Исследование бинокулярных движений глаз при восприятии трёхмерных образов геометрических фигур

На рисунке 15 повторяется выявленная нами закономерность: регистрируемые периоды изменения микроконвергенции и микродивергенции сменяются синхронизироваными участками движения правого и левого глаза длительностью от 0,2 с до 0,9 с. Данный график демонстрирует длительные периоды синхронизации.

Во второй серии экспериментов участвовало 2 обследуемых. Каждому обследуемому предлагалось рассматривать не иллюзорный виртуальный стереоскопический куб и не иллюзорный виртуальный стереоскопический тетраэдр. Каждый тест-объект рассматривался в течение 30 секунд. Всего нами было получено 23 графика движений глаз для не иллюзорного виртуального стереоскопического куба и 20 графиков для не иллюзорного виртуального стереоскопического тетраэдра.

При рассматривании виртуального не иллюзорного стереоизображения куба и тетраэдра во всех записях часто регистрируются микровергентные движения глаз, чередующиеся с короткими периодами синхронизации длительностью до 0,2 секунды, что подтверждается на графиках, изображенных на рисунках 14-15.

Рисунок 16. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоскопического куба. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 16 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график отображает траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоизображения куба. График начинается с периода микродивергенции (от 0 с до 0,25 с) с различной амплитудой саккад правого и левого глаза (от 0 с до 0,04 с). На промежутке от 0,2 с до 0,23 с наблюдается небольшое усиление дивергенции правым глазом, после чего следует дальнейшая асинхронная микродивергенция на промежутке от 0,25 с до 0,3 с. Далее на графике наблюдается разнофазоваямикросаккада, имеющая микроконвергентный характер (от 0,3 с до 0,37 с). На промежутке от 0,37 с до 0,57 с наблюдается период синхронизации с небольшой дивергенцией (от 0,49 с до 0,54 с). На графике наблюдается микродивергенция (от 0,54 с до 0,72 с) с разнофазовоймакросаккадой (0,54 с до 0,65 с). На промежутке от 0,72 с до 1 с наблюдается период микродивергенции, причём микродивергенция имеетсинхронизированный характер на промежутке от 0,85 с до 1 с.

Рисунок 17. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоскопического куба. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 17 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоизображения куба. На промежутке от 1 с до 1,05 с произошла микродивергенция с разной амплитудой саккад правого и левого глаза. Далее на графике наблюдается синхронизация (от 1,05 с до 1,07 с). На промежутке от 1,07 с до 1,2 с произошла микродивергенция с незначительной асинхронизацией, после чего наблюдается конвергенция с синхронизацией (от 1,2 с до 1,32 с). Далее на графике наблюдается микродивергенция с синхронизацией (от 1,32 с до 1,51 с). На промежутке от 1,51с до 1,55 с произошла дальнейшая асинхронная микродивергенция, которая затем сменяется микроконвергенцией (от 1,55 до 1,6 с). Период микроконвергенции сменятеся периодом микродивергенции на промежутке от 1,6с до 1,66 с. Далее на графике наблюдается разнофазовая- саккада (от 1,66 с до 1,7 с), которая затем сменяется микроконвергенцией (от 1,7 с до 1,75 с). Микроконвергенция усиливается на промежутке от 1,75 с до 1,77 с, после чего она переходит в синхронизацию (от 1,77 с до 1,8 с). График завершается периодом микродивергенции с синхронизацией траекторий правого и левого глаз (от 1,8 с до 2 с).

Рисунок 18. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоскопического куба

На рисунке 18 повторяется выявленная нами закономерность: при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоизображения куба и тетраэдра во всех записях часто регистрируются микровергентные движения глаз, чередующиеся с короткими периодами синхронизации длительностью до 0,2 секунды.

Рисунок 19. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоскопического тетраэдра. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 19 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоизображения тетраэдра. На промежуткеот 0,05 с до 0,1 с наблюдается микродивергенция, затем происходит синхронная конвергенция (от 0,1 с до 0,16 с), причём на промежутке от 0,17 с до 0,2 с конвергенция усиливается, что приводит к синхронизации. Сразу после кратковременной синхронизации наблюдается асинхронная микродивергенция с последующей микроконвергенцией (от 0,2 с до 0,25 с), после которой наступает период синхронного дрейфа (от 0,25 с до 0,4 с). Далее на графике наблюдается кратковременная микроконвергенция (от 0,4 с до 0,42 с), которая приводит к возникновению синхронизации (от 0,42 с до 0,45 с). Затем следует период асинхронной дивергенции и последующей конвергенцией (от 0,45 с до 0,5 с). Конвергенция вновь приводит к возникновению синхронизации (от 0,5 с до 0,52 с), после чего вновь наблюдается период асинхронной микродивергенции (от 0,52 с до 0,65 с). Период асинхронной микродивергенции прерывается периодом кратковременной синхронизации (от 0,59 с до 0,61 с). Далее следует период синхронизации (от 0,65 с до 0,8 с), затем наблюдается период асинхронной микродивергенции (от 0,8 с до 0,94 с). График завершается периодом синхронизации (от 0,94 с до 1 с).

Рисунок 20. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоскопического тетраэдра. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 20 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоизображения тетраэдра. На промежутке от 1 с до 1,03 с наблюдается конвергенция, после чего движения глаз носят микродивергентный синхронный характер (от 1,03 с до 1,2 с). На этом промежутке есть усиление микродивергенции с последующим конвергентным схождением (от 1,06 с до 1,15 с), но синхронизации траекторий правого и левого глаза не наблюдается. Далее на графике наблюдается усиление микроконвергенции, сопровождаемое микросаккадой (от 1,2 с до 1,26 с), после чего траектории движения правого и левого глаза снова микродивергируют и продолжают идти синхронно, но синхронизации не наблюдается (от 1,26 с до 1,5 с). На промежутке от 1,5 с до 1,55 с на графике наблюдается микроконвергенция, сопровождаемаямикросаккадой, что приводит к синхронизации (от 1,55 с до 1,6 с). Затем наблюдается период синхронной микродивергенции (от 1,6 с до 1,85 с), причем на промежутке от 1,82 с до 1,85 с движения глаз носят микроконвергентный характер. Далее происходит дальнейшая микроконвергенция (синхронизация), сопровождаемая разнофазовой макросаккадой (от 1,85 с до 1,95 с). График завершается периодом синхронизации (от 1,95 с до 2 с).

Рисунок 21. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоскопического тетраэдра. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 21 повторяется выявленная нами закономерность: при рассматривании виртуального не иллюзорного стереоизображения куба и тетраэдра во всех записях часто регистрируются микровергентные движения глаз, чередующиеся с короткими периодами синхронизации длительностью до 0,2 секунды.

Во второй серии экспериментов участвовало 2 обследуемых. Каждому обследуемому предлагалось рассматривать иллюзорный виртуальный стереоскопический куб и иллюзорный виртуальный стереоскопический тетраэдр. Каждый тест-объект рассматривался в течение 30 секунд. Всего нами было получено 300 графиков для иллюзорного виртуального стереоскопического куба и 317 графиков для иллюзорного стереоскопического тетраэдра.

При рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического куба и тетраэдра наблюдается такое же количество микровергентных движений, как при рассматривании не иллюзорного стереоскопического виртуального образа, но после стереоскопической инверсии возникают периоды длительной синхронизации движений правого и левого глаза длительностью 1,5 с - 4 с, чередуются с периодами большого количества микросаккад правого и левого глаза, и затем вновь возникает не инвертированный стереоскопический образ.

Рисунок 22. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического куба. График демонстрирует обилие микровергентных движений до возникновения инвертированного стереоскопического образа. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 22 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического куба. На данном графике наблюдается большое количество микровергнетных движений глаз. График начинается с микроконвергенции (от 1 с до 1,02 с), после чего следует синхронизация (от 1,02 с до 1,08 с). Далее на графике наблюдается микродивергенция (от 1,08 с до 1,3 с), причём в промежутке от 1,23 с до 1,27 с наблюдается микросаккада, а к концу периода дивергенция усиливается (от 1,27 с до 1,3 с). В промежутке от 1,3 с до 1,52 с на графике наблюдается синхронизация. Далее следует период синхронной дивергенции (от 1,52 с до 1,65 с), после чего на графике наблюдается синхронизация (от 1,65 с до 1,86 с). После синхронизации следует асинхронная микродивергенция (от 1,86 с до 1,92 с), после чего наблюдается микроконвергентное схождение траекторий правого и левого глаз (от 1,92 с до 1,96 с), но синхронизации на этом промежутке не наблюдается. График завершается асинхронной микродивергенцией (от 1,96 с до 2 с).

Рисунок 23. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического куба. График демонстрирует синхронизацию после возникновения инвертированного стереоскопического образа. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 23 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического куба. На протяжении почти всего графика наблюдается синхронизация.

Единственный период асинхронной микродивергенции имеется на промежутке от 0,25 с до 0,3 с.

Рисунок 24. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического куба. График демонстрирует саккады перед возникновением не инвертированного стереоскопического образа. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 24 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического куба. На данном графике наблюдается обилие саккад. На промежутке от 1 с до 1,05 с произошла небольшая конвергенция с синхронизацией траекторий движения правого и левого глаза. Далее наблюдается разнофазовая микродивергенция (от 1,05 с до 1,12 с), после чего произошла конвергенция одновременно с микросаккадой (от 1,12 с до 1,15 с). Микросаккада переходит в непродолжительный период синхронизации (от 1,15 с до 1,17 с), после чего снова наблюдается микросаккада, но уже большей амплитуды и имеющая- микродивергентный характер (от 1,17 с до 1,23 с). Далее снова наблюдается период синхронизации (от 1,23 с до 1,27 с). На следующем промежутке (от 1,27 с до 1,31 с) происходит непродолжительная микродивергенция, после чего на графике наблюдается мультисаккада, состоящая из нескольких саккад (от 1,35 с до 1,5 с), причём каждая из трёх микросаккад является разнофазовой (то есть, носит микродивергентный характер - как, например, на промежутке от 1,37 с до 1,4 с, или от 1,43 с до 1,45 с). После завершения макросаккады на графике наблюдается небольшое конвергенционное схождение траекторий правого и левого глаза (от 1,5 с до 1,55 с), но синхронизации на данном промежутке не наблюдается. Далее на графике наблюдается микроконвергенция (от 1,55 до 1,57с), которая затем переходит в синхронизацию (от 1,57 с до 1,71 с). На промежутке от 1,71 с до 1,75 с наблюдается микросаккада, далее и до конца графика незначительная конвергенция.

Рисунок 25. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического тетраэдра. График демонстрирует обилие микровергентных движений до возникновения инвертированного стереоскопического образа. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 25 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического тетраэдра. На данном графике наблюдается большое количество микровергентных движений глаз. График начинается с синхронизации (от 0 с до 0,07 с). Далее наблюдается период синхронной микродивергенции (от 1,07 до 0,16 с), после чего следует период конвергентного схождения зрительных осей, который затем переходит в синхронизацию (от 0,16 с до 0,29 с). На промежутке от 0,29 до 0,34 происходит микродивергенция левого глаза с по- следующей микроконвергенцией, что снова приводит к синхронизации (от 0,29 с до 0,4 с). Затем наблюдается период асинхронной микродивергенции (от 0,4 с до 0,45 с), который снова сменяется синхронизацией (от 0,45 с до 0,52 с). Далее следует период асинхронной микродивергенции (от 0,52 с до 0,6 с), после чего снова возникает синхронизация (от 0,6 с до 0,67 с). Затем наблюдается микродивергенция правого глаза с последующей микроконвергенцией(от 0,67 с до 0,75 с), после чего снова наблюдается микроконвергенция (от 0,75 с до 0,87 с). Затем возникает небольшая микродивергенция левого глаза с последующей микроконвергенцией (0,87 с до 0,94 с), и до конца графика наблюдается синхронизация (от 0,94 с до 1 с).

Рисунок 26. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического тетраэдра. График демонстрирует синхронизацию после возникновения инвертированного стереоскопического образа. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 26 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического тетраэдра. На графике наблюдаются длительные периоды синхронизации. График начинается с микроконвергенции с последующей синхронизацией (от 0 с до 0,06 с), после чего наблюдается асинхронная микродивергенция (от 0,06 с до 0,1 с). Затем происходит синхронизация (от 0,1 с до 0,36 с). На промежутке от 0,36 с до 0,5 с наблюдается период микродивергенции, прерванный периодом микроконвергенции на промежутке от 0,4 с до 0,45 с. Далее наблюдается период синхронизации (от 0,5 с до 0,65 с), после чего видно период дивергенции (от 0,65 до 0,74 с). На 0,75 секунде наблюдается кратковременная синхронизация, после чего следует период разнофазовой асинхронной микродивергенции (от 0,6 с до 0,81 с) с последующей кратковременной микроконвергенцией, что приводит к синхронизации (от 0,81 до 0,95 с). До конца графика наблюдается асинхронная микродивергенция (от 0,95 с до 1 с).

Рисунок 27. Траектории движения глаз при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического тетраэдра. График демонстрирует саккады перед возникновением не инвертированного стереоскопического образа. Пояснения смотреть в тексте.

На рисунке 27 представлен один из графиков, на котором отображены траектории движения правого (красный) и левого (синий) глаз. По оси X откладывается время в секундах, по оси Y - амплитуда изменений траекторий движения глаз. Данный график характеризует траектории движения глаз обследуемого при рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического тетраэдра. На данном графике наблюдается обилие саккад. На промежутке от 2 с до 2,25 с наблюдаются 4 синхронные микросаккады, синхронизация продолжается до 2,27 с. Затем наблюдается микродивергенция (от 2,27 с до 2,35 с). На промежутке от 2,35 с до 2,45 с наблюдается двусторонняя асинхронная разнофазоваямакросаккада, которая затем переходит в синхронизацию в виде двух противоположных микросаккад (от 2,45 с до 2,55 с). Далее наблюдается микродивергенция (от 2,55 с до 2,6 с), затем происходит усиление микродивергенции (от 2,6 с до 2,63 с), после чего происходит микроконвергентное схождение зрительных осей правого и левого глаза (от 2,63 с до 2,7 с). Далее наблюдается синхронизация в виде двух последовательных микросаккад (от 2,7 с до 2,8 с), после чего следующая микросаккада принимает микродивергентный характер (от 2,8 с до 2,87 с) с последующей конвергенцией, после чего на графике наблюдается синхронизация (от 2,87 с до 2,95 с). График завершается разнофазовой асинхронной микродивергенцией (от 2,95 с до 3 с).

Вергентные движения глаз при слиянии стереоскопических пар геометрических фигур.

Макродивергенция и макроконвергенция зрительных осей правого и левого глаз - важнейшие процессы, обеспечивающие бинокулярное восприятие объектов в пространстве. Процессы дивергенции и конвергенции мало изучены. Детальное изучение фаз микродвижений (саккад и дрейфов) при макродивергенции и макроконвергенции не изучены из-за технических трудностей регистрации бинокулярных движений глаз.

От начала предъявление стереопары до момента возникновения виртуального стереоскопического образа происходил период макроконвергенции или макродивергенции. При этом в движениях глаз наблюдается подобие: фазы микросаккад правого и левого глаз то синхронны с разной амплитудой и, вероятно, разной скоростью, то асинхронны и периодически чередуются с коротким дрейфом. Эти фазы повторяются во всех исследованиях до возникновения виртуального стереоскопического образа. В связи с наличием микросаккад разной амплитуды, статистически траектории не коррелируют, но визуально наблюдается повторения подобия фаз конвергенции и дивергенции.

Формирование виртуального стереоскопического образа возникает после целенаправленной макродивергенции или макроконвергенции, причём все макровергентные движения глаз имеют общую закономерность: в процессе макровергенции микросаккады правого и левого глаза, имеющие разную амплитуду и скорость, сменяются короткими периодами синхронного или асинхроного дрейфа и вновь микросакккадами, имеющими различную амплитуду и скорость. Количество таких фаз от начала макровергенции до её завершения (т.е. до возникновения фузии) определено условиями построения стереоскопической пары изображений.

Визуальный анализ 660 графиков траекторий макроконвергенции и макродивергенции у двух обследуемых показал, что макроконвергенция или макродивергенция совершается множеством мелких саккад (микросаккад) для правого и левого глаз. Образно говоря, глаза подкрадываются к объекту внимания.

Анализируя полученный материал, мы представляем, что макроконвергенция и макродивергенция(Рисунок 28 - 30) - это переходные процессы из одного состояния скоординированных движений глаз, обеспечивающих фузию на одном расстоянии от наблюдателя, в другое состояние скоординированных движений, обеспечивающих фузию и зрительную бификсацию на другом расстоянии от наблюдателя.

Переходные процессы при макродивергенции и макроконвергенции имеют сходство с самоорганизующимся нелинейным динамическим процессом. Амплитудно-частотные и фазовые колебания в этом процессе имеют свой минимум и максимум. Нелинейно происходящее повторение и чередование саккад и дрейфов различной амплитуды и длительности можно отождествить с нерегулярным динамическим фракталом. Этот фрактал содержит в себе элементы случайной и ожидаемой структуры. Во всех записях движений глаз наблюдается фрагменты фазовой и амплитудной асимметрии и фрагменты фазовой синхронизации саккад для правого и левого глаз. Одна- ко, не смотря на различие амплитуды и фаз саккад, конфигурации движений правого и левого глаз имеет сходство. Каждая конвергенция и дивергенция имеет свою фрактальную размерность, осуществляя некоторые флуктуации микро движений глаз. Конечный результат этого переходного процесса всегда завершается скоординированными движения глаз, обеспечивающими фузию. Это очевидный пример самоорганизации управлений движениями глаз, необходимый для перехода к съему зрительной информации с фоторецепторов в каждого глаза.

Макроконвергенция и макродивергенция зрительных осей происходит посредством чередований управляемых саккад и дрейфов, согласованных по фазе, но различной амплитуды для правого и левого глаз, движений в противофазе и движений, не совпадающих по фазе, направленных на изменение области бинокулярного внимания из одной области пространства в другую.

Рисунок 28. Макродивергенция при слиянии пар трёхмерного стереообраза

Рисунок 29. Макродивергенция при слиянии пар трёхмерного стереообраза

Рисунок 30. Конвергенция при слиянии пар трёхмерного стереообраза

Рисунок 31. Макроконвергенция при слиянии пар трёхмерного стереообраза

Глава 4. Обсуждение результатов исследования

Зрительной системе любого высокоорганизованного позвоночного животного и человека требуется обучение бинокулярному зрения с самого рождения до достижения определенного состояния зрелости зрительной системы и других сенсорных и мышечных систем организма. Этот период развития необходим для умения оценивать адекватно дистанцию до объекта и правильно видеть ориентацию и расположения объектов на расстоянии. В подтверждение нашей точки зрения идея Сеченова о том, что «В акте зрения всегда ассоциированы чисто зрительные ощущения с мышечными» объясняет, что в процессе развития ребенка формируются ассоциации: мышечнозрительная, мышечно-слуховая, зрительно-слуховая и другие. [2]

Итак, зрительная система обучается совместно с другими системами: моторной, проприоцептивной, вестибулярной, тактильной и слуховой; в процессе интегрирования формируются ассоциации. Они позволяют воспринимать окружающий мир в процессе зрительного акта.

Такое целостное восприятие формируется благодаря координации всех процессов, происходящих на разных анатомо-физиологических уровнях зрительной и глазодвигательной систем и других систем, обеспечивающих поведение животного и человека.

Исключительно важное значение в процессе развития зрительной системы имеют организованные движения глаз. Фоторецепторы сетчатки функционируют только при постоянных движениях глаз.

Каждое изображение, каждый объект в пространстве распознается благодаря различным программам движения глаз: фиксационным движениям глаз, прослеживающим, обеспечивающим панорамное зрение. Для того, чтобы видеть глубину и трёхмерность объекта, необходимо совершать вергентные движения (конвергенция и дивергенция). По нашему мнению, каждая из программ движений глаз, обеспечивающих восприятие в целом, содержит такие обязательные элементы движений, как макросаккады, микросаккады, дрейф, тремор.

В соответствии с вышесказанным, наша работа посвящена изучению и поиску закономерностей в организации движений глаз, необходимых для распознавания трёхмерных геометрических фигур. Используемые нами геометрические фигуры в нашем исследовании в качестве моделей приближают нас к пониманию того, как опознается трёхмерность объектов окружающей среды, к поиску и объяснению причины возникновения иллюзорных искажений трёхмерности объектов.

В нашем исследовании были использованы 3 типа геометрических фигур: иллюзорные трёхмерные на плоскости, не иллюзорные виртуальные стереоскопические, иллюзорные виртуальные стереоскопические. Использование данных типов геометрических фигур позволило обнаружить некоторые закономерности в траекториях движения при восприятии каждого тестобъекта.

Результаты регистрация движений глаз при рассматривании иллюзорного куба Неккера на плоскости и иллюзорного тетраэдра на плоскости не дали однозначного представления о причинах иллюзорного восприятия трехмёрных на плоскости и стереоскопических виртуальных геометрических фигур. Однако, нам удалось установить некоторую закономерность, применяя метод суперпозиции - совмещение траекторий движения правого и левого глаза.

В первой серии экспериментов нам удалось обнаружить, что в первый момент рассматривания иллюзорного объекта на плоскости наблюдаются смена периодов микровергенции и периодов полной синхронизации, длящихся, как правило, до 1 секунды (от 0,2 с до 1 с).

Итак, в процессе рассматривания изображения программа движений глаз меняется: поскольку фигура реально не объёмная, по мере длительного наблюдения каждой фигуры микровергенций становится меньше, а периодов синхронных движений становится больше, но при этом иллюзорность геометрических фигуры сохраняется. Несмотря на визуальное сходство траекторий движения глаз, статистический анализ траекторий движения глаз (подсчёт среднеквадратичного отклонения, спектральный анализ), который проводился автоматически программой MathCad 14, не выявил математической закономерности в полученных численных данных (Рисунок 32,33).

Рисунок 32. Спектральный анализ траектории движения правого глаза

Рисунок 33. Спектральный анализ траектории движения левого глаза

По мнению физиков, изучающих нелинейные сигналы, анализировать и строить модели движений глаз возможно только с помощью специальных нелинейных уравнений.

Во второй серии экспериментов при восприятии не иллюзорных виртуальных стереоскопических фигур наблюдаются периоды микровергенции, сменяющиеся короткими периодами синхронизации (от 0,15 с до 0,2 с), и вновь возникают периоды микровергенций. Эта закономерность повторяется во всех наших регистрациях движений глаз.

В третьей серии экспериментов при рассматривании иллюзорной виртуальной стереоскопической фигуры наблюдается, как и во второй серии экспериментов, периоды микровергенции, сменяющиеся короткими периодами синхронизации (от 0,15 с до 0,2 с), и вновь возникают периоды микровергенций. Однако есть некоторые отличия от экспериментов, проведенных во второй серии исследований. Чаще повторяются периоды синхронизации, после которых увеличивается количество синхронизированных и несинхронизированных микросаккад, после которых вновь возникают периоды микровергенции.

Вероятно, инверсия виртуального стереоскопического образа приводит к сомнениям мозга в ориентации в пространстве геометрической фигуры фигуры, что приводит к разнофазовым и фазовым саккадам, которые наблюдающихся в большом количестве. Затем вновь внезапно возникает правильное стереоскопическое восприятие виртуального образа. Несмотря на описанную выше закономерность, нам не удалось обнаружить в движениях глаз момент явных изменений, определяющих сам факт возникновения стереоскопической инверсии (то есть иллюзорного восприятия).

Важно отметить, что во второй и третьей серии экспериментов от начала предъявление стереопары до момента возникновения виртуального стереоскопического образа происходил период макроконвергенции или макродивергенции. При этом в движениях глаз наблюдается подобие: фазы микросаккад правого и левого глаз то синхронны с разной амплитудой и, вероятно, разной скоростью, то асинхронны и периодически чередуются с коротким дрейфом. Эти фазы повторяются во всех исследованиях до возникновения виртуального стереоскопического образа. В связи с наличием микросаккад разной амплитуды, статистически траектории не коррелируют, но визуально наблюдается повторения подобия фаз конвергенции и дивергенции.

Подводя итог нашим рассуждениям о результатах настоящего исследования и материала моей квалификационной работы 2014 года «Исследование стереообразов полых трёхмерных геометрических фигур типа куба Неккерае», при слиянии двойных изображений в условиях физиологического двоения в ходе рассматривания стереообразов контурных фигур типа Куба Неккера и других геометрических фигур мы наблюдаем в большинстве два варианта восприятия: то одна, то другая плоскости стереоскопического образа становятся то ближе, то дальше. При этом величина диспаратности в зоне Панума не играет решающей роли в восприятии правильной трёхмерности стереоскопического образа контурной геометрической фигуры. Было доказано в нашей работе 2014 года, что в Кубе Неккераи других подобных геометрических фигурах имеются линии, соединяющиеся в одной точке пространства и пересекающиеся линии; именно они, если их разглядывать, провоцируют неоднозначность восприятия трёхмерных стереоскопических образов геометрических фигур, расположенных в пространстве. Достаточно даже одной линии соединения, представленной в виде ребра куба (Рисунок 34), чтобы спровоцировать восприятие измененной ориентации фигуры Куба в пространстве противоположно стереоскопическому параллаксу. Даже при слиянии стереопары неокрашенных четырехугольников (описанных в нашей предыдущей работе «Исследование стереообразов полых трёхмерных геометрических фигур типа куба Неккера») (Рисунок 35) пересечение их сторон, в свою очередь, может провоцировать инверсию восприятия стереоскопического образа.

Рисунок 34. Стереопара четырёхугольников с одной линией соединения

Рисунок 35. Стереопара неокрашенных четырёхугольников

Возможно, что из-за такого расположения линий центры зрительной системы дают новую команду поиска определения местоположения этих линий «какая ближе, какая дальше?». При рассматривании данных типов геометрических фигур мы наблюдаем, что совершаются поисковые движения глаз; как мы и предполагали, осуществляется микроконвергенция или микродивергенция при рассматривании областей схождения и пересечения линий в геометрических фигурах, что, по-видимому, вызывает двойственность восприятия стереоскопического образа. Однако, чтобы эту версию доказать с большей уверенностью, нужна более высокоточная регистрация бинокулярных движений глаз.

В классических исследованиях Д. Хьюбел и Т. Визел [31,45] установили, что рецептивные поля сетчаток правого и левого глаз и, соответственно, их корковые представительства дирекционно зависимы, причём дирекционные карты рецептивных полей сетчаток правого и левого глаза отличаются друг от друга. Анализируя все полученные факты, мы можем предположить, что мотивационно активированный мозг собирает и комбинирует фрагменты изображений по частям, в соответствии с дирекционной чувствительностью рецептивных полей и соответствующими движениями глаз. При этом каждая часть фрагментов изображения воспринимается сначала отдельно, а затем достраивается и интегрируется уже в целостный образ наблюдаемого объекта, который воспринимается и «…взвешивается на весах доминирующей мотивации» субъекта [8].

Вероятно, между механизмами фрагментарного и дирекционного съёма зрительных сигналов возникает нейроконфликт на фоне изменений поисковой работы движений глаз с риском восприятия инверсии стереоскопического образа геометрической фигуры.

В свое время А.А. Ухтомский, экспериментируя с геометрическими не стереоскопическими иллюзиями, заключил, что «…возможна борьба полей зрения в пределах одного и того же поля зрения одного глаза между рецепцией параллельных с перспективным изменением их продолжений». А.А. Ухтомский полагал, что «…возможна борьба рефлексов и конфликт рефлекторных установок…» и «…мы склонны думать, что эти случаи борьбы и конфликта между возбуждениями говорят об общности субстрата, на котором принуждены развертываться сталкивающиеся процессы». [42]

Подводя итог всей нашей работе, мы полагаем, что именно процессы нейроконфликта сигналов в аналитических центрах зрительной системы порождают возникновения геометрических стереоскопических иллюзий.

Выводы

1. При рассматривании иллюзорного куба Неккера на плоскости и иллюзорного тетраэдра не плоскости бинокулярные движения глаз изменчивы, регистрируемые периоды изменения микроконвергенции и микродивергенции сменяются синхронизироваными участками движений правого и левого глаза длительностью от 0,2 с до 0,9 с.

2. Формирование виртуального стереоскопического образа возникает после целенаправленной дивергенции или конвергенции, причём все вергентные движения глаз имеют общую закономерность: в процессе вергенции микросаккады правого и левого глаза, имеющие разную амплитуду и скорость, сменяются короткими периодами синхронного или асинхроногодрейфа и вновь микросакккадами, имеющими различную амплитуду и скорость. Количество таких фаз от начала вергенции до её завершения (т.е. до возникновения фузии) определено условиями построения стереоскопической пары изображений.

3. При рассматривании виртуального не иллюзорного стереоскопического куба и виртуального не иллюзорного стереоскопического тетраэдра во всех записях часто регистрируются микровергентные движения глаз, чередующиеся короткими периодами синхронизации длительностью до 0,2 с.

4. При рассматривании виртуального иллюзорного стереоскопического куба и виртуального иллюзорного стереоскопического тетраэдра наблюдается такое же количество микровергентных движений, как при рассматривании не иллюзорного стереоскопического виртуального образа, но после стереоскопической инверсии возникают периоды длительной синхронизации движений правого и левого глаза длительностью 1,5 с - 4 с, чередующиеся с периодами большого количества микросккад правого и левого глаза, и затем вновь возникает неинвертированный стереоскопический образ.

Список использованной литературы

1. Шеррингтон Ч.С. Интегративная деятельность нервной системы.-Л.: Наука, 1969. - 391 с.

2. Сеченов И.М. Элементы мысли. - СПб.: Питер, 2001. - 416 с.

3. Заксенвегер Р. Аномалии стереоскопического зрения при косогла- зии и их лечение.- М.: Медгиз, 1963.- 100 с.

4. Рожкова Г.И., Плосконос Г.А. Множественность механизмов бино- кулярного синтеза и их избирательное нарушение при косоглазии // Сенсорные системы. - 1988.- т.2. № 2. - С. 167-176.

5. Могилев Л.Н. Механизмы пространственного зрения. - Л.: Наука 1982. -111с

6. Нейссер У. Зрительные процессы // В кн.: Восприятие. Механизмы и модели. - М.: Мир. 1974. - С. 253-261.

7. Рабичев И.Э Системная организация функции бинокулярного вос- приятия пространства и стереовосприятия. // Труды межведомст- венного научного совета по экспериментальной и прикладной фи- зиологии. Том 12. Системный подход в физиологии. М. 2004. - С. 234-244.

8. Анохин П.К. Теория функциональной системы / В кн.: Общие во- просы физиологических механизмов. Анализ и моделирование био- логических систем. М., 1970. -С. 6-41.

9. Подвигин Н.Ф., Макаров Ф.Н., Шелепин Ю.Е. Элементы структур- но-функциональной организации зрительно-глазодвигательной сис- темы. - Л.: "Наука", 1986.- 252 с.

10. Рычков И.Л. Пространственное зрение человека и животных. - Иркутск.: Изд-во ИГУ., 1990. -215с.

11. Базиян Б.Х. Подавление зрения при движениях (краткий обзор по проблеме «Механизмы и роль в зрительном восприятии») Часть I. Краткий обзор и механизмы. // Успехи физиологических наук, 1999, том 30, №2, с.63-73.

12. Trotter Y. Cortical representation of visual three-dimensional space // J.Perseption, 1995. Vol.24. N. 3. P.287-298

13. Коган А.И. Бинокулярная система и восприятие трехмерного про- странства // В кн.: Физиология сенсорных систем. - Л., 1971. C. 7-18.

14. Филин В.А. О механизме непроизвольных скачков глаз и их роли в зрительном процессе// В кн.: Моторные компоненты зрения. - М., 1975.- с.69-99

15. Барановский В.В. К вопросу об оценке абсолютной удалённости предметов.//В кн.: Проблемы физиологической оптики. - М.: 1955, - т.2. - с.56-61.

16. Шахнович А.Р. Мозг и регуляция движений глаз. - М.: Медицина, 1974.- 160 с.

17. Ditchburn R. W.,Ginsborg B. L Involuntary eye movements during fixation// J Physiol. 1953 Jan; 119(1): P. 1-17.

18. Аветисов Э.С., Глухарев К.К., Котлярский А.М., Смольянинова И.Л., Худайбердыев А.Р. Особенности монокулярных и бинокулярных движений глаз в процессе фиксации неподвижной точки. // В кн.: Система бификсации в норме и при патологии. - М., 1979. - с. 20-34.

19. Зинченко В.П. Образ и деятельность. - М.: изд. «Институт практической психологии», 1997. - 608 с.

20. Ярбус А.Л. Роль движений глаз в процессе зрения. - М.: Наука, 1965. -166 с.

21. Westheimer G. Mechanics of human saccadic eye movements // Arch. Ophtalmol. 1965. V. 52 P. 710-724.

22. Леушина Л.И. Зрительное пространственное восприятие. - Л.:Наука,978. -175с.

23. Леушина Л.И. Глазодвигательная система и ее функции. // В кн.: Физиология сенсорных систем. - Л., 1971, ч.1. Физиологиязрения, с. 60-77.

24. RashbassC.,The relationship between saccadic and smooth tracking eye movements // J. Physiol. 1961. V. 159. P. 326-338.

25. Riggs L.A., Tulunay S.U. Visual effects of varing the extent of compen- sation for eye movements//J. Opt. Soc. Amer., 1959. V. 49. P. 741-745.

26. Рабичев И. Э., Котов А. В. Концепция сенсомоторной и мотиваци- онной интеграции в механизмах бинокулярного зрения // Наука и образование 2 (66) 2012 - с. 97

27. НиколлсДж.Г., Мартин А.Р., ВалласБ.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу / Пер. с англ. П.М. Балабана, А.В. Галкина, Р.А. Гиниатулли- на, Р.Н. Хазипова, Л.С. Хируга. . - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 672 с.

28. Hubel D.H., Wiesel T.N. Brain and visual perception /The story of a 25- year collaboration. OxfordUniversitypress. NewYork, 2005. - 729 p. (8 глава переведена мной лично).

29. Ефимов С.Е. Стереоскопическое пространство и его характеристики // В кн.: Вопросы нейроофтальмологии.- Харьков, 1962.- т.10.- С. 81- 142.

30. Невская А.А. Стереоскопическое зрение. // Сенсорные системы. - Л., 1977. - С. 37-64.

31. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение./пер. с анг. - М.: Мир, 1990. - 239 с.

32. Судаков К.В. Информационный принцип в физиологии: анализ с по- зиции общей теории функциональных систем// Успехи физиол. Наук. 1995, т.26, № 4.- С. 3-27.

33. Buser P., Imbert M. Vision. Neurophysiologie fonctionnelle, Vol. IY. - Hermann, Paris, 1987. - 501 c.

34. Буковский В.А. Иллюзии зрительного восприятия пространства.//сб. научн. работ.- Иркутск: изд-во ИГУ, 1996. - с. 29-31.

35. Аветисов Э.С. Содружественное косоглазие. - М.:Медицина, 1977 - 312 с.

36. Wade N.J One the late invention of the stereoscope. //Perception, 16, p. 785-818, 1987

37. Аветисов Э. С., Розенблюм Ю. З. Вопросы офтальмологии в кибернетическом освещении. М. «Медицина», 1973.

38. Аветисов Э. С. Система бификсации в норме и при патологии. Под ред. Э. С. Аветисова, 1979

39. Патент на изобретение РФ №2221475. Способ исследования движения по бинокулярному изображению I Д.А. Усанов, Ал.В. Скрипалъ, Ан.В. Скрипалъ, А.В. Абрамов, Т.Е. Усанова, В.Б. Феклистов. Опубл. 20.01.2004. Бюл. №2.

40. Белопольский В.И. Взор человека: механизмы, модели, функции / В.И. Белопольский. - Москва: Институт психологии РАН, 2007. - 415 с.

41. Хьюбел Д. Визел Д. Центральные механизмы зрения / В кн.: Мозг: пер. с англ. - М., 1982. - C. 167-197.

42. Ухтомский А.А. Собрание сочинений. В 5 т. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1954. Т.4. - 231 с.

Размещено на Allbest.ru