2014年4月14日
运动感知物体(OFM)和时间约束性立体视觉检测方案是识别单眼和双眼动态视功能缺损的敏感工具,这些功能缺损在视神经炎患者中具有独特表现。此外,这些检测还可作为定量、无创的工具,用于评估视觉通路中髓鞘化程度。
以下实验的总体目标是评估单眼和双眼动态视觉功能,这些功能在视神经炎患者中具有独特的影响,且可作为定量、无创的工具用于评估视觉通路中的髓鞘化程度。为此,首先通过在不同速度下应用运动生成物体(object from motion, OFM)范式,来确定受试眼的运动感知敏感性。随后,采用时间受限的立体视觉(time constrained stereo)范式,在固定较长刺激持续时间下,针对不同的双眼视差进行测试,以明确双眼视觉功能对视差的依赖性。
接下来,在一个固定的双眼视差条件下,将时间受限的立体视觉检测方案应用于不同的刺激持续时间,以确定双眼视觉功能对刺激持续时间的依赖性。结果表明,光栅朝向检测(OFM)和时间受限的立体视觉检测方案是敏感的检测工具,且在视神经炎患者中表现出独特的受影响特征。此外,这些检测方法可作为定量工具,通过与视觉诱发电位(VEP)潜伏期的相关性,评估视觉通路中的髓鞘化程度。该技术相较于静态视觉功能检测等现有方法的主要优势在于,其对视神经炎患者的视觉功能缺损更为敏感。此外,这些方案还可用于研究瞳孔收缩与扩张随时间的变化。
该方法有助于解答神经眼科学领域的关键问题,例如:在视神经炎患者视力恢复后,如何解释其持续存在的视觉主诉?该技术的应用意义延伸至多发性硬化症的治疗领域,因为它能够评估当前及新兴的针对中枢神经系统脱髓鞘治疗策略的有效性。开始进行物体从运动(OFM)协议训练时,让受试者坐在计算机屏幕前50厘米处,然后打开OFM软件,告知受试者她将看到由运动定义的物体,并要求她尽可能准确且迅速地按下A键,随后口头说出所感知到的物体名称。
每次反应后,屏幕上会显示一个提示,要求被试按空格键。指导被试按下空格键。当准备识别下一个刺激时,向被试说明,部分刺激将以难以感知的速度出现,而其他刺激将以较易感知的速度出现。
然后在命令行中输入 learning OFM。此时将向受试者呈现四个示例刺激。要求受试者在这些学习试验期间保持双眼睁开。
当受试者按下 A 键并识别出物体后,如果答案正确,则按鼠标左键;如果答案错误,则按鼠标右键。若答案错误,则训练阶段结束,进入测试阶段。
准备开始OFM测试时,使用眼罩遮住受试者的一只眼睛,并确保眼罩完全覆盖该眼睛。现在在命令行中输入OFM objects,然后选择四组刺激物中的一组。每组包含20种不同的物体。
每次测试同一受试者时,务必选择不同的刺激集。在提示处输入受试者的姓名和测试日期。准备开始测试时,让受试者按下空格键。
首先以最慢或最难感知的速度(每秒四个像素)呈现刺激。当刺激出现时,受试者按下 A 键,并说出所呈现刺激的名称。如果受试者正确识别出物体,则按下鼠标左键以表示正确反应。
当受试者触发下一个刺激后,该刺激也会以最慢速度出现,且最慢速度的刺激将持续呈现,只要受试者能够持续正确识别。如果受试者在最慢速度下未能识别出物体,则标记为错误。通过右键点击,该物体会以六个逐步增加的速度依次显示,直到受试者正确识别出该物体,或达到最快速度(每秒24.5像素)为止。
继续此操作,直到该组中的全部20个刺激图像均被识别或以最快速度呈现完毕。使用另一组不同的刺激图像,对受试者的另一只眼睛重复此操作以开始训练。对于时间受限的立体视觉训练方案,让受试者坐在计算机屏幕前50厘米处,然后打开。
立体视觉软件会指导受试者,她将看到三维图形,并需尽可能准确且快速地命名所感知到的形状。这些形状将包括以下其中一种:圆形、方形、三角形或星形。同时向受试者说明,部分刺激将在较难感知的条件下呈现,而另一些则在较易感知的条件下呈现。
让受试者戴上3D眼镜并关闭房间照明。接着,在命令行中输入 learning stereo。此时,受试者将看到一个3D形状,随后出现一条2D线条。
标记形状的轮廓,以确保受试者已感知该形状的尺寸。当受试者大声说出形状名称后,按下与答案相对应的键,例如本例中圆形对应数字“1”。随后依次呈现其余三个形状,先以三维形式显示,再以二维形式呈现,受试者需在每个形状出现时说出其名称。
现在以随机顺序向受试者呈现每种3D形状共四次,刺激持续时间为最长的500毫秒,双眼视差为最易识别的840角秒。当受试者能够成功命名这些形状时,训练即告完成。通过在命令行中输入立体视差,开始双眼视差测试方案。
然后在提示处输入受试者的姓名和测试日期。当刺激出现时,受试者需说出所呈现的形状编码,并通过按下键盘上相应的数字键来做出反应,随后按下任意键进入下一个刺激。每种形状在四种不同的双眼视差条件下各呈现 500 毫秒,视差分别为 100、2300、540 和 840 角秒。
刺激呈现的顺序是随机的。第二种立体视觉测试方案涉及改变四种形状的呈现时间长度,首先在该行输入立体视觉持续时间。与之前相同,当受试者对所呈现的形状作出反应时,输入1、2、3、4或5以记录其口头回答。
每个刺激在两种双眼视差条件下分别呈现 40、60 或 100 毫秒。该图显示了患者患眼(黑色圆圈表示)、对侧眼(灰色圆圈表示)以及对照组受试者眼睛(空心方块表示)所获得的总物体从运动(OFM)得分。虚线位于 ±2.5 处。
对照组的标准差意味着反应评分范围可从0(表示未识别出任何刺激)到120(表示所有20个刺激均在最低速度下被识别)。视神经炎患者患眼的OFM评分显著低于正常对照眼的评分。视神经炎患者和对照组(分别以黑色和灰色符号表示)均表现出立体视觉感知随视差增大而改善的趋势。
该图显示了立体视觉感知随刺激持续时间的变化情况。如图所示,对照组的感知与刺激持续时间无关。因此,40毫秒已足以使健康眼睛完成双眼信息的同步。
相比之下,视神经炎患者在刺激呈现时间为40毫秒时的表现显著差于刺激呈现时间为60或100毫秒时的表现。这可能是因为单眼脱髓鞘导致通过双眼投射的信息之间产生延迟,从而在短暂刺激条件下对双眼的时间整合造成困难。当将患者的主观视觉生活质量评分与其中频运动(OFM)评分进行对比时,结果表明,生活质量下降与运动感知功能受损相关,而生活质量较好则与完整的运动感知能力相关。
以下是患眼和对侧眼的 OFM 评分与视觉诱发电位(VEP)潜伏期的关系图。如图所示,OFM 评分与患眼的 VEP 潜伏期相关,但与患者对侧眼的 VEP 潜伏期无相关性。该技术一旦掌握,若操作得当,在建立完善后可在 15 至 20 分钟内完成。
该技术为多发性硬化领域的研究人员研究视神经炎患者的动态视觉功能铺平了道路。
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本研究采用物体运动识别(Object From Motion, OFM)和时间约束性立体视觉(time-constrained stereo)协议,评估视神经炎患者的单眼和双眼动态视觉功能。这些方法可作为敏感且无创的工具,用于评估视觉通路中的视觉缺损及髓鞘化状态。
评估动态视觉功能可为视神经炎和多发性硬化症中的髓鞘化状态提供一种敏感且无创的生物标志物。这些检测方法能够发现标准视力检查或磁共振成像(MRI)无法察觉的功能缺陷,从而更早地识别脱髓鞘和再髓鞘化过程。通过提供与患者报告结局相关联的可量化、通路特异性的读数,该方法有助于中枢神经系统靶向治疗研发中的决策判断。
该方法适用于从靶点验证到临床前有效性测试的整个发现过程,为分子靶点结合与视觉通路临床症状改变之间提供了功能性桥梁。