CC BY
116
УДК: 612.843.6.:612.66
1 2 2 2
Е.А. Жукова , Е.Г. Шушканова , И.С. Емельянов , М.А. Попова
ВОСПРИЯТИЕ РАЗМЕРА ЗРИТЕЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ШКОЛЬНИКАМИ С РАЗЛИЧНОЙ ОСТРОТОЙ ЗРЕНИЯ
E.A. Zhukova1, E.G. Shushkanova2, I.S.Yemelyanov2, M.A. Popova2 SIZE PERCEPTION OF VISUAL IMAGES AMONG SCHOOLCHILDREN
WITH DIFFERENT VISION ACUITY
1ГОУ ВПО Кировская ГМА Минздравсоцразвития Вятский государственный гуманитарный университет
Проведено исследование способности восприятия пространства на разных расстояниях школьниками 10-11 лет. Показано, что дети воспринимают пространство, оцененное с помощью иллюзий, с близкого расстояния лучше. Возможно, механизмы, участвующие в различении зрительных объектов на близком расстоянии, находятся на периферии зрительного анализатора, и зрительная система точнее обрабатывает сетчаточные изображения, когда объекты фокусировки дополнительно увеличены, за счет развития гиперостроты зрения вблизь. Выявлены особенности восприятия пространства, связанные с полом: девочки точнее воспринимают пространство вблизь и вдаль, но имеют более низкие показатели остроты зрения и пороги различения, чем мальчики. Восприятие пространства и острота зрения не имеют прямую зависимость.
Ключевые слова: зрительное восприятие, острота зрения, школьный возраст, иллюзия Мюллера-Лайера
Research is dedicated to different distances space perception ability of 10-11 years old schoolchildren. It is shown that children perceive space estimated by means of illusions at a small distance better. Probably, the mechanisms participating in distinction of visual objects in small distance lie on periphery of visual analyzer, and vision system more precisely processes retinas images when focus objects are enlarged at the expense of development of hyperacuity vision of small distance. Aspects of space perception connected to gender are brought to light: girls perceive space in small and large distances more precisely, but they have lower results in vision acuity and differential thresholds comparing to boys. The perceptions of space and vision acuity do not directly depend.
Keywords: vision perception, vision acuity, school age, Muller-Lajer illusion.
Введение
Для качественного восприятия окружающего мира важно правильное формирование здорового зрения у ребенка и полноценное развитие зрительных функций. Процесс зрительного восприятия протекает в тесной взаимосвязи с другими психологическими процессами личности: мышлением, речью, чувствами, волей. Это приводит к искажению воспринимаемого объекта, в том числе ведет и к искажению зрительного образа, к появлению иллюзий восприятия. Отличием иллюзий от обычных ошибок является их сравнительно большая величина, устойчивость, неподвластность усилиям избавиться от них, что является свидетельством их связи с самыми базовыми механизмами зрительного восприятия. Многие авторы принимали участие в ис-
следовании зрительных иллюзий. Так, Бондарко В.М, Семенов Л. А., (2009г) исследуя возрастные закономерности различения иллюзий, показали, что способность к более точному различению размера иллюзий улучшается с возрастом. Медведев Л.Н., Шошина И.И., (2004г) выявили большую склонность к иллюзии у женщин, ее зависимость от межполушарной асимметрии. Рассматривается связь иллюзий с культурными и экологическими факторами восприятия, системой пространственных представлений и другими уровнями познавательной активности [2]. Огнивов В.В.и др., (2006г) изучали величину и вариабельность иллюзии Мюллера-Лайера в сравнении с глазомером у детей и взрослых.
Нашей задачей было разобраться в процессах восприятия иллюзий у школьников в зависимости от расстояния и показателей остроты зрения. Обсуждаются возможные механизмы возникновения иллюзии Мюллера-Лайера.
Материалы и методы исследований
Было проведено исследование восприятия размера зрительных изображений на различных расстояниях у 48 школьников 4-го класса (из них 22 девочки), средний возраст 10,8 лет, во взаимосвязи с показателями остроты ближнего и дальнего зрения. Для чистоты эксперимента у всех испытуемых ведущая рука и глаз были правые.
Показатели остроты монокулярного и бинокулярного ближнего (с 0,5 м) и дальнего (с 5,0 м) зрения оценивали в первой половине дня по общепринятой методике при помощи таблиц повышенной точности. [8] Таблицы позволяли оценить остроту зрения в диапазоне от 0,1 до 4,0 условных единиц (до 1,0 с интервалом 0,1 и с 1,0 до 4,0 с интервалом 0,2). Чтобы обеспечить высокое качество тестовых изображений, использовали не типографские копии таблиц, а их распечатки на принтере HP1200 Pro, любезно предоставленные авторами. Таблицу помещали в стандартный аппарат Рота для определения остроты зрения, расположенный на уровне глаз ребенка. Освещенность стандартизировали при помощи прибора Люксметр - яркомер модели «ТКА-ПКМ»/02 - (800 лк). Остроту зрения выражали в принятых условных единицах.
Кроме того, школьники оценивали длину отрезков линий в случае добавления к ним стрелок (иллюзия Мюллера-Лайера) или длину одиночных линий без дополнительных изображений. Исследование проводили в 2 этапа. На первом этапе стимул располагали на расстоянии 0,5 м. до глаз наблюдателей. Сравнивался размер двух изображений, расположенных на одном уровне по горизонтали.
Для каждого расстояния (0,5 м. и 5,0 м) в случае оценки размера одиночных линий референтный стимул находился всегда справа.
Для расстояния 0,5 м референтный стимул имел длину 40 мм. Слева тестовый стимул имел длину 34-46 мм. Тестовый и референтный стимулы находились на расстоянии 20-47 мм между собой и были сдвинуты от края листа на 30-50 мм. Тестовые стимулы были расположены в псевдослучайном
порядке по размеру по вертикали. В каждый момент времени наблюдатель мог видеть только одну пару из 13 - референтный и тестовый стимулы, остальные пары были закрыты. При изучении иллюзии Мюллера-Лайера справа всегда находился референтный стимул со стрелками, расположенными внутри. Длина линии, соединяющей стрелки, также была равна 40 мм. У тестовых стимулов (стрелки снаружи линии) длина линии менялась в пределах 28-40 мм с шагом 1 мм.
На втором этапе исследования стимул располагали на расстоянии 5,0 м до глаз наблюдателей. Тестовые и референтный стимулы был модифицированы нами с учетом расстояния с помощью редактора Word. Референтный стимул находился всегда справа и имел длину 40 см. Слева тестовый стимул имел длину 34-46 см. Тестовый и референтный стимулы находились на расстоянии 20-47 см между собой и были сдвинуты от края листа на 30-50 см. Длина линии, соединяющей стрелки, также была равна 40 см. У тестовых стимулов (стрелки снаружи линии) длина линии менялась в пределах 28-40 см с шагом 1 см.
Примеры двух пар стимулов показаны на рисунке 1, А, Б. Для оценки размера линий использовали метод вынужденного выбора и константных стимулов. Наблюдатель должен был ответить, справа или слева изображена большая по длине линия. Ответ "не знаю" разрешен не был. Для каждого референтного стимула было взято 13 тестовых линий.
А.
Б.
Рис 1. Примеры предъявляемых изображений. Обозначения: А - отрезки линий. Справа - референтный стимул, слева - тестовый; Б — отрезки линий со стрелками в иллюзии Мюллера-Лайера. Справа референтный стимул с стрелками, расположенными внутри, слева - тестовый стимул со стрелками, расположенными снаружи
Результаты исследования подвергали статистической обработке методом вариационной статистики. Для каждой группы строили гистограммы значений остроты зрения, находили среднее значение М и ошибку среднего т; достоверность различий между группами оценивали по критерию Стью-дента и по критерию Фишера - ф*, считая их достоверными при р<0,05.
Результаты исследований и их обсуждение
Показали, что у всех детей средняя острота бинокулярного зрения составила 1,65±0,06 вблизи и 1,35±0,05 вдаль, (рис. 2). Ранее нами уже были получены подобные результаты. Более высокая острота зрения у детей на ближнем расстоянии свидетельствует о вкладе в процесс распознавания объекта различных механизмов. Вероятно, механизмы, способствующие более тонкому наблюдению зрительных объектов вблизи, у школьников младших классов развиваются в непосредственной взаимосвязи с процессами адаптации к высокой зрительной нагрузке на близком расстоянии, а также некоторого повышения разрешающей способности глаза вблизи, которое характерно для миопической рефракции. Как отмечают многие авторы, [10] зрительная нагрузка при наличии дополнительных факторов риска проявляется школьной миопией.
При анализе показателей зрения в зависимости от пола выявлены дополнительные факты, подтверждающие наши предположения. Показано, что острота зрения у девочек ниже, чем у мальчиков на любом расстоянии. Эти показатели достоверны для ближней бинокулярной остроты зрения (1,4±0,1 против 1,7±0,08, р<0,05) и для дальней бинокулярной остроты зрения (1,2±0,1 против 1,45±0,06, р<0,05), а также и для остроты зрения вдаль на левый глаз (1,06±0,1 против 1,34±0,06 р<0,05) соответственно, (табл. 1).
Таблица 1
Показатели остроты зрения с различного расстояния
Показатели остроты зрения с расстояния 0,5 м, усл. ед. Показатели остроты зрения с расстояния 5 м, усл. ед.
правый глаз левый глаз бинокулярно правый глаз левый глаз бинокулярно
Все дети М±т (п=43) 1,62±0,05 1,62±0,06 1,65±0,06 1,20±0,05 1,25±0,05 1,35±0,05
А 0,35 0,38 0,38 0,31 0,35 0,35
М±т Девочки (п=22) 1,51±0,11 1,45±0,11 1,4±0,1 1,1±0,09 1,06±0,1 1,2±0,1
А 0,51 0,49 0,44 0,41 0,44 0,46
М±т Мальчики (п=21) 1,62±0,08 1,69±0,08 1,7±0,08* 1,25±0,06 1,34±0,06* 1,45±0,06*
А 0,38 0,37 0,38 0,28 0,31 0,28
Примечание: * - различия с соответствующими показателями у девочек достоверны, р<0,05
Такая разница по остроте зрения между мальчиками и девочками, оцененная с расстояния 5 м., подтверждается многими исследователями [3,10]. Можно согласиться с мнением Семенова Л. А. и др., (2002г) о том, что более
высокая уязвимость зрительного аппарата девочек по сравнению с мальчиками, в том числе более высокая частота развития у них миопии является результатом сцепленного с полом наследования слабости аккомодации. Данные же по различиям остроты зрения вблизь не так часто описываются в литературе [9].
Для определения порогов различения размера и измерения величины иллюзии для каждого наблюдателя были построены графики порогов различения линий и стрелок для длин отрезков, которые дети видят без ошибок подряд с первого по 13й стимул. Высчитывали также средний показатель числа правильных ответов из 13, то есть число верно распознанных стимулов. Эти показатели сравнивали, отдельно для экспериментов с использованием одиночных линий и линий со стрелками в иллюзии Мюллера-Лайера для двух различных расстояний 0,5 м и 5,0 м.
Рис.2. Показатели остроты зрения с различного расстояния, усл. ед. * - различия с девочками носят достоверный характер, р<0,05
При анализе восприятия иллюзий весь массив детей мы разделили на группы по их способности давать верные ответы при наблюдении линий со стрелками в иллюзии Мюллера-Лайера (табл. 2). При наблюдении иллюзий с расстояния 0,5 м в группу 1 вошли дети, различающие 5-10 из 13 стимулов со стрелками верно (38-78% правильной оценки пространства), - 14,6% детей; в группе 2 оказались дети, различающие от 1 до 4 изображений верно (6-31%) - 70,8 % детей; а в группе 3 - дети, не оценивающие изображения верно (0%, или неверное восприятие пространства) - 14,6% детей. При наблюдении иллюзий с расстояния 5 м были выделены такие же группы, но число детей, хорошо воспринимающих пространство вдаль, меньше, чем тех, кто восприни-
мает его хорошо вблизи, соответственно 6,3% - группа 1; 45,8% - группа 2 и 47,9% - группа 3. Для группы 1, для разных расстояний, критерий Фишера составил ф=0,68, различия недостоверны, для группы 2 критерий Фишера составил ф=3,4, р<0,01; для группы 3 критерий Фишера составил ф=5,1, р<0,01.
Таким образом, дети воспринимают размер зрительных изображений более точно с близкого расстояния. Этот факт дает нам возможность предположить, что механизмы более тонкого и точного различения пространства на близком расстоянии, оцениваемого с помощью иллюзий, могут находиться на периферии зрительного анализатора. Возможно, зрительная система точнее обрабатывает сетчаточные изображения, когда объекты фокусировки дополнительно увеличены, а это достигнуто эффектом лупы за счет развития гиперостроты зрения вблизь.
Наши данные согласуются с данными авторов В.В. Огнивова, и др. (2006г), о том, что в онтогенезе формируются взаимодействия между различными областями зрительной системы. Изучая иллюзию Мюллера-Лайера у детей 6-7 лет и взрослых наблюдателей, Г.И. Рожкова и В.В. Огнивов с соавторами получили большую иллюзию и вариабельность оценок размера у детей, чем у взрослых.
В то же время прямая зависимость точности восприятия пространства от остроты зрения не выявлена. Процесс восприятия детьми иллюзий не зависел от остроты зрения в группах, то есть дети 1, 2 и 3 групп не отличались между собой по показателям остроты дальнего и ближнего зрения. Конечно, следует сказать, что оптотипы для оценки остроты зрения, так и предъявляемые стимулы были пересчитаны по длине отрезков с учетом меняющегося до глаза расстояния. В то же время острота зрения и в целом у детей на ближнем расстоянии всегда выше. Такие же данные получены нами и в предыдущих экспериментах [4], а также согласуются с результатами московских авторов Рожковой Г.И. и соавт. (2001г).
Предполагаем, что механизмы восприятия пространства тесно взаимосвязаны с процессами аккомодации и восприятием пространства на ближнем расстоянии, то есть с базовыми уровнями работы зрительной системы, а не только с механизмами обработки информации в коре. Такое же мнение выдвигают и авторы Огнивов В.В, (2008г), и В. М. Бондарко, Л. А. Семенов В. М., (2009г). Результаты их экспериментов свидетельствуют о стабильности иллюзии для наблюдателей 8-16-летнего возраста, что может быть связано с преимущественным вкладом в возникновение иллюзии низших уровней зрительной системы.
Таблица 2
Число детей, с различным восприятием пространства, оцениваемого с помощью иллюзий Мюллера-Лайера
Расстояние предъявления стимулов Г руппа 1, дети, воспринимающие пространство на 38-78% точно Группа 2, дети, воспринимающие пространство на 6-31% точно Г руппа 3 дети, не различающие изображения правильно
расстояние 0,5 м 7 (14,6%) 34 (70,8%) 7 (14,6%)
расстояние 5 м 3 (6,3%) 22 (45,8%)* 23 (47,9%)*
Примечание: * - различия по критерию Фишера - ф, достоверны, р<0,01
При сравнении показателей порогов различения длины одиночных линий, показано, что девочки и мальчики имели одинаковый порог различения длины линий с близкого (0,5 м) расстояния (табл. 3). Но среднее число правильно распознанных девочками линий со стрелками в иллюзии Мюллера-Лайера составило 2,68±0,14 против 2,23±0,16 у мальчиков (р<0,05). Следовательно, девочки лучше воспринимают пространство вблизи.
При сравнении показателей порогов различения длины одиночных линий показано, что девочки хуже различают размеры одиночных линий и среднее число правильно распознанных отрезков у них меньше, чем у мальчиков на расстоянии 5 м. (табл. 3).
Таблица 3
Пороги различения и число правильно распознанных линий и линий со стрелками с различного расстояния у мальчиков и девочек
Показатели Одиночные отрезки Линии со стрелками в иллюзии Мюллера-Лайера
0,5 м 5 м 0,5 5 м
ас е ч к 3 ^ ас Я ас и « о а о С Число правильно распознанных линий Порог различения длины Число правильно распознанных линий ас е ч и ы лн Я ас а р л и « о р о С Число правильно распознанных линий со стрелками ас е ч и ы лн Я ас а р л и « о р о С Число правильно распознанных линий со стрелками
Девочки М±т (п=22) 4,41±0,68 8,91±0,34 8,52±0,69 9,71±0,41 1,36±0,23 2,68±0,14 0,32±0,14 2,73±0,1
ю 00 ю, 0 Г'' со" Г'' 00, о, 5 ,0 5 ,0 ,0
и § Г'' ,0 -н 0 5, Г'' ,0 -н 5 ОсТ •л го ® -н го сч ® •л во сч о -н ОС ® со ,0 -н Г'' сч •л ® -Н го сч сч ,0 -н 00 5, ,0 •л ГО ® -н сч сч
ю го, С<Г 00 го, сч" 00 сч" 00 ,0 00 ,0 5 ,0
Примечание: * - различия с девочками носят достоверный характер, р<0,05
Этот результат согласуется с показателями остроты зрения - у девочек бинокулярная острота зрения вдаль ниже, чем у мальчиков 1,2±0,1 против 1,45±0,06, р<0,05 (табл. 1). Но восприятие иллюзий, измеренное с помощью стрелок с расстояния 5,0м, у девочек, сохраняется высоким и вдаль (2,73±0,1 против 2,12±0,13 соответственно, р<0,05).
Показано, что у девочек меньше порог в оценке реального пространства, то есть они воспринимают его хуже, причем, для дальнего расстояния эти показатели носят достоверный характер (рис. 3).
93 * •
—♦—Девочки п=22
и,3 —Мальчики
Порог число Порог ЧИСЛО п=26
различения правильно различения правильно
длины распознанных линий длины распознанных линий
0,5 м 5м
2,3 * * /
к і 1'
0,3 ■ V —♦—Девочки п=22
—■-Мальчики
Порог число Іорог число п=26
различения правильно различения правильно
длины распознанных линий длины распознанных линий
0, м 5м
А. Одиночные отрезки Б. Линии со стрелками в иллюзии
Мюллера -Лайера
Рис. 3. Иллюзия оценки размера в зависимости от пола наблюдателей. Обозначения: * - различия с мальчиками носят достоверный характер, р<0,05. Показаны искажения в оценке длины одиночных отрезков линий (А) и при оценке линий со стрелками в иллюзии Мюллера-Лайера (Б). По оси ординат - число, обозначающее порог А - одиночных отрезков с различного расстояния (количество правильных ответов подряд - порог, и об-
щее число правильныз ответов из 13). Б - то же для линий со стрелками в иллюзии Мюллера- Лайера
Этот низкий порог восприятия пространства вблизь и вдаль можно объяснить тем, что у девочек снижена острота ближнего и дальнего зрения по сравнению с мальчиками (рис 2). Отсюда напрашивается закономерный вывод о том, что механизмы восприятия пространства вдаль не связаны с остротой зрения напрямую. Эти данные выявлены нами впервые, так как предложенная модификация предъявляемых с 5 м стимулов разработана нами самостоятельно.
Таким образом, становится очевидным, что процессы искаженного восприятия пространства не зависят напрямую от остроты зрения и наоборот, высокий порог восприятия пространства вдаль корреллирует с высокой остротой зрения. Наши данные согласуются с данными исследователей Бондарко Л.А., Семенова В.М. (2009).
Выводы:
1. В ходе исследования нами было установлено, что все дети видят вблизи лучше, чем вдаль.
2. Дети 10-11 лет воспринимают пространство с близкого расстояния лучше. Предполагаем, что механизмы, участвующие в различении зрительных объектов на близком расстоянии находятся на периферии зрительного анализатора, и зрительная система точнее обрабатывает сетчаточные изображения, так как объекты фокусировки дополнительно увеличены за счет развития гиперостроты зрения вблизь.
3. Выявлены особенности восприятия пространства, связанные с полом: девочки точнее воспринимают пространство, и это показательно для обоих расстояний 0,5м и 5м.
4. Дети, имеющие высокую точность восприятия пространства, имеют такие же показатели остроты ближнего и дальнего зрения, как и дети со средней и с низкой точностью восприятия пространства, то есть восприятие пространства и острота зрения не имеют прямую зависимость.
5. Модифицированные нами тестовые стимулы позволят провести и дальнейшие исследования с целью понимания механизмов иллюзий.
Список литературы:
1. Бондарко Л. А. Семенов В.М. Восприятие размера зрительных изображений школьниками различного возраста физиология человека, 2009,
том 35. № I. С. 15-19.
2. Гончаров О.А. Восприятие пространства и перспективные построения
2007. С. 276.
3. Жукова Е.А., Циркин В.И. Особенности возрастных показателей остроты зрения у школьников в зависимости от пола // Медицинский альманах, Н. Новгород. 2008. № 5. Т.4. С.103-106.
4. Жукова Е.А., Циркин В.И. Две тенденции в возрастной динамике остроты зрения мальчиков и девочек на протяжении обучения в средней школе // Сенсорные системы. 2008. Т. 22. № 3. С. 241-247.
5. Огнивов В.В Геометрические зрительные иллюзии и константность восприятия размера у детей и взрослых: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Москва, 2008. 18 с.
6. Огнивов В.В., Рожкова Г.И., Токарева В.С., Бастаков В.А. Средняя величина и вариабельность иллюзии Мюллера-Лайера в сравнении с глазомером у детей и взрослых // Сенсорные системы. 2006. Т. 20. № 4. С. 288-299.
7. Медведев Л.Н., Шошина И. И. количественная оценка влияния межпо-лушарной асимметрии на искажение зрительного восприятия фигуры Поггендорфа в модификации Джастроу 2004 г. // Физиология человека. 2004. Т.30. № 5. С. 5-11.
8. Рожкова Г.И., Токарева B.C. Таблицы и тесты для оценки зрительных способностей. М.: Владос, 2001. 103 с.
9. Рожкова Г.И., Токарева B.C., Ващенко Д.И., Громова И.Э., Сенькина Е.В. Возрастная динамика остроты зрения у школьников. II. Бинокулярная острота зрения для разных расстояний // Сенсорные системы. 2001. Т.15. № 3. С. 257-263.
10. Семенов Л.А., Чернова Н.Д., Бондарко В.М. Возрастная динамика различения ориентации прямоугольных решеток на пределе разрешения зрительной системы // Физиология человека. 2002. Т. 28. № 4. С. 5-12.
Сведения об авторах:
1. Жукова Евгения Александровна - кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры нормальной физиологии ГОУ ВПО Кировская ГМА Минздравсоцразвития; e-mail: kirov8332490924@yandex.ru.
2. Шушканова Елена Геннадьевна- кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии Вятского государственного гуманитарного университета.
3. Емельянов Иван Сергеевич - студент 5 курса естественногеографического факультета Вятского государственного гуманитарного университета.
4. Попова Марина Александровна - студентка 5 курса естественногеографического факультета Вятского государственного гуманитарного университета; e-mail: marina popova@list.ru.
