автореферат и диссертация по психологии 19.00.04 для написания научной статьи или работы на тему: Особенности пространственно-частотного анализа изображений больными с поражениями теменно-височных структур левого и правого полушарий головного мозга

Автореферат диссертации по теме "Особенности пространственно-частотного анализа изображений больными с поражениями теменно-височных структур левого и правого полушарий головного мозга"

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РСФСР

ЛЕНИНГРАДСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПСИХОНЕВРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени В. М. БЕХТЕРЕВА

На правах рукописи

ш

ГУСЕВА Марина Велемировна

УДК 612.281.8:616.831—07 И ПС 080513

ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЧАСТОТНОГО

АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ БОЛЬНЫМИ С ПОРАЖЕНИЯМИ ТЕМЕННО-ВИСОЧНЫХ СТРУКТУР ЛЕВОГО И ПРАВОГО ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО

МОЗГА

Специальность: 19.00.04 — Медицинская психология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук

ЛЕНИНГРАД 1990

Работа выполнена на отделении восстановительной терапии неврологических больных Ленинградского научно-исследовательского психоневрологического института имени В. М. Бехтерева и в реабилитационном отделении поликлиники № 38 г. Ленинграда.

Научный руководитель — доктор медицинских наук Я. А. Меерсон.

Официальные оппоненты: доктор психологических наук, профессор Е. Д. Хомская; кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник Б. В. Иовлев.

Ведущее учреждение — Ленинградский государственный университет.

Защита состоится О^ 199^ г. на заседании Специализиро-

ванного совета по защите докторских диссертаций (Д 084.13.01) при Ленинградском научно-исследовательском психоневрологическом институте В. М. Бехтерева (ул. Бехтерева, д. 3).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан <22» 03 199(1 г.

Ученый секретарь Специализированного совета,

старший научный сотрудник О. Ф. Ерышев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Изучении состояния высших зрительных функций при локальных поражениях головного мозга является однпм из основных путая познания мозговой организация процессов зрительного гнозиса. Кроме того, нарушения процессов зрительного опознания, возяикакщие пгри поражениях корковых структур мозга, зачастую позволяют сулить о локализации и латорализациа очага поражения. Поэтому различные аспекта этих нарушения привлекают внимание исследователе)П.. Наиболее изучены выракэнпне агноотимэс-кие нарушения, возникающие, как правило, при поражениях затылочных структур. Клиническая и шйропсихологичеокая литература содержит большое число описаний случаев агностических расстройств у больных о затылочншя поражениями (Лурия А.Р., 1973 ; Тонконогий и.М., 1973 ; Кок В.Н., 19УЬ ; меерсон Я.А.,1986 ; Вассерман Л.И. и соавт., 19Í35). • .

Существенно шньве изучены слабовиражнпшэ "стёртые" формы нарушений-гностических функций, сопровождающие в некоторых случаях поражения теменяо-височяых отделов мозга. Указанные нарушения могут затрагивать,, в частности,- реализацию таких функций, как оценка формы и пространственного положения объекта, опознание инвертированных, невзрбалязуемкх и зашумленных изображений и друтне. Важно отметить, что описание признаков формы, пространственного полования, особенностей ¡»вербализуемых изображений во многом базируется на пространстмнно-частотном описании образа, т.е. на его спектральное представлений. В соответствии о. распространённой гипотезой ( Campbaix p.w. , 1974 ; Глезер Б.Д., 1975) о фундаментальной роли пространственно-частотного'анализа . в процессах зрительного- опознания пполне естественным является предположение о том, что многие расстройотва гностических функ-

Г - 2 - •

ца2 могут битъ связана а нардаамши-спектральной оценки изображения. U литературе шатая даннш о нарушениях спектральной оценки у Сольных с затылочными поражениями {Bodie-Wuilner, Caniiea, 1983 ; ^abaweka i.. et al., 1989). Вместе о там, практически отсутствуют работа, посвященные научена» особенностей про-странстванно-частогного анализа изображать у больных с поражениями тэианно-васочных структур. На разработаны также диагностические оэнсибилиааровашше мэтодага, направленные на выявление нарушений спектральной. оценки у таких больных.

Ив жду там, актуальность этого направления исследований.. определяется,, празде'всйго, задачами разработки новых методик нейропаяхалогачаской диагностики, что имеет особое значение при топической диагностике поражений таа называемых "немых* зон кори (например, правой височной дола) и выявлении "стёртых" форы нарушений высших зрительных функций.

К настоящему времени слагалась различные модальные представления о механизмах зрительного гыовиоа: теория различения текстур (B.Juieea , 1962), детекторная теория выделения признаков формы (Грановская P.M. и ссавт.,1981), вероятностная пороговая модель обнаружения (Свеис Дж. и соавг.,1964) и другие. Среда таких подходов одно из центральных маот занимает теория пространственно-частотного 5урье-анализа, с помощью которой возможно в достаточно общем виде представить.основные механизмы зратель-во-гноотаческих функций. Поэтому необходимость исследования роли пространственно-частотного анализа в моханязмах зрительного гнозиса обусловлена такае задачами изучения мозговой организации и моделирования процессов зрительного опознания.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является изучение особенностей пространственно-частотного анализа изображений у больных о поражениями темэнно-височных структур до-

вого или правого полушарий и выявление той роли, которую играют эти особенности в механизмах зрительно-пространственных расстройств, поэниващях при таких пораяетях. ' . Более конкретными задачами исследования являются:

1. Разработка комплекса методик для выявления у больных одабовыраженннх нарушение гностических Функций, связанных с расстройствами прострамотвйнно-чаетотного анализа.

2. Уточнение топической диагностики ш основе данных о характере нарушений пространственно-чаототяого анализа у больных.

■ ' 3. Изучевяе особенностей нарушений пространственно-частотного анализа у (Зольных в зависимости от латерализа'ции очага поражения.

Научная новизна раооты. Разработаны подходы, позволяющие выявлять и квалифицировать расстройства пространственно-частотного анализа изображений, возникакдае у Оолышх с теменно-височ- ; ■ йымя поражениями левого и правого полушарий головного .мозга. 11о-г лучены новые данные, характеризупцие степень выраженности указанных нарушений л их особенности в зависимости от фактора лате-рализапил очага поражения. Цолучотше данше позволяют уточнить представления о мозговой организации и механизмах осуществления процессов зрительного гнозиоа в левом и правом полушариях головного мозга. В частности, показано участив теменно-височных • структур в процессах, связанных с операцией пространственно«-., частотного анализа изображений.

Теоретическая и'практическая значимость работы. Разработан и внедрён комплекс сенсионлизировавних методам направленных на вняв лети сгёртнх форм эригтельяо-гностячэоких расстройств, связанных о нарушениями пространственно-частотного анализа изображении. Полученная о помощью этих методик информация; о состоянии . высших зрительных функций но ко г слутать для уточнз(шЛ'локализации

я лабиализации очагов иоразюиия. На основа сравнительной оцеакв нарушений простраиствошю-частогаого анализа у Сохших с горала-шт,1,1 левого и прешого полушарий сформулированы рекомендации по разработка роаС'ияитациошшх программ в зависимости' от 'латерализа-; ции поражения»

Содержание раооты оградно в 8 ну Оля нациях.

. Сдрумуоа к раьём цксоартащт. Диссертация излодана иа •/40 отрацяяах ыадаайпадвого текла к вовгкт из введения, оозора литература, крох глав 6 ызло^экод результатов вкепэрвшвтального ассиэдсв&шя,, ойоуузвня« аадх рз эультагсв, виводов я указателя датвршурц, и^ачай1й11о £3 огэчэствэншх и ' вносграшшх . ясхошдош. Раоота йлллягриК'Ьана • ИЗ рзсушсаглз и 7 таояицша.

3. Пор«5заав ше5гаго-8з«>«шх струю^р левого а правого полушарий гслопаого ко ега ц^гут оопровоздатьоя огртгзяёийшш нару-к,ах-Ши-дв зратолх.ио-ГЕозм'чэоЕйй .пзятолтаотз, спк?агашми с рас-' отроЬствок функция просяравотвэпяо-частог'гого анализа изобра-аеявй.

2. Характер, ссоознноста и степэпь нарушений спектральной оцзшс цзооражйгглц. тооео связана с латэралкзапйаЕ порааания.

3. Фулюдцопалптаэ возможности левого к правого полушарий ыоэга в огношэлкд шили за прсчггракатв о ¡то-частотных ■мрактерио-гид иьооракеиия неодинаковы к определяются ьо многом спектральном рос?авоы изоОрагошгя.

солкгалник PAJ-.OTU

' Материал и методы яссл^^опаня^. В ходч работа было оЗслэдо-лано 96 больных (52 »»шяяч я 44 мугчппа) о локальными сооудип-тнми порачсеннямн темемно-пнсочпмх структур лооого п лрляого- по • луиарий голодного мозга •'следствии перенесенного острого пару-тоэния мозгового кропообратш, как правило, ш г:"-"тоопому типу. Возрмот испытуемых составил от 20 до 68 лот.

Били обследованы две групп» дольних и контрольная группа здоровых испытуемых.

Первую группу составили 54 пациента о расстройствами кровообращения в бассейне поворхлостных -тетвей лтюЪ сродней мозгояой артерии о очагом в томзнно-япоочной облети левого подутаргог.. Болышп этой группы характеризовались, ч первую очередь, начитаем речевых, чупствитолыгах и двигательных расстройств.

Вторую группу составили 42 паотоятл с поражениями яиал'>гпч-<-них структур правого полушария. В отой группе больных были также отмочены днкгатолмшя и чувствительны* раостроцстпа, « такле, в некоторых случаях, нарушения восприятия времени.

С целью уточнения логллизачии п латераляяащпт очага иаряте-ния помимо данных неврологического, нейропсихологичгаского и ней-роофталшологячэского обследований использовались датодн компьютерной томографии, ПЭГ и контрастного рентгенологического обсле-довапия.

В качество контроля была обследована группа, состоявшая из 58 здоровых испнгуемых, соответствующая клинической выборке по основным показателям.

Все Испытуемые бшш лраагти с нормальным tura корригированным зрением. Левши, лица с семейным левшеством и гг.тби деке три п исследовании участия не. принимали. Определи то ведущей руки про-

водилось с использованием стандартизированного набора диагностических нейропсихологических методик Ленинградского психоневрологического института имени В.М.Бехтерева.

Тяжесть перенесённого иноульта во всех случаях клинически оценивалась как средняя, все бальные в момент исследования находились вне острого периода заболевания.

Программа исследования состояла из комплекса специально разработанных методик, направленных на выявление особенностей пространственно-частотного анализа изображений больными о темен. но-виоочишми сосудистами поражениями левого и правого полушарий головного мозга. В рамках этой программы.проводились вксперимен-тальные исследования способностей больных к идентификации, клао-оификации, парному сравнению, определению оходотва и различий специально разработанных и сгенерированных на ЭВМ 1 изображений о различными спектральными характеристиками.

Помимо этого использование метода латеральных тахистоскопи-чеоких предъявлений позволило исследовать особенности спектрального анализа изображений в левом и правом полушариях головного мозга» В этих исследованиях дополнительно принимала участив труп" па, соотоящая из ¡¿5 здоровых испытуемых, среди которых было 12 кенщия и 13 мужчин в возрасте от 23 до 40 лет.-Все они были прав-: гаами.о нормальным или корригированным -зрением.

При создании экспериментальных методик мы исходили из предположения о том, что наличие отёртых форм расстройств зрительно-гностической деятельности у больных с теменно-височными поражениями может быть тесно связано с нарушениями пространственно-чао

. Генерация и обраоотка изображений была проведена о помощью ЭВМ в лаборатории обработки изооражешй под руководством В.Б.Ма-кулова в ГШ имени С.И.Вавилова

тотного анализа изображение. Нарушение оценки форма, пространственной ориентации, затруднения в опознании неоречевляемых и. искажённых помехами изображений, характерные для больных с поражениями теменно-височных структур, могут, по нашим представлениям, возникать и при нарушениях спектральной оценки опознаваемого изображения. В связи с, этим для наиболее полного обследования зрительно-гностической деятельности больного и выявления возможных отклонений: в процесса простраиствешго-частотпого анализа мы использовали сгимульние изображения различных типов. Среди них были как иэвербализуемые изображения (текстура, синусоидальгога решЗткя), гак я объектные изображения (лица, битовые предметы) о полним спектром и искажённые пространсгвенно-эдстотной фильтрацией.

Подученные во всех разделах работы экспериментальные данные были обработаны матемагико-статистич;)скими методами с применением оценочных критериев параметров эмпаричэскпх распределений, 0 параметричеокого критерия различия Стьвдента и критерия различия "хи-квадрат".

результаты исследования и их обсуждение -• X. Особенности проОтранственно-частот.чого анализа . невербалпзувмнх изображений больными о поражениями темешю-височяых структур Это исследование включило в себя 5 экспериментальных серий, из них в трёх сериях в качестве стимультюго материала использовались изображения полутоновых текстур,- а в двух сериях - изображения вертикальных синусоидальных решеток.

•Были изготовлены'фотографии синтезированных на ЭВМ полутоновых изооражений текстур, имеющих Я56 градаций яркости. Эта. изображения являлись реализациями стационарного..гауссовского случайного процесса марковского типа с фиксированными средним-

и дисперсна i., и« пары» ру ¿шиш к^дацадоодш корраллцли елемаи-тов поля по горийо.1'галн (К ал вартакали (Kv ). Oda ко&Йи-цпзита сшодошм üai-^Kpob.i;¡u ov 0,05 до 0,S)5 a шагоа 0,05. ltaaop оищулаа oocídm ?.з 19-чи •¡огоцм^ысшх ii&>öjp&»tm текстуp раамрои 70 x 75 WJ. líos авоОрогяйия ошы уравньни по ородшй ¿pRoeiii (- 1ЯЙ) и Kuavpao'ri' (- 0,7). tí с, «ома ним сгпхтргяьшх xapakic'paciiik тааогуу ьааао oi.wnra., что кьмэнйн'ло ва^йнатро» (¡оЦ<]жца'9Яма корр.^Лич^"' Kv i } щстодит к иль йог; в я роли buooico- и haöko'uiö'iotiiüx ооо*авлшадх s о№игра. .vfeoxvrase зка-пония npooTpaKcr«5-.UiiQ-4;iötvimrt з>тавд>гадах спектра сущеотаоино зависят от 3tó:¡¿nuii:H.'iu.!:¿uji:< ус .r.á.ilí, в частиоол-вoí раостолпяя ййдледатвл» до ¡¡»■х^-ымш.:, п ю. -.-ш'.у очгпшцэй ккпрэигя проотрав cubüiühoií частота шл/iííCñ ониэыигв числа ц,«ш диалои гарыони-чэокой составы,ца I >рлово8 градуо ¡мля зрэкял суйьоята (дакл/град), иальшьа которого и жшоВвкх вцигокда «<иттлг в эдшоодоозд от удалёпкоота оомкга восарзяткя.

ъ пераоЗ акоц&ршантаашой г.ер.шчво ггсрвте^акадии иодутога-ъих. ийаОршьшиа тзкстур ко отаатлоД карта т экс тури п;.;: кьявлалксл. с раесмягш 0,5 м от испытуемого. Шло уотаяоалпао, v:o при таких условиях тастовш ягоорайонил текстур хэравтз^'З^ва/шсь про-обладанием в основном срадшкг (до 1,2 цвкд/грац) к к.-солвх (до II цакл/град) проотранотвэилнх частот. В задачу аспутуемого вхо~ дала üÄöHTui'iv.i!in.«js щодшишного аасюрайзнвя па ответной гарте. В качоотвэ критерия ускойности роашшя поставленной аапачи исгш-гуэыым иоаользоих/тх. значения порогов цдантзфикидаи.

Нолучавн дашша, свидотедас-тувадо о том, что у о'ольыих ' с" порайонном правого полушария казлвдамои Еирашэнши -затруднения в ицонтифнкащ!« писошчастотних тэкстур. При этом нарушанля процесса идэитафякацвй мелко аэрмюгмх токстур у тагах «олыагх

происходят при оценке изображений, характеризующихся преобладанием в спектре пространственных частот от 5 до 10 цикл/град. В несколько меньшей степени, чем у правополушарных больных, наблюдается рост дифференциальных порогов по сравнению со эдоровн-ми испытуемыми и у больных с теменпо-височннмя поражениями левого полушария (Р < 0,01).

В целом полученные в дайной экспериментальной серии результаты позволяют говорить о том, что темэнно-шсочные структуры ■ левого я правого полушарий вносят существенный вклад в процесс идентификации высокочастотных текстурных изображений. При этом структуры правого полушария играют более важную роль в оценке спектральных характеристик таких изображений.

Вторая серия экспериментов с текстурными изображениями была направлена яа изучение особенностей спектрального анализа у больных в .процессе парного оравнения текстур. Стимульннм материалом служили два одинаковых набора текстур по 19 изображений 6 в каждом. Экспериментальные условия определяли иные, чем в первой серии, спектральные характеристики изображений. Предъявление испытуемому тестовых изображений о расстояния 0,25 м вызвало смещение основных диапазонов пространственных частот, характеризующих изображение, в оторойу более низких гармоник. 15се изображения условно можно разделить яа три группа. Первая - низкочастотные (крупнозернистые) текстуры-с преобладанием пространственных частот до 1,5 ОТ м/г рад ; вторая - средяечастотныз текотурн-гарактерязовялись преобладанием частот от.I до 3 цикл/град; третья - высокочастотные (мелкозернистые) текстуры - о преобладанием пространственных частот до 9 цйкд/град. В ходе эксперимента больному предлагалось сравнить каздоэ изображение ив первого набора о кавдым из второго, т.е. произвести процедуру срав-

.нения в 171 пара изображений. При этой он должен был ответить на вопрос, идентичны сравниваете изображения или различны. Критерием успешности различения текстурных изображений служили значения дифференциального порога.

Полученные данные свидетельствуют о том, что правополушар-ные пораленая тэменно-височных структур характеризуют максимальные значения дифференциальных порогов при оценке текстур с преобладанием высокочастотных (до 9 цикл/град) составляющих в спектре (Р 0,01). В группе больных о поражением левого полушария, напротив, максимальные значения порогов были выявлены в процессе оценка текстур с преобладанием низках частот (до 1,5 цикл/град), , (Р 0,01). Минимальные значения порогов на всём спектральном диапазоне, характеризующем текотурн, были отмечены в группе здоровых испытуемых (Р<0,01). '

Анализ полученных результатов позволяет говорить об участии теменно-височных структур левого и правого полушарий в.операциях, связанных с оценкой, пространотвенно-частотных характеристик изо-.' бракений при их попарном сравнении. Однако теменно- височные структуры левого полушария в большей степеня направлены на анализ низкочастотных составляющих спектра, а структуры правого по-, лушария играют, вероятно, ведущую роль в оценке высоких простран-*-ствзнных частот. Последний вывод согласуется с результатами, полученными в ходе проведённого исследования идентификации текстурных изображений по ответной карте.

В'-третьей экспериментальной серии с использованием текстур проводилось исследование особенностей их "классификаций испытуе-•шй, в аависгалосм от спектральных характеристик изображений. Для проведения зксперимонта рдц текстурных изображений был представлен в зависимости от значений коэффициентов корреляции и

спектральных характеристик в виде объединения четырех непересе-капцихся классов: в первый класо поместили изображения со значениями К^ = Ку от 0,05 до 0,25 (высокие пространственные частоты 5 - 8 цикл/град) ; во второй - от 0,25 до 0,5 (средние частоты 3 - 5 цикл/град) ; в третий - от 0,5 до 0,75 (средние частоты 2-3 цикл/град) ; в четвёртый - от 0,75 до 0,95 (низкие пространственные частоты до 1,8 цикл/град). При этом изображения текотур со значениями коэффициентов корреляции 0,25 ; 0,5 и 0,75 были выделены как пограничные для определения классов. Задача испытуемого состояла в том, чтобы отнести каадое предъявленное изображение текстуры в один из классов, задаваемых пограничными изображениями.

Получены данные, свидетельствущие о различном вкладе теменно-височных структур левого и правого полушарий в,процессе классификации текстур. Больные о поражением правого полушария успешнее (Э5£ правильных ответов,' Р 0,01) решали задачи по * классификации текстур в тех случаях, когда этот процесо сводился к оценке средне- и- низкочастотных изображений. Больные с поражением левого полушария точнее (95,1 правильных ответов, Р 0,01) классифицировали изображение, если его характеризовали в основном высокочастотные составляющие спектра. '

Таким образом, в трёх экспериментальных сериях с использованием текстурных изобраяений были получены сходные результаты, с вида тельстзуицио о направленности ¡гемзнно-височяых структур левого полушария на анализ низко- и среднечнстотных составлялцих спектра, а'правого полушария - высокочастотных.

В.следующих двух экспериментальных сериях в качестве сти-.мульного материала использовались фотографии специально сгенерированных на ЭВМ десяти йзооражений вертикальных синусоидальных решёток размером 55.x 80 мм. Каждое такое изображение, в спектраль

ном отношении представляло собой чистый гармонический сигнал и полностью определялось одним значением пространственной частоты. Все изображения Сшш уравнены по средней яркости (= 128) и контрасту (= 0,?),„который уменьшался по закону гаусса от центра изооражения к периферии с целью исключения влияния краевого эф- ' факта.

В четвёртой серии экспериментов проводилось исследование особенностей идентификации больными изоОражешй синусоидальных решёток ш ответной карте, постоянно находящейся перед испытуемым. Изображения предъявлялись с расстояния 0,8 м, При таких условиях экспозиции ретВтки характериаоаалаоь сладущиш значениями нространствеишх частот (ь цикл/град): 0,83 ; 1,13 ; 1,57 ; 1,88 ; '¿,35 ; 2,82; 3,13; 3,62; 3,75; 4,33. Оти значения располагались в оол^стн пизнвх и средних ироитранстьешшх частой1. Критерием успешности так же, пак и в экспериментах с токетурааи, являлись значения порогов идентификации.

Сравнения пороговых вваадняй для ооех грудн испытуемых свидетельствуют о тол;, что оодышо с пораженной правого полушария в целой более успешно, чем лввонолушарнио оилътв рвааля задачи идентификации синусоидальных решёток (Р 0,01). Правополушарныс больные справлялись с Бадагаем-нз хуже, чем здоровые испытуемые (Р < 0,01). Данша подтвервдают высказанной ранее предположение о ведущей роли.левого полушария в оценке низкочастотных составляющих спектра изображения.

И пятой серии экспериментов проводилось исследование особенностей парного сравнения больными изображали синусоидальных рз-.. щёток. Изображения ггредыгвлялись больным попарно во псах воэмоа-ных сочетаниях с расстояния 0,8 м. При таких условиях экспозиции решётки характеризовались тема юз значениями низких и средних

пространственных частот, что и в предыдущей серии экспериментов. Задачей испытуемого являлось установление идентичности либо различности изображений в паре.' Критерием успешности выполнения экопарименталыюго задания являлись значения дифференциальных порогов. Самца бошцга значения порогов выявилась в группа больных- о локальными поражениями левого полушария (Р < 0,01). В то ио время не получено значишх различий мевду пороговыми зависимостями, соотоетствущими группам правополушаршх больных и здоровых (Р > 0,0?). Результаты согласуются с высказанной ранее гипотезой о преобладании левого полушария в процессе оценки низкочастотных изооражоний синусоидальных решеток.

И хода настоящего исследования возник вопрос о правомерности прямоиеюзя нашей гипотезы о неравнозначком участии томеняо-вясоч-инк структур каздого из полушарий а спектральном анализе в процессе пространственно-частотной оценки сложных объектных изоора-:сэпий. С учётом этого обстоятельства было предпринято дальнейггае ийслап.ованяе, направленное па выявления особенностей пространственно-частотного анализа сложных объектных изображений больны-' мя о поражзпилми томанно-впеочных структур одпого из полушарий.

2. Особенности пространственно-частотного анализа ооъектяых изображений с удалёнными участками спектра больными с поражениями теменно-височинх.структур мозга

В качестве отияульного материала для проведения этого исследования мы использовали фотографии лиц и бытовых предметов с удалёнными спектральными диапазонами.

Первый тестовый набор содержал 72 фотографии незнакомых мужских лиц (анфас), среди которых 8 изображай лиц являлись исходными, а остальные 64 были получены с помощью процедуры фильтрации на ЭВМ. Из применявшихся восьми фильтров простран-

о таенных частот - 4 "вырезали" из исходного изображения выоокие частоты, еще 4 фильтра осуществляли операцию удаления низких частот. Диапазоны сохранённых после фильтрации частот составляли (цикл/град):

- реализации о удалёнными высокими частотами:

I) от О до 1,08 ; ' '¿) от 0 до 1,62 ; 3) от о до 2,34 ; 4). от О .до 5,40.

- реализации с полным спектром: :. Ь) исходные изображения, .

- реализации р удалёнными низкими частотами:

6) от 1,08 до 18 ; 7) от 1,62 до 18; 8) от 2,34 до 18 ; 8) от О до 18.

, . Диапазоны чаотот указаны для конкретных экспериментальных условий: размер фотографий 60 х 80 мм, расстояние до испытуемого

- 0,5 м, максимальная частота на снимке - 18 цикл/град.

Поред испытуемым постоянно находилаоь ответная карта с исходными изображениями. Требовалось отыскать на ответной карте изображение лица после-предъявления его отфильтрованной реализации.

В качестве критерия успешности решения поставленной задачи использовались значения вероятностей, ошибок для катлого набора изображений, характеризующихся одинаковым спектральным диапазоном. Анализ полученных данных показал, что в процессе идентифи-•■ каши изображений лиц больные о поражением левого полушария используют несколько более высокочастотные участки спектра (2,34 :

- 18 цикд/град), чем-здоровые испытуемые. Больные с поранением правого полушария используют в отличив от левополушарных, в первую очерздь, средние пространственные частоты (1,62 - 5,40 цикл/ град). Наличие в спектре изображение высоких частот даже; неоколь-

ко затрудняло деятельность левого полушария.

Таким образом, и эти данные соответствуют представлению ой ориентации правого полушария на анализ высоко частотам диапазонов спектра, а левого полушария - сродно- и низкочастотных.

13 следующих двух экспериментальных сериях в качестве сти-мульного материала использовался набор полутоновых фотографий единичных бытовых предметов (чашка, очки, шляпа, пишущая машина, ваза, портфель, чайник, туфля). Набор состоял из 72 фотоснимков, 8 И8 которых были исходными изображениями, а остальные 64 были получены из исходных изображений о помощью пространственно-частотной фильтрации. Использовались 8 фильтров, которые "вырезали" на изображении следующие диапазоны пространственных частот (в цикл/град):

I) от 0 до 0,9; г) от О до 1,8 ; 3) от 0 до 5,4; 4) от 5,4 до 18 ; 5) от 1,8 до 18 ; б) от 0,9 до 18 ; 7) от 1,8 до 5,4 ; 8) от О,У до 1,8.

Диапазоны частот указаны для конкретных экспериментальных условий: размер фотографий ВО х 90 мм, расстояние до испытуемого -0,25 м, Максимальная частота на снимке 18 цикл/град.

. В качества экспериментальных методик с использованием указанного стгоульного материала ми использовали дао задачи: классификацию по заданному признаку и методику "третий - лишний".

В экспериментах по исследованию особенностей классификации перед испытуемым стояла задача попытаться отнести каждое из изображений в один из двух классов: в класс "размытых" изображений, лишённых высоких пространственных частот, либо в класо "оконтуренных", лишённых низких пространственных чадаот изображений. Следует оплетать, что в сгимульном наборе йзобрамний присутствовали не только низкочастотные ("размытые") и высокочастотные

("оконтуренные"), но и изображения, лишённые только среднего диапазона частот. Поэтому в ходе эксперимента мы оценивали не только точность выполнения испытуемыми процедуры классификации, но и определяющее значение низкочастотных или высокочастотных спектральных диапазонов в процессе выполнения классификация.изображений с.удалёнными средними пространственными частотами.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в целой ' процесс классификаций изображений на высоко- и низкочастотные осуществлялся больными о поражениями теменно-височпых структур левого и правого полушарий менее успешно (13,6$ ошибок), чем здоровыми (Ь% ошибок, Р < 0,0.1). При этом большие затруднения и более высокий уровень ошибок выявлены у левополушарных больных (17,^5 ошибок, Р с 0,01). Все группы испытуемых менее точно формировали класо высокочастотных "("оконтуренных") изображений. Для левополушарных больных точность классификации высокочастотных изображений уменьшалось в 1,75 раза по сравнению с (формированием класса ниркочаеготннх изображений. У. правополушарных больных точность классификации "оконтуренных" изображений снижалась в 3,45 раза. В то жэ время, уровень ошибок правополушарных больных при классификации низкочастотных ("размытых") изо- . бражевий значимо не отличался от уровня ошибок здоровых испытуемых (.?•> 0,05). •

• Полученные оценки свидетельствуют в пользу гипотезы о том, что в процессе разделения изображений на высоко- и низкочастотные правое полушарие в большей степени отвечает за оценку высокочастотных, а левое - низкочастотных составляших спектра.

При изучении особенностей классификации изображений с удалёнными средними спектральными диапазонами мы использовали , в качестве критерия значения вероятностей отнесения таких изо-

ориазнаД к lUa^owt £>uo.)hO- млн нпакочаатопик, 1,ич1ол»..ин-:> ь tt, ■ '«в »»еиоха'иигаи юм ш.^доЗ rp/ици иоштсутг«. Било усчгшмч, ¡лл, ч'£о дли еозг груиа иошггуемнх удаление сдомш п/оотрдноtMvr.'sz "поют (ньно'ртншм удал-мо ; : ■ ; о о iîo ч л ■:. i ■. ) v t : г j ч-

sCmiu с.»екч>ч. О «pjjtjîi cwiiciui, при /: < ■ <ш>и чпогл i« ¡s f7X и час -тп срйдклх i'p-'tt чпстт ^«ийошмумаршл >">о.ш<.1т о na-

pûrtTiroOtXï) P -■ Û,0<* 1Ф4Ч110ЛЫИ Vi\.Ut» К Г'посу

ко части! mu, Цо-иищя.та>1у, и й чакой и.;.':';апопкэ вксл&раментл isoo полушарие- било ъ 6o.'ii.iU'iU вжий ориентировано на оценку аиакочас-готяи.': cocTû.wawqnx спектра.

Но вуороЛ ментальной серии о нсполгяозашгаг* о'фаль •

ttniuiuu.iii ахохлызлай ôuïojuix прэцдегш ми ионл-.ъо.'>ь«ин азтона -ку, изиоо*нуы по« яазьлиайм "тротай - .muiimïï". Из "1 ¿ч-ш/ныш:: •¡угогдо'ЗД Сади сюразовшш 8 групп изооратаний, каздая аз которой аозтоп&а «ь трёх ^тогр^ий. Такую группу соотг.аллли два азобратошы, слизкие но ироотраиотвзиво-чпототному составу (ка-пример, два "рашитих" идя "оконтурошшх"), и одно изображение, •гм,й»4де отлгаыэ от «époux двух о юз игральны з харчкторпогяки. В аадачу :.;аатуе:лого входила веделвшго из трёх. фотографий двух, uxosax, м зго мпешю, качеством яаойдамлш. Отикулышл иао-брашиоя предъявлялись испытуемому о расстояния 0,25 м, поэтому спектральные msoiiCTmi тестовых фотографий определялись темя же значениями пространственных частот, что/И в предыдущей cepmt, Критерием успешности решения поставленного задания являлись значения вероятности ошибочных ответов дли каадой группы испытуемых при исклмгшш "лишнего" изображения.

Результаты исследования показывают, что ¡jpif определении сходства йоосцыдашй с различной стэпеиьм уяаллшя высоких чло-тот миншшьяиа ypoiîôilb ошибок (Й?>) ВНЯВЛОИ у ЗДОрОЙЫХ испытуемых. Болышо с иоракением правого полушария решали яту задачу

несколько хуже (16% ошибок), ещё хула справлялись о заданием ле-вополушарные Оолыще (2У% ошоод), (Р< 0,01). С задачей выявления сходства изображений о частично удалёнными низкими пространственными частотами практически безошибочно оправлялись здоровые и левополушарные больные. У праводолупгарних больных уровень ошибочных ответов составил 177». Наибольшие затруднения у всех групп испытуемых оыли выявлены при определении сходства изображений, отдичаюдиеоя удалением оредночастотного участка спектра. Здоровые испытуемые.в атом случай допустили 403» ошибочных ответов, правополушарные больные - 78$, больные о поражением'левого полушария - 8Й, (Р< 0,01).

'J'aKBM ооразом, я эти экспериментальные данные могут служить подтверждением высказывавшейся гипотезы о неравнозначности левого и правого полушарий мозга в процессах оценки пространственно-часгояцгх характеристик изображения.

b ходе исследований с использованием в качестве стимульного материала как но вербализуемых, таг. и объектных изображений, были получены хорошо согласующиеся данные. Ген не менее с целью уточнении механизмов л способов переработки дространственнотчаотот-нах характеристик изображений, реализующихся с преимущественным участием структур того или' иного полушария, было предпринято дополнительное исследование проотраиственно-частотного анализа изображений, при их избирательной адресации ловому и правому полушариям головного мозга.

3. Особенности пространственно-частотного анализа При избирательной здрэ-сации- и зоОражэняй • в левое и правое полушария головного мозга Укопэрьментальное исследование проводилось.о помощью электронно-оптического трёхканадыюго тахиетоскона ТЗО-5. Для луч- •

шей сопоставимости экспериментальных данных мы использовали в качестве стимульного материала слайды тех жэ тестовых изображений, что и в экспериментальном обследовании больных.

Исследование состояло ив двух серий. В первой - стимулышм материалом являлись ¿зобралсания.синусоидальных решёток, во второй - изображения битовых предавтов о удалёнными участками спектра. В качестве экспериментальных ааданий в первой серии мы использовали задачу парного сравнения, а во второй - опознание изображений по ответной карте.

В экспериментах по парному сравнению синусоидальных решёток стимулы предъявлялись на расстоянии 0,0 м и характеризовались следующими значениями проотранствешшх частот (цикл/град): 0,3; 0,42; 0,75; 0,88; 1,06; 1,2; 1,32; 1,48; 1,$. Время экспозиции было подобрано таким образом, чтобы обеспечить 75^-й уровень правильных ответов. Эксперимент проходил оледупцим образом. Вначале на экране слева или справа от точки фиксации предъявлялось изображение одной.из решёток, т.о. это изображение адресовалось в одно из полушарий мозга. Затем, после маскирующего изображения-в центре экрана предъявляюсь изображение второй решётки. Испытуемый должен был определить: являются оба изображения одинаковыми или разными.

Анализ значений 'дифференциального порога,, полученных в хода эксперимента, показал, что меньшие пороговые величины и соответственно более успешное различение изображений были выявлены у испытуемых■при адресация стимулов в левое полушарие. Учитывая, что тестовые изображения характеразовали низкие и частично средние пространственные частоты,, мокко сделать вывод о том, что этот результат-полностью согласуется о предыдущими экспериментальными исследованиями.

Во второй серии экспериментов испытуемому о помощью такие-

tooнона унрлатераяьно•и в центральное полз арония нредглвляяивь слайды и изобраияиями отфильтрованных бытовых прадаето-з. Весь набор стимулов состоял на 216 слайдов. При ¡экспозиции па экран-? на расстояния п,72 м от испытуемого и размере иэобрзяепия 340 х 230 гад »ось диапазон изменения пространственинх частот еоогамил от и до 13 (цикд/х'рад), а с поморью фильтрации били "¡?ы}-,о.за!ш" еле дур «юз отезралышя дввпатт (цикл/град): I) от 0 до 0,65 ; Я') от 0 до 1,3 ; 3) от 0 до 4 ; 4) от 4 до 13 ; 5) от 1,3 до 13 ; 6) от 0,65 ДО 13 ; • 7) от 1,3 до 4 ; в) от 0,65 до 1,3. ; • •

В ходе эксперимента был» получэни данные, отличамгогеся по покоторыл покавателям от результатов предыдущих исследований. Было установлено, что лэвое полушарие имеет преимущества в оцен ке ероядшх пространственных частот спектра, что полностью еоот-ветотпучт и розульгатам предыдущая доследований. Вместе о тем, результаты настоящего эксперимента свидетельствуют и о преимуществе левого полушария в гнсийзе изображении с удалёнными шэ-ккии пространств*имн*и адототамя,' В этой случае изображения практически яэ »¡гоэгошгоя в паевом полувгарлк (96« ошибок., }'< О,ОХ). Одгако этот факт модат объясняться т?м обстоятельством, что, п.;к доказано в некоторых работах (Д.Читов,1ДО2 ; A.A.ItePcrn« и др., 1987), ограниченна времени экспозиции отгула "огроэяот" л'овнрвятие выаокочаототяых составляя®« спдктра. Поэтому преобладаете левого полушария в оценке изображений с удалёнными ВЯ8КЯМК частотами могло ооъяоияться тем, Что в таких экспериментальных условиях правое поиушэряо оказалось в сложном полокенйв после фильтрации высоких чаотот оа счёт кратковремен-пооти предъявления. теи пч менее зтот вопрос буу^т ощэ исследо-. паться а навих дальнейших работах.

В обсуждении приведены основны? рооультаты рлоотн и их зна-

чание для понимания мозговой организации процессов зрительного гнозйса. Показано, что у «Зольных с пораканиями темэнно-вгсочшгх структур возникают нарушения оценки спектральных характеристик изображений различных степени выраженности и характера. Озоаен-ности выявленных в ходе исследования »нарушений проотранствэшю-чаототного анализа изображэни! определяются, в основном, соче-танкем двух факторов: лагерализациай очага поранения и характе--■ром огамульпого материала. Результаты исследования овндетсльому-ют, что левое полушарие в большей степени ориентировано иа анализ низко- и средне частотных составлягаигх спектра, а правое ~ высокочастотных.

Этот вывод хорозо н целом согласуется с представ го таяма которых авторов Шаэрсои Я.А., 1986 ; Глезер В.Д., 1985), в соот-зетстн.«: с которши в зяспях отделах зрительной система йуикцзо-яирувт два кйханлймз; оааон^кагцюнний Окиов полушарие) и структурный (правое полушарие), «читаете.!, что кяасса$шесвдюншй мзхашшл в больной стегана орлан тирован на выделоваэ крупных деталей, обобщённых при знаков- взображзшш, что ооотамтсгзуз? аиала-зу ил эких ^средних пространственных частот. С другой стороны, структурный ааиюм правого полушария нацелен па анализ мелках деталей, иадйвгдуадмалрованных признаков аеобракения, предполага-«»¿5 использование высокочастотных.ооставлдащих спектра.

Полученные в ходе исследования дашш<з могут использоваться

*

на практике а-связи с задачами топической диагностика я-при соо-тзвленет програз.м восстановительного обучения больных с нарушениями процессов зрительно-гностической деятельности, оояованных на совершенствовании опознавательных маханишов, используемых интактнш полушарием головного мозга, Можно ожидать, что при локальных поражениях левого полушария и интактном правой целесообразно строить восстановительное обучение на. тренировке опознания

изображений, отличаицнхоя высотой степень» детаяязированнооти и конкретности, характврпэупцихся преобладание^ долей высоких пространственных частот в спектре» Напротив, при, правополушрянх поражениях и пнтамном левом наиболее эффективным, возможно, будет восстановительный процесс с опорой на тренировку опознан«я изображений, отличающихся проатотой перцептивного представления и преобладанием низких и сроднях про с транс тв о иных частот в спектре.

. ' -ВЫВОДЫ "■

1. Разработана комплексная эксяэримэнтальная датодика, позволяющая выявить у больных о поражениями левого и правого полушарий стёртые формы нарушений высших зрительных функций, связанные, о нарушениями про с транс тае няо -час то т но го .анализа изображений. ■ ■ .

2. Шказано участие темеяно-височных структур левого и правого полушарий головного мозга в процессах спектральной оценки как вербализуемых; так и нявербализувмых изображений.

3. Установлено, что степень и характер выраженности нарушоний пространственно-частотного анализа изображений у больных с темегшо-височнымиг порашниши головно1'о мозга тесно овязана о фактором латэралиэадаи очага поражения.

4. Нри поранения* тймэяно-височннх структур левого полушария и иитактном правом по лушфии'отмэ чаются нарушения оценки низко- и среднечастотных составлявдих спектра изображения.

У больных'с те^енно-височншш лоражаннями правого полушария и интактнш левым полуиарием выявлены нарушения оценки, высокочастотных характеристик изображения.

. 5. lia основании полученных данных определена межполугааряае • различия в процессах спектрального .анализа,-'изображений. Отмечено, что левое полушарие ориентировано превмуийствешю на оценку

низко- а срадиочастотных составляющих спектра, а правое полушарие - в большей степени на оценку високих пространственных частот.

6. Получены данные, свидетельствующие о неодинаковом значении различных спектральных диапазонов, изображения в процессах зрителЬЕЮ-гностичаской деятельности, связанных с анализом проо-^ транстванно-частотных характеристик изображения. Показана значимость диапазона средних проб транс тваншх частот для опознавательной деятельности человека.

7. Окормударованы рекомендации, которые могут учитаваться при составлении программ'восстановительного обучения больных о некоторым формами нарушений высших зрительных функций, вызванных поражениями теманно-височннх отруктур левого или правого полушарий головного мозга.

Список работ, опубликованных по.тема диссертации

1. Роль правого и левого полушарий головного мозга в восприятии невербалиэуеыых изображений// Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума "Зрение организмов и роботов". - Йильнпо, 1Эв5,

с.151 - 1Ь& (совместно с А.Г.Зальцманом и Я.А.Неерсоном).

2. функциональная асимметрия полушарий при классификации невербалиэуемых изобраааний// Физиология человека. - 1987, тЛЗ, № 2, с.179 - 184 (совместно о Н.А.Додоновой, А.Г.Зальцманом и' Я.А.Меерсоном). •'•.'■ - '

3. О признаках, лежащих в основе различения текстурных изображений// Физиология человека. - 1907, т.13, № 5, 0.767 -772 (совместно о А. Г. Зальцманом, л.А.Меэрсоном и В.С.Нощенко).

4. О мэжполушарных различиях при аналязеризобралиний оину-.ооидальных решёток больными о локальной патологией головного мозга// Клинические, аспекты современной проблемы функциональной

асимметрии мозга. Тезисы, докладов совещания-семинара, - Минск, 1909, с.16 - 17i - ■

5. О иезшолушарннх различиях при сравнениях синусоидальннх решёток в условиях дефицита времени// Проблемы нэйрокибернвтики. -Ростов, 1989, о.190 - 191.

6. Анализ пространственно-частотных характеристик изображений: междолушарные различия// Сенсорнш системы. - 1989, т.З, ,

3, о.280 - 284 (совместно с Я.А.Мэерсоном).

7. Ihe Analysis of the Visual Spatial Characteristics: Inter-hemispherical Differences// Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology - 1990., -. V. 12. - 1.38.

8» Ihe Hemispheric ¡Differences in Identification of Sacee with Removed Tarts of the Spectrum// Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology - 1996, - Y.13. - P.417

РТГ1. Тип,ВИР.Зак.744.Тир.120 7.■07.90.Бе сплатно.