Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации

Представлен анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации детей и подростков под влиянием зрительной нагрузки. С использованием нечеткой логики и факторных моделей проведен анализ динамики структуры связей в аккомодационно-конвергентной...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
1. Verfasser:	Яворский, А.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України 2012
Schriftenreihe:	Кибернетика и вычислительная техника
Schlagworte:	Медицинская и биологическая кибернетика
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/45878
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации / А.В. Яворский // Кибернетика и вычисл. техника. — 2012. — Вип. 170. — С. 28-40. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-45878
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-458782013-06-20T03:21:00Z Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации Яворский, А.В. Медицинская и биологическая кибернетика Представлен анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации детей и подростков под влиянием зрительной нагрузки. С использованием нечеткой логики и факторных моделей проведен анализ динамики структуры связей в аккомодационно-конвергентной системе подростков в процессе зрительного труда. Установлен механизм формирования рефракционных нарушений в зрительной системе при восприятии информации с бумажных и электронных носителей. Представлено аналіз особливостей формування функціональної системи прийому та первинної переробки візуальної інформації дітей та підлітків під впливом зорового навантаження. З використанням нечіткої логіки та факторних моделей проведено аналіз динаміки структури зв'язків в акомодаційно-конвергентній системі підлітків у процесі зорової праці. Встановлено механізм формування рефракційних порушень у зоровій системі при сприйнятті інформації з паперових та електронних носіїв. The functional indexes of visual information receipt and primary utilization system of the test persons before and after the visual load were clustered using fuzzy c-means algorithm. The factor structures were built for each cluster. In each age group the test persons with higher initial indexes were referred to the first cluster. The test persons with lower initial indexes were referred to the second cluster. The following observations were made on the basis of analysis of structure of functional indexes connections. It is shown that in test persons with high functional reserves the functional system of myopic type is forming. 2012 Article Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации / А.В. Яворский // Кибернетика и вычисл. техника. — 2012. — Вип. 170. — С. 28-40. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0452-9910 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/45878 61:007: 617.7 ru Кибернетика и вычислительная техника Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Медицинская и биологическая кибернетика Медицинская и биологическая кибернетика
spellingShingle	Медицинская и биологическая кибернетика Медицинская и биологическая кибернетика Яворский, А.В. Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации Кибернетика и вычислительная техника
description	Представлен анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации детей и подростков под влиянием зрительной нагрузки. С использованием нечеткой логики и факторных моделей проведен анализ динамики структуры связей в аккомодационно-конвергентной системе подростков в процессе зрительного труда. Установлен механизм формирования рефракционных нарушений в зрительной системе при восприятии информации с бумажных и электронных носителей.
format	Article
author	Яворский, А.В.
author_facet	Яворский, А.В.
author_sort	Яворский, А.В.
title	Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации
title_short	Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации
title_full	Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации
title_fullStr	Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации
title_full_unstemmed	Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации
title_sort	анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации
publisher	Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України
publishDate	2012
topic_facet	Медицинская и биологическая кибернетика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/45878
citation_txt	Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации / А.В. Яворский // Кибернетика и вычисл. техника. — 2012. — Вип. 170. — С. 28-40. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
series	Кибернетика и вычислительная техника
work_keys_str_mv	AT âvorskijav analizosobennostejformirovaniâfunkcionalʹnojsistemypriemaipervičnojpererabotkivizualʹnojinformacii
first_indexed	2025-07-04T04:52:10Z
last_indexed	2025-07-04T04:52:10Z
_version_	1836690682261012480
fulltext	28 УДК: 61:007: 617.7 А.В. Яворский АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПРИЕМА И ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ Представлен анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации детей и подростков под влиянием зрительной нагрузки. С использованием нечеткой логики и факторных моделей проведен анализ динамики структуры связей в аккомодационно-конвергентной системе подростков в процессе зрительного труда. Установлен механизм формирования рефракционных нарушений в зрительной системе при восприятии информации с бумажных и электронных носителей. Введение. Усложнение современного визуального окружения человека обусловлено появлением новых носителей зрительной информации и изменением качества существующих. Носители визуальной информации могут быть разделены на две большие группы в зависимости от особенностей формирования изображения. В первую группу входят носители, информация с которых воспринимается в отраженном свете — бумажные носители. Это традиционный вид носителей информации, воздействие которых на состояние зрительной системы многократно изучалось [1–4]. В отраженном свете также работают электронные книги благодаря технологии E-ink, так называемой «электронной бумаге». Ко второй группе относятся самосветящиеся носители — экраны различных электронных устройств (телевизоров, мониторов компьютеров, мобильных телефонов, коммуникаторов, планшетов и др.) [3]. К такого рода носителям информации зрительная система не приспособлена, поскольку эволюционно сложилось, что окружающий мир человек воспринимает в отраженном свете. Зрительная система формируется с момента рождения ребенка до 15–16 лет и получаемый результат существенным образом зависит как от ее структурно-функциональной организации, так и визуальной нагрузки, которая предъявляется ребенку в разные возрастные периоды [5–7]. Различные виды визуальной нагрузки, названные выше, ставят зрительную систему детей и подростков в сложные условия зрительного восприятия, что, в случае печатных текстов, обусловлено их качеством, а при электронных носителях информации — способом формирования изображения. Зрительное восприятие разных видов визуальной нагрузки требует формирования специфических механизмов, позволяющих адаптироваться к различным условиям визуальной деятельности. На начальных этапах работы с разными видами визуальной информации происходит формирование функциональной системы, которая обеспечивает лишь первоначальную, несовершенную ответную адаптационную реакцию зрительной системы. Эта реакция позволяет справляться с решением зрительных задач. Однако для полноценного приспособления необходимо, чтобы в структурах системы возникли изменения, увеличивающие ее физиологическую мощность. Для понимания возможных механизмов адаптации зрительной системы к  А.В. Яворский, 2012 ISSN 0452-9910. Кибернетика и вычисл. техника. 2012. Вып. 170 29 визуальной нагрузке необходимо учитывать не только ее структурно- функциональную организацию, но и ее роль в процессах приема, передачи и обработки визуальной информации [8]. Целью данной работы является оценка влияния разных способов представления визуальной информации на функциональную систему приема и первичной переработки информации. Анализ возможных путей адаптации зрительной системы к восприятию визуальной информации. Исходя из особенностей протекания информационных процессов в зрительной системе, ее можно схематически представить в виде нескольких блоков, состоящих из активных и пассивных элементов [8]. Данный подход позволяет проанализировать вклад каждого из элементов в процесс зрительного восприятия. Разделение структурных элементов системы несколько условно, однако позволяет исследовать процессы приема, передачи и переработки зрительной информации. Нарушение в любой из структур зрительной системы вызывает затруднения или невозможность нормального протекания процессов восприятия зрительной информации во время зрительной деятельности. Такой анализ необходим, поскольку адаптация к восприятию информации может приводить как к оптимизации системы, так и к возникновению донозологических и патологических изменений в ней [9–11]. Систему при таком подходе целесообразно разделить на два отдела — периферический и центральный (рис. 1). К периферическому отделу относятся блок наводки и фокусировки, блок приема и первичного анализа и частично передающие пути. К центральному отделу также частично относятся передающие пути и блок управления и анализа. Периферический отдел обеспечивает прием, первичную переработку и передачу зрительной информации в центральный отдел. В центральном отделе происходит окончательная переработка и осознание информации, формируются управляющие сигналы в разные блоки периферического отдела с целью улучшения его функционирования за счет «подстройки» активных элементов. Передающие пути отнесены к обоим отделам, что обусловлено их структурной организацией. Они начинаются на сетчатке и заканчиваются в коре затылочной доли мозга, т.е. пронизывают оба отдела зрительной системы. Успешная работа центрального отдела зрительной системы возможна только при получении качественной информации от периферического отдела. Вся совокупность структур периферического отдела глаз предназначена для обеспечения получения на сетчатке сфокусированного четкого изображения внешнего мира, которое, прежде чем будет осознано и проанализировано, должно претерпеть множество преобразований, осуществляемых следующими за первым блоками зрительной системы. Кроме того, для получения объемного изображения рассматриваемого объекта необходимы не только качественный прием и первичная обработка информации каждым глазом, но и слияние в единый образ. Это слияние обеспечивается тонкими механизмами подстройки двух монокулярных подсистем, образующих зрительную систему. 30 Рис. 1. Структурная схема зрительной системы Блок приема и первичного анализа информации — сетчатка глаза — часть мозга, отделившаяся от него на ранних стадиях развития и связанная с ним с помощью зрительного нерва. Она преобразует свет в нервные сигналы, позволяет воспринимать информацию при различной освещенности, различает длины волн (восприятие цвета), обеспечивает высокую разрешающую способность глаза. В центральной зоне сетчатки (центральной ямке) размером в полмиллиметра имеются только колбочки, эта зона наиболее точного зрения. Наличие на сетчатке участка с наиболее высоким зрением, очень маленького по площади, показывает существенную роль первого блока зрительной системы в точности настройки и фокусировки, причем эта точность необходима сразу двум глазам, в противном случае возможны различные расстройства восприятия, приводящие не только к функциональной, но и к структурной перестройке зрительной системы в целом и ее работе по сокращенной программе (монокулярное или одновременное восприятие вместо бинокулярного). Изолированно рассматриваемая сетчатка может пропустить большой поток информации, однако в процессе ее передачи в высшие отделы зрительного анализатора за счет фильтрации и кодирования происходит снижение ее статистической избыточности и представление во все более экономной форме. Вышеизложенное показывает всю сложность пути от зрительного раздражителя до создания, распознавания и классификации образа в высших отделах мозга. С другой стороны, все это указывает на огромную роль качества функционирования первого блока зрительной системы, поскольку весь совершеннейший аппарат переработки и осознания зрительной информации бесполезен, если первый блок системы не обеспечит на сетчатке четкое и неискаженное изображение объектов внешнего мира. В случае каких-либо сбоев в функционировании первого блока зрительной системы или при наличии в нем дефектов вся зрительная система будет вынуждена 31 искать пути адаптации к этому состоянию и такие режимы работы, которые позволят обеспечить наиболее полное и качественное восприятие визуальной информации. Рис. 2. Структура наиболее часто встречающихся нарушений в зрительной системе, связанных с приемом и первичной обработкой зрительной информации Прежде чем мы перейдем к анализу особенностей формирования зрительной системы в зависимости от способов предъявления визуальной информации, уместно остановиться на конечном результате этого процесса. При восприятии визуальной информации, требующем значительного напряжения различных механизмов, у детей и подростков могут возникнуть нарушения зрительных функций различного генеза. К таким нарушениям можно отнести рефракционные нарушения, амблиопию, астенопию, нарушение бинокулярных функций. В свою очередь, эти нарушения могут привести к возникновению близорукости, спазма аккомодации, косоглазия. На рис. 2 представлены наиболее часто встречающиеся варианты нарушений в зрительной системе, связанные с получением и переработкой информации, в каждый из которых определенный вклад внесли способы предъявления, вид и качество визуальной информации. Можно отметить, что практически все эти нарушения приводят к появлению астенопии. Астенопия — быстро наступающее утомление глаз во время зрительной работы, особенно при малом расстоянии от глаза до объекта. Астенопия представляет собой донозологическое состояние, вызывающее значительный зрительный дискомфорт. Это состояние характеризуется набором симптомов, которые разделяют на «зрительные», «глазные» и симптомы общего характера [9]. Появление зрительной астенопии приводит к снижению зрительной работоспособности и ухудшению общего состояния человека, что, в свою очередь, сказывается на качестве зрительного труда. В рамках одной публикации сложно проанализировать особенности всех состояний, возникающих в процессе восприятия зрительной информации. Остановимся на наиболее распространенных рефракционных нарушениях, к которым относятся спазм аккомодации и близорукость (миопия). Миопия бывает врожденной и приобретенной. Приобретенная миопия начинает 32 проявляться в процессе усложнения визуальной нагрузки, например, в первые годы обучения в школе, а чаще в середине обучения (в 5–7 классах), причем с каждым годом обучения в школе число учащихся с миопией увеличивается, а степень ее повышается [10, 12]. Прогрессирование миопии может привести к серьезным необратимым изменениям в глазу и значительной потере зрения. Осложненная миопия — одна из главных причин инвалидизации лиц работоспособного возраста. При миопии существенные изменения претерпевает аккомодация. Эти изменения затрагивают все стороны аккомодационной функции, но проявляются, прежде всего, пониженной работоспособностью цилиарной мышцы [12]. Значительные нарушения устойчивости аккомодации отмечаются уже при миопии слабой степени. Есть веские основания считать, что эти нарушения предшествуют развитию миопии, связанной со зрительной работой на близком расстоянии, и составляют ее патогенетическую основу. По мере увеличения миопии степень нарушения работоспособности цилиарной мышцы, обеспечивающей аккомодацию, несколько возрастает. При близорукости резко уменьшается запас (положительная часть) относительной аккомодации, ближайшая точка ясного зрения расположена на меньшем расстоянии от глаз, чем при эмметропии, причем это расстояние тем меньше, чем выше степень миопии. Для миопической рефракции характерна установка глаз к расходящимся лучам и конечным расстояниям. Вследствие этого оказываются приближенными к глазу как дальнейшая, так и ближайшая точка ясного зрения. Первым и основным звеном в развитии приобретенной миопии является спазм аккомодации, представляющий собой разницу в рефракции до и после применения циклоплегических средств. Спазм аккомодации возникает вследствие внутренних и внешних причин. К внутренним причинам относятся интеркуррентные заболевания, хронические интоксикации с ослаблением организма, вегетососудистая дистония, различные аметропии, неустойчивость бинокулярного зрения, недостаточность фузионных резервов, наследственная предрасположенность к спазматическим состояниям и близорукости. К внешним — низкая освещенность рабочей поверхности, неправильная посадка, вызывающая значительное приближение к глазам носителя информации, неправильные режимы труда и отдыха, приводящие к значительному зрительному утомлению. Основными признаками спазма аккомодации являются снижение зрения вдаль, быстрая утомляемость при работе на близком расстоянии, стремление приблизить текст к глазам, слабость и уменьшение объема аккомодации. Так как аккомодация и конвергенция протекают параллельно, при сокращении цилиарной мышцы вследствие ее спазма ответной реакцией будет аккомодативная конвергенция, соответствующая силе хрусталиковой аккомодации. При конвергенции оба глаза деформируются в мышечной воронке, возникает конвергентное удлинение глазного яблока и осевая конвергентная миопия [12]. Концептуальная схема формирования рефракционных нарушений при восприятии зрительной информации на 33 близком расстоянии представлена на рис. 3. Ключевыми звеньями порочной спирали осложнений спазма аккомодации являются оптический дискомфорт и астенопия. На рисунке более жирными линиями выделен круг осложнений спазма аккомодации, повторяющийся многократно. Увеличение изменений фории ведет к увеличению оптического дискомфорта и астенопии, приводящих к стремлению приближать текст к глазам. Это увеличивает угол конвергенции и описанный круг осложнений повторяется на новом уровне. При появлении остаточных деформаций склеры в виде ее растяжения в области заднего полюса глаза, начинается период развития осевой прогрессирующей миопии. Это период органических изменений в виде дальнейшего растяжения склеры, изменений в сосудистом тракте, характерных для хронического патологического процесса — прогрессирующей осевой миопии. Таким образом, одним из пусковых механизмов появления и прогрессирования рефракционных нарушений, приводящих к необратимым структурным и функциональным изменениям состояния глаз и всей зрительной системы, является зрительный труд на близком расстоянии. В жизни современных детей, из-за стремления родителей как можно скорее обучить ребенка чтению и приобщить к виртуальным развлечениям, визуальная нагрузка в виде достаточно мелких печатных текстов, мультфильмов и компьютерных игр, причем зачастую на экранах мобильных телефонов, появляется достаточно рано (в 2–3 года), когда зрительная система активно формируется. Это приводит к быстрому появлению спазма аккомодации и, как следствие, к развитию миопии. Как показали наши исследования и исследования других авторов, более 30 % современных детей оканчивают школу, имея миопию слабой и средней степени, у остальных, при нормальной остроте зрения, значительно снижены функциональные резервы зрительной системы (резервы аккомодации, фузионные резервы) [4, 10–12]. Низкие значения или отсутствие резервов приводят к появлению зрительных астенопий даже после незначительной зрительной нагрузки. Подтверждением описанных механизмов формирования рефракционных нарушений в зрительной системе являются результаты, полученные нами при оценке динамики функционального состояния зрительной системы подростков в процессе восприятия визуальной информации с бумажного и электронного носителей. Материалы и методы. Под нашим наблюдением находились группа подростков из 33 человек в возрасте (14 ± 0,5) лет и группа из 75 человек в возрасте (18 ± 1,5) лет. Первой группе подростков были предложены для чтения два вида текстов на бумажных носителях, второй группе — на электронном носителе. Тексты на бумажном носителе имели разные параметры удобочитаемости. Первый текст (нагрузка 1) имел параметры оформления, соответствующие гигиеническим требованиям (размер шрифта 10 типографских пунктов), второй (нагрузка 2) — заниженный размер шрифта (7 типографских пунктов). Этот же тестовый текст был реализован на экране монитора ПК (нагрузка 3). Работа испытуемых состояла в отыскании в тексте и вычеркивании заданной буквы. При работе с ПК заданную букву 34 нужно было выделить с помощью курсора. Работа продолжалась в течение 45 минут, что соответствует стандартному школьному уроку и допустимому времени непрерывной работы с компьютером для данной возрастной группы. Рис. 3. Концептуальная схема формирования рефракционных нарушений при зрительном труде на близком расстоянии Перед проведением исследований все испытуемые прошли офтальмологический осмотр, включавший определение остроты зрения, резервов аккомодации правого (Ра ОD) и левого (Ра ОS) глаз, положения ближайших точек ясного зрения правого (Бт ОD) и левого (Бт ОS) глаз и конвергенции (Бтк). В исследовании приняли участие подростки, у которых зрительные функции находились в пределах возрастных норм. Аккомодационно-конвергентная (АК) система обеспечивает качественное восприятие зрительной информации на близком расстоянии. В нашем исследовании АК система представлена Ра, Бт и Бтк. Для оценки динамики состояния АК системы испытуемых были использованы факторный анализ [13] и нечеткая кластеризация по алгоритму с-средних [14–18 ]. Результаты и их обсуждение. Показатели состояния АК системы двух групп испытуемых до и после зрительной нагрузки были кластеризованы по 35 алгоритму нечетких с-средних. Каждая группа испытуемых как до, так и после зрительной нагрузки была разделена на два кластера. Средние значения показателей АК системы испытуемых каждого кластера представлены в табл. 1. На основании данных, представленных в табл. 1, можно отметить, что к первому кластеру отнесены испытуемые с более высокими исходными значениями показателей, что соответствует возрастным нормам, ко второму — со сниженными показателями. После работы различия в значениях показателей сохраняются. Объемы кластеров несколько изменяются за счет переходов небольшого количества испытуемых в другой кластер, однако основная масса испытуемых остается в своем кластере. Это можно объяснить тем, что в исследованиях принимали участие испытуемые, у которых завершено формирование зрительной системы и адаптационных механизмов, обеспечивающих зрительный труд на близком расстоянии. Таблица 1 Значения показателей АК системы в динамике чтения текста, реализованного на бумажном и электронном носителях Номер нагруз- ки Условия реги- страции Кластер Ра ОD Ра ОS Бт ОD Бт ОS Бтк 1(n = 19) 7,3 ± 1,2 7,1 ± 1,1 5,8 ± 0,9 5,6 ± 1,1 4,2 ± 0,9 До 2(n = 14) 5,2 ± 1,0 5,0 ± 0,7 7,8 ± 1,1 8,2 ± 1,3 7,1 ± 1,3 1(n = 19) 8,9 ± 1,9 8,9 ± 2,0 5,4 ± 1,4 5,2 ± 1,6 4,4 ± 1,7 1 После 2(n = 14) 6,1 ± 1,1 6,2 ± 1,3 6,0 ± 1,2 6,0 ± 1,3 4,2 ± 1,2 1(n = 19) 7,3 ± 1,2 7,1 ± 1,1 5,8 ± 0,9 5,6 ± 1,1 4,2 ± 0,9 До 2(n = 14) 5,2 ± 1,0 5,0 ± 0,7 7,8 ± 1,1 8,2 ± 1,3 7,1 ± 1,3 1(n = 17) 8,4 ± 1,4 8,3 ± 1,3 6,1 ± 1,1 6,1 ± 0,8 4,6 ± 0,7 2 После 2(n = 16) 4,9 ± 1,1 4,6 ± 1,3 5,8 ± 1,2 5,5 ± 1,4 4,0 ± 0,7 1(n = 54) 6,2 ± 3,2 5,7 ± 3,3 5,6 ± 0,8 5,7 ± 0,9 5,2 ± 0,8 До 2(n = 21) 4,3 ± 2,4 3,7 ± 2,2 9,0 ± 1,6 8,5 ± 1,5 7,8 ± 1,1 1(n = 49) 6,5 ± 2,2 6,1 ± 1,4 5,5 ± 1,1 5,7 ± 1,1 5,2 ± 1,1 3 После 2(n = 26) 4,0 ± 1,4 3,5 ± 1,4 8,4 ± 1,4 8,6 ± 2,3 7,7 ± 1,1 Примечание: n — количество испытуемых в кластере. Значительный интерес представляет анализ связей между показателями АК системы испытуемых каждого из кластеров до и после зрительной нагрузки, реализованной на бумажном и электронном носителе. На рис. 4 представлены факторные структуры, построенные для каждого из кластеров до нагрузки, после нагрузки 1 и после нагрузки 2. На рис. 5 представлены факторные структуры, построенные для кластеров, образованных испытуемыми, работавшими с текстом на мониторе ПК. Факторные структуры обеих групп испытуемых, характеризующие связи между показателями до зрительной нагрузки, представлены на рис. 4. Можно отметить, что факторы, выделенные в каждом из кластеров обеих групп, вносят значительный вклад в общую дисперсию, что свидетельствует о правильном выборе показателей для анализа. С увеличением возраста испытуемых этот вклад несколько снижается, однако тенденция 36 распределения его в кластерах сохраняется. Второй кластер имеет больший вклад в общую дисперсию системы в обеих группах. В первые кластеры обеих групп вошли испытуемые с высокими значениями показателей АК системы, причем в первой группе эти показатели выше. Однако характер связей между показателями испытуемых первых кластеров обеих групп отличается. В первой группе (рис. 4, а) первый фактор можно назвать аккомодационно-конвергентным, а второй — аккомодационным. Во второй группе (рис. 4, б) первый фактор — аккомодационный, второй – аккомодационный для близи. Оба фактора первой группы вместе образуют систему, сходную с миопической, поскольку рост значений Ра сопровождается уменьшением показателей Бт и Бтк, что характерно для спазма аккомодации и миопии [10, 12]. Во второй группе показатели первого кластера (второй фактор) имеют несколько другие связи, чем в первой группе, что свидетельствует о меньшей детерминированности системы и большей ее гибкости. Возможно, это объясняется завершенным формированием системы у более старших испытуемых. а б Рис. 4. Факторные структуры АК системы испытуемых первой группы (а) и второй группы (б) до нагрузки 37 Больший интерес представляют связи между показателями испытуемых второго кластера обеих групп. В эти кластеры вошли испытуемые с более низкими значениями Ра и большими значениями Бт и Бтк. Первый фактор второго кластера первой группы (рис. 4, а) можно назвать аккомодационным, второй — аккомодационно-конвергентным. Структура второго фактора свидетельствует о наличии связей между показателями, обеспечивающих работу на близком расстоянии, тогда как структура первого фактора не характерна для работы на близком расстоянии. Большое количество значимых связей во втором кластере указывает на детерминированность АК системы. Во второй группе связи между показателями второго кластера также указывают на детерминированность системы, хотя структура связей в нем характерна для систем, приспособленных к работе на близком расстоянии. Бóльшая специализация полученной системы может объясняться бóльшим возрастом испытуемых второй группы. На рис. 5 представлены факторные структуры, полученные в двух группах испытуемых после зрительного труда. Нагрузка 1 представляла собой текст с оптимальными параметрами удобочитаемости, в результате у испытуемых первой группы связи в АК системе трансформировались для оптимального обеспечения такого вида деятельности. Вклад факторов первого кластера (рис. 5, а) в общую дисперсию увеличился до 94 % за счет роста вклада первого фактора. Первый фактор объединил все показатели, обеспечивающие труд на близком расстоянии и теперь может быть назван аккомодационно-конвергентным, а второй фактор, в который входят только Ра, — аккомодационным. Связи во втором кластере первой группы между показателями и факторами также изменились, но в данном случае полученная система не обеспечивает оптимальной адаптации к зрительному труду по восприятию текста. Первый фактор – аккомодационный, объединяет Ра и Бт, но снижение Ра сопровождается ростом Бт, что характерно для развития зрительного утомления [19]. Второй фактор второго кластера может быть назван конвергентным, его действие приводит к асимметричному росту Ра правого глаза и увеличению Бтк, что также не является оптимальным путем изменения системы для работы на близком расстоянии. При работе с нагрузкой 2 (текст со сниженными параметрами удобочитаемости) связи между показателями во втором кластере, образованном аккомодационным и аккомодационно-конвергентным факторами, однозначно указывают на развитие зрительного утомления. Связи в первом кластере не позволяют однозначно определить, по какому пути идет АК система для обеспечения работы с текстом с заниженным размером шрифта, а большое количество значимых связей указывает на появление жесткой детерминированности и напряжения в ней. Полученный результат свидетельствует о существенном негативном влиянии качества оформления текста на состояние зрительной системы подростков. Испытуемые первой группы, отнесенные к первому кластеру, справляются со зрительной нагрузкой с оптимальными параметрами 38 удобочитаемости путем формирования соответствующей функциональной системы, а вот зрительная нагрузка с неоптимальными параметрами приводит к значительному напряжению системы приема и первичной переработки информации. а б в Рис. 5. Факторные структуры АК системы испытуемых после нагрузки 1 (а), после нагрузки 2 (б) и после нагрузки 3 (в) 39 На рис. 5, в представлена факторная структура, характеризующая связи показателей АК системы испытуемых старшего возраста после нагрузки 3. В первом кластере в результате зрительного труда количество значимых связей не увеличилось, только во втором факторе (аккомодационном для близи) изменилось направление связей и вместе два фактора образовали систему, обеспечивающую работу на близком расстоянии. В первый кластер объединены 65 % испытуемых старшей группы, что подтверждает представления о том, что более чем у 60 % выпускников школ сформирована нормальная функциональная система приема и первичной обработки информации. Во втором кластере второй группы после зрительного труда с текстом, реализованным на мониторе компьютера, возникли разнонаправленные изменения в АК системе. Первый фактор — аккомодационно-конвергентный, объединяет показатели, структура связей которых с фактором соответствует требованиям работы на близком расстоянии. Второй фактор приводит к уменьшению Ра, что характерно для зрительного утомления. Значительное количество значимых связей (семь против четырех в первом кластере) указывает на напряжение системы. Испытуемые обеих групп, отнесенные ко второму кластеру, предъявляли астенопические жалобы после зрительного труда, тогда как испытуемые первых кластеров таких жалоб не предъявляли. Перспективы дальнейших исследований состоят в изучении особенностей влияния визуальной нагрузки с разными параметрами оформления на состояние систем приема и переработки информации испытуемых разного возраста (детей, подростков, молодых людей). Выводы 1. На основании анализа возможных вариантов нарушений в системе приема и первичной переработки информации установлена роль визуальной нагрузки в их возникновении, состоящая в формировании специфических связей между функциональными показателями, обеспечивающими работу на близком расстоянии, что приводит к структурной перестройке всей зрительной системы. 2. На основании анализа причин рефракционных нарушений в зрительной системе, проведенного с использованием разработанной концептуальной схемы, показана роль визуальной нагрузки в возникновении оптического дискомфорта и астенопии, являющихся пусковым механизмом формирования осевой миопии. 3. С использованием факторного анализа проведено исследование структуры связей в аккомодационно-конвергентной системе испытуемых разного возраста при работе с визуальной нагрузкой, представленной на бумажных и электронных носителях, и показано, что у испытуемых с высокими функциональными резервами формируется функциональная система миопического типа, обеспечивающая работу на близком расстоянии, а у испытуемых с низкими резервами одновременно возникает несколько вариантов изменения исследуемых показателей, система приема и первичной переработки визуальной информации находится в 40 напряженном состоянии, о чем свидетельствует значительное количество значимых связей. 1. Кочина М.Л. Роль качества визуальной нагрузки в процессе формирования зрительной системы детей и подростков // Гигиена населенных мест. — 1999. — Вып. 35. — С. 416–424. 2. Кочина М.Л., Яворский А.В. Динамика функциональных показателей зрительной системы подростков при контактах с разными видами визуальной нагрузки // Гигиена населенных мест. — 2005. — Вып 46. — С. 362–365. 3. Кочина М.Л., Подригало Л.В., Яворский А.В. Современные факторы визуального воздействия и их влияние на зрительный анализатор школьников // Междунар. медицинский журнал. — 1999. — № 2. — С.133–135. 4. Кочина М.Л., Подригало Л.В., Яворский А.В., Маслова Н.М. Офтальмологические аспекты визуального окружения современного человека // Офтальмологический журнал. — 2001. — № 6. — С. 54–57. 5. Здоровье и образование детей (статистические данные). — http://www.mma.ru/library/online/academy/statistic?print=1. 6. Кучма В.Р. Как сохранить здоровье детей в процессе обучения? — http://zdd.1september.ru/articlef.php?ID=200600102. 7. Физиология подростка / Под ред. Д.А.Фарбер. — М.: Педагогика, 1988. — 201с. 8. Кочина М.Л. Зрительный анализатор как биомеханическая система с обратной связью // Медицинская информатика и проблемы математического моделирования. — Киев, 1991. — С. 66–71. 9. Астенопия. — www.sfe.ru/p_dict_astenopia.php. 10. Кочина М.Л., Яворский А.В., Маслова Н.М. Визуально-агрессивное окружение ребенка и «школьная миопия» // Гигиена населенных мест. — Киев. — 2001. — 2, Вып. 38. — С. 355–357. 11. Кочина М.Л., Яворский А.В., Маслова Н.М. Роль визуального окружения в формировании зрительной донозологии и патологии у детей и подростков // Офтальмологический журнал. — 2006. — №3 (1), Материалы ХI съезда офтальмологов Украины, 16–19 мая 2006. — С. 227–229. 12. Аветисов Э.С. Близорукость. — М.: Медицина, 1999. — 285 с. 13. Иберла К. Факторный анализ. — М.: Статистика, 1980 — 398 с. 14. Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. — СПб.: БХВ-Петербург., 2005. — 736 с. 15. Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. — М.: Телеком, Горячая линия, 2007. — 288 с. 16. Babuska R. Fuzzy Modeling for Control. — Boston: Kluwer Academic Publishers, 1998. — 288 p. 17. Bezdek J.C., Keller J., Krisnapuram R. Fuzzy Models and Algorithms for Pattern Recognition and Image Proc. — NY: Springer, 2005. — 778 p. 18. Yager R., Fiiev D. Essentials of Fuzzy Modeling and Control. — USA: John Wiley & Sons, 1984. — 387 p. 19. Сомов Е.Е. Методы офтальмоэргономики. — Л.: Наука, 1989. — 157 с. Харьковский национальный медицинский университет Получено 10.12.2012

Анализ особенностей формирования функциональной системы приема и первичной переработки визуальной информации

Institution

Ähnliche Einträge