CC BY
11УДК 612.846, 616.831
ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЙ ГЛАЗ У ПАЦИЕНТОВ С СИНДРОМОМ АСПОНТАННОСТИ
DOI
Карчевская А. Е.1,2,3, Кроткова О. А.2, Каверина М. Ю.2
1 ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, 117485, ул. Бутлерова, 5 а,
2 ФГАУ НМИЦ нейрохирургии им. академика Н. Н. Бурденко Минздрава России, Москва, 125047, 4-я Тверская-Ямская ул., 16
3 ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет). Москва, 119991, ул. Трубецкая, д.8, стр. 2 e-mail: [email protected]
Аннотация: Одним из уровней анализа психических процессов является оценка пространственного распределения внимания при восприятии динамических сцен. В настоящем исследовании анализировались движения глаз 18 пациентов с поражением головного мозга различной этиологии и проводилось сравнение данных группы патологии с нормативными, полученными у 20 здоровых испытуемых. В ходе эксперимента демонстрировался 60-секундный видеоролик и происходила одновременная регистрация движения глаз, после чего пациента просили пересказать содержание видео. При обработке данных было выявлено общее снижение количества саккад и их длительности, а также количества фиксаций, в ходе просмотра видеосюжета. В группе пациентов отмечалось снижение эффективность воспроизведения.
Ключевые слова: айтрекинг, синдром аспонтанности, черепно-мозговая травма, зрительное восприятие
Введение.
В качестве одного из способов анализа протекания психических процессов является методика айтрекинга, которая позволяет оценить пространственное распределение внимания, например, при восприятии динамических сцен, и его связь с успешностью запоминания. Динамические сцены — видео — являются более экологически валидным стимулом, так как человек функционирует в неоднородной среде, а движения глаз позволяют ему адаптироваться к изменяющимся условиям [1] [2]. Демонстрируя экологи-
чески валидный стимул группе патологии — видеосюжет, и регистрируя движения глаз, исследователи по характеристикам данных айтрекинга могут судить о закономерностях организации психических процессов и степени нарушения, например при ЧМТ или синдроме locked in [2]. В данной работе оценивалась глазодвигательная стратегия при помощи методики АВП — «Айтрекинг-внима-ние-память» [4—8].
Испытуемые
В исследовании принимали участие пациенты, направленные на лечение или реабилитацию в НМИЦ им. акад. Н. Н. Бурденко. Всего в выборку пациентов вошло 18 участников (тЧМТ, состояние после удаления опухолей головного мозга), два пациента записывались два раза с разными интервалами (2 недели и 4 месяца). Таким образом были обработаны данные 18 пациентов, и 20 записей данных айтрекинга. Средний возраст пациентов составил 39±17 лет (12 мужчин и 6 женщин). Все пациенты проходили нейропсихологи-ческое обследование. Нормативные данные были предоставлены сотрудницей НМИЦ им. акад. Н. Н. Бурденко М. Ю. Кавериной [4] [5].
Методика.
Участники исследования сидели перед монитором компьютера на расстоянии 700 мм (разрешение 1980/1020 px; видимая область экрана — 300 мм х 530 мм), голова фиксировалась с помощью подбородочной опоры для исключения артефактов движения.
На экране монитора с помощью программы Mangold Vision участнику предъявлялся стимул — видеосюжет со следующей инструкцией: «Сейчас Вам будет показано видео, постарайтесь запомнить все, что на нем будет». На видео была записана реалистичная постановка длительностью 60 секунд: в комнате находятся три персонажа — № 1 девушка слева, № 2 девушка в центре, № 3 девушка справа. Персонажи последовательно друг за другом или все одновременно выполняют простые бытовые действия («читает книгу», «пишет», «разговаривает по телефону» и т. п.). Всего в видеосюжете было 30 событий. На каждого персонажа приходилось по 10 событий. Перед видео и после него демонстрировался серый нейтральный фон длительностью 30 секунд.
Во время демонстрации видео происходила одновременная регистрация движений глаз с помощью айтрекера Mangold Eyetech VT3 mini (частота дискретизации — 200 Гц, точность — 0,5 °). Сразу после просмотра испытуемого просили рассказать все, что он
запомнил на видео, в свободной форме осуществляя пересказ. Данные пересказа записывались на диктофон и переводились в электронный вид для дальнейшего анализа процента запомненных событий, ошибок, верно воспроизведенных предметов по протоколу.
Анализ данных айтрекинга проводился с помощью пакета обработки данных Matlab2019b и алгоритма MNH, который предоставил профессор O. Komogortsev [9]. Также использовался разработанный O. Komogortsev оригинальный порог для фильтрации данных от шума — RIONEPS (Rapid Irregularly Oscillating Noise of the Eye Position Signal — быстрый иррегулярный шум от сигнала положений глаз, с выставленным значением 400 согласно.
Результаты.
Результаты запоминания содержащихся в методике «Видео АВП» 30 событий показали, что в норме испытуемые запоминают в среднем 52 % от их общего числа (минимум — 37 %, максимум — 80 %). Ошибочные воспоминания (неправильный порядок событий, приписывание события другому персонажу, неправильное вспоминание предметов, которыми манипулировали персонажи) наблюдались в среднем в 7 % случаев от общего числа ответов.
В группе патологии в среднем испытуемые запоминали 15,55 % (минимум — 0 %, максимум — 60 %). Ошибочные воспоминания наблюдались в 50 % случаев (минимум 0 %, максимум — 100 %).
Результаты обработки данных айтрекинга, полученные на основе классификатора MNH, показали, что в среднем длительность фиксаций у группы нормы занимала около 108 мс, количество фиксаций в среднем по группе составляло 91,5. Саккад совершалось около 97,7, средняя длительность которых составляла 7,0137 мс., а постсаккади-ческих движений — 50,7, их длительность составляла 7,67 мс.
При анализе данных айтрекинга пациентов с поражениями головного мозга сразу отмечалось общее снижение количества движений глаз по сравнению с нормой. Так, количество фиксаций в среднем составляло 75±30, саккад — 78±36, постсаккадических колебаний 42±23. Среднее время, затраченное на фиксации 115±26, на саккады 6±1,2, на постсаккадические колебания 7,4 ±1,56.
Статистический анализ с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни по показателям движений глаз выявил значимые различия между нормой и группой патологии по количеству фиксаций (p=0.0275), по количеству и общей длительности саккад (p=0.0284 и p=0.0058), что являлось количественным подтвержде-
нием гипотезы, что пациенты делают меньше движений глаз. По показателю постсаккадических колебаний каких-либо значимых различий не было выявлено.
При сравнении количества фиксаций и саккад с процентом верно воспроизведенных событий на уровне тенденции обнаружилась прямая зависимость (г=0.3666, р=0.0933; г=0.3723, р=0.0879). В группе пациентов статистически значимые результаты были получены при сравнении длительности саккад и процента верно воспроизведенных событий: г=-0.4899, р= 0.0283. На основе полученных данных, был сделан вывод, что чем короче саккады, тем лучше происходило запоминание.
При качественном анализе раскадровки эпизодов было показано, что пациенты медленнее переключаются на движущийся объект, особенно это было ярко показано при анализе кадров в боковых зонах экрана, где были получены статистически значимые результаты (время реакции на движущийся объект группа нормы N=17.74, группа пациентов Р=18.51, р<0.05). При анализе центрального поля зрения также отмечалась замедленная реакция на движущийся объект, однако результаты не были статистически значимы.
Обсуждение результатов.
Самые грубые нарушения в глазодвигательной стратегии наблюдались у пациентов с гидроцефалией и с тяжелой ЧМТ, что объясняется обширностью поражения головного мозга. Грубые нарушения глазодвигательной стратегии также могут объясняться нарушением регуляторного фактора, что приводит к нарушению целе-полагания, переключения внимания и функций программирования и контроля [10]. При локализации патологического очага в других областях, не затрагивающих регуляторный фактор, нарушения, возможно, будут носить более сглаженный характер и будут более
Учеными выделяются два типа движений глаз: амбьентный, для которого характерны короткие фиксации и длинные саккады, что позволяет быстро сканировать окружающее пространство и фокальный, для которого характерны длинные фиксации и короткие саккады, и который позволяет детально рассмотреть объекты. Та динамика, которая наблюдалась во всех группах пациентов могла свидетельствовать о преобладании фокального режима восприятия сцены, что может объяснять полученные в ходе данного исследования результаты [11].
Список литературы:
1. Андрианова Н. Е., Зотов М. В. Дисфункции кодирования эмоционально негативной информации при депрессивных рас-стройствах//Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Психология. — 2013. — Т. 6. — №. 4.
2. Белопольский В. И. Взор человека. Механизмы, модели, функции. — Когито-Центр, Институт психологии РАН, 2013.
3. Ciuffreda K. J. et al. Traumatic brain injury: visual consequences, diagnosis, and treatment//Advances in ophthalmology and optometry. — 2016. — Т. 1. — №. 1. — С. 307—333.
4. Каверина, М. Ю., Кроткова, О. А., and Данилов, Г. В. Особенности динамики линии взора и запоминание событий. Вопросы психологии 66, 1 (2020), 143—153
5. Каверина, М. Ю., Вигасина, К. Д., Данилов, Г. В., and Кроткова, О. А. Индивидуальные особенности взора и память на события. Актуальная психология. Научный вестник 2, 5 (2019), 140—146.
6. Кроткова О. А. и др. Распределение внимания при экологически валидном движении стимулов//Центральные механизмы речи. — 2019. — С. 54—54.
7. Кроткова О. А., Каверина М. Ю., Данилов Г. В. Движения глаз и межполушарное взаимодей- ствие при распределении внимания в пространстве//Физиология человека. 2018. Т. 44. No 2. С. 66—74. doi: 10.7868/S0131164618020108
8. Карчевская А. Е., Каверина М. Ю., Ениколопова Е. В., Кротко-ва О. А. Перевод взора к начинающемуся движению — один из показателей восстановления смыслового восприятия при тяжелых поражениях мозга//Когнитивная наука в Москве: новые исследования. Материалы конференции 23-24 июня 2021. Под ред. Е. В. Печенковой, М. В. Фаликман, А. Я. Койфман. — Москва: Москва, 2021. — С. 189—194.
9. Komogortsev O. V. et al. Standardization of automated analyses of oculomotor fixation and saccadic behaviors//IEEE Transactions on Biomedical Engineering. — 2010. — Т. 57. — №. 11. — С. 2635—2645.
10. Лурия А. Р. Высшие корковые функции человека. — Издательский дом «Питер», 2018.
11. Шурупова М. А. и др. Влияние когнитивного задания на параметры движений глаз при просмотре статических и динамических сцен//Айтрекинг в психологической науке и практике. — 2016.
EYE MOVEMENTS CHARACTERISTICS IN PATIENTS WITH SYNDROME OF ASPONTANEITY
A. E. Karchevskaya1,2,3, O.A. Krotkova2, M.Ju. Kaverina2.
1 Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
2 N. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Russian Ministry of Health, Moscow Russia
3 I. M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University), Moscow, Russia
Abstract: One of the possible approaches of mental processes' analysis is the assessment of the spatial distribution of attention in the perception of dynamic scenes and its link with effectiveness of memorization. In this study, the eye movements of 18 patients with brain lesions of different etiology were analyzed and the data obtained were compared with the normative data from 20 healthy subjects. During the experiment, a 60-second video clip was shown and eye movements were simultaneously recorded. After watching the patient was asked to retell the contents of the video. During data processing a general decrease in the number of saccades and their duration, as well as the number of fixations, was revealed. When retelling, there was a decrease in the efficiency of reproduction in patient group.
Keywords: eye tracking, aspontaneity, traumatic brain injury, visual perception
