Выпуск 8: Оптический поток и контроль вертикальной позы

Lavalle, L. K., Lipson, A., Weinberg, S. E., & Cleworth, T. W. (2025). Examining the contributions of radial and lamellar optic flow gain to quiet stance. Scientific reports, 15(1), 19638. https://doi.org/10.1038/s41598-025-03648-7

Исследование посвящено изучению влияния усиления радиального и ламинарного оптического потока — зрительной информации о движении — на стабильность вертикального положения тела человека в состоянии покоя. Участникам эксперимента (23 здоровых взрослых человека) предлагалось стоять неподвижно на пенополиуретановой подставке, установленной на силовой платформе, с закрытыми ногами и при помощи VR-шлема им предъявлялись различные виртуальные сцены. Направление взгляда участников фиксировалось в трёх положениях: прямо, влево на 45° и вниз на 45°. Для моделирования разного типа оптического потока использовались два его варианта: радиальный (при взгляде прямо) и ламинарный (при взгляде вбок или вниз). Интенсивность оптического потока изменялась с коэффициентом усиления 1x, 4x и 16x.

Для анализа стабильности равновесия применялась стабилометрия — регистрация перемещений центра давления (COP) на силовой платформе и позиции головы в антеропостеральном (AP) и медиолатеральном (ML) направлениях. Рассчитывались такие параметры, как среднеквадратичное отклонение (RMS, характеризует амплитуду колебаний), средняя частота мощности (MPF, отражает доминирующую частоту колебаний) и распределение мощности сигнала по частотным диапазонам: LOW (0–0.1 Гц), MED (0.1–0.5 Гц), MED-HIGH (0.5–1.0 Гц), HIGH (1.0–5.0 Гц).

Основные результаты:

• Увеличение усиления оптического потока привело к снижению амплитуды колебаний COP и повышению их частоты, особенно в антеропостеральном направлении. Это свидетельствует о том, что усиленная зрительная информация способствует более точному контролю за статическим равновесием.
• При взгляде вбок (ламинарный поток) медиолатеральная составляющая COP была наибольшей, что может быть связано с изменением ориентации зрительной и вестибулярной систем относительно двигательного ответа. Влияние усиления на параметры равновесия проявилось сильнее при ламинарном потоке, чем при радиальном.
• Анализ частотных характеристик показал, что с ростом усиления оптического потока мощность колебаний смещается в более высокочастотный диапазон (>0.5 Гц). Этот факт противоречит классическим представлениям о доминировании зрительной системы на очень низких частотах (<0.1 Гц), указывая на более широкое участие зрения в контроле равновесия на разных частотах.

Выводы:

Усиление оптического потока улучшает контроль над статическим равновесием, причём эффект зависит от направления взгляда и, соответственно, от типа оптического потока. Полученные данные могут быть полезны для разработки программ реабилитации пациентов с нарушениями баланса и создания тренировочных систем на основе виртуальной реальности, направленных на коррекцию сенсорной перенастройки. Кроме того, результаты демонстрируют, что зрительная система активно участвует в контроле равновесия не только на низких, но и на более высоких частотах колебаний.

ГК РФ Статья 1274. Свободное использование произведения в информационных, научных, учебных или культурных целях.
Текст и иллюстрация подготовлены с использованием ИИ. Не обязательно означает согласие специалистов Исследовательского центра МЕРА с позицией и выводами авторов обсуждаемой публикации. Иллюстрация к материалу не является реалистичным изображением диагностического или лечебного процесса. Представленная информация не предназначена для самолечения.