shkolageo.ru   1 ... 2 3 4 5 6

2.9. Функциональные показатели бинокулярного зрения

и обеспечение физиологического комфорта при пользовании

современными 3D-технологиями


Современные 3D-технологии достигли такой степени развития и доступности, что становится неизбежным их широкое внедрение в образовательную, сферу, спорт и искусство (В.А. Елхов и др., 2001; L.M.J. Meesters et al., 2004; Ю.Н. Овечкис, 2006; C.Н. Рожков, 2008; M. Lambooij et al., 2009). В сравнении с обычными, стереоскопические изображения имеют значительные преимущества, создавая эффекты присутствия и вовлеченности в пространство наблюдаемой картины, облегчая функционирование механизмов интерпретации изображений, пространственного зрения и константности восприятия. В последнее время особую остроту и социальную значимость приобрели дискуссии по поводу трудностей восприятия 3D-фильмов и возможного вреда для здоровья.

Результаты опроса респондентов об их впечатлениях от просмотра фильмов в 3D-формате и мнениях о современном уровне качества 3D-контента показали, что в целом стереофильмы позитивно восприняты как взрослой, так и детской аудиторией. Из всех опрошенных своё впечатление оценили как «отличное» 52% зрителей; «хорошее» – 41%; «среднее» – 5%; «плохое» – 2%. По оценкам состояния после просмотра фильма показатели взрослой и детской аудитории несколько различались. Большинство детей отметили отсутствие усталости глаз, головной боли и каких-либо неприятных ощущений. Во взрослой аудитории число случаев отсутствия усталости глаз и ее наличия было примерно одинаковым (51% против 49%), при этом у 13% респондентов возникли головная боль и головокружение во время просмотра стереофильма. Объясняя причины усталости, респонденты связывали её в основном с технической стороной демонстрации (давление очков, высокое и близкое расположение экрана, большое количество динамических сцен и высокая скорость перемещения объектов). 14% отметили наличие мельканий изображения и 30% – его двоения в отдельных эпизодах. Многие проявили понимание причин дискомфорта и возможности с ним справиться (надеть контактные линзы, пойти в другой кинотеатр, выбрать другое место в зале и т.д.). При этом ни один из опрошенных не предположил возможной взаимосвязи усталости глаз с особенностями собственного зрения.


Для анализа специфики восприятия фильмов в 3D-формате лицами с разными показателями функционирования зрительной системы мы провели у 25 опрошенных оценку остроты зрения, рефракции, фузионных резервов, скорости бинокулярной интеграции. Было установлено, что среди лиц с недостаточным развитием отдельных зрительных функций, при схожести показателей, взрослые чаще испытывают дискомфорт, чем дети. Лица с высокими значениями остроты зрения (1,0 ед. и выше), хорошо развитыми фузионными резервами и высокой способностью к бинокулярной интеграции, как правило, не отмечали никаких ухудшений своего состояния за время стандартного сеанса. Среди лиц со сниженной остротой зрения, но хорошими фузионными резервами было больше положительных отзывов и меньше случаев усталости и других неприятных ощущений, чем среди лиц с низкими показателями фузионных резервов, а также с разницей в остроте зрения двух глаз. Лица, имеющие умеренные (некритические для восприятия стереоизображений) нарушения со стороны зрительных функций и просмотревшие более одного стереофильма, отметили, что их состояние во многом зависело от продолжительности сеанса. Так, если он не превышал 1,5 часов, впечатления были отличными и заметной усталости респонденты не ощущали.

Несмотря на значительное преимущество детей перед взрослыми в плане гибкости механизмов зрительного восприятия и большей готовности к принятию виртуальной реальности, восприятие изображений в 3D-формате может вызывать у них дискомфорт. Бинокулярная зрительная система детей дошкольного и младшего школьного возраста имеет свои морфо-функциональные особенности, которые необходимо учитывать при создании стереофильмов для детской аудитории. Важными анатомо-физиологическими показателями, на которые должны быть ориентированы параметры стереосъёмки и требования к демонстрации стереофильмов, являются межзрачковое расстояние, длина оси глазного яблока, острота зрения, острота бинокулярного стереозрения, фузионные резервы, скорость бинокулярной интеграции.


Межзрачковое расстояние учитывается при задании такого важного параметра стереосъёмки, как базис зрения, определяющий величины горизонтальных параллаксов. В стереоскопии для взрослых за нормальное значение базиса принимают 65 мм. Известно, что в возрасте от 1 года до 6 лет межзрачковое расстояние увеличивается от 50 до 55 мм, а к концу обучения в школе доходит до 62-63 мм (Е.И. Ковалевский, 1980; N.A. Dodgson, 2004). Очевидно, что при съёмке детских стереофильмов вместо взрослого стандарта базиса зрения в 65 мм, целесообразно использовать меньшие значения: 53 мм для дошкольников и 57 мм для младших школьников.

Меньшее по сравнению со взрослыми межзрачковое расстояние у детей при тех же экранных параллаксах будет обеспечивать более значительный выход виртуальных объектов в предэкранное и заэкранное пространство. В связи с этим, в видеофильмах для детей дошкольного возраста при создании стереоэффектов «с выходом из экрана» и сильным приближением рассматриваемых объектов к зрителю желательно не допускать попадания этих виртуальных объектов в мануальное пространство ребенка. Так как у дошкольников еще не вполне сформирована система зрительно-моторного взаимодействия, попытки детей дотронуться до виртуальных объектов, неизбежно заканчивающиеся неудачным исходом – промахом, могут нарушать закрепление связей между зрительной, тактильной и проприоцептивной информацией, создавать конфликт между разными механизмами, замедлять развитие координации «глаз-рука».

Для функционирования бинокулярных механизмов восприятия глубины на основе диспаратности, являющейся мерой различий между изображениями объекта в левом и правом глазу, необходимо, чтобы острота зрения была достаточно высока и позволяла эти различия обнаружить и оценить. В наших исследованиях установлено, что у большинства дошкольников оптимальное расстояние для четкого восприятия изображений находится в пределах в 1,0-2,5 м (Н.Н. Васильева, 2002).

Более специфические с точки зрения восприятия стереофильмов различия между детьми и взрослыми определяются показателями функционирования бинокулярных зрительных механизмов (остротой стереозрения, фузионными резервами, скоростью бинокулярной интеграции). В ходе наших исследований было установлено, что у дошкольников и младших школьников эти параметры отличаются от взрослых, что необходимо учитывать при создании стереофильмов, ориентированных на детскую аудиторию.



3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В результате проведенного комплексного исследования были определены сроки и темпы гетерохронного созревания механизмов пространственного зрительного восприятия у человека в постнатальном онтогенезе, установлен возраст достижения максимального уровня и период намечающегося ослабления функций. Полученные данные позволили сформулировать научные положения, состоящие в том, что развитие и становление бинокулярных зрительных механизмов продолжается в течение длительного периода. Наиболее быстрые темпы вовлечения бинокулярных механизмов в пространственное восприятие и улучшения различных функциональных показателей бинокулярного зрения отмечаются в период от 5-7 до 9-10 лет. Совершенствование тонких бинокулярных механизмов продолжается до 14-15 лет. Эти факты находятся в соответствии с имеющимися научными данными о том, что участвующие в анализе пространственных характеристик затылочные, теменные, височные, лобные области коры мозга (В. Gulyas et al., 1994; Y. Nishida et al., 2001; M. Taira et al., 2001; R.M. Rutschmann, M.W. Greenlee, 2004; T. Naganuma et al., 2005; F.P.S. Fischmeister, H. Bauer, 2006) имеют длительные периоды морфо-функционального созревания. При этом наиболее значимые синхронные постнатальные структурные преобразования в различных отделах коры головного мозга происходят к 6-7, 9-10 и 13-14 годам (Т.Г. Бетелева, 1990; Д.А. Фарбер и др., 2000; Т.А. Цехмистренко и др., 2000; М.М. Безруких, 2010).

Согласно современным представлениям все функции формируются и претерпевают изменения в процессе взаимодействия организма со средой, а адаптивный характер функционирования организма в различные возрастные периоды определяется структурно-функциональной зрелостью физиологических систем и адекватностью воздействующих средовых факторов возможностям организма (В.Ф. Базарный, 1991; А.Д. Димитриев, 2004 и др.). В контексте этих представлений установленное нами снижение функциональных показателей пространственного зрения в юношеском возрасте может быть связано как с естественным возрастным снижением пластичности зрительных механизмов после их формирования, так и с влиянием различных неблагоприятных факторов окружающей среды.


Полученные нами результаты целесообразно использовать для определения нормативных данных по измерению фузионных резервов, остроты стереоскопического зрения, скорости бинокулярной интеграции, необходимых для мониторинга функционального состояния бинокулярной зрительной системы. При этом в соответствии с представлениями об адаптивном характере индивидуального развития следует отметить, что оптимальные режимы деятельности функциональных систем организма не универсальны (едины для всех сверстников), они определяются непрерывными динамическими процессами, отражающими взаимосвязь организма с окружающей средой. Это требует комплексного подхода к анализу реальных функциональных возможностей бинокулярной зрительной системы ребенка не только на основе количественной оценки показателей, но и качественной характеристики особенностей реализации специфических физиологических механизмов. Сочетание возрастного и индивидуального подхода к изучению своеобразия функционирования физиологических систем может обеспечить разработку адекватных гигиенических мер, способствующих полноценному здоровью и нормальному развитию организма ребенка.

На современном этапе появился целый ряд профессий, требующих наличия полноценного бинокулярного зрения (операторы управления высокоманевренными транспортными средствами, стереофотограмметристы, стереотопографы, работники монтажа микроэлектронной промышленности и др.). Затраты на их профессиональную подготовку довольно значительные. Поэтому важными являются своевременное профессиональное ориентирование школьников и их отбор до начала подготовки и обучения. В связи с этим предложенная нами комплексная система оценки функциональных бинокулярных показателей рекомендуется для клинической практики офтальмологов.

Исследование механизмов пространственного восприятия у детей и подростков с различными нозологическими формами зрительной патологии продемонстрировало специфичность адаптационно-компенсаторных перестроек в зрительной системе. При нормальном бинокулярном восприятии зрительная система использует во благо как различие, так и сходство сигналов, поступающих в мозг от левого и правого глаза. Наиболее точный механизм бинокулярного восприятия трехмерной формы объектов и их относительного расположения по глубине предполагает поиск соответствующих точек в двух сетчаточных проекциях и вычисление глубины на основе различий во взаимном расположении точек внутри этих проекций. Полученные результаты исследований показали, что при отдельных нозологических формах зрительной патологии, сопровождающихся нарушением нейронального обеспечения анализа зрительных сцен и полноценного взаимодействия бинокулярных нейронов, роль монокулярных механизмов в пространственном зрительном восприятии возрастает. Как указывал Дж. Гибсон (1988), процесс бинокулярного восприятия может быть организован и без поиска корреспондирующих точек: потоки информации от левого и правого глаз могут сопоставляться не между собой, а непосредственно с формируемым образом объекта. При таком механизме большее значение имеет сходство, а не различие информационных потоков. Очевидно, что для выявления различий нужна более высокая точность, чем для установления общего сходства. Поэтому при снижении остроты зрения более сохранными могут оказаться механизмы, основанные на интеграции сигналов от двух глаз. Эти данные объясняют развитие у слабовидящих детей и подростков специфического типа взаимоотношений между зрительными каналами с опорой на сходство, а не на различие двух сетчаточных изображений.


Результаты исследований показывают высокую значимость бинокулярных механизмов для овладения навыком чтения. Гетерохронный характер становления и развития бинокулярных функций определяет большую их индивидуальную вариабельность в период интенсивного морфо-физиологического созревания организма. Недостаточная зрелость бинокулярных механизмов может явиться препятствием для успешного старта обучения в начальной школе, обусловливая возникновение трудностей формирования навыка чтения и затрудняя адаптацию к учебным нагрузкам. Разработанная нами в экспериментальных условиях и научно обоснованная программа оптимизации функционального состояния бинокулярной зрительной системы на примере младших школьников с трудностями в чтении, показала свою высокую биологическую эффективность. Полученные результаты подтверждают тот факт, что задержка развития бинокулярных зрительных механизмов у некоторых детей в постнатальном онтогенезе может быть устранена созданием специальных условий. Основным физиологическим механизмом оптимизации функционального состояния бинокулярной зрительной системы и совершенствования процесса чтения является, на наш взгляд, направленная активизация не только специфических (бинокулярные механизмы), но и неспецифических (произвольная организация деятельности и ее регуляция) компонентов пространственного зрительного восприятия.

Состояние бинокулярных зрительных функций является определяющим фактором для полноценного восприятия кино-, теле- и видеопродукции в 3D-формате. При этом следует подчеркнуть, что стереофильмы должны быть сняты, смонтированы и продемонстрированы с учетом особенностей функционирования бинокулярных механизмов, а детям и взрослым необходимо обладать информацией о состоянии своего бинокулярного зрения.

4. ВЫВОДЫ

  1. Относительно быстрый темп развития физиологических механизмов пространственного зрительного восприятия у детей происходит в периоды старшего дошкольного и младшего школьного возраста (5-10 лет).


  2. У детей от 7 до 14-15 лет острота стереоскопического зрения на разных пространственных частотах увеличивается в 3-4 раза, что свидетельствует о продолжении формирования механизмов бинокулярного стереопсиса в возрастном аспекте; при этом острота стереоскопического зрения у детей разного пола статистически не различается до конца младшего школьного возраста, а затем у мальчиков достоверно выше, чем у девочек.

  3. Показано, что у детей обоего пола ускорение интегративных процессов формирования единого бинокулярного образа происходит в 9-10 и 14-15 лет; в периоды постнатального онтогенеза скорость бинокулярной интеграции у мальчиков значительно выше, чем у девочек (р<0,05).

  4. Развитие механизмов аккомодационно-окуломоторного обеспечения фузии осуществляется до 12-13-летнего возраста детей. Если фузионные резервы в дошкольном и младшем школьном возрасте выше у девочек, а в 11-14 лет не зависят от пола, то после 15 лет они достоверно выше у мальчиков.

  5. Наибольшая реализация бинокулярных механизмов пространственного восприятия у детей обоего пола отмечена в конце младшего школьного возраста (9-10 лет). Биологическая эффективность влияния бинокулярных подсистем на формирование пространственных образов у мальчиков выше в 5-6 и 11-18 лет, а у девочек – в 7-10 лет.

  6. У мальчиков и девочек в возрасте 5-7 лет выявлены корреляционные отношения между их биологической зрелостью и развитием фузионных механизмов.

  7. Развитость бинокулярных механизмов и баланс монокулярных и бинокулярных механизмов пространственного восприятия в различные периоды постнатального онтогенеза обусловлены разными нозологическими формами зрительной патологии; у некоторых слабовидящих детей развивается специфический тип взаимоотношений зрительных каналов с опорой на сходство, а не на различие двух сетчаточных изображений.
  8. Дети младшего школьного возраста с трудностями в чтении имеют пониженные показатели остроты стереоскопического зрения, скорости бинокулярной интеграции, фузионных резервов по сравнению с таковыми у хорошо читающих сверстников (р<0,05).


  9. Научно обоснована программа дифференцированного воздействия на бинокулярные механизмы детей младшего школьного возраста, направленная на обеспечение физиологически полноценного пространственного зрительного восприятия.

  10. У детей и подростков с нормально развитым бинокулярным зрением просмотр стереофильмов, созданных с учетом особенностей стереовосприятия в кинозале, вызывает сопоставимые с обычными фильмами нагрузки; при этом наибольший дискомфорт испытывают лица с нарушениями отдельных бинокулярных механизмов пространственного восприятия.



<< предыдущая страница   следующая страница >>