СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2010, том 24, № 3, с. 179-187
ЗРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
УДК 612.821.84
ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА ОСТРОТЫ СТЕРЕОЗРЕНИЯ
У ШКОЛЬНИКОВ
© 2010 г. Н. Н. Васильева, Г. И. Рожкова1, А. Е. Белозеров1
Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева 428000, Чебоксары, ул. Карла Маркса, 38; E-mail: vasnadya@rambler.ru 1Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН 127994, Москва, Б. Каретный пер., 19;
E-mail: gir@iitp.ru, bell@iitp.ru
Поступила в редакцию 11.01. 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-образ-ные 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 стерео-зрения в этой возрастной группе требует дополнительного исследования из-за большого разброса данных, указывающего на возможное влияние неполной коррекции аномалий рефракции.
Ключевые слова: зрение детей, бинокулярное зрение, пространственное зрение, пространственно-частотная стереовизометрия, возрастная динамика.
ВВЕДЕНИЕ
Бинокулярный стереопсис или восприятие глубины и трехмерной формы объектов на основе относительного сдвига соответствующих точек в их отображениях на сетчатках левого и правого глаз является одним из важнейших механизмов пространственного зрения и обеспечивает формирование наиболее совершенных пространственных образов. Наличие высокого качества стереовос-приятия необходимо для овладения рядом профессий, связанных с управлением современными скоростными, высокоманевренными транспортными средствами, осуществлением особо точных производственных и медицинских операций с применением стереоскопических приборов и
бинокулярных микроскопов. В последние годы из-за стремительного распространения фото- и кинопродукции в формате, вопрос о состоянии механизмов стереозрения становится актуальным для самых широких слоев населения.
Все это указывает на важность исследования возрастной динамики стереоскопического зрения и определения нормативных данных, необходимых для мониторинга. Работы в этом направлении ведутся уже более тридцати лет, однако из-за множественности механизмов стереовосприятия, трудоемкости измерений и отсутствия достаточно точных тестов, пригодных для массового использования, многие аспекты возрастной динамики стереозрения остаются невыясненными до сих пор.
Для количественной характеристики остроты бинокулярного стереозрения измеряют пороговую горизонтальную диспаратность - наименьшую разность между угловыми координатами стимулов в левом и правом изображениях (или в их сетчаточных проекциях), при которой стимулы воспринимаются на разной глубине. На рис. 1 показан простейший частный случай, поясняющий, каким образом сдвиг точек А и В по глубине s переводится в горизонтальную диспаратность d. Если человек фиксирует взглядом точку А, зрительные оси обоих глаз направляются на нее, а ее изображения в обоих глазах оказываются в центре фовеа. Сетчаточные изображения более близкой точки В в обоих глазах будут несколько смещены в височных направлениях. Эти смещения останутся точно такими же, если вместо точки В наблюдателю показать пару точек, расположенных в той же фронтальной плоскости, что и точка А: правому глазу точку Вп, а левому - Вл. Поэтому вместо s для характеристики взаимного расположения точек можно использовать d, и более того -сдвиг точек по глубине можно имитировать, соответственно располагая точки на плоском экране. Обычно диспаратность выражают в угловых секундах и пользуются для перевода следующей приближенной формулой:
d, угл.с. = 206000sb/R2, где s - сдвиг по глубине, b - межзрачковое расстояние наблюдателя, а R - расстояние от глаз до объектов. Эта формула справедлива только для малых сдвигов по глубине и достаточно больших расстояний (R & s, R & b).
Оценка пороговых диспаратностей у взрослых людей проводилась многими авторами. Обзор ранних исследований можно найти в целом ряде работ (Кропман, 1966; Невская, 1977; Ogle, 1962; 1964). Как и все зрительные пороги, пороговая диспаратность зависит от многих факторов - параметров использованных тест-объектов, условий измерения, методов оценки. Суммируя данные разных авторов, исследовавших взрослых пациентов, подчеркнем, что при использовании разных методов и стимулов разного вида удавалось получать пороги в единицы угловых секунд. В прошлом веке стереопороги исследовали в основном путем механического сдвига тест-объектов по глубине (например, на аппарате Г. А. Литин-ского). Данные, полученные в ходе исследования глубинного зрения до середины прошлого века, были кратко суммированы в монографии Кроп-мана (Кропман, 1966). Для средних значений сте-реопорогов, полученных разными авторами, там приводятся цифры от 5" до 10-12".
Результаты более современных экспериментальных исследований также подтверждают, что
в горизонтальную диспаратность стимулов на экране.
у взрослых людей с нормальным зрением стерео-пороги очень малы - у значительной части испытуемых они составляют единицы угловых секунд, а у большинства не выходят за 20". Например, из 117 студентов, обследованных Кутантом и Ве-стхаймером, 46 человек имели пороги, не превышающие 10", а 81 человек - не превышающие 20" (Westheimer, 1994; Coûtant, Westheimer,1993).
В то же время, доступные тесты, которые можно использовать для обследования детей, как правило, ограничены точностью 40", в редких случаях 20". В зарубежных исследованиях наиболее часто используют Titmus test с нижним пределом 40" и Randot stereo test с пределом 20"; общепринятые отечественные тесты для точных измерений стереоостроты зрения отсутствуют.
Из-за "тестового вакуума" для малых значений стереопорогов, более или менее согласующиеся между собой данные по стереоостроте получены только для грудных младенцев и для младших дошкольников, у которых стереопороги в подавляющем большинстве случаев выше 20" (Fox et al., 1980; Held et al., 1980; Birch et al., 1982; Smith et al., 1988; Ciner et al., 1996; Birch, Salomao, 1998; Atkinson, 2000; Williams et al., 2001; Takai et al., 2005; Brown et al., 2007). Однако и здесь разброс опубликованных результатов весьма велик. Относительно же дальнейшего развития механизмов стереозрения и его возрастной динамики среди специалистов до сих пор не сложилось определенного мнения. В одних работах утверждается, что дети достигают уровня взрослой нормы к 7 годам (Cooper et al., 1979), в других отмечается улучшение показателей до 11-12 лет (Oduntan, 1998; Almubrad, 2006).
Цель данного исследования - уточнение развития механизмов стереозрения у детей на возрастном интервале от 7 до17 лет при помощи метода, позволяющего получить минимальную величину стереопорога до 1" для монокулярно узнаваемых стимулов в виде решеток с синусоидальным профилем яркости и разными пространственными частотами.
МЕТОДИКА
Испытуемые. В исследовании принимали участие 178 испытуемых в возрасте от 7 до 17 лет -учащиеся общеобразовательной школы. Из них 25 детей имели возраст 7-8 лет (средний возраст 7.6 лет), 32 ребенка - 9-10 лет (средний возраст 9.9 лет), 41 испытуемый - 11-12 лет (средний возраст 12.1 лет), 45 детей - 14-15 лет (средний возраст 14.8 лет), 35 испытуемых - 16-17 лет (средний возраст 16.6 лет). У всех испытуемых предварительно измеряли остроту зрения на расстояниях 0.5, 1.0 и 4.0 м; в случае необходимости использовали оптическую коррекцию. Исследование проводили с согласия родителей и самих детей. Организация и процедура исследования соответствовали положениям Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации 1975 г. в редакции 2000 г.
Зрительные стимулы. Пороги стереозрения оценивали методом пространственно-частотной стереовизометрии при помощи компьютерной программы "Стереопсис" (ООО "Астроинформ СПЕ", г. Москва). Для обеспечения единообразия в тестировании испытуемых измерения проводили при помощи одной и той же переносной аппаратуры. Компьютерная программа была установлена на ноутбуке ASUS, который использовался для всех измерений. Тестовым стимулом являлась стереопара, занимающая всю поверхность
экрана и изображающая две расположенные одна над другой вертикальные решетки с синусоидальным профилем яркости и высоким контрастом (рис. 2). В каждом стимуле решетки имели одинаковую пространственную частоту, но различные диспаратности, поэтому при разделении полей зрения они казались отстоящими друг от друга по глубине. За порог стереозрения принимали минимальную относительную диспаратность верхней и нижней решеток, при которой испытуемый надежно определял взаимное расположение решеток. Граница между решетками всегда была хорошо видна благодаря тому, что синусоидальные профили яркости в верхней и нижней решетках были сдвинуты на полпериода. Достоинством программы является возможность оценки малых стереопорогов, величиной до 1".
Измерения проводили в условиях дихоптиче-ского предъявления стимулов. Разделение полей зрения осуществляли методом анаглифической гаплоскопии, тестирование про
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.