Нормирование параметров глазодвигательных реакций при диагностике свойств внимания с использованием буквенного теста

В нашем исследовании предлагается решение проблемы нормирования параметров глазодвигательных реакций в разных возрастных группах с помощью буквенного теста с использованием технологии окулографии, что позволит расширить варианты диагностики и более объективно описывать как сам процесс внимания, так и его свойства.

Цель исследования

Целью исследования является нормирование параметров глазодвигательных реакций при диагностике свойств внимания с использованием буквенного теста.

Методологически предлагаемое исследование базируется на понимании процесса внимания через его функциональное значение, которое заключается в осуществлении отбора нужной информации и обеспечении избирательных программ действий с сохранением постоянного контроля за их протеканием (Фаликман, 2006). Внимание не имеет собственного содержания, так как всегда привязано либо к сенсорно-перцептивным функциям (процессу восприятия), либо к процессу мышления. Именно данные характеристики определяют основные функции внимания – селективную (отбор информации) и функцию сосредоточения и устойчивости (Фаликман, 2006).

Такое понимание процесса внимания с точки зрения его функционирования раскрывается в положениях теории селективного внимания (теории интеграции отличительных признаков) Э. Трейсман. Процесс внимания является интегративным, непосредственно связанным с восприятием и памятью. Внимание обеспечивает процесс восприятия – посредством двухстадийной обработки информации (стадия предвнимания, стадия сфокусированного внимания) и подключением памяти для идентификации кодированных образов (перцептивных примитивов) с последующей интеграцией признаков в единый стимул. На стадии предвнимания, есть ограниченное окно приёма (объём внимания), через которое происходит его распределение и первичная обработка информации (поиск перцептивных примитивов), с задействованием прошлого опыта. После прохождения стадии предвнимания процессы фокусируются на задаче комбинации примитивов с помощью сличения каждого найденного признака со следами и интеграции их в один стимул. Эти процессы происходят на стадии сфокусированного внимания и осуществляются с помощью предварительного поиска примитивных признаков (концентрации внимания), направленности на данный процесс (направленность внимания) и сосредоточении на данном конкретном процессе (устойчивость).

Учитывая отсутствие собственного содержания в процессе внимания, задача его оценки (психологической диагностики) заключается в поиске таких критериев, которые позволят определить участие внимания в конкретном практическом действии – ментальном или физическом. В соответствии с систематизацией критериев Ю.Б. Гиппенрейтер (2004), последние подразделяются на три группы:

1. Феноменальные критерии, участвующие в сознании.
2. Поведенческие критерии, характеризующие связь внимания с внешне-двигательными и позно-тоническими проявлениями (реакциями).
3. Продуктивные критерии, включающие познавательный, мнемический и исполнительский, которые участвуют в продуктивной деятельности (Рисунок 1).

Рисунок 1. Схема концептуальной модели исследования свойств внимания в критериальной системе

Феноменальные критерии внимания реализуются на стадии предвнимания и характеризуют объем и распределение внимания. В качестве показателя распределения внимания выступает количество верно определенных стратегий расположения слов. Объем внимания в рамках предлагаемой системы критериев характеризуется таблицами, включающими в себя 49 печатных букв (7х7 ячеек), содержащими слова целевые слова. Продуктивные критерии внимания (познавательный, мнемический исполнительский) соответствуют стадии сфокусированного внимания (Рисунок 2).

Рисунок 2. Схема диагностических параметров критериев внимания

Познавательный критерий, характеризующий концентрацию внимания, оценивается через общее количество слов, названных испытуемым по всем стимульным таблицам (процедура включает всего шесть таблиц). Оценка мнемического критерия внимания, характеризующего его направленность, осуществлялась через расчет количества верно идентифицированных слов по стимульным таблицам (так как каждая из таблиц содержит одно целевое слово, которое необходимо идентифицировать и назвать). Исполнительский критерий внимания, характеризующий устойчивость, оценивался через количество допущенных ошибок по всем стимульным таблицам (ошибками являются не полностью идентифицированные слова).

В качестве психодиагностических показателей поведенческих критериев внимания выступали параметры глазодвигательных реакций. При предъявлении стимульного материала на электронном носителе (планшете, мониторе ноутбука, мониторе компьютера и др.) такие характеристики, как уровень контрастности и яркости, а также уровень пульсации, влияют на скорость утомляемости глаз, что, в свою очередь, затормаживает процессы восприятия и внимания (Муравьева, Пронин, Шелепин, 2010; Айзятова, 2023). Взаимосвязь глазодвигательных реакций и внимания подтверждена в целом ряде исследований (Величковский, Крук и др.). Измеряемыми параметрами глазодвигательных реакций, характеризующими внимание, являются: время до первой фиксации на области интереса; количество фиксаций до первой фиксации на области интереса; продолжительность первой фиксации на области интереса; средняя продолжительность фиксаций на области интереса; общее время просмотра области интересов; средняя амплитуда саккад на области интереса; общая длина пути сканирования области интереса; число возвратов в область интереса; общее количество фиксаций на области интереса.

Материалы и методы

В исследовании приняли участие 175 человек возрастом от 16 до 60 лет (86 женщин и 36 мужчин). Исследование осуществлялось на основании письменного информированного согласия. Все испытуемые были разделены на исследовательские группы в соответствии с возрастной периодизацией, принятой ВОЗ: юношеский возраст (16-21 год) – 62 человек; молодой возраст (22-44 года) – 54 человек, средний возраст (45-60 лет) – 59 человек.

Процедура исследования состояла из трех этапов. На первом этапе осуществлялась разработка стимульного материала буквенного теста для исследования свойств внимания с использованием метода окулографии. Задачей второго этапа являлась оценка параметров глазодвигательных реакций при диагностике свойств внимания с использованием буквенного теста, а также корректурной пробы, теста Мюнстерберга и методики отыскивания чисел с фиксацией параметров глазодвигательных реакций. Задачей третьего этапа являлась оценка внешней валидности буквенного теста путем расчета коэффициентов корреляции показателей свойств внимания буквенного теста с показателями свойств внимания, полученными по результатам выполнения теста Мюнстерберга, методики «корректурная проба» и методики отыскивания чисел с использованием оулографа. Для того, чтобы не было перенапряжения внимания, исследование проводилось в два дня с перерывом в исследовании от 1 до 3 дней. В первый день осуществлялось исследование свойств внимания при выполнении буквенного теста (являющегося авторской разработкой) с фиксацией параметров глазодвигательных реакций и выполнение корректурной пробы. Второй день предполагал также исследование внимания с использованием метода окулографии при отыскивании чисел (по таблицам Шульте) и выполнение теста Мюнстерберга. Время проведения исследования: будние дни с 11:00 до 15:00.

Разработанный стимульный материал буквенного теста представляет собой стимульные таблицы размером 7х7 ячеек (810 x 758мм) в количестве 6 штук с набором букв. Каждая таблица содержит по одному целевому слову (существительное или глагол), длина которого составляет от 6 до 8 букв. Целевые слова в каждом стимуле расположены по определенной стратегии и видоизменяются по степени сложности расположения слова, количеству букв в целевом слове, части речи. В таблице 1 и 2 целевые слова, состоят из 7 букв, представлены глаголами, подчиняются принципам чтения (читаются с лево направо) и расположены в центральной части таблицы(1таблица) и со смещением на один ряд вниз от центра (2 таблица). В таблицах 3 и 4 расположение слов представлено ломанной линей, которая меняет направление только под прямым углом, состоят из 7 букв, часть речи –существительные. Целевые слова в таблицах 5 и 6 представлены разными частями речи и состоят из разного количества букв, 5 таблица – глагол, 6 букв, 6 таблица – существительное, 8 букв, стратегии расположения слова в таблице одинаковы: слово разделено в 2-х направлениях, первая часть читается с лево направо, далее меняет направление под прямым углом (Рисунок 3).

Рисунок 3. Стимульный материал буквенного теста для исследования свойств внимания

Приступая к исследованию свойств внимания с использованием разработанного буквенного теста, испытуемым давалась следующая инструкция: «Перед Вами сейчас на экране будут последовательно появляться таблицы с буквами. Ваша задача – на каждой таблице найти максимально длинное слово. При этом, Вы также называете все слова, которые смогли найти. Время ограничено.». Согласно процедуре исследования, разработанные стимульные таблицы с целевыми словами буквенного теста предъявлялись на экране компьютера (каждая таблица предъявлялась по порядку на 15 секунд). За это время респонденты должны были назвать слова, которые они смогли обнаружить в стимульной таблице. Каждая стимульная таблица сменялась нейтральным стимулом, представленным фиксационным крестом расположенном на сером фоне, во время которого респонденты могли сделать паузу и продолжить дальше по готовности. Ответы фиксировались экспериментатором.

Для считывания параметров глазодвигательных реакций при выполнении буквенного теста был использован программно-аппаратный комплекс «Айтрекер GazePoint GP3» с рабочей частотой 150 гц.

Далее испытуемым предлагалось пройти еще три теста – буквенный вариант корректурной пробы, тест Мюнстерберга и методику отыскивания чисел с использованием окулографа. Между выполнением предложенных методик делалась пауза 7-10 минут

Количественная и качественная обработка данных осуществлялась с использованием программного приложения Excel и пакета прикладных статистических программ.

Результаты исследования

Для получения качественных и количественных результатов, полученных с помощью окулографа, на каждой из стимульных таблиц нами была выделена область интереса (фрагмент таблицы с целевым словом).

В результате, было получено, что статистически значимыми показателями на разных возрастных этапах являются (при p < 0.05): показатели количества фиксаций до первой фиксации на области интереса, время фиксаций до первой фиксации на области интереса, длина общего пути сканирования, общее количество саккад на области интереса и общее время просмотра области интереса (таблица 1).

Таблица 1. Показатели значимости различий по параметрам глазодвигательных реакций по возрастным группам при выполнении буквенного теста

Полученные результаты указывают на увеличение показателей по параметрам глазодвигательных реакций в сторону больших значений по мере увеличения возраста. В совокупности данные показатели дают увеличение рассеивания внимания по представленным стимулам в процессе выполнения задачи на поиск с ограниченным временем просмотра, что предположительно может качественно и количественно отражаться на показателях внимания, снижая его концентрацию.

Такие показатели как общее количество саккад на области интереса и общее время просмотра в старших возрастных группах значимо меньше, чем в группе от 16 до 21 года. Общее количество саккад на области интереса так же, как и общее время просмотра области интереса, в целом указывает на продолжительность поискового исследования в конкретной области, где было расположено целевое слово на каждой из стимульных таблиц и информационной ценностью воспринимаемых объектов (букв) в процессе сравнения и их идентификации. Снижение данных показателей, дает возможность интерпретировать этот факт, как беглый зрительный просмотр области, с субъективным определением данной области как области с нерелевантной информацией, что также может отражать параметры свойств внимания респондентов. Но, стоит отметить, что показатель общей длины пути сканирования области интереса, в группах возрастного периода от 22 до 44 и от 45 до 60 значимо выше, чем в возрасте 16-21 год. Данный показатель определяет исследование области интереса как более длительное. Более длительный просмотр, гипотетически, должен увеличивать эффективность поиска правильного ответа, а с учетом того, что областью интереса нами было определенно все слово целиком, открытым остается вопрос о том, насколько это является показателем так называемой «слепоты по невниманию» или это больше связанно с определением испытуемыми воспринимаемой информации как менее ценной, бессвязной, что связанно с механизмом идентификации происходящим на определенной стадии в процессе внимания тех самых перцептивных примитивов, которые в дальнейшем складываются в конкретный образ (слово) благодаря подключению процесса памяти. Группа от 16 до 21 года в соответствии с данным параметром глазодвигательных реакций имеет показатели значимо ниже, но при этом их эффективность нахождения правильного целевого слова, в результате качественного анализа более высокая. Выявленный фактор может вариативно говорить о том, что воспринимаемая информация оказалась быстрее распознана, как более ценная, что качественно повлияло на эффективность, или же эффективность обеспечивается не более длительным рассматривание конкретной области для решения задач, а более высокими по скорости реализации свойствами внимания, участвующими в данном процессе. Примеры результатов исследуемых параметров глазодвигательных реакций в процессе выполнения буквенного теста представлены на рисунке 4.

Рисунок 4. Примеры результатов исследуемых параметров глазодвигательных реакций в процессе выполнения буквенного теста

Также нами была проведена проверка внутренней согласованности и уточнение взаимосвязанных параметров буквенного теста. В качестве инструмента был выбран статистический метод факторного анализа с varimax-вращением (р ˂ 0.05). Результаты факторного анализа буквенного теста представлены в таблице 2.

Таблица 2. Схема результатов факторного анализа (Varimax raw) со значимыми коэффициентами по каждому фактору показателей глазодвигательных реакций по буквенному тесту

Рис. 5. Схема результатов факторного анализа (Varimax raw) со значимыми коэффициентами по каждому фактору показателей глазодвигательных реакций по буквенному тесту.

В результате выявилось по три фактора для каждой возрастной группы со значимыми коэффициентами по параметрам глазодвигательных реакций: объемно-временной фактор, фактор переключаемости и фактор концентрации-рассеивания взора. Объемно-временной фактор определяется общими количественными показателями статических и динамических (временных) показателей распределения взора. Показатели связаны между собой последовательно, так как временной показатель заканчивается контрольной точкой – фиксацией (время предшествует фиксации взгляда). В зависимости от их числового выражения в процессе считывания глазодвигательных реакций они могут отражать информационное содержание ограниченного окна приема на стадии предвнимания. В факторе переключаемости отражается отрицательная взаимосвязь с показателями количества саккад и фиксаций на области интереса, общим временем просмотра области интереса, а также числом возвратов в область интереса (для группы в возрасте 22-44 года). Минимизация рассеивания взора на области стимульного материала не представляющей релевантной информации и количественно выражающаяся в показателе фиксаций, сосредотачивает внимание и восприятие в конкретной информативной зоне. Соответственно и сокращается число переключений от одной области к другой. Данный фактор может отражать переключаемость внимания в процессе поиска в конкретной области интереса. Увеличение временного диапазона на исследовательский поиска по разным областям стимульной таблицы со множеством переключений внимания способствует снижению показателей времени просмотра целевой области и соответственно показателей количества динамических проявлений взора на данной области. Третий фактор – фактор концентрации и рассеивания взора – взаимосвязан отрицательной обратной связью с такими показателями глазодвигательных реакций как количество фиксаций до 1 на области интереса, время до 1 фиксации на области интереса и общее количество фиксаций на области интереса. Высокая скорость нахождения на стимульной таблице релевантной для исследовательского поиска информации, способствующей решению задачи, характеризует высокую концентрацию внимания и, в свою очередь, снижает показатели рассевания взора на время, необходимое изучения полного объема стимула.

Корреляционный анализ проводился между показателями по буквенному тесту, показателям бумажного варианта корректурной пробы, тестом Мюнстерберга и методика отыскивания чисел (с фиксацией параметров глазодвигательных реакций). Для корреляционного анализа был выбран r-критерий Спирмена (таблица 3).

Результаты корреляционного анализа выявили значимые коэффициенты взаимосвязи по параметрам свойств внимания (концентрация, устойчивость, избирательность), показателем ошибок и параметрами глазодвигательных реакций. Взаимосвязь на уровне р˂0,05 установлена между показателем концентрации и параметрами динамического отражения распределения фиксаций в конкретной области, а именно средней продолжительности фиксаций на области интереса, продолжительностью первой фиксации на области интереса, общим количеством найденных слов по стимульным таблицам. Данный показатель указывает на то, что более длительный в ограниченной области информационный поиск может эффективно отражаться на показателях концентрации внимания. Обратная тенденция может интерпретироваться, как и то, что при высоких значениях концентрации, глазодвигательные реакции способствуют большей фиксации на области с более ценной информацией, в которой необходимо осуществлять решение поставленной задачи. По показателям избирательности внимания были установлены значимые обратно пропорциональные взаимосвязи с параметрами глазодвигательных реакций отражающих исследовательский поиск до нахождения области интереса, а именно количеством фиксаций до первой фиксации на области интереса и временем до первой фиксации на области интереса.

Таблица 3. Значимые коэффициенты корреляций показателей глазодвигательных реакций при выполнении буквенного теста и показателей свойств внимания по результатам выполнения буквенного варианта корректурной пробы и теста Мюнстерберга (r-критерию Спирмена, р ˂ 0.05)

Учитывая включенность данных показателей в объемно-временной фактор, можем констатировать их соответствие свойству объема внимания, но в сочетании с дополнительными показателями по возрастным группам. В возрастной группе 16-21 года помимо указанных показателей объем внимания также характеризуется показателем продолжительности первой фиксации на области интереса. Для возрастной группы 22-44 года помимо показателей количества фиксаций до первой фиксации на области интереса и времени до первой фиксации на области интереса в характеристики объема внимания входит показатель средней продолжительности фиксаций на области интереса. Объем внимания в возрастной группе 45-60 лет характеризуется так же, как и в двух других возрастных группах, показателями количества фиксаций до первой фиксации на области интереса и времени до первой фиксации на области интереса в характеристики объема внимания. А также показателем общей длинны пути сканирования в области интереса.

Показатели переключаемости внимания характеризуются прямо пропорциональными статистически значимыми взаимосвязями с параметрами общего количества фиксаций на области интереса и общего количества саккад на области интереса вне зависимости от возрастной группы. Также переключаемость внимания на каждом возрастном этапе имеет свои специфические характеристики: в возрасте 16-21 года и 45-60 лет – показатель общего времени просмотра области интереса; 22-44 года – показатель числа возвратов в область интереса.

Статистически значимые обратно пропорциональные взаимосвязи выявлены между устойчивостью внимания и следующими параметрами глазодвигательных реакций: показателями количества фиксаций до первой фиксации на области интереса, показателями времени до первой фиксации на области интереса, показателем числа возвратов в область интереса, показателями общего количества фиксаций на области интереса.

Таким образом, данные глазодвигательные параметры могут устанавливать как информационную ценность воспринимаемого содержания, так и субъективную когнитивную сложность. При этом, так как фиксации распределяются не в месте локализации целевого слова, а полностью исследуют стимульную таблицу, это отрицательно влияет на процесс распределения внимания. Общая длина пути сканирования области интереса, точнее её увеличение также проявилась в отрицательной взаимосвязи с концентрацией, как свойством внимания. Механизм регуляция концентрации внимания способствует удержанию внимания на выполнении определенной задачи. Увеличение длина пути сканирования говорит о переключении внимания с разных точек области интереса, которые в общем итоге не складываются в единый знаковый образ и влияют на концентрацию в общем, так как распределение взора, даже в релевантной зоне слишком велико. Значимая положительная взаимосвязь так же установилось между показателем избирательности внимания, общим количеством фиксаций и их средней продолжительности.

Количество фиксаций в области интереса и их продолжительность являются отражением того, выявил ли респондент в процессе решения задачи, место с релевантными значениями из общих помех, представленных в формате набора букв на всей стимульной таблице и смог ли удерживать там своё внимание. Большее количества фиксаций и увеличение длительности, может говорить о том, что в процессе анализа и идентификации информации, благодаря избирательности внимания, испытуемый выбрал верную область.

При проведении анализа результатов, нами были обнаружены некоторые, как кажется на первый взгляд, противоречия во взаимосвязи показателей глазодвигательных реакций. Уменьшение показателей по динамике и времени рассматривания области интереса респондентами, в тоже самое время может давать увеличенный общий путь длинны сканирования области интереса без называния верного целевого слова, называния составной части слова, что может интерпретировать как-то что респонденты смотрят в необходимую область с релевантной информацией, но по какой-то причине не видят её, не синтезируют в единый знаковый образ, и не воспринимают как ценную информацию необходимую для решения задачи.

Обсуждение результатов

В результате исследования установлено соответствие параметров глазодвигательных реакций при выполнении разработанного буквенного теста и показателям свойств внимания, диагностируемым с помощью буквенного варианта корректурной пробы, методики отыскивания чисел и теста Мюнстерберга. По всем исследуемым показателям установлены статистически значимые различия между тремя возрастными группами: юношеским (16-21 год), молодым (22-44 года) и средним (45-60 лет) возрастом.

Таблица 4.Таблица нормативных значений параметров глазодвигательных реакций по буквенному тесту для разных возрастных этапов

Таким образом, в результате проведенного исследования установлено соответствие критериев и свойств внимания с точки зрения селективного подхода. Также статистически подтверждено соответствие параметров глазодвигательных реакций при выполнении буквенного теста и свойств внимания.

Полученные результаты предлагается рассматривать как нормативные ориентиры в решении психодиагностических задач, связанных с оценкой показателей свойств внимания на разных возрастных этапах.