В 20-м столетии возник глобальный экологический кризис. Его глубина, масштабы, сила воздействия на биоту поставили перед человечеством проблему сохранения в обозримом будущем его самого – как биосоциального вида. Дилемма четкая – либо оно должно прийти к ноосфере (сфере Разума), либо продолжить путь к самоуничтожению.
Колоссальное ускорение научно-технического прогресса, появление новых отраслей промышленности(например, атомной энергетики, электроники и др.) создавали и новую для человека техногенную среду. Одновременно возрастала необходимость в природных, в основном не возобновляемых, ресурсах и их переработке.
Рыночная конкуренция во всех областях экономики во многом определяла отнюдь не рациональное, зачастую – хищническое, отношение к биогеосфере, засорение ее как отходами производства, так и «продуктами» техногенных катастроф. Это привело к нарушению природной геоэкологической среды: химического состава воздуха, воды, почвы, трофической цепи питания в целом.
Ухудшение глобальной природной экологической обстановки, вызванное в значительной мере человеком, ответило ему, как бумерангом, ухудшением здоровья людей.
При этом существенно возрастала нагрузка на него «искусственной среды», включающей в себя все более сложные орудия труда, средства управления ими, различные системы передачи технической и бытовой информации, также влияющих на здоровье.
Особая нагрузка стала выпадать на сенсорные системы человека, вынужденные воспринимать более широкий диапазон и большую плотность «сигналов» из окружающей его среды (Дмитриева Т. М., Козлов Ю. П. Сенсорная экология. Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М., РУДН, 2010, 404 с).
Наибольшая нагрузка пришлась на зрительную систему (ЗС), которая издавна воспринимала более 80% от всей поступающей информации, что не могло не сказываться на ее состоянии.
Во второй половине 20-го века возрастало количество людей, вовлекаемых в зрительно-напряженную работу. В ходе этой деятельности уменьшается расстояние между человеком и объектами (орудиями) труда – будь то управление аппаратурой и контроль за ней, выполнение чертежно-конструкторских работ, чтение научной и художественной литературы, создание и просмотр информации на мониторах и т.д. При этом увеличивается объем зрительного труда, более длительное занятие им, что рано или поздно может вести к утомлению ЗС, в том числе к выраженной в той или иной степени близорукости, к офтальмопатии, и к«омоложению» этих состояний человека.
В данном случае под утомлением ЗС понимаются функциональные изменения в ее работоспособности, в уменьшении ясного, четкого видения объектов и, прежде всего, на достаточно близком расстоянии (Кравков С.В. Глаз и его работа. – М., АН СССР, 1950, 532 с.). Эти изменения можно выявить при количественной оценке ряда параметров, отражающих важные функции ЗС.
К таким относятся, в частности, аккомодация – способность фокусировать глаз на объект (как близкий, так и далекий), достигаемая изменением мышцами геометрической формы оптической биолинзы – хрусталика; способность видеть частые мелькания света, вплоть до их слияния в «непрерывный» свет(КЧСМ); способность различать яркость (контраст) предметов одного цвета, определяющая величину пространственно-контрастной чувствительности (ПКЧ) глаз.
Наиболее остро проблема зрительного утомления проявилась с середины 20-го века. Она затрагивает интересы, в силу своей значимости, не только отдельных людей, но и общества в целом, поскольку интенсивная визуальная нагрузка на человека в настоящее время начинается уже в детском возрасте и затем касается его последующей работоспособности.
Так, в частности, для Московской области показано (МалхазоваС.М., Семенов В. Ю., Шартова Н. В., Гуров А. Н. Здоровье населения Московской области: Медико-географические аспекты. – М., ГЕОС, 2010, 112 с.), что в 2005г. по сравнению с 1905г. на первое место среди всех других заболеваний вышли болезни органов дыхания, ранее занимавшие 12-е место, и на 3-е место вышли болезни органа зрения, ранее занимавшие 7-е. Есть основания полагать, что статистические данные по заболеваемости ЗС для 2005 г. существенно ниже фактических.
Во многих экспериментальных исследованиях показано, что у лиц, профессионально занятых работой с объектами на близком расстоянии от глаз, имеют место функциональные изменения ЗС (ее утомление) (Фейгин А.А. Синдром профессиональной офтальмопатии при зрительно-напряженных работах. – М., 2009, 128 с.). Таковы, например, чертежные, монтажные работы (в электронной, часовой промышленности), работа операторов-диспетчеров у мониторов и многие другие. Впоследствии при таких работах могут приобретаться и существенные структурно-функциональные изменения.
Негативную роль в ухудшении зрения во второй половине 20-го века начало играть широкое распространение компьютеров, и подобных устройств, оснащенных мониторами (Розенблюм Ю. З., Корнюшина Т. А., Фейгин А. А. Компьютер и орган зрения. – М., 1998, 23 с.).
Огромные возможности интернета существенно расширили круг людей, использующих видеоустройства не только для работы, но и для «отдыха» – виртуальных путешествий по странам, музеям мира, участию в различных играх, для общения и т.д., что несомненно увеличило остроту проблемы утомления ЗС.
Процесс утомления наблюдался, как правило, спустя 3-4 часа после нагрузки, но можно предполагать, что утомление начиналось ранее, за более короткие интервалы времени. К сожалению, во многих исследованиях оценка зрительного утомления проводилась у лиц с уже имеющимися в той или иной степени патологиями органа зрения.
В последние десятилетия появилось новое видеоустройство – электронная книга (ЭК) с типом монитора т.н. «электронной бумагой» (ЭБ). Электронная книга, как и другие мультимедийные средства, может рассматриваться как техногенный визуальный фактор окружающей среды, воздействующий на состояние ЗС.
Нам представлялось интересным и актуальным рассмотреть на экспериментальной основе утомляемость ЗС при использовании ЭБ и, в качестве визуальной нагрузки, – чтение на ней текстов художественной литературы. Для чтения испытуемым предлагался текст на выбор из произведений Н.В. Гоголя, Ф.М. Достоевского, И.С. Тургенева, Л.Н. Толстого и др. Использовалась ЭБ с разрешением экрана 600 x 800 (166 dpi), с отображением в черно-белом цвете, со стандартным размером шрифта, как и для обычной учебной литературы.
Считали целесообразным за период такой нагрузки взять один академический час (45 минут) – основной минимальный период занятий в ВУЗах. Наконец, полагали необходимым оценить возможность появления утомления после чтения у молодых людей(студентов 18-23 лет), считавших, что у них нет проблем со зрением и его острота равна 1.
Были отобраны 70 человек, пожелавших участвовать в экспериментах и, согласно нашей проверке, действительно имевших нормальную остроту зрения. Все эксперименты проводили при стабильном освещении (в соответствии СанПиН и методическими рекомендациями для проведения таких работ).
С помощью рефрактометра была исследована абсолютная аккомодация: положение ближайшей и дальнейшей точек ясного видения (БТ и ДТ) и вычислен объем абсолютной аккомодации (ОБ). Пространственно-контрастная чувствительность глаз (ПКЧ) оценивалась с применением компьютерной программы «Зебра»*. В этом случае испытуемому предъявлялось на экране монитора«окно», имеющее на разных частотах от 0,5 до 16 цикл./град. увеличивающееся количество все более тонких черно-белых полос. Было необходимо уловить момент, когда контраст между полосами исчезал.
Путем ряда повторных измерений можно было убедиться, что возможный при первом измерении «эффект желания как можно точнее определить этот момент», исчезал при последующих 2-3 измерениях, проводимых не ранее суток после первого.
Испытуемые были заранее ознакомлены с условиями проведения исследований, а перед началом производили опрос о их самочувствии накануне и в этот день, а затем начиналась оценка состояния ЗС до чтения. Далее в течение 45 минут выполнялась зрительная работа (чтение).
Представим некоторые результаты многолетних исследований.
Рис. 1. Пространственно-контрастная чувствительность.
Сплошная линия – «норма (Белозеров А.Е. Компьютерные методы функциональной диагностики в офтальмологии. В кн.: Клиническая физиология зрения под ред. А.М. Шамшиновой. – М., Нучно-мед. фирма МБН, 2006, с. 617-638.)»; пунктир – средние значение по измерениям 120 глаз до визуальной нагрузки.
На рис. 1 приведена кривая ПКЧ «нормы» (сплошная линия) для неутомленных глаз здоровых молодых людей. С ней можно сопоставить полученные нами величины (средние значения по измерениям 120 глаз), на всех шести предъявляемых частотах(0,5; 1; 2; 4; 8; 16 цикл/град.).
Видно, что обе кривые практически полностью совпадают. Отметим, что плавность кривой, однозначность ее хода, выявленная для всех испытуемых (рис. 1) позволила приводить для иллюстрации в последующих рисунках значения ПКЧ лишь на наиболее низкой(0,5 дБ), средней (4,0 дБ) и наиболее высокой (16,0 дБ) частотах. В области низких частот ПКЧ обусловлена рецепцией крупных визуальных стимулов в основном палочками сетчатки, а в области высоких частот – колбочками, способными четче различать контраст между мелкими объектами.
На рис. 2 приведены средние значения ПКЧ, выявленные при оценке 120 глаз, еще не получавших визуальной нагрузки(чтением) на ЭБ (вариант «до») и сразу же после 45 минутного чтения (вариант «после»). После 45-минутного чтения ПКЧ снизилась на 5% в области средних частот и на 12% в области высоких.
Рис. 2. Пространственно-контрастная чувствительность ЗС
до и после визуальной нагрузки (средние значения по измерениям 120 глаз).
1 – до чтения, 2 – после чтения.
Примечание: различия между вариантами «1» и «2», отмеченные звездочкой (*), недостоверны.
Дальнейший анализ индивидуальных частотных кривых ПКЧ показал (рис. 3), что отчетливые изменения имели место лишь у 20 человек (40 глаз).
Рис. 3. Пространственно-контрастная чувствительность
с негативными изменениями ЗС после визуальной нагрузки (средние значения при оценке реакции 40 глаз).
1 – до чтения, 2 – после чтения.
В данном случае снижение ПКЧ (т.е. утомление ЗС) после зрительной нагрузки произошло на всех частотах: на 10% при 0,5 и 4,0 цикл/град и весьма существенно – на 22% при 16 цикл/град. На этой частоте глазу предъявляется тестовая решетка, содержащая на той же площади «окна» на мониторе наибольшее количество контрастных элементов (светлых и темных полос), и визуально «поработавшие» глаза раньше отмечали тот момент, когда для них исчезал контраст.
Большее утомление ЗС на высоких частотах – это, вероятно, эффект по меньшей мере двух, влияющих на орган зрения, факторов. Один из них – фактор небольших размеров букв (12шрифт), различать которые глаз должен преимущественно на высоких частотах. Второй фактор – это, по-видимому, то, что глаз воспринимает не только сами символы (буквы, цифры, знаки препинания), но и, подспудно для сознания, «точки»(пиксели), образующие символы на ЭБ, которых нет на обычной бумаге (в т.ч., в классической книге).
Результаты по ПКЧ подтверждаются и при оценке аккомодации – ее состояния до и после чтения книжного текста на ЭБ этими же лицами (136 глаз, 68 чел.).
Так, на рис. 4 показано, что после чтения положение ближайшей точки ясного видения (БТ) несколько отдалялось от сетчатки (с -9,2 до -9,0). Можно полагать, что произошло увеличение фокусного расстояния от хрусталика до сетчатки за счет изменения им в ходе чтения формы в сторону его «уплощения», что, по-видимому, связано с ослаблением исходного тонуса мышечного аппарата глаза. За счет утомления ЗС произошло и приближение дальнейшей точки ясного видения (ДТ) с -0,1 до -1,2.
Понятно, что величины этих изменений характеризуют как не реагировавшие, так и слабо – и более сильно реагировавшие глаза. Действительно, у 11 человек изменения абсолютной аккомодации после чтения текстов на ЭБ не наблюдали.
Рис. 4. Абсолютная аккомодация до и после чтения текстов на электронной бумаге. БТ – ближайшая, ДТ – дальнейшая точки ясного видения, ОБ – объем абсолютной аккомодации. Средние значения по измерениям 136 глаз. 1 – до чтения, 2 – после чтения.
В результате изменения положения БТ и ДТ снизился объем абсолютной аккомодации, что указывает на снижение работоспособности ЗС.
В пределах общей группы (68 чел., 136 глаз) изменения абсолютной аккомодации, свидетельствующие о функциональном утомлении ЗС, проявились у большинства лиц (табл. 1, рис. 5): если положение БТ изменилось у 10 человек (с -9,2 до -8,0), то положение ДТ изменилось у 52 человек – она отодвинулась от сетчатки с уменьшением фокусного расстояния от хрусталика с -0,1 до -1,4. В результате объем аккомодации снизился у большинства из испытуемых лиц (у 43 человек) с 9,1 до 7,4.
При анализе результатов у лиц с признаком утомления глаз после зрительной нагрузки выявилась анизотропия ПКЧ и АА, т.е. имелась разница в показателях ПКЧ на высоких частотах и АА правого и левого глаза одних и тех же лиц. У большинства этих лиц, являвшихся правшами, утомление правого глаза было выражено в большей мере.
Табл. 1
Абсолютная аккомодация до и после чтения текстов на электронной бумаге с негативными изменениями ЗС. БТ – ближайшая, ДТ – дальнейшая точки ясного видения, ОБ – объем абсолютной аккомодации.
|
Количество глаз |
Показатель АА, дптр. |
||
|
до |
после |
||
|
20 |
БТ |
-9.2 σ 0.1 |
-8 σ 0.26 |
|
104 |
ДТ |
-0.1 σ 0.12 |
-1.4 σ 0.2 |
|
86 |
ОБ |
9.1 σ 0.3 |
7.4 σ 0.27 |
Рис.5. Абсолютная аккомодация до и после чтения текстов на электронной бумаге. Обозначения те же, что и в табл. 1.
1 – до чтения, 2 – после чтения.
Итак, рассмотренные изменения состояния ЗС после нагрузки чтением на ЭБ показывают, что, во-первых, оба используемых метода однозначно указывают на то, что такой интервал (1 акад. час) может приводить у ряда людей к функциональным изменениям, отражающих утомление – первый сигнал к возможной в будущем миопии (близорукости) при частом использовании ЭК; во-вторых, это означает, что утомление по своему проявлению селективно и специфично – как по степени отзывчивости ПКЧ на более высоких частотах, так и по степени отзывчивости абсолютной аккомодации в отношении точек ясного видения и объема.
Из этого следует, что для более детальной оценки состояния ЗС желательно при профосмотрах в поликлиниках использовать дополнительно ряд специальных методов.
Интересно отметить, что в данном исследовании в качестве нагрузочного теста использовалось чтение художественной литературы и оказалось, что у тех лиц, которые читали интересный для них текст, утомление было выражено в несколько большей степени, на что ранее нами обращалось внимание*.
* Простокишина Е. П., Шульгин И. А. Фенотипическая изменчивость некоторых признаков листьев Urtica dioica L. в зависимости от условий произрастания и ее анализ на живом, гербарном материале, на электронной бумаге с оценкой«утомляемости» глаз. В сб.: Актуальные проблемы современной биоморфологии. Под ред. Савиных Н. П. – Киров, Изд-во ООО«Радуга-ПРЕСС», 2012, с. 483-489.
Можно лишь предполагать, что если бы человек читал текст, который ему необходимо было глубоко осмыслить, то, вероятно, эффект утомления мог быть выражен сильнее. К тому же, в отношении каждого вида визуальной нагрузки необходима оценка индивидуальной реакции, в соответстви
и с которой желательна разработка индивидуального режима труда.
Подведем краткое заключение. В силу того, что электронная книга с монитором – «электронная бумага» – прочно входит и в повседневную жизнь людей, и в учебный процесс, в которых она постепенно заменяет классическую (печатную) книгу, ее длительное использование может приводить к утомлению ЗС.
Электронная бумага, как и другие видеоустройства, – естественный результат научно-технического процесса, во многом улучшающего повседневную жизнедеятельность, остановить который невозможно и нецелесообразно. Однако при этом необходимо знать не только о их новых положительных возможностях, но и том, в какой мере эти устройства и при каких условиях могут наносить вред глазу при зрительно-напряженной работе. Из этого следует, что, по-видимому, необходимо через СМИ, Минобразования, Минздрав, Минтруда и социальной защиты доводить до сведения пользователей информацию о том, что степень реакции ЗС на визуальную нагрузку различна для разных людей, даже одного и того же возраста и рода их занятий, особенно у молодых – школьников и студентов.
Не менее важно, чтобы государство, признающее ныне необходимым тестировать школьников на употребление наркотиков, ставших, как и алкоголь, разрушителем здоровья, также считало важным детальнее оценивать возможности работы зрительной системы, тенденции ее изменения в новой эколого-социальной техногенной среде, создать и осуществлять Программу мероприятий по сохранению исходно здоровой зрительной системы.
Сведения об авторах:
Простокишина Евгения Петровна, аспирант. Экологический факультет РУДН;
Шульгин Игорь Александрович, доктор биол. наук, профессор, МГУ им. М.В. Ломоносова
