Устройство для измерения интенсивности межполушарного взаимодействия мозга человека

Устройство для измерения интенсивности межполушарного взаимодействия мозга человека относится к области психологии и физиологии высшей нервной деятельности и может быть использовано в качестве стереоскопического инструмента для диагностики индивидуальных особенностей головного мозга. Содержит линзовый стереоскоп и стереопару изображений, выполненных по методу случайно-точечных стереограмм Юлеша. Тубусы стереоскопа состоят из нескольких цилиндрических секций и скреплены между собой крепежными пластинами, одна из которых снабжена радиальной градуированной шкалой. Секция-объектив одного из тубусов имеет возможность поворачиваться вместе с изображением вокруг своей оси и оборудована указательной стрелкой угла поворота.

Устройство относится к области психологии и физиологии высшей нервной деятельности и может быть использовано в качестве стереоскопического инструмента для диагностики индивидуальных особенностей головного мозга человека при проведении экспериментальных исследований или при индивидуальном обследовании.

Устройства-аналоги.

Эффект стереоскопичности используют для достижения объемного восприятия при наблюдении так называемых случайно-точечных стереограмм, приготовленных по способу американского психофизиолога Б.Юлеша (стереопары Юлеша). Физиологами, изучавшими процесс и механизм зрительного восприятия, экспериментально выявлено, что воспринимаемый объект в соответствии с законами оптики проецируется хрусталиком на сетчатку левого и правого глазного дна, образуя там т.н. «ретинальное» или «сетчаточное» изображение, которое по зрительным нервам передается в головной мозг и вызывает у человека объемный образ объекта.

Согласно теоретическим представлениям, предельный угол сохранности стереоскопичности (ПУСС) является маркером интенсивности межполушарного взаимодействия мозга человека (Островский В.А. Интенсификация межполушарного взаимодействия в головном мозге человека как акмеотический образовательный ресурс. ВКГТУ, 2006. Часть 2. - С.262). Интенсивность межполушарного взаимодействия (ИМПВ), в свою очередь, как показано Дж.Джейнсом в его работе «Теории эволюции бикамерального разума», напрямую связана с когнитивными способностями человека.

Эффект объемности плоского объекта при зрительном восприятии, иными словами, эффект стереоскопичности (стереопсиса), достигается с помощью стереоскопа. Известны различные конструкции стереоскопов: линзовая, зеркальная, призматическая, растровая, шторковая, анаглифическая и т.д. (Валюс Н.С. Стереоскопия. М., АН СССР, 1962, с.87). Все они являются приборами для получения стереоэффекта при просмотре изображений-стереопар и не несут дополнительных функциональных нагрузок.

В частности, известно устройство, содержащее линзовый стереоскоп и стереопару изображений, выполненных по методу случайно-точечных стереограмм Юлеша. В поле зрения испытуемого предъявляют тестовый объект, содержащий две последовательности изображений; каждое изображение второй последовательности в каждой последующей стереопаре повернуто в собственной плоскости на некоторый угол относительно положения изображения в первой последовательности (патент РФ 2348344). Выбрано за прототип.

Недостатком известных конструкций является невозможность фиксированного поворота изображений в своей плоскости, что необходимо при проведении ряда психологических экспериментов. Перечисленные конструкции не позволяют реализовать поворот ретинального изображения по поверхности глазного дна. Ни одна из вышеперечисленных конструкций, включая прототип, таким свойством не обладает.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является возможность реализовать процедуру центрального поворота одного из ретинальных изображений стереопары на поверхности глазного дна наблюдателя. Поворот следует проводить относительно некоторой исходной ориентации изображения, заведомо вызывающей стереоэффект.Во-вторых, необходимо реализовать возможность замера величины порогового угла сохранности стереоскопичности (стереопсиса) при таком повороте, в-третьих, обеспечить достаточную точность производимого замера.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство выполнено в виде двух тубусов, каждый из которых состоит из нескольких цилиндрических секций, тубусы скреплены между собой крепежными пластинами, одна из которых снабжена радиальной градуированной шкалой, при этом секция-окуляр каждого из тубусов оборудована линзой, на секции-объективе закреплено изображение, выполненное по методу случайно-точечных стереограмм Юлеша, секция-объектив одного из тубусов имеет возможность плавно поворачиваться вместе с закрепленным на ней изображением вокруг оси и оборудована указательной стрелкой, взаимодействующей с градуированной шкалой крепежной пластины. Конструктивно устройство представляет собой стереоскоп линзовой конструкции, в котором одно из стереопары изображений Юлеша имеет возможность поворачиваться в своей плоскости.

Предлагаемое устройство реализует способ измерения интенсивности межполушарного взаимодействия мозга человека, известный из патента РФ 2348344, согласно которому пороговый угол сохранности стереоскопичности выступает количественным маркером ИМПВ. Как и в прототипе, в устройстве использованы изображения, полученные методом случайно-точечных стереограмм Юлеша, позволяющие точнее, чем обычные стереопары, регистрировать момент разрушения стереоскопичности при повороте одного из изображений и, тем самым, точнее определять текущий количественный показатель ИМПВ.

Благодаря наличию упомянутых выше признаков устройство существенно отличается от прототипа:

- по меньшей мере одно из двух изображений стереопары имеет возможность плавно поворачиваться в собственной плоскости относительно исходной ориентации, вызывая, в соответствии с законами физической оптики, идентичный по величине поворот ретинального изображения на сетчатке глаза;

- устройство оборудовано шкалой, закрепленной на неподвижных деталях конструкции, и указательной стрелкой, жестко закрепленной на поворотной детали;

- для повышения оперативности работы секции-объективы могут быть оборудованы оправами, в которые вставляются сменные стереопары Юлеша.

Перечень рисунков и схем.

На фиг.1 в показан общий вид устройства.

На фиг.2 показано устройство в разрезе по плоскости, проходящей через оси тубусов. Цифрами обозначены: 1 - тубус, 2 - линза, 3 - слайд с изображением, 4 - кольцо со стрелкой, 5 - крепежная пластина, 6 - крепежная пластина со шкалой.

Стереоскоп имеет два параллельно расположенных цилиндрических тубуса 1 с линзами 2, каждый из которых составлен из трех секций, скрепленных между собой, например, резьбой. Секции тубуса с линзами служат окулярами, секции с изображениями служат объективами. Расстояние между осями тубусов соответствует среднему расстоянию между зрачками глаз человека и составляет 60-65 мм. Для придания конструкции необходимой жесткости предназначены крепежные пластины 5 и 6, скрепляющие тубусы в области стыков секций. Обе крепежные пластины имеют по два круглых отверстия с расстоянием между центрами 60-65 мм. Крепежная пластина 6 одновременно выполняет функцию измерительного транспортира, для чего на ее поверхность нанесена радиальная градуированная шкала. Центр шкалы совпадает с центром одного из отверстий.

На фиг.1 показан контур пластины 4, представляющей собой кольцо с радиальной указательной стрелкой, жестко прикрепленное к поворотной секции, а также левый и правый круглые слайды 3 соответственно с левым и с правым случайно-точечными изображениями стереопары Юлеша. Стереопара содержит «скрытое» изображение плоского объекта, например, квадрата или круга, который при бинокулярном просмотре через стереоскоп воспринимается наблюдателем в виде объемной фигуры. Стрелки указывают направление поворота одного из изображений.

Пример реализации устройства.

Линзы 2 стереоскопа выполнены из оптически прозрачного стекла, секции тубусов 1 выполнены из металла. Внутренний диаметр каждой из секций составляет 39 мм, внешний - 48 мм.

Все имеющиеся в устройстве плоские детали - крепежные пластины 5 и 6, кольцо 4 с указательной стрелкой, слайды 3, содержащие частичные стереографические изображения, технологически могут быть выполнены в три этапа:

1) контуры крепежных деталей, изображения стереопары Юлеша, кольцеобразная пластинка с указательной стрелкой печатаются принтером в натуральную величину на матовой полупрозрачной пленке;

2) методом горячего ламинирования эту пленку с двух сторон покрывают слоями прозрачного пластика, имеющего требуемую прочность и жесткость;

3) плоские детали устройства вырезают из ламинированных листов по напечатанным на пленке контурам.

Путем свинчивания секций тубусов 1 резьбой М42 плоские детали зажимают между фланцами. Шкала транспортира 6 ориентирована в положении от испытуемого человека, т.е. лицевая поверхность шкалы обращена к экспериментатору. К торцам обеих объектных секций могут быть прикреплены оправы для размещения слайдов с изображениями 3. Одна из секций-объективов, например, правая, крепится свободно (шарнирно), обеспечивая возможность производить плавные центральные повороты слайда с изображением.

Устройство работает следующим образом.

Для проведения опыта используют два заранее приготовленных плоских разноракурсных изображения, называемые частичным левым и частичным правым изображениями объекта, совокупность которых принято называть стереопарой. Объемную фигуру демонстрируют, предъявляя изображения одновременно в двух разнесенных по горизонтали монокулярных ракурсах, имитируя реальную ситуацию, когда человек воспринимает окружающую обстановку двумя глазами, отстоящими друг от друга примерно на 60-65 мм. Для этого с помощью окуляров линзового стереоскопа одно из изображений стереопары предъявляют испытуемому через левый глаз, второе через правый глаз.

Перед началом сеанса тестирования составляющие стереопару изображения выставляют в исходное положение, заведомо дающее объемное восприятие объекта. При этом указательная стрелка указывает на нуль. Испытуемый подносит окуляры к глазам и, направив устройство в сторону источника света, рассматривает содержащееся в поле зрения изображение. После возникновения стереоэффекта, выражающегося в появлении в поле зрения объемной фигуры, испытуемый берется пальцами руки за секцию прибора, имеющую шарнирное присоединение к тубусу, и плавно поворачивает ее по или против часовой стрелки вплоть до момента исчезновения эффекта объемности. Закрепленная на поворотной секции стрелка указывает на транспортирной шкале количественное значение порогового угла сохранности стереоскопичности, которое заносят в протокол испытаний.

Как следует из признаков полезной модели, приведенных выше, прибор позволяет при осуществлении зрительного восприятия осуществить искусственный поворот одного из изображений по поверхности глазного дна. При достаточном угле поворота одного из изображений объемность восприятия исчезает. Таким образом, эксплуатация заявленного устройства позволяет измерить индивидуальный ПУСС испытуемого, в том числе, в динамике, т.е. при воздействии на испытуемого различных факторов, что решает поставленную задачу.

С помощью полезной модели реализуется, в частности, возможность измерения билатерально-медиаторного потенциала дисциплинарно и предметно специфических знаково-семиотических средств, например, терминологических лексем, посредством которых индивид производит свою мыслительную деятельность. В зависимости от требований к точности значение ПУСС может быть усреднено по результатам нескольких измерений.

Использованные источники информации:

1. Валюс Н.С. Стереоскопия. М., АН СССР, 1962, с.87.

2. Островский В.А. Интенсификация межполушарного взаимодействия в головном мозге человека как акмеотический образовательный ресурс // Инновационные технологии в образовании и науке. Сборник трудов Международной научно-методической конференции 17-19 октября 2006 г. - Зыряновск: Изд-во Зыряновского центра ВКГТУ, 2006. Часть 2. - С.262-267.

3. Патент РФ 2348344. Опубл. 10.03.2009 (прототип).

1. Устройство для измерения интенсивности межполушарного взаимодействия мозга человека, содержащее линзовый стереоскоп и стереопару изображений, выполненных по методу случайно-точечных стереограмм Юлеша, отличающееся тем, что стереоскоп выполнен в виде двух тубусов, каждый из которых состоит из нескольких цилиндрических секций, тубусы скреплены между собой, по крайней мере, двумя крепежными пластинами, одна из которых снабжена радиальной градуированной шкалой, при этом секция-окуляр каждого из тубусов оборудована линзой, на секции-объективе закреплено одно из изображений стереопары, секция-объектив одного из тубусов имеет возможность плавно поворачиваться вокруг своей оси и оборудована радиальной указательной стрелкой, взаимодействующей с градуированной шкалой крепежной пластины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что секция-объектив оборудована оправой для размещения слайда с изображением.