Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сенсорные и перцептивные процессы. Учебное пособие
.pdf
Клинико-психологические исследования 61
тающая в ОС Linux1. Принцип работы этих программ при записи ВП
таков: вместе с демонстрируемой картинкой в триггерную область монитора, над которой размещён светочувствительный сенсор, выводится
белое или чёрное пятно (в зависимости от цвета триггерной области
во время демонстрации фонового изображения), а в последовательный
порт посылается номер (метка) демонстрируемого стимула
2
. Необхо-
димость использования сенсора обусловлена тем, что гарантированно
организовать вывод графики в строго определённый момент времени
в современных ОС общего назначения невозможно; таким образом,
сенсор необходим для точной синхронизации времени стимуляции с ЭЭГ.
Программа регистрации анализирует данные с канала синхронизации
ЭЭГ-усилителя, обнаруживая срабатывания подключённого к нему сенсора и прослушивая последовательный порт, на который приходят метки
стимуляции. Метка события сопоставляется с временем вывода изображения и сохраняется. При этом в ходе регистрации ЭЭГ метки демонстрируются поверх выводимой на экран энцефалограммы; они также могут использоваться с целью усреднения ВП непосредственно при съёме
данных
3
.
Сценарий стимуляции и аппаратуру готовят преподаватель или лаборант. Студенты устанавливают электроды на голову испытуемого по
международной схеме 10/20, производя контроль подэлектродного сопротивления средствами программы «Неокортекс» (ООО «Нейроботикс»).
Вместо написания вывода студентам предлагается идентифицировать
компоненты записанных ВП, а также ответить на следующие вопросы:
1. Каковы латентность и знак основных сенсорных компонентов ЗВП?
2. Какими структурами мозга генерируются ранние компоненты ЗВП?
3. В чём заключаются принципиальные отличия между сенсорными
и когнитивными компонентами?
1
Свидетельство № 2015662151 зарегистр. 18.11.2015. Заявл. № 2015618687 от 22.09.2015.
2
Выбор цветов триггерной области в фоне и при показе стимула определяется настройками
программы регистрации, связанными с обработкой сигнала от сенсора.
3
ЭЭГ-системы производства ООО «Нейроботикс» и «Медицинские компьютерные систе-
мы» серии NVX могут не иметь канала передачи меток. В этом случае метки следует направлять в файл и сопоставлять их со списком отметок времени срабатывания сенсора при
помощи внешних программных средств, таких как EDFbrowser (www.teuniz.net/edfbrowser/)
и EEGLab (https://sccn.ucsd.edu/eeglab/).
62 Лабораторные работы
2.1.7 Определение критической частоты слияния
и разделения световых мельканий
Критической частотой слияния мельканий (КЧСМ) называют такую
наименьшую частоту вспышек света, при которой наблюдатель оценивает их как постоянное свечение; соответственно, критическая частота
разделения мельканий (КЧРМ) – максимальная частота, на которой отдельные мелькания начинают ощущаться. Фактически КЧСМ и КЧРМ –
проявление единого феномена, исследуемого одной из «половинок» метода минимальных изменений: при увеличении частоты получают КЧСМ,
а при уменьшении – КЧРМ. На практике результаты, получаемые каждым из этих методов, различаются незначительно. В нашей работе мы
применим принципиально иной метод, основанный на предъявлении по-
стоянных раздражителей, и, следовательно, получим показатель, который правильнее будет называть критической частотой слияния/разделения световых мельканий. КЧСМ широко используется в офтальмологии [10] и психофизиологии [11].
КЧСМ и КЧРМ имеют фундаментальное значение для разработчиков
видеотехники, а также специалистов в области инженерной психологии
и эргономики. Так, для достижения эффекта статичности изображения
на дисплее необходимо обеспечить необходимый минимум частоты смены кадров, причём он будет зависеть от целого ряда факторов: яркости
выводимого изображения, дистанции до глаз наблюдателя и др.
Известен закон Ферри – Портера
1
, описывающий зависимость крити-
ческой частоты мельканий ω
cr
от яркости:
ω
cr
= a · log(L) + b,
где L – яркость стимула, a и b – параметры, связанные со спектральным
составом света. Таким образом, чем ярче стимул, тем выше критическая
частота мельканий.
Историческая справка:
Герберт Евгений Айвз (1882–1953) – выдающийся учёный и инженер, стоявший у истоков технологий телевидения и факсимильной свя-
1
Эдвин Сидней Ферри (1868–1956) – выдающийся физик, основатель кафедры физики в Университете Пердь ´ю. Томас Каннингем Портер (1860–1933) – выдающийся учёный с широким кругом
интересов, оксфордский доктор наук (Doctor of Science).
Клинико-психологические исследования 63
зи, – вслед за Ферри и Портером исследовал зависимость КЧСМ от
яркости стимула и пришёл к сходным результатам. Он был, вероятно, первым, кто применил в психофизическом исследовании принципы
гармонического анализа и сигналы синусоидальной формы [12]. Выдающийся нейрофизиолог-исследователь, доктор медицины, нобелевский
лауреат Рагнар Артур Гранит (1900–1991) с коллегами исследовал зависимость КЧСМ от площади стимула; для небольших стимулов она
растёт линейно от логарифма площади.
Следует иметь в виду, что КЧСМ существенно ниже частоты, при
которой длительное наблюдение источника света не вызывает зрительного утомления – это подтверждается многолетним опытом использования компьютерных дисплеев с электронно-лучевой трубкой, комфортная
работа с которыми возможна только при частотах обновления изображения выше 70 Гц. Бытовые телевизоры, частота развёртки которых была
существенно ниже, создавались в расчёте на то, что наблюдатель будет
нахотиться от них на значительном расстоянии. Частота, на которой возможно комфортное пользование таким устройством, может быть названа
оперативным порогом кадровой развёртки.
Рисунок 2.8: Схема светомузыкального
устройства для аудиовыхода ПК. В обозначении транзистора простая наклонная
линия соответствует коллектору, наклонная со стрелкой – эмиттеру, жирная вертикальная – базе
Самостоятельно изготовить
устройство для приблизительного
измерения КЧСМ, имея в распоряжении компьютер со звуковой картой и внешним выходом на наушники, очень просто. Для этого потребуются: штекер 3.5 стерео или
моно («тонкий джек»), элемент питания 9 В (например, батарейка типа «Крона»), транзистор (авторы
использовали КТ805А), резистор
на 1 кОм, светодиод (например,
КИПД 66, бывают разных цветов),
соединительные провода. Схема
устройства приведена на рис. 2.8
1
.
Светодиод лучше всего расположить в корпусе в виде непрозрачной
1
Оригинальный вариант схемы находится по адресу http://cxem.net/sound/light/light23.php.
64 Лабораторные работы
трубки с заглушкой на конце и окуляром. На роль корпуса вполне подойдёт вышедший из строя детский калейдоскоп. Удобно сделать светодиод
съёмным, чтобы иметь возможность менять цвет стимуляции.
При сборке схемы важно не перепутать выводы транзистора, которые
показаны на рис. 2.9
1
, а также полярность светодиода: длинная ножка –
плюс («анод»), короткая – минус («катод»). Устройство подключается
штекером к выходу звуковой карты, предназначенному для подключения
наушников; при этом подаваемый на устройство звук выполняет роль
управляющего сигнала. Для правильной работы громкость аудиосистемы
должна быть установлена на максимум.
Рисунок 2.9: транзисторы серии КТ805
Для синтеза звука можно использовать уже знакомые нам системы Octave
или Matlab. Ниже приводится код, генерирующий
и воспроизводящий сигнал
через аудиосистему ПК.
Частота мерцания светодиода определяется значением переменной freq,
длительность стимуляции – количеством конкатенированных секундных
отрезков сигнала b. Если установить очень низкую частоту и сосчитать
число мельканий, окажется, что их примерно на 1 или 2 меньше, чем
должно быть; это связано с искажениями воспроизведения сигнала
в начале и в конце. Когда в лабораторной работе 2.1.4 требовалось
проиграть звук, следовало подавить эти искажения плавным увеличением и ослаблением сигнала на краях, т. к. иначе испытуемый слышал
бы дополнительные щелчки. В данной работе с мигающим диодом эти
искажения не оказывают заметного влияния на результаты.
f r e q =4 0;
b=s q u a r e ( [ 0 . 0 : 1 . 0 / 4 4 0 9 9 : 1 . 0 ] ∗( p i ∗2)∗f r e q ) ;
a=[ zer os ( s i z e ( b ) ) , b , b , b , b , b , zer os ( s i z e ( b ) ) ] ;
sound ( a , 4 4 1 0 0 , 1 6 )
1
Изображения транзисторов взяты с сайта http://elektrikaetoprosto.ru.
Клинико-психологические исследования 65
Можно поэкспериментировать с кодом, заменив вызов функции
square(), формирующей меандроподобный сигнал, на sin(); это изменит
скважность мерцания светодиода.
Ход работы. Для определения критической частоты слияния/разде-
ления будем предъявлять в случайной последовательности серии мельканий частотами 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 и 65 Гц. Серию каждой частоты
следует предъявлять не менее 10-ти раз, при этом перед началом опыта
нужно сделать несколько (например, 10) тренировочных предъявлений.
Все предъявления осуществляются на одинаковом расстоянии до глаза
испытуемого и при фиксированной освещённости.
Инструкция испытуемому:
Вам будет демонстрироваться источник света. Смотрите на него
одним глазом (правым или левым), другой закройте. Ваша задача –
сообщить, находите ли вы свет стабильным или мерцающим.
Экспериментатор предъявляет серии мельканий, например, меняя
значение переменной f req в предложенном скрипте и запуская его нажатием клавиши F5 . Если испытуемый находит предъявленные мелькания
стабильным светом, в таблицу 2.8 ставится +; если видит мелькания,
то −. По завершении опыта экспериментатор подсчитывает количество ответов типа «свет стабилен» (+) для каждой частоты и находит
долю таких ответов, поделив количество на число предъявлений. Доля в данном случае выступит оценкой вероятности ответа типа «свет
стабилен».
Таблица 2.8
Бланк протокола определения критической частоты мельканий
№ предъявления Частота
30 35 40 45 50 55 60 65
1 – – + + + + + +
2 – – – – + – + +
. . .
n – – – – – – + +
кол-во +
кол-во + / n
66 Лабораторные работы
Рисунок 2.10: пример психометрической функции
По результатам строится психометрическая кривая (рис. 2.10), от-
ражающая зависимость вероятности субъективной слитности мельканий
от её частоты. Чтобы определить критическое значение частоты, нужно из точки, где кривая пересекает уровень вероятности 0, 5, опустить
перпендикуляр к оси абсцисс. Значение абсциссы в точке, куда опущен
перпендикуляр, является искомой частотой.
Написание вывода предполагает обработку всех данных, полученных группой. Следует проверить гипотезу о нормальности полученного
распределения пороговых оценок (подпараграф 3.2.1) и, если она принимается, оценить центральную тенденцию и разброс (подпараграф 3.1.1);
если распределение отличается от нормального, следует вычислить групповую медиану и построить для неё доверительный интервал (подпараграф 3.1.2).
Экспериментально-психологические исследования 67
2.2 Экспериментально-психологические
исследования
2.2.1 Оценка чувствительности слухового
анализатора
Целью работы является получение косвенной оценки абсолютного порога слуховой чувствительности. Методика исследования, применяемая
в работе, не позволяет учесть различия в чувствительности испытуемого
к разным частотам, но и не требует применения сложной аппаратуры.
Известно, что уровень звукового давления, создаваемого тиканьем механических часов или секундомера на расстоянии 0,5 м от уха, составляет
примерно 30 Дб. Очевидно, что звук затухает по мере отдаления от источника. Известен также закон затухания звука, издаваемого при работе различными механизмами (кондиционерами, холодильниками, часами
и т. д.), в воздухе. Если на расстоянии r
1
от работающего прибора уро-
вень звукового давления составляет N
1
, можно определить уровень N
2
для расстояния r2:
N
2
= N1− 20 · log(
r
2
r
1
).
Конечно, результат расчёта, выполненного подобным образом без учёта
особенностей конкретного источника звука, параметров помещения (материала пола, стен и т. д.), характеристик среды, в которой звук распространяется (влажности и др.), будет приблизительным. Очевидно также,
что при различных условиях распространения звука расстояние, на котором его слышит человек, будет меняться. Однако именно на измерении
расстояния от эталонного источника звука основывались первые исследования слуховой чувствительности человека, и они были небезуспешными.
Историческая справка:
Ранняя история научной разработки проблем остроты слуха связана с именем Георга Вильгельма Пфингстена (1746–1827) – германского (шлезвигского) сурдопедагога. Одним из первых способ количественной оценки слуховой чувствительности по расстоянию до источника
звука использовал Эдуард Шмальц (1801–1871) – германский (саксон-
68 Лабораторные работы
ский) врач, автор многочисленных работ по патологии слухового анализатора. Шмальц, в частности, применял в качестве звуковых эталонов тикающие часы различных моделей [13].
Тиканье часов – широкополосный сигнал, на рис. 2.11 показан его
спектр.
Рисунок 2.11: спектр звука тикающих часов. Так как сигнал брался из звукового
файла, физический уровень звукового давления не определён, и по шкале ординат
показаны условные значения
Итак, в данной работе чувствительность слухового анализатора испытуемого будет оцениваться по расстоянию от уха до источника звука, на
котором возникает ощущение, и значение порога будет выражено в единицах измерения расстояния – метрах. При выполнении работы следует иметь в виду, что очень мощным фактором, меняющим соотношение
сигнал/шум и непосредственно влияющим на величину порога, является
фоновая зашумлённость в аудитории.
Оборудование: механические часы (секундомер), рулетка.
Ход работы. Лабораторная работа состоит из 2 опытов. В ходе про-
ведения каждого из них необходимо следить за статичностью положения
головы испытуемого. Источник звукового раздражения также не должен
при перемещении сильно отклоняться от оси, проходящей через наружный слуховой проход перпендикулярно сагиттальной плоскости.
На результаты измерений могут оказать влияние ошибки ожидания/привыкания. Ошибки ожидания заключаются в том, что при приближении раздражителя к уху слуховое ощущение может возникнуть
Экспериментально-психологические исследования 69
преждевременно. Ошибкой привыкания является сохранение ощущения
звука дольше времени действия реального раздражения при удалении
его источника от уха.
Сначала экспериментатор отходит на большое расстояние от испыту-
емого и начинает медленно приближать к нему источник звука (опыт 1).
При возникновении у испытуемого слухового ощущения расстояние
от раздражителя до уха измеряется и записывается в таблицу 2.9.
Затем источник звука максимально приближают к уху и медленно
отводят (опыт 2); расстояние, на котором испытуемый перестаёт слышать звук, записывают в таблицу. Количество измерений определяется
выбранным методом статистической обработки (подпараграфы 3.1.1
и 3.1.2).
Таблица 2.9
Результаты опытов 1 и 2
№ опы-таРасстояние
от левого уха
Среднее
значение
Расстояние
от правого
уха
Среднее
значение
1 2 . . . n 1 2 . . . n
1
¯
Xl1=
¯
Xr1=
2
¯
Xl2=
¯
Xr2=
Применяя описанный метод, нужно решить следующие исследова-
тельские задачи:
1. Определить расстояние, на котором возникает слуховое ощущение
при приближении к уху источника звука.
2. Определить расстояние, на котором исчезает слуховое ощущение при
удалении от уха источника звука.
3. Рассчитать оценки абсолютного порога слуховой чувствительности
испытуемого (для левого и правого уха) с доверительными интервалами.
4. Выявить возможное влияние ошибок ожидания/привыкания на процедуру эксперимента, сравнив оценки абсолютного порога с расстояниями, на которых ощущение возникает и исчезает.
При написании вывода следует указать, отличаются ли оценки аб-
солютного порога для левого и правого уха при установленной довери-
70 Лабораторные работы
тельной вероятности p. Кроме того, по желанию можно статистически
оценить различия результатов опытов на приближение и удаление источника звука.
2.2.2 Изучение особенностей восприятия формы
геометрических объектов при пассивном
и активном осязании
Исследования восприятия формы осязаемых предметов имеют очень
большое значение для тифлопсихологии и первоначально выполнялись
именно для определения роли осязания в формировании пространственных представлений у слепых. Идея разделения осязания на активное
и пассивное принадлежит А. А. Крогиусу (см. историческую справку);
позднее Л. М. Веккер и Б. Ф. Ломов
1
выделили промежуточный вид осязания, связанный с движением предмета по неподвижной руке [14]. В настоящее время исследования осязательной чувствительности приобретают особенную актуальность в контексте разработки систем виртуальной
реальности.
Историческая справка:
Август Адольфович Крогиус (1871–1933) – российский и советский
психолог, педагог, доктор медицины, один из основоположников отечественной тифлопсихологии. Предметом его исследований являлись не
только познавательные процессы, но и личностные особенности слепых
людей.
Цель работы заключается в исследовании особенностей восприятия
формы при пассивном и активном осязании испытуемым плоских геометрических фигур и в сравнении результатов оценки этих видов осязания
путём фиксации процесса формирования осязательного образа.
Помимо кожной чувствительности, включающей в себя болевую, температурную, ощущения давления и пр., под осязанием понимают и гап-
1
Лев Маркович Веккер (1918–2001) – выдающийся психолог, в своих ранних работах глубоко исследовавший тактильно-кинестетическую чувствительность и впоследствии разработавший целостную концепцию психических процессов; Борис Фёдорович Ломов (1927–1989) – выдающийся
психолог, экспериментатор и теоретик (см. параграф 1.1), один из создателей инженерной психологии в СССР.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]