УДК: 159.93, 159.9.072, 612.8, 612.821, 004.85, 004.93’12, 004.932, 007.51

Компьютерный анализ монохромных рисунков психически здоровых и больных шизофренией людей

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Пронин С.В., Шошина И.И., Шелепин Ю.Е. Компьютерный анализ монохромных рисунков психически здоровых и больных шизофренией людей // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 10. С. 81–85.

Pronin S.V., Shoshina I.I., Shelepin Yu.E. Computer analysis of monochromatic drawings by mentally healthy people and patients with schizophrenia [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2015. V. 82. № 10. P. 81–85.

Ссылка на англоязычную версию:

S. V. Pronin, I. I. Shoshina, and Yu. E. Shelepin, "Computer analysis of monochromatic drawings by mentally healthy people and patients with schizophrenia," Journal of Optical Technology. 82(10), 707-710 (2015). https://doi.org/10.1364/JOT.82.000707

Аннотация:

В работе представлены результаты сравнительного компьютерного анализа монохромных рисунков психически здоровых и больных шизофренией испытуемых. В каждом из рисунков выделялись контуры изображения, после чего расчитывались следующие характеристики: суммарная длина всех контуров изображения, средний размер изображения и отношение суммарной длины контуров к среднему размеру. Также вычислялись пространственно-частотные спектры изображений. Установлено, что средний размер рисунков и относительная длина контуров в рисунках больных шизофренией достоверно меньше, чем у здоровых испытуемых, т.е. рисунки больных шизофренией менее детализированные. Кроме того, для этих рисунков характерен некоторый подъем спектра в области средних пространственных частот. Как показал вычислительный эксперимент, на основе анализа 20 произвольно выбранных рисунков больных шизофренией положительный диагноз может быть поставлен в 92% всех случаев. При анализе такой же выборки рисунков здоровых испытуемых вероятность ошибочного диагноза составила 6,5%. Полученные данные рассматриваются как свидетельства дисфункции при шизофрении магноклеточной системы, обеспечивающей глобальный анализ изображений, и повышения уровня внутреннего шума зрительной системы.

Ключевые слова:

анализ изображений, шизофрения, диагностика, пространственно-частотный подход

Благодарность:

Исследование выполнено при поддержке РНФ, грант 14-15-00918.

Коды OCIS: 070.2615, 110.2960, 170.5380, 330.6110, 330.5370, 330.7323

Список источников:

1. Simoncelli E.P., Olshausen B.A. Natural image statistics and neural representation // Annual Review of Neuroscience. 2001. V. 24. P. 1193–1216.
2. Graham D.J., Redies C. Statistical regularities in art: Relations with visual coding and perception // Vision Research. 2010. V. 50. P. 1503–1509.
3. Butler P.D., Silverstein S.M., Dakin S.C. Visual perception and its impairment in schizophrenia // Biological Psychiatry. 2008. V. 64. P. 40–47.
4. Butler P.D., Chen Y., Ford J.M., Geyer M.A., Silverstein S.M., Green M.F. Perceptual measurement in schizophrenia: promising electrophysiology and neuroimaging paradigms from CNTRICS // Schizophrenia Bulletin. 2012. V. 38. P. 81–91.
5. Keri S. The magnocellular pathway and schizophrenia // Vision Research. 2008. V. 48. P. 1181–1182.
6. Calderone D.J., Hoptman M.J., Martнnez A., Nair-Collins S., Mauro C.J., Bar M., Javitt D.C., Butler P.D. Contributions of low and high spatial frequency processing to impaired object recognition circuitry in schizophrenia // Cereb. Cortex. 2013. V. 23. P. 1849–1858.
7. Шошина И.И., Шелепин Ю.Е., Конкина С.А., Пронин С.В., Бендера А.П. Исследование парвоцеллюлярных и магноцеллюлярных зрительных каналов в норме и при психопатологии // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2012. Т. 98. № 5. С. 657–664.
8. Шошина И.И., Шелепин Ю.Е. Контрастная чувствительность у больных шизофренией с разной длительностью заболевания // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2013. Т. 99. № 8. С. 928–936.
9. Шошина И.И., Шелепин Ю.Е., Вершинина Е.А., Новикова К.О. Функциональные особенности магноцеллюлярной и парвоцеллюлярной систем при шизофрении // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Психология». 2014а. Т. 27. № 4. С. 10–16.
10. Шошина И.И., Шелепин Ю.Е., Новикова К.О. Исследование остроты зрения в условиях помехи у психически здоровых и больных шизофренией // Офтальмологический журнал (Украина). 2014б. № 4. С. 71–79.
11. Шошина И.И., Шелепин Ю.Е., Вершинина Е.А., Новикова К.О. Пространственно-частотная характеристика зрительной системы при шизофрении // Физиология человека. 2015. Т. 41. № 3. С. 251–260.
12. Шелепин Ю.Е. Локальный и глобальный анализ в зрительной системе // Современная психофизика / Под ред. Барабанщикова В.А. М.: Институт психологии РАН, 2009. С. 310–335.
13. Braddick O., Birtles D., Mills S., Warshafsky J., Wattam-Bell J., Atkinson J. Brain responses to global perceptual coherence // Journal of Vision. 2006. V. 6. P. 426–435.
14. Braddick O., Atkinson J. Development of brain mechanisms for visual global processing and object segmentation // Progress in Brain Research. 2007. V. 164. P. 151–168.
15. Shelepin Y.E., Chikhman V.N., Foreman N. Analysis of the studies of the perception of fragmented images: global description and perception using local features // Neurosci. Behav. Physiol. 2009. V. 39. P. 569–580.
16. Swettenham J.B., Anderson S.J., Thai N.J. MEG responses to the perception of global structure within glass patterns // PLoS One. 2010. V. 5(11). P. 1–9.
17. Conci M., Tollner T., Leszczynski M., Muller H.J. The time-course of global and local attentional guidance in Kanizsa-figure detection // Neuropsychologia. 2011. V. 49. P. 2456–2464.
18. Burger W., Burge M.J. Principles of digital image processing: core algorithms // Springer. 2009. P. 231–232.
19. Canny J. A computational approach to edge detection // IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence. 1986. V. 8. № 6. P. 679–698.
20. Huang J., Zong X., Wilkins A.J. fMRI evidence that precision ophthalmic tints reduce cortical hyperactivation in migraine // Cephalalgia Journal. 2011. V. 31(8). P. 925–936.
21. Graham D., Meng M. Altered spatial frequency content in paintings by artists with schizophrenia // i-Perception. 2011. V. 2. P. 1–9.