Электромагнитный спектр На вставке изображен видимый свет – электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (4 • 1014 – 7, 5 • 1014 Гц). Каждый цвет имеет разную длину волны.
Классификация характеристик зрительного анализатора
Зрительный процесс состоит в восприятии суммы качеств объектов пространства и выделении некоторых из них для опознания в соответствии с решаемыми задачами. Основные звенья переработки зрительной информации: • оптическое звено; • звено нервного кодирования; • звено анализа и синтеза зрительной информации. Механизмы зрения: • содружественные движения глаз; • прослеживающие движения глаз; • фиксация; • оптокинетический нистагм; • постоянство формы глазного яблока; • вергенция; • фузия; • аккомодация; • зрачковые реакции Функциональные системы зрения: • бинокулярное зрение; • форменное зрение; • панорамное зрение
Оптическое звено Нормальная острота зрения обеспечивается работой оптического аппарата глаза. При помощи оптических сред глаза на сетчатку проецируется обратное уменьшенное изображение предмета. К оптическому или преломляющему аппарату глаза относятся: • роговица • передняя камера глаза • хрусталик • стекловидное тело. Они работают, как собирательные линзы. Преломляющая сила оптического аппарата глаза называется рефракцией. Она равна 60 диоптрий (1 диоптрия – равна оптической силе линзы в с фокусным расстоянием 1 метр, т. е. собирающая линза в 1 дптр фокусирует лучи в точке на расстоянии 1 метр после себя). В норме рефракция позволяет получить проекцию изображения предмета на сетчатке. Четкость изображения на сетчатке кроме преломляющего аппарата глаза зависит от размера глазного яблока. При этом возникают различные виды клинической рефракции. Эмметропия или соразмерная рефракция – это состояние зрения, когда фокус оптической системы глаза совпадает с сетчаткой. Несоразмерная рефракция называется аметропией. К аметропии относятся: • миопия • гиперметропия • астигматизм.
Схема строения сетчатки приматов Сетчатка состоит из пигментной и чувствительной частей. Чувствительная часть представлена 3 слоями нейронов: 1)фоторецепторов, 2)биполярных и 3)ганглиозных клеток. Тела нейронов образуют ядерные слои, разделенные сетчатыми слоями, состоящие из синапсов соседних слоев. Наружный сетчатый слой лежит между слоем фоторецепторов и биполярных клеток, внутренний – между биполярным слоем и слоем ганглиозных клеток. Пигментный эпителий состоит из одного слоя клеток, заполненных меланином. Вместе с пигментом сосудистой оболочки образует черный матрикс, который усиливает остроту зрения, изолируя отдельные фоторецепторы и снижая рассеивание света. Фоторецепторы лежат по соседству с пигментным слоем.
Палочки и колбочки Фоторецепторный Фоторецепторная Функция Локализация конец молекула Палочка Родопсин Черно белое Над большей Цилиндрическая зрение; зрение в частью сетчатки; условиях отсутствует в ограниченного центральной ямке света; обеспечивает поле зрения Колбочка Йодопсин Цветовое зрение; Много в Коническая острота зрения центральной ямке и желтом пятне; разбросаны по остальной части сетчатки
Распределение колбочек и палочек в сетчатке (схема) У человека слой рецепторов в сетчатке состоит приблизительно из 120 млн. палочек и 6 млн. колбочек. Плотность колбочек (число рецепторов на единицу площади) максимальна в фовеа (центральной ямке), палочек – в парафовеальной области. В области слепого пятна рецепторы полностью отсутствуют. На поперечном сечении слоя рецепторов видна регулярная «мозаика» . В середине фовеа диаметр наружных сегментов колбочек составляет примерно 2 мкм, что соответствует угловому По оси ординат плотность рецепторов (число рецепторов на 1 мм 2), по оси абсцисс расстояние от центральной ямки в угловых градусах. размеру примерно 0, 4 мин.
Зрительные нервные пути 1. Каждое поле зрения делится на височную и носовую части. 2. После прохождения через хрусталик свет из каждой части полей зрения проецируется на противоположную сторону сетчатки. 3. Зрительный нерв состоит из аксонов, идущих от сетчатки к зрительному перекресту. 4. В зрительном перекресте аксоны носовой части сетчатки перекрещиваются и идут к противоположной стороне головного мозга. Аксоны височной части сетчатки не перекрещиваются. 5. Зрительный путь состоит из аксонов, проходящих через зрительный перекрест (перекрещиваясь или не перекрещиваясь) к таламусу. 6. Аксоны образуют синапсы в латеральных коленчатых ядрах таламуса. Коллатеральные ветви аксонов в зрительных трактах образуют синапсы в верхних холмиках. 7. Зрительная лучистость состоит из аксонов нейронов таламуса, которые идут к зрительной зоне коры головного мозга. Правая часть каждого поля зрения (темно- зеленый и светло-голубой) выступают к левой стороне головного мозга, а левая часть каждого поля зрения — к правой з (светло-зеленый и темно-голубой)
Некоторые принципы обработки сигналов Ассоциативный способ обработки информации. Зрительная зона коры больших полушарий головного мозга имеет чрезвычайно широкие связи со всеми отделами мозга. Это позволяет в процессе обработки сопоставлять полученную зрительную информацию с накопленным ранее опытом, с информацией от других сенсорных систем. Такая связь позволяет формировать адекватную картину окружающего мира, обеспечивает, в частности, константность восприятия формы и величины опознанных признаков, несмотря на то, что мы видим объекты с разного расстояния, под разным углом и т. п.
• Светоощущение – это способность воспринимать свет в диапазоне солнечного излучения и приспосабливаться к восприятию зрительных образов при различных уровнях освещения. Процесс светоощущения начинается в палочках и колбочках. Под влиянием энергии светового излучения в палочках и колбочках распадаются специальные вещества, называемые зрительным пурпуром. В палочках это вещество – родопсин, которое образовано из белка и витамина А, а в колбочках – йодопсин, в составе которого имеется йод. Под воздействием света йдопсин и родопсин распадаются, образуя положительные и отрицательные ионы и индуцируя возникновение нервного импульса. • Цветоощущение позволяет воспринимать более двух тысяч оттенков цвета в зависимости от длины волны светового излучения. Считается, что сетчатка имеет три компонента, настроенные на восприятие трех основных цветов спектра: красный, синий и зеленый. Нормальное цветовое восприятие называется трихромазия. При недостаточном восприятии одного, двух или трех компонентов возникают цветоаномалии (протанопия, дейтеранопия, тританопия). • Центральное или предметное зрение – это способность различать величину и форму предметов окружающей среды. Осуществляется эта функция центральной ямкой сетчатки, где имеются наилучшие условия для осуществления функции предметного зрения. В центральной ямке находятся только плотно уложенные колбочки и их отростки формируют в зрительном нерве отдельный пучок, называемый папило макулярным. Предметное зрение определяется способностью раздельно воспринимать
Предметное (форменное) зрение Центральное или предметное зрение – это способность различать величину и форму предметов окружающей среды. Осуществляется эта функция центральной ямкой сетчатки, где имеются наилучшие условия для осуществления функции предметного зрения. В центральной ямке находятся только плотно уложенные колбочки и их отростки формируют в зрительном нерве отдельный пучок, называемый папило макулярным. Предметное зрение определяется способностью раздельно воспринимать точки. Каждая точка воспринимается раздельно, если ее изображение каждой проецируется на две колбочки, между которыми находится еще хотя бы одна колбочка. Т. е. размер колбочки и определяет остроту зрения. Считается, что минимальный угол зрения, определяемый размером колбочки, составляет 1 минуту.
Большое значение для нормальной деятельности имеет подготовка зрения к предметному видению. Под ней понимается совокупность биологических функциональных механизмов, обеспечивающих наилучшее для данных условий зрительное восприятие. Подготовка зрения осуществляется по типу безусловного рефлекса, автоматически. Важную роль при этом играют • адаптация, • аккомодация, • фиксация взора (конвергенция — дивергенция зрения.
Адаптация зрения — приспособление органа зрения к разным световым условиям; осуществляется путем регулирования чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза и величины зрачка (зрачковый рефлекс), обеспечивающего нужное количество поступающего в глаз света. В результате адаптации устанавливаются оптимальные для данных световых условий соотношения между чувствительностью фоторецепторов и силой светового потока, попадающего на сетчатку. В процессе адаптации в значительной степени (до 108 раз) меняется чувствительность зрительного анализатора. Перегрузка механизма адаптации зрения вызывает утомление, снижение производительности и качества труда. Так, при сильном слепящем эффекте наступает резкое ослабление или потеря способности видеть в течение нескольких секунд или минут, что может создавать аварийные ситуации.
Адаптация органа зрения Адаптация Темновая Световая Абсолютная чувствительность зрительной системы Световая адаптация происходит достаточно медленно возрастает, палочковая система становится быстро, в течение нескольких секунд. значительно более чувствительной, чем колбочковая. Абсолютный порог зрительной чувствительности достигается после 2 часов, проведенных в полной темноте. Пороговая интенсивность составляет в расчете на 1 рецептор 1 4 фотона / мин. Острота зрения при темновой адаптации всегда снижена. Это связано с падением контрастной чувствительности в связи с перестройкой РП ганглиозных клеток при активном участи амакриновых клеток – из за уменьшения антагонизма между центом и периферией вследствие ослабления латерального торможения. С одной стороны, это ведет к суммации возбуждения по обширной области сетчатки, а с другой – к снижению контрастной чувствительности.
Механизмы адаптации 1. Изменение концентрации зрительного пигмента: Ретиналь + опсин родопсин 2. Изменение размера зрачка. 3. Реорганизация РП ганглиозных клеток сетчатки. Чем выше освещенность сетчатки, тем выраженнее латеральное торможение, тем относительно меньше становится центр рецепторного поля и повышается контрастная чувствительность глаза. 4. Переключение чувствительности с колбочковой на палочковую при темновой адаптации и наоборот – при световой.
Схема зрачковых рефлексов Показана прямая и содружественная реакции на свет. Стрелками изображается освещение одного глаза.
Схема иннервации мышц радужной оболочки и цилиарной мышцы Зрачковый рефлекс осуществляется двумя системами гладких мышц, расположенных в радужной оболочке. При сокращении кольцевой мышцы – сфинктера - зрачок суживается (миоз), при сокращении дилятатора, волокна которого идут в радужке радиально, зрачок расширяется (мидриаз). Сфинктер иннервируется парасимпатическими нервными волокнами, выходящими из цилиарного (ресничного) ганглия, расположенного позади глаза. Преганглионные волокна отходят от зрачководвигательных нейронов ядра Эдингера Вестфаля, (часть глазодвигательного ядра ствола мозга), и направляются к глазнице в составе глазодвигательного нерва. Уровень активации зрачководвигательных нейронов в ядре Эдингера Вестфаля регулируется нейронами претектальной зоны. В этой зоне оканчиваются аксоны ганглиозного слоя клеток сетчатки и аксоны нейронов зрительной коры. Мышца дилятатор иннервируется симпатическими нервными волокнами, передающими возбуждающие воздействия от нейронов цилиоспинального центра, расположенного на уровне С 8 и Т 1, 2 спинного мозга. Аксоны нейронов этого центра идут через шейный отдел симпатической цепочки в верхний шейный ганглий, где образуют синапсы с постганглионными нейронами; их аксоны идут в глазницу вдоль внутренней сонной и глазной артерий и переходят в Красным показаны эфференты симпатической нервной цилиарный нерв. Уровень активации цилиоспинального центра зависит от общего тонуса вегетативной нервной системы, а черным эфференты парасимпатической нервной системы системы.
Взаимосвязь между функциональной организацией РП ганглиозной клетки с оn центром и состоянием адаптации Чем выше яркость, в которой адаптируется глаз, тем относительно меньше становится центр РП. В состоянии полной темновой адаптации организация РП изменяется исчезает антагонизм центра и периферии. В результате клетка возбуждается при предъявлении светового стимула в любом месте РП.
Фокусирование глаза – его приспособление к четкому видению различно удаленных предметов – называется аккомодацией. У человека аккомодация осуществляется за счет изменения формы, а значит и преломляющей силы хрусталика. При рассматривании близких предметов радиусы кривизны поверхностей хрусталика уменьшаются, уменьшается его заднее фокусное расстояние и главный фокус глаза приближается к роговице. На сетчатке оказываются резкими изображения более близких предметов. Каждому напряжению аккомодации соответствует резкое изображение на сетчатке предметов, находящихся на определенном расстоянии от глаза. Пределы возможности (ширина аккомодации) определяются тем, на каких расстояниях от глаза находится точка, резко видимая при расслабленной аккомодации (дальняя точка глаза, примерно 6 м), и точка, видимая резко при максимальном усилии аккомодации (ближняя точка ясного зрения). Максимальная сила аккомодации измеряется оптической силой линзы, которая, будучи помещена на место глаза, так изменяет направление лучей, идущих от ближней точки ясного зрения, что они после преломления в линзе идут так, как если бы исходили из дальней точки. Астенопия – зрительный дискомфорт, быстро наступающее утомление глаза во время зрительной работы, особенно на близком расстоянии. Аккомодативная астенопия обусловлена относительной слабостью цилиарной мышцы, связанной с ее перенапряжением или врожденной слабостью. Мышечная астенопия вызвана диссоциацией между аккомодацией и конвергенцией.
Фокус и аккомодация глаза Фокальная точка (ФТ) находится в месте пересечения лучей света; а — дальнее видение, хрусталик более плоский и изображение фокусируется на сетчатку; б — аккомодация для ближнего видения, хрусталик более выпуклый и изображение фокусируется на сетчатку
Схема иннервации мышц радужной оболочки и цилиарной мышцы В системе аккомодации преганглионарные парасимпатические аксоны принадлежат нейронам ядра Эдингера Вестфаля и проходят через цилиарный ганглий. Адекватным стимулом для изменения аккомодации является нечеткость изображения на сетчатке. Наличие такого изображения, по видимому, фиксируют нейроны в фовеальной проекционной зоне зрительной коры. Эта зона имеет связи с ядром Эдингера Вестфаля. На периферические вегетативные синапсы на цилиарной мышце и мышцах радужной оболочки можно воздействовать лекарственными препаратами. Если в конъюнктивальный мешок закапать раствор атропина, последний диффундирует к радужной оболочке и цилиарному телу и блокирует передачу сигналов в парасимпатических синапсах. В результате этого хрусталик становится неаккомодированным и зрачок расширяется. Красным показаны эфференты симпатической нервной системы, Напротив, неостигмин вызывает сужение черным эфференты парасимпатической нервной системы зрачка и аккомодацию.
Схема работы цилиарной мышцы Когда цилиарная мышца сокращается, эластическое натяжение волокон пояска уменьшается и кривизна хрусталика увеличивается (аккомодация). Снижение тонуса цилиарной мышцы позволяет более прямым путем передавать эластическое натяжение сосудистой оболочки через волокна пояска на сумку хрусталика. В результате кривизна хрусталика уменьшается. На векторной диаграмме буквой а обозначается эластическое натяжение сосудистой оболочки, буквой β составляющая силы, развиваемой цилиарной мышцей, буквой γ результирующий вектор в направлении волокон пояска. При разной аккомодации диаметр зрачка также разный. При полной аккомодации глаза сокращается сфинктер зрачка, а в неаккомодированном глазу увеличивается степень сокращения дилятатора.
Амплитуда аккомодации (по оси ординат) испытуемых с нормальным зрением в зависимости от возраста (по оси абсцисс) В каждом здоровом глазе после достижения примерно десятилетнего возраста дальняя точка зрения довольно стабильна, а ближняя с годами отодвигается все дальше. При этом максимальная сила аккомодации закономерно уменьшается. Наступающая к предельным годам потеря силы аккомодации, связанная с увеличением жесткости хрусталика, называется пресбиопией (старческой дальнозоркостью). Она вынуждает людей старше 45 50 лет для работы вблизи использовать очки. Вокруг кривой показана полутень, которая соответствует величине стандартного отклонения
Центральная фиксация ЦЕНТРАЛЬНОЙ ФИКСАЦИЕЙ называется способность глаза смотреть прямо на объект и, делая это, видеть его с помощью центра зрения лучше всех остальных объектов. Центральная фиксация — один из важнейших механизмов зрения, позволяющий видеть четкое изображение. Только центральной областью сетчатки, Которую называют макулой или желтым пятном, мы видим четко. В других местах сетчатки палочек и колбочек меньше — воспринять они могут гораздо меньше мелких деталей — изображение с периферии будет менее четкое.
Движения глаз служат для того, чтобы перевести изображение объекта, который надлежит рассмотреть, в зону ясного видения сетчатки и удержать его (фиксировать) необходимое время. Движения глаз при восприятии зрительных объектов. (Ярбус, 1965). а — фотография, предложенная для восприятия; б — запись движений глаза при рассматривании фотографии. Каждая точка — фиксация взора на элементах изображения: тонкие линии — перевод взора в новую точку фиксации
Наружные мышцы глаза
Схема расположения наружных мышц глаза Стрелками показано направление движения переднего полюса глаза (средняя часть роговицы) при изолированном сокращении каждой из 6 мышц
Схема связей глазодвигательного центра и центра управления взором, а также схема иннервации наружных глазных мышц 1 верхняя косая мышца; 2 внутренняя прямая; 3 нижняя косая; 4 нижняя прямая; 5 наруж ная рямая; б п верхняя прямая; 7 мышца, под нимающая верхнее веко. РФСМ ретикулярная формация среднего мозга; ПРФ парамедианная ретикулярная формация моста.
Движения глаз Флики Содружественные Саккады Вращательные Оси глаз параллельны Тремор Угол поворота около 100 Дрейф Направление движения Вергентные одного глаза является зеркальным отражением движения другого глаза Плавные Конвергенция Дивергенция Схождение Расхождение осей глаз
Конвергенция — дивергенция Конвергенция—дивергенция — регулирование направления зрительных осей на рассматриваемый предмет, в результате чего достигается согласование места проекционного изображения на сетчатках обоих глаз и исключается «двоение» зрительного образа. Конвергенция — сведение зрительных осей к средней линии. Дивергенция — разведение зрительных осей при увеличении дистанции наблюдения. Конвергенция—дивергенция зрения обеспечивается работой мышц глазных яблок и осуществляется одновременно с аккомодацией. При затрудненных условиях зрительной работы, а также при нарушении координации в работе мышц глазных яблок (заболевания, травма) может возникать диплопия — «двоение в глазах» .
Содружественные и вергентные движения глаз
Саккады – быстрые непроизвольные скачки (0, 5… 2 сек. ) амплитудой от нескольких угловых минут до нескольких градусов. Саккады с амплитудой больше 10 150 сопровождаются поворотом головы. Это содружественная реакция обоих глаз, возникающая через 0, 2… 0, 3 сек. после появления стимула. Возбуждение специализированных нейронов, обеспечивающих саккадические движения, возникает при изменении положения стимула на 6 120 (по другим данным, 30 450). С увеличением амплитуды скорость саккады нелинейно возрастает. Эта скорость достаточно стабильна у каждого индивидуума и не может быть изменена произвольно. Благодаря более высокой скорости при скачке на большой угол глазодвигательная система переводит взор в любое место поля зрения за сравнительно постоянное время (50 60 мсек. ). Поскольку скорость скачка и угол поворота глаза тесно коррелируют, по скорости движения глаза уже в начале скачка можно предсказать будущее направление взора, т. е. к моменту начала скачка уже не только задана точка новой фиксации, но и подобрано мышечное усилие, способное обеспечить это движение. Точность фиксационного скачка составляет 4, 4 8 угл. мин. на 100 перемещения. Организация скачка (выработка программы – направления, точности) связана с работой нижнетеменной области коры полушарий.
Движения глаз при фиксации неподвижного объекта • Тремор – мелкие колебания глаза с амплитудой 5 15 угл. сек. и частотой 20 150 Гц (соответствуют смещению изображения на сетчатке 1 3 нм). • Дрейф – сравнительно медленное движение со скоростью около 6 угл. мин. /сек. при амплитуде 3… 30 угл. мин. Основной механизм, препятствующий образованию «пустого поля» . Участвует в удержании изображения в определенной зоне сетчатки. Смещение изображения точки по • Флики (непроизвольные скачки) – быстрые сетчатке ко время фиксации. движения длительностью около 25 мсек. , (Drtchburn, 1955). амплитудой 2 10 угл. мин. , скоростью 3 120/сек. Интервалы между фликами – от 0, 1 до Сплошная линия – быстрые скачки глаза, прерывистая – медленный нескольких секунд. 15 20% фликов дрейф. Цифры указывают перемещают изображение в пределах зоны последовательное положение фиксации с одной группы рецепторов на изображения через каждые 200 мсек. другую, т. е. препятствуют адаптации. Кружок слева – расстояние между колбочками.
Фиксация движущегося объекта При появлении в поле зрения движущейся точки через 0, 15 0, 17 сек. возникают плавные прослеживающие движения глаз со скоростью, соответствующей движению объекта (если она не выше 60 800/сек. ). На плавные движения через 0, 3… 2 сек. накладываются саккады. Минимальная скорость раздражителя, вызывающего прослеживающие движения, составляет 5 угл. мин. /сек. , что близко пороговой величине восприятия движения. Если объект движется со скоростью более 800/сек. , то прослеживающие движения не успевают за объектом, и изображение смещается по сетчатке. При скоростях менее 1800/сек. это смещение компенсируется дополнительными скачками большой амплитуды. Координация следящих движений глаз обычно осуществляется последующими движениями головы, обеспечивающими результирующий сдвиг взора, соответствующий смещению движущегося объекта. Если фиксируется неподвижный объект, а смещается голова, то глаза совершают плавные движения в направлении, противоположном движению головы. При фиксации равномерно движущегося объекта происходит периодическое чередование саккад и медленных следящих движений. Угловая скорость смещения глаз зависит от скорости смещения стимула и расстояния до фиксируемого объекта. Когда объект исчезает из виду, происходит саккадический скачок, переводящий взор на новую точку фиксации, ближе к центру поля зрения. Автоматическое прослеживание движущихся объектов называют оптокинетическим нистагмом.
Периферическое (панорамное) зрение Периферическое зрение – это одна из составных частей зрительного аппарата, которая отвечает за границы поля зрения при проецировании их на сферическую поверхность. При этом поле зрения представляет собой некое пространство, которое воспринимается глазом лишь в неподвижном состоянии. Поле зрения имеет конкретные значения, которые определяет граница сетчатки. Так, к примеру, на белый цвет глаз реагирует лишь под углом 90º кнаружи сетчатки, 70º кверху кнаружи, 55º кверху внутрь, 55º внутрь, 50º книзу внутрь, 65º книзу, 90º вниз кнаружи. «Слепое пятно» это одна из таких физиологических скотом, которая находится в области височного поля зрения. Зрительное поле – это одна из функций периферических отделов сетчатки, которая определяет возможность человека легко ориентироваться в пространстве. Основным показателем продуктивности периферического зрения является угол обзора человека.
Границы поля зрения в норме при использовании белого, синего и красного стимулов СП слепое пятно. Точка фиксации служит центром набора концентрических кругов, которыми обозначается удаленность стимула от точки фиксации (в угловых градусах). Снижение остроты зрения в условиях фотопического зрения по мере удаления от центральной ямки к периферии объясняется тремя причинами: 1. Качество изображения, формируемого диоптрическим аппаратом, лучше в центральной, чем в периферической области поля зрения. 2. Наиболее плотно колбочки размещены в области центральной ямки. 3. Размер рецептивных полей нейронов сетчатки и коры увеличивается по мере удаления от центральной ямки.
Схема аппарата для периметрии Поле зрения оценивается монокулярно. Испытуемый располагается перед аппаратом таким образом, что его глаз совпадает с центром полусферы периметра, и фиксирует взглядом точку на полюсе периметра. Обследующий проверяет правильность его фиксации через специальное отверстие и перемещает световое пятно по поверхности прибора за счет управления оптической проекционной системой с помощью рукоятки К. Световое пятно может иметь различную величину, яркость и цвет. Как только испытуемый замечает световое пятно, он подает сигнал, и положение пятна в этот момент регистрируется на бумаге, закрепленной на подставке S.
Бинокуля рное зре ние (от лат. bini — «два» и лат. oculus — «глаз» ) — способность одновременно чётко видеть изображение предмета обоими глазами; в этом случае человек видит одно изображение предмета, на который смотрит, то есть это зрение двумя глазами, с подсознательным соединением в зрительном анализаторе (коре головного мозга) изображений полученных каждым глазом в единый образ. Создаёт объёмность изображения. Бинокулярное зрение также называют стереоскопическим.
Бинокулярное зрение Можно рассмотреть несколько вариантов восприятия объектов обоими глазами: 1) Объект проецируется в корреспондирующих точках сетчатки обоих глаз. Происходит слияние идентичных изображений в одиночное плоское изображение; 2) Отмечается небольшое различие в проецировании объекта на сетчатки обоих глаз. Происходит слияние не вполне идентичных изображений в единый образ, у которого все идентичные детали лежат в одной плоскости, а неидентичные – вне этой плоскости. В результате объект воспринимается как объемный, причем объемность выражена тем сильнее, чем больше нарушена идентичность; 3) При сильном несовпадении проекции объекта на сетчатки обоих глаз его изображения не могут быть слиты в единый образ. Они двоятся. При очень большой разнице они даже не могут восприниматься одновременно, возникает соперничество полей зрения, когда изображения видятся попеременно.
Схема бинокулярного зрения и построения «циклопического глаза» Видимый объект расположен снаружи от поверхности гороптера. Изображение проецируется справа от центральной ямки в левом глазу и слева от ямки в правом. В этом случае при бинокулярном зрении создаются неперекрещивающиеся двойные изображения. Их положение можно определить, проецируя сетчатку правого и левого глаза на воображаемую сетчатку циклопического глаза
Бинокулярное зрение В бинокулярном поле зрения каждому объекту соответствует пара очагов возбуждения на сетчатках глаз, которая характеризуется диспарантностью – показателем различия положений на сетчатке каждого глаза двух изображений объекта, составляющих пару. Диспарантность фиксируемого объекта всегда минимальна, диспарантность любых других периферически видимых объектов тем больше, чем значительнее разница в удаленности его от наблюдателя и фиксируемого объекта. Диспарантность пары изображений объекта в бинокулярном поле зрения задает программу изменения конвергенции к этому объекту.
Пространственное зрение – совокупность зрительных функций, обеспечивающих дистантную ориентацию человека в пространстве. Пространственное зрение включает в себя: • различение и опознание объектов; • восприятие их относительной удаленности друг относительно друга; • оценка удаленности объекта от наблюдателя (абсолютная удаленность); • восприятие и оценка перемещения объектов; • восприятие и оценка собственного перемещения наблюдателя относительно видимых объектов. Когда речь идет об удаленности объектов говорят о глубинном зрении. В общем для обоих глаз поле зрения 1) снижены пороги светочувствительности; 2) повышена вероятность обнаружения и опознания объекта; 3) может действовать механизм диспарантности. Восприятие пространства невозможно в оптически «пустом» поле. Когда число надпороговых по контрасту объектов в поле зрения достаточно, то относительная удаленность разных объектов воспринимается ясно. Оценка абсолютной удаленности резко затруднена, если эти объекты не могут быть опознаны наблюдателем.
Монокулярное пространственное зрение Основным фактором восприятия относительной удаленности считается монокулярный параллакс движения. Параллакс – это видимое изменение положения объекта из за перемещения глаза наблюдателя. Он действует, когда объекты перемещаются относительно головы наблюдателя. Изображение объекта, прослеживаемого глазом, занимает на сетчатке примерно постоянное место, проецируемое в центральную ямку. Изображения предметов, расположенных ближе фиксируемого объекта, смещаются в одном направлении с головой наблюдателя (воспринимаемое смещение – в противоположном направлении); находящиеся дальше фиксируемого объекта перемещаются по сетчатке в направлении, противоположном движению головы (воспринимаемое смещение – в том же направлении). Факторы оценки вне движения 1) наложение – близкий предмет частично закрывает более удаленный; 2) линейная перспектива – уменьшение видимого размера предмета по мере роста его удаленности; 3) воздушная перспектива – сглаженность рельефа и формы удаленных предметов, снижение резкости теней на их поверхности, уменьшение насыщенности цвета; 4) видимая горизонтальная поверхность – вдаль от наблюдателя она как бы сжимается и приподнимается.
Монокулярное пространственное зрение При монокулярной оценке удаленности важную роль играет константность (инвариантность) восприятия формы и размеров опознанного объекта. Монокулярная оценка расстояния зависит от видимости горизонтальной поверхности – во первых, от того, видны ли точки соединения оснований предметов с поверхностью, во вторых, от того, под каким углом ведется наблюдение. При оценке близко расположенных объектов (2 м и ближе) важную роль играет изменение аккомодации. Монокулярное восприятие пространства существенно улучшается с тренировкой.
Пространственное зрение В бинокулярной системе благодаря механизму корреспонденции диспарантности обе монокулярные системы функционально объединены. Каждый из образов локализован относительно сагиттальной, горизонтальной и фронтально параллельной плоскостей. В сенсорном отделе бинокулярной системы образуется узор возбуждения, отражающий расположение всех видимых объектов в трехмерном пространстве. В естественных условиях механизм корреспонденции диспарантности взаимодействует с монокулярными механизмами восприятия пространства. Одни и те же пространственные характеристики объектов отражаются несколькими механизмами восприятия, что позволяет в рамках зрительной системы корригировать возможные ошибки восприятия. Относительное значение того или иного механизма для правильного восприятия пространства меняется в зависимости от опыта деятельности наблюдателя в этом пространстве. Это значит, что правильность восприятия пространства оценивается в более высокоорганизованной системе – в интермодальной системе отражения пространства. Эффективность восприятия трехмерного пространства формируется в течение жизни непрерывно – при взаимодействии текущих ощущений и прошлого опыта.
Классификация характеристик зрительного анализатора
Диапазон яркостей, воспринимаемых глазом Световой поток, излучаемый источником или отражаемый светящейся поверхностью, попадая в глаз наблюдателя, вызывает зрительное ощущение. Оно будет тем сильнее, чем больше плотность светового потока, излучаемого или отражаемого по направлению к глазу. Следовательно, источник света или освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент поверхности в направлении глаза. Яркостью предмета называется величина светящейся поверхности, определяемая по ее излучению в данном направлении В = I/Scosα, где I – сила света (световой поток, излучаемый на единицу телесного угла); S — величина светящейся поверхности; α — угол, под которым рассматривается поверхность.
Яркость Единицей яркости является кандела на 1 кв. м (кд/м 2). Яркость в 1 кд/м 2 обладает равномерно светящаяся плоская поверхность, излучающая в перпендикулярном к ней направлении свет силой 1 кд на каж дый квадратный метр. Яркость является основной характеристикой света. Величиной яркости определяется величина нервных импульсов, возникающих в сетчатке глаза. В общем случае яркость предмета определяется двумя составляющими — яркостью излучения (Визл) и яркостью за счет внешней засветки (яркостью отражения) – Вотр: В = Визл+ Вотр. Яркость излучения определяется мощностью источника света и его светоотдачей. Вотр определяется уровнем освещенности данной поверхности и ее отражающими свойствами: Вотр = Еρ /π где Е — освещенность поверхности, лк; ρ — коэффициент отражения поверхности.
Величина коэффициента отражения Цвет Бе Желтый Зеленый Синий Коричне Серый повер лый вый (т) хнос ти с ср т с т с ср т 0, 90 0, 75 0, 6 0, 5 0, 10 0, 55 0, 13 0, 10 0, 75 0, 55 0, 3 5 5 2 0 С – светлый, ср – средний, т – темный
Адаптирующая яркость Так как в поле зрения оператора могут попадать предметы с различной яркостью, то в инженерной психологии вводится также понятие адаптирующей яркости. Под ней понимают ту яркость, на которую адаптирован (настроен) в данный момент времени зрительный анализатор. Приближенно можно считать, что для изображений с прямым контрастом адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контрастом — яркости предмета.
Диапазон чувствительности зрительного анализатора Диапазон чувствительности зрительного анализатора весьма велик: он простирается от 10— 6 до 106 кд/м 2. Наилучшие условия для работы будут при уровнях адаптирующей яркости, лежащей в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен кд/м 2.
Представление о контрасте Видимость предметов определяется также контрастом их по отношению к фону. Различают два вида контраста: • прямой (предмет темнее фона); • обратный (предмет ярче фона). Количественно величина контраста оценивается как отношение разности в яркости предмета и фона к большей яркости: Кпр = (Вф Вп)/ Вф ; Коб = (Вп Вф)/ Вп ; где Кпр и Коб — соответственно прямой и обратный контраст, Вф и Вп — соответственно яркость фона и предмета. Оптимальная величина контраста считается равной 0, 60 — 0, 95. Работа при прямом контрасте является более благоприятной, чем работа при обратном контрасте.
Представление о пороговом контрасте Обеспечение требуемой величины контраста является только необходимым, но еще недостаточным условием нормальной видимости предметов. Нужно знать также, как этот контраст воспринимается в данных условиях. Для его оценки вводится понятие порогового контраста, который равен Кпор= d. Впор / Вф, где d. Bnop — пороговая разность яркости, т. е. минимальная разность яркости предмета и фона, впервые обнаруживаемая глазом. Величина Кпор определяется дифференциальным порогом различения. Для получения оперативного порога необходимо, чтобы фактическая величина разности яркости предмета и фона была в 10— 15 раз больше пороговой. Это означает также, что для нормальной видимости величина контраста, рассчитанная по формуле, должна быть больше Кпор в 10— 15 раз.
Зависимость порогового контраста от яркости адаптации и размеров предметов Величина порогового контраста зависит от яркости и размеров предметов α. Из рисунка видно, что предметы с большими размерами видны при меньших контрастах и что с увеличением яркости уменьшается значение порогового контраста
Представление о контрасте Большое влияние на условия видимости предметов оказывает величина внешней освещенности. Однако это влияние будет различным при работе оператора с изображениями, имеющими прямой и обратный контраст. Увеличение освещенности прямом контрасте приводит к улучшению условий видимости (величина Кпор увеличивается), при обратном — к ухудшению видимости (величина K 0 б уменьшается). Эти явления можно проследить при анализе формулы. При увеличении освещенности величина Кпор увеличивается, поскольку яркость фона возрастает больше, чем яркость предмета (коэффициент отражения фона больше коэффициента отражения предмета). Величина K 0 б при этом уменьшается, так как яркость предмета практически не меняется (предмет светится), а яркость фона увеличивается.
Цветовое зрение Цвет – свойство света вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отражаемого или испускаемого излучения. Цветовое зрение – способность глаза человека или животных различать цветность видимых объектов. Человек может различать примерно 7 млн. различных цветовых оттенков. Весь этот набор делится на 2 класса: • ахроматические оттенки – естественная последовательность от самого яркого белого до глубокого черного через различные градации серого; • хроматические оттенки связаны с окраской предметов. Для них характерны следующие качества: 1. цветовой тон. Для него характерна непрерывная последовательность – т. н. цветовой зеленый круг. голубой желтый пурпурный красный 2. насыщенность отражает содержание в цвете белого и черного. Тон и насыщенность определяют цветность, или уровень цвета. 3. светлота. В определенной степени сходна с освещенностью (яркостью).
Цветовое зрение Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапазоне 380 — 760 нм. Однако чувствительность глаза к волнам различной длины неодинакова. Наибольшую чувствительность глаз имеет по отношению к волнам в середине спектра видимого света (500 — 600 нм). Этот диапазон соответствует излучению желто зеленого цвета. Важной характеристикой глаза является относительная видность, или спектральная чувствительность глаза Кλ = Sλ / S, где S — ощущение, вызываемое источником излучения длиной 550 нм; Sλ — ощущение, вызываемое источником той же мощности длиной λ.
Чувствительность глаза к волнам различной длины Кривая относительной видности приведена на рисунке. Из рисунка, например, видно, что для обеспечения одинакового зрительного ощущения необходимо, чтобы мощность синего излучения была в 16, 6, а красного — в 9, 3 раза больше мощности желто зеленого излучения. По этой причине цветоощущение (относительная видность) условно также может быть отнесено к энергетическим характеристикам зрительного анализатора.
Результаты микроспектрофотометрических измерений спектров поглощения одиночных рецепторов сетчатки человека На кривых показаны дифференциальные спектры (т. е. разница в кривых спектрального поглощения до и после выцветания). Различимы 3 типа колбочек (Brown, Wald, 1964). Родопсин реагирует на весь спектр видимого света, разновидности йодопсина – на значительно более узкие участки спектра.
Длина волны, к которой чувствителен каждый из трех зрительных пигментов: голубой, красный и зеленый Существует два вида красного пигмента. Один, который встречается у 60 % населения, имеет серин (Сер) в положении 180, другой, который встречается у 40 % населения, имеет аланин (Ала) в положении 180. Каждый из них имеет разную длину волны чувствительности
Теории цветового зрения Теория оппонентных цветов (Геринг) Имеются 4 основных цвета, которые попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмов: зелено красный и желто синий механизмы. Постулирован третий оппонентный механизм для ахроматически дополнительных цветов – черно белый. Из за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары «оппонентными цветами» . Согласно этой теории, не может быть таких цветов, как «зеленовато красный» или «синевато желтый» . Эта теория постулирует наличие антагонистических цветоспецифичных нейронных механизмов. Подобные механизмы были обнаружены на уровне ганглиозных клеток сетчатки и нейронов наружного коленчатого тела. Они работают, как рецептивные поля с on центром и off периферией или off центром и on периферией. По видимому, положения трехкомпонентной теории в большей мере объясняют явления на уровне первичной фоторецепции, а центральная обработка сигнала происходит по механизмам оппонентных цветов.
Классификация характеристик зрительного анализатора
Пропускная способность зрительного анализатора Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность, т. е. то количество информации, которое анализатор способен принять в единицу времени. Зрительный анализатор можно представить в виде канала связи, состоящего из нескольких участков передачи информации. Очевидно, пропускная способность канала в целом будет определяться пропускной способностью того участка, для которого она минимальна. Наибольшая пропускная способность (=5, 6 109 дв. ед/с) имеет место на уровне фоторецепторов (сетчатки). По мере продвижения к более высоким уровням приема информации пропускная способность уменьшается, составляя на корковом уровне лишь 20 — 70 дв. ед/с. Еще меньше пропускная способность для деятельности в целом (с учетом ответных действий человека). Здесь она составляет 2 — 4 дв. ед/с
Классификация характеристик зрительного анализатора
Острота зрения – это способность органа зрения различать во внешнем мире отдельные объекты. Она характеризуется угловой величиной минимально видимого наблюдателем промежутка между двумя объектами. В основе остроты зрения лежит контрастная чувствительность, позволяющая оценить перепад яркости промежутка между объектами. Когда яркостный (или цветовой) контраст ниже порогового, объекты неразличимы независимо от их размеров. Теоретически верхний предел остроты зрения ограничен размерами колбочек: две точки, проецирующиеся на сетчатку, различаются, если между двумя возбужденными колбочками лежит хотя бы одна невозбужденная. Самые тонкие и густо расположенные колбочки лежат в центральной ямке (поперечник 0, 3 мм). Расстояние между осями соседних рецепторов составляет 1 1, 5 мкм, линия, соединяющая оси трех соседних колбочек, имеет протяженность 2 3 мкм, что соответствует угловому размеру минимально различаемого промежутка порядка 0, 5 угл. мин. (соответствует остроте зрения 2, 0). Для получения показателя остроты зрения определяют расстояние, с которого наблюдатель различил деталь объекта, относят к расстоянию, с которого эта деталь видна под углом 1 мин. Практически расстояние до тестового объекта всегда одинаково: у нас в стране – 5 м, за рубежом – 6 м. Но т. к. предъявляются объекты разной величины, значение знаменателя меняется. Результат исследования выражают дробью (6/4, 6/6) или в виде десятичной записи (1, 5; 1, 0).
Острота зрения Зависимость между угловыми (α) и Острота зрения определяется величиной, линейными (h) размерами предметов обратной минимальному размеру предмета, при котором он различим глазом. Угол зрения, равный 1 мин. , соответствует единице остроты зрения. Острота зрения зависит от уровня освещенности, расстояния до рассматриваемого предмета и его положения относительно наблюдателя, возраста. Так, острота зрения под углом 10° в 10 раз меньше, а под углом 30° в 23 раза меньше, чем прямо перед собой. Размеры предметов выражаются в угловых величинах, которые связаны с линейными размерами следующим соотношением: h = 2 ltg(α/2)|, где h и α — соответственно линейный и угловой размеры предмета; l — расстояние от глаза до предмета. Острота зрения характеризует абсолютный пространственный порог восприятия. Минимально же допустимые размеры элементов изображения, предъявляемого оператору, должны быть на уровне оперативного порога и составлять не менее 15‘.
Острота зрения зависит от многих факторов, среди которых выделяют группы эндогенных факторов, связанных с состоянием организма: • рефракцией – определяет четкость изображения на сетчатке при зрении вдаль; • акомодационной способностью – определяет четкость изображения на сетчатке при расстоянии менее 5 м; • диаметром зрачка – устранение эффектов абберации; • локализацией изображения на сетчатке – максимальная острота – в области центральной ямки, тогда как на периферии – 0, 3; • функциональным состоянием ЦНС – фенамин повышает, алкоголь понижает остроту зрения; • возрастом – новорожденный – 0, 02; 2 недели – 0, 05; 1 год – 0, 2; 2 года – 0, 35; 3 года – 0, 5; 5 лет – 0, 7; 10 12 лет – 1, 0; 60 лет – 1, 0; 65 лет – 0, 9; 80 лет – 0, 35. • бинокулярная острота зрения на 15% выше монокулярной. экзогенных факторов: • условия контраста – светлый объект на темном фоне или наоборот; • освещенность; • геометрические характеристики стимула Условия тестирования – максимально стандартизированы: освещение – 700 лк (контраст 80 90%), темные объекты стандартной формы (кольца Ландольта, буквы) на светлом фоне, определенное число знаков в строке.
Зависимость остроты зрения от длительности экспозиции 20 30 40 50 60 80 100 200 400 800 Длительность, мс 0, 60 0, 63 0, 66 0, 70 0, 74 0, 81 0, 87 0, 92 0, 98 1, 00 Острота зрения, усл. ед.
Объем зрительного восприятия Важной характеристикой зрительного восприятия является его объем: число объектов, которые может охватить человек в течение одной зрительной фиксации, т. е. при симультанном восприятии. Обнаружено, что при предъявлении не связанных между собой объектов объем восприятия составляет 4 — 8 элементов. Последние исследования показывают, что объем воспроизведенного материала определяется не столько объемом восприятия, сколько объемом памяти. В зрительном образе может отражаться значительно большее число объектов, однако они не могут быть воспроизведены из за ограниченного объема памяти. Следовательно, практически важно учитывать не столько объем восприятия, сколько объем памяти.
Поле зрения Условно все поле зрения можно разбить на три зоны: • центрального зрения (= 4°), где возможно наиболее четкое различение деталей; • ясного видения (30 — 35°), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различных мелких деталей; • периферического зрения (75 — 90°), где предметы обнаруживаются, но не опознаются. Зона периферического зрения играет большую роль при ориентации во внешней обстановке. Объекты, находящиеся в этой зоне, легко и быстро могут быть перемещены в зону ясного видения с помощью установочных движений (скачков) глаз. Большую роль в процессе зрительного восприятия играют движения глаз. Они делятся на два больших класса: • поисковые (установочные); • гностические (познавательные).
Движения глаз С помощью поисковых движений осуществляется поиск заданного объекта, установка глаза в исходную позицию и корректировка этой позиции. Длительность поисковых движений определяется углом, на который перемещается взор: tn =0, 025 + 0, 004β, где β — угол перемещения взора, град; tn — время перемещения взора, с. К гностическим относятся движения, участвующие в обследовании объекта, в его опознании и различении его деталей. Основную информацию глаз получает во время фиксации, т. е. во время относительно неподвижного положения глаза, когда взор пристально устремлен на объект. Во время скачка глаз почти не получает никакой информации. Если продолжительность скачка в среднем составляет 0, 025 с, то продолжительность фиксации в зависимости от условий восприятия — 0, 25 — 0, 65 с и более. Общее время фиксаций составляет 90 — 95 % от времени зрительного восприятия. Фиксации неотделимы от микродвижений глаз. Движения глаз являются необходимым условием зрительного восприятия. Уже через 2 — 3 с после стабилизации объекта относительно сетчатки человек переставал видеть объект.
Классификация характеристик зрительного анализатора
Временные характеристики зрительного анализатора Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при тех или иных условиях работы оператора. К ним относятся: • латентный (скрытый) период зрительной реакции, • длительность инерции ощущения, • критическая частота мельканий, • время адаптации, • длительность информационного поиска.
Латентный период Латентным периодом называется промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. В среднем для большинства людей латентный период зрительной реакции лежит в пределах 160 — 240 мс. Это время зависит от • интенсивности сигнала (так называемый закон силы: чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), • его значимости (реакция на значимый для оператора сигнал короче, чем на сигналы, не имеющие значения для оператора), • сложности работы оператора (чем сложнее выбор нужного сигнала среди остальных, тем реакция на него будет больше), • возраста и других индивидуальных особенностей человека. Если же возникает необходимость в последовательном реагировании оператора на дискретно появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть не меньше времени сохранения ощущения, равного 0, 2 — 0, 5 с. В противном случае будут замедляться точность и скорость реагирования, поскольку во время прихода нового сигнала в зрительной системе оператора еще будет оставаться образ предыдущего сигнала.
Критическая частота слияния мельканий Критической частотой слияния мельканий (КЧСМ) называется та минимальная частота проблесков, при которой возникает их слитное восприятие. Эта частота зависит от яркости, размеров и конфигурации знаков. Зависимость КЧСМ от яркости подчинена основному психофизическому закону f кр = a In В + С, где а и С — константы, зависящие от размеров и конфигурации знаков, а также от спектрального состава мелькающего изображения.
Критическая частота слияния мельканий Снижение величины f. Kp, если это необходимо по каким либо техническим причинам, может быть достигнуто путем уменьшения яркости знака, сокращения его размеров или упрощения конфигурации. При обычных условиях Зависимость критической частоты мельканий а наблюдения величина — от яркости; б — от размеров и конфигурации КЧМ лежит в пределах 15 знаков (1, 2, 3 — соответственно знаки сложной, — 25 Гц средней и простой конфигурации).
Кривые темновой адаптации у человека А. Кривая, усредненная по 9 здоровым испытуемым. Б. Кривая темновой адаптации в случае полной цветовой слепоты, получена для области сетчатки на 8 мин. выше центральной ямки. В. Кривая темновой адаптации колбочковой системы для испытуемого с нормальным цветовым зрением (красный световой стимул был расположен в области центральной ямки). Для кривой Б ось времени (абсцисса) должна быть сдвинута вправо на расстояние, соответствующее 2 мин (кривые А а Б построены по данным Е. Auerbach, 1973).
Время восприятия движущихся объектов Весьма тесно связано с временными характеристиками зрительного анализатора и восприятие движущихся объектов. Минимальная скорость движения, которая может быть замечена глазом, зависит от наличия в поле зрения фиксированной точки отсчета. При наличии такой точки абсолютный порог восприятия скорости равен 1— 2 угл. мин/с, без нее — 15 — 30 угл. мин/с. Эти данные получены в условиях, когда время предъявления не ограничено и составляет не менее 10 15 с.
Время информационного поиска Для некоторых видов операторской деятельности процесс восприятия сводится к информационному поиску — нахождению на устройстве отображения объекта с заданными признаками. Такими признаками может быть проблесковое свечение, особая форма или цвет объекта, отклонение стрелки прибора за допусти мое значение и т. д. Задача оператора заключается в нахождении такого объекта и характеризуется временем, затраченным на поиск. Общее время информационного поиска равно τ = Σ (tφi + tпi) где tn , tф, — соответственно время i гo перемещения взора и i й фиксации; п — число шагов поиска (число фиксаций), затраченных для нахождения нужного объекта. Время перемещения определяется углом скачка взора, время фиксации зависит от целого ряда факторов: свойств информационного поля, способа деятельности наблюдателя, степени сложности искомых элементов. Однако в условиях конкретного информационного поля (особенно при однородности его элементов) и конкретной задачи величина относительно постоянна и является характеристикой данных условий работы.
Средняя длительность зрительной фиксации в различных задачах Задача Время фиксации, мс Поиск отметки на экране РЛС 370 Чтение буквы или цифры 310 Поиск условных знаков 300 Поиск простых геометрических фигур 200 Фиксация загорания (погасания) 280 индикатора Ознакомление с ситуацией, обозначенной 640 условными знаками
Факторы, определяющие работоспособность зрительного анализатора оператора Факторы работоспособности Основные Дополнительные Улучшение условий труда Соответствие структурно функциональных возможностей Оптическая коррекция аномалий глаза зрительным задачам рефракции и аккомодации Хирургическая коррекция аномалий рефракции и аккомодации Достаточная пропускная Офтальмотренинг способность зрительно нервных путей Фармакологическая поддержка аккомодации Аутотренинг Фармакологическая поддержка Оптимальный уровень функции ЦНС функционирования коркового отдела зрительного анализатора Режим труда и отдыха
Представление о зрительной работоспособности Зрительная работоспособность – это способность оператора выполнять специфическую для него зрительно аналитическую работу с допустимым в единицу времени числом негрубых ошибок на протяжении любого отрезка рабочего цикла» (Сомов, 1979). В. Волков (1980): Зрительная работоспособность в наиболее общем виде – это производительность такого труда, выполнить который можно только при условии решения сложных зрительно моторных и зрительно сенсорных задач. Зрительная работоспособность – это способность оператора качественно выполнять специфическую для него работу в течение всего рабочего цикла. Увеличение числа ошибок выше уровня, допустимого для данного вида работы, будет свидетельствовать об утомлении оператора.
Зрительный анализатор функционирует подобно инженерным системам связи. Его возможности могут быть определены пропускной способностью ( «С» ), т. е. максимальным количеством информации, которая может быть передана в единицу времени. Выражают пропускную способность в битах в секунду. Исследования, проведенные В. Д. Глезером и И. И. Цуккерманом (1961), А. В. Луизовым и Н. С. Федоровой (1976), показали, что пропускная способность сетчатки и зрительного нерва очень высока и при яркости фона 100 кд/м 2 равна 4, 4 • 107 бит/с, а коркового отдела анализатора составляет только 20… 70 бит/с. В целом же пропускная способность зрительной системы человека еще ниже – всего 2… 4 бит/с. Это означает, что в процессе зрительной работы происходит «отсев» избыточной информации и выбор из нее наиболее важных для деятельности оператора показателей.
Факторы, определяющие работоспособность зрительного анализатора (Е. Е. Сомов, 1989) Факторы работоспособности Основные Дополнительные Улучшение условий труда Соответствие структурно функциональных возможностей Оптическая или хирургическая коррекция глаза зрительным задачам аномалий рефракции Достаточная пропускная Офтальмотренинг способность зрительных нервных путей Фарм. поддержка аккомодации Аутотренинг Оптимальный уровень функционирования Фарм. поддержка функции ЦНС коркового отдела зрительного анализатора Правильный режим труда и отдыха
Основные формы нарушений работоспособности зрительной системы операторов (Е. Е. Сомов, 1989) Зрительные нарушения Зрительное утомление Зрительный дискомфорт Искажения зрительного восприятия Зрительное Зрительные переутомление иллюзии (отказ от работы)
Симптомы зрительного утомления • Субъективные симптомы зрительного утомления обнаруживаются обычно жалобами на дискомфорт, неприятные ощущения со стороны глазных яблок и век (тяжесть, покалывание, жжение или ощущение засоренности). Уставший человек нередко трет глаза, часто мигает. Если явления зрительного утомления нарастают, то неприятные ощущения сменяются болевыми, причем боли могут локализоваться не только в области глазных яблок, но и надбровных дуг, а также головы. Иногда уставшие люди жалуются на временную «расфокусировку» рассматриваемых объектов, их периодическое двоение или «дрожание» . • Объективные симптомы зрительного утомления (мышечного, сенсорного, психического) можно обнаружить с помощью специальных тестов, количество которых постепенно увеличивается. Однако информативность подавляющего большинства из них все еще явно недостаточная. Кроме того, многие тесты трудоемки, требуют применения специальной аппаратуры, иногда достаточно сложной. В результате офтальмоэргономика пока не располагает установившейся, стройной и общепринятой системой оценки утомления зрительной системы операторов в целом и составляющих ее звеньев в отдельности.
Зрительное утомление Мышечное Рецепторное Смешанное Центральное
Зрительное утомление Условия деятельности оператора Внутреннее состояние оператора • неоптимальные по интенсивности и времени условий наличие исходных освещенности, контраста, функциональных и структурных блескости, угловых размеров и изменений в зрительной числа ключевых точек, сенсорной системе, начиная от необходимых для опознания нарушений в механизме объекта; рефракции и кончая изменением • факторы, которые связаны с высшего зрительного анализа – необходимостью фиксации классификации и идентификации изображения на сетчатке, т. е. зрительных образов. вызывающие аккомодацию, конвергенцию, саккады и нистагм.
Профилактика зрительного утомления • рациональный отбор кандидатов для микроманипуляционных специальностей (методы отбора пока еще не разработаны); • оптимизацию условий работы (правильный гигиенический режим, чередование труда и отдыха, производственная гимнастика с включением упражнений для аккомодации); • улучшение светотехнических условий; • применение в показанных случаях оптических и других средств улучшения видимости (например, проекция изображения на экраны различных типов); • автоматизацию микроманипуляционных работ.
Скачать презентацию Электромагнитный спектр На вставке изображен видимый свет
глаз.ppt