Нужны доноры

2.1.2 Контрастная чувствительность

Способность улавливать минимальные различия в освещенности двух соседних областей, а также дифференцировать их по яркости, определяется контрастной чувствительностью.

Пространственная контрастная чувствительность (ПКЧ) зрительного анализатора является функцией, которая определяет минимальный контраст, необходимый для обнаружения изображений различных размеров. Она отражает зависимость порогового контраста от пространственной частоты стимула.

ПКЧ определяется как величина, обратная минимальному контрасту решетки, при котором последняя различима при данной пространственной частоте. ПКЧ имеет другую природу, нежели острота зрения, хотя в известной мере и связана с последней. Если при снижении остроты зрения вообще теряется возможность определить ПКЧ на высоких частотах, то сохранение полной остроты зрения отнюдь не исключает снижения ПКЧ на тех же высоких частотах.

Острота зрения отражает минимальную величину различимых глазом символов, имеющих максимальный контраст с фоном. Недостатком показателей остроты зрения является их одномерность. Включение оценки контрастной чувствительности позволяет решать двухмерные проблемы, а с учетом вариабельности внешней освещенности — и трехмерные.

Подсчитано [Prager Th.C, 1990], что если исследовать остроту зрения в темном помещении, то контраст черных знаков, предъявляемых на белом экране, оценивается в 94%, если же в комнате включить освещение, контраст знаков в тестовой таблице снижается до 31%.

Поскольку порог контрастной чувствительности является функцией размеров объекта, графически ее можно выразить в виде кривой контрастно-частотной чувствительности (рис. 2.4). Метод исследования ПКЧ назван визоконтрастометрией [Волков В.В., 1985].

Для оценки этой функции используют черно-белые решетки с плавным синусоидальным профилем изменения яркости. Толщина полос, определяющая их пространственную частоту, выражаемую количеством черно-белых циклов на градус, варьирует. Решетки различаются также по контрасту, который плавно меняется, например сверху вниз от 0 до 1 (100%).

Синусоидальный профиль решетки признан предпочтительным, несмотря на сложность ее изготовления, поскольку, во-первых, согласно теореме Фурье, в серию синусоидальных волн может быть преобразован любой волнообразный, в том числе прямоугольный, комплекс, во-вторых, всякая дефокусировка, уменьшая контраст таких волн, не нарушает их форму, что никак нельзя сказать о буквенных оптотипах, используемых для проверки остроты зрения.

Имеет значение и величина рецептивных полей ганглиозных клеток сетчатки. В том случае, если размеры их адекватны волновому профилю тестирующей решетки, то сила ответа увеличивается. Несоответствие профиля рецептивных полей волновому профилю тестирующей решетки при ее более высоких или низких пространственных частотах приводит к ослаблению ответа [Dowling J.E. et a1:, 1984].

В условиях обычного дневного освещения контрастная чувствительность в норме особенно высока при опознании стимулов средней пространственной частоты (порядка 4—5 цикл/град). В случае увеличения яркости объекта сдвиг максимальной чувствительности происходит в направлении высоких, а с увеличением размеров объекта — низких пространственных частот.

По мере смещения проекции изображения решеток от центра к периферии глазного дна контрастная чувствительность на высоких и средних пространственных частотах, подобно остроте зрения, резко снижается. Для решеток 20 цикл/град отмечена линейная зависимость этого падения от степени эксцентриситета. Длительное наблюдение какой-либо одной из пространственных частот, как и засвет, снижает чувствительность соответствующего фильтрующего канала; на фоне этой "адаптирующей" частоты может происходить повышение чувствительности к другим частотам.

Обнаружены также явления как подпороговой суммации эффекта двух близких по частоте решеток [Graham N. et a1., 1971], так и подавления восприятия ("маскировка") одних частот другими [Olzak L., Thomas J.P., 1981; Wilson H.R. et al., 1983].

Рецептивные поля ганглиозных клеток наружных коленчатых тел, таламуса и зрительных нейронов коры обеспечивают функционирование нескольких каналов, предположительно настроенных на 6—8 пространственных частот и обладающих избирательной чувствительностью к той или иной ориентации решеток. При воздействии мелькающим стимулом количество функционирущих каналов уменьшается в два раза (до 3—4) [Manfield R.J., 1974, 1978; Watson A. et al., 1981].

Нейрофизиологические основы контрастной чувствительности. В данном разделе рассмотрена функция пространственной контрастной чувствительности, которая отражает восприятие стимулов, пороговых по пространственной частоте, временным параметрам и контрастности. В основе нейрофизиологических процессов такого восприятия лежит структура сетчатки с ее различными по размерам рецептивными полями в центре и на периферии, со структурой самого рецептивного поля, с конкурирующими зонами возбуждения и торможения, со структурой связей отдельно взятой ганглиозной клетки, с процессами пространственной суммации, присущими рецептивным полям.

На основании психофизических экспериментов с использованием синусоидальных и прямоугольных паттернов R.W. Campbell еще в 1968 г. было высказано предположение, что зрительная система состоит из множества параллельных каналов-фильтров, каждый из которых чувствителен к определенным пространственным частотам, т.е. имеет свою полосу пропускания.

Сложная структура коленчатых тел и более высоких отделов мозга предопределяет более сложные нейрофизиологические механизмы пространственной контрастной чувствительности к различным пространственным частотам. Каждый нейрон центральных отделов зрительного анализатора реагирует на оптимальную для него пространственную частоту. Так, нейроны Х-типа, располагающиеся в зрительной коре и связанные в основном с макулярной областью сетчатки, относятся к каналам средней и высокой пространственной частоты; Y-нейроны имеют большие размеры, им не свойственно комбинировать возбуждающие и тормозящие сигналы с рецептивных полей по линейному закону. В отличие от Х-нейронов, они лучше реагируют на стимулы низкой пространственной частоты. Рецептивные поля многих клеток зрительной коры имеют продолговатую форму и, следовательно, вытянуты в том или ином направлении. R.J.W. Manfleld (1978) полагает, что на восприятие горизонтально ориентированных решеток "настроены" клетки горизонтальной, а для вертикальных решеток — вертикальной ориентации; предполагается наличие клеток и косой ориентации.

Таким образом, для нормального зрительного восприятия окружающего мира необходимы не только высокая острота зрения, но и полноценные пространственно-частотные каналы контрастной чувствительности, которые обеспечивают фильтрацию высоких частот, информирующих о мелких деталях объекта, низких, без которых невозможно восприятие целостного образа даже при различимости мелких деталей, и средних, особенно чувствительных к контрастам и создающих предпосылки для качественного высокочастотного анализа контуров предметов. В связи с этим проверка контрастной чувствительности по низкочастотным (0,72 цикл/град) буквенным тестам Реlli — Robson или по высокочастотным (10 цикл/град) тестам D. Regan, A. Holladay и I. Bailey-Lovie не обеспечивает той полноты информации, какую предоставляет визоконтрастометрия во всем диапазоне пространственных частот. Знаки в первой таблице Реlli — Robson слишком велики, а во второй,— наоборот, малы, чтобы с их помощью можно было оценить функцию той области, в которой находится физиологически и клинически наиболее важный пик контрастной чувствительности.