RU106830U1

RU106830U1 - DEVICE FOR MEASURING THE INTENSITY OF INTER-HEMISPHERIC INTERACTION OF THE HUMAN BRAIN

Info

Publication number: RU106830U1
Application number: RU2011105593/14U
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Островский; Владимир Николаевич Воронин
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2011-07-27

Abstract

1. Устройство для измерения интенсивности межполушарного взаимодействия мозга человека, содержащее линзовый стереоскоп и стереопару изображений, выполненных по методу случайно-точечных стереограмм Юлеша, отличающееся тем, что стереоскоп выполнен в виде двух тубусов, каждый из которых состоит из нескольких цилиндрических секций, тубусы скреплены между собой, по крайней мере, двумя крепежными пластинами, одна из которых снабжена радиальной градуированной шкалой, при этом секция-окуляр каждого из тубусов оборудована линзой, на секции-объективе закреплено одно из изображений стереопары, секция-объектив одного из тубусов имеет возможность плавно поворачиваться вокруг своей оси и оборудована радиальной указательной стрелкой, взаимодействующей с градуированной шкалой крепежной пластины. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что секция-объектив оборудована оправой для размещения слайда с изображением. 1. A device for measuring the intensity of interhemispheric interaction of the human brain, containing a lens stereoscope and a stereopair of images made according to the method of random dot stereograms of Yules, characterized in that the stereoscope is made in the form of two tubes, each of which consists of several cylindrical sections, the tubes are fastened between at least two mounting plates, one of which is equipped with a radial graduated scale, while the eyepiece section of each tube is equipped with a lens, on the section One of the stereo pair images is fixed to the lens, the lens section of one of the tubes has the ability to smoothly rotate around its axis and is equipped with a radial pointer arrow that interacts with the graduated scale of the mounting plate. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the lens section is equipped with a frame for placing a slide with an image.

Description

Устройство относится к области психологии и физиологии высшей нервной деятельности и может быть использовано в качестве стереоскопического инструмента для диагностики индивидуальных особенностей головного мозга человека при проведении экспериментальных исследований или при индивидуальном обследовании.The device relates to the field of psychology and physiology of higher nervous activity and can be used as a stereoscopic tool for the diagnosis of individual characteristics of the human brain during experimental studies or in individual examinations.

Устройства-аналоги.Analog devices.

Эффект стереоскопичности используют для достижения объемного восприятия при наблюдении так называемых случайно-точечных стереограмм, приготовленных по способу американского психофизиолога Б.Юлеша (стереопары Юлеша). Физиологами, изучавшими процесс и механизм зрительного восприятия, экспериментально выявлено, что воспринимаемый объект в соответствии с законами оптики проецируется хрусталиком на сетчатку левого и правого глазного дна, образуя там т.н. «ретинальное» или «сетчаточное» изображение, которое по зрительным нервам передается в головной мозг и вызывает у человека объемный образ объекта.The effect of stereoscopicity is used to achieve volumetric perception when observing the so-called random-point stereograms prepared according to the method of the American psychophysiologist B. Yules (Yulesh stereopairs). Physiologists who studied the process and mechanism of visual perception, experimentally revealed that the perceived object in accordance with the laws of optics is projected by the lens on the retina of the left and right fundus, forming the so-called "Retinal" or "retinal" image, which is transmitted through the optic nerves to the brain and causes a person to have a three-dimensional image of the object.

Согласно теоретическим представлениям, предельный угол сохранности стереоскопичности (ПУСС) является маркером интенсивности межполушарного взаимодействия мозга человека (Островский В.А. Интенсификация межполушарного взаимодействия в головном мозге человека как акмеотический образовательный ресурс. ВКГТУ, 2006. Часть 2. - С.262). Интенсивность межполушарного взаимодействия (ИМПВ), в свою очередь, как показано Дж.Джейнсом в его работе «Теории эволюции бикамерального разума», напрямую связана с когнитивными способностями человека.According to theoretical concepts, the stereoscopic safety angle (PUSS) is a marker of the intensity of interhemispheric interaction of the human brain (Ostrovsky V.A. Intensification of interhemispheric interaction in the human brain as an acmeotic educational resource. EKSTU, 2006. Part 2. - P.262). The intensity of interhemispheric interaction (IMPI), in turn, as shown by J.Jaines in his Theory of Bicameral Mind Evolution, is directly related to human cognitive abilities.

Эффект объемности плоского объекта при зрительном восприятии, иными словами, эффект стереоскопичности (стереопсиса), достигается с помощью стереоскопа. Известны различные конструкции стереоскопов: линзовая, зеркальная, призматическая, растровая, шторковая, анаглифическая и т.д. (Валюс Н.С. Стереоскопия. М., АН СССР, 1962, с.87). Все они являются приборами для получения стереоэффекта при просмотре изображений-стереопар и не несут дополнительных функциональных нагрузок.The volumetric effect of a flat object during visual perception, in other words, the effect of stereoscopicity (stereopsis), is achieved using a stereoscope. There are various designs of stereoscopes: lens, mirror, prismatic, raster, curtain, anaglyphic, etc. (Valius N.S. Stereoscopy. M., Academy of Sciences of the USSR, 1962, p. 87). All of them are devices for obtaining a stereo effect when viewing stereo images and do not carry additional functional loads.

В частности, известно устройство, содержащее линзовый стереоскоп и стереопару изображений, выполненных по методу случайно-точечных стереограмм Юлеша. В поле зрения испытуемого предъявляют тестовый объект, содержащий две последовательности изображений; каждое изображение второй последовательности в каждой последующей стереопаре повернуто в собственной плоскости на некоторый угол относительно положения изображения в первой последовательности (патент РФ №2348344). Выбрано за прототип.In particular, a device is known comprising a lens stereoscope and a stereopair of images made by the method of randomly-pointed stereograms of Yules. A test object containing two sequences of images is presented in the field of view of the subject; each image of the second sequence in each subsequent stereo pair is rotated in its own plane by a certain angle relative to the position of the image in the first sequence (RF patent No. 2348344). Selected as a prototype.

Недостатком известных конструкций является невозможность фиксированного поворота изображений в своей плоскости, что необходимо при проведении ряда психологических экспериментов. Перечисленные конструкции не позволяют реализовать поворот ретинального изображения по поверхности глазного дна. Ни одна из вышеперечисленных конструкций, включая прототип, таким свойством не обладает.A disadvantage of the known designs is the impossibility of a fixed rotation of images in its plane, which is necessary when conducting a number of psychological experiments. These designs do not allow to realize the rotation of the retinal image on the surface of the fundus. None of the above structures, including the prototype, does not have such a property.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является возможность реализовать процедуру центрального поворота одного из ретинальных изображений стереопары на поверхности глазного дна наблюдателя. Поворот следует проводить относительно некоторой исходной ориентации изображения, заведомо вызывающей стереоэффект.Во-вторых, необходимо реализовать возможность замера величины порогового угла сохранности стереоскопичности (стереопсиса) при таком повороте, в-третьих, обеспечить достаточную точность производимого замера.The technical problem to which the claimed device is directed is the ability to implement the central rotation of one of the retinal images of a stereo pair on the surface of the fundus of the observer. The rotation should be carried out with respect to a certain initial orientation of the image, obviously causing a stereo effect. Secondly, it is necessary to realize the possibility of measuring the threshold angle of preservation of stereoscopy (stereopsis) during such a rotation, and thirdly, to ensure sufficient accuracy of the measurement.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство выполнено в виде двух тубусов, каждый из которых состоит из нескольких цилиндрических секций, тубусы скреплены между собой крепежными пластинами, одна из которых снабжена радиальной градуированной шкалой, при этом секция-окуляр каждого из тубусов оборудована линзой, на секции-объективе закреплено изображение, выполненное по методу случайно-точечных стереограмм Юлеша, секция-объектив одного из тубусов имеет возможность плавно поворачиваться вместе с закрепленным на ней изображением вокруг оси и оборудована указательной стрелкой, взаимодействующей с градуированной шкалой крепежной пластины. Конструктивно устройство представляет собой стереоскоп линзовой конструкции, в котором одно из стереопары изображений Юлеша имеет возможность поворачиваться в своей плоскости.The solution to this problem is achieved by the fact that the device is made in the form of two tubes, each of which consists of several cylindrical sections, the tubes are fastened together by mounting plates, one of which is equipped with a radial graduated scale, while the eyepiece section of each of the tubes is equipped with a lens, section-lens fixed image made by the method of randomly-pointed stereograms of Yulesh, section-lens of one of the tubes has the ability to smoothly rotate with the image attached to it by pressing around the axis and equipped with a pointer arrow interacting with the graduated scale of the mounting plate. Structurally, the device is a stereoscope of a lens design, in which one of the stereopair of Yulesh’s images has the ability to rotate in its plane.

Предлагаемое устройство реализует способ измерения интенсивности межполушарного взаимодействия мозга человека, известный из патента РФ №2348344, согласно которому пороговый угол сохранности стереоскопичности выступает количественным маркером ИМПВ. Как и в прототипе, в устройстве использованы изображения, полученные методом случайно-точечных стереограмм Юлеша, позволяющие точнее, чем обычные стереопары, регистрировать момент разрушения стереоскопичности при повороте одного из изображений и, тем самым, точнее определять текущий количественный показатель ИМПВ.The proposed device implements a method of measuring the intensity of interhemispheric interaction of the human brain, known from the patent of the Russian Federation No. 2348344, according to which the threshold angle of preservation of stereoscopy acts as a quantitative marker of IMPV. As in the prototype, the device used images obtained by random-point stereograms of Yulesh, which allows more accurate than conventional stereopairs to record the moment of destruction of stereoscopy when one of the images is rotated and, thus, more accurately determine the current quantitative indicator of IMPV.

Благодаря наличию упомянутых выше признаков устройство существенно отличается от прототипа:Due to the presence of the above features, the device is significantly different from the prototype:

- по меньшей мере одно из двух изображений стереопары имеет возможность плавно поворачиваться в собственной плоскости относительно исходной ориентации, вызывая, в соответствии с законами физической оптики, идентичный по величине поворот ретинального изображения на сетчатке глаза;- at least one of the two images of the stereo pair has the ability to smoothly rotate in its own plane relative to the original orientation, causing, in accordance with the laws of physical optics, identical in magnitude rotation of the retinal image on the retina of the eye;

- устройство оборудовано шкалой, закрепленной на неподвижных деталях конструкции, и указательной стрелкой, жестко закрепленной на поворотной детали;- the device is equipped with a scale mounted on fixed parts of the structure, and an index arrow, rigidly mounted on the rotary part;

- для повышения оперативности работы секции-объективы могут быть оборудованы оправами, в которые вставляются сменные стереопары Юлеша.- To increase the operational efficiency of the section, the lenses can be equipped with frames, into which Yulesh's interchangeable stereo pairs are inserted.

Перечень рисунков и схем.The list of drawings and diagrams.

На фиг.1 в показан общий вид устройства.Figure 1 in shows a General view of the device.

На фиг.2 показано устройство в разрезе по плоскости, проходящей через оси тубусов. Цифрами обозначены: 1 - тубус, 2 - линза, 3 - слайд с изображением, 4 - кольцо со стрелкой, 5 - крепежная пластина, 6 - крепежная пластина со шкалой.Figure 2 shows the device in section along a plane passing through the axis of the tubes. The numbers indicate: 1 - tube, 2 - lens, 3 - slide with an image, 4 - a ring with an arrow, 5 - a mounting plate, 6 - a mounting plate with a scale.

Стереоскоп имеет два параллельно расположенных цилиндрических тубуса 1 с линзами 2, каждый из которых составлен из трех секций, скрепленных между собой, например, резьбой. Секции тубуса с линзами служат окулярами, секции с изображениями служат объективами. Расстояние между осями тубусов соответствует среднему расстоянию между зрачками глаз человека и составляет 60-65 мм. Для придания конструкции необходимой жесткости предназначены крепежные пластины 5 и 6, скрепляющие тубусы в области стыков секций. Обе крепежные пластины имеют по два круглых отверстия с расстоянием между центрами 60-65 мм. Крепежная пластина 6 одновременно выполняет функцию измерительного транспортира, для чего на ее поверхность нанесена радиальная градуированная шкала. Центр шкалы совпадает с центром одного из отверстий.The stereoscope has two parallel cylindrical tubes 1 with lenses 2, each of which is composed of three sections, fastened together, for example, by thread. Sections of the tube with lenses serve as eyepieces, sections with images serve as lenses. The distance between the axes of the tubes corresponds to the average distance between the pupils of the human eye and is 60-65 mm. To give the design the necessary rigidity, fixing plates 5 and 6 are designed, fastening the tubes in the area of the joints of the sections. Both mounting plates have two round holes with a distance between the centers of 60-65 mm. The fixing plate 6 simultaneously serves as a measuring protractor, for which a radial graduated scale is applied to its surface. The center of the scale coincides with the center of one of the holes.

На фиг.1 показан контур пластины 4, представляющей собой кольцо с радиальной указательной стрелкой, жестко прикрепленное к поворотной секции, а также левый и правый круглые слайды 3 соответственно с левым и с правым случайно-точечными изображениями стереопары Юлеша. Стереопара содержит «скрытое» изображение плоского объекта, например, квадрата или круга, который при бинокулярном просмотре через стереоскоп воспринимается наблюдателем в виде объемной фигуры. Стрелки указывают направление поворота одного из изображений.Figure 1 shows the contour of the plate 4, which is a ring with a radial index arrow, rigidly attached to the rotary section, as well as the left and right round slides 3, respectively, with the left and right random-point images of the Yulesh stereo pair. The stereopair contains a “hidden” image of a flat object, for example, a square or circle, which, when binocularly viewed through a stereoscope, is perceived by the observer as a three-dimensional figure. The arrows indicate the direction of rotation of one of the images.

Пример реализации устройства.An example implementation of the device.

Линзы 2 стереоскопа выполнены из оптически прозрачного стекла, секции тубусов 1 выполнены из металла. Внутренний диаметр каждой из секций составляет 39 мм, внешний - 48 мм.The stereoscope lenses 2 are made of optically transparent glass, the sections of the tubes 1 are made of metal. The inner diameter of each section is 39 mm, the outer - 48 mm.

Все имеющиеся в устройстве плоские детали - крепежные пластины 5 и 6, кольцо 4 с указательной стрелкой, слайды 3, содержащие частичные стереографические изображения, технологически могут быть выполнены в три этапа:All flat parts available in the device — mounting plates 5 and 6, ring 4 with a pointing arrow, slides 3 containing partial stereographic images, can be technologically performed in three stages:

1) контуры крепежных деталей, изображения стереопары Юлеша, кольцеобразная пластинка с указательной стрелкой печатаются принтером в натуральную величину на матовой полупрозрачной пленке;1) the contours of the fasteners, the images of the Yulesh stereo pair, the ring-shaped plate with the pointing arrow are printed by a full-size printer on a matte translucent film;

2) методом горячего ламинирования эту пленку с двух сторон покрывают слоями прозрачного пластика, имеющего требуемую прочность и жесткость;2) by hot lamination, this film is coated on both sides with layers of transparent plastic having the required strength and stiffness;

3) плоские детали устройства вырезают из ламинированных листов по напечатанным на пленке контурам.3) flat parts of the device are cut from laminated sheets along the contours printed on the film.

Путем свинчивания секций тубусов 1 резьбой М42 плоские детали зажимают между фланцами. Шкала транспортира 6 ориентирована в положении от испытуемого человека, т.е. лицевая поверхность шкалы обращена к экспериментатору. К торцам обеих объектных секций могут быть прикреплены оправы для размещения слайдов с изображениями 3. Одна из секций-объективов, например, правая, крепится свободно (шарнирно), обеспечивая возможность производить плавные центральные повороты слайда с изображением.By screwing the sections of the tubes 1 with M42 thread, the flat parts are clamped between the flanges. The scale of the protractor 6 is oriented in the position from the test person, i.e. the front surface of the scale faces the experimenter. Frames can be attached to the ends of both object sections for placing slides with images 3. One of the lens sections, for example, the right one, is mounted freely (articulated), making it possible to make smooth central rotations of the image slide.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для проведения опыта используют два заранее приготовленных плоских разноракурсных изображения, называемые частичным левым и частичным правым изображениями объекта, совокупность которых принято называть стереопарой. Объемную фигуру демонстрируют, предъявляя изображения одновременно в двух разнесенных по горизонтали монокулярных ракурсах, имитируя реальную ситуацию, когда человек воспринимает окружающую обстановку двумя глазами, отстоящими друг от друга примерно на 60-65 мм. Для этого с помощью окуляров линзового стереоскопа одно из изображений стереопары предъявляют испытуемому через левый глаз, второе через правый глаз.For the experiment, two previously prepared flat multi-angle images are used, called partial left and partial right images of the object, the totality of which is usually called a stereo pair. They demonstrate a three-dimensional figure by presenting images simultaneously in two horizontally spaced monocular angles, simulating a real situation when a person perceives the environment with two eyes, separated by about 60-65 mm from each other. For this, using the eyepieces of a lens stereoscope, one of the stereopair images is presented to the test subject through the left eye, and the second through the right eye.

Перед началом сеанса тестирования составляющие стереопару изображения выставляют в исходное положение, заведомо дающее объемное восприятие объекта. При этом указательная стрелка указывает на нуль. Испытуемый подносит окуляры к глазам и, направив устройство в сторону источника света, рассматривает содержащееся в поле зрения изображение. После возникновения стереоэффекта, выражающегося в появлении в поле зрения объемной фигуры, испытуемый берется пальцами руки за секцию прибора, имеющую шарнирное присоединение к тубусу, и плавно поворачивает ее по или против часовой стрелки вплоть до момента исчезновения эффекта объемности. Закрепленная на поворотной секции стрелка указывает на транспортирной шкале количественное значение порогового угла сохранности стереоскопичности, которое заносят в протокол испытаний.Before the start of the testing session, the components of the stereo pair are placed in the initial position, which obviously determines the volumetric perception of the object. In this case, the index arrow points to zero. The subject brings eyepieces to the eyes and, pointing the device toward the light source, examines the image contained in the field of view. After the appearance of the stereo effect, which is expressed in the appearance in the field of view of a volumetric figure, the test subject takes the fingers of the hand at the section of the device that is articulated to the tube and smoothly rotates it clockwise or counterclockwise until the volume effect disappears. The arrow fixed on the rotary section indicates on the conveyor scale the quantitative value of the threshold angle of preservation of stereoscopicity, which is recorded in the test report.

Как следует из признаков полезной модели, приведенных выше, прибор позволяет при осуществлении зрительного восприятия осуществить искусственный поворот одного из изображений по поверхности глазного дна. При достаточном угле поворота одного из изображений объемность восприятия исчезает. Таким образом, эксплуатация заявленного устройства позволяет измерить индивидуальный ПУСС испытуемого, в том числе, в динамике, т.е. при воздействии на испытуемого различных факторов, что решает поставленную задачу.As follows from the features of the utility model described above, the device allows for the implementation of visual perception to artificially rotate one of the images on the surface of the fundus. With a sufficient rotation angle of one of the images, the perception volume disappears. Thus, the operation of the claimed device allows you to measure the individual PUSS of the test subject, including the dynamics, i.e. when exposed to the subject of various factors, which solves the problem.

С помощью полезной модели реализуется, в частности, возможность измерения билатерально-медиаторного потенциала дисциплинарно и предметно специфических знаково-семиотических средств, например, терминологических лексем, посредством которых индивид производит свою мыслительную деятельность. В зависимости от требований к точности значение ПУСС может быть усреднено по результатам нескольких измерений.Using the utility model, in particular, it is possible to measure the bilateral mediator potential of disciplinary and subject-specific semiotic means, for example, terminological tokens through which the individual carries out his mental activity. Depending on the accuracy requirements, the value of the PSS can be averaged over the results of several measurements.

Использованные источники информации:Sources of information used:

1. Валюс Н.С. Стереоскопия. М., АН СССР, 1962, с.87.1. Valius N.S. Stereoscopy. M., Academy of Sciences of the USSR, 1962, p. 87.

2. Островский В.А. Интенсификация межполушарного взаимодействия в головном мозге человека как акмеотический образовательный ресурс // Инновационные технологии в образовании и науке. Сборник трудов Международной научно-методической конференции 17-19 октября 2006 г. - Зыряновск: Изд-во Зыряновского центра ВКГТУ, 2006. Часть 2. - С.262-267.2. Ostrovsky V.A. Intensification of interhemispheric interaction in the human brain as an acmeotic educational resource // Innovative technologies in education and science. Proceedings of the International Scientific and Methodological Conference October 17-19, 2006 - Zyryanovsk: Publishing House of the Zyryanovsky Center EKSTU, 2006. Part 2. - P.262-267.

3. Патент РФ №2348344. Опубл. 10.03.2009 (прототип).3. RF patent No. 2348344. Publ. 03/10/2009 (prototype).

Claims

1. A device for measuring the intensity of interhemispheric interaction of the human brain, containing a lens stereoscope and a stereopair of images made according to the method of random dot stereograms of Yules, characterized in that the stereoscope is made in the form of two tubes, each of which consists of several cylindrical sections, the tubes are fastened between at least two mounting plates, one of which is equipped with a radial graduated scale, while the eyepiece section of each tube is equipped with a lens, on the section One of the stereo pair images is fixed to the lens, the lens section of one of the tubes has the ability to smoothly rotate around its axis and is equipped with a radial pointer arrow that interacts with the graduated scale of the mounting plate.

2. The device according to claim 1, characterized in that the lens section is equipped with a frame for placing a slide with an image.