научный журнал по биологии Сенсорные системы ISSN: 0235-0092

2010

2010

КЛИШИН В.О., НЕЧАЕВ Д.И., ПЛЕТЕНКО М.Г., ПОПОВ В.В., СЫСУЕВА Е.В., ТАРАКАНОВ М.Б. — 2010 г.

Предлагается новый подход к исследованию активности одновременно в нескольких частотных каналах слуховой системы зубатого кита (белуха, Delphinepterus leucas). В основе метода регистрация суммарных вызванных потенциалов в ответ на смесь нескольких серий разночастотных тональных посылок при условии, что частоты следования посылок в сериях отличаются. В ответ на такой комплексный стимул в слуховой системе возникает суммарный вызванный потенциал, представляющий собой смесь ответов на каждую серию тональных посылок. Спектральный анализ этого суммарного вызванного потенциала позволяет количественно оценить вклад каждой серии тональных посылок в общую реакцию. Получены предварительные результаты по регистрации суммарного ответа на смесь серий тональных посылок частотой 45, 54, 64 и 76 кГц, с частотой следования посылок в сериях - 0, 875; 1; 1.125 и 1.25 кГц. Исследована зависимость амплитуды реакции в каждом частотном канале от интенсивности комплексного стимула, а также от изменения интенсивности отдельного компонента. Полученные результаты интерпретируются в рамках представлений о механизмах спектрального анализа в слуховой системе млекопитающих.

ПУЩИН И.И. — 2010 г.

В обзоре представлены данные по структурно-функциональной организации и связям сравнительно недавно открытого типа ганглиозных клеток сетчатки - биплексиформных клеток. Обсуждается функциональная роль этих клеток и их филогенетические отношения в ряду позвоночных.

БЕЛОЗЁРОВ А.Е. — 2010 г.

Задача настоящей работы - разработка алгоритма, обеспечивающего быстрое измерение остроты зрения с точностью, достаточной для обычного оптометрического обследования. Прототипом послужил байесовский алгоритм адаптивного оценивания. Статистические испытания проводили с вероятностной моделью наблюдателя, описываемой психометрической функцией Вейбулла с тремя параметрами. Моделирование показало, что два из этих трех параметров (параметр формы и вероятность ошибки ввода ответа) могут считаться фиксированными без заметного ухудшения точности оценки. Измерение же фактически заключается в оценке параметра масштаба. Также было найдено правило выбора оптимального дискретного размера оптотипа, максимизирующее скорость сходимости оценки. Введено понятие "зоны внимания" - перемещаемого окна, в пределах которого на каждом шаге происходит выбор размера очередного оптотипа или принятие решения о завершении измерения. Использование такого окна повысило устойчивость алгоритма в начале измерения и устранило влияние диапазона измеряемых значений на длительность измерения. В итоговом алгоритме среднеквадратическая ошибка оценки 10% достигается в среднем после 9-12 предъявлений, в зависимости от условий измерения. На практике же в 90% случаев требуется от 6 до18 предъявлений.

ГОРОБЕЦ В.А., КАТИНА И.Е., КРЫЛОВ Б.В., ПЕТУХОВ В.О., ПЛАХОВА В.Б., ПОДЗОРОВА С.А., ЯЧНЕВ И.Л. — 2010 г.

При помощи метода локальной фиксации потенциала исследовано действие низкоинтенсивного излучения СО2-лазера на мембрану культивируемых нейронов спинальных ганглиев крыс. В качестве «сенсоров» температуры использовались медленные натриевые каналы (Nаv1.8). В условиях проводившихся опытов изменение температуры физиологического раствора на 3 °С (от комнатной температуры, равной 22 °С, до верхней границы, составляющей 25 °С) не изменяло ответы медленных натриевых каналов. Нагрев свыше 25 °С сопровождался изменением кинетики ионных токов указанных каналов. При этом энергия излучения, достигавшего мембраны нейрона, равнялась 3.41 10-17 Дж. Эта пороговая величина определяет верхнюю границу области существования антиноцицептивной реакции мембраны сенсорного нейрона при воздействии низкоинтенсивного излучения СO2-лазера. Можно заключить, что при наших экспериментальных условиях лазерное излучение является низкоинтенсивным (нетепловым), если его энергия ниже указанного порога.

МИЛЕХИНА О.Н., СУПИН А.Я. — 2010 г.

Методом предъявления тест-сигналов в виде шумов с гребенчатыми спектрами в сочетании с тестом реверсии гребней спектра измерена частотная разрешающая способность слуха человека в условиях воздействия различных видов помех: неструктурированной (полосовой шум с постоянным спектром) и структурированной (полосовой шум с гребенчатым спектром, с периодической реверсией фазы гребней). Измерения выполнены при диотическом и при дихотическом предъявлении тест-сигнала и помехи. При диотическом (идентично на оба уха) предъявлении тест-сигнала и помехи наблюдалось снижение частотной разрешающей способности на фоне помехи по сравнению с контролем, если частота помехи была ниже или равна частоте тест-сигнала. Достаточно интенсивная помеха приводила к полной невозможности различать тонкую структуру тест-сигнала. Структурированная помеха вызывала более глубокое снижение частотной разрешающей способности, чем неструктурированная. При дихотическом предъявлении (тест сигнал на одно ухо, помеха - на другое) влияние неструктурированной помехи на частотную разрешающую способность было пренебрежимым в широком диапазоне отношений помеха/сигнал. Структурированная помеха снижала частотную разрешающую способность даже при дихотическом предъявлении. Предполагается, что структурированный характер помехи включает механизм информационной маскировки, являющийся дополнительным фактором снижения частотной разрешающей способности слуха.

ГАНШИН В.М., ЗИНКЕВИЧ Э.П., ЛАБАС Ю.А. — 2010 г.

Обоснована принципиальная возможность участия активных форм кислорода в первичных молекулярных механизмах обонятельной рецепции и трансдукции сигнала в обонятельной клетке. Для первичных молекулярных процессов обонятельной рецепции предложена модель системного уровня организации, включающая изменение окислительно-восстановительного статуса рецепторной мембраны. Это влечет за собой переход рецепторного белка из равновесного сбалансированного состояния "off" в состояние "on" с активацией G-белка на внутренней стороне мембраны и запуском каскада биохимических реакций в клетке, ведущих к открытию ионных каналов и передаче нервного импульса в высшие центры мозга. Развиваются представления о вероятном механизме функционирования обонятельного рецепторного белка как молекулярной машины, активируемой перестройками липидной фазы сенсорной мембраны в результате периодических изменений окислительно-восстановительного статуса мембраны обонятельной рецеп-торной клетки.

БЕЛОЗЕРОВ А.Е., ВАСИЛЬЕВА Н.Н., РОЖКОВА Г.И. — 2010 г.

Для оценки развития остроты стереозрения на протяжении школьного периода было проведено измерение пороговых значений бинокулярной диспаратности у 178 испытуемых в возрасте от 7 до 17 лет посредством метода пространственно-частотной стереовизометрии (Белозеров, 2003; 2005). Генерацию зрительных стимулов и регистрацию результатов осуществляли при помощи компьютерной программы "Стереопсис" (Астроинформ СПЕ, г. Москва). Для устранения разногласий в литературе по данному вопросу необходима высокая точность измерений (1"), и эта программа ее обеспечивает. Тестовыми стимулами служили две синусоидальные решетки, предъявляемые одна над другой на разной глубине; их пространственные частоты варьировали в диапазоне 0.4-8.0 цикл/град. При исследовании зависимости порогов стереозрения от пространственной частоты стимула во всех возрастных группах были получены схожие U-образные кривые с минимумом в области 1-2 цикл/град. На этих оптимальных частотах даже часть первоклассников демонстрировала показатели стереозрения, соответствующие норме для взрослых (10" и меньше). В целом до 14-15 лет прослеживались статистически значимые положительные изменения всех оцениваемых показателей стереозрения. У старших школьников (16-17 лет) выявлено ухудшение показателей на частотах 1.4-8.0 цикл/град. Однако вопрос об остроте стереозрения в этой возрастной группе требует дополнительного исследования из-за большого разброса данных, указывающего на возможное влияние неполной коррекции аномалий рефракции.

ВАСИЛЬЕВА Н.Н., РОЖКОВА Г.И. — 2010 г.

Для понимания закономерностей онтогенетического развития пространственного восприятия человека необходимо исследовать не только возрастные изменения отдельных механизмов анализа трехмерных зрительных сцен, но и изменения в характере взаимодействия этих механизмов. У 564 испытуемых 5-19 лет нами была проведена оценка взаимодействия монокулярных и бинокулярных механизмов определения глубины с использованием стереокинетического теста Л.Н. Могилева. По результатам данного теста, вклад бинокулярных механизмов в восприятие глубины у школьников сначала быстро нарастает с возрастом, но в 9,5-10,5 лет достигает максимума и начинает снижаться. Средние значения и стандартные отклонения коэффициента К, характеризующего этот вклад, оказались равными: 0.17±0.33 в 5-6 лет, 0.50±0.28 в 9-10 лет и 0.32±0.19 в 15-16 лет. Выявлены небольшие, но достоверные различия между показателями мальчиков и девочек. Обнаруженное нарастание вклада бинокулярных механизмов в пространственное восприятие от дошкольного до подросткового возраста согласуется с данными по улучшению показателей бинокулярной интеграции, стереоскопической остроты зрения и фузионных резервов на этом возрастном интервале.

ЛАПШИН Д.Н. — 2010 г.

Репродуктивное поведение самцов комаров включает акустическое обнаружение самки и её локализацию в пространстве. До настоящего времени физиологические характеристики слуховой системы комаров изучали в стационарных условиях. Между тем в полёте на органы чувств насекомого действует сильная вибрация, вызванная работой крылового аппарата. Так как рецепторы характеризуются нелинейностью, подобное переменное воздействие может весьма существенно изменить характер сенсорного восприятия. Задача исследования - оценка влияния условий полёта на функционирование джонстоновых органов (органов слуха) самцов Chironomus plumosus L. Для имитации условий полёта вокруг закреплённого комара периодически (с частотой 400 Гц) в дорсовентральном направлении смещался небольшой объём воздуха. Переменный ток воздуха увлекал за собой перистые антенны насекомого, заставляя жгутик антенны вибрировать. Далее вибрация передавались на расположенные в основаниях антенн джонстоновы органы. В условиях имитации полёта комарам предъявляли ещё один низкоамплитудный синусоидальный стимул, частоту которого варьировали в ходе эксперимента. Отведение ответной импульсной активности нейронов джонстоновых органов на действие этого стимула осуществляли стеклянным микроэлектродом. В разрядах нейронов обнаружены два ритма амплитудной модуляции ответа, сформировавшихся вследствие нелинейных преобразований в рецепторах: один с частотой, равной разности частот имитации полёта и предлагаемого стимула; второй ритм соответствовал биениям комбинационных частот. По сравнению со стимуляцией в стационарных условиях при имитации полёта была обнаружена дополнительная область акустической чувствительности в диапазоне 440-600 Гц (зеркальный канал). В области основного порогового минимума (200-320 Гц) также наблюдалось снижение акустических порогов в среднем на 7 дБ (в 2.2 раза). При сопоставлении спектра акустического излучения самки и частотно-пороговых характеристик самцов обнаружено соответствие второй спектральной гармоники и порогового минимума в зеркальном канале. Анализ результатов, полученных в условиях имитации полёта, показал, что механическое воздействие, связанное с локомоторной активностью животного, не только создаёт помехи сенсорным системам, но может существенно влиять на их функционирование в плане повышения чувствительности и приобретения новых свойств.

ЛЯКСО Е.Е., СОЛОВЬЕВ А.Н., ШЕСТАКОВА А.Н. — 2010 г.

Проведены магнитоэнцефалографическое и психоакустическое исследования восприятия русских гласных [и] и [а] с разными значениями частоты основного тона (ЧОТ) русскоязычными испытуемыми. В магнитоэнцефалографическом исследовании при пассивном бинауральном прослушивании гласных с высокими и низкими значениями ЧОТ регистрировался возбуждаемый магнитным полем компонент М100. Было обнаружено, что амплитуды ответов М100 компоненты гласных [и] и [а] независимо от их ЧОТ больше в правом полушарии, чем в левом. Также установлено, что латентность и амплитуды М100 ответов фонем различны в правом и левом полушарии. Левослышащие и правослышащие испытуемые с ведущей правой рукой (определенные по тесту Эдинбурга) имеют разную MCE амплитуду потенциалов при восприятии обеих групп фонем. Так, у левослышащих испытуемых усредненный максимум амплитуды больше в правом полушарии, чем в левом; у правослышащих - инверсная картина. Латентность М100 компоненты правослышащих испытуемых меньше в правом полушарии, чем в левом для обеих групп фонем. В психоакустическом эксперименте обнаружено, что гласные фонемы категории [a] с высокими значениями ЧОТ распознаются всеми испытуемыми с меньшим количеством ошибок, чем гласные фонемы [и].

ИЗМАЙЛОВ Ч.А. — 2010 г.

В работе рассматриваются результаты многомерного шкалирования оценок больших различий между пигментными стимулами, меняющимися по цветовому тону и светлоте. Из общей матрицы 21 X 21 было выделено три подматрицы: 9 х 9 ахроматических стимулов, варьирующих от белого до черного цвета только по величине коэффициента спектрального отражения, 12 х 12 хроматических стимулов одинаковой светлоты, представляющих полностью цветовой круг Ньютона, и третья подматрица включала в себя 12 хроматических и один из девяти ахроматических, с тем же самым коэффициентом спектрального отражения. Все четыре типа матриц анализировались одним и тем же методом метрического многомерного шкалирования. В результате анализа было выявлено, что различение только хроматических или только ахроматических стимулов может быть представлено в евклидовом пространстве размерностью не менее двух, различение хроматических стимулов с включением одного белого цвета - в евклидовом пространстве размерностью не менее трех, а различение полного набора ахроматических и хроматических стимулов - только в четырехмерном евклидовом пространстве. Во всех случаях конфигурации точек-стимулов удовлетворяли уравнению цветовой сферы. Психофизические функции цветового тона и светлоты, выведенные из сферической модели пигментных цветов, показали их идентичность с аналогичными функциями, полученными в сферической модели апертурных цветов для стимулов-излучений и стимулов в форме диск-кольцо.

НИКОЛАЕВ П.П. — 2010 г.

Для задачи константности цвета (КЦ) продолжено исследование свойств гибридной модели, использующей спектрозональный подход для описания окраски наблюдаемых тел, а для источников освещения и регистрирующего сцену сенсора - гауссовскую аппроксимацию спектральных функций. Предложенная модель оптимальным образом реализует идею репрезентативных наборов объектов, с помощью которых удается строить алгоритмы КЦ. В них свойства ранее известных ключевых объектов КЦ можно сочетать со свойствами, выявленными при исследовании цветовой метрики для трехзональной функции окраски. Системы уравнений для стимулов построены и разрешены (в численных экспериментах с алгоритмами) благодаря именно гибридным свойствам модели, где базовые интегралы, зависящие только от цветности освещения, привлечены в виде стандартных модулей программы: и для оценки окраски ключевых зональных объектов, и для вычисления коэффициентов проективного преобразования, связывающего поля цветности аконстантных и константных стимулов (как схемы вычисления, преобразующего входную 3D карту задачи КЦ в ее целевой продукт).

2010

МУХАМАДЕЕВ Р.А. — 2010 г.

Цель нашего исследования - изучение распределения световой чувствительности (СЧ) в центральном поле зрения и на периферии, а также размеров полей зрения на стимул красного цвета. В исследовании приняли участие добровольцы с нормальным зрением (126 человек) и с миопией (105 человек). СЧ исследовали при помощи автоматического периметра HFA-750i. При определении размеров цветовых полей зрения использовали четыре стимула красного цвета, различающихся по яркости на 5 лог.ед. Выделили три возрастные группы: младшая - 17-21 год, средняя - 25-35 лет, старшая - 36-58 лет. В норме и при миопии наиболее низкая СЧ была в старшей возрастной группе. Младшая и средняя группы не отличались друг от друга по СЧ и в центральных областях, и на периферии поля зрения. На стимулы высокой интенсивности в норме и при миопии размеры цветового поля зрения в разных возрастных группах статистически не различались. На стимул минимальной интенсивности с возрастом наблюдали уменьшение размера поля зрения, статистически достоверно только в норме. В младшей группе индивиды с нормальным зрением и с миопией имели почти равную СЧ. В средней и старшей группах при миопии СЧ была выше, чем в норме. По размерам цветового поля зрения во всех группах нормальные испытуемые не отличались от миопов. Таким образом, наиболее существенное снижение ахроматической СЧ происходит после 40 лет. При этом длинноволновая чувствительность зрительной системы с возрастом существенно не меняется. Более высокая СЧ при миопии, относительно нормы, может быть связана с адаптационными перестройками в организации тормозной периферии рецептивных полей ганглиозных клеток, влияние которых с возрастом усиливается. Для получения полных данных об изменениях чувствительности при миопии необходимы дальнейшие исследования.

АСТАХОВА Л.А., КАПИЦКИЙ C.В., ФИРСОВ М.Л. — 2010 г.

В последнее время накапливаются свидетельства того, что цАМФ может оказывать регулирующее влияние на каскад фототрансдукции путем модификации свойств различных его компонентов. Для реализации этого регулирующего воздействия необходимо, чтобы уровень цАМФ изменялся с характерными временами секунд или минут. Цель настоящей работы - экспериментальная проверка этого предположения. Уровень цАМФ и цГМФ был определен в слое наружных сегментов сетчатки лягушки R. ridibunda, подвергнутой световой стимуляции насыщающей интенсивности в течение разных периодов времени от 0 до 100 с. Фиксация внутриклеточного уровня цАМФ и цГМФ проводилась методом мгновенного замораживания сетчатки. Результат показал, что уровень цАМФ оставался неизменным в условиях относительно интенсивной и длительной фоновой стимуляции в течение 100 с. Отношение содержания цАМФ/цГМФ в слое наружных сегментов составляет 0.065 ± 0.016.

БОНДАРКО В.М. — 2010 г.

В психофизических экспериментах исследовали зависимость процесса интерполяции от размера и ориентации изображений, а также расстояния между ними. В качестве изображений использовали два симметричных относительно вертикали отрезка прямых линий длиной 0.6, 1.2 и 1.8 угл.град. с ориентацией ±15, ±30, ±45 или ±60о. Расстояния между отрезками менялись в пределах от 0.5 до 4.5 угл.град. пропорционально их длине. Посередине между отрезками был изображен штрих, у которого менялась высота. Наблюдателя просили указать, где находится штрих: выше или ниже воображаемой кривой, соединяющей отрезки. По результатам экспериментов вычисляли местоположение штрихов, лежащих на таких кривых. Координаты штрихов зависели от расстояния между линиями и их ориентации, они менялись пропорционально размеру изображений. Затем были рассчитаны кривые, проходящие через концы отрезков линий и экспериментально полученные координаты штрихов. Наилучшее приближение к экспериментальным данным было получено в случае кривых -дуг окружностей, для которых линии являлись касательными. Обсуждаются возможные варианты интерполяции фрагментированных изображений.

ЛАВРОВ В.В. — 2010 г.

Измеряли пороги опознания неполных изображений, предъявляемых в правые, левые и центральные области поля зрения, в опытах на 37 испытуемых, чье эмоциональное состояние контролировали с помощью интегративного теста тревожности. Подтвержден факт достоверной зависимости порогов от уровня тревожности при предъявлении стимулов в центральную часть поля зрения. При попеременной контралатеральной демонстрации изображений не выявили достоверной зависимости порогов опознания от уровня тревожности ни в комплексе испытуемых, ни в ряду наблюдений на одном человеке. Испытуемые, и мужчины и женщины, неизменно выражали предпочтение одной из сторон. Предполагается, что асимметричная экспозиция неполных изображений вызывает рассогласование целостной работы зрительной системы, вследствие чего нарушается зависимость опознания от эмоционального состояния.

РОЖКОВА Г.И., РЫЧКОВА С.И. — 2010 г.

У 178 детей в возрасте 6-8 лет, прооперированных по поводу содружественного сходящегося косоглазия, было проведено исследование проявлений межполушарной функциональной асимметрии. Контрольную группу составили 205 детей того же возраста без косоглазия. Наряду с обычными офтальмологическими показателями у детей определяли ведущий глаз, индекс мануальной асимметрии (ИМА) и способность к копированию сложных геометрических фигур левой и правой рукой. Была обнаружена разница в распределении пациентов с косоглазием и детей контрольной группы в зависимости от значения ИМА. Гистограмма ИМА контрольной группы имела один пик, показывающий, что у большинства здоровых детей (более 55%) значения ИМА находятся в интервале от +20 до +50, т.е. соответствуют умеренному предпочтению правой руки. В отличие от этого, гистограмма ИМА пациентов с косоглазием имела три пика: вблизи значений -30, +10 и +60. Корреляция между ИМА и ведущим глазом у пациентов с косоглазием была более выраженной, чем у детей контрольной группы. Хотя у большинства пациентов косоглазие было альтернирующим, т.е. левый и правый глаз косили попеременно, у большей части пациентов-левшей ведущим был левый глаз, а у пациентов - правшей - правый. В отношении состояния бинокулярных функций и способности к пространственному восприятию более благополучными оказались пациенты-амбидекстры (с ИМА от -20 до +20). Эффективность функционального лечения, направленного на восстановление бинокулярных функций и на развитие пространственного восприятия, также была выше у пациентов-амбидекстров по сравнению с выраженными левшами и правшами.