Методика измерения критических частот световых мельканий

Влияние различных факторов на КЧСМ и КЧРМ

Критическая чистота световых мельканий существенным образом зависит от физических характеристик светового стимула, что следует учитывать при проведении обследований. В частности, при возрастании яркости источника излучения она увеличивается (Справочник по инж. псих., 1982, Основы инж. псих., 1986). Логарифмическая зависимость критической частоты световых мельканий от освещенности известна как закон Ферри-Портера.

f кр = a log В + Ь,

где а и b - константы, зависящие от цвета источника.

Так, например, при повышении яркости источника от 1 до 120 кд/м критическая частота световых мельканий повышается с 14 до 35 Гц.

Критическая частота световых мельканий увеличивается также:

• при возрастании угловых размеров источника света (от 5 минут до 4 градусов 45 минут - с 14 до 44 Гц при яркости 110 кд/м),
• при сокращении световой фазы излучения относительно темновой;
• при освещении центральной ямки сетчатке по сравнению с ее периферией в условиях дневного освещения и наоборот - при сумеречном или длинноволновом освещении (темновая адаптация).

Кроме указанных факторов, на величину критической частоты световых мельканий влияют индивидуальные особенности обследуемого, его функциональное состояние и уровень адаптации. Эти факторы и определяют различия в сведениях, приводимых разными авторами относительно фоновых характеристиках КЧСМ (КЧРМ). Так, например, в работе Н.А.Доскина и Н.А.Лаврентьевой (1974) указывается, что среднее значение критической частоты световых мельканий составляет 35,7+1,01 Гц, тогда как в исследовании О.Ю.Нетудыхатка (1987) - 43,0+1,6 Гц.

I..1.3. Отражение индивидуальных свойств нервной системы в показателях критической частоты световых мельканий

Критическую частоту световых мельканий принято рассматривать как индикатор лабильности нервной системы, отражающий скорость возникновения и прекращения нервных процессов. В связи с этим методика КЧСМ (КЧРМ) может быть использована для оценки индивидуальных особенностей не только зрительного анализатора, но ЦНС в целом, существенных для формирования различных свойств личности.

Шкалы для оценки индивидуального уровня подвижности (лабильности) нервной системы на основании экспериментальных исследований критических частот световых мельканий предложены в целом ряде работ (Т.Б.Бундыч, 1974, Пейсахов и др., 1976). В частности, Т.Б.Бундыч (1974) предлагает следующие критерии для определения индивидуального уровня лабильности нервных процессов по значениям КЧСМ:

до 36,5 Гц низкая лабильность;

36,6-43,3 - средняя лабильность;

Гц 43,4 и более - высокая лабильность.

Н.М.Пейсаховым с соавторами (1976) были обнаружены достоверные различия в уровне лабильности нервной системы у мужчин и женщин: женщины отличались относительно более низкой лабильностью. В связи с этим ими была предложена шкала оценок, учитывающая пол обследуемого (Табл. 1).

Определение характеристик слуховой системы

Эффекты маскировки

При шуме и помехах имеет место снижение чувстительности слуховой системы. Это явление известно как эффектмаскировки. Шумы и помехи рассматриваются при этом как своеобразные маскеры. Маскировка шумом определяется интенсивностью и частотным спектром. Высокочастотные маскерыэффективно маскируют лишь звуки в относительно узком диапазоне частот, тогда как низкочастотные являются эффективными маскерами звуков в очень широком диапазоне частот. Степень маскировки линейно увеличивается при увеличении интенсивности маскирующего звука (М.А.Сапожников, 1978, С.А.Гельфанд, 1984). При достаточно высоких уровнях интенсивности маскера (60-80 дБ) сдвиг порога слуховой чувствительности происходит и в области более низких частот. Этот феномен называют дистанционной маскировкой поскольку сдвиг порога обнаруживается на частотах, которые существенно ниже частоты маскирующего звука. В целом степень дистанционной маскировки увеличивается по мере расширения полосы частот маскирующего шума и нарастания его интенсивности.

При разработке и конструировании приборов, издающих акустические сигналы, и звуковых индикаторов, задача борьбы с эффектом маскировки и поиска оптимального отношения интенсивности полезного сигнала к интенсивности шума (фона) является одной из важнейших.

Тремометрия

Пространственные параметры движений рассматриваются в качестве одной из основных характеристик психомоторики. Метод определения точности воспроизведения движений, их пространственных характеристик получил название тремометрии (ТР). Разные варианты ТР часто используются в эргономической практике при проведении профотбора на специальности, связанные с точной зрительно-моторной координацией. Продемонстрирована возможность применения этого метода для диагностики функционального состояния человека.

Методика тремометрии

Различают статический и динамический тремор. Статический тремор можно наблюдать, например, в форме колебаний дистальных звеньев руки при ее неподвижном, вытянутом вперед положении. Динамический тремор измеряется при обводке контуров различной конфигурации.

Для регистрации тремора разработаны различные конструкции тремометров, координамометров. Однако в любом случае сущность обследования заключается в том, что человеку необходимо удержать стержень в отверстии (статический тремор) или провести его в прорези (динамический тремор) таким образом, чтобы не коснуться краев отверстия или прорези.

Измерение статического тремора проводится в положении стоя или сидя без опоры. Обследуемый должен правой, а затем -левой рукой в течение 10-15 с удерживать металлический штырь диаметром примерно 1,5 мм в его наиболее тонкой части в отверстии диаметром от 2,5 до 9 мм. Диаметр отверстия варьирует в зависимости от задач исследования.

Для определения основного тремора используется отверстие диаметром 3 мм. В целях определения максимальной амплитуды движений используются отверстия большего диаметра (вплоть до 9 мм). Во всех случаях задача обследуемого состоит в том, чтобы не касаться штырем стенок отверстия. В противном случае срабатывает счетчик, регистрирующий число касаний, и одновременно включается секундомер, фиксируя вре­мя касаний.

Для анализа особенностей статического тремора исполь­зуются такие характеристики, как амплитуда, частота, коэффициент вариативности и степень асимметрии колебаний.

Для измерения динамического тремора используется тремометр, имеющий на рабочей поверхности прорезь синусоидальной формы шириной 3 мм и длиной, обычно, 10-15 см. Во время обследования штырь все время должен быть погружен в глубину прорези на 2-3 мм. В качестве показателей динамического тремора фиксируется время прохождения кривой, число касаний, общее время касаний, коэффициент асимметрии касаний.Некоторые характеристики динамического тремора (ЛЛ.Подалев, 1976), представлены в Таблице 2.

Таблица 2. Статистические характеристики динамического тремора

Показатели	Средние значения	Мода	Дисперсия
	Мужчин	Женщины
Время работы (в с)
правая рука	16,0	14,0	15,0	5,6
левая рука	16,0	15,0	15,5	5,1
Коэффициент
асимметрии	6,8	9,0	7,9	7,6
Количество касаний
правая рука	17,0	16,0	16,5	6,5
левая рука	22,0	20,0	21,0	7,1
Коэффициент
асимметрии	15,8	19,0	17,4	13,6

Анализ стабилограмм и треморограмм выявил наличие трехосновных типов колебаний (методика "статический тремор"):медленные колебания с частотой 1-3 в минуту и амплитудой больше 10 мм, основные колебания с частотой 18-25 в мин и амплитудой в 2,3-3,5 мми малые колебания с частотой 30-35 в мин и амплитудой до 1 мм.

Учитывая, что на характеристики как статического, так и динамического тремора существенно влияет тренировка, рекомендуетсяперед проведением тестирования проводить несколько (но не менее 5) тренировочных проб.

Теппинг-теет

Скоростные показатели человека (качество быстроты) в физиологии принято понимать как проявление способности совершать различного рода действия в максимально быстром темпе. По своей природе качество быстроты - сложное и неоднородное (В. С.Горожанин, 1971). Установлено, что быстрота не есть единое двигательное качество человека, а представляет собой комплекс целого ряда факторов (М.А.Годик, 1966, В.М.Зациорский, М.А.Годик, 1966). Анализ ряда показателей, характеризующих быстроту в заданиях различного рода, показал (М.А.Годик, 1966), что можно выделить 4 элементарные формы проявления быстроты:

• время двигательных реакций,
• способность к максимально быстрому началу движения,
• способность к максимально быстрому выполнению одиночного движения,
• способность выполнять движения с максимальной частотой.

Полагали, что различные проявления быстроты не имеют между собой достоверных связей. Однако экспериментально эти связи были обнаружены, в частности, положительная корреляция между максимальной частотой движений и быстротой реагирования на стимулы значительной интенсивности.

Одним из интегральных показателей быстроты может быть Максимальная частота движений. Согласно учению А.А.Ухтомского, количество движений, которые живая система может осуществить в единицу времени, служит характеристикой ее лабильности. Способность человека совершать быстрые движения определяется многими факторами: весом и амплитудой перемещаемого звена, плоскостью, в которой производится движение,возрастом и полом (В.С.Фарфель, 1959), морфо-функциональными особенностями мышечного аппарата (В М.Зациорский, В.П.Филин, 1962), подвижностью нервных процессови взаимными влияниями нервных центров. По мнению И.Ильина (1975), скорость выполнения движений определяется, главными образом, центральными нервными процессами.

Непосредственное участие в формировании ритмических движенийпринимает теменная область коры больших полушарий.

А.А.Ухтомский полагал, что повышение максимальной Чистоты движений является результатом усвоения ритма функциональнойсистемой и отражает повышением лабильности нервных центров и исполнительных органов.

Экспериментально показано, что каждой группе мышц присущсвой собственный максимальный темп движений. Частота движений справа обычно выше, чем слева, и она повышается врезультате тренировки.

Наибольший интерес представляет изучение максимального темпа движений пальцев кистей рук, поскольку с одной стороны, эти движения достаточно легко зарегистрировать, а с другой, именно рука является «орудием Труда», в том числе, интеллектуального.

Сравнительный анализ показал, что максимальная частота движений, совершаемых большим, указательным и средним пальцами кисти руки (4,5-5,4 Гц), выше, чем безымянным и мизинцем (4,3-4,8 Гц) (И.П. Блохина, Н.В.Зимкина, 1977).

Методика теппинг-теста

Максимальная частота движений, выполняемых кистью РУКИ,может измеряться различными способами: с помощью механических или электроимпульсных счетчиков, либо по скоростинажатия рукой на телеграфный ключ, нанесения ударов щупом по функциональной панели специального устройства и т.д.

Методически наиболее простым является способ нанесения ударов карандашом по листу' бумаги, расчерченному на квадраты. Более точными и менее трудоемкими с точки зрения последующей оценки результатов являются способы, реализованные в специализированных или полифункциональных психометрических устройствах. Однако во всех случаях обследуемому предлагается работать в максимальном темпе кистью руки и дается задание за определенный интервал времени поставить в определенном квадрате (или на функционально и панели) как можно больше точек (или нанести как можно больше ударов). При выполнении задания он должен находиться и положении сидя, предплечье работающей руки зафиксировано в положении физиологического сгибания.

Длительность процедуры обследования, которая фиксируется от момента нанесения первого удара, должна составлять, по мнению разных авторов, от 5 секунд до 2 минут. Время выполнения методики зависит от задач исследования. В случае определения лабильности двигательного аппарата время обследования может составлять 5-6 с. Подсчитывается общее число ударов, нанесенных обследуемым за это время. При определении индивидуально-типологических свойств используют 30-секундный интервал деятельности, однако показания снимаются каждые 5-10 с. Заключение дается на основании анализа кривых изменения максимальной частоты движения. Показатели теппинга за большие промежутки (от 30 с до 2 мин) времени обычно характеризуют динамическую мышечную выносливость, степень развития утомления.

В большинстве экспериментальных исследованиях, как правило, ограничиваются изучением максимальной частоты движений, производимых кистью ведущей руки. В состоянии спокойного бодрствования у взрослых обследуемых в среднем она составляет от 5,8 до 8,3 уд/с.

Таблица 3.

Время центральной задержки

Время простой реакции хотя и коррелирует со временем сложной, но только за счет того, что первая является компонентом второй. Разница между временем простой и сложной реакции связана с необходимостью выбора из нескольких альтернатив и принятием решения. Она называется "временем центральной задержки". Согласно результатам многочисленных наблюдений, для большинства людей в обычных условиях время "центральной задержки" составляет от 50 до 350 мс и, тем самым, общее время сложного реагирования увеличивается до 250-600 мс.

Методика измерения критических частот световых мельканий

Критическую частоту слияния световых мельканий определяют методом подъема, а различения - методом спуска. В первом случае исходная частота световых мельканий, предъявляемых человеку, составляет 1-2 Гц и плавно нарастает. Во втором случае исходная частота мельканий составляет 60-80 Гц и плавно снижается. Экспериментально показано, что при повторных измерениях критической частоты световых мельканий метод спуска дает несколько меньший разброс значений, чем метод подъема.

Для измерения критической частоты световых мельканий используют приборы, состоящие из генератора импульсов, регулятора их частоты и тубуса с вмонтированным источником света (например, светодиодом). Поскольку среднеквадратичное отклонение критической частоты световых мельканий от их средних значений, как правило, не превышают в норме 0,2 Гц, а единичные отклонения редко превышают 0,8-1,5 Гц, к измерительной аппаратуре предъявляются довольно высокие требования. Приборы для измерения критической частоты световых мельканий должны позволять регистрировать этот показатель с точностью не менее 0,1 - 0,2 Гц.

Существуют разнообразные устройства для генерации световых мельканий. Их осуществляют при помощи неоновой лампы и звукового генератора, импульсной лампы с электронным управлением, с помощью лампы накаливания и последующей модуляцией светового потока и т.д. (Н.М.Пейсахов и др., 1976, Е.Я.Семинюк, 1987).

На величину критической частоты световых мельканий существенно влияют параметры светового излучения (яркость, длительность, скважность), скорость изменения (нарастания или снижения) частоты световых вспышек, угловые размеры источника света, соотношение периодов света и темноты (Ю.Н.Лосев, В.Л.Полубинский, 1984). В качестве стандарта могут быть рекомендованы следующие параметры стимула (Н.М.Пейсахов и др., 1976, О.Ю.Нетудыхатка, 1987, К.Я.Семинюк, 1987):

• яркость источника света - 20 - 30 нТ,
• длительность светового импульса прямоугольной формы -5-10 мс,
• скважность - 0,5,
• изменения по частоте-0,1-0,3 Гц,
• угловой размер экрана излучателя - 2-3 градуса

При этом должно быть обеспечено постоянство углового размера экрана и независимость восприятия яркости источника от внешних условий освещенности (В.А.Доскин, Н.А.Лаврентьева, 1974). Обычно для этого экран (источник света) помещается в металлический тубус длиной 35-50 см и внутренним диаметром 15-20 мм с тщательно зачерненной внутренней поверхностью (для устранения световых бликов) с окуляром, выполненным по форме глазной впадины. Как правило, сигнал предъявляется монокулярно (т.е., в один глаз), хотя иногда используют системы дляего бинокулярного предъявления (т.е., в оба глаза одновременно).

Для минимизации погрешности измерения немаловажное значение имеет способ регистрации частоты в момент фиксации КЧСМ(КЧРМ). Как правило, он состоит в остановке исследователем (или самим обследуемым) движения регулятора частоты в момент слияния (разделения) мельканий, что, однако, не позволяетполучить приемлемой точности измерения (О.Ю.Нетудыхатка, 1987). Для ее повышения используются различные автоматические устройства (В.А.Доскин, Н.А Лаврентьева, 1974). При этом значительно уменьшается разбросрегистрируемых значений.

В общем случае методика регистрации КЧСМ состоит в следующем: Обследуемому предъявляются световые мелькания частотойнесколько колебаний в секунду (1-5 Гц). Автоматически эта частота постепенно повышается с шагом по частоте 0.1-0.2 ГЦ. Момент, когда отдельные световые мелькания сливаются в сплошнойровный свет, обследуемый фиксирует либо соответствующей репликой (например, "слитно"), либо нажатием на соответствующую кнопку. Точность измерения в последнем случаевыше.

При определении КЧРМ исходная частота световых мельканий составляет 60-80 Гц. Автоматически она постепенно снижается, и обследуемый должен зафиксировать момент, когда непрерывное свечение сменяется пульсирующим.

Для минимизации ошибки измерения процедуру определения КЧСМ (КЧРМ) повторяют, как правило, не менее 5 раз, хотя некоторые авторы рекомендуют делать повторные измерения не менее 10 раз (Е.П.Ильин, 1981). Затем вычисляют среднее значение и среднеквадратичное отклонение и рассчитывают показатель лабильности. Показателем лабильности зрительной системы является разность между средними арифметическими значениями КЧСМ и КЧРМ.

В ряде исследований (А.П.Кашин, 1971, 1973, Т.Б.Бундыч, 1974, Н.М.Пейсахов и др., 1976) было показано, что методика определения КЧСМ (КЧРМ) обладает высокой надежностью и валидностью. Коэффициент однородности оценок, получаемых методом КЧСМ (КЧРМ) по данным, приводимым разными авторами (А.П.Кашин, 1971, Т.Б.Бундыч, 1974) составляет от 0.87 до 0.97. При этом, более высокую однородность (в том числе, индивидуальную) обнаруживают данные, получаемые методом КЧРМ.