Способ оценки зрительно-моторной реакции на движение объекта в пространстве

Способ оценки зрительно-моторной реакции на движение объекта в пространстве

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к любой области, где требуется оценка зрительно-моторной реакции человека на движущийся объект, и может найти применение в медицинской, психологической, физиологической, спортивной, транспортной и авиационно-космической практике.

Зрительно-моторная реакция (ЗМР) человека на движущийся объект зависит от соотношения возбудительных и тормозных процессов в коре головного мозга. Чем лучше у человека ЗМР, тем больше у него шансов показывать лучшие достижения в спортивных играх, таких, как баскетбол, волейбол, футбол, теннис и т.п., а также своевременно принимать правильное решение в опасных ситуациях при вождении транспортных средств (автомобильных, железнодорожных, воздушных и водных). Оценка ЗМР важна в неврологии, поскольку при некоторых неврологических заболеваниях ЗМР замедляется. В неврологии описан синдром акинетопсии, при котором пациент не воспринимает движение объекта в пространстве и поэтому может подвергаться различным опасностям, например, при переходе улицы с автодвижением.

В отличие от простой зрительной реакции, например, на вспышку света, ЗМР считается сложной, ее параметры специфичны для условий эксперимента, в котором она определяется.

Известен способ тестирования скорости зрительно-моторной реакции для оценки функции зрительного анализатора (Бондаренко П.И., Чеховский А.Л. Тестирование скорости сложной зрительно-моторной реакции: программа «Триколор», Сборник статей с материалами трудов 1-й международной телеконференции «Проблемы и перспективы современной медицины, биологии и экологии». «Фундаментальные науки и практика», 2010, том 1, №1) с использованием экрана ПЭВМ, на котором необходимо фиксировать какой-либо световой объект (шар, рисунок, точку) при помощи специального устройства (кнопка, клавиша, педаль). В основу разработки положен метод цветовой кампиметрии. Световой объект меняет цвет (красный, синий, зеленый), размер и местоположение на экране. В углу экрана расположены три строчки разных цветов, на одну из которых испытуемый нажимает при появлении цветного стимула на экране и с помощью специальной тест-программы «Триколор» определяют скорость зрительно-моторной реакции. Предлагают до 30 различных стимулов, а затем считают среднее время ЗМР для каждого цвета с учетом имеющихся ошибок. Недостатком способа можно считать наличие длительной световой нагрузки на глаза с экрана монитора. В отличие от него в предлагаемом способе измерение ЗМР проходит в естественных условиях в трехмерном пространстве (не на экране) с одним движущимся предметом, что не создает нагрузку на глаза и наиболее адекватно соответствует реальным условиям (ловля мяча в спортивных играх, реакция на движение транспортного средства).

В качестве прототипа нами рассмотрен способ, в котором используют устройство-тренажер в виде стенда, расположенного на столе, и движение объекта (в данном случае в качестве объекта используют шарик, спускающийся по наклонному желобу) происходит в трехмерном пространстве (Патент №2467678 «Способ оценки быстроты зрительно-моторной реакции и устройство-тренажер для его осуществления»). Задача испытуемого - нажать кнопку, когда шарик проходит на уровне метки-цели, при этом испытуемый останавливает секундомер. Преждевременное нажатие кнопки не регистрируют. Измеренное секундомером время и есть величина зрительно-моторной реакции. В отличие от предлагаемого способа недостатком, влияющим на точность определения ЗМР, является отсутствие регистрации преждевременного нажатия кнопки. В данном случае отсутствует объективная оценка точности ЗМР, так как фиксируется только время ее запаздывания. Для достижения точности измерения любой реакции необходимо измерять все параметры ответа испытуемого - как его запаздывание, так и опережение момента прохождения стимулом (шариком) метки-цели («финишного створа»).

Технический результат предлагаемого способа заключается в объективности оценки зрительно-моторной реакции на движение объекта в пространстве и повышении ее точности.

Технический результат достигается тем, что для оценки зрительно-моторной реакции на движение объекта в пространстве испытуемый визуально наблюдает движущийся объект и реагирует на прохождение объекта через «финишный створ» нажатием на кнопку, при этом в качестве объекта наблюдения используют движущийся по желобу металлический шарик, проходящий последовательно через два индукционных датчика, первый - запускающий электросекундомер и второй, расположенный на уровне «финишного створа», останавливающий секундомер в момент его прохождения, устанавливая стандартное время To прохождения шариком расстояния между двумя датчиками, затем второй индукционный датчик отключают, а испытуемый останавливает секундомер в момент визуального прохождения шариком «финишного створа», нажимая на кнопку, таких повторов проводят от 50 до 100, после чего полученное число Tx сравнивают со стандартным временем То прохождения шариком расстояния между двумя датчиками, вычисляют разность между ними: ΔTi=Tx-To, строят для каждого испытуемого индивидуальную гистограмму числа попаданий N в % от общего числа учитываемых повторов во временные интервалы To±10 мс, To±20 мс и далее до значений To±100 мс, при этом значения ΔTi>To+100 мс считают как «пропуск», а значения ΔTi<To-100 мс - как «ложная тревога» и в оценке их не учитывают, и при наличии гистограммы с выраженным узким максимумом в интервалах от To±10 мс до To±30 мс, оценивают зрительно-моторную реакцию как точную - совпадение момента контакта нажатия на кнопку на уровне «финишного створа», а при наличии гистограммы с интервалами >To±30 мс оценивают зрительно-моторную реакцию как не точную - несовпадение момента контакта нажатия на кнопку на уровне «финишного створа», при этом преобладание точных ответов говорит о высоком функциональном состоянии нервной системы, а число попаданий N в интервал To±30 мс в процентах от общего числа учитываемых повторов принимают за меру «точности» зрительно-моторной реакции и сравнивают у разных испытуемых.

Способ осуществляется следующим образом.

Для оценки зрительно-моторной реакции на движение объекта в пространстве используют устройство в виде стенда по патенту №2467678. Причем данное устройство дополнительно снабжено двумя телескопическими стойками с индукционными датчиками (ИД).

Установка для оценки быстроты зрительно-моторной реакции (рис.1) располагается на столе и состоит из двух вертикальных стоек-опор 1 в виде жестких металлических решеток высотой 40 см, расстояние между которыми 75 см. На них закрепляют металлические направляющие с желобом 2. По желобу 2 под углом 5 градусов свободно скатывается металлический шарик (3) диаметром 2,5 см. Имеются две перемещаемые телескопические стойки (8) и (9), закрепленные на опорах, на верхнем конце которых установлены прямоугольные рамки (4) и (5 - эта рамка является «финишным створом»). Внутри рамок свободно проходит желоб со скатывающимся шариком. На рис.2 изображена рамка на телескопической опоре 1 с датчиком 2 (ИД), который вставляется в верхнюю часть каждой рамки, а также схематическим изображением желоба 4 и шарика 3. При проходе шарика через первую рамку (4) (рис.1) ИД, закрепленный на ней, генерирует электрический сигнал, запускающий электросекундомер, а второй датчик, закрепленный на второй рамке (5), в момент прохождения шарика через «финишный створ» останавливает секундомер, или при его отключении испытуемый нажимает на кнопку 7 в момент прохождения шарика через «финишный створ», при этом регистрируется время прохождения шариком расстояния между двумя датчиками. Панель управления (6) расположена на столе и ее можно перемещать для создания максимально удобного положения руки испытуемого для нажатия кнопки.

Для оценки зрительно-моторной реакции на движение объекта в пространстве используют следующую процедуру:

1. Калибровку - которую проводят без участия испытуемого. Шарик 3 (рис.1) свободно скатывается вниз по желобу 2. Измеренное ИД время прохождения шариком пути между двумя рамками (4 и 5) обозначают как То - стандартное время прохождения.

2. Эксперимент: второй ИД на рамке (5) отключают и вместо него секундомер останавливается кнопкой (7), которую нажимает испытуемый (Ис), когда шарик проходит через «финишный створ». Измеренное время обозначается как Tx.

3. Экспериментальную сессию, которая состоит из 50-100 повторных испытаний. Каждый раз фиксируют разницу ΔTi=Tx-To. ΔTi может иметь как знак (+), в этом случае нажатие кнопки произошло позже момента истинного прохождения шарика через «финишный створ», так и знак (-), соответственно испытуемый в этом случае, нажимает кнопку раньше этого момента. Полученные в результате значения ΔTi>(To+100 мс) считают «пропуском», а значения ΔTi<(To-100 мс) - «ложной тревогой» и далее не учитывают.

По результатам сессии для каждого Ис строят гистограмму числа попаданий N во временные интервалы ΔTi: To±10 мс, To±20 мс и т.д. вплоть до значений To±100 мс. Гистограмма с хорошо выраженным узким максимумом (To±10) будет говорить о высокой точности соответствия ЗМР испытуемого стандартному времени прохождения шарика То, т.е. быстроте ЗМР, а гистограмма с неявно выраженным максимумом (To±40 мс) и выше будет говорить о плохом восприятии движения испытуемым. На рис.3 изображены гистограммы распределения ответов испытуемых при измерении ЗМР. Верхняя гистограмма - ответы опытного теннисиста с высоким игровым рейтингом. Нижняя гистограмма - ответы подростка с нормальным зрительно-моторным развитием, но с выявленным в школе заметным нарушением чтения (дислексией).

Подсчитывают количество попаданий значения N(%) в интервал To±30 мс (в процентах от общего числа учитываемых испытаний). Это число принимают за меру «Точности ЗМР» - А. Сравнивая A у разных испытуемых, можно оценить, кто из них лучше реагирует на движущийся в пространстве объект.

Нами проведены замеры быстроты ЗМР на данной установке группы теннисистов разного уровня (новичков, опытных любителей и чемпионов на турнирах разного уровня, включая первенство России для ветеранов (8 человек)) и построили график зависимости значений ΔTi от длительности занятий Ис теннисом в годах (рис.4). Нижняя кривая - процент точных ответов в окрестности «финишного створа» в диапазоне -10 +10 мс. Верхняя кривая - то же для более широкого диапазона -30 +30 мс. Видно, что точность оценки момента прохождения шариком «финишного створа» тем выше, чем опытнее теннисист и выше его рейтинг как игрока. Эта зависимость близка к линейной. Это означает, что степень быстроты ЗМР можно поддерживать и развивать путем регулярных тренировок. И это отличает измерение быстроты ЗМР предлагаемым способом от времени простой зрительной реакции, которая составляет в среднем 180 мс и с возрастом только замедляется.

Пример:

В эксперименте на данной установке измеряют быстроту ЗМР мастера спорта по теннису, чемпионки России по ветеранам Л.П. В интервале -30 +30 мс она дала 74% попаданий («точность» ЗМР, параметр A) по сравнению с 40-50% попаданий у других опытных теннисистов и по сравнению с 30-40% попаданий у начинающих теннисистов.

Способ оценки зрительно-моторной реакции на движение объекта в пространстве, заключающийся в том, что испытуемый визуально наблюдает движущийся объект и реагирует на прохождение объекта через «финишный створ» нажатием на кнопку, отличающийся тем, что в качестве объекта наблюдения используют движущийся по желобу металлический шарик, проходящий последовательно через два индукционных датчика, первый - запускающий электросекундомер и второй, расположенный на уровне «финишного створа», останавливающий секундомер в момент его прохождения, устанавливая стандартное время То прохождения шариком расстояния между двумя датчиками, затем второй индукционный датчик отключают, а испытуемый останавливает секундомер в момент визуального прохождения шариком «финишного створа», нажимая на кнопку, таких повторов проводят от 50 до 100, после чего полученное число Tx сравнивают со стандартным временем To прохождения шариком расстояния между двумя датчиками, вычисляют разность между ними: ΔTi=Tx-To, строят для каждого испытуемого индивидуальную гистограмму числа попаданий N в % от общего числа учитываемых повторов во временные интервалы To±10 мс, To+20 мс и далее до значений To±100 мс, при этом значения ΔTi>To+100 мс считают как «пропуск», а значения ΔTi<To-100 мс - как «ложная тревога» и в оценке их не учитывают, и при наличии гистограммы с выраженным узким максимумом в интервалах от To±10 мс до To±30 мс, оценивают зрительно-моторную реакцию как точную - совпадение момента контакта нажатия на кнопку на уровне «финишного створа», а при наличии гистограммы с интервалами >To±30 мс оценивают зрительно-моторную реакцию как не точную - несовпадение момента контакта нажатия на кнопку на уровне «финишного створа», при этом преобладание точных ответов говорит о высоком функциональном состоянии нервной системы, а число попаданий N в интервал To±30 мс в процентах от общего числа учитываемых повторов принимают за меру «точности» зрительно-моторной реакции и сравнивают у разных испытуемых.