ОЦЕНКА ПОРОГА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЭФФЕКТА МАККОЛОУ (MCCOLLOUGH EFFECT) У ЗДОРОВЫХ ДОБРОВОЛЬЦЕВ И ПАЦИЕНТОВ С ШИЗОФРЕНИЕЙ

Эффект МакКоллоу (McCollough effect) – феномен зрительного восприятия человека, при котором бесцветные решетки кажутся окрашенными в зависимости от ориентации решетки. Это эффект последействия (aftereffect), требующий периода индукции для его возникновения. Данный эффект впервые в 1965 году описала американский психофизиолог Селесте МакКоллоу (McCollough, 1965). В большинстве, исследования данного эффекта посвящены механизмам совместного восприятия паттерна и цвета, функциональным теориям возникновения после-эффекта, локализации путей обработки и соединения информации об ориентации и цвете, механизмам адаптации в зрительной системе и взаимосвязи с высшими когнитивными функциями, например с памятью (Ringo, Guttmacher, 1988;   Dodwell, Humphrey, 1990; Maksimov, Maksimov, 2004; Sheth, 2011). Наличие эффекта МакКоллоу и время, необходимое для его достижения, отражают адаптивные способности зрительной системы, и могут быть индикатором нарушений работы мозга.

С целью исследования патофизиологических механизмов, в основе которых лежат структурно-функциональные особенности зрительной системы, были проведены эксперименты по изучению эффекта МакКоллоу (McCollough effect) для определения взаимодействия ориентационно- и цвето-оппонентных механизмов восприятия зрительных тестовых стимулов при возникновении данного эффекта, в норме и при шизофрении. Зрительные эффекты и иллюзии, которые отражают граничные условия работы фундаментальных механизмов формирования зрительного образа, активно используются в качестве стимулов для изучения этих пограничных условий работы механизмов мозга. Были проведены исследования на 2-х группах –  здоровых добровольцев и пациентов с шизофренией.

Методика включала в себя следующие психофизиологические методы: оценку остроты зрения, оценку цветовой чувствительности, тест на Эффект МакКоллоу. Методы являются оригинальными и реализованы программно в лаборатории физиологии зрения Института физиологии им. И.П. Павлова. Для оценки остроты зрения применялся Голлин-тест с использованием стилизованных колец Ландольта. Оценку цветовой чувствительности проводили по таблицам Рабкина с использованием полихроматических таблиц, основная серия. Оценка эффекта Макколоу была реализована в программе OpenSesame: испытуемым предъявлялись адаптирующие стимулы, состоящие из горизонтальных зелено-черных и вертикальных красно-черных решеток (монитор был откалиброван по яркости и цветовым характеристикам) с пространственной частотой 0,6 цикла на градус, два кадра чередовались каждые 10 секунд, между кадрами предъявлялся серый экран, сет адаптации длился в течение двух минут, после адаптации испытуемым показывался тестовый стимул – черно-белые горизонтальные, вертикальные и с ориентацией 45 градусов решетки. Участникам задавался вопрос, видят ли они какую-либо разницу между решетками разной ориентации, какие цвета присутствуют на стимуле. Если эффект не возникал, то испытуемому предъявлялся следующий блок адаптационных стимулов. Оценка порога возникновения эффекта производилась на основании количества необходимых блоков тестирования. Все тестовые стимулы предъявлялись на экране на расстоянии 60 см от испытуемого.

Характеристика группы здоровых добровольцев. 10 человек (7 мужчин, 3 женщины). Средний возраст составил 27,7 лет. Все с нормальной, или скорректированной до нормальной остротой зрения, нормальные трихроматы. Среднее количество сетов адаптации для возникновения эффекта Макклоу составило 1,7 ±0,6.

Характеристика группы пациентов с шизофренией. Набор испытуемых этой группы был произведен в Городской психиатрической больнице № 3 имени И. И. Скворцова-Степанова, Санкт-Петербург. Постановка диагноза и включение пациентов в исследование производилось высококвалифицированными психиатрами. Критериями включения были: - возраст старше 18 лет; - диагноз шизофрения в соответствии с Международной классификацией болезней 10 пересмотра (МКБ-10), параноидный синдром; - длительность заболевания не более 3-х лет; - острота зрения 1.0 (коррекция допустима); - стабильное соматическое здоровье; - информированное согласие на проведение тестирования. Исследование проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией. Было включено 8 человек, все мужского пола, средний возраст 28,9 лет. Средняя длительность заболевания 1,86±0,66 лет, первый либо второй эпизод. Все пациенты находились на терапии антипсихотиками (Галоперидол, Зуклопентиксол). Все были с нормальной, или скорректированной до нормальной остротой зрения. Тест на цветовую чувствительность показал, что 7 пациентов – нормальные трихроматы, а один – дейтераноп, данные пациента не были включены в окончательный анализ. Среди пациентов с шизофренией после первого сета эффект не обнаружился ни у одного испытуемого. Только 3 из 7 испытуемых сообщили о возникновении эффекта окрашивания черно-белых тестовых решеток после второго сета. У 4 остальных участников из группы пациентов с шизофренией эффект не обнаружился после 4 сетов адаптации, они сообщали об изменении контраста белого в решетках.

Полученные данные показывают, что нарушения в работе зрительных функций наблюдаются у пациентов с шизофренией уже на ранней стадии заболевания (первый-второй эпизод, период наблюдения не более 3 лет). Нарушения присутствуют как в работе ориентационно-оппонентных механизмов, так и цвето-оппонентных. Зрительная система играет ключевую роль для адаптации человека к окружающей среде. Нарушения работы зрительной системы могут приводить к сбою когнитивных функций: нарушению восприятия и идентификации изображений, процесса сложной визуальной группировки объектов, нарушению хранения и передачи зрительной информации, оценки эмоций. Дальнейшие исследования позволят в перспективе создать диагностические тесты для определения маркеров функционального состояния зрительной системы пациентов с шизофренией. Это позволит контролировать эффекты применяемой терапии на состояние зрительной системы, и улучшить качество жизни пациентов с шизофренией. Таким образом, оценка порога возникновения эффекта МакКоллоу может применяться наряду с другими зрительными тестами для оценки функционального состояния зрительной системы. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18–315–00439.

Литература

  1. Sheth B.R. The anti-McCollough effect: the mystery remains // Atten Percept Psychophys. 2011 Oct; 73(7):2203-4.
  2. Ringo J.L., Guttmacher LB. Amnesia for the McCollough effect following unilateral electroconvulsive therapy: implications for laterality // Biol Psychiatry. 1988 Aug; 24(4):384-90.
  3. Maximov P., Maximov V., Visual associative memory with omitted inhibitory synaptic connections: is it still able to improve the quality of distorted images? // Optoinformatics’2004. Abstracts of the International Topical Meeting ’2004. Saint-Petersburg, 18-21 October 2004. / Ed. By Alexander V.Pavlov – SPb: SPbSU ITMO, 2004 – 51 p. PP. 32 – 33.
  4. McCollough, C. Color adaptation of edge detectors in the human visual system // Science, 1965. 149, 1115-1116.
  5. Dodwell P.C., Humphrey G.K. A functional theory of the McCollough effect // Psychol Rev. 1990 Jan; 97(1):78-89.