Актуальность
Таблица 1 Показатели бинокулярной и монокулярной пространственной визоконтрастной чувствительности человека ахроматического цвета в младшем школьном возрасте, %
Table 1 Indicators of binocular and monocular spatial visocontrast sensitivity of achromatic color in primary school age, %
Таблица 2 Бинокулярная пространственная визоконтрастная чувствительность на основные монохроматические цвета у детей МНС в младшем школьном возрасте, %
Table 2 Binocular spatial contrast sensitivity to basic monochromatic colors in primary school age children from the specific regions in the North of Russian Federation, %
По мнению А.М. Шамшиновой и В.В. Волкова (1998), 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 бoльшие размеры, им не свойственно комбинировать возбуждающие и тормозящие сигналы с рецептивных полей по линейному закону, они лучше реагируют на стимулы низкой частоты. Данная функция зрительного анализатора позволяет различать изображения разных размеров в условиях их минимального контрастирования [3].
При этом хроматическая и ахроматическая визоконтрастометрия позволяет выявить достоверное снижение показателей только в диапазоне высоких частот, которые характеризуют состояние макулярной области, что в целом свидетельствует о преимущественном вовлечении в патологический процесс M-L-ганглиозных клеток сетчатки [4].
В норме, т.е. у молодого здорового человека с отсутствием аметропий, показатели ПКЧ для всех трех пространственных частот должны быть примерно соотносительными [5]. Таким образом, исследование ПКЧ является важным критерием оценки функционального результата и качества зрения [6–13]. Поэтому при изучении механизмов пространственного зрительного восприятия следует учитывать, что в процессе формирования трехмерной видимой картины мира бинокулярные механизмы функционируют в тесном взаимодействии с монокулярными [14, 15].
Цель
Изучить монокулярную и бинокулярную визоконтрастную чувствительность на ахроматический и монохроматические цвета у детей младшего школьного возраста малочисленных народов Севера (МНС).
Материал и методы
Обследованы 422 ребенка МНС в средних общеобразовательных школах с. Белоярск Приуральского района и с. Харампур Пуровского района ЯмалоНенецкого автономного округа (ЯНАО). Средний возраст детей составил 8,8±0,13 года, из них девочек было 65,8% (278 человек), мальчиков – 34,1% (144 человека). Группу сравнения составили учащиеся г. Тюмени в количестве 36 человек, из них мальчиков было 52,7% (19 детей), девочек – 47,2% (17 человек), средний возраст детей составил 7,5±0,21 года. Все стадии проводимого нами исследования строго соответствовали законодательству Российской Федерации, международным этическим нормам и нормативным документам исследовательских организаций.
Для измерения частотно-контрастных характеристик использовался большой атлас тестовых изображений (1988 г.), который содержит набор из 16 синусоидальных тестовых решеток в диапазоне пространственных частот от 0,37 до 18 цикл/град.
Изображение каждой из решеток имеет переменный контраст от 0 до 1. Исследование проводилось при предъявлении тестовых решеток в аппарате Рота при стандартных условиях освещенности с расстояния 1,5 м. При этом школьнику демонстрировали изображение ахроматических (черно-белые) и монохроматических (красные, зеленые и синие) решеток, соответствующее определенной пространственной частоте. Отмечали тот пороговый уровень контраста, при котором ребенок обнаруживает наличие полос. Данные заносили в специальный бланк и строили график, названный видеограммой, где по оси абсцисс откладывают пространственную частоту, а по оси ординат – процент зрительной сохранности относительно нормальной контрастной чувствительности, принятой за 100%.
Особенность видеограммы заключается в том, что она содержит информацию о норме контрастной чувствительности, определенной предварительно создателями атласа. Шкала сохранности нанесена прямо на тестовое изображение. Исследование выполняли монокулярно и бинокулярно. Для получения точных результатов на тестирование каждой карты затрачивалось не менее 2 с.
Результаты исследования были подвергнуты статистической обработке с использованием пакета программного обеспечения IBM SPSS Statistics v. 22.0. Использовали следующие статистические параметры: среднее арифметическое значение, среднее квадратическое отклонение. Проводили сравнение достоверности различий или сходства между статистическими характеристиками, полученными при исследовании сравниваемых выборок (по критерию Стьюдента) при p<0,05.
Результаты.
В таблице 1 приведены показатели бинокулярной и монокулярной пространственной визоконтрастной чувствительности на ахроматический цвет детей младшего школьного возраста МНС и г. Тюмени аналогичного возраста. Установлено, что монокулярная ПКЧ у младших школьников МНС по сравнению с детьми г. Тюмени в области высоких частот значительно ниже (p<0,001). В то же время это не оказывает существенного влияния на их бинокулярное визирование в области высоких пространственных частот, а в области средних пространственных частот бинокулярное визирование ахроматического цвета у детей МНС было даже достоверно выше (p<0,05).
Проведенный анализ данных бинокулярной и монокулярной ПКЧ на ахроматический цвет у детей младшего школьного возраста МНС показал, что у них бинокулярная зрительная система в области средних пространственных частот (2,4–8,5 цикл/град) составила 94,68±1,28 по сравнению с 85,22±0,9 у детей из г. Тюмени. Очевидно, формирование бинокулярной зрительной системы у детей МНС идет быстрее, несмотря на еще явную неполноценность монокулярных зрительных систем в области высоких пространственных частот (10–18 цикл/град) – 86,46±0,63 и 103,39±3,0 соответственно. Становление монокулярной зрительной системы в области высоких пространственных частот у детей г. Тюмени опережает таковое у школьников МНС.
По сведениям литературы, бинокулярная зрительная система формируется быстрее монокулярных зрительных систем и опережает их развитие [16]. Учитывая вышесказанное, можно констатировать тот факт, что во втором периоде детства функциональная активность нейронов Х-типа достоверно выше Y-нейронов и, соответственно, страдает восприятие целостного образа. При анализе различий между показателями бинокулярной и монокулярной ПКЧ в разных диапазонах пространственных частот достоверное снижение ПКЧ было установлено только в области низких частот (80,92±1,28 и 88,14±1,04 соответственно при p<0,05). При анализе бинокулярной ПКЧ на монохроматические основные цвета установлено (табл. 2), что разброс относительного отклонения (сигмы) среднего значения у монохроматических цветов и ахроматического цвета принципиально не отличается и в среднем составил 16,9±1,23 на зеленый цвет, 13,18±0,87 на красный и 14,09±0,69 на синий цвет.
Если сравнивать бинокулярную ПКЧ на ахроматические и монохроматические цвета в зависимости от пространственных частот, необходимо отметить, что в области высоких пространственных частот (10–18 цикл/град) у детей становление восприятия синего цвета несколько отстает, что не наблюдается в области низких пространственных частот (0,37–1,7 цикл/град). В то же время в области средних частот (2,4–8,5 цикл/град) восприятие всех монохроматических цветов значительно отстает, особенно зеленого цвета (78,88±0,53 в сравнении с ахроматическим цветом – 94,68±1,28 цикл/град). По-видимому, ориентация бинокулярной зрительной системы у детей младшего школьного возраста в области высоких пространственных частот идет опережающими темпами.
Известно, что различие показателей ПКЧ к красным и синим синусоидальным решеткам в диапазоне 2–11 цикл/град характеризует степень светорассеивания преломляющих сред оптической системы, что основано на известном в волновой оптике явлении: излучение в коротковолновой части спектра рассеивается больше, чем в длинноволновой части, контраст красной синусоидальной решетки на сетчатке после прохождения через рассеивающую среду будет больше, чем синей [17].
Таким образом, у младших школьников в первую очередь развиваются монокулярные зрительные системы за счет высокого фовеального зрения.
Обсуждение
Пространственная визоконтрастная чувствительность на ахроматический цвет в области высоких частот у детей не отличается от аналогичного показателя у взрослого человека. В то же время наблюдаются неполноценность восприятия предметов в области низких пространственных частот и становление бинокулярного зрения. Очевидно, в младшем школьном возрасте МНС в процессе их роста и развития в первую очередь развиваются монокулярные зрительные системы за счет формирования полноценности функционирования нейронов Х-типа, связанные в основном с монокулярной областью сетчатки.
Выявленный факт свидетельствует о том, что у детей МНС восприятие коротковолновой и длинноволновой области излучения света имеет более важное биофизическое и психофизиологическое значение и создает предпосылки уже в младшем школьном возрасте для качественного анализа контуров предметов. Последнее можно связать с образом жизни МНС в специфических условиях ландшафтного проживания, а также с климатогеографическими особенностями региона проживания, с коротким летним периодом и соответственно меньшим значением зеленого спектра светового излучения на организм человека.
Выводы
У младших школьников малочисленных народов Севера формирование пространственной контрастной чувствительности происходит быстрее и явно опережает развитие детей г. Тюмени.
Монокулярная пространственная контрастная чувствительность у малочисленных народов Севера по сравнению с детьми г. Тюмени в области высоких частот значительно ниже, a бинокулярная в области средних пространственных частот формируется быстрее.
Бинокулярная пространственная контрастная чувствительность на монохроматические основные цвета не отличается друг от друга. В области высоких пространственных частот (10–18 цикл/град) у детей становление восприятия синего цвета несколько отстает, что не наблюдается в области низких пространственных частот (0,37–1,7 цикл/град). В то же время в области средних частот (2,4–8,5 цикл/град) восприятие всех монохроматических цветов значительно отстает, особенно зеленого цвета (78,88±0,53 в сравнении с ахроматическим цветом – 94,68±1,28 цикл/град).
© Кошуба М.А., Петров С.А., 2022
Информация об авторах
Мария Андреевна Кошуба, аспирант, oofd@med-to.ru, https://orcid.org/0000-0002-5339-0642
Сергей Анатольевич Петров, д.м.н., профессор, tumiki@ yandex.ru, http://orcid.org/0000-0002-1566-2299
Author’s information
Mariya A. Koshuba, Postgraduate PhD Student, oofd@med-to. ru, https://orcid.org/0000-0002-5339-0642.
Sergey A. Petrov, Doctor of Medical Science, Professor, Head of Department of Bioresources of the Cryosphere, tumiki@yandex. ru, http://orcid.org/0000-0002-1566-2299
Вклад авторов в работу:
С.А. Петров: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.
М.А. Кошуба: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста.
Author’s contribution:
S.A. Petrov: significant contribution to the concept and design of the work, editing, final approval of the version to be published.
M.A. Kоshuba: significant contribution to the concept and design of the work, collection, analysis and processing of material, statistical data processing, text writing.
Финансирование: Исследование выполнено в рамках работ по государственному контракту № 601-19/36к.
Авторство: Все авторы подтверждают, что они соответствуют действующим критериям авторства ICMJE.
Согласие пациента на публикацию: Законными представителями каждого ребенка, участвующего в исследовании, согласно законодательству Российской Федерации, было подписано информированное согласие, соответствующее требованиям ФЗ № 5487-1 от 22 июля 1993 г. «Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан» и Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации. Каждому участнику исследования присваивался индивидуальный код, по которому он проходил в базе данных.
Конфликт интересов: Отсутствует.
Funding: The study was carried out as part of the work under the state contract No. 601-19/36k.
Authorship: All authors confirm that they meet the current ICMJE authorship criteria.
Patient consent for publication: The legal representatives of each child participating in the study, according to the legislation of the Russian Federation, signed an informed consent conforming to the requirements of Federal Law No. 5487-1 of July 22, 1993 «Fundamentals of the Legislation of the Russian Federation on the protection of citizens’ health» and the Helsinki Declaration of the World Medical Association. Each participant of the study was assigned an individual code, according to which he passed in the database.
Conflict of interest: Тhere is no conflict of interest.
Поступила: 06.09.2021
Переработана: 21.02.2022
Принята к печати: 10.03.2022
Originally received:: 06.09.2021
Final revision: 21.02.2022
Accepted: 10.03.2022
