shkolageo.ru   1 2 3 ... 5 6

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ


2.1. Организация, материал и методы исследований


Исследования проводили в период с 2003 по 2011 гг. на кафедрах анатомии, физиологии и гигиены человека, возрастной и специальной психологии ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева» и лаборатории обработки сенсорной информации Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН (г. Москва), а также на базе образовательных учреждений г. Чебоксары и г. Москвы с охватом 940 человек.

В соответствии с поставленными задачами исследования включали несколько этапов.

На I этапе было проведено комплексное исследование развития механизмов пространственного зрительного восприятия в возрастном интервале от 5 до 18 лет, включающее оценку остроты стереоскопического зрения, скорости бинокулярной интеграции, конвергентных и дивергентных фузионных резервов, баланса бинокулярных и монокулярных механизмов пространственного восприятия. В процессе выполнения работы было обследовано 620 детей и подростков. У детей 5-7 лет были сопоставлены показатели фузионных резервов и биологической зрелости организма. Биологическую зрелость (биологический возраст) оценивали по комплексу показателей: соматическая зрелость, зубной возраст, результаты выполнения филиппинского теста (М.В. Антропова, М.М. Кольцова, 1983; М.М. Безруких, 2006). Индивидуальные данные ребенка сравнивались со стандартами для соответствующего календарного возраста, что позволяло сделать вывод о замедленном или ускоренном темпе развития.

На II этапе было проведено исследование бинокулярных и монокулярных механизмов пространственного восприятия и их баланса у детей и подростков с разными нозологическими формами зрительной патологии. В исследовании приняли участие 170 слабовидящих детей 5-18 лет, из них 111 человек имели амблиопию разного генеза: рефракционную, дисбинокулярную, обскурационную и 59 человек имели заболевания нервно-зрительного аппарата со следующими клиническими формами основной зрительной патологии: частичная атрофия зрительного нерва; гипоплазия макулы и зрительного нерва; ретинопатия недоношенных; тапеторетинальная абиотрофия сетчатки. Все дети посещали специализированные детские сады и школы и находились под наблюдением врача-окулиста. Контрольную группу составили 285 офтальмологически здоровых детей того же возрастного диапазона с остротой зрения ≥1,0 ед.


На
III этапе исследовали специфику формирования бинокулярных механизмов у младших школьников с трудностями в чтении и осуществляли апробацию программы оптимизации у них функционального состояния бинокулярной зрительной системы. Отбор детей был проведен на основе анализа анамнестических данных, оптометрических измерений, логопедического обследования и оценки сформированности навыка чтения у 120 учащихся второго класса общеобразовательной школы. Учащиеся, имеющие сниженную остроту зрения, явные дефекты слуха и симптомы недоразвития устной речи в исследованиях не участвовали. Оценку чтения проводили в соответствии с рекомендациями А.Н. Корнева (1997), М.Н. Русецкой (2007), М.М. Безруких (2009). Фиксировали скорость чтения (количество слов, прочитываемых за минуту), способ чтения (побуквенный, слоговой, целыми словами), правильность чтения (наличие ошибок и их количество на 100 прочитанных слов).

На
IV этапе исследовали вопросы обеспечения физиологического комфорта при пользовании современными 3D-технологиями для лиц с различным состоянием зрительных функций. Для анализа специфики восприятия стереокинофильмов было проведено анкетирование 110 зрителей в возрасте от 7 до 77 лет и исследование особенностей восприятия фильмов в 3D-формате лицами с различным состоянием зрительных функций (25 чел. в возрасте от 8 до 19 лет). Были разработаны научно обоснованные практические предложения по созданию стереофильмов для детской аудитории, учитывающие особенности морфо-функционального созревания бинокулярной зрительной системы детей.

У всех детей проводили оценку монокулярной и бинокулярной остроты дальнего (4,0 м) и ближнего (0,5 м) зрения и измеряли рефракцию.

Организация и процедура исследований соответствовали положениям Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации. При обследовании слабовидящих детей учитывали требования тифлологии (Л.П. Григорьева, 1996; Л.И. Солнцева, 2000; Б.К. Тупоногов, 2003).


В связи с тем, что фундаментальными исследованиями, проведенными ранее другими авторами, доказано существование в зрительной системе нескольких автономных монокулярных и бинокулярных подсистем обработки информации, и совершенно очевидно, что охарактеризовать состояние пространственного зрительного восприятия и бинокулярного зрения одним показателем невозможно, в настоящее время требуется выделить основные функциональные показатели, качественно характеризующие эти механизмы в целом, и создать систему комплексной оценки бинокулярного зрения.

На основе анализа и обобщения современных представлений об организации пространственного восприятия и нейрофизиологических данных о бинокулярных механизмах человека нами были выделены четыре функциональных показателя:


  • острота бинокулярного стереозрения – отражает качество стереопсиса, то есть способность определять малые сдвиги объектов по глубине на основе бинокулярной диспаратности (геометрического различия двух сетчаточных изображений);

  • скорость бинокулярной интеграции – временная характеристика, отражающая способность зрительной системы за короткое время сформировать целостный образ объекта на основе двух неполных изображений в правом и левом глазу;

  • фузионные резервы – показатели совместной работы окуломоторного аппарата и сенсорных механизмов фузии, отражают прочность и помехоустойчивость фузии (формирования и сохранения единого трехмерного образа) при рассогласовании аккомодации и вергенции;

  • баланс бинокулярных и монокулярных механизмов пространственного восприятия – отражает особенности взаимодействия бинокулярных и монокулярных механизмов и относительный вклад бинокулярных механизмов в пространственное восприятие.

Оценка остроты бинокулярного стереозрения. Для количественной оценки остроты стереозрения измеряли пороги стереозрения методом пространственно-частотной стереовизометрии при помощи компьютерной программы «Стереопсис» (А.Е. Белозеров, 2005). Достоинством программы является возможность оценки малых стереопорогов, величиной до 1˝ (угловой секунды). Тестовым стимулом являлась стереопара, занимающая всю поверхность экрана и изображающая две расположенные одна над другой вертикальные решетки с синусоидальным профилем яркости и высоким контрастом. В каждом стимуле решетки имели одинаковую пространственную частоту, но различную диспаратность, поэтому при разделении полей зрения они казались отстоящими друг от друга по глубине.


За порог стереозрения принимали минимальную относительную диспаратность верхней и нижней решеток, при которой испытуемый надежно определял их взаимное расположение. Значение стереопорога является величиной обратной остроте стереозрения. Измерения проводили на пространственных частотах: 0,4; 0,5; 0,7; 1,0; 1,4; 2,0; 2,8; 4,0 цикл/град.

Оценка скорости бинокулярной интеграции. Для оценки
скорости бинокулярной интеграции была использована интерактивная компьютерная программа, разработанная в ИППИ им. А.А. Харкевича РАН. В качестве тестовых объектов использовали схематические изображения букв, которые случайным образом разбивались на две части и предъявлялись правому и левому глазу на определенное время.

Время экспозиции варьировали в диапазоне от 50 до 800 мс. В каждом испытании для опознания последовательно предъявляли 10 тестовых символов (букв). Фиксировали вероятность правильного ответа (отношение количества правильно названных букв к общему числу предъявленных тестовых символов). Об интегративных способностях судили по минимальному времени предъявления фрагментов букв, обеспечивающему 75% правильных ответов.

Оценка фузионных резервов. Для оценки фузионных резервов применяли новую интерактивную компьютерную программу, разработанную в ИППИ им. А.А. Харкевича РАН. Отличительной чертой программы является использование чисто бинокулярных стимулов – случайно-точечных стереограмм (СТС). СТС на поле 140х140 мм кодирует тест-объект (ТО) в виде вертикальной полоски размером 114х26 мм, к которой по ходу процедуры измерения в случайном порядке добавляются маркеры, меняющие вид ТО. Скорость движения стимулов по экрану составляла 50 мм/мин. При измерении положительных (конвергентных) фузионных резервов правый стимул двигался влево, а левый – вправо, что приводило к постепенному увеличению угла конвергенции. При измерении отрицательных (дивергентных) фузионных резервов правый стимул двигался вправо, а левый – влево, что приводило к дивергенции зрительных осей.


Измерения проводили при расстоянии 50 см от экрана монитора. В отличие от призм и синоптофора, используемых в практике для оценки фузионных резервов, данная программа позволяла установить момент пропадания бинокулярного образа очень точно: как только испытуемый прекращал фузировать СТС, он переставал видеть закодированный ТО. За меру фузионных резервов принимали конвергентно-дивергентные нагрузки при сведении/разведении осей глаз от исходного угла конвергенции до критического угла, приводящего к потере фузии.

Все процедуры тестирования с использованием компьютерных программ проводили в условиях дихоптического предъявления стимулов. Для сепарации изображений применяли метод анаглифической гаплоскопии и очки с цветными фильтрами.

Оценка баланса бинокулярных и монокулярных механизмов пространственного восприятия. Для оценки баланса бинокулярных и монокулярных механизмов пространственного восприятия был использован стереокинетический тест. Зрительным стимулом служил плоский диск диаметром 12 см с кольцевым черно-белым паттерном, который вращался со скоростью 60 об/мин. Расстояние от глаз испытуемого до тест-объекта составляло 3 м. Задача испытуемого заключалась в оценке иллюзорной глубины (высоты виртуального конуса) в монокулярных и бинокулярных условиях наблюдения.

Для характеристики баланса бинокулярных и монокулярных механизмов вычисляли введенный нами коэффициент В по формуле:

В=(hm - hb)/hm,

где hm – средняя для двух глаз монокулярная оценка глубины, hb – бинокулярная оценка.

Математическую обработку полученного цифрового материала проводили методами описательной и вариационной статистики с использованием программных пакетов статистического анализа «Microsoft Excel-2007» и «StatSoft Statistica 6.0».

Отдельные этапы исследований были выполнены в процессе научно-исследовательской работы, поддержанной грантами:


  1. Грант Президента Российской Федерации для поддержки молодых ученых-кандидатов наук МК-7212.2006.4 «Особенности бинокулярных зрительных функций у детей, развивающихся в норме и имеющих нарушения зрения» (2006-2007).

  2. Грант РФФИ 09-04-90700-моб_ст «Научная работа российского молодого ученого Васильевой Н.Н. в Институте проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН» (2009).


2.2. Возрастные особенности механизмов бинокулярного стереопсиса


Анализ работ по изучению стереозрения детей (E.B. Ciner et al., 1996; E.E. Birch, S. Salomao, 1998; J. Atkinson, 2000; C. Williams et al., 2001; Y. Takai et al., 2005; A.M. Brown et al., 2007) показывает, что механизмы восприятия глубины на основе бинокулярной диспаратности начинают формироваться у младенцев уже в первые месяцы жизни. Для оценки стереоскопической остроты зрения у детей за рубежом используют Titmus test и Randot stereo test, имеющие ограничения по измерению стереопорогов (20-40˝), а общепринятые отечест-венные тесты для точных измерений стереоостроты зрения отсутствуют. Из-за «тестового вакуума» для малых значений стереопорогов, согласующиеся между собой данные по остроте стереоскопического зрения ранее были получены только для детей раннего и дошкольного возраста, у которых стереопороги в подавляющем большинстве случаев выше 20˝. Относительно дальнейшего развития механизмов стереозрения и его возрастной динамики до сих пор не сложилось определенного мнения. Данная серия исследований, выполненная при помощи программы, обеспечивающей высокую точность измерений, позволила устранить разногласия в литературе относительно развития механизмов бинокулярного стереопсиса на протяжении школьного периода.

В ходе исследования выявлено, что величина порогов стереозрения во всех возрастных группах зависит от пространственной частоты (ПЧ) стимула (табл. 1). При увеличении ПЧ от 0,4 до 0,7 цикл/град стереопороги понижались (р<0,05); в диапазоне частот от 1,0 до 2,0 цикл/град стереопороги были минимальными, а с повышением ПЧ от 2,8 до 8,0 цикл/град было зафиксировано их повышение (р<0,05).



Таблица 1

Показатели стереопорогов детей


ПЧ,

цикл/град

Возрастная группа, лет

7-8

9-10

11-12

14-15

16-17

0,4

132,7±13,9

125,5±14,1

92,7±26,7*

50,2±6,5*

62,2±9,8

0,5

86,7±9,6

85,6±15,4

38,5±6,2*

21,9±2,9*

23,0±3,0

0,7

41,1±4,8

29,5±3,4*

29,8±7,5*

15,2±1,7*

16,8±1,8

1,0

39,2±8,2

19,3±3,0*

17,3±2,1

10,7±0,6*

12,6±1,5

1,4

32,9±4,5

21,7±2,4*

14,6±1,6*

8,7±0,6*

11,4±1,2*

2,0

49,1±8,3


40,2±5,8

19,4±2,3*

9,2±0,6*

15,2±2,2*

2,8

91,2±15,7

82,8±14,2

49,4±8,2

16,3±1,8*

37,8±8,6*

4,0

156,0±19,4

155,6±21,8

108,6±11,9

49,8±5,4*

87,1±11,6*

5,7

172,4±23,1

160,8±16,5

142,7±13,0

101,5±9,0*

145,8±15,3*

8,0

214,6±28,7

191,6±17,2

150,2±11,8

135,2±8,7

142,8±10,6*

Примечание: * – достоверность различий между показателями стереопорогов по сравнению с предыдущей возрастной группой (р<0,05)


Полученные данные свидетельствуют, что уже у детей возрастной группы 7–8 лет функционируют оба механизма стереоскопического восприятия: фазовый и позиционный, лимитирующие верхний предел восприятия диспаратности на низких и на высоких пространственных частотах (A. Anzai et al., 1999).

Общий характер возрастных изменений стереопорогов в период от 7 до 14-15 лет заключался в статистически достоверном их снижении и увеличении остроты стереоскопического зрения на разных частотах в 3-4 раза (р<0,05). Это позволяет говорить о совершенствовании механизмов стереозрения на данном возрастном отрезке постнатального онтогенеза. В возрастной группе 16-17 лет выявлено достоверное снижение показателей остроты стереоскопического зрения на частотах 1,4-8,0 цикл/град (р<0,05) по сравнению с возрастной группой 14-15 лет.


Число испытуемых, имеющих стереопороги ниже 10˝ на оптимальных пространственных частотах (1,0-2,0 цикл/град), неуклонно повышалось до 15 лет (р<0,05): 12% в возрастной группе 7-8 лет; 28% в 9-10 лет; 51% в 11-12 лет; 89% в 14-15 лет; 82% в 16-17 лет.

Гетерохронность проявилась в разных сроках развития механизмов стереопсиса у мальчиков и девочек (рис. 1).






Рис. 1. Значения стереопорогов у мальчиков и девочек разных

возрастных групп

Примечание: * – здесь и далее достоверность различий между мальчиками и девочками (р<0,05)

До конца младшего школьного возраста показатели остроты стереоскопического зрения близки у детей обоего пола, а после 10 лет показатели мальчиков превышают показатели девочек: в возрастной группе 11-14 лет достоверные различия были обнаружены для пространственных частот 0,4; 1,0; 2,0; 2,8; 4,0 цикл/град (р<0,05); в возрастной группе 15-17 лет – 0,4; 0,7; 1,0; 2,0; 2,8; 4,0 цикл/град (р<0,05).



<< предыдущая страница   следующая страница >>