Окулографические маркеры абнормальных состояний оператора на моделях плавного прослеживания цели и дискретного появления/исчезновения стимула ^{* 525}

В статье рассматривается возможность использования параметров окуломоторных реакций в качестве маркеров, пригодных для автоматической оценки, распознавания и непрерывного мониторинга функционального состояния оператора (водителя, диспетчера и т. д.). На моделях плавного прослеживания цели и дискретного появления/исчезновения стимула произведена экспериментальная оценка возможности распознавания абнормальных состояний оператора и вызываемых ими нарушений деятельности. Проанализированы и описаны изменения зрительно-моторных реакций под действием алкоголя (1 грамм 96% алкоголя на килограмм веса тела испытуемого): изменения латентного периода макросаккад и моторной реакции, изменения средней мгновенной скорости макросаккад, изменения времени реакции. Проанализированы изменения плавности прослеживания цели, вызванные алкогольным опьянением. Выделены окуломоторные реакции, пригодные в качестве маркеров для диагностики изменения функционального состояния оператора и диагностики нарушений операторской деятельности.

Ключевые слова: видеоокулография, траектория взгляда, целевой объект, саккада, фиксация, алкоголь, оператор , функциональные состояния, зрительное восприятие, плавное прослеживание

Рубрика: Психология восприятия

Тип: научная статья

* Работа выполнена при финансовой поддержке Российского гуманитарного научного фонда (проект № 1406-00652 «Изменение параметров зрительно-моторной координации под действием алкоголя у операторов и водителей транспортных средств»).

DOI: http://dx.doi.org/10.17759/exppsy.2016090105

1. AvilaM.T.,SherrJ.D.,HongE.,MyersC.S., ThakerG.K. Effects ofnicotine on leading saccades during smooth pursuit eye movements in smokers and nonsmokers with schizophrenia // Neuropsychopharmacology: official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 2003. Vol. 28. № 12. P. 2184­2191. doi:10.1038/sj.npp. 1300265
2. Baloh R.W., Honrubia V., Sills A. Eye-tracking and optokinetic nystagmus. Results of quantitative testing in patients with well-defined nervous system lesions // The Annals of otology, rhinology, and laryngology. 1977. Vol. 86. № 1. P. 108-114. doi: 10.1177/000348947708600119
3. Bittencourt P.R., Gresty MA., Richens A. Quantitative assessment of smooth-pursuit eye movements in healthy and epileptic subjects //Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 1980. Vol. 43. № 12. P. 1119-1124. doi:10.1136/jnnp.43.12.1119
4. Boraston Z., Blakemore S.-J. The application of eye-tracking technology in the study of autism // The Journal of Physiology. 2007. Vol. 581. № 3. P. 893-898. doi:10.1113/jphysiol.2007.133587
5. Dalton K.M., Nacewicz В.М., Johnstone Т., Schaefer H.S., Gemsbacher MA., Goldsmith H.H., Alexander A.L., Davidson R.J. Gaze fixation and the neural circuitry of face processing in autism // Nature neuroscience. 2005. Vol. 8. № 4. P. 519-526. doi:10.1038/nnl421
6. Dinges D.F., Mallis MM., Maislin G., Powell I.V. Evaluation of techniques for ocular measurement as an index of fatigue and the basis for alertness management. 1998 [Electronic edition], URL: http://ntl.bts.gov/ lib/21000/21900/21955/PB99150237.pdf (accessed 25.03.2016).
7. Dorrian J., Lamond N., Kozuchowski K., Dawson D. The driver vigilance telemetric control system (DVTCS): Investigating sensitivity to experimentally induced sleep loss and fatigue // Behavior research methods. 2008. Vol. 40. № 4. P. 1016-1025. doi:10.3758/BRM.40.4.1016
8. Edwards D.J., Sirois B., Dawson Т., Aguirre A., Davis B., Trutschel U. Evaluation of fatigue management technologies using weighted feature matrix method [Electronic edition] // Proceeding of the Fourth International Driving Symposium on Human Factors in Driver Assessment, Training and Vehicle Design. 2007. URL: http://drivingassessment.uiowa.edu/DA2007/PDF/026_EdwardsSorois.pdf (accessed 25.03.2016).
9. Hartley L., Horberry Т., Mabbot N. Review of fatigue detection and prediction technologies. National Road Transport Commission. Melbourne, Australia 2000 [Electronic edition]. URL: https://www.researchgate. net/profile/Laurence_Hartley2/publication/238308422_REVIEW_OF_FATIGUE_DETECTION_ AND_PREDICTION_TECHNOLOGIES/links/00b7d52c7b6bf34a63000000.pdf (accessed 25.03.2016).
10. Heitmann A., Guttkuhn R., Aguirre A., Trutschel U., Moore-Ede M. Technologies for the monitoring and prevention of driver fatigue [ Electronic edition] // Proceedings of the F irst International Driving S ymposium on Human Factors in Driver Assessment, Training and Vehicle Design. 2001. P. 81-86. URL: https:// www.researchgate.net/profile/Udo_Trutschel/publication/233389964_TECHNOLOGIES_FOR_THE_ MONITORING_AND_PREVENTION_OF_DRIVER_FATIGUE/links/Ofcfd50al3bf28da3eOOOOOO. pdf (accessed 25.03.2016).
11. Holzman P.S., Proctor L.R., Levy D.L., Yasillo N.J., Meltzer H.Y., Hurt S.W. Eye-tracking dysfunctions in schizophrenic patients and their relatives // Archives of General Psychiatry. 1974. Vol. 31. № 2. P. 143-151. doi:10.1001/archpsyc. 1974.01760140005001
12. Holzman P.S., Levy D.L. Smooth pursuit eye movements and functional psychoses a review // Schizophrenia Bulletin. 1977. Vol. 3. № 1. P. 15-27. doi: 10.1093/schbul/3.1.15
13. Kerick S., Metcalfe J., Feng Т., Ries A., McDowell K. Review of Fatigue Management Technologies for Enhanced Military Vehicle Safety and Performance. 2013 [Electronic edition], URL: www.dtic.mil/cgi-bin/ GetTRDoc?AD=ADA588261 (accessed 25.03.2016).
14. Kuechenmeister С A., Linton P.H., Mueller Т. V., White H.B. Eye tracking in relation to age, sex, and illness // Archives of General Psychiatry. 1977. Vol. 34. № 5. P. 578-579. doi:10.1001/archpsyc,1977.01770170088008
15. LemosJ., Eggenberger E. Saccadic intrusions: review and update // Current opinion in neurology. 2013. Vol. 26. № 1. P. 59-66. doi: 10.1097/WCO.0b013e32835c5eld
16. Levy D.L., Sereno A.B., Gooding D.C., O’Driscoll GA. Eye tracking dysfunction in schizophrenia: characterization and pathophysiology // Behavioral Neurobiology of Schizophrenia and Its Treatment. 2010. Р. 311-347. doi: 10.1007/7854_2010_60
17. Lipton R.B., Levin S., Holzman P.S. Horizontal and vertical pursuit eye movements, the oculocephalic reflex, and the functional psychoses // Psychiatry Research. 1980. Vol. 3. № 2. P. 193-203. doi: 10.1016/0165- 1781(80)90036-0
18. Litvinova A.S., Ratmanova P.O., Evina E.I., Bogdanov R.R., Kunitsyna A.N., Napalkov DA. Age-related changes in saccadic eye movements in healthy subjects and patients with Parkinson’s disease // Human Physiology. 2011. Vol. 37. № 2.161-167. doi: 10.1134/S0362119711010117
19. Marple-Horvat D.E., Cooper H.L., Gilbey S.L., Watson J.C., Mehta N., Kaur-Mann D., Wilson М., Keil D. Alcohol badly affects eye movements linked to steering, providing for automatic in-car detection of drink driving //Neuropsychopharmacology. 2008. Vol. 33. P. 849-858. doi:10.1038/sj.npp,1301458
20. Mialet J.P., Pichot P. Eye-tracking patterns in schizophrenia: An analysis based on the incidence of saccades // Archives of General Psychiatry. 1981. Vol. 38. № 2. P. 183-189. doi:10.1001/ archpsyc. 1981.01780270069009
21. Mrotek LA., Soechting J.F. Target interception: hand-eye coordination and strategies // Journal of Neuroscience. 2007. Vol. 27. № 27. P. 7297-7309. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2046-07.2007
22. Nilsson M.H., Patel М., Rehncrona S., Magnusson М., Fransson P.-А., others Subthalamic deep brain stimulation improves smooth pursuit and saccade performance in patients with Parkinson’s disease // Journal of neuroengineering and rehabilitation. 2013. Vol. 10. № 1. P. 33. doi: 10.1186/1743-0003-10-33
23. Shagass C., Roemer R., Amadeo M. Eye-tracking performance and engagement of attention // Archives of General Psychiatry. 1976. Vol. 33. № 1. P. 121-125. doi:10.1001/archpsyc,1976.01770010077015
24. Stem JA., Boyer D., Schroeder D. Blink rate: a possible measure of fatigue // Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society. 1994. Vol. 36. № 2. P. 285-297. doi: 10.1177/001872089403600209
25. Wright N., Stone B., Horberry Т., Reed N. and others. A review of in-vehicle sleepiness detection devices. 2007 [Electronic edition]. URL: http://www.neurocom.ru/pdf/press/report_rssb_russian.pdf (accessed 25.03.2016).