Диссертация (1147492), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Компьютерную мышь человек держал в правой руке. Длительностьпредъявления стимулов составлял 500 мс. Межстимульный интервал – 500 мс (рисунок14). Выбор частоты предъявления стимулов обусловлен попыткой создания болееестественных условий работы операторов, осуществляющих постоянный мониторингпотока людей на стратегических объектах наблюдения с помощью систем визуальногоконтроля. Выбор регистрировали по нажатию испытуемым левой или правой клавишимыши.40.2000 мс500 мс500 мс500 мс500 мс500 мс500 мсtРисунок 14 - Временные параметры разработанной стимуляцииИнструкция.Исследованиевключалодвеэкспериментальныесерии,отличающиеся друг от друга только инструкцией. Испытуемый фиксировал взор в центреэкрана и был проинструктирован,в задаче определения поворота головы, нажиматьлевую клавишу мыши в случае его решения о доминировании левого поворота и правую –в случае его решения о доминировании правого поворота оптоклона.
В задачеопределения эмоции необходимо было нажимать на правую клавишу мыши в случаерешения о доминировании эмоции радости и левую – при доминировании эмоции грусти.Использовали случайный характер предъявления стимулов. Половина группы начинала сэмоции, половина - с поворота. Между выполнениями разных инструкций былорганизован перерыв в 10 минут. Важно подчеркнуть, что использовали один и тот женабор стимулов в условиях выполнения разных инструкций.Статистическая обработка данных. Обработка проводилась на базе пакета SPSSStatistics 20. Анализировалось влияние изучаемых факторов на точность и скоростьраспознавания градаций выраженности признаков эмоций и поворота головы.
Вернымиответами считали совпадение выбранной в каждой пробе категории эмоции и поворота стеми признаками, которые отображали оптоклоны. В случае предъявление нейтральныхпрямо ориентированных оптоклонов считывали количество нажатий на правую и левуюклавиши мыши.
Необходимо отметить, что испытуемые работали в напряженныхусловиях: 500 мс не всегда хватало для моторного ответа, особенно в условиях41распознавания минимальных градации выраженности признака. Поэтому, при подсчетеправильных ответов за 100% были взяты только те ответы, на которые испытуемыйуспевал дать ответ на стимул (нажать на клавишу мыши).2.3 Метод функциональной магнитно-резонансной томографииПроведено несколько серий фМРТ-исследований. Общая схема с указаниемосновных параметров стимуляции указана в таблице 3.Таблица 3 – Общая схема проведения фМРТ-исследованийХарактеристикаПервоеВтороеТретьеГипотезаОценкаактивностимозга в зависимости отградациивыраженностипризнака и инструкцииОценкаактивности мозгав зависимости отинструкцииИсследование эффекта привыкания кструктуре изображенияФазы842+22+ 2Градациивыраженностипризнака8для эмоции: 0-2-4-7для поворота: 0-2-4-72для эмоции: 0-10для поворота 0-102для эмоции: 0-10для поворота 0-102для эмоции: 0-10для поворота 0-10Инструкция2распознавание эмоциираспознавание поворота2распознаваниеэмоциираспознаваниеповорота2распознаваниеэмоциираспознаваниеповорота2распознаваниеэмоциираспознаваниеповоротаСтимулылицо одного оптоклоналица 36 оптоклоновлица 36оптоклоновлицо одногооптоклонаСканы3 сек3 сек3.7 сек3.7 секДлительностьпредъявлениястимула1 сек1 сек0,5 сек0,5 сек422.3.1 Первая серия фМРТ-исследованияЦельюданнойсерииисследованияявлялосьопределениеструктурыифункциональных особенностей крупномасштабной нейронной сети, обеспечивающейраспознавания лиц, в зависимости от градаций выраженности признаков, процентаправильных ответов и количества измененных пикселей в тестовых изображениях.Испытуемые.
В эксперименте приняли участие 14 испытуемых с остротой зренияне менее 1, праворуких, без неврологических патологий. Исключающим критериемявлялось наличие патологических анатомических особенностей головного мозга, черепномозговые травмы и заболевания нервной системы. Все испытуемые дали согласие научастие в эксперименте. Данные по испытуемым представлены в таблице 4.Таблица 4 – Характеристика добровольцев по полу и возрастуХарактеристикаМужской пол, %Женский пол, %Средний возраст, годыГруппа добровольцев71,428,623,92,1Методика измерения BOLD-сигнала фМРТ.
Основная задача МРТ – получитьконтрастное изображение, в котором одно вещество можно отличить от другого. В случаефМРТ применяют особую методику нейровизуализации, использующую оксигемоглобини дезоксигемоглобин в кровеносных сосудах как эндогенный контрастный агент – методBOLD (blood oxygenation leveldependent contrast). Методика BOLD основана наследующемпринципе:повышениенейрональнойактивностивызываетместноеувеличение потребления кислорода. Это ведет к увеличению уровня парамагнетикадезоксигемоголобина, который снижает уровень сигнала фМРТ.
Но через несколькосекунд нейрональная активность вызывает также увеличение церебрального кровотока иобъема крови, что ведет к увеличению притока артериальной крови и, следовательно, кувеличениюоксигемоглобина.Понеизвестнымпокапричинамколичествооксигенированной крови, которая поступает в ответ на активность нейронов, сильнопревышаетметаболитическоепотреблениекислорода.Эта,своегорода,сверхкомпенсация оксигемоглобина ведет к изменению в соотношении оксигемоглобинаи дезоксигемоглобина, что измеряется и является основой для BOLD - фМРТ сигнала.(Ogawa et al., 1990; Logothetis et al., 2004).Стимулы. Алгоритм синтеза стимулов была аналогичной способу, описанному впсихофизическойсерииисследования.Разработанныйранеенаборстимуловиспользовали частично. Так, применили три степени выраженности признака эмоции43(грусть-радость) - 2, 4, 7 оптоклона, который был прямо ориентированным, то естьпризнак поворота по шкале FaceGen отсутствовал.
А также три степени выраженностипризнака поворота головы (направо-налево) - 2, 4, 7 - оптоклона, который выражалнейтральную экспрессию, то есть признак эмоции по шкале ПО FaceGen отсутствовал.Дополнительно использовали нейтральное прямо ориентированное лицо - «началокоординат всех экспрессий» (Барабанщиков, 2012). Так как восприятие изображения лицачасто происходит в условиях шума и помех, все стимулы предъявлялись на фонеаддитивного некоррелированного шума с амплитудой 50% от средней яркостиизображения. Образцы стимулов представлены на рисунке 15.А024747Б02Рисунок 15 - Примеры стимулов, использованных в первой серии фМРТисследований: А - морфинг эмоции на примере экспрессии радости; Б - морфингориентации на примере поворота налево. Все лица предъявляли на фоне аддитивнойнекоррелированной помехи, с амплитудой 50% от средней яркости изображенияОборудование и процедура.
Зрительные стимулы предъявляли с помощьюмультимедийного проектора BENQ PB 8250 XGA, размещенный вне камеры (частотакадровой развертки 85 Гц) на полупрозрачный экран, находящийся на расстоянии 3.72 мот глаз испытуемого. Использовали высокопольный магнитно-резонансный томограф“Siemens-Symphony” (1,5 Тл), с градиентами 40 мТл/м. Исследование проводили сиспользованием приемно-передающей матричной радиочастотной головной катушки. Дляоценки степени активации того или иного участка коры головного мозга использовалиметодику измерения уровня оксигенации гемоглобина - BOLD (Blood Oxygenation LevelDependent).44Лёжа в томографе, испытуемые могли наблюдать изображения на экране спомощью системы зеркал, закрепленных на катушке над его головой. Фотографииразмером 2.5 угловых градуса находились в центре экрана.
Данный размер стимулов былвыбран, чтобы минимизировать движения глаз во время прохождения исследования.Компьютерную мышь испытуемые держали в правой руке (рисунок 16). Для полученияизображенийкартактивациииспользовалиметодику эхопланарнойтомографии(echoplanarimaging - EPI), которая позволяла получить изображение всего головного мозга(36 срезов) с матрицей 64х64 пикселя в течение 3 секунд.Рисунок 16 - Методика проведения фМРТ исследованияДлительность предъявления стимулов составляла 1000 мс, что было в два разамедленнее, чем в психофизической серии исследования (рисунок 17). Временныепараметры предъявления обусловлены спецификой проведения фМРТ (соотношениясигнал/шум).
Выбор регистрировали по нажатию испытуемым левой или правой клавишимыши.45Рисунок 17 - Параметры стимуляции фМРТ исследованияВсе стимулы были сгруппированы в фазы в зависимости от степени выраженностипризнака и инструкции. Особенности группировки стимулов по фазам представлены втаблице 5. В условиях предъявления фазы 1, а также 3-5, испытуемые получалиинструкцию определения поворота оптоклона; в условиях предъявления фазы 2, а также6-8 – инструкцию определения эмоции. Каждая фаза состояла из 10-и сканирований по 3секунды и была равна 30 секундам.Таблица 5 – Описание стимулов в зависимости от фазы стимуляции№ фазы Описание стимулов1Нейтральное прямо ориентированное лицо2Нейтральное прямо ориентированное лицо3Нейтральное лицо, повернуто направо или налево с градациейвыраженности признака – 2 по шкале FaceGen4Нейтральное лицо, повернуто направо или налево с градациейвыраженности признака – 4 по шкале FaceGen5Нейтральное лицо, повернуто направо или налево с градациейвыраженности признака – 7 по шкале FaceGen46№ фазы Описание стимулов6Прямо ориентированное лицо с экспрессией радости или грусти сградацией выраженности признака – 2 по шкале FaceGen7Прямо ориентированное лицо с экспрессией радости или грусти сградацией выраженности признака – 4 по шкале FaceGen8Прямо ориентированное лицо с экспрессией радости или грусти сградацией выраженности признака – 7 по шкале FaceGenКаждое исследование начиналось с предъявления слайда с точкой фиксацией.Через 30 секунд происходила смена стимуляции – предъявление одной из восьми фаз.Первый слайд каждой фазы – инструкция.
Со второго по десятый слайд – предъявлялиизображения оптоклонов. Для того чтобы выявить статистические различия междуфазами, каждую фазу повторяли по 10 раз. Все фазы предъявлялись в случайном порядке.Таким образом, при вычитании фаз с разными степенями выраженности признака, мыдолжны наблюдать соответствующие отличия. Другие переменные, определяемыефизическимихарактеристикамистимула(яркость,контраст,размер)оставалисьнеизменными. Основной метод сравнения фаз стимуляции – вычитание одной фазы издругой.Инструкция.
Испытумый исследования фиксировал взор в центре экрана и былпроинструктирован в задаче распознавания поворота нажимать левую клавишу мыши, вслучае его решения о доминировании левого поворота, и правую – в случае его решения одоминировании правого поворота головы оптоклона. В задаче определения эмоциинеобходимо было нажимать на правую клавишу мыши в случае решения одоминировании эмоции радости и левую – при доминировании эмоции грусти.Регистрация и анализ фМРТ изображений. Распределение активности в головноммозге человека при наблюдении лиц определяли с помощью метода функциональноймагнитно-резонансной томографии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
