Порядок выполнения работы. 1. Для расчета времени простоя измеряется перемещение (в см) между скачками на кривой и местами, в которых кривая

1. Для расчета времени простоя измеряется перемещение (в см) между скачками на кривой и местами, в которых кривая, проведенная испытуемым, идет вверх или вниз. Это перемещение делится на скорость барабана (в см/с), чтобы получить значения времени простоя (в с).

2. Для расчета времени слежения, измеряется расстояние между концом времени простоя и местом, в котором линия, проведенная испытуемым, опять выравнивается. Аналогично случаю с временем простоя это значение расстояния также делится на скорость барабана.

3. Среднее значение времени простоя рассчитывается на основании значений, полученных в ходе 10 измерений при конкретной скорости для каждого измерения. Это среднее значение отображает время реакции при скорости барабана в данном эксперименте. В зависимости от испытуемого (настроение, употребление алкоголя, возраст и т.д.) и экспериментальных условий (шум и т.д.) оно варьируется от 0,1 до 0,5 с.

Контрольные вопросы и задания.

1. Что такое двигательная реакция человека?

2. Дать определение реакционной способности человека.

3. Назовите два основных типа простой двигательной реакции.

4. Какие факторы влияют на скорость реакции человека?

5. Как определяется пороговая частота?

6. Что представляет собой время слежения?

7. Что представляет собой время простоя?

8. В каких пределах колеблется значение времени простоя?

9. Назовите составляющие биологического контура управления.

10. Кривая реакции, ее назначение.

Лабораторная работа № 12

ЭЛЕКТРООКУЛОГРАФИЯ

Приборы и принадлежност: Универсальная установка Кобра 3, источник питания 12 В/2 A, программное обеспечение, биоусилитель, электроды для регистрации ЭОГ, соединительные провода для электродов, проводящий гель, лейкопластырь, соединительные провода (красный, синий).

Цель работы: записать измерение электрического поля, вызванное движением глаз при чтении, используя электроды, прикрепленные к коже в области глаз. Получить электроокулограмму у взрослого человека, 6-летнего ребенка и, если возможно, у человека, обладающего техникой скорочтения. Оценить скорость горизонтального движения глаз, рассчитать период.

Краткая теория

Глаз человека приводится в движение шестью наружными мышцами (Рис. 1). Эти мышцы могут действовать координированно по совершенно различным программам. Благодаря тому, что глаз лежит в глазнице, как мячик в ямке, он может двигаться под многими разными углами, что служит предпосылкой для разных программ, направляющих взор. Относительно координат головы глаз совершает горизонтальные, вертикальные или вращательные движения. Вертикальные и горизонтальные движения могут перемещать зрительную ось почти до краев глазницы. При их сочетании глаз движется по диагонали в направлениях, которые задаются по желанию соответствующим программированием наружных мышц глаза.

Содружественные движения глаза; конвергенции, дивергенция. Когда человек с нормальным бинокулярным зрением смотрит вокруг себя, его глаза движутся настолько координированно, что изображение объекта, фиксируемого в каждый момент (точнее, точка на объекте), падает в середину центральной ямки обоих глаз. Более внимательное наблюдение за их движением позволяет различить две «программы».

Рис. 1. Схема расположения наружных глазных мышц н глазного яблока в глазнице.

Во-первых, глаза могут двигаться вместе вверх, вниз, влево или вправо. Оба глаза движутся в одном направлении по отношению к координатам головы. Эти бинокулярные движения называются содружественными.

Во-вторых, если человек смотрит попеременно на близкие и далекие предметы, то глаза совершают приблизительно зеркальные движения относительно координат головы. При таких движениях угол между зрительными осями обоих глаз меняется. При фиксации далекой точки зрительные оси почти параллельны. Если взор переводится на ближнюю точку, зрительные оси сходятся (конвергентные движения). При последующей повторной фиксации отдаленного объекта глазные оси расходятся, совершая дивергентное движение, пока снова не станут почти параллельными. Конвергентные и дивергентные движения могут происходить одновременно с сопряженными, например, в том случае, когда взор смещается с далекого объекта, находящегося справа, к ближнему объекту слева.

Вращательные движения глаз во фронтальной плоскости тоже координируются бинокулярно. Например, когда голова наклонена в сторону, происходит легкое «компенсаторное вращение» глаз.

Динамика движений глаз. Когда вы смотрите без определенной цели, ваши глаза движутся от одной фиксационной точки к другой быстрыми скачками (саккадами). Амплитуда саккад может составлять всего лишь несколько угловых минут (микросаккады) или же много градусов; так, например, перевод фиксационной точки с правой половины поля зрения на левую осуществляется путем большой саккады. Длительность саккад варьирует приблизительно от 10 до 80 мс. Большие саккады часто происходят вместе с дополнительными движениями головы. Саккады разделены периодами фиксации, которые длятся обычно от 150 до 300 мс.

Движущийся объект сопровождается медленными следящими движениями глаз, если только скорость движения не слишком велика. При быстроте движения меньше 120 градусов в секунду угловая скорость движения глаз приблизительно соответствует скорости движущегося объекта. Функция медленных следящих движений состоит в том, чтобы удерживать изображения фиксируемого движущегося предмета в середине центральных ямок, т.е. в положении, где острота зрения наибольшая. При угловой скорости движущегося объекта, превышающей 150 градусов в секунду, глаза не поспевают за объектом: несмотря на старания уследить за ним, его изображение не попадает на одну и ту же точку на сетчатке.

Следящие движения, саккады и периоды фиксации представляют собой разные формы движений, управляемых различными «программами», заложенными в глазодвигательной системе ствола мозга. В течение довольно длительных периодов произвольной фиксации (длительностью 0,5-2 с) происходит медленный низкоамплитудный «дрейф» точки фиксации. Даже во время наилучшей фиксации на нее накладывается «микротремор» глаз-движения очень малой амплитуды (Г) с доминирующим частотным компонентом от 80 до 120 Гц.

Движения бинокулярной фиксации. Во время конвергентных и дивергентных движений глазодвигательные системы, управляющие движениями обоих глаз, подчиняются нейронной программе, координирующей их одновременное движение. Когда система, управляющая взором, не может привести зрительные оси обоих глаз к одной и той же точке, возникает «косоглазие», или стробизм, и изображения, попадающие на центральные ямки двух глаз, не одинаковы. В таком случае может произойти мешающее двоение в глазах.

Механизмы, управляющие взором, устанавливают отношение между возбуждением и торможением глазодвигательных мотонейронов ствола мозга, а эти последние в свою очередь определяют относительную степень сокращения наружных глазных мышц.

Рис. 2. Схема подкорковых центров, управляющих горизонтальными движениями глаз.

На рис. 2 весьма схематично показана нейронная система, осуществляющая горизонтальные движения глаз. «Центры» бинокулярного управления взором лежат в области ретикулярной формации моста и среднего мозга, в верхних бугорках и в претектальной области. Микроэлектродные отведения от ретикулярной формации ствола мозга показали, что саккадические движения глаз регулируются ретикулярной нейронной системой, отличной от системы, управляющей медленными следящими движениями.

Центры ствола мозга, управляющие бинокулярными движениями, сами управляются входами от зрительной коры и «фронтального глазного поля» коры больших полушарий. Эти нейронные связи имеют значение для корреляций между конфигурацией зрительных стимулов и сканирующим движением глаз и для управления следящими движениями. Нервные клетки в верхних бугорках и претектальной области получают зрительные афференты через кору, а также прямо от глаз по коллатералям некоторых аксонов зрительного нерва.

На рис. 2 показаны также связи органов равновесия (лабиринтов) со стволовыми центрами монокулярных и бинокулярных движений. Эти связи имеют непосредственное отношение к рефлекторным изменениям положения глаз, вызываемым изменениями положения головы. Но как правило, у бодрствующего человека глазодвигательные рефлексы, возникающие при возбуждении лабиринтов, маскируются другими нервными командами, управляющими движениями глаз. Лабиринтные глазодвигательные рефлексы имеют значение главным образом для «удержания» точки фиксации при внезапном движении головы. Но рецепторы в лабиринте могут быть возбуждены искусственно или патологически настолько, что вестибулярное возбуждение становится единственным фактором, определяющим движение глаз. В таких условиях возникают вестибулярный нистагм и связанное с ним головокружение.

Точная регуляция движений глаз в особенности при медленных следящих движениях, хотя в известной степени это касается и точности саккад возможна при нормальном состоянии мозжечка. В мозжечке вестибулярные и зрительные сигналы перерабатываются в сочетании с сигналами, отражающими положение глаз и головы. Результаты этого анализа передаются по мозжечковым эфферентным путям к стволовым центрам, управляющим бинокулярным движением.

Повседневный опыт показывает, что движения глаз могут быть показателем «внутреннего психологического состояния». Внимание, усталость, интерес, страх и безразличие-все это меняет частоту и амплитуду саккад.

Простым и часто применяемым методом измерения движения глаз, полезным для диагностики, является электроокулография. Она использует то обстоятельство, что между роговицей и сетчаткой каждого глаза имеется разность потенциалов корнеоретинальный постоянный потенциал. Это значит, что глаз является диполем, в котором роговица электроположительна по отношению к сетчатке (рис. 3).

Рис. 3. На рисунке показано положение электродов при электроокулографии и электроокулограмма оптокинетического нистагма.

Регистрирующие электроды укрепляются пастой на коже над костным краем глазницы над и под глазом, а также у носа и виска. При движении переднего полюса глаза в сторону одного из электродов между соответствующей парой электродов создается разность потенциала, потому что это движение меняет направление оси электрического диполя. Напряжение, отводимое каждой парой электродов, приблизительно пропорционально смещению глаза в глазнице. Таким образом, электроокулограмма позволяет проследить за положением глаза относительно координат головы.

Движения глаз и зрительное восприятие; нистагм. Сначала рассмотрим только горизонтальные движения. На рис. 4 дана электроокулограмма, зарегистрированная при чтении: испытуемый прочел в книге три строчки. В этой записи движение глаз влево вызывает отклонение кривой вверх, а движение вправо - отклонение вниз. Видно, что глаза совершают при чтении быстрые саккады с короткими периодами фиксации между саккадами. Когда точка фиксации достигает конца строчки, она перепрыгивает к началу следующей строчки одной саккадой. В зависимости от амплитуды саккады длятся от 10 до 80 мс; средняя угловая скорость движения глаз составляет от 200°/с до 600°/с.

При рассматривании движущегося стимула возможно циклическое чередование саккад и медленных следящих движений

Рис. 4. Движения глаз при чтении трех строк текста.

Каждая строка сканируется пятью или шестью саккадами. В точках А более крупная саккада возвращает глаз к началу следующей строки.

Если смотреть на ландшафт через боковое окно автомобиля или поезда, то глаза попеременно совершают сопряженные медленные горизонтальные движения и быстрые саккады. Во время медленных следящих движений изображение фиксируемого объекта удерживается вблизи центральной ямки. Иными словами, это движение следует за относительным движением объекта. Чередование саккад и медленных следящих движений называется нистагмом. Описанный выше пример-это оптокинетический нистагм, называемый так, потому что он вызывается движущимися оптическими стимулами.

Оптокинетический нистагм легко вызвать у человека, фиксирующего деления на сантиметровой ленте, которую экспериментатор передвигает в горизонтальном или вертикальном направлении. Условились обозначать направление нистагма по направлению быстрой фазы (по саккадам). Таким образом, когда лента движется вправо, если смотреть от наблюдателя, возникает «левый оптокинетический нистагм» - медленные следящие движения вправо сменяются саккадами влево, которые, меняя положение глаз, позволяют установить новую точку фиксации. Стимулом, обычно применяемым для более точного анализа оптокинетического нистагма, служит изображение движущихся горизонтально или вертикально светлых и темных полос, проецируемых на внутреннюю поверхность полуцилиндра.

Движения глаз при обычном рассматривании предметов. Если мы рассматриваем хорошо структурированное изображение, то попеременно возникают саккады и периоды фиксации. Глаз может двигаться в любом направлении. При чтении зрительная информация получается только в периоды фиксации. Фиксационные точки располагаются предпочтительно в начале строчки и в начале слова, в особенности если оно начинается с прописной буквы. Длинное слово может фиксироваться в нескольких точках. Впрочем, вероятность фиксации определяется не только физической структурой текста, но и значением слов. В длинном тексте на одной и той же последовательности слов точки фиксации могут быть в разных местах, когда значение этих слов меняется в зависимости от контекста. Это наблюдение показывает, что во время чтения сенсорная речевая зона в верхней височной извилине коры (зона Вернике) тоже влияет на движение глаз.

Основные амплитудные, временные и относительные показатели электроокулограммы изменяются по-разному при различно локализованных и отличающихся по генезу патологических состояниях. Результаты электроокулографических исследований или их сопоставление с данными других электрофизиологических и клинических методов исследования позволяют решить следующие диагностические задачи:

§ подтвердить диагноз заболеваний, для которых изменения ЭОГ являются патогномоничными;

§ провести дифференциальную диагностику заболеваний с неясной или сходной клинической картиной;

§ дать оценку функционального состояния сетчатки при непрозрачных глазных средах (например, при катаракте) для прогнозирования зрительных функций после хирургического лечения;

§ осуществлять динамический контроль за течением заболевания и эффективностью проводимого лечения;

§ как объективный метод исследования ЭОГ может быть широко использована в экспертизе трудоспособности, для выявления профессиональной пригодности, в диагностике профпатологии, а также для оценки функционального состояния органа зрения при профотборе и при решении вопроса о воинской пригодности в сложных для диагностики случаях.

Рис. 12.5. Экспериментальная установка