Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Морфофизиология цветового зрения
1.2. Психофизика цветового зрения
Глава 2. Методика исследования
2.1. Обоснование методики
2.2. Описание возможностей экспериментально-методического комплекса
2.3. Процедура исследования
2.4. Обоснование выбранных для изучения параметров цветоразличения
2.5. Объект исследования
Глава 3. Исследование цветовых феноменов при «распаде» аддитивной смеси в условиях монотонно нарастающего межстимульного интервала (инкрементное предъявление)
Глава 4. Исследование цветовых феноменов при «формировании» аддитивной смеси в условиях постепенно убывающего межстимульного интервала (декрементное предъявление)
Глава 5. Обсуждение полученных результатов
Выводы
Литература
- Морфофизиология цветового зрения
- Обоснование методики
- Исследование цветовых феноменов при «распаде» аддитивной смеси в условиях монотонно нарастающего межстимульного интервала (инкрементное предъявление)
- Исследование цветовых феноменов при «формировании» аддитивной смеси в условиях постепенно убывающего межстимульного интервала (декрементное предъявление)
Введение к работе
Цвет играет в современной жизни большое значение. Это хорошо понимают ведущие товаропроизводители и политтехнологи, модельеры и рекламодатели. Широкое использование цвета в современных средствах коммуникации и обработки информации ставит все новые задачи перед специалистами. Все черно-белые экраны телевизоров, компьютеров, сотовых телефонов заменены на цветовые мониторы и дисплеи для того, чтобы максимально приблизиться к естественной, привычной для глаза среде. В настоящее время для улучшения качества цветопередачи применяют дополнительно к мониторам экраны из цветоконтрастных стекол (Джадд, 1978, Мешков, 1962; Лунькин, 1992). В последнее время также разработаны хроматические фильтры (в виде покрытий корригирующих линз, окраски собственно линзы и насадок на корригирующие очки), которые используются при различных заболеваниях глаз, а также для повышения зрительных функций (Алиев, 1991; Бора 1991, 1996). Однако еще раньше было известно, что окрашенные очки, желтые прежде всего, могут повышать остроту зрения и зрительную работоспособность у лиц с нормальным зрением.
Цветовое ощущение относится к одному из элементарных, но вместе с тем загадочных явлений субъективной реальности. Мизерные различия длин световых волн и их аддитивных смесей дают для человека неисчислимое количество цветовых оттенков и мозаик, обладающих огромной информационной емкостью. Окружающий нас мир предметен, а цвет позволяет наиболее детально и полно разграничить форму предметов.
Исследование психофизиологических механизмов цветового зрения представляется частной и конкретной проблемой, которая является одной из многих в изучении зрительной анализаторной системы. Так, на уровне фоторецепторов исследуется физическое воздействие падающего на сетчатку светового излучения разного спектрального состава и процессы фототрансдукции (Firsov, Golobokova, Govardovskii, 2007). Исследование нейронных путей и каналов обработки зрительной информации составляют нейрофизиологический уровень изучения зрительных функций (Хьюбел, Визель, 1984; Zrenner 1981; Bowmaker 1980, 1998; Gouras 1968, 1981; Normann 1991). Целый блок вопросов связан со зрительным восприятием, установлением функциональной связи между физическими и воспринимаемыми параметрами стимулов, размерности которых часто не совпадают. Эти несовпадения определяются тем, что на пути от внешнего воздействия к перцептивному феномену лежит сложная нейронная сеть, в которой происходит преобразование нервного сигнала на пути к созданию образа (Пьерон, 1966; Глезер, 1964, 1966, 1971; Зинченко, 1962, 1967, 1969).
Цветовые ощущения, как и ощущения любой другой модальности, согласно А. Н. Леонтьеву (1981), выполняют «активирующую, ориентирующую и сигнальную функции». Активирующая функция является первичной, основополагающей, без которой не могут проявиться ни ориентирующая, ни сигнальная функции. В этой функции наиболее осязаемо и зримо демонстрируется единство физиологического и психического, их параллелизм.
Для процесса зрительного восприятия очень большое значение имеет фактор времени, о чем свидетельствуют эмпирические законы: Тальбота, Блоха, Рея. В свою очередь, по скорости восприятия зрительной информации можно судить не только о психофизиологическом состоянии зрительного анализатора или мозга в целом, но даже о функциональном состоянии всего организма и о возрасте испытуемого. Рецепторно-афферентный временной фрагмент зрительного ощущения складывается из времени фотохимического процесса и генерации рецепторных потенциалов, из времени передачи этих потенциалов через систему биполярных нейронов на ганглиозные клетки сетчатки, из времени кодирования последними различных параметров зрительного раздражителя и, наконец, из времени, затрачиваемого на прохождение кодового паттерна импульсов от сетчатки до первичных проекционных полей зрительной коры. Однако, «ощущение - как считал А. Н. Леонтьев (1981) - не есть результат только центростремительного процесса». Оно включает в себя и ассоциативные внутриполушарные процессы, и «эфферентное плечо рефлекса», и «афферентный контроль». По литературным данным (Шевелев, 1971) наиболее медленно передается сигнал в пределах сетчатки: латентный период передачи импульса в ней составляет 2/3 от латентности ответа коры. Передача информации на верхних уровнях системы значительно ускоряется. «В результате многолетних исследований Монье (цит. по: Бойко, 1964) среднее сетчаточное время для компонента ретинограммы человека, связанного с рецепцией зрительных раздражений, определяется в 30 мс, а скрытый период ответа затылочной коры — 37,5 мс». Вычитая первое из второго, он получил для ретинокортикального времени величину, равную 7,5 мс. Измерение «времени ощущения» - промежутка времени между моментом воздействия раздражителя на орган чувств и моментом появления соответствующего ощущения - впервые предложил Фрелих. Величина этого времени зависела от физической интенсивности раздражителя, от его длительности и от индивидуальных особенностей испытуемых. При благоприятных условиях время зрительных ощущений колебалось в пределах от 35 до 120 мс, при наиболее же неблагоприятных - от 290 до 900 мс и более (Бойко, 1964).
Анализ разнообразных параметров зрительной стимуляции, а также условий проведения исследования, которые обуславливают характер протекания сенсорно-перцептивного процесса, является актуальной задачей физиологии, психологии и теоретической офтальмологии.
Настоящая работа является продолжением нейро- и психофизиологических исследований, проводимых в лаборатории В. И. Щербакова (Щербаков, 1975; Косюга, 1995), посвященных восприятию человеком и животными пространства и механизмам ориентации в нем. Общепризнано, что пространственный анализ раздражителей внешнего мира вне зависимости от их модальности осуществляется совместной деятельностью различных сенсорных систем, так как локализация любого дистантного объекта — звучащего, видимого или запахового — предполагает одновременную ориентацию человека и животного относительно локализуемого объекта.
Метод тахистоскопической стимуляции дает возможность предъявлять как одиночные цветовые вспышки, так и аддитивные смеси, вводить межстимульную задержку и прослеживать влияние разных физических характеристик простых стимулов (длительности или времени экспозиции, интенсивности, изменения длины волны) на процесс формирования или расщепления сложного образа аддитивной смеси. На цветовые феномены, возникающие у испытуемых при применении данной методики, как показали предыдущие исследования (Щербаков, Калашников, 2007) значительно влияет фактор времени их предъявления. И хотя в настоящей работе используются длительности стимулов, которые значительно короче предыдущих и могут не встречаться в естественной среде (вместо 1 мс - 1 мкс), они являются важными для понимания поэтапного формирования субъективного цветового образа. Полученные с помощью разработанного нами метода факты дают исследователям разнообразную информацию об особенностях обработки цветовых сигналов, начиная с фоторецепторов и заканчивая взаимодействием парных полушарий мозга.
Применение метода тахистоскопической стимуляции в экспериментах на животных (рыбы, лягушки, кролики, кошки) давало возможность фиксировать лишь внешние, отчетливо улавливаемые проявления психической деятельности, тогда как ее внутренняя составляющая оставалась недосягаемой. Изучить качественно-временную компоненту субъективного мира позволяют исследования человека, поскольку только он самовыражает свои ощущения с помощью членораздельной речи. Так как метод тахистоскопической стимуляции позволяет формировать виртуальное цветовое пространство и моделировать разнообразные зрительные феномены, то его применение особенно перспективно в психофизиологических исследованиях человека. Изучение индивидуальных особенностей восприятия цвета у людей разного возраста, пола, типов высшей нервной деятельности, у людей с той или иной цветоаномалией, наследственной или приобретенной, открывает новые возможности для понимания механизмов цветового зрения, а также дает дополнительные сведения о деятельности целого мозга.
С помощью разработанной в нашей лаборатории методики тахистоскопической зрительной стимуляции (заявка на изобретение № 2008148947 положительное решение от 09.01.2009) мы исследовали цветовые феномены зрительного восприятия, возникающие при «распаде» (в условиях монотонно нарастающего межстимульного интервала) или «формировании» (в условиях монотонно убывающего межстимульного интервала) аддитивной смеси. Кроме того, мы пытались выяснить зависимость величины межстимульной задержки от очередности следования цветовых вспышек в паре и от способа их предъявления (инкрементное и декрементное предъявление).
Цель и задачи работы. Целью диссертации было исследование зависимости качества восприятия цветовых оттенков аддитивной красно-зеленой смеси от величины отставления во времени и очередности следования ее компонентов.
В процессе исследования решались следующие задачи:
1. Зарегистрировать качество цветовосприятия микросекундных вспышек с длинами волн 625 и 568 нм при их раздельном предъявлении;
2. Выявить индивидуальные особенности в восприятии качества цвета аддитивной смеси при одновременном предъявлении вспышек с указанными длинами волн;
3. Определить минимальные межстимульные временные задержки, необходимые для распада аддитивной смеси (инкрементное предъявление) при различной очередности следования ее компонентов; 4. Определить минимальные временные задержки, необходимые для объединения красной и зеленой вспышек в единую аддитивную смесь (декрементное предъявление) при различной очередности следования ее компонентов;
5. Выявить качественно-временные различия при монокулярном тестировании.
Научная новизна работы.
Впервые был исследован процесс формирования и распада аддитивной смеси путем введения декрементнои и инкрементнои задержек между ультракороткими (1 мкс) вспышками красного и зеленого цвета, а также определены соответствующие временные пороги. Впервые было установлено, что при формировании и при распаде аддитивной смеси с введением временной задержки изменяется качество оттенков красного и особенно зеленого цвета, который может восприниматься не только как «зеленый», но и как «белый», «желтый» и даже «голубой». Также было установлено, что в зависимости от величины межстимульной задержки меняются не только цветовые оттенки компонентов смеси, но и их формы, размеры и взаиморасположение относительно друг друга. С высокой степенью достоверности была выявлена зависимость времени задержек от очередности следования компонентов аддитивной смеси: декрементные и инкрементные пороги ее формирования и распада всегда были выше, если первой вспышкой следовала вспышка зеленого цвета.
Практическое значение работы.
В работе получен целый ряд данных, позволяющих расширить имеющиеся представления о механизмах цветового зрения. Показано, что роль фактора времени проявляется тем сильнее, чем короче длина волны предъявляемой цветовой вспышки. Установлено, что при введении межстимульнои задержки в паре оппонентных вспышек цвет аддитивной смеси до момента ее расщепления определяется вторым стимулом.
Разработан новый способ исследования цветового зрения (заявка №2008148947, положительное решение о выдаче патента от 09.01.2008), который может быть использован в практической офтальмологии и неврологии для диагностики и оценки эффективности лечебных мероприятий, так как качество и скорость цветового различения зависят от состояния мозговой гемодинамики, степени выраженности склеротических изменений в мозге, наличия новообразований в области зрительных путей и центров и т.д. Кроме того, разработанный метод может быть использован при профессиональном отборе водителей автотранспорта, машинистов, операторов, инженеров, космонавтов и других специальностей, где работа связана со скоростью восприятия цветовых сигналов. Пороги цветового восприятия могут являться одним из критериев оценки уровня психофизиологического развития детей.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Апробация работы.
Результаты исследований апробированы на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы реабилитологии и пути их решения» - Нижний Новгород, 2006; на Нижегородской сессии молодых ученых, естественнонаучные дисциплины в 2007 и 2008; на XX съезде Физиологического общества им. И. П. Павлова - Москва, 2007; на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 100-летию академика В. Н. Черниговского: механизмы регуляции и взаимодействия физиологических систем организма человека и животных в процессах приспособления к условиям среды — Санкт-Петербург, 2007; на XV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2008» - Москва; на Всероссийской конференции, посвященной 125-летию со дня рождения академика Л. А. Орбели «Структурные и функциональные основы эволюции функций, физиология экстремальных состояний» - Санкт-Петербург 2008.
Структура и объем диссертации.
Работа состоит из введения, обзора литературы (1 глава), методики исследования (2 глава), изложения результатов исследования цветового зрения при инкрементном предъявлении (3 глава) и при декрементном предъявлении (4 глава), обсуждения полученных результатов (5 глава), выводов и списка литературы. Объем диссертации - 118 страниц машинописного текста. Диссертация иллюстрирована 11 рисунками и 14 таблицами. Библиография включает 183 источника.
Положения, выносимые на защиту:
1. Возникновение ощущения желтого, голубого и белого оттенков при одиночном предъявлении микросекундной вспышки с длиной волны 568±10 нм обусловлено, с одной стороны, длиной волны, относящейся к средней части спектра, а с другой - очень коротким предъявлением вспышки.
2. Характер аддитивной смеси красного и зеленого цвета зависит как от разности длин волн ее компонентов, так и от длительности стимулов.
3. Время кодирования цветовых вспышек зависит от длины волны этих вспышек.
4. Инерционность процессов, протекающих в зрительной системе, лежит в основе влияния предыдущих следов на результат восприятия последующих, и обуславливает более высокие инкрементные пороги, по сравнению с декрементными.
Морфофизиология цветового зрения
Зрительный анализ объектов может производиться по размеру, контрасту, цвету, форме, контурам, по их движению. В соответствии с этими задачами сетчатка расчленена на зоны, которые отличаются по распределению разных типов фоторецепторов, по плотности их упаковки, характеру их связей с последующими нейронами, размерам и специализации рецептивных полей.
В сетчатке имеются три типа колбочек, отличающихся разным максимумом чувствительности к световым длинам волн. В 1964 г. в опытах по микроспектрофотометрированию сетчатки человека W. Marks обнаружил в колбочках светочувствительные пигменты, максимумы поглощения которых были такими же, что и на колориметрически определенных кривых спектральной чувствительности.
Зрительные фотопигменты были открыты независимо друг от друга немецкими физиологами А. Боллем и Ф. Кюне в 1879 (Измайлов, Соколов, Черноризов, 1984). Зрительные пигменты - это сложные молекулы хромолипопротеидов, состоящие у позвоночных и беспозвоночных животных из двух основных частей: хромофора (красящей части молекулы, определяющей цвет рецептора при освещении) и белка (опсина). Выделяют опсин палочек - скотопсин и колбочек - фотопсин. Комбинации ретиналя с разного вида фотопсинами в сетчатке человека и обезьяны образуют колбочковые пигменты с максимумами поглощения при длинах волн 445 нм, 535 нм и 570 нм, называемые соответственно цианолабом, хлоролабом и эритролабом (Baylor, 1984; Mullen, Kulikowski, 1990; Nathans, Thomas, 1986; Smith, Pocorny, 1975; Tomita, Kaneko, Murakami, 1967).
Более чувствительные колбочки, плотнее расположенные на единице площади сетчатки, образуют центральный отдел сетчатки, который обычно занимает круг в центре поля зрения, как, например, у приматов, кошек, птиц. Однако у некоторых животных центральный отдел сетчатки может выглядеть иначе, например, у земляных белок эта область представляет собой горизонтальную полоску, идущую по центру поля зрения (Дворяничникова, 2003).
Ранее было известно распределение колбочек и палочек по сетчатке человека только по горизонтальному диаметру. Последующие исследования в этом направлении дали более точную информацию по всей сетчаточной области (Curcio, 1987). У взрослого человека в сетчатке содержится от 80 до 110 млн палочек и от 4 до 5 млн колбочек. Плотность колбочек максимальна в ямке, в которой содержится 10% всех колбочек, и достигает 1999 тыс колбочек на 1 мм . За пределами фовеа плотность колбочек резко уменьшается по всем направлениям макулярной области и остается приблизительно одинаковой, но асимметричной: в назальной области плотность колбочек выше, чем в темпоральной, особенно на периферии (Кравков, 1951). Колбочки присутствуют почти по всей периферической зоне, однако цветовое зрение в ней очень слабое. Палочки также неравномерно распределены по сетчатке. Они отсутствуют по центру в области диаметром 0.25 мм, и их плотность быстро нарастает, достигая максимума при 18 градусах темпоральной и 23 градусах назальной областей. Плотность палочек здесь достигает 160 тыс. на 1 мм2. Важно отметить, что при фотопическом уровне освещения колбочковая активность определяет все исходящие сетчаточные импульсы даже у животных, чья сетчатка содержит небольшой процент колбочек в сравнении с палочками. Волокна от носовых и от височных зон периферического и центрального зрения приходят в разные подслои IV слоя зрительной коры 17-го поля, имеющие разное морфологическое строение (нервные клетки разной формы, разного размера и разной густоты расположения (Школьник-Яррос, 1986)). Рецептивные поля бинокулярных нейронов, расположенные в носовых зонах, имеют более точную топографическую проекцию в зрительную кору по сравнению с рецепторами височных зон, что доказано исследованиями на нейронном уровне. У человека наиболее богатая колбочками зона занимает примерно 5.5 мм в диаметре. В этой области находится пятно, окрашенное светонечувствительным желтым пигментом, содержащимся в аксонах фоторецепторов и некоторых клетках внутренней сетчатки. Благодаря этому пигменту область получила название желтого пятна. Желтое пятно простирается на 1 мм в стороны и на 0.8 мм выше и ниже от фовеа. Интенсивность пигментации, влияющей на восприятие цвета, индивидуально варьируется. У некоторых видов, в том числе у человека, насыщенная колбочками центральная область содержит центральную ямку. Ее размер составляет примерно 0.1 мм в диаметре, и она свободна от клеток, за исключением наружных члеников красных и зеленых колбочек.
В фовеа длинноволновые и средневолновые колбочки распределены равномерно по отношению друг к другу и морфологически не отличаются. Численное же соотношение красных и зеленых колбочек в фовеа человека по психофизическим измерениям предполагалось в пределах 2:1 (Ciceron, Nerger, 1989). Однако измерения микроспектрофотометрией в фовеа обезьян вывели их численное соотношение как примерно равное (Mollon, Bowmaker, 1992). A. Roorda и D. Williams в 1999 г., проделав измерения по спектральной чувствительности «красных» и «зеленых» колбочек в живом глазе человека методом лазерной инферометрии, нашли, что люди сильно отличаются по численным пропорциям тех и других колбочек. Встретились соотношения от почти равного числа длинно- и средневолновых колбочек до очень высокого присутствия красных и изменения пропорции как 2:1. S-колбочки (коротковолновые) морфологически имеют большие размеры и меньшее численное соотношение в области фовеа. В макуле процентное соотношение длинно- и средневолновых колбочек к S-колбочкам равняется 88-92% к 8-12% (Ahnelt, 1987, 1994). Центральная область сетчатки, свободная от синих колбочек, имеет размер в 2 градуса угла зрения (Шамшинова, 1999).
Аксоны фоторецепторов (волокна Хенле), горизонтально вытянутые, выходят из фовеальной части. Окончания фовеальных колбочек, горизонтальные и биполярные клетки, с которыми они связаны, а также амакриновые и ганглиозные клетки, собирающие информацию от фовеальных колбочек, вынесены по кругу за пределы фовеа. Эти клетки образуют парацентральный рубец, окружающий фовеа. Очевидно, что такая организация снижает количество препятствий на пути светового луча к этой чувствительной зоне. Фовеа окружена парацентральной зоной, диаметр которой составляет 2.5 мм, в свою очередь окруженной периферической зоной с диаметром 5.5 мм (Дворяничникова, 2003). Центральная ямка желтого пятна по целому ряду данных, и в первую очередь клинических, имеет двойную проекцию в оба полушария. При разрушении зрительной коры одного полушария периферическое поле зрения выпадает, а центральное (фовеальное) полностью сохраняется (Суворова, 1982).
Обоснование методики
При изучении механизмов цветового зрения у человека в настоящее время широкое распространение получил метод тахистоскопическои стимуляции (лат. taxi — «ускоренный»), суть которого сводится к укорочению времени предъявления зрительных раздражителей. Такая стимуляция осуществляется при помощи приборов тахистоскопов.
Первые тахистоскопы позволяли предъявлять только одно тестовое изображение с постепенным увеличением времени его предъявления. При этом экспериментатор оценивал лишь время экспозиции стимула, необходимое для зрительного восприятия предметных изображений. В работе Е. П. Кок «Зрительные агнозии» (1967) имеются данные об активном использовании подобных приборов с первой половины 20 века: W. Poppelreuter (1916, 1923), A. Gelb и К. Goldstein (1920), Л. Соскин и А. Бронштейн (1933), G. Ettlinger (1960), М. Kinsbourne и Е. Warrington (1962), D. Kimura (1963), I. Gloning с соавт. (1966).
G. Sziklai (1956) подверг сомнению правильность данных первых тахистоскопических исследований для суждения о времени восприятия. Он предложил использовать не только тестовое изображение, но и постоянное «дежурное» изображение, которое постоянно находилось перед глазами испытуемого и исчезало только на момент предъявления тестового изображения. Необходимость данного приема обусловлена созданием препятствия к «сохранению образа на сетчатке» от тестового стимула. Как известно, при очень коротких экспозициях светового стимула информация о его изображении сохраняется в нейронных структурах сетчатки и мозга в течение 250-500 мс (Глезер, 1985; Kahneman,1964). Этот след в психофизике называется «краткосрочным зрительным запасом» (Сперлинг, 1967), или «иконической зрительной памятью» (Neisser, 1968). Благодаря «иконической памяти» анализ и узнавание изображения возможны даже после прекращения его экспозиции. Поэтому, чтобы тахистоскопическим методом определить время узнавания стимула, и используют прием стирания этого следа, экспонируя сразу же вслед за тестовым стимулом «дежурное» изображение. В более поздних исследованиях данный стимул стали называть маскером, а методику с его использованием - прямой и обратной маскировкой. Ряд авторов (Глезер, Иванов, Щербач, 1971; Глезер, Невская, 1971) пришли к выводу о том, что при использовании «маскирующего» изображения основную роль играют активные тормозные процессы, стирающие зрительный след от предшествующего стимула и прерывающие процесс узнавания, ограничивая его временем предъявления тестового стимула.
Удачные приемы использования дежурного стирающего изображения были разработаны в лаборатории физиологии зрительного анализатора (Глейзер, Цукерман, 1961). Использование дежурного изображения позволило авторам точно определять время, необходимое для опознания тестового изображения, а также установить, что наилучший эффект стирания наблюдается в том случае, когда дежурное изображение состояло из обрывков контуров тестовых изображений (Невская, 1963). Именно в данной лаборатории был создан модернизированный тахистоскоп Нечаева.
Данный прибор состоял из двух лопастей падающей ширмы, на которые были наклеены белые карточки с дежурными изображениями (8 см х 5 см). Эти карточки находились перед глазами испытуемого до и после предъявления тестового изображения. Рисунки, как дежурные, так и тестовые, выполнялись черной тушью с одинаковой толщиной линий. Расстояние от глаз испытуемого до дежурного (или тестового) изображения составляло около 50 см, так что угловые размеры тестовых изображений равнялись 3- 6. В тахистоскопе Нечаева минимальное время предъявления тестовых стимулов было 35 мс. Оценке обычно подлежало либо минимальное время, достаточное для распознавания изображения отдельных букв, слов, геометрических фигур, либо число ошибок из общего числа ответов. С помощью данного тахистоскопа можно было выявить только лишь отсутствие или наличие дефектов гнозиса у больных (Кок, 1959, 1967).
Дальнейшие исследования в данной области побудили к совершенствованию методики ускоренного предъявления зрительных стимулов и созданию трехканального тахистостоскопа с механическим переключением полей (1978). Данный прибор позволял установить зависимость силы маскировки от вида маски. Маски могли подаваться как на периферию, так и в центр поля зрения. Периферические маски состояли из однородного поля и случайного шумового изображения, а центральные -маски, составленные из обрывков линий или точек. Данный тахистоскоп позволял уже использовать не только прямое и обратное маскирование, но и ограничивать время предъявления как теста, так и маскера.
Впервые использование в качества теста и маскера не геометрических фигур, букв, слов или образов, а цветовых вспышек, было осуществлено на оптическом адаптометре конструкции П. О. Макарова (1971, 1973). Автор использовал два стимула, одинаковых по длительности предъявления. Данный прибор представлял собой громоздкое устройство, в котором источником излучения служили три стандартные электролампы. Колебания напряжения городского тока, поступающие в адаптер, устранялись включением стабилизатора напряжения в цепь адаптомера. На пути светового пучка находились три затемнителя в виде металлических пластинок с отверстиями и щель Ауберта, плавно суживающаяся от 10000 до 1 мм . Спектр излучения задавался с помощью светофильтров, а диаметром щели маятника регулировалось время экспозиции «пролетающего» света, при этом исследуемый должен был заметить пороговую вспышку света. Зная скорость движения маятника, переводили миллиметры в миллисекунды. Минимальный интервал времени, разделяющий два стимула, когда последние распознаются испытуемым как два, П. О. Макаров назвал «критическим интервалом дискретности» (КИД). В более поздних тахистоскопических исследованиях испытуемым предъявляли уже не простые цветовые образы в виде вспышек, а сложные, например, геометрические фигуры разного цвета (Каменкович, 1978).
Однако все приведенные тахистоскопические способы исследования зрительной системы определяют объем воспринимаемой зрительной информации, т.е. количество отдельных изображений за определенный интервал. Причем, во многих способах практически не бывает временного промежутка, в течение которого не подается никакой зрительной информации, потому что тестовое изображение мгновенно сменяется на экране стирающим стимулом. Также не учитывается цветовая компонента предъявляемой информации, которая, как правило, бывает ахроматической. Данные способы не ставят цели определения времени восприятия одного, максимально простого изображения. Эту задачу пытаются решить, используя метод вызванных потенциалов (Иваницкий, 2003; Костандов, 1992), однако нельзя учитывать только метод ВП, всегда будут необходимы субъективные отчеты испытуемых (Чайлахян, 1992).
Исследование цветовых феноменов при «распаде» аддитивной смеси в условиях монотонно нарастающего межстимульного интервала (инкрементное предъявление)
Установлено, что все испытуемые при предъявлении светового стимула длительностью в 1 мкс со спектром излучения 625±10 нм воспринимали вспышку светодиода как красную. При предъявлении вспышки той же длительности, но с длиной волны 568±10 нм, качество восприятия данного цвета у разных испытуемых отличалось: 60% испытуемых видели эту вспышку зеленого цвета, 27% испытуемых - желтого, а 13% - белого цвета. В ходе дальнейшего исследования при переходе от изолированного предъявления вспышек на одновременное (At=0), а затем и на последовательное инкрементное предъявление вспышек с указанными длинами волн, цвет аддитивной смеси и характер ее расщепления был различным в зависимости от цветоощущения этих одиночных вспышек. Поэтому мы разделили всех испытуемых на три группы: «зеленых», «желтых» и «белых» (табл. 1-3). Встретился единичный случай, когда испытуемый при тестировании обоих глаз видел вспышку с длиной волны 625±10 нм как красную, а с длиной волны 568±10 нм - как голубую. Еще один испытуемый отдельную вспышку с длиной волны 568±10 нм видел левым глазом голубой, а правым глазом — желтой (рис. 4).
При одновременном предъявлении красной и зеленой вспышек (At=0) большинство испытуемых (96%) видели единое пятно красного цвета, а оставшиеся испытуемые ощущали такой цвет аддитивной смеси, которого не было при раздельном предъявлении вспышек, причем это могло наблюдаться как при тестировании одного глаза, так и обоих. Так, трое испытуемых из группы «зеленых» при тестировании только правого глаза воспринимали аддитивную вспышку розового цвета, а левым глазом видели красную. Двое испытуемых из группы «желтых», независимо от тестируемого глаза, ощущали цвет аддитивной смеси как оранжевый, один испытуемый - как розовый. Из группы «белых» один испытуемый при тестировании обоих глаз назвал цвет аддитивной вспышки розовым и еще один испытуемый видел единое пятно розового цвета только при тестировании правого глаза. Таким образом, в цветовом восприятии при одновременном предъявлении вспышек с длинами волн 625±10 и 568±10 нм наблюдалась некоторая асимметрия, а именно, при тестировании правого глаза чаще встречались отчеты о том, что аддитивная смесь воспринимается не как пятно красного цвета, а как пятно другого оттенка (рис. 5).
При расщеплении аддитивной смеси на составляющие ее цветовые стимулы имели место следующие варианты восприятия этих компонентов. В группе «зеленых» распад аддитивной смеси, наступавший при достижении определенной пороговой величины межстимульной задержки, в большинстве случаев происходил сразу на красную и зеленую вспышки (от 72% до 82% в зависимости от тестируемого глаза и очередности следования цветовых вспышек). Таких испытуемых мы отнесли к подгруппе с одномоментным расщеплением, при этом, если испытуемые правильно называли порядок следования цветовых вспышек, то в протоколе регистрировалась только одна At (At, = At2).
В ряде случаев (от 18 % до 28 % в зависимости от тестируемого глаза и очередности следования цветовых вспышек) у испытуемых происходило поэтапное расщепление аддитивной смеси, а именно, при увеличении межстимульного интервала наблюдалась последовательная смена ощущений восприятия вспышки с длиной волны 568±10 нм, а вспышка с длиной волны 625±10 нм неизменно воспринималась красной. В подгруппе с поэтапным расщеплением аддитивной смеси у большинства испытуемых (60-80 %), до формирования ощущения красной и зеленой вспышек, единая смесь сначала расщеплялась на красное и желтое пятно, у другой части испытуемых (9-18 %) первоначально формировалось ощущение красного и белого и только затем - красного и зеленого пятен. В ряде случаев (3 человека) двухкомпонентная аддитивная смесь распадалась не на два цветовых пятна, как ожидалось, а на три, при этом испытуемые одновременно видели красный, желтый и зеленый цвета. Таким образом, у лиц с поэтапным расщеплением, регистрировались как минимум две At (At2; когда формировалось ощущение красной и зеленой вспышки с правильным указанием очередности их следования; At, , когда аддитивная смесь впервые распадалась либо на две, либо на три вспышки, при этом вспышка с длиной волны 568 нм в независимости от ее очередности следования могла принимать оттенок белого или желтого цвета).
Проанализировав частоту встречаемости двух типов расщепления аддитивной смеси, нами было выявлено, что поэтапное расщепление чаще встречалось, когда в предъявляемой паре цветов зеленая вспышка следовала первой, т.е. при зелено-красной последовательности (табл.1).
Среди испытуемых, у которых микросекундная вспышка с длиной волны 568±10 нм ощущалась как желтая, также как и в группе «зеленых», было выделено две подгруппы - с одномоментным (68%) и поэтапным (32%) расщеплением единого цветового пятна. Таким образом, и в группе «желтых» было больше испытуемых с одномоментным расщеплением. Причем, если испытуемые из группы «зеленых» последовательно по мере увеличения At ощущали ряд промежуточных цветов вспышки с длиной волны 568±10 нм до появления ощущения зеленого (белый или желтый), то в группе «желтых» в подгруппе с поэтапным расщеплением у всех испытуемых происходило формирование ощущения зеленого цвета, т.е. цвета, который они не воспринимали при одиночном предъявлении вспышки с длиной волны 568±10 нм. Например, после первоначального расщепления аддитивной смеси на красную и желтую вспышки (при первоочередном следовании красного цвета) или желтую и красную вспышки (при зелено-красной последовательности) при дальнейшем увеличении межстимульного интервала ощущение желтой вспышки у испытуемых заменялось на ощущение зеленой. Встретился единичный случай, когда аддитивная смесь при определенной пороговой величине межстимульной задержки сразу распалась на красную и зеленую вспышки без формирования ощущения у испытуемых красного и желтого цветового пятна как промежуточного этапа (табл. 2).
Исследование цветовых феноменов при «формировании» аддитивной смеси в условиях постепенно убывающего межстимульного интервала (декрементное предъявление)
Используя методику тахистоскопического декрементного предъявления коротких (1 мкс) вспышек с длинами волн 625 и 568 нм, разнесенных межстимульным временным интервалом в 500 мс, исследованы качественные особенности восприятия данных цветовых стимулов. Всего обследовано 196 испытуемых, которые по качеству восприятия вспышек разделились на три группы (72 % — видели красный и зеленый цвет, 17% — красный и желтый, 11% — красный и белый).
При пошаговом уменьшении At (с 500 мс до порогового значения At) происходило объединение цветовых вспышек в единое пятно, при этом цвет получаемой аддитивной смеси отличался у разных испытуемых. Если в первой части исследования при одновременном предъявлении вспышек с длинами волн 625 и 568 нм у 96 % испытуемых цвет аддитивной смеси был красным, то при декрементном предъявлении уже только у 79 % испытуемых происходило формирование красного аддитивного пятна. У остальных участников исследования наблюдалось формирование другого оттенка единой смеси (рис. 9). Так, семь испытуемых из группы «зеленых» независимо от последовательности вспышек и тестируемого глаза воспринимали аддитивную смесь как пятно оранжевого цвета, 11 человек отмечали такой же оттенок только при красно-зеленой последовательности, 4 испытуемых данный цвет указали только при тестировании правого глаза, 1 человек — при тестировании левого глаза. В данной группе испытуемых кроме оранжевого цвета аддитивной смеси встретился один случай аддитивного пятна розового цвета при тестировании обоих глаз и один случай - только при тестировании правого глаза, а также вариант единого желтого пятна у 4 испытуемых при красно-зеленой последовательности и у 1 испытуемого — при зелено-красной.
Из группы «желтых» (всего 32 человека) пять испытуемых, независимо от задаваемой серии вспышек и тестируемого глаза, ощущали цвет аддитивной смеси как оранжевый, двое испытуемых назвали такой же цвет только при предъявлении красно-зеленой последовательности. Также встретился вариант розового аддитивного пятна (один испытуемый) и желтого (один испытуемый, и только при тестировании красно-зеленой последовательности).
Из группы «белых» один испытуемый при тестировании обоих глаз назвал цвет аддитивного пятна розовым, один испытуемый ощущал пятно розового цвета только при тестировании правого глаза. Оранжевый оттенок как цвет получившейся единой смеси указал один испытуемый и снова при тестировании только правого глаза (рис. 9).
Таким образом, в цветовом восприятии аддитивной смеси, формирующейся в условиях декрементного предъявлении вспышек с длинами волн 625±10 нм и 568±10 нм, наблюдалась некоторая асимметрия, а именно, при тестировании правого глаза чаще встречались отчеты о том, что аддитивная смесь воспринимается не как пятно красного цвета, а как пятно розового, желтого или оранжевого оттенка.
Слияние цветовых стимулов в аддитивную смесь происходило в каждой выделенной нами группе испытуемых по-разному. В группе «зеленых» у части испытуемых до момента объединения красного и зеленого стимула в единую аддитивную смесь качество восприятия данных цветовых стимулов не изменялось на другой оттенок. Данных испытуемых мы отнесли к подгруппе с одномоментным объединением (79-91 %). В ряде случаев (9-21 %) наблюдалось поэтапное объединение цветовых стимулов, проявляющееся в изменении оттенка зеленого цвета при последовательном уменьшении межстимульного интервала. Так, примерно у половины испытуемых с поэтапным объединением (51 %) прежде чем формировалось ощущение единого аддитивного пятна красно-зеленая или зелено-красная последовательность менялась на красное и желтое пятно. У значительно меньшей части испытуемых (5 %) как переходный этап формировалось ощущение красного и белого пятен. Интересно отметить одного испытуемого, у которого наблюдалась цепочка сменяющих друг друга цветоощущений, т.е. по мере уменьшения межстимульного интервала красное и зеленое пятно сменялось на красное и белое, а затем на красное и желтое.
В отличие от первой части исследования, с инкрементным предъявлением стимулов, вариант ощущения трех вспышек встречался гораздо чаще при декрементном предъявлении (2 и 13 испытуемых соответственно). Поэтапное объединение чаще встречалось, когда в предъявляемой паре цветов красная вспышка предъявлялась первой, т.е. при красно-зеленой последовательности (табл. 11).
Среди испытуемых, у которых микросекундная вспышка с длиной волны 568=Ы0 нм ощущалась как желтая, также было выделено две подгруппы - с одномоментным (82-85 %) и поэтапным (15-18 %) объединением в единое цветовое пятно, т.е. испытуемых с одномоментным объединением, как и в группе «зеленых», было больше (табл. 12). У половины испытуемых с поэтапным объединением перед формированием аддитивной смеси встречались ощущения оранжево-красной или красно-оранжевой последовательности, у другой половины одновременно наблюдались три цвета — желтый, красный и оранжевый между ними, причем последний во всех указанных случаях постепенно вытеснял и красный, и желтый, формируя единое цветовое пятно (табл.12).
Похожие диссертации на Роль фактора времени в формировании зрительного цветового образа
