117 определение оптимальной длительности парных световых
advertisement
117 УДК 796.01:612 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПАРНЫХ СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ ВОЗБУЖДЕНИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ В.В. Роженцов*, М.М. Полевщиков, Р.Ю. Матвеев *ГОУ ВПО «Марийский государственный технический университет», Йошкар-Ола VRozhentsov@mail.ru ГОУ ВПО «Марийский государственный университет», Йошкар-Ола mmpol@yandex.ru Описан способ оценки времени возбуждения нервной системы, основанный на методе парных световых импульсов. Проведен анализ результатов исследований по определению оптимальной длительности импульсов. Ключевые слова: время возбуждения, парные световые импульсы, длительность импульсов. DETERMINATION OF THE OPTIMUM DURATION OF PAIR LIGHT IMPULSES FOR EVALUATION OF TIME EXCITATION OF THE NERVOUS SYSTEM V.V. Rozhentsov*, M.M. Polevschikov, R.Y. Matveev * Mari State Technical University, Yoshkar-Ola, VRozhentsov@mail.ru Mari State University, Yoshkar-Ola, mmpol@yandex.ru A method for estimating the time of excitation of the nervous system, based on the method of paired-pulse lasers. The analysis of the results of investigations to determine the optimum pulse duration. Key words: excitation time, paired light pulses, pulse duration. Введение вследствие перераспределения различных Согласно концепции И.П. Павлова, нерв- уровней возбуждения или в итоге встре- ные системы различаются по параметрам чи двух возбуждений, то есть торможение основных нервных процессов мозга — воз- не рассматривается буждения и торможения, характеризующих процесс [3]. как самостоятельный деятельность коры больших полушарий. Для оценки времени возбуждения, харак- Эти параметры понимаются как врожден- теризующего скорость возбудительных про- ные свойства, определяющие конститу- цессов, предложено предъявлять испытуе- циональный деятельности, мому последовательность парных световых ее генотип [1, 2]. Однако по современным импульсов длительностью tи, разделенных представлениям межимпульсным интервалом (МИИ) дли- вид нервной торможение возникает фундаментальные исследования №2, 2010 118 t Т tи Временная диаграмма τ последовательности парных световых импульсов. Примечание: Обозначения величин в тексте. тельностью τ, повторяющихся через интер- интервал повторения пар световых импуль- вал времени T [4], как показано на рис. 1. сов подбирался индивидуально для каждого Далее МИИ уменьшается до порогового испытуемого в пределах от 0,75 до 1,5 с, на- значения, при котором два импульса в паре чальная длительность МИИ принята равной сливается 40 мс. в один. Пороговое значение МИИ принимается равным времени возбуждения. Испытуемые выполнили, в соответствии с рекомендациями [6] серии по 13 измере- Экспериментально установлена зависи- ний времени возбуждения при каждой дли- мость времени возбуждения от длитель- тельности световых импульсов, 3 начальных ности световых импульсов. Имитационное результата из анализа и обработки исключа- моделирование показало, что при увеличе- лись. Измерения выполнялись бинокуляр- нии длительности световых импульсов бо- но в помещении, оборудованном в соответ- лее 180 мс время возбуждения не зависит ствии с требованиями СНиП 23–05–95 [7], от длительности световых импульсов [5], в первой половине дня с 9 до 12 часов с пе- однако оптимальная длительность световых рерывами от 25 до 30 минут на отдых между импульсов не определена. сериями измерений. Формирование парных Цель исследования световых импульсов, изменение длитель- Определение оптимальной длительности ности МИИ выполнялось с использованием парных световых импульсов. ПЭВМ Pentium III. Источником световых Материал и методы исследования импульсов служил светодиод желтого цвета В экспериментах участвовали 10 пред- диаметром 5 мм с силой света 3 мкд, разме- варительно обученных практически здоро- щаемый в районе ближней точки ясного ви- вых испытуемых 18–23 лет с нормальным дения. или скорректированным зрением. Исследо- На первом этапе каждого измерения дли- вание зависимости времени возбуждения тельность начального МИИ уменьшалась дис- от длительности парных световых импуль- кретно с шагом 0,5 мс до тех пор, пока испы- сов выполнялось при длительности свето- туемый не определял, что световые импульсы вых импульсов 150, 200, 250, 300, 350, 400, в паре слились в один. Затем длительность 450 и 500 мс. Для обеспечения комфортно- МИИ увеличивалась на 0,5 мс. На втором эта- сти зрительного восприятия при измерениях пе длительность МИИ уменьшалась дискрет- фундаментальные исследования №2, 2010 119 Рис. 2. Зависимость значений медианы распределения числа измерений времени возбуждения по группе испытуемых в период адаптации от длительности импульсов. По горизонтальной оси — длительность импульсов, по вертикальной — значение медианы. но с шагом 0,1 мс до тех пор, пока испытуемый не определял пороговую длительность МИИ. При статистической обработке индиви- — минимальное время адаптации при измерении времени возбуждения при разных длительностях импульсов; дуальных результатов измерений и оцен- — минимальное значение медианы распре- ке их погрешностей в соответствие с ГОСТ деления групповых среднеарифметических Р 50779.21–2004 вычислялись [8]: — среднеарифметическое значение результатов измерений х; ¯ — среднеквадратичное отклонение (СКО) результатов измерений. Для оценки групповых результатов измерений в соответствии с ГОСТ Р ИСО 16269–7– 2004 [9] вычислялась точечная оценка медиа- значений результатов измерений времени возбуждения при разных длительностях импульсов; — минимальное значение медианы распределения групповых среднеквадратических отклонений значений результатов измерений времени возбуждения при разных длительностях импульсов; — наиболее комфортная длительность пар- ны распределения результатов измерений М. ᷉ ных световых импульсов для их зрительного Статистическая обработка результатов изме- восприятия. рений выполнялась с использованием пакетов STATISTICA 6.0 и Microsoft Excel 2000XP. Результаты исследования и их обсуждение Определение оптимальной длительности При восприятии парных световых им- парных световых импульсов выполнялось пульсов наблюдается нестационарный про- по критериям: цесс, обусловленный наличием адаптации фундаментальные исследования №2, 2010 120 Рис. 3. Зависимость значений медианы распределения среднеарифметических значений результатов измерений времени возбуждения по группе испытуемых от длительности импульсов. По горизонтальной оси — длительность импульсов, по вертикальной — значение медианы Рис. 4. Зависимость значений медианы распределения среднеквадратических отклонений значений результатов измерений времени возбуждения по группе испытуемых от длительности импульсов. По горизонтальной оси — длительность импульсов, по вертикальной — значение медианы [3, 10], после которого происходит стаби- риод адаптации от длительности импульсов лизация измеряемых значений времени воз- tи представлена на рис. 2. буждения. Зависимость значений медианы Из анализа результатов статистической распределения числа измерений времени обработки данных измерений зависимо- возбуждения М᷉ по группе испытуемых в пе- сти времени возбуждения от длительно- фундаментальные исследования №2, 2010 121 сти парных световых импульсов следует, сти парных световых импульсов по груп- что оптимальной длительностью парных пе испытуемых следует, что оптимальной световых импульсов по критерию мини- длительностью парных световых импуль- мального времени адаптации является сов по критериям минимального значения длительность, равная 150 и 200 мс. медианы распределения среднеарифмети- Зависимость значений медианы распре- ческих значений и среднеквадратических деления среднеарифметических значений отклонений значений результатов изме- результатов измерений времени возбужде- рений времени возбуждения при разных ния по группе испытуемых от длительно- длительностях импульсов является дли- сти импульсов tи представлена на рис. 3. тельность, равная 200 мс. Зависимость значений медианы рас- В ходе исследования зависимости вре- пределения среднеквадратических откло- мени возбуждения от длительности свето- нений значений результатов измерений вых импульсов установлено, что комфорт- времени возбуждения по группе испытуе- ность зрительного восприятия парных мых от длительности импульсов tи пред- световых импульсов зависит от длитель- ставлена на рис. 4. ности импульсов. Число испытуемых Из анализа результатов статистической в группе и наиболее комфортная для них обработки данных измерений зависимо- длительности импульсов приведены в та- сти времени возбуждения от длительно- блице. Значения комфортных длительностей световых импульсов, мс Длительность световых импульсов Число испытуемых 150 200 250 300 350 400 450 500 2 6 2 - - - - - Из анализа результатов определения минимального значения медианы распре- импульсов деления среднеарифметических значений следует, что оптимальной длительностью и среднеквадратических отклонений зна- парных световых импульсов по критерию чений времени возбуждения и комфорт- комфортности их зрительного восприятия ности зрительного восприятия является является длительность, равная 200 мс. длительность, равная 200 мс. комфортной длительности Заключение При оценке времени возбуждения, характеризующего скорость возбудительных Работа поддержке выполнена при финансовой Минобрнауки РФ (проект № 2.2.3.3/2048). процессов, оптимальной длительностью Список литературы парных световых импульсов по крите- 1. Высшая нервная деятельность // Большая риям минимального времени адаптации, советская энциклопедия. — 2-е изд. — Т. 9 / гл. фундаментальные исследования №2, 2010 122 ред. Б.А. Введенский. — М.: Гос. научн. изд-во 6. Шайтор Э.П. Описание стандартной мето- «Большая советская энциклопедия», 1951. — дики измерения критической частоты слияния С. 504–507. мельканий // Физиология человека. — 1975. — 2. Типы нервной системы // Большая советская энциклопедия. — 2-е изд. — Т. 42 / гл. Т. 1, № 3. — С. 570–572. 7. СНиП 23–05–95. Естественное и искус- ред. Б.А. Введенский. — М.: Гос. научн. изд-во ственное «Большая советская энциклопедия», 1956. — и правила Российской Федерации. — М.: Изд–во С. 455–456. стандартов, 1995. — 30 с. 3. Методы и портативная аппаратура для исследования освещение. Строительные нормы 8. ГОСТ Р 50779.21–2004. Правила определе- индивидуально-психологических ния и методы расчета статистических характери- различий человека / Н.М. Пейсахов, А.П. Кашин, стик по выборочным данным. — Ч. 1: Нормаль- Г.Г. Баранов, Р.Г. Вагапов; под ред. В.М. Шадри- ное распределение. — М.: Изд–во стандартов, на. — Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1976. — 2004. — 43 с. 238 с. 9. ГОСТ Р ИСО 16269–7–2004. Статистиче- 4. Роженцов В.В., Алиев М.Т. Способ опреде- ское представление данных. Медиана. Опреде- ления времени возбуждения зрительного ана- ление точечной оценки и доверительных интер- лизатора человека // Патент России № 2231293, валов. — М.: Изд–во стандартов, 2004. — 11 с. 2004. Бюл. № 18. 10. Приборы и комплексы для психофизио- 5. Роженцов В.В. Методы и средства контроля логических исследований. Исследования, раз- функционального состояния человека на основе работка, применение / под ред. В.А. Викторова, временных характеристик зрительного анали- Е.В. Матвеева. — М.: ЗАО «ВНИИМП–ВИТА», затора: Автореф. дис. докт. техн. наук. — Казань, 2002. — 228 с. 2007. — 32 с. фундаментальные исследования №2, 2010
