Современная нейрофизиология: от молекул к сознанию



Pdf просмотр
Дата11.10.2017
Размер5,82 Mb.

Движения глаз и зрительное восприятие
профессор А.В. Латанов кафедра высшей нервной деятельности биологический ф-т МГУ
www.neurobiology.ru info@neurobiology.ru
СОВРЕМЕННАЯ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ:
ОТ МОЛЕКУЛ К СОЗНАНИЮ

Как мы смотрим на мир
2

Зачем мы совершаем движения глаз?
Центральная ямка сетчатки человека (около 0,5 мм в диаметре, 2 угл. град. зрительного поля ) обеспечивает
предметное зрение
, необходимое для распознавания деталей объектов.
22 мм оптический аппарат сетчатка: нейронный аппарат центральная ямка центральная ямка
3

Зачем мы совершаем движения глаз?
Наше внимание выделяет «выпуклые» (значимые) области зрительной сцены и управляет взором, чтобы распознать их детали
4

Зачем мы совершаем движения глаз?
Наше внимание сканирует зрительную сцену и выделяет «выпуклые» (значимые) области для распознавания их деталей
5

Зачем мы совершаем движения глаз?
Примеры распределения внимания по зрительной сцене
6

2
3
1
1
1
1
1
1
1
Зачем мы совершаем движения глаз?
«ландшафт» внимания
1
1
1
1
2
1
1
1
3
Наше внимание выделяет «выпуклые» области зрительной сцены (объекты 2 и 3 из множества объектов 1) и направляет на них взор, чтобы распознать их детали.
Чем больше различия объектов 2 и 3 от множества объектов 1, тем выше уровень внимания.
7

Попробуйте здесь что-нибудь рассмотреть!
8

WHERE’S WALLY?
Попробуйте здесь найти персонаж!
9

Зона четкого видения у человека составляет всего 2 угл.град.
!!!
мелкие детали мелкие детали движение перепады яркости движение перепады яркости
10

Что мы видим в центральной ямке при чтении?
2
град.
2 град.
5
град.
11

Что мы видим в центральной ямке при чтении?
Мы можем распознавать в среднем 4-5 букв слева от точки фиксации и 8-11 справа при обычных размерах шрифта
2 град.
Точка фиксации
25% 45% 75%100% 75% 45% 25%
Четкость
12

Типы движений глаз
Микродвижения
Тремор – мелкие частые колебания глаз. Средняя амплитуда – 20''–40'', частота до 250–270 Гц. В результате тремора ось глаза описывает эллипсоподобные фигуры. Это естественный двигательный фон окуломоторной активности, не поддающийся произвольному контролю.
Дрейф – медленные плавные микродвижения. В ходе фиксации объекта на них приходится 97% времени.
Микросаккады – быстрые движения глаз продолжительностью 10–20 мс. Диапазон амплитуды
2'
–50'. Необходимы для устойчивой фиксации объекта.
дрейф
микросаккада
тремор
<1
град.
13

Типы движений глаз
Макродвижения изменяют положение взора
Макросаккады – резкие изменения позиции глаза, высокая скоростью (до 900º/с) и точность.
Амплитуда от 40’– 50’ до 50– 60º,
Прослеживающие движения – плавные перемещения глаз, сопровождающие плавное движение объектов в поле зрения. Обеспечивают сохранение изображения фиксируемого объекта в зоне наилучшего видения (на центральной ямке).
Вергентные движения – сведение (конвергенция) или разведение (дивергенция) оптических осей глаз. Включены в процесс стереоскопического зрения, обеспечивают необходимое соответствие проекций объекта на сетчатках обоих глаз.
Нистагм – устойчивая окуломоторная структура, включающая чередование саккад и плавных прослеживающих движений.
Торзионные движения – вращение глаз относительно оптической оси. Амплитуда отграничена 10º. Основное назначение – частичная компенсация наклонов головы относительно гравитационной вертикали.
14

«Главные» движения глаз - саккады
один
три
два
Макросаккады
резкие изменения позиции глаза, высокая скоростью и точность. Амплитуда от 40’– 50’ до 50– 60º.
Саккады при рассматривании изображения на экране
15

Неподвижное состояние глаз – фиксации
во время фиксаций происходит распознавание деталей объектов
16

Неподвижное состояние глаз – фиксация
во время фиксаций происходит распознавание букв и слов при чтении
2 град.
17

22 мм
Фиксации и саккады
18

Двигательные центры управления глазными мышцами
19

Двигательные центры управления глазными мышцами
20

Нейронные сети управления движениями глаз
21

Мозговые центры, управляющие движениями глаз у обезьян
22

Мозговые центры, управляющие движениями глаз у человека
23

Механическая регистрация движений глаз:
вековая история
Untersuchungen über die Bewegung der Augen beim
Schreiben
von August Ahrens. Rostock, C. Boldt, 1891 24

Механическая регистрация движений глаз:
вековая история
1 2
3 4
5 6
Движения глаз при чтении 6 строк (обозначены цифрами)
длина строк 98 мм на расстоянии 35,5 см (15 угл. град.)
малые точки - отметки времени 6,8 мс большие точки - фиксации
25

1935
Оптическая регистрация движений глаз
:
вековая история
Частота регистрации - 1/30 с
-1 26

Оптическая регистрация движений глаз:
полувековая история
27

Оптическая регистрация движений глаз: полувековая история
28

Длина пленки 400 футов - запись 30 мин. с частотой съемки 8 кадр/с
Оптическая регистрация движений глаз: полувековая история
29

Цифровая регистрация движений глаз: современность
30

Электроокулография
В основе этого метода лежит дипольное свойство глазного яблока: роговица имеет положительный заряд, а сетчатка отрицательный. Электрическая и оптическая оси глазного яблока практически совпадают, поэтому электроокулограмма может служить показателем направления взора.
Электрическая регистрация движений глаз
(
электроокулография): во все времена
31

Чашечковые хлорсеребряные электроды заполняют электропроводным гелем и размещают на поверхности кожи вблизи глазных впадин.
Электроды для регистрации электроокулограммы
32

Трекинг в науке
1 2
3 4
5 6
33

Внимание и движения глаз
Произвольное внимание
управляет глазодвигательной системой, обеспечивающей поиск зрительных объектов для их распознавания и восприятия.
Паттерны движений нормального испытуемого глаз варьируют в зависимости от зрительной задачи
(указаны числами, по Б.А. Карпову и А.Л. Ярбусу)
А.Л. Ярбус
1914-1986 34
свободное рассматривание инструкция: определить возраст персонажей
Особенности движений глаз при разных задачах
35

Внимание и движения глаз
Произвольное внимание
нарушается у больного с массивным поражением лобных долей, что приводит к нарушению управления глазодвигательной системой
Паттерны движений глаз при поражении лобных долей хаотичны и не зависят от зрительной задачи
(по Б.А. Карпову и А.Л. Ярбусу)
36

Эксперименты А.Л. Ярбуса:
взор сканирует неоднородности зрительной сцены
37

Что мы видим во время фиксаций
38

Две подсистемы зрения
Пространственное
динамическое зрение, ambient processing
Предметное
статическое зрение,
focal processing
39

Два режима зрения
пространственная обработка
распознавание объектов
динамическое зрение, статическое зрение,
ambient processing focal processing
40

Два режима зрения
пространственная обработка
динамическое зрение,
ambient processing
41

Два режима зрения
распознавание объектов
статическое зрение,
focal processing
42

Два режима (две моды) зрения
динамическое зрение
статическое зрение
длительность фиксаций
<
180 мс амплитуда саккад > 6 град.
длительность фиксаций
>
180 мс амплитуда саккад < 6 град.
Функции:
динамическое зрение – быстрое сканирование зрительной сцены
статическое зрение – распознавание тонких деталей зрительных объектов
43

Два режима зрения
Длительность
фиксаций
Амплитуда
саккад
44

Два режима зрения
Эксперименты из работы Unema et al., 2005
Экспозиция 20 с
После испытуемым задавали вопросы и просили ответить «да/нет»:
«В левой части было больше предметов?»
-
«пространственный» тип вопроса
«Справа вверху висела картина?»
-
«предметный» тип вопроса
45

Два режима зрения
Длительность фиксаций (мс)
Амплитуда саккад (град.)
в зависимости от времени рассматривания (с)
В течение 4 с наступает «насыщение» параметров.
В начале просмотра доминирует режим динамического зрения.
После 4-ой секунды начинает доминировать режим статического зрения.
46

Произвольный просмотр
Определить эпоху
Различия паттернов движений глаз при произвольном просмотре и просмотре с заданием
47

Произвольный просмотр
Выполнение задания:
«определите историческую эпоху»
Различия паттернов движений глаз при произвольном просмотре и просмотре с заданием
48

Чтение текстов
(точки соответствуют фиксациям, числа – их длительности, мс)
49

Чтение текстов
однозначное предложение
50

Чтение текстов
предложение с временной неоднозначностью
51

Особенности чтения нот с листа
Чтение нот с листа – это исполнение незнакомой пьесы в темпе и характере, задуманным композитором без предварительного проигрывания
52

Оборудование
Кабинетный рояль фирмы
YAMAHA
Видеоокулограф Arrington Research 30Hz
Диктофон Olympus LS-5
Видеокамера
53

Обработка данных
Координаты глаз в пространстве относительно головы
Движения головы относительно окружающего пространства
54

Исполняемые произведения
И.С. Бах – маленькая прелюдия ре минор
Л. Бетховен – тема (А) и вариация
(Б) ля мажор
55

Фиксации и саккады при чтении нот в зависимости от произведения
56

Зрительно-моторная задержка
ЗМЗ
Зрительно-моторная задержка (ЗМЗ) – параметр, оценивающий задержку от прочтения нотного текста до его воспроизведения.
Зависит от рабочей памяти пианиста – способность удержания зрительной информации
(нотных знаков) до их исполнения (мануальных действий).
57

Трекинг в медицине
БОЛЕЗНЬ ПАРКИНСОНА
59

Здоровый испытуемый без неврологической симптоматики, 65 лет
Пациент с болезнью Паркинсона, 58 лет
– длительность фиксации
– саккада
Движения глаз при болезни Паркинсона
Для пациентов с болезнью Паркинсона характерны гипометричные саккады, глаз достигает цели несколькими скачками.
Электроокулограмма
60

1
– центр управления вертикальными движениями глаз
2
– центр управления горизонтальными движениями глаз
ПРОГРЕССИРУЮЩИЙ НАДЪЯДЕРНЫЙ ПАРАЛИЧ
61

Движения глаз при прогрессирующем надъядерном параличе
Гипометрия на ранних стадиях
Замедление вертикальных саккад
Полное выпадение вертикальных движений на поздних стадиях
62

Трекинг в рекламе
Красная область цветовой гаммы соответствует большему времени нахождения взора в определенной части зрительного поля
63

Трекинг и безопасность движения
64

Трекинг и Web-навигация
F
- паттерн
65

Трекинг в образовании
66

67

68

«Ландшафт» внимания при усвоении
учебного материала
Изучил таблицу
(
32% времени)
Проигнорировал таблицу
(
4% времени)
69

Движения глаз при чтении текстов
Диаметр окружностей пропорционален длительности фиксаций взора на данном фрагменте текста.
По мере чтения число фиксаций сокращается, а их длительность укорачивается.
Амплитуда саккад увеличивается.
70

Трекинг в архитектуре
Качество объектов
существенно влияет на
внимание
испытуемых.
Взор испытуемые избегает «
неприятных
» изображений, состоящих из мелких однородных элементов, которые не несут в себе информационной значимости и часто вызывают неприятные ощущения и даже иллюзии движения.
71



Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©stomatologo.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница