Психофизиологические показатели зрительного утомления у студентов – пользователей ПК: 2. Селективное зрительное внимание Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

_______________я__

Р.Р. Ахмадеев, Р.Р. Нагаева, Р.И. Тимерханов, С.М. Зубова, Р.С. Мусалимова ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗРИТЕЛЬНОГО УТОМЛЕНИЯ У СТУДЕНТОВ - ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ПК: 2. СЕЛЕКТИВНОЕ ЗРИТЕЛЬНОЕ ВНИМАНИЕ

Ключевые слова: студенты, зрительное утомление, пользование компьютером, зрительная система, зрительное внимание.

Аннотация: Исследование селективного зрительного внимания, проведенное с помощью бланковых и компьютерных методов у студентов-пользователей персональными компьютерами (ПК) показало повышение эффективности психофизиологических процессов после зрительной нагрузки, вызванной предъявлением графических и текстовых объектов на экране монитора. Результаты трактуются с точки зрения активационной модели внимания, а также нейронной организации зрительной системы.

Исследование механизмов зрительного внимания продолжает оставаться актуальным по многим причинам: исследование нейро- и психофизиологических основ зрительного внимания составляет значительное и самостоятельное научное направление; кроме того, одним из наиболее важных механизмов, обеспечивающих эффективность зрительной работоспособности, в том числе - и при работе на персональном компьютере (ПК), является селективное зрительное внимание. Однако анализ данных отечественной и зарубежной литературы [1; 4; 5; 6;] показал, что исследования психофизиологических механизмов селективного зрительного внимания при работе на ПК довольно фрагментарны и неполны. Исходя из изложенного, были исследованы базовые показатели селективного зрительного внимания (СЗВ) у студентов - пользователей ПК.

Дизайн и методы исследования. Нами были обследованы 68 студентов обоего пола (средний возраст 19,71±0,26 лет) различных факультетов БГПУ имени М. Акмуллы. Исследование проводилось в четыре этапа. На первом этапе для оценки характера и выраженности зрительного утомления был рассчитан индекс зрительного дискомфорта по методике, изложенной в первой статье. На втором этапе использовались бланковые и компьютерные методы определения показателей СЗВ. При бланковом исследовании применялся бланк теста Бурдона в модификации П.А. Рудика, регистрировались время выполнения всего задания, количество ошибок, темп выполнения задания, распределение ошибок в ходе эксперимента и характер ошибок. [Компьютерная программа «Landolt» представляет собой авторскую компьютерную версию теста Бурдона. По окончании выполнения теста программа высчитывает по соответствующим формулам объем зрительной информации (в битах), скорость ее переработки (в бит/с), а также фиксирует количество просмотренных, отмеченных правильно и отмеченных ошибочно знаков и точное время выполнения теста испытуемым.] На третьем этапе проведены электрофизиологические исследования, в том числе регистрация критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ), определение порогов электрочувствительности (ПЭЧ) и электролабильности (ЭЛ). На четвертом этапе соответствующие показатели были повторно зарегистрированы после тридцатиминутной зрительной нагрузки, в качестве которой был выбран компьютерный вариант теста Айзенка на измерение IQ. Условия проведения и параметры опытов были унифицированы.

Математико-статистическая обработка результатов осуществлялась при помощи стандартного пакета прикладных программ «Statists for Windows» версии 8.0 [2]. Оценка

достоверности различий между выделенными гипотетическими категориями объектов и изучение связей между явлениями осуществлялись при помощи методов непараметрической статистики - критерия Вилкоксона и коэффициента ранговой корреляции Спирмена.

Результаты и обсуждение. Как следует из таблицы 1, в ходе эксперимента достоверно увеличиваются количество верно отмеченных знаков, общее количество просмотренных знаков; повышаются сосредоточенность внимания, объем внимания и скорость обработки информации после предъявления зрительной нагрузки.

Количество верно отмеченных знаков при оценке бланковым методом составляло 26,45±1,21 знаков в минуту до нагрузки, 29,44±1,37 знаков в минуту - после нагрузки. Тот же показатель при оценке компьютерным методом составил 10,78±0,74 знаков в минуту до нагрузки и 14,39±0,63 знаков в минуту после.

Общее количество просмотренных знаков при оценке бланковым методом до нагрузки составило 199,64±7,77 знаков в минуту, после нагрузки 219,50±7,96 знаков.

Показатель сосредоточенности внимания составил 169,25±7,24 до нагрузки и 191,08±7,24 после нагрузки при оценке бланковым методом, при компьютерном тестировании - соответственно 92,19±4,97 и 113,12±5,77.

Таблица 1

Базовые показатели селективного зрительного внимания до и после зрительной нагрузки (М±т)

Показатель Фаза Бланковый Компьютерный Р

эксперимента метод метод

до нагрузки 26,45±1,21 10,78±0,74 < 0,05

Верно отмечено после нагрузки 29,44±1,37 14,39±0,63 < 0,05

Р < 0,05 < 0,05

до нагрузки 3,45±0,27 2,22±0,34 -

Пропущено после нагрузки 2,93±0,27 2,86±0,38 -

Р - -

до нагрузки 0,05±0,01 6,33±0,81 < 0,05

Ошибочно отмечено после нагрузки 0,07±0,02 5,98±1,04 < 0,05

Р - -

до нагрузки 199,64±7,77 118,80±4,70 < 0,05

Всего просмотрено после нагрузки 219,50±7,96 132,55±4,74 < 0,05

Р < 0,05 < 0,05

Сосредоточенность внимания до нагрузки 169,25±7,24 92,19±4,97 < 0,05

после нагрузки 191,08±7,24 113,12±5,77 < 0,05

Р < 0,05 V 0,05

Точность до нагрузки 6,36±0,14 7,92±0,20 < 0,05

избирательного после нагрузки 6,36±0,14 7,74±0,27 < 0,05

восприятия Р - -

Объем внимания, бит до нагрузки 108,00±4,26 64,58±2,56 < 0,05

после нагрузки 119,88±4,25 72,05±2,57 < 0,05

Р < 0,05 < 0,05

до нагрузки 1,53±0,06 0,57±0,06 < 0,05

Скорость, бит/с после нагрузки 1,75±0,07 0,78±0,06 < 0,05

Р < 0,05 < 0,05

Примечание: М - средняя арифметическая, т - ошибка средней арифметической, р - значимость различий (по Вилкоксону)

Объем внимания до зрительной нагрузки составил 108,00±4,26 бит при оценке бланковым методом и 63,58±2,56 бит при оценке компьютерной программой. После нагрузки соответственно 119,88±4,25 и 72,05±2,57 бит.

Скорость обработки информации 1,53±0,06 бит/с до нагрузки и 1,75±0,07 бит/с после нагрузки при бланковом методе и 0,57±0,06 бит/с до нагрузки и 0,78±0,06 бит/с после предъявления зрительной нагрузки.

Достоверное повышение общего количества просмотренных и верно отмеченных знаков, увеличение объема внимания и скорости обработки информации, а также сосредоточенности внимания после тридцатиминутной зрительной нагрузки, вызванной предъявлением текстовых и графических объектов на экране монитора, свидетельствуют

об активации механизмов СЗВ.

Корреляционный анализ полученных результатов показал следующее. Отрицательные корреляции выявлены между стажем пользования ПК и такими показателями, как сосредоточенность внимания, объем внимания, скорость обработки информации; имеется отрицательная корреляция между средним ежедневным пользованием ПК и точностью избирательного восприятия; положительные корреляции между средним ежедневным пользованием ПК и сосредоточенностью внимания, объемом внимания и скоростью обработки информации.

Кроме того, были обнаружены:

- положительная корреляция между КЧСМ после нагрузки и скоростью обработки информации после нагрузки;

- отрицательные корреляции между показателями ПЭЧ после нагрузки и сосредоточенностью внимания после нагрузки, также между показателем ПЭЧ после нагрузки и скоростью обработки информации после нагрузки;

- положительная корреляция между показателем ПЭЧ после нагрузки и точностью избирательного восприятия.

Представленные выше данные свидетельствуют о несомненном влиянии тридцатиминутной работы на ПК на механизмы селективного зрительного внимания и вызывают закономерный вопрос: каков характер этих воздействий? В наиболее общем виде полученные результаты можно трактовать с развитием эректильной фазы утомления, когда наблюдается некоторое повышение работоспособности за счет включения резервных возможностей организма. В педагогике этот феномен известен как «эффект врабатывания», однако такая интерпретация представляется слишком расплывчатой и обобщенной.

Ограниченные возможности зрительной системы человека не позволяют одновременно анализировать несколько различных объектов, представленных в сложной зрительной сцене. Поэтому под селективным зрительным вниманием подразумевается процесс, с помощью которого из зрительного поля отбираются сегменты информации для более детальной дальнейшей обработки [3]. Внимание характеризует динамику любого психофизиологического процесса: это тот самый фактор, который обеспечивает

селективность, избирательность протекания любой психической деятельности, как простой, так и сложной. Согласно мнению многих авторов, данные механизмы воздействия на сенсорные импульсы, в том числе и блокада, осуществляют функцию контроля за информацией «на входе», изменяя возбудимость в специфических путях; одновременно наблюдается возбудимость (перераспределение импульсов) и в полисенсорных, неспецифических структурах. Эти процессы и рассматриваются в качестве основных психофизических механизмов селективного внимания.

Из многочисленных моделей селекции сигналов и внимания значительный интерес представляет теория внимания, опирающаяся на предположение о единых ограниченных ресурсах переработки информации М. Познера. В настоящее время наиболее разработанной теорией, объясняющей нейрофизиологические основы управляемой локальной активации коры при произвольном внимании является теория С.В. Медведева и М.С. Рудаса. Согласно этой теории, роль «проводника» избирательных влияний на кору выполняет ядро таламуса, нейроны которого оказывают селективное тормозное воздействие на клетки релейных ядер зрительного бугра, участвующих в передаче информации о нерелевантных признаках сигнала. Ретикулярное ядро - место конвергенции неспецифических тормозных (от ретикулярной формации) и специфических активационных (от префронтальной коры) влияний. Современные теоретические концепции и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что основным механизмом, посредством которого произвольное внимание «строит» функциональные системы той или иной когнитивной деятельности, осуществляя синхронную избирательную модуляцию активности различных корковых зон, является взаимодействие ритмогенных таламо-корковых структур на уровне ретикулярного ядра таламуса. Активность ретикулярного ядра таламуса, в свою очередь,

определяется избирательными управляющими влияниями со стороны фронто-таламической регуляторной системы («стержень» которой - префронтальная кора) и тоническими - со стороны ретикулярной формации среднего мозга.

Таким образом, исходя из особенностей организации зрительной системы, мы полагаем, что активация селективного зрительного внимания при кратковременной работе на ПК происходит за счет усиления ретикулярных влияний на подкорковые и корковые зрительные центры, что имеет важное практическое значение, так как служит четким и надежным индикатором благоприятной динамики работоспособности в физиологических границах утомления (за этими пределами с высокой вероятностью могут развиться негативные, и даже пограничные, патологические изменения).

Изложенные в статье результаты исследования позволяют сделать следующие выводы:

- Исследование психофизиологических механизмов селективного зрительного внимания у студентов - пользователей ПК является актуальной педагогической и медикосоциальной проблемой.

- Исследования, проведенные с помощью бланковых и компьютерных методов, показали активацию базовых показателей селективного зрительного внимания - сосредоточенности, объема и скорости обработки информации после тридцатиминутной зрительной нагрузки, вызванной предъявлением текстовых и графических стимулов. Наиболее вероятная причина такой активации - нейронные взаимоотношения между активирующей восходящей ретикулярной формацией и зрительными центрами.

- Обнаружены значимые корреляционные связи, как положительные, так и отрицательные, между исследованными параметрами зрительного внимания, с одной стороны, и стажем пользования, а также средним ежедневным использованием ПК - с другой. После зрительной нагрузки в ряде случаев эти связи усилились, что также свидетельствует об активации зрительного внимания при тридцатиминутной работе на ПК.

- Оптимальное время непрерывной работы с текстовыми и графическими объектами на ПК для студентов приближается к тридцати минутам, когда механизмы, обеспечивающие избирательное зрительное внимание, находятся в состоянии повышенной работоспособности. Эти данные хорошо согласуются с рекомендациями СанПиН. Для профилактики зрительного и психофизиологического переутомления после интенсивной тридцатиминутной работы на ПК необходимо проводить достаточно продолжительный и полноценный отдых для зрительной системы.

1. Баранов, А.А. Чтение, компьютер и здоровье [Текст] / А.А.Баранов, В.Р.Кучма, Л.М.Текшева // Вопросы современной педиатрии. - 2008. - Т.7. - №1.

2. Боровиков, В. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. [Текст] / Владимир Боровиков. - СПб.: Питер. 2001. - 656 с.

3. Чмырь, И.А. Объектно-ориентированная модель селективного зрительного внимания [Текст] / И.А.Чмырь. И.А.Жирякова // Искусственный интеллект. - 2006. - №1.

4. Шаповалов, С.Л. Материалы к проблеме зрительного утомления операторов видеодисплейных терминалов. [Текст] / С.Л.Шаповалов, А.С Александров. - М.: ГВКГ им. академика Н.Н.Бурденко, 1999. - 174 с.

5. Lavie, N. Perceptual load as a necessary condition for selective attention / N.Lavie // Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. - 1995. - Vol. 21(3). - Р. 451-468.

6. Lavie, N. Theory of Selective Attention and Cognitive Control / N.Lavie, A.Hirst, E, Viding // Journal of Experimental Psychology. - 2004. - Vol. 133(3). - Р.339-354.