способ исследования цветового зрения человека

Формула изобретения

Способ исследования цветового зрения человека, включающий предъявление вспышки желтого цвета, получаемой в виде аддитивной смеси излучений красного и зеленого светодиодов длительностью 1 мс, отличающийся тем, что вспышки предъявляются последовательными парами с интервалом 500 мс, причем в первой вспышке пары красный и зеленый диоды загораются одновременно, а во второй вспышке между загоранием красного и зеленого диодов вводится временная задержка, нарастающая с шагом 3 мс в каждой следующей паре до момента восприятия испытуемым изменения оттенка желтого цвета, и по величине этой задержки оценивают дифференциальный порог восприятия цветового контраста.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, а точнее к офтальмологии и неврологии, и может быть использовано для оценки качественно-временных показателей цветового зрения, что будет способствовать более ранней и тонкой диагностике поражений сетчатки, а также зрительных путей и центров.

Существует целый ряд устройств и способов, позволяющих исследовать цветовое зрение человека, описанных Ч.А.Измайловым (2), Ч.Пэдхемом и Д.Сондерсом (5). Например, метод двухцветного порога, метод называния цветов, метод стабилизации изображения на сетчатке, метод многомерного шкалирования, метод микроденситометрии, спектрорадиометрические и спектрофотометрические измерения и др. Среди них известен способ аддитивного смешения цветов, описанный в (6), в котором световые лучи с разной длиной волны накладываются друг на друга. В этом способе на зрительную систему человека одновременно воздействуют зелеными (530 нм) и красными (650 нм) лучами, при этом здоровые испытуемые в норме видят аддитивный желтый цвет. При патологии колбочкового аппарата происходит нарушение цветовосприятия в сторону зеленого или красного цвета (протанопия, дейтеронапия). Данный способ аддитивного смешения цветов хотя и дает возможность оценивать чувствительность зрительной системы человека к хроматическому контрасту, но не позволяет изучать роль временного фактора, который, как показали наши исследования (9, 10), играет важную роль в формировании этого контраста.

Для исследования временного фактора достаточно широко используется тахистоскопический метод предъявления зрительных стимулов (3). Суть данного метода состоит в ускоренном предъявлении зрительной информации. Испытуемому предъявляется на очень короткое время (мкс, мс) тестовое изображение (картина, цифры, текст и др.), которое мгновенно сменяется стирающим стимулом (другая картина или белый цвет). Особенностью данного способа предъявления зрительной информации является то, что в нем нет как такового временного промежутка между первым и вторым стимулами, в течение которого не подается никакой зрительной информации. Хотя введение и учет такого временного интервала между тестирующим и стирающим стимулом технически является возможным.

За прототип (9) предлагаемого изобретения выбран способ исследования цветового зрения человека, включающий предъявление аддитивной смеси красного и зеленого цветов в виде желтого пятна в течение 1 мс, с последующим введением между компонентами смеси временной задержки, которая увеличивается с шагом в 1 мс до момента раздельного восприятия испытуемым каждого цвета в отдельности. Полученная временная задержка принимается за время, необходимое рецепторам сетчатки для кодирования первого цвета.

При проведении исследований по определению величины отставления красного и зеленого компонентов аддитивной смеси, позволяющей их раздельное восприятие, все испытуемые отмечали, что по мере приближения времени отставления к критическому моменту «расщепления» смеси желтый цвет ее приобретал все сильнее и сильнее зеленоватый оттенок, если отставлялся зеленый компонент, и оранжевый, если отставлялся во времени красный компонент. Кроме того, большинство испытуемых обратило внимание на то, что аддитивная смесь при критической величине отставления распадается не на исходные цвета, из которых она была образована, а на цвета более светлые, стоящие ближе друг к другу на шкале переходных тонов от красного к зеленому. Следовательно, есть все основания утверждать, что цвет аддитивной смеси в случаях, когда отставляются во времени пространственно смешиваемые компоненты, зависит не только от длин волн и долевого соотношения смешиваемых цветовых тонов, но и от величины временного отставления, а также очередности следования этих тонов.

Таким образом, задачей изобретения является определение дифференциальных временных порогов отставления каждого из компонентов смеси друг от друга, при которых желтый цвет этой смеси изменит для испытуемых исходную цветность на желто-зеленую или желто-оранжевую.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе исследования цветового зрения, включающем предъявление вспышек желтого цвета, получаемых в виде аддитивной смеси излучений красного и зеленого светодиодов длительностью 1 мс, в соответствии с изобретением вспышки предъявляются последовательными парами с интервалом 500 мс, причем в первой вспышке красный и зеленый диоды загораются всегда одновременно, а во второй вспышке между загоранием красного и зеленого диодов вводится временная задержка с шагом 3 мс в каждой следующей паре до момента восприятия испытуемым изменения оттенка желтого цвета, и по величине этой задержки определяют временной дифференциальный порог восприятия цветового контраста.

В источниках научно-технической и патентной информации не выявлены сведения об исследовании цветового зрения описанным выше способом. На основании этого авторы считают, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

В прототипе определяется временной интервал отставления, при котором аддитивная смесь желтого цвета распадается на красный и зеленый компоненты. Этот интервал в 30-50 мс, не воспринимаемый субъективно испытуемым, заполнен объективными процессами трансдукции и кодирования цвета и формы от вспышки первого компонента смеси. Если второй компонент смеси той же пространственной локализации вспыхнет с отставлением во времени меньше этого периода, то трансдукция и кодирование второго компонента наложатся на начало этих процессов от предшествовавшей цветовой вспышки (первый компонент смеси). В результате этой последовательно-пространственной суммации возбуждений от вспышек оппонентных цветов проявится превалирование цвета второго компонента аддитивной смеси ввиду того, что процессы кодирования его не прерываются, как у первого компонента.

Определение минимального времени отставления цвета второго компонента смеси, при котором испытуемый ощущает изменение оттенка желтого цвета с примесью цвета отставляемого компонента, имеет неоспоримые преимущества перед прототипом, во-первых, потому, что позволяет исследовать более тонкие механизмы цветового зрения. Так как зрительная система (как и все остальные) имеет парно-симметричную организацию, а все виды врожденных или приобретенных патологий, как правило, асимметричны, то предлагаемый способ позволяет выявить все эти патологии на ранних этапах их зарождения, позволяет следить за тенденцией их развития после различного рода терапевтических или хирургических вмешательств. Во-вторых, временной интервал всего в 500 мс между исходной (эталонной) и тестируемой цветовыми вспышками создает оптимальные условия для восприятия цветовых различий между ними, т.е. для определения последовательного цветового контраста. В-третьих, шаг в 3 мс, с которым наращивается период следования цветовых компонентов в тестируемой, т.е. во второй, вспышке, существенно сокращает процедуру обследования, что менее обременительно для испытуемых и способствует получению достоверных данных.

Исследование проводят с помощью модернизированного тахистоскопического устройства - колориметра, который включает электронный двухканальный генератор прямоугольных электрических импульсов и двухцветный красно-зеленый светодиод. Прибор позволяет предъявлять пары последовательно сменяющих друг друга аддитивных смесей и вводить временную задержку между вспышками компонентов.

Для определения дифференциального порога цветности желтого предъявляют с длительностью 1 мс пары одномоментных аддитивных смесей из красного и зеленого цветов с интервалом 500 мс. Испытуемого просят подтвердить факт видения двух следующих друг за другом абсолютно одинаковых пятен желтого цвета. Далее аддитивные пятна желтого цвета предъявляют также парами, но во втором пятне вводят временную задержку между компонентами аддитивной смеси ( Т). Величина начальной Т равна 3 мс. Затем продолжают отставлять во времени зеленый или красный цвет до появления у испытуемого ощущения изменения оттенка желтого цвета по сравнению с первым предъявляемым желтым пятном (эталонным), при этом фиксируется дифференциальный порог цветности (мс). При необходимости снижают шаг отставления с 3 до 1 мс для получения более точных данных. Последнее может быть вызвано индивидуальными особенностями зрительного восприятия человека. Как показали предварительные исследования, встречаются испытуемые с широким диапазоном различения оттенков желтого цвета, а также люди, у которых аддитивная смесь сразу распадается на зеленый и красный компоненты.

Определение величины дифференциального порога оттенка желтого цвета проводится при бинокулярном и монокулярном восприятиях.

Тестированию подвергались студенты в возрасте от 19 до 25 лет в количестве 30 человек. Полученные данные свидетельствуют о том, что дифференциальные пороги оттенков желтого цвета зависят от последовательности предъявления компонентов смеси во втором пятне. При хорошем функциональном состоянии мозга время изменения единого желтого цвета при отставлении зеленого компонента аддитивной смеси до оттенка «желто-зеленый» всегда меньше (от 9 мс до 15 мс), чем при отставлении красного компонента этой же смеси до оттенка «желто-оранжевый» (от 12 мс до 18 мс).

Источники информации

1. Бертулис А.В. Пространственное цветовое зрение. - Л.: Наука, 1990.

2. Измайлов Ч.А., Соколов Е.Н., Черноризов A.M. Психофизиология цветового зрения. - М.: Изд-во МГУ, 1989.

3. Кох Е.П. Зрительные агнозии. - Л.: Медицина, 1967. С.17-18.

4. Механизмы опознания зрительных образов. - Л.: Наука, 1967.

5. Пэдхем Ч., Сондерс Д. Восприятие света и цвета. - М.: Мир, - 1978.

6. Физиология человека в 4 т.: Пер. с англ. / Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. - М.: Мир. 1985. Т.2. С.132-133.

7. Хэссет Д. Введение в психофизиологию. - М.: Мир, 1981.

8. Шиффман Х.Р. Ощущение и восприятие. 5-е изд. - СПб., 2003.

9. Щербаков В.И., Паренко М.К., Калашников Л.Б., Полевая С.А. Способ исследования цветового зрения человека. Патент на изобретение № 2222250 от 27.01. 2004. Бюл. № 3.

10. Щербаков В.И., Егорова Ю.В., Лекомцева А.А., Калашников Л.Б. Зависимость оттенка желтой смеси от периода и очередности следования ее компонентов. XX съезд физиологического общества им. И.П.Павлова. Тезисы докладов. - М.: Издательский дом «Русский врач», 2007. - С.497.