В основе этого метода лежит использование собственных электрических свойств глазного яблока. По своей физической природе оно является диполем, в котором роговица относительно сетчатки электроположительна. Электрическая ось глазного яблока примерно совпадает с оптической осью и, следовательно, может служить индикатором направления взора.
Изменение разности потенциалов между роговицей и сетчаткой (корнеоретинальный потенциал), сопровождающее перемещение глаз, обнаруживается через изменение потенциала в тканях, прилегающих к глазнице.
Движения глаз регистрируются с помощью электродов, которые устанавливаются крестообразно вокруг глазной впадины. Электроды, расположенные около височного и носового угла глазной щели, регистрируют горизонтальную составляющую;электроды, расположенные около верхнего и нижнего края глазной впадины —вертикальную составляющую движений глаз. Когда глаз находится в «позиции покоя», электроды расположены примерно одинаково как от положительного роговичного полюса, так и от отрицательного. При повороте глаза одни из электродов оказывается ближе к переднему положительному полюсу, а другой —к заднему;соответственно, первый электрод становится электроположительным, а второй —электроотрицательным. Знак потенциала отражает направление, величина изменения разности потенциалов —угол поворота глаз;при этом величина изменения корнеоретииального потенциала и угол поворота глаз связаны прямопропорциональной (линейной) зависимостью (Лурье, 1965). Согласно имеющимся данным, линейность сохраняется в диапазоне ±20°, причем существует некоторое рассогласование между значениями вертикальной и горизонтальной составляющих.
Электрический сигнал, возникающий в ходе поворота глаз, может быть усилен с помощью усилителей переменного или постоянного тока. Первые целесообразны при изучении скорости саккадическнх движений, вторые —при изучении паттернов глазодвигательных фиксаций, или маршрутов осмотра объектов. Обычно усиленный (и преобразованный) сигнал выводится либо на экран осциллоскопа (дисплея), либо на ленту самопишущего регистрирующего устройства (в том числе и на двух - коордииатный самописец). Точность электроокулографии во многом зависит от времени регистрации. Чем дольше длится измерение, тем больше смещения нуля, связанные с использованием усилителей постоянного тока и наличием внешних биоэлектрических или фотоэлектрических влияний. При записях отдельных скачков глаз точность регистрации колеблется в пределах 1 - 1,5° Непрерывное время разового измерения —5 - 7с;каждое последующее измерение предполагает корректировку дрейфа нуля. Как показывает практика, электроокулография эффективна при изучении маршрутов обзора объектов, имеющих большие угловые размеры (15 - 20°);точность дифференцировок мелких деталей —3 - 5° (Митькин, 1974). Существенными факторами, влияющими на точность измерений, являются анатомия лица и индивидуальные особенности окуломоторного аппарата, время адаптации к условиям проведения эксперимента, плохой контакт электродов с поверхностью кожи, общее состояние человека (например, повышенная возбудимость), повышенное потоотделение, частота моргания и другие. Необходимо отметить, однако, что совершенствование усилительной техники, разработка соответствующих способов выделения биоэлектрического сигнала из шума, применение аналоговых и дискретных преобразований биоэлектрических процессов на линии эксперимента позволяет преодолевать отрицательное влияние внешних факторов регистрации, повышать точность и надежность выполняемых измерений (Владимиров, 1972;Назаров, Романюта, 1972).
Несмотря на сравнительно невысокую точность, электроокулография обладает рядом существенных преимуществ: она не требует прикосновений к глазному яблоку, допускает незначительные движения головы, проводится как на свету, так и в темноте, может осуществляться дистанционно. Главное состоит в том, что она не нарушает естественных условий зрительной активности и в принципе может продолжаться неограниченное время;этим определяется полезность использования электроокулографии как в лабораторном, так и в естественном эксперименте, например, в кабине самолета или на рабочем месте оператора АЭС.
Методики электроокулографического исследования, техника регистрации движений глаз и соответствующая аппаратура подробно описаны в работах А. А. Митькииа (1970;1974), А. Д. Владимирова (1972), А. И. Назарова и В. Г. Ромаиюты (1972).
Разработка метода электроокулографии началась в 30 - 40 - х годах в США и в странах Западной Европы. С середины 50 - х годов он получил распространение в России (Леушииа, 1965, 1958;Загорулько, 1959).
Используя электроокулографию, Л. И. Леушина (1955, 1958) обнаружила связь амплитуды и латентного периода саккад со зрительной оценкой расстояния и дифференцированием форм. Систематический экспериментальный анализ этой связи позволил заключить, что в процессе восприятия движения глаз выполняют установочную, а не измерительную или построительную функцию (Леушина, 1965, 1966).
Б. X. Гуревич исследовал особенности саккадических движений глаз на свету в условиях зрительного восприятия объектов и в темноте (Гуревич, 1961, 1971). Он показал, что независимо от характера оптической афферентации фиксационные повороты глаз подчинены заданной цели, причем процесс целевого регулирования имеет иерархическую (двухуровневую) структуру. На основании полученных данных автор предложил принципы построения новой модели пространственного зрения. Метод электроокулографии был положен Ю.Б. Гиппеирейтер (1964) в основу исследования временных характеристик процессов обнаружения и идентификации объекта в зрительном поле. Эти исследования выявили связь латентного периода саккады с ее направлением, а также зависимость продолжительности фиксационной саккады от эксцентриситета вновь появляющегося объекта.
Маршруты движений глаз при выполнении различных классов познавательных задач изучались Р.Н. Лурье (1963, 1965), А.Д. Владимировым (1965), Э.С. Бобровой и Е.Д. Хомской (1968), А.И. Подольским (1978) и др.
Анализ движений глаз в процессе формирования перцептивных действий выполнен А.И. Подольским (Лернер, Подольский, 1974;Подольский, 1978). Он показал, что в основе симультанного (одномоментного) опознания лежит сукцессивно развернутое зрительное действие;выявлены закономерности становления симультанного опознания и условия планомерного перехода от сукцессивного восприятия к симультанному. Достаточно эффективно метод электроокулографии применяется при изучении раннего (начиная с двухнедельного возраста) онтогенеза зрительных функций человека (Рис. 1.28). Он позволяет проследить становление окуломоторной системы в онтогенезе, роль в этом процессе перемещения объектов и их антиципации (Сергиенко, 1992), особенности развития функциональной структуры поля зрения (Митькин, Сергиенко, Ямщиков, 1978), бинокулярного восприятия (Козлова, 1978), закономерности зрительно - вестибулярных взаимодействий у младенцев (Митькин, 1988). Результаты этих исследований показывают, что в раннем онтогенезе зрительные функции проходят два этапа. На первом (от рождения до 6 недель)реализуются генетически заданные формы зрительной и окуломоторной активности, которые обеспечивают глобально адекватную оценку пространственных свойств и отношений среды;она осуществляется на субкортикальном уровне ЦНС. На втором этапе (начиная с 3 - 4 месяцев) зрительные функции подстраиваются к условиям жизнедеятельности, а генетические программы «обрастают» вновь формируемыми связями;подключение кортикальных уровней обеспечивает детальную оценку зрительно воспринимаемой среды. Стратегии поиска значимого элемента среды у детей младшего, среднего и старшего дошкольного возраста исследована Л.А. Венгером (1969).
Возможность последующего преобразования биоэлектрического сигнала о движении глаз является одним из условий проведения управляемого эксперимента —такого, в котором его ход определяется не только заданной программой предъявления стимульного материала и регистрации ответов, но и состоянием испытуемого (в частности состоянием его окуломоторного аппарата) в текущий момент времени. Способ экспозиции теста в зависимости от положения глаз наблюдателя, описан в работах А. И. Назарова (Назаров, Романюта, 1972;Логвиненко, Назаров, Мещеряков, 1979). Разработанная им методика позволила специфицировать закономерности зрительного восприятия до, во время и после выполнения саккады и сформулировать представления о природе эфферентных регуляций в зрительной системе (Назаров, Гордеева, Романюта, 1972;Гордеева, Назаров, Романюта, Яровинский, 1972).
Наконец, отметим сравнительно легкую сочетаемость электроокулографии с другими методами и экспериментальными процедурами. В частности, в исследованиях В. М. Гордон (Зинченко, Вдовина, Гордон, 1975;Гордон, 1976) наряду с движениями глаз регистрировались энцефалограмма затылочной области с выделением альфа - ритма, электромиограмма мышц нижней губы, речевые ответы испытуемого. Комплексная регистрация динамики различных параметров индивида (полиграфия) позволяет раскрыть тонкие механизмы функциональной структуры решения комбинаторных задач, в частности, соотношение внешних и внутренних (викарных) перцептивных действий.
В отличие от фотоэлектрического метода электорокулография относится к категории самых распространенных средств исследования глазодвигательной активности человека в процессах познания и деятельности. Благодаря относительной простоте, Удобству для испытуемого и невысокой стоимости оборудования он имеет широкую сферу применения, которая включает ранний онтогенез перцептивных функций, нарушение гнознса и моторики у больных с поражением центральной нервной системы и деятельность операторов АСУ. Данный метод позволяет измерять все основные параметры окуломоторной макроактивности, но не очень приспособлен для оценки точной координатной «привязки глаза к позиции элементов зрительного поля и анализа торзионных движений. Регуляция саккадических и плавных прослеживающих движений глаз, взаимосвязь зрительного восприятия пространства и окуломоторной активности наблюдателя, структура зрительного поля, становление зрительных функций и действий, динамика обнаружения и идентификации объектов, вестибулоокуломоторные отношения, эффекты саккадического и парасаккаднческого подавления, структура и динамика решения наглядно - действенных задач —основные предметные области, допускающие активное использование методов электроокулографни.