Исследование временных параметров зрительного восприятия при дозированном предъявлении изображений

Одна из интереснейших проблем для изучения зрения – определение минимального времени, необходимого для восприятия объектов, формы и их цвета.

Исследование временных параметров зрительного восприятия при дозированном предъявлении изображений

Дипломная работа

Биология

Другие дипломы по предмету

Биология

Сдать работу со 100% гаранией

ИССЛЕДОВАНИЕ ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ ПРИ ДОЗИРОВАННОМ ПРЕДЪЯВЛЕНИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Сложная структура сетчатки

1.2 Рецептивные поля

1.3 Дирекционная чувствительность

1.4 Цветовое зрение

1.5 Временные характеристики зрительного акта

1.6 Роль движения глаз в зрительном акте

Глава 2. Методы исследования

2.1 Объект исследования

2.2 Оборудование

2.3 Жидкокристаллические светоклапаны

2.4 Объяснение процедуры исследования

2.5 Проведение эксперимента

2.6 Тест – изображения

Глава 3. Результаты исследования

3.1 Исследование наблюдателей группы 1 (с нормальным зрением)

3.2 Исследование наблюдателей группы 2 (со сниженной остротой зрения)

3.3 Исследование наблюдателей группы 3 (с восстановленной глазодвигательной функцией)

Глава 4. Обсуждение результатов

Глава 5. Практическое применение

Выводы

Список литературы

Введение

Актуальность проблемы

Одна из интереснейших проблем для изучения зрения – определение минимального времени, необходимого для восприятия объектов, формы и их цвета. В литературе нет однозначных данных о минимальных временных характеристиках, необходимых для узнавания объектов окружающей среды. Методики проведения подобных экспериментов сильно разнятся. Большинство экспериментов далеки от естественных условий восприятия зрительной системой окружающего мира. Подобные исследования расширят наши знания о зрительном процессе восприятия, что является актуальным в исследованиях физиологических механизмов работы зрительной системы.

Новизна данной работы заключается в том, что для исследований временных параметров порций зрительных сигналов использовались «жидкокристаллические светоклапаны», благодаря которым условия получения данных о временных характеристиках зрительного акта наиболее приближены к естественным.

Цель исследования:

Определить временные параметры подачи зрительных сигналов, необходимых для узнавания простых, средней сложности, сложных тест-изображений и тест-изображений «Цифры цветные».

Задачи: зрительный сигнал жидкокристаллический светоклапан

Создать методику исследования временных параметров зрительной системы с помощью «жидкокристаллических светоклапанов».

Создать комплект простых, средней сложности, сложных тест-изображений и тест-изображений «Цифры цветные».

Определить временные параметры подачи зрительных сигналов, необходимых для узнавания изображений различной сложности лицами с нормальным зрением.

Определить временные параметры подачи зрительных сигналов, необходимых для узнавания изображений различной сложности лицами со сниженной остротой зрения – амблиопией. (Амблиопия– сниженная острота зрения, не поддающаяся коррекции с помощью очков или контактных линз).

Определить временные параметры подачи зрительных сигналов, необходимых для узнавания изображений различной сложности лицами с восстановленной глазодвигательной функцией.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Сложная структура сетчатки

Анализ окружающего мира зависит от информации, поступающей от сетчатки, где происходит первая стадия обработки, устанавливающая пределы нашего восприятия. А.А. Ухтомский писал, что «в зрительной рецепции предметов человек руководится отнюдь не исключительно тем диопторическим построением, которое получаем мы в отдельной камере глаза, но прежде всего проекцией сетчаткового образа на кору полушарий и затем теми связями, которые входят в кортикальный образ, по мере его формирования, со стороны одновременных рецепций слухового, вестибулярного, тактильного и проприоцептивного аппаратов. Окончательный зрительный образ есть плод разнообразной практической корреляции и проверки» [1].

Сетчатка – это часть мозга, сложная фоточувствительная ткань глаза. Она состоит из трех слоев тел нервных клеток, разделенных двумя слоями синапсов, образованных аксонами и дендритами этих клеток [2]. Путь нервных импульсов, возбуждаемых светом и позволяющий нам воспринимать окружающие нас объекты, их форму, размер, цвет, начинается на сетчатке [3].

В сетчатке шесть основных типов нервных клеток (фоторецепторные, горизонтальные, биполярные, интерплексиформные, амакриновые, ганглиозные) и один тип глиальных клеток (мюллеровы). Считается, что нервные клетки сетчатки организованы в девять слоев. Мюллеровы клетки распределены между нервными элементами по всей глубине сетчатки [4].

Общая схема прохождения информации по сетчатке была предложена Сантьяго Рамон-и-Кахалем в конце 19 века, писал в своей работе Дж.Г.Николлc [3]. Ч. Пэдхем и Дж. Сондерс [5] в своей работе предполагали, что согласно подобной схеме направление передачи идет от фоторецепторов к биполярным и ганглиозным клеткам, а от них – по зрительному нерву к наружному коленчатому телу, откуда направляется в зрительную область коры головного мозга.

1.2 Рецептивные поля

Множество попыток понять функционирование сетчатки было сделано на основе ее синаптической организации. Кодирование зрительных сигналов в сетчатке можно лучше всего изучить при помощи анализа нейронных механизмов функционирования рецептивных полей, являющихся элементарными блоками, из которых строится система восприятия зрительных образов [3].

Концепция рецептивных полей имеет фундаментальный характер и появилась благодаря исследованиям С. Куффлера [6], во время которых он освещал различные зоны сетчатки. Данная концепция стала ключом к пониманию значения сигналов как на уровне сетчатки, так и на последующих стадиях в коре. «Сам термин рецептивное поле был введен Ч.С. Шеррингтоном [7] по отношению к рефлексам и в дальнейшем использован в зрительной системе Х.К. Хартлайном [8]» – писал Дж.Г. Николлс с соавторами [3]. Рецептивное поле нейрона зрительной системы может быть охарактеризовано как «зона сетчатки, при попадании света на которую может изменяться активность данного нейрона» [3]. Согласно определению, освещение за пределами поля не влияет на импульсацию, а эта зона может быть подразделена на несколько областей, освещение некоторых из которых увеличивает активность, а других подавляет [9]. Данная характеристика рецептивных полей может быть применена по отношению к биполярным и ганглиозным клеткам, клеткам НКТ и других зрительных областей головного мозга.

Основная физиологическая классификация рецептивных полей клеток сетчатки – подразделение их на имеющиеся on-центр, off-центр, on/off-центр. Все три типа рецептивных полей имеют оппонентную организацию центра и периферии. Стимуляция разных частей рецептивных полей дает качественно различные реакции [4]. Концентрические поля с on- и off-центрами были впервые описаны на ганглиозных клетках, что связано с простотой и удобством их изучения, благодаря строению этих клеток.

«Включение света в центре поля on-клеток генерирует в них залп импульсов. Включение света на периферии поля тормозит какую-либо активность этих клеток, а при выключении света возникает залп потенциального действия. Напротив, включение света в центре off-поля тормозит активность, а включение вызывает возникновение залпа. Включение света на периферии также инициирует залп» – писал К.Ю. Смит [4].

Ганглиозные клетки отвечают активностью только на изменения освещенности, и, при постоянной освещенности, в аксонах регистрируется лишь небольшая активность.

Согласно Д.Х. Хьюбелу [2], клетки с подобными рецептивными полями получают входные сигналы от сильно перекрывающихся групп рецепторов (то есть рецептивных полей). Вследствие дивергенции, при которой на каждом уровне одна клетка образует синапсы со многими другими клетками, один рецептор может оказывать влияние на сотни или тысячи ганглиозных клеток. Он будет находиться в центрах рецептивных полей одних клеток и на периферии полей других клеток. Этот рецептор будет возбуждать некоторые нейроны через их центры, если это клетки с on- центром, или через их периферию, если это клетки с off-центром; и он будет одновременно тормозить другие нейроны через их центры или периферию. Таким образом, маленькое световое пятнышко, появившееся на сетчатке, может вызвать разнообразную активность многих клеток [2].

Дж.Г. Николлc с соавторами [3] утверждает, что ганглиозные клетки сетчатки проецируют свои отростки в латеральное коленчатое тело, где они формируют ретинотопическую карту. У млекопитающих латеральное коленчатое тело состоит из 6 слоев, каждый из которых иннервируется либо одним, либо другим глазом, и получает сигнал от различных подтипов ганглиозных клеток. Нейроны латерального коленчатого тела имеют рецептивные поля типа «центр-фон», подобно ганглиозным клеткам сетчатки [3].

Нейроны латерального коленчатого тела проецируются и формируют ретинотопическую карту в первичной зрительной коре (V1) . Рецептивные поля кортикальных клеток, вместо уже привычной организации рецептивных полей по типу «центр-фон», состоят из линий, или краев, что является принципиально новым шагом в анализе зрительной информации [10].

В своей работе Дж.Г. Николлс с соавторами [3] говорит, что было описано два класса нейронов в области V1, которые различаются по своим физиологическим свойствам. Рецептивные поля простых клеток удлинены и содержат сопряженные on- и off'-центры, поэтому наиболее оптимальным стимулом для простой клетки являются особым образом ориентированные пучки света или тени. Сложная клетка отвечает на определенным образом ориентированную полоску света; эта полоска может находиться в любой области рецептивного поля. Возникающее в результате распознавания изображения ингибирование простых или сложных клеток несет еще более детализированную информацию о свойствах сигнала, такую как наличие линии определенной длины или определенного угла в пределах данного рецептивного поля.

Ре

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>