Метод регистрации и таксономии межсаккадических интервалов движений глаз

В качестве параметра оценки циклов регуляции можно использовать длительность межсаккадических интервалов (МСИ) движений глаз. Выбор данного параметра основывается на результатах многочисленных исследований, в которых показано, что при усложнении деятельности происходит увеличение интервалов между саккадами (или межсаккадических интервалов) как произвольного, так и непроизвольного характера. При этом диапазон длительности указанных интервалов составляет значительную величину от 0,03 до 20 с и более. Саккада — короткий, очень быстрый скачок, вид движений глаз.

Исходя из необходимости минимизации влияния аппаратуры регистрации движений глаз на условия деятельности оператора, а также обеспечения возможности автоматизации обработки измеряемых параметров, в экспериментальных исследованиях деятельности целесообразно применение метода электроокулографии (ЭОГ). В связи с ограниченной чувствительностью данного метода, которая, как известно, составляет 1 —1,5 угловых градуса, в процессе регистрации движений глаз неизбежно будет происходить потеря некоторой части саккад малой амплитуды. Это может ривести к возникновению неоднозначности при сравнении одинаковых по длительности МСИ.

Величина указанной неоднозначности будет определять степень достоверности регистрируемых МСИ как параметра циклов регуляции. Эта достоверность зависит как от характеристик используемой аппаратуры ЭОГ, так и особенностей конкретной деятельности. Косвенная оценка достоверности использования МСИ может быть получена при сопоставлении их длительностей с результатами анализа проблемностей, так как в случае несущественных потерь саккад не должна часто возникать неоднозначность между значениями МСИ и проблемностями соответствующего уровня.

Для выделения саккад применяется трехэлектродный способ регистрации ЭОГ, в котором измерения движений глаз осуществляются в косоугольной системе координат: верхний электрод располагается на пересечении бровных дуг, а пара нижних электродов — по краям глазных впадин снизу на малоподвижных участках лица. При этом линии, соединяющие нижние электроды с верхним, должны проходить через центры зрачков глаз (рис, 4.2).

Рис. 4.2. Трехэлектродная схема расположения электродов ЭОГ на лице ператора: 1 — сигнальные электроды, 2 — глаза, 3 — бровные дуги; U— амплитуда движения (угол поворота) глаз, Ux, Uy — компоненты амплитуды, — угол между осями координат.

Аппаратная часть системы регистрации ЭОГ состоит из электродов для съема потенциалов, усилителя с гальванической развязкой, аналого-цифрового преобразователя и персонального компьютера. В системе используется усилитель переменного тока с постоянной времени 10 с, что соответствует рекомендациям к данного типа усилителям для надежного выделения в измеряемом сигнале быстрых движений глаз.

Программа обработки сигналов ЭОГ предназначена для выделения саккад и оценки МСИ в реальном масштабе времени с представлением на дисплей циклограммы длительностей МСИ. Для определения чувствительности измерений предусмотрен режим калибровки по двум задаваемым меткам на дисплее.

В программе использовался алгоритм выделения саккад по скорости, в котором величина порога выделения саккад устанавливалась равной 5 град/с. Кроме того, при анализе сигнала ЭОГ из него исключаются моргания глазных век.

Диапазоны изменения МСИ для каждого уровня регуляции получены с помощью специального метода таксономического анализа, обоснование которого осуществлялось посредством сравнения расчетных параметров таксонов МСИ с их диапазонами, определенными по временным интервалам существования алгоритмов разрешения проблемностей соответствующих классов. Одновременно была подтверждена достаточная достоверность использования ЭОГ для регистрации МСИ как параметра циклов регуляции.

Итоговые параметры таксонов для разных уровней регуляции приведены в таблице 4.4. При этом размытость таксонов выражается в том, что они перекрываются, т. е. нижняя граница каждого следующего таксона меньше, чем верхняя граница предыдущего. Тем самым МСИ, попадающие в диапазоны перекрытия, нельзя однозначно соотнести с конкретным уровнем регуляции. Размытость границ между соседними таксонами увеличивается при возрастании уровней регуляции.

Для количественной оценки деятельности в процессе экспериментальных исследований параметры таксонов МСИ введены в программу обработки сигналов ЭОГ. Эта оценка осуществляется посредством отнесения каждого из регистрируемых МСИ к определенному таксону с помощью его сравнения со значениями верхних границ таксонов. При этом наличие таксонов переводит количественную оценку МСИ (по номерам таксонов) в качественную (по уровням регуляции).

Таблица 4.4