Окулографические маркеры абнормальных состояний оператора на моделях плавного прослеживания цели и дискретного появления/исчезновения стимула * 439
Захарченко Д. В., кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория нейробиологии сна и бодрствования, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, Россия, dz-ihna@mail.ru Дорохов В.Б., доктор биологических наук, заведующий Лабораторией Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, Россия, vbdorokhov@mail.ru
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.
* 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»).
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
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
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
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
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
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).
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
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).
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).
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).
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
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
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).
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
LemosJ., Eggenberger E. Saccadic intrusions: review and update // Current
opinion in neurology. 2013. Vol. 26. № 1. P. 59-66. doi:
10.1097/WCO.0b013e32835c5eld
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
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
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
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
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
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
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
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
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