Способ исследования цветового зрения человека

Изобретение относится к области медицины, а еще точнее, к офтальмологии. Оно может быть использовано не только для оценки качества цветового зрения у больных и испытуемых, но и для исследования нейрофизиологических механизмов цветовых ощущений. В качестве источника света используется двухцветный красно-зеленый светодиод. Стимуляция осуществляется с помощью тахистоскопического устройства - колориметра, время экспозиции каждого цвета уменьшают до 2 мкс, затем вводят временную задержку между компонентами смеси, увеличивают ее с шагом в 5 мс до момента раздельного восприятия каждого цвета в отдельности и по конечной величине задержки определяют время, необходимое фоторецепторам сетчатки для кодирования первого цвета. Способ позволяет повысить точность исследования цветового зрения человека.

 

Изобретение относится к области медицины, к разделу офтальмологии. Оно может быть использовано для диагностики качества цветового зрения, для разработки новых критериев оценки зрительного утомления, для изучения особенностей восприятия цвета людьми разного возраста, пола и типа высшей нервной деятельности, а также лицами с наследственной или приобретенной цветоаномалией.

Существует целый ряд устройств и способов, предназначенных для исследования цветового зрения, большая часть из которых направлена на оценку качества цветовосприятия, к ним относятся, например, различные модификации теста Люшера, шкалы Шааффа, Штиллинга, Е.Б.Рабкина, Ишихара, Флетчера, Е.Н.Юстовой и К.А.Алексеевой, колориметрия, хромограф, тест J. Mollon, цветовая кампиметрия [1, 5] и другие.

Известно значительно меньше способов исследования цветового зрения и приборов для их осуществления, в которых в качестве диагностического критерия используются временной фактор, а именно оценивается время рецепции и(или) перцепции цветовых стимулов. Например, известны способы исследования временного разрешения цветового зрения с использованием адаптометра конструкции П.О.Макарова [3, 4], приборов по определению критической частоты слияния мельканий (КЧСМ), пространственной контрастной чувствительности (ПКЧ) и фликкер-фотометров [6]. Во всех перечисленных способах исследования цветового зрения длительность экспозиции цветового стимула составляет не менее 5 мс, при этом минимальная частота предъявления цветовых стимулов составляет не менее 10 Гц. Ни в одном из перечисленных способов не ставилась задача по дифференциальной диагностике качества цветовых ощущений в околопороговых условиях стимуляции, т.е. когда время предъявления цветовых стимулов длится микросекунды. В своих прежних исследованиях [2, 8] мы показали, что использование вспышек с длиной волны 568 и 625 нм и длительностью в 1 мкс приводит к формированию у 60% испытуемых адекватных ощущений цветовых пятен зеленого и у 100% испытуемых красного цвета соответственно. Таким образом, в настоящее время установлено, что для большинства испытуемых предъявление вспышки всего в 1 мкс является достаточным для возникновения цветоощущения, причем при использовании вспышек столь малых длительностей выявляются в высокой степени индивидуальные околопороговые эффекты восприятия. Это дает возможность использовать полученные результаты для исследования механизмов цветовосприятия, а также деятельности зрительной сенсорной системы в целом.

Целью предлагаемого изобретения является исследование характера зависимости времени кодирования опережающей вспышки (при тахистоскопическом предъявлении стимулов) от длительности предъявления оппонентных цветовых стимулов и шага вводимой межстимульной задержки.

За прототип изобретения выбран способ аддитивного смешения оппонентных красных и зеленых цветов, в котором световые лучи разной длины волны предъявлялись в течение 1 мс, а затем вводилась временная задержка между компонентами смеси с шагом нарастания в 1 мс до момента раздельного восприятия каждого цвета в отдельности и по конечной величине задержки определялось время, необходимое фоторецепторам сетчатки для кодирования первого цвета [7].

Однако в этом способе используется такая длительность цветовых вспышек (1 мс), при которой 100% испытуемых с нормальным цветовым зрением воспринимают вспышки с длинами волн 625 и 568 нм адекватно, т.е. как вспышки соответственно красного и зеленого цвета. Прототип не дает возможности проводить тестирование, начиная с ахроматических порогов исследуемых цветовых стимулов, а также не позволяет наблюдать, как изменяются оттенки аддитивного пятна по мере уменьшения длительности экспозиции составляющих его компонентов с 1 мс до микросекунд, а следовательно, предлагаемый метод является более тонким при изучении индивидуальных особенностей цветовосприятия аддитивной смеси и при диагностике различного рода ретинопатий.

Кроме этого, в прототипе используется очень небольшой шаг изменения межстимульной задержки (1 мс), что достаточно сильно удлиняет процедуру обследования, т.к. среднее время «расщепления» аддитивной смеси составляет 30-35 мс и, следовательно, испытуемому предъявляется до 30-35 стимулов. Как показали наши предварительные исследования, целесообразно увеличить шаг нарастания межстимульного интервала в несколько раз, что не скажется существенным образом на длительности критического времени межстимульной задержки, при которой формируется линия цветового контраста и аддитивная смесь распадается на цвета компонентов.

Таким образом, задачей предлагаемого изобретения являлось устранение указанных недостатков прототипа.

Поставленная задача решается тем, что в данном способе исследования цветового зрения, включающем источник света в виде двухцветного красно-зеленого светодиода, в соответствии с изобретением используются вспышки длительностью 2 мкс, между которыми с шагом 5 мс вводится нарастающая задержка сначала в красно-зеленой, а потом в зелено-красной последовательности, и по величинам этих задержек судят о времени кодирования опережающей вспышки.

В источниках научно-технической и патентной информации не выявлены сведения об исследовании цветового зрения человека описанным выше способом. На основании этого авторы считают, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Исследование проводят с помощью тахиколориметра (прибор, использующийся для цветовой стимуляции), который включает в себя двухканальный генератор прямоугольных электрических импульсов и двухцветный красно-зеленый светодиод, помещенный в тубус. Длина волны зеленого излучения - 568±10 нм, красного - 625±10 нм. Прибор дает возможность варьировать длительность каждого стимула от 1 до 1000 мкс, а также вводить межстимульную задержку от 1 до 1000 мс. Также имеется резистор для поддержания постоянного уровня освещенности в помещении, светонепроницаемая ширма для глаз, штатив с тубусодержателем и подставкой для фиксирования головы.

Исследование проводится монокулярно, второй глаз закрывается светонепроницаемым экраном. Сначала экспериментатор предъявляет красную и зеленую вспышку длительностью в 2 мкс по отдельности, при этом регистрируя ответ испытуемого о качестве воспринимаемого цвета. Далее экспериментатор предъявляет красную и зеленую вспышки одновременно (Δt=0), фиксируя ощущаемый испытуемым оттенок аддитивной смеси. После этого величина Δt последовательно увеличивается с шагом 5 мс до появления у испытуемого сначала ощущения изменения оттенка единой смеси, а затем и «расщепления» аддитивного пятна на отдельные цветовые вспышки. В протокол заносили время «расщепления» красно-зеленой и зелено-красной смеси для правого и левого глаза.

Пример исследования цветового зрения человека

Всего обследовано 150 студентов 18-26-летнего возраста. Все испытуемые были нормальными трихроматами с остротой зрения не ниже 0.8-1.0. Около 5% испытуемых, страдающих небольшой близорукостью, на момент обследования были в контактных линзах. Исследование проводилось во время учебных занятий в первой половине дня.

Полученные данные свидетельствуют о том, что пороги расщепления при использовании более коротких стимулов достоверно больше, чем при использовании длительности в 1 мс. Например, при тестировании правого глаза и красно-зеленой последовательности величина Δt=50±20 мс, при зелено-красной последовательности Δt=85±30 мс. Таким образом, пороги расщепления аддитивной смеси, составленной из микросекундных вспышек, т.е. при околопороговой стимуляции, увеличились практически в два раза по сравнению с использованием миллисекундных вспышек, что является важным для диагностики целого ряда заболеваний зрительной системы и оценки эффективности терапевтического или хирургического лечения.

Источники информации

1. Измайлов Ч.А., Соколов Е.Н., Черноризов A.M. Психофизиология цветового зрения. М.: Изд-во МГУ, 1989.

2. Лекомцева А.А. Пространственно-временные аспекты расщепления красно-зеленого аддитивного пятна // Вестник РГМУ. - 2009. - №3 (61). - С.44.

3. Макаров П.О. Практикум по физиологии и биофизика органов чувств - анализаторов. Л.: Знание, 1973.

4. Макаров П.О. Методики нейродинамических исследований и практикум по физиологии анализаторов человека. Л.: Знание, 1961.

5. Физиология человека. В 4 т. Пер. с англ. / Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. - М.: Мир, 1985. Т.2.

6. Шамшинова A.M., Волков В.В. Функциональные методы исследования в офтальмологии: - М.: Медицина, 1999.

7. Пат. РФ 2222250, (51) МПК⁷ А61В 3/06. Способ исследования цветового зрения человека / В.И.Щербаков, М.К.Паренко, Л.Б.Калашников, С.А.Полевая; заявлено 26.03.2002; опубл. 27.01.2004. Бюл. №3.

8. Щербаков В.И., Лекомцева А.А., Паренко М.К., Егорова Ю.В., Алымов В.А. Особенности восприятия аддитивной красно-зеленой смеси при введении нарастающей межкомпонентной задержки // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. Медицина. - 2008. - №6. - С.552-554.

Способ исследования цветового зрения человека, включающий предъявление испытуемым аддитивной смеси, образованной из одновременных и последовательных пар вспышек красного и зеленого цвета, отличающийся тем, что используются вспышки длительностью 2 мкс, между которыми с шагом 5 мс вводится нарастающая задержка сначала в красно-зеленой, а потом в зелено-красной последовательности и по величинам этих задержек судят о времени кодирования опережающей вспышки.