Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Одновременный цветовой контраст 9
Ахроматический контраст 9
Хроматический контраст 10
Психофизиологические механизмы цветового контраста 11
Теории цветового контраста - 13
Векторная модель одновременного контраста 14
Сферическое цветовое пространства 15;
Глава 2. Построение субъективного пространства цветов, индуцированных в условиях одновременного контраста . 17
Методика 17
Результаты и анализ данных 20
Обсуждение результатов 28
Выводы 39
Глава 3. Психофизиологические измерения хроматических и ахроматических различий . 41
Методика 45
Результаты и обсуждение данных 47
Выводы 58
Глава 4. Геометрическая модель цветоразличения, основанная на зрительных вызванных потенциалах . 59
Методика 63
Результаты и анализ данных 65
Обсуждение результатов 67
Выводы 77
Глава 5. Психофизиологические измерения цветовой индукции 79
Методика 80
Результаты и анализ данных 80
Общее обсуждение 88
Общие выводы 90
Литература
- Психофизиологические механизмы цветового контраста
- Векторная модель одновременного контраста
- Построение субъективного пространства цветов, индуцированных в условиях одновременного контраста
- Психофизиологические измерения хроматических и ахроматических различий
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Вопрос о психофизиологических механизмах цветового контраста в настоящее время активно обсуждается в научной литературе и в научных конференциях исследователей цветового зрения.
Цветовой контраст определяется как изменение цвета под влиянием окружающего фона (одновременный контраст) или предшествующего цветового стимула (последовательный зрительный контраст) (Katz, 1935). Последний - специфический случай цветовой адаптации. В теориях цветового зрения феномены контраста связывают как с периферическими взаимодействиями типа латерального или возвратного торможения, так и с центральными - как результат влияния механизмов константности.
С теоретической стороны важность исследования цветового контраста состоит в том, что это шаг к пониманию восприятия цветных паттернов, из которых наиболее простой - это конфигурация, состоящая из небольшого участка зрительного поля (тест) окруженного со всех сторон другим, значительно большим полем (фон). (Mausfeld, 1996; Evans, 1974; Jameson и Hurvich, 1972, Weert, 1991, D Zmura, 1992).
Выявление механизмов цветового контраста позволит соотнести их с общими механизмами цветового зрения и ответить на вопрос - осуществляется ли индуцирующее влияние фона в самих механизмах цветового зрения, или цветовой контраст есть результат работы отдельного механизма, отличного от механизма цветоразличения.
С практической стороны - это отражает возросшее внимание прикладной цветовой науки к проблемам цветового контраста, что, в свою очередь, определяется возросшими требованиями к цветовому качеству и цветопередаче компьютерных мониторов. Необходимость
воспроизведения цветового изображения на экране монитора максимально близко к реальности сразу же ставит проблему цветового контраста как одну из важнейших. (Устинов, 1984). Качество цветопередачи напрямую зависит от взаимодействия цветовых полей из которых состоит любое изображение, и новые исследования в данной области позволят решать практические задачи качественного воспроизведения цвета на экране монитора более успешно. . Теоретические основы исследования.
Анализ данных цветоразличения нормального трихромата показывает возможность построения однородного цветового пространства, в котором Евклидовы расстояния между цветовыми точками строго соответствуют воспринимаемым цветовым различиям. Световые стимулы разного спектрального состава и яркости представляются как точки на поверхности гиперсферы в четырехмерном Евклидовом пространстве. Три сферические координаты цветной гиперсферы соответствуют субъективным атрибутам цветов: тону, насыщенности и яркости, в то время как четыре декартовы координаты представляют четыре нейрофизиологических канала зрительной системы ("красно-зеленый", "сине - желтый", "световой", и "темновой"), или другими словами, четыре компонента цветных векторов "возбуждения". Подмножество равноярких цветов формирует трехмерное Евклидово подпространство, в котором цветные точки образуют двумерную цветную сферическую поверхность. (Измайлов и др., 1989: Izmailov и Sokolov, 1991; Izmailov, 1995).
На основе этих исследований была построена векторная модель психофизиологического механизма цветового зрения состоящая из трех уровней переработки цветовой информации: рецепторного, пре-детекторного и детекторного. (Фомин, Вайткявичус, Соколов, 1979; Измайлов, Соколов, 1988; Соколов , 1995)
Важнейшая особенность этой модели состоит в том, что от рецепторов информация передается на предетекторные каналы (специфические нейрофизиологические механизмы) которые сгруппированы попарно: два канала (красно-зеленый и сине-желтый) для передачи хроматической информации, которая извлекается путем анализа спектрального состава светового излучения, и два (световой и темновой каналы) для передачи ахроматической информации, которую дает анализ интенсивности излучения. Каждая пара каналов образует сеть -взаимосвязанную систему, так что увеличение активности нейронов одного канала сопровождается угнетением активности нейронов второго канала, и наоборот. При этом общая активность каналов в сети ,. всегда остается постоянной и равной сумме квадратов величин активности отдельных каналов, что математически выражается уравнением сферы. Постоянство суммарного возбуждения каналов в системе определяется активность синаптических связей каналов с селективными нейронами -детекторами цвета.
В соответствии с этой теорией цветового зрения в данном исследовании предполагается, что цвета, сгенерированные при контрастных условиях будут также размещены на тех же самых сферических поверхностях в Евклидовом пространстве как и апертурные цвета. Это означает, что индуцированные цвета различаются тем же самым механизмом, что и обычные апертурные цвета.
Структура исследования.
Общая цель исследования состоит в построении модели цветового контраста на основе экспериментальных измерений цветоразличения индуцированных цветов и путем сопоставления этой модели со сферической моделью цветоразличения апертурных цветов выявить сходство и различия между механизмами цветоразличения обычных апертурных цветов и индуцированных контрастом цветов.
Психофизиологический анализ данных моделей будет производиться путем сопоставления модели цветового зрения, основанной на субъективных оценка цветовых различий, с аналогичной моделью, построенной на основе амплитуд компонентов корковых вызванных потенциалов, полученных для одного и того же испытуемого.
Предмет исследования - психофизиологические механизмы одновременного контраста и их связь с психофизиологическими механизмами цветоразличения апертурных цветов.
Задачи исследования:
1. Построение цветового пространства для индуцированных цветов в условиях одновременного хроматического и ахроматического контраста и сопоставление его с цветовым пространством для обычных апертурных цветов.
2. Исследование влияния одновременного цветового контраста на положение" цветовых точек на цветовой сфере.
3. Регистрация вызванных потенциалов в ответ на цветовое различие и построение цветового пространства основанного на амплитудах зрительного вызванного потенциала как мерах цветового различия.
4. Экспериментальное исследование влияния цветового контратста на амплитуду цветовых и яркостных компонентов ВП
Методы исследования.
Для построения цветового пространства используются методы метрического и неметрического шкалирования, основанные на алгоритме Крускала (1962).
Для построения сферической модели цветоразличения используется итеративный метод, детально разработанный в работе Измайлова, Соколова, Черноризова (1989).
Для регистрации и первичного анализа корковых вызванных потенциалов использовалась система Конан (Кулаичев, 1989)
Основные положения выносимые на защиту:
1. Пространство цветоразличения цветов, наблюдаемых в условиях одновременного контраста, идентично по своей четырехмерной структуре цветовому пространству апертурных цветов (излучений), то есть оно сохраняет свою размерность, так что координаты цветового пространства в обоих случаях рассматриваются как две оппонентные хроматические и две неоппонентные ахроматические характеристики цветового зрения.
2. Для цветов, наблюдаемых в условиях одновременного контраста, может быть построена сферическая модель цветоразличения, что означает идентичность психофизиологических механизмов, определяющих различение обычных цветов и индуцированных контрастом цветов. Влияние индуцируюшего стимула на цвет тестового стимула характеризуется только сдвигом цветовой точки по поверхности четырехмерной сферы.
3. Пиковая апмлитуда N87 и межпиковая амплитуда N87 - Р120 являются электрофизиологическими коррелятами субъективных оценок цветовых различий, и на их основе может быть построена сферическая модель цветоразличения.
4. Различение апертурных цветов, создаваемых простым излучением света, и цветов, наблюдаемых в условиях одновременного или последовательного контраста, осуществляется одними и теми же механизмами зрительной системы (так называемой нейронной сетью различения сигналов, несмотря на различие самих механизмов, вызывающих одновременный или последовательный контраст.
Новизна исследования.
Данная работа является, важным этапом в серии работ по исследованию универсальности принципов векторного кодирования цветовой информации в зрительной системе человека и животных.
В работе впервые построено цветовое пространство для цветоразличения в условиях как ахроматического так и хроматического контраста.
Впервые показано, что цветовой контраст не меняет базисной структуры цветового пространства, а только перемещает цветовые точки внутри самого пространства.
Впервые построено цветовое пространство на основе зрительных вызванных потенциалов и показана его идентичность цветовому пространству, построенному на основе субъективных оценок цветовых различий.
До настоящего времени в литературе преобладало мнение, что уменьшение яркости фона относительно уровня яркости теста не влияет заметно на восприятие теста, в отличие .от увеличения яркости фона, которое вызывает резкое изменение восприятия цвета теста. В данной работе впервые экспериментально показана симметричность яркостных изменений индуцированного .цвета под .влиянием как увеличения яркости фона, так и его уменьшения.
Психофизиологические механизмы цветового контраста
Хроматический контраст Эффект хроматического контраста возникает при переходе от ахроматического фона к цветному. Он состоит в изменении хроматичности внутреннего тестового плоя (при неизменном спектральном составе этого поля) под влиянием цветовой составляющей окружающего фона. Основное направление хроматических изменений наблюдается в сторону цвета, дополнительного к цвету фона (Кравков, 1953: Kinney,1962). Этот эффект особенно отчетливо наблюдается на белом тестовом поле. Так, например, красный фон индуцирует на белом поле сине-зеленый цвет, а зеленый фон, наоборот, красный. В работе Kinney (1962) были исследованы факторы, вліиющие на - цветовой контраст. Среди них - как и в случае ахроматического контраста - наиболее значительное влияние оказывают яркость и величина окружающего фона. Кроме того, было показано, что некоторое усиливающее влияние оказывает также насыщенность цвета фона (чистота цвета).
Комбинированное воздействие яркости и цвета окружающего фона выражается в суммации эффектов яркостного и цветового контраста. Например, белое тестовое поле при увеличении яркости синего фона меняется по цвету от желтого к золотистому, и далее, к светло-коричневому и вплоть до темно-коричневого и черного (Kinney, 1962).
В последующих работах эти данные были подтверждены на качественном уровне, но отмечалось, что индуцированный цвет все-таки несколько отличается от дополнительного (Takahashi, S., Ejima, V., 1983). В работах Bergstrom, Derefeldt, (1975), Derefeldt и др., (1979) было показано, что изменение цвета тестового поля зависит не только от цвета окружающего фона, но и от соотношения яркостей теста и фона. Так, белое тестовое поле при окружающем красном фоне воспринимается как сине-зеленое, близкое к дополнительному цвету фона. При увеличении яркости теста его цвет смещается в сторону синего цветового тона, а при уменьшении яркости тестового поля его цвет смещается в сторону зеленого цвета. Эти изменения индуцированного цветового тона тестового поля в зависимости от яркости совершенно аналогичны изменениям, которые наблюдаются при увеличении и уменьшении яркости не индуцированного, а обычного цвета, без фона, то есть эффекту Бецольда-Брюкке. В работе Coren, Keith, (1970) было показано, что такие же изменения индуцированного цвета в тестовом поле вызываются увеличением и уменьшением яркости окружающего цветного поля. Отсюда делается вывод, что цветовой контраст, индуцированный окружающим полем, зависит не от абсолютного уровня яркости теста или фона, а от их соотношения, также как это было показано для ахроматического контраста.
Психофизиологические механизмы цветового контраста.
В данной работе не рассматриваются детально исследования, в которых в качестве стимулов использовались ахроматические или хроматические решетки, (например, Korth, Horn, 1992; Previc, 1986) поскольку в них термином "цветовой" или "яркостный контраст" обозначают просто различие между разными полосами решетки, а не индуцированное изменение цвета или яркости. Итоги такого рода исследований являются общими с исследованиями нейрональных механизмов цветоразличения (De Valois, Jacobs, 1968).
Примером нейрофизиологического исследования механизмов цветового контраста может служить работа Poggio и др. (1969), в которой исследовались процессы афферентного торможения в клетках зрительной коры кошки, при стимуляции глаза животного специфическим стимулом, состоящим из фонового кольца постоянной яркости, и меняющегося по яркости внутреннего тестового стимула. В качестве ответа клетки анализировалось число спаиков за константную единицу времени, для разных значений яркости внутреннего тестового поля. Анализ полученных данных показал, что ответ клетки на изменение яркости теста в условиях контрастирующего влияния фона имеет такие же параметры, как и в случае отсутствия фона, когда просто меняется яркость тестового поля.
Прямых электрофизиологических исследований цветового контраста, когда электрическая активность мозга или нервных клеток регистрируется в ответ на индуцированные изменения тестового поля, в литературе найти невозможно, и это объясняется тем, что методически чрезвычайно трудно отделить в электрической реакции влияние тестовых изменений (индуцированных изменением фона) от влияния собственно фоновых изменений, которые протекают одновременно с изменением теста. Поэтому более характерными в этом направлении работами являются попытки получить информацию о механизмах косвенным путем, используя в психофизических экспериментах методы селективной адаптации или данные дихроматических испытуемых.
Так, например, в работе (Rabin, Adams, 1992) методом селективной адаптации было показано, что яркостная индукция фона кодируется не только в яркостных каналах зрительной системы, но и в цветовых. Адаптируя глаз испытуемого к длинноволновой части спектра в сочетании со стимуляцией сетчатки только коротковолновым излучением, авторы выделили зрительный тракт, который несет информацию только от коротковолновых рецепторов сетчатки, поскольку коротковолновые рецепторы связаны только с каналами кодирования цвета (Derrington, Krauskopf, Lennie, 1984; Eisner, MacLeod, 1980; Verdon, Adams, 1987). В этом случае светлота синего тестового поля меняется под влиянием яркости синего индуцирующего фона также, как и в случае, когда все три рецептора включены в кодирование информации о контрасте, то есть, воспринимаемая яркость физически постоянного теста уменьшается при увеличении яркости фона, и наоборот, яркость теста увеличивается при уменьшении яркости фона. Эти результаты позволяют авторам сделать косвенный вывод, что яркостная индукция кодируется не только в яркостных каналах зрительной системы, но также и в цветовых каналах. Иными словами, из этих данных можно сделать вывод, что в зрительной системе существует два отдельных яркостных канала: собственно яркостный канал вне цветовой системы, и яркостный канал, входящий в цветовую систему как ее часть. Это согласуется с концепцией De Valois (1996г), который связывал два яркостных канала с активностью соответственно магноцеллюлярной и парвоцеллюлярной систем зрительного тракта.
Векторная модель одновременного контраста
Для проверки этой гипотезы были проведены следующие эксперименты, основной целью которых было построение цветового пространства для равноярких цветов тестового поля, которые меняются под влиянием яркости и хроматичности фона, чтобы сравнить это пространство со сферической моделью цветоразличения, построенной для тех же самых стимулов, предъявляемых на темном фоне (когда яркость окружающей области значительно меньше, чем яркость тестовых стимулов).
Методика
Установка. Экспериментальное оборудование состояло из цветного монитора, управляемого ГОМ-486. Цвета были тщательно откалиброваны с помощью колориметра TCLM-92 в системе МКО-31. Точность цветовых координат х, у находилась в пределах 0.5 %, а сигнала яркости (кд/м2) в пределах 10 % (для белого), 20 % (для красного и зеленого) и 25% (для синего).
Стимулы. 15 цветных и один белый стимул (таблица 1) предъявлялись как квадрат (с линейными размерами 4 см) в центре экрана монитора, окруженный квадратным фоном с линейными размерами 19 см. Расстояние между наблюдателем и экраном монитора было равно 95 см. В экспериментах использовались три цвета фона: белый, красный, и зеленый. Яркость фоновой области менялась на семи уровнях от темного (1-3 кд/м2) до яркого (30-60) кд/м2. Характеристики фона даются в таблице 2. Тест и фон включались и выключались одновременно. Продолжительность стимула была равна 1,0 секунде.
Выравнивание тестовых стгшулов по яркости. Для выравнивания стимулов по яркости выбирался ахроматический фон фиксированной яркости (12 кд/м2) и тестовые стимулы подравнивались к этому фону. 5 испытуемых с нормальным цветовым зрением участвовали в этой процедуре. Окончательно яркость тестового стимула определялась как среднее по данным пяти испытуемых. Значения яркостей тестовых стимулов после усреднения в кд/м2 приводятся в таблице 1.
Экспериментальная процедура состояла из последовательного попарного предъявления стимулов на экране монитора на одном и том же фоне без интервала между стимулами в паре. Темный интервал между парами был равен 3 секундам..
Испытуемый находился в экспериментальной камере с зафиксированной головой, и был изолирован от звука и света снаружи. Слабая световая адаптация (5 люкс вольфрамовой лампы накаливания) использовалась в течение эксперимента.
Испытуемые. Два испытуемых с нормальным трихроматическим зрением были проверены на анамалоскопе Раутиана АН-59. Они были проинструктированы оценить субъективные различия в цвете между стимулами, используя целые числа от 0 (полная идентичность) до 9 (максимальное субъективное различие) и давать ответы настолько быстро, насколько возможно.
В предъявляемых стимулах пара, состоящая из одинаковых стимулов не предъявлялись, но испытуемые об этом не-знали, поэтому они использовали нулевой балл наряду с остальными оценками. Максимальное различие им также не задавалось, они должны были подобрать соответствующую оценку в ходе предварительной серии из 50 предъявлений, результаты которой далее не рассматривались.
Результаты и анализ данных
Исходные данные приводятся в Приложении 1 как треугольные матрицы цветовых различий для каждого из семи уровней фоновой яркости и трех фоновых цветов. Каждый элемент матрицы представляет оценку попарных цветовых различий, усредненную по 10 предъявлениям и двум испытуемым. Усредненные данные были проанализированы для определения размерности полученного цветового пространства и его сферичности, используя многомерное шкалирование, и процедуру анализа сферичности.
Определение минимальной размерности г\ветового пространства. Для анализа использовались программы метрического многомерного шкалирования, основанного на алгоритме Янга Торгерсона, и неметрического метода, основанного на алгоритме Крускала. В результате многомерного шкалирования для каждой матрицы различий были получены координаты цветовых точек в пространстве размерности, равной размерности матрицы различий. Минимальная размерность цветового пространства определялась на основе как метрических (характеристические корни и коэффициенты корреляции), так и неметрических характеристик ("стресс"), полученных в результате многомерного шкалирования (таблицы 3, 4 и 5). Характеристические корни определяют значимость каждой оси по своей величине - чем больше значение корня, тем больше значимость оси в положении точек в пространстве. В таблице 3 они расположены по степени значимости оси. Стресс характеризует размерность обратным образом -чем меньше стресс, тем больше значимость оси в положении точек в пространстве.
Построение субъективного пространства цветов, индуцированных в условиях одновременного контраста
Базисная размерность и сферичность цветового пространства.. Данные таблиц 3, 4 и 5 дают убедительные доказательства, подтверждающие гипотезу сохранения размерности и сферичности цветового пространства в условиях цветового контраста. Для наглядности те же самые данные приведены на рисунках 2.1 - 2.4.
Рис. 2.1 (а, Ь, с) демонстрирует вклады первых десяти характеристических корней N-мерного Евклидова пространства в структуру цветных точек для белого, зеленого, и красного фонов соответственно. На рис. 2.2 (а, Ь, с) показано как с увеличением размерности Евклидова пространства от 1 до 10. увеличиваются значения коэффициента корреляции между исходными оценками цветных различий и межточечными расстояниями для полученной конфигурации цветовых точек Различные значки представляют семь различных уровней яркости фона.
Из данных таблицы 3 и Рис. 2.1 (а, Ь, с) можно видеть, что основной вклад в размерность цветового пространства делают первые три измерения. Значения характеристических корней четвертой и следующих размерностей уже мало отличаются от третьего корня. Однако по данным коэффициента корреляции (Таблица 4 и рис. 2.2 а, Ь, с) можно увидеть значимый вклад также четвертого измерения. Четырехмерное пространство дает значительное увеличение корреляции с исходными данными. Это вызвано некоторыми различиями по яркости между стимулами (Таблица 1), в связи с чем яркость фона оказывала неодинаковое контрастное воздействие на тестовые стимулы, что приводило к изменению яркостного выравнивания тестовых стимулов, которое формировалось до начала экспериментов. Тем самым, в условиях контраста "равнояркие" стимулы оценивались испытуемыми не только по хроматичности, но и по яркости, что и обнаруживается в оценках цветовых различий как необходимость четырехмерного пространства. В связи с этим можно заключить, что цветовая конфигурация в четырехмерном Евклидовом пространстве представляет общее решение для данных цветоразличения, включающее в себя условие одновременного цветового контраста, и поэтому в дальнейшем обсуждении будет рассматриваться именно четырехмерное цветовое пространство.
Зависит ли размерность цветового пространства от цветового контраста? Наиболее важное доказательство для заключения, что размерность цветового пространства не зависит от фонового стимула, дает сравнение данных для условий, когда яркость фона была значительно меньше (1-3 кд/м2), чем яркость тестовых стимулов (11-15 кд/м2), и цветовой контраст фактически отсутствовал, с данными для противоположной ситуации, когда яркость фона была 20кд/м2 и больше. В последнем случае, мы имеем явный и усиливающийся эффект цветового контраста и, однако, это не меняет характеристик размерности, как это демонстрируется в таблице 4 и на рис. 2.3 (а, б).
На этом графике четырехмерное решение представляется как функция от яркости и цвета фона. Вертикальные пунктирные линии показывают диапазон тестовых стимулов на оси сигнала яркости, а кружки, треугольники, и точки представляют различные цвета фона. Как это хорошо видно, величина коэффициента корреляции (Рис. 2.3а) также как минимального стресса (рис. 2.36) не зависит от влияния фона на цвет тестовых стимулов. Все данные, представляющие явное действие контраста, когда фон по яркости больше, чем тестовый стимул (значки справа от вертикальных пунктирных линий) имеют практически равные показатели размерности, такие же как данные.
Влияние одновременного контраста на цветовые характеристики тестового стимула. Независимость геометрических характеристик цветового
представляющие очень маленький эффект контраста (точки слева от пунктирных линий на рис.2.3). Если бы контраст, вызванный фоном влиял на размерность пространства, мы должны были бы иметь монотонное изменение показателей размерности (коэффициентов корреляции или стресса) с увеличением фоновой яркости (как увеличение контрастного воздействия). Таким образом, из полученных данных следует независимость размерности цветового пространства от одновременного контраста.
Зависит ли сферичность цветового пространства от цветового контраста? Чтобы проверить эту гипотезу, обратимся к данным Таблицы 5 и Рис. 2.3в. Эти данные представляют среднеквадратичное отклонение среднего радиуса цветной сферы как функции яркости фонового стимула. Коэффициент вариации (выражение среднеквадратичного отклонения в процентах от среднего радиуса) характеризует толщину сферического уровня, в котором размещены все цветовые точки. Увеличение или уменьшение коэффициента означает соответственно ухудшение или улучшение сферического решения. Функции на Рис. 2.3 в очевидно демонстрируют независимость изменения среднего радиуса от изменения фона как по яркости так и по цвету..
Таким образом, можно сделать вывод, что одновременный цветовой контраст не меняет сферическую структуру цветового пространства. пространства от цветного контраста переносит наше внимание к цветным характеристикам стимулов таким как яркость, цветовой тон и насыщенность, к проблеме измерения их как функции от цветного контраста. В работе Баллах, (1974) (Wallach, Galloway, 1946), показано, что потемнение тестового стимула, вызванное увеличением яркости фона может быть компенсировано увеличением яркости тестового стимула. Тот же самый результат был получен в работе Izmailov и Sokolov (1991), где использовалось многомерное шкалирование для анализа яркостных различий между тестовыми стимулами в конфигурации диск-кольцо.
Психофизиологические измерения хроматических и ахроматических различий
Результаты исследования цветоразличения в условиях одновременного контраста, приведенные в предыдущей главе, показали, что цветовое пространство для цветов, индуцированных окружающим фоном, совершенно идентично цветовому пространству апертурных цветов. Тем самым индуцированные цвета приравниваются по своим психофизиологическим характеристикам обычным апертурным цветам. Это позволяет рассматривать задачу определения электрофизиологических показателей одновременного контраста через призму соотношений этих показателей с апертурными цветами, что позволяет избежать методических проблем (которые уже обсуждались в литературном обзоре), связанных с регистрацией суммарной электрической активности мозга в ответ не индуцированный цвет.
Отсюда формулируется новая задача построения цветового пространства аппертурных стимулов на основании электрофизиологических реакций аналогично тому, как это строится цветовое прстранство на основании субъективных оценок, и использовать эти данные для анализа психофизиологических механизмов одновременного контраста.
Поскольку пространство апертурных цветов было построено на основе оценок больших цветовых различий, то логично было бы для решения этой новой задачи также использовать электрофизиологические меры цветовых различий. Поэтому в качестве первого этапа решается задача анализа корковых вызванных потенциалов для установления характеристик, которые могли бы служить такой же адекватной мерой больших цветовых различий, как психофизические оценки, и на следующем этапе, используя эти измерения, построить искомое цветовое пространство, основанное на электрофизиологических реакциях.
В связи с этим в данной главе рассматриваются результаты исследования взаимоотношений таких электрофизиологических показателей, как латентный период и амплитуда ранних компонентов зрительного вызванного потенциала, зарегистрированного в ответ на изменение апертурных цветов, и на этой базе делаются некоторые выводы о психофизиологических механизмах одновременного цветового контраста. В связи с этим в данной главе рассматриваются результаты исследования взаимоотношений таких электрофизиологических показателей, как латентный период и амплитуда ранних компонентов зрительного вызванного потенциала, зарегистрированного в ответ на изменение апертурных цветов, и на этой базе делаются некоторые выводы о психофизиологических механизмах одновременного цветового контраста.
В работах (Regan, 1972, 1988, Shipley, Jones, and Fry, 1965, Zrenner, 1972, Paulus, 1984) можно найти подробную информацию о разнообразных подходах и достигнутьгх результатах в области регистрации цветовых и яркостных вызванных потенциалов в коре. Вкратце, итоги этих исследований можно выразить следующим образом: получены убедительные данные, что в затылочной коре регистрируется волна Р120, однозначно связанная с интенсивностью светового излучения, поскольку амплитуда и латентный период этого компонента монотонно изменяется с изменением интенсивности света. Что же касается спектрального состава излучения, то результаты здесь значительно скромнее. Однозначной связи между цветом стимула и какими-либо характеристиками ВП долгое время получить не удавалось, хотя в отдельных работах сообщалось о выявленных соотношениях между цветом и латенцией или частотной составляющей ВП (Новикова, и др., 1979; Padmos, Van Norren, 1975; Regan, 1970, 1972; Spekreijse, и др.,1977; White, и др., 1977).
Неоднозначность соотношения цветовьгх характеристик стимула с корковым ВП происходит по двум главным причинам. С одной стороны - это значительная вариабельность (как внутрииндивидуальная, так и межиндивидуальная ) самих вызванных потенциалов на один и тот же стимул (Иваницкий, Стрелец, 1976; Regan, 1970;1972; Spekreijse, и др.,1977). С другой стороны, использование в качестве стимула одиночной вспышки (гомогенного или структурированного в паттерн) света приводит к активации не только цветовых клеток, но и многих других, связанных с пространственными, конфигуративными и т. п. характеристиками стимула, которые также основаны на яркостных градиентах и контрастах, но отличаются от светлоты стимула, т.е. собственно яркостной характеристики. (Зимачев и др. 1986, 1991; Paulus и др. 1984) . Здесь возникает та же самая проблема, что и при регистрации вызванных потенциалов мозга в ответ на цветовой контраст; совмещение в суммарном показателе целого ряда составляющих, которые могут взаимодействовать между собой. Усреднение по большому числу предъявлений устраняет влияние случайных флуктуации в энцефалограмме, связанных с работой многих других яркостных каналов, анализирующих движение, форму и т. д. но систематические влияния, связанные с индивидуальными особенностями испытуемого и мощной реакцией на включение светорого стимула не устраняются и полностью заслоняют ответы цветовых клеток коры. Этот недостаток можно устранить переходя от стимуляции глаза отдельными световыми вспышками разного спектрального состава на темном фоне к мгновенной замене одного стимула другим без промежуточного нейтрального интервала. Применение такого метода предъявления стимулов в работе (Paulus и др. 1984) позволило достаточно убедительно показать связь между цветовым различием и амплитудой компонента N87. Новые данные о цветовом компоненте ВП которые должны прояснить структуру коркового вызванного потенциала на цветовой стимул были получены в работе Измайлова и др. (1998). В этой работе ставилась задача идентификации цветовых и яркостных компонентов корковых вызванных потенциалов человека с целью получения электрофизиологических данных о корковых механизмах цветоразличения и их сопоставления с данными о механизмах цветоразличения, полученными психофизическими методами и представленными в виде метрического пространства цветоразличения. Для решения этой задачи были проведены эксперименты с попарной заменой пяти цветовых стимулов (четырех основных -красного, синего, желтого , зеленого - и белого) каждый из которых менялся по семи уровням яркости. Во всех случаях замены стимулов как с одинаковым спектральным составом, так и с разным, цветовой компонент N87 и яр костный компонент Р120 обнаруживались достаточно надежно. Проведенный анализ показал, что компонент N87 отражает не только цветовую, но и яр костную информацию, а Р120 - только яркостную. Это позволило авторам соотнести компонент N87 в коре человека с компонентом N1 в корковом вызванном потенциале мозга обезьяны, отражающим активность клеток, получающих информацию непосредственно от латерального коленчатого тела, и рассматривать его как первый этап коркового анализа как хроматичности, так и яркости светового излучения. Рассмотрим эти результаты более подробно, поскольку в настоящей работе используется аналогичный подход к регистрации цветовых вызванных потенциалов у человека.
В работах Paulus и др. (1984), Измайлов и др. (1998) предлагается новый подход для решения проблем регистрации цветовых ВП, который позволяет получить надежную информацию о цветовых и яркостных компонентах вызванного потенциала (ВП). Этот подход отличается от традиционных экспериментальных методик двумя принципиальными особенностями. Во первых, в качестве стимула используется не предъявление отдельной вспышки света, а мгновенная смена одной вспышки света на другую, и вызванный потенциал регистрируется на эту смену. Во вторых, для спецификации цветовых компонентов анализируется не отдельный вызванный потенциал на смену вспышек, а серия функционально связанных вызванных потенциалов. Функция этой связи задается определенными отношениями стимульных характеристик в серии смен, что при анализе позволяет использовать эти отношения в качестве аргумента. Рассмотрим эти особенности более детально.