. Sperling et al., 2003; М.Н. Русецкая, 2003; 2009; М.М. Безруких, О.Ю. Крещенко, 2004; Л.В. Соколова, 2005; A. Facoetti et al., 2005; Z. Kapoula et al., 2007; C. Prado et al., 2007; M.P. Bucci et al., 2008; О.В. Левашов, 2009; H.S. Shin et al., 2009; C. Palomo-‘Alvarez, M.C. Puell, 2010). В работах отмеченных авторов в основном указывались отдельные нарушения. В то же время вопросы оптимизации функционального состояния зрительной системы у детей с трудностями в чтении специально не рассматривались.
В свете изложенного выше особую актуальность приобретает проблема комплексных исследований по изучению формирования механизмов пространственного зрительного восприятия в различные периоды постнатального онтогенеза человека.
Цель работы: изучить особенности становления и развития механизмов пространственного зрительного восприятия у детей и подростков в постнатальном онтогенезе.
Задачи исследования:
-
Выявить закономерности развития механизмов пространственного зрительного восприятия у детей и подростков в период от 5 до 18 лет.
-
Определить взаимосвязь биологической зрелости с состоянием фузионных резервов детей 5-7 лет.
-
Исследовать специфику функционирования механизмов пространственного зрительного восприятия у детей и подростков с разными нозологическими формами зрительной патологии.
-
Оценить особенности развития бинокулярных зрительных функций у младших школьников с трудностями в чтении.
-
Научно обосновать программу оптимизации функционального состояния бинокулярной зрительной системы детей, имеющих трудности в чтении.
-
Изучить возможность обеспечения физиологического комфорта при пользовании современными 3D-технологиями лицами с различным состоянием зрительных функций.
-
Разработать научно обоснованные практические рекомендации по проведению мониторинга бинокулярного зрения детей и созданию детских стереофильмов.
Научная новизна. Впервые получены новые научные данные, значительно расширяющие современное представление о формировании механизмов пространственного зрительного восприятия у человека в постнатальном онтогенезе. Выявлено, что становление и развитие механизмов аккомодационно-окуломоторного обеспечения фузии детей продолжается до 12-13 лет, а механизмов бинокулярного стереопсиса и бинокулярной интеграции – до 14-15 лет. Наиболее быстрый темп улучшения бинокулярных функциональных показателей наблюдается в период от 5-7 до 9-10 лет. У детей 5-7-летнего возраста уровень биологической зрелости организма определяет темпы развития фузионных механизмов. Установлено, что формирование механизмов пространственного зрительного восприятия у девочек и мальчиков зависит от их пола.
Определены нормативные показатели по фузионным резервам, остроте стереоскопического зрения, скорости бинокулярной интеграции, балансу монокулярных и бинокулярных механизмов, необходимые для мониторинга функционального состояния бинокулярного зрения у детей и подростков.
Показано, что компенсаторные перестройки в системе пространственного зрительного восприятия при слабовидении приводят к принципиально иным взаимоотношениям между монокулярными и бинокулярными механизмами. Доказано, что развитие бинокулярных механизмов у детей и подростков зависит от нозологической формы зрительной патологии. Выявлен механизм формирования специфического типа корреляционных отношений между правым и левым зрительными каналами в условиях зрительной депривации.
Сформулированы научные положения, значительно дополняющие современную теорию об особенностях системы специфических бинокулярных механизмов, способствующих успешной реализации чтения. Установлено, что функциональная незрелость бинокулярных зрительных механизмов у младших школьников затрудняет эффективное освоение технических навыков чтения и задерживает его совершенствование.
Научно обоснована программа оптимизации функционального состояния бинокулярной зрительной системы у детей с трудностями формирования навыка чтения и доказана ее биологическая эффективность. Показано, что дифференцированное воздействие на подсистемы бинокулярного зрения детей обеспечивает переход бинокулярных механизмов на качественно новый уровень функционирования, активное включение их в реализацию зрительно-пространственных функций, что способствует улучшению качественных и количественных характеристик чтения.
Впервые разработаны научные рекомендации по оценке функционального состояния бинокулярного зрения детей и созданию стереофильмов для детской аудитории.
Теоретическая и практическая значимость. Выявленные закономерности формирования механизмов пространственного зрительного восприятия у детей и подростков значительно расширяют представления о сенситивных периодах в созревании физиологических систем и дополняют современную теорию физиологии сенсорных систем человека.
Новые научные факты о специфике функционирования монокулярных и бинокулярных механизмов пространственного зрительного восприятия у детей и подростков с разными нозологическими формами зрительной патологии углубляют представления о физиологических механизмах внутрисистемных адаптационно-компенсаторных перестроек в условиях сенсорной депривации.
Полученные в ходе изучения детей с затруднениями в чтении результаты дополняют научные сведения о причинах трудностей обучения детей младшего школьного возраста.
Дифференцированный подход к оценке функционального состояния бинокулярной зрительной системы рекомендуется к применению в офтальмологической практике.
Разработанные в диссертации методические подходы по дифференцированному воздействию на разные подсистемы бинокулярного зрения позволяют обеспечить функционально-комфортное состояние бинокулярной зрительной системы и профилактику трудностей в чтении у детей.
Разработанные научно обоснованные практические рекомендации по съёмке стереофильмов для детской аудитории целесообразно использовать для совершенствования 3D-кинопродукции.
Реализация результатов исследований. Научные положения и разработки диссертационной работы используются в учебном процессе ГБОУ ВПО «Московский городской психолого-педагогический университет» и «Санкт-Петербургская государственная педиатрическая медицинская академия», ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева»; НОУ «Российский новый университет», в работе офтальмологической службы ГУЗ «Республиканская клиническая офтальмологическая больница» Минздравсоцразвития Чувашской Республики и образовательных учреждений г. Чебоксары.
Апробация работы. Основные научные положения, разработки, выводы и рекомендации диссертации доложены и обсуждены на IX Международной конференции по исследованию зрения детей – CVRS (Gteborg, 2003); Международных конференциях по зрительному восприятию – ECVP (СПб., 2006; Utrecht, 2008; Regensburg, 2009; Lausanne, 2010); XX-XXI съездах физиологического общества им. И.П. Павлова (М., 2007; М., Калуга, 2010); X Международном конгрессе «Здоровье и образование в XXI веке» (М., 2009); Международных конференциях: «Физиология развития человека» (М., 2009); «Вариативные стратегии сопровождения учащихся с нарушениями письма и чтения» (М., 2009); «Биомеханика глаза» (М., 2009); IX Съезде офтальмологов России (М., 2010); Всероссийских (Чебоксары, 2005; 2011; СПб., 2007; 2010; М., 2009; 2010; Казань, 2009) и региональных (Чебоксары, 2009; 2010) научно-практических конференциях; научных сессиях докторантов, научных сотрудников, аспирантов и соискателей ФГБОУ ВПО «ЧГПУ им. И.Я. Яковлева» (Чебоксары, 2009-2011); семинарах лаборатории обработки сенсорной информации Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН (М., 2003-2011); заседании Чувашского отделения физиологического общества им. И.П. Павлова (Чебоксары, 2011); расширенном заседании кафедры анатомии, физиологии и гигиены человека ФГБОУ ВПО «ЧГПУ им. И. Я. Яковлева» (Чебоксары, 2011).
Научные положения, выносимые на защиту:
-
У детей и подростков в постнатальном онтогенезе имеет место гетерохронный характер формирования механизмов бинокулярного стереопсиса, аккомодационно-окуломоторного обеспечения фузии, бинокулярной интеграции и механизма биологического баланса монокулярных и бинокулярных подсистем пространственного анализа.
-
Адаптационно-компенсаторные перестройки во взаимоотношениях бинокулярных и монокулярных механизмов пространственного восприятия у лиц с нарушениями зрения зависят от возраста, пола, нозологической формы зрительной патологии и длительности зрительной депривации.
-
Реализация бинокулярных зрительных механизмов обеспечивает становление и развитие функциональной зрительной системы по успешному овладению чтением детьми младшего школьного возраста.
-
Дифференцированное воздействие на разные подсистемы бинокулярного зрения у детей с затруднениями в чтении способствует оптимизации функционального состояния бинокулярной зрительной системы, приводящей к успешности чтения.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 работ, в том числе 17 статей в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях согласно перечню ВАК России (7 из них включены в международные базы цитирования), 1 монография.
Структура и объем диссертации. Работа включает следующие разделы: введение (9 с.), обзор литературы (51), собственные исследования (200), обсуждение результатов исследований (27), выводы (2), практические рекомендации (2), список литературы (48) и приложения (6 с.).
Диссертация изложена на 340 страницах компьютерного исполнения, содержит 22 таблицы, 75 рисунков. Список литературы включает 496 источников, в том числе 241 зарубежный.
