Methodenartikel

Ein blickabhängiges Display-Framework für die Wahrnehmungslernforschung mit simuliertem zentralem Sehverlust

DOI:

10.3791/67596

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11. April 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Psychology, University of California, Riverside, 2Civitan International Research Center, University of Alabama at Birmingham, 3Department of Neurobiology, Heersink School of Medicine, University of Alabama at Birmingham, 4Department of Psychology, Northeastern University, 5Department of Occupational Therapy, University of Alabama at Birmingham

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wir präsentieren die Entwicklung eines blickabhängigen Display-Frameworks, das für die Wahrnehmungs- und Okulomotorikforschung entwickelt wurde, um den Verlust des zentralen Sehvermögens zu simulieren. Dieser Rahmen eignet sich besonders für die Untersuchung kompensatorischer Verhaltens- und okulomotorischer Strategien bei Personen, die sowohl simulierten als auch pathologischen zentralen Sehverlust erleben.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Makuladegeneration (MD) ist eine der Hauptursachen für Sehstörungen in der westlichen Welt. Patienten mit MD neigen dazu, spontane Augenbewegungsstrategien zu entwickeln, um ihren Sehverlust zu kompensieren, einschließlich der Annahme eines bevorzugten retinalen Locus (PRL), einer verschonten peripheren Region, die sie häufiger verwenden, um die geschädigte Fovea zu ersetzen. Allerdings gelingt es nicht allen Patienten, eine PRL zu entwickeln, und selbst wenn sie es tun, kann es Monate dauern. Derzeit gibt es keine Goldstandard-Rehabilitationstherapie, und die MD-Forschung wird durch Probleme der Rekrutierung, Compliance und Komorbidität weiter behindert. Um diese Probleme anzugehen, hat eine wachsende Zahl von Forschungsarbeiten Eye-Tracking-gesteuerte, blickabhängige Displays in einem simulierten zentralen Sehverlustparadigma bei Personen mit intaktem Sehvermögen verwendet. Während sich der simulierte Sehverlust qualitativ vom pathologischen zentralen Sehverlust unterscheidet, bietet unser Framework ein hochgradig kontrolliertes Modell, mit dem kompensatorische Augenbewegungen untersucht und mögliche Rehabilitationsmaßnahmen bei Sehbehinderung getestet werden können. Durch die Entwicklung eines umfassenden Rahmens, anstatt uns auf isolierte und unzusammenhängende Aufgaben zu verlassen, schaffen wir eine zusammenhängende Umgebung, in der wir größere Hypothesen testen können, was es uns ermöglicht, Wechselwirkungen zwischen Aufgaben zu untersuchen, Trainingseffekte über mehrere Maßnahmen hinweg zu bewerten und eine konsistente Methodik für zukünftige Forschung zu etablieren. Darüber hinaus zeigen Teilnehmer an simulierten Studien zum zentralen Sehverlust Ähnlichkeiten in ihrem okulomotorischen kompensatorischen Verhalten im Vergleich zu Patienten mit MD. Hier stellen wir einen Rahmen für die Durchführung von blickabhängigen Studien im Zusammenhang mit simuliertem zentralem Sehverlust vor. Wir betonen die Verwendung des Frameworks, um die verhaltensbezogene und okulomotorische Leistung gesunder Personen bei einer Vielzahl von Wahrnehmungsaufgaben zu testen, die verschiedene Ebenen der visuellen Verarbeitung umfassen. Wir diskutieren auch, wie dieses Framework für die Ausbildung von MD-Patienten angepasst werden kann.

Einleitung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Makuladegeneration (MD) ist weltweit die Hauptursache für Sehbehinderungen und wird bis 2040 voraussichtlich 248 Millionen Menschen weltweit betreffen1. Die MD im Spätstadium ist gekennzeichnet durch eine Schädigung der Photorezeptoren im Zentrum des Gesichtsfeldes (Fovea). Der Verlust des zentralen Sehvermögens hat schwerwiegende Auswirkungen auf tägliche Aufgaben, die auf dem zentralen Sehen beruhen, wie z. B. Navigation2, Lesen3 und Erkennen von Gesichtern4. Die Folgen von MD beeinträchtigen die Lebensqualität dieser Personen stark5 und führen zu negativen psychologischen Folgen6. Patienten mit MD, die ihres zentralen Sehvermögens beraubt sind, können spontan kompensatorische okulomotorische Strategien entwickeln, bei denen eine periphere Netzhautregion als Ersatz für die Fovea verwendet wird (Abbildung 1). Diese Region, die als bevorzugter retinaler Locus (PRL)7 bezeichnet wird, wird häufig von Patienten bei Aufgaben wie Fixierung, Lesen und Gesichtserkennung eingesetzt. Es gibt Hinweise darauf, dass die PRL bei Patienten mit MD die okulomotorische Referenzfunktion der Fovea übernimmt 8,9. Darüber hinaus werden Veränderungen der Aufmerksamkeit und der kognitiven Kontrolle bei Patienten mit zentralem Sehverlust beobachtet, was auf einen Zusammenhang zwischen Sehverlust und kognitiven Funktionen hindeutet10.

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Abbildung 1. Illustration der Wahrnehmungserfahrung von Personen mit gesundem Sehvermögen und Patienten mit Makuladegeneration und fovealem Skotom. Das foveale Skotom führt bei Patienten mit Makuladegeneration zu einem Verlust des zentralen Sehvermögens. Einige Personen können den Verlust des visuellen Inputs für die Fovea teilweise kompensieren, indem sie eine periphere retinale Lokalisation verwenden, die als bevorzugter retinaler Locus (PRL) definiert ist. Bei Patienten, die eine PRL entwickelt haben, wird diese häufig zur exzentrischen Fixation und bei täglichen Aufgaben eingesetzt. Die Lokalisation, Form und Größe der Netzhaut kann von Person zu Person variieren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Während es keine Goldstandard-Intervention gibt, um den Verlust des Sehvermögens zu beheben oder den Verlust des zentralen Sehvermögens zu kompensieren, werden experimentelle Ansätze aus der Optometrie, der Ergotherapie und der Sehwissenschaft getestet, um die Kompensation durch peripheres Sehen zu verbessern11,12. Okulomotorische Ansätze konzentrieren sich darauf, den Patienten beizubringen, die Kontrolle und Koordination der Augenbewegungen zu verbessern, einschließlich der Erziehung zu einem angemesseneren PRL 11,12,13,14,15, während sich die Wahrnehmungsinterventionen auf die Verbesserung der allgemeinen peripheren visuellen Fähigkeiten oder des Sehvermögens innerhalb des PRL konzentrieren und die Einschränkung des peripheren Sehens teilweise überwinden 16,17,18,19,20. Neuere Studien haben eine auf Eye-Tracking basierende, blickabhängige Anzeige als Paradigma für die Untersuchung von Augenbewegungen bei zentralem Sehverlustverwendet 21,22,23,24,25,26,27,28,29. Dieser Ansatz, bei dem bei gesunden Personen ein simuliertes Skotom (d. h. ein Okkluder zur Verstopfung der zentralen Region des Gesichtsfeldes) verwendet wird (Abbildung 1), mildert Probleme bei der Rekrutierung und Compliance und bietet gleichzeitig eine hohe Kontrolle über mehrere Parameter, wie z. B. die Größe und Form des Skotoms, und bietet somit eine vielversprechende Alternative zur direkten Beteiligung von Patienten mit MD. Während es mehrere Unterschiede zwischen zentralem Sehverlust und simuliertem Skotomgibt 30,31, sind einige der bei ersterem beobachteten okulomotorischen Verhaltensweisen, wie z. B. die Entwicklung eines PRL, bei letzterem zu sehen 27,30,32, was darauf hindeutet, dass einige Aspekte kompensatorischer okulomotorischer Strategien durch dieses blickabhängige Paradigma hervorgerufen werden können. Wichtig ist, dass der simulierte zentrale Sehverlust einen breiten Rahmen für die Untersuchung der Plastizität sowohl im gesunden visuellen System als auch nach dem zentralen Sehverlust bietet.

Hier stellen wir das Design, die Entwicklung und die Verwendung eines blickabhängigen Rahmens vor, der zur Überprüfung der Wahrnehmungs-, Okulomotorik- und Aufmerksamkeitsleistung bei gesunden Personen und, mit einigen Modifikationen, bei MD-Patienten verwendet werden kann (Abbildung 2). Wir beschreiben auch die technischen und psychophysischen Überlegungen, die mit blickbedingtem, peripherem Training einhergehen. Eine zentrale technische Herausforderung besteht darin, die Wahrnehmung einer sanften Bewegung des Skotoms33 mit kurzer Latenz zu erzeugen. Diese kurze Latenz wird durch Auswahl geeigneter Anzeigegeräte, Eyetracker und Betriebssysteme 34,35,36 erreicht. In früheren Arbeiten wurde dokumentiert, wie jede Hardware die Latenz37 erhöht und Strategien zur Reduzierung der Gesamtlatenz, zur Aufnahme von Blinzeln und zur Verlangsamung von Augenbewegungen33 entwickelt werden. Ein neuer Aspekt unseres Paradigmas ist die Vielfalt der Trainings- und Bewertungsaufgaben innerhalb eines einzigen Rahmens für die Wahrnehmungsforschung sowohl in gesunden als auch in Patientenpopulationen. Das Framework charakterisiert mehrere Ebenen der visuellen Verarbeitung, die von zentralem Sehverlust betroffen sind, insbesondere das niedrige Sehvermögen, das Sehen auf höherer Ebene, die Aufmerksamkeit, die okulomotorische Kontrolle und die kognitive Kontrolle. Vorläufige Tests, die mit einer modifizierten Version dieses Ansatzes durchgeführt wurden, zeigten Hinweise auf eine Verbesserung der Sehschärfe sowohl bei gesunden Kontrollpersonen als auch bei der Patientenpopulation32.

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Abbildung 2. Mehrdimensionaler Ansatz zur Untersuchung der Plastizität im visuellen System und der Rehabilitation des Sehvermögens bei Makuladegeneration. Veranschaulichung miteinander verbundener Dimensionen wie visueller Wahrnehmung, okulomotorischer und kognitiver Kontrolle, die zur visuellen Verarbeitung beitragen und bei zentralem Sehverlust betroffen sind. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Protokoll

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Alle Teilnehmer waren gesunde Personen mit einer Sehschärfe von 20/40 oder mehr und ohne bekannte Sehprobleme. Beide repräsentativen Teilnehmer sind weiblich und zwischen 27 und 24 Jahre alt. Alle Teilnehmer gaben eine Einverständniserklärung ab, und die Studie erhielt die Genehmigung des Institutional Review Board (IRB) an der University of Alabama in Birmingham.

1. Identifizierung eines idealen Systems für die simulierte Forschung zum zentralen Sehverlust

  1. Identifizieren Sie ein System, das Informationen effizient und in einer Endlosschleife vom Eyetracker an die Stimulusgenerierungssoftware überträgt. Verwenden Sie die inNummer 37 beschriebenen Methoden, um die Latenz verschiedener Kombinationen von Systemen zu messen, um das System mit der geringsten Latenz zu identifizieren.
    HINWEIS: In Abbildung 3 ist ein Vergleich der kombinierten Latenz von vier verschiedenen Kombinationen von Systemen dargestellt, die aus zwei Eyetrackern (EyeLink 1000 Plus Tower Mount und TRACKPixx3), zwei Anzeigegeräten (CRT-Monitor (Bildwiederholfrequenz = 100 Hz) und Display++ (Bildwiederholfrequenz = 120 Hz)) sowie zwei Betriebssystemen (Windows 10 und Mac iOS) bestehen. Jede Kombination wurde 20 Mal gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Systemlatenz am geringsten war, wenn der Vpixx TrackPixx3 Eyetracker in Kombination mit dem Betriebssystem Windows 10 verwendet wurde.

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Abbildung 3: Latenzvergleich über verschiedene Kombinationen von Monitoren, Eye-Tracking-Geräten und Betriebssystemen hinweg. Die Balken stellen die ± 1 Standardabweichung über die 20 Wiederholungen pro Kombination dar. Die Maßnahmen wurden mit einem Mac-Betriebssystem im Zeitlupenmodus durchgeführt, das eine Bildwiederholfrequenz von 240 Hz erreichte. TP/CRS/Win unterscheidet sich statistisch von E1000/CRT/Mac (t(38)=9,53, p<0,001), E1000/CRS/Mac (t(38)=16,24, p<0,001) und E1000/CRS/Win (t(38)=3,94, p<0,001). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

2. Gewöhnung der Teilnehmer an den simulierten zentralen Sehverlust durch blickabhängige Darstellung

HINWEIS: Eine grundlegende Komponente bei der Simulation des zentralen Sehverlusts besteht darin, die Teilnehmer mit der blickabhängigen Anzeige vertraut zu machen. Ohne angemessene Einarbeitung können die Maße der Fähigkeiten durch die Anstrengung der Teilnehmer vermischt werden, sich in der blickabhängigen Darstellung zurechtzufinden. Mehrere wichtige Schritte im Protokoll sorgen für eine ausreichende Vertrautheit mit der blickabhängigen Anzeige, um die visuelle Leistung zuverlässig messen zu können.

  1. Geben Sie den Teilnehmern audiovisuelle Anweisungen zu der Aufgabe, die sie während einer bestimmten Sitzung ausführen werden. Für jede Aufgabe gibt es spezielle Videoanweisungen mit Screenshots der eigentlichen Aufgabe. Erklären Sie dann die Anweisungen mündlich, um sicherzustellen, dass der Teilnehmer ein gutes Verständnis dafür hat, was ihn in einer bestimmten Aufgabe erwartet.
  2. Bieten Sie den Teilnehmern Übungsversuche an, bevor Sie mit den einzelnen Hauptaufgaben beginnen. Dies bietet die Möglichkeit, alle Fragen rund um die Aufgabenstellung zu klären.
  3. Führen Sie während des ersten Besuchs, bevor Sie blickabhängige Aufgaben durchführen, ein Fixationstraining mit den Teilnehmern durch, bei dem sie lernen, ihr simuliertes Skotom für unterschiedliche Zeiträume in einem weißen zentralen Kasten auf dem Bildschirm zu platzieren, wobei die räumliche Toleranz im Laufe der Versuche zunimmt, während sie Distraktoren ignorieren, die auf dem Bildschirm erscheinen können.
  4. Führen Sie zusätzlich eine PRL-Induktionsaufgabe an den Teilnehmern durch, die die Entwicklung von PRL-ähnlichem Verhalten fördern soll. Lassen Sie die Teilnehmer in dieser Aufgabe eine undurchsichtige Scheibe betrachten, die zufällig auf dem Bildschirm platziert ist und ein Ziel (z. B. ein Landolt C) abdeckt, und bewegen Sie das Skotom in die Nähe der undurchsichtigen Scheibe, um das Ziel freizulegen.
    HINWEIS: Die okulomotorische Analyse dieser Aufgabe kann auf eine frühe PRL-ähnliche Lokalisation hinweisen, die später als Trainingsort verwendet werden kann. In diesem experimentellen Paradigma wies das zirkuläre zentrale Skotom einen Sehwinkel von 10° auf. Diese Schritte ermöglichen es den Teilnehmern, sich mit der blickabhängigen Anzeige vertraut zu machen und bereiten sie darauf vor, eine Vielzahl von Wahrnehmungsbewertungen und Trainingsaufgaben mit ihrem peripheren Sehen durchzuführen.

3. Entwicklung wirksamer Anweisungen

HINWEIS: Anweisungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Anleitung der Teilnehmer, wie sie auf Reize reagieren und ihr simuliertes Skotom bei verschiedenen Aufgaben bewältigen sollen. Entsprechende Anweisungen müssen gründlich und klar sein, um Verwirrung zu vermeiden. Die Anweisungen sollten bei Bedarf wiederholt werden, um das Verständnis zu gewährleisten.

  1. Anleitungsvideos
    1. Visuelle Demonstration: Stellen Sie Videos bereit, die jeden Schritt der Aufgabe visuell veranschaulichen. Videos sollten anschaulich veranschaulichen, wie das simulierte Skotom während der Aufgabe angemessen gehandhabt wird und wie auf Reize reagiert wird.
    2. Erzählung: Liefern Sie ein prägnantes Skript, das entwickelt wurde, um die visuelle Demonstration zu begleiten und den Prozess in einfachen Worten zu erklären. Stellen Sie sicher, dass die Sprache leicht verständlich ist, und vermeiden Sie Fachbegriffe.
  2. Mündliche Anweisungen nach Skript
    1. Konsistenz: Verwenden Sie ein standardisiertes Skript für mündliche Anweisungen, um Konsistenz über verschiedene Sitzungen und Teilnehmer hinweg zu gewährleisten. Beispiel: Während der Aufgabe gibt es mehrere Pausen, in denen Sie Ihre Augen ausruhen können. Achten Sie in diesen Pausen darauf, den Kopf auf der Kinnstütze zu halten. Wenn Sie bereit sind, die Aufgabe fortzusetzen, drücken Sie die Leertaste, und die Aufgabe beginnt erneut.
    2. Klarheit: Sprechen Sie langsam und deutlich - stellen Sie sicher, dass Sie alle wichtigen Aspekte der Aufgabe betonen.
  3. Visuelle Anweisungen
    1. Anweisungen auf dem Bildschirm: Geben Sie schriftliche Anweisungen auf dem Bildschirm an, die die Teilnehmer vor und während der Erledigung von Aufgaben lesen können. Verwenden Sie kurze Sätze zur Verdeutlichung mit visuellen Hilfsmitteln, um Reize zu demonstrieren, denen der Teilnehmer bei jeder Aufgabe begegnen kann.

4. Konzeption und Durchführung von Assessment-Aufgaben

HINWEIS: Aufgaben, die in diesem Rahmen entwickelt wurden, sind grob in zwei Hauptkategorien unterteilt: (1) Aufgaben mit freier Augenbewegung und (2) Aufgaben mit eingeschränkter Fixierung. Lassen Sie die Teilnehmer bei den Freiaugenbewegungsaufgaben Augenbewegungen über den Bildschirm ausführen, um Ziele zu identifizieren, die an zufälligen Stellen auf dem Bildschirm erscheinen (oder um Text zu lesen), während Sie bei fixierungsbeschränkten Aufgaben die Teilnehmer bitten, während der gesamten Aufgabe in einem zentralen weißen Feld fixiert zu bleiben und ihr peripheres Sehen zu nutzen, um Urteile zu fällen. Abbildung 4 zeigt Beispielaufgaben und Beschreibungen für jede Kategorie. Genauere Informationen zu den Aufgaben finden Sie in38.

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Abbildung 4: Eine visuelle Darstellung verschiedener Bewertungsaufgaben, die mit dem Framework entworfen wurden. Die Aufgaben sind grob kategorisiert in Aufgaben mit freier Augenbewegung, bei denen das Skotom den Augenbewegungen der Teilnehmer folgt, um Ziele frei zu sehen (oberes Feld), und Aufgaben mit Fixationsbeschränkungen, bei denen das Skotom in einem zentralen weißen Feld während der gesamten Aufgabe platziert werden muss (unteres Feld). Diese Zahl wurde von38 geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

  1. Freie Augenbewegungsaufgaben
    HINWEIS: Freie Augenbewegungsaufgaben messen das Augenbewegungsverhalten der Teilnehmer, während sie Aufgaben ausführen. Diese fördern das Verständnis für die Bewegungen des Auges im Rahmen naturalistischer Aufgaben wie Lesen und visuelles Suchen.
    1. Anleitungsvideo/mündliche Anweisungen
      1. Präsentieren Sie dem Teilnehmer vor der Kalibrierung ein Anleitungsvideo und skriptbasierte mündliche Anweisungen.
    2. Kalibrierung
      1. Führen Sie Validierungen früherer Kalibrierungen zwischen Aufgaben und zusätzliche Kalibrierungen durch, wenn die Validierungen schlecht sind oder wenn die Teilnehmer Pausen zwischen den Aufgaben einlegen.
    3. Aufgabenspezifische Methoden für die freie Anzeige
      1. Führen Sie Aufgaben zur freien Anzeige durch, bei denen die Teilnehmer angewiesen werden, eine Vielzahl von Aktionen mit ihrem Blick auszuführen, anstatt sich auf einen Bereich zu fixieren. Wählen Sie aus, ob Sie die Aufgabe mit einer der folgenden Varianten ausführen möchten.
      2. Bringen Sie das Skotom in die Nähe eines Queues, wodurch ein Reiz erscheint. Behalten Sie die Fixierung auf eine bestimmte Bildschirmposition für einen bestimmten Zeitraum bei. Führen Sie eine Standardaufgabe wie Lesen oder visuelle Suche durch, wobei das zentrale Sehen durch das Skotom verdeckt wird.
      3. Geben Sie den Teilnehmern zu Beginn der Aufgaben Anweisungen auf dem Bildschirm, gefolgt von einer Reihe von Übungsversuchen. Geben Sie nach Abschluss der Übungsversuche Erinnerungsanweisungen, bevor Sie mit der Aufgabe fortfahren. Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer die visuellen Layouts, die erforderlichen okulomotorischen Aktionen und die Reaktionsmerkmale jeder Aufgabe verstehen und ihre Kompetenz unter Beweis gestellt haben, bevor Sie die Leistung messen.
      4. Geben Sie den Teilnehmern auditives Feedback, das die Genauigkeit ihrer Antworten anzeigt, während sie jede Aufgabe erledigen, da visuelles Feedback aufgrund der Verwendung eines Skotoms übersehen werden kann.
      5. Bauen Sie Pausen von bis zu 1 Minute in jede Aufgabe ein, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Ermüdung getestet wird. Planen Sie Pausen von 3 Minuten oder länger für Tage ein, die längere Bewertungssitzungen beinhalten, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Ermüdung getestet wird.
  2. Fixierungsbeschränkte Aufgaben
    HINWEIS: Fixationsbeschränkte Aufgaben sind nützlich, um das periphere Sehen an bestimmten Gesichtsfeldpositionen zu testen oder zu trainieren. Diese Aufgaben eignen sich sowohl für die Prüfung der visuellen Verarbeitung auf frühem und mittlerem Niveau, einschließlich Sehschärfe, Kontrastempfindlichkeit, Crowding usw., als auch für die visuelle Verarbeitung auf hohem Niveau, einschließlich exogener und endogener Aufmerksamkeit. Für diese Aufgaben ist es wichtig, dass die Teilnehmer lernen, eine stetige Fixierung aufrechtzuerhalten, um zu vermeiden, dass die Aufgabenausführung durch Aufmerksamkeitsressourcen verwirrt wird, die der stetigen Fixierung gewidmet sind. Während dieser Aufgaben werden die Teilnehmer gebeten, ihr zentrales Sehen mit Hilfe von Fixationshilfen auf die Mitte des Bildschirms zu fokussieren (Abbildung 5B) und gleichzeitig auf Reize zu reagieren, die in ihrem peripheren Sehen erscheinen.
    1. Anleitungsvideo/mündliche Anweisungen
      1. Präsentieren Sie dem Teilnehmer vor der Kalibrierung ein Anleitungsvideo und skriptbasierte mündliche Anweisungen.
    2. Kalibrierung
      1. Führen Sie Validierungen früherer Kalibrierungen zwischen Aufgaben und zusätzliche Kalibrierungen durch, wenn die Validierungen schlecht sind oder wenn die Teilnehmer Pausen zwischen den Aufgaben einlegen.
    3. Fixationsbeschränkte aufgabenspezifische Methoden
      1. Bitten Sie die Teilnehmer bei Aufgaben mit Fixationsbeschränkungen, ihre Kopfposition im Kinnhalter für die Dauer der Aufgabe beizubehalten und sicherzustellen, dass die Kalibrierung während des gesamten Prozesses so genau wie möglich in der ursprünglichen Position bleibt.
      2. Geben Sie den Teilnehmern Anweisungen auf dem Bildschirm, gefolgt von einer Reihe von Übungsversuchen. Geben Sie nach Abschluss der Übungsversuche eine Erinnerungsreihe von Anweisungen auf dem Bildschirm, bevor Sie mit der Aufgabe fortfahren.
      3. Bitten Sie die Teilnehmer, während dieser Aufgaben ihr zentrales Sehen mit Hilfe von Fixationshilfen (weißer rechteckiger Fixierungskasten) auf die Mitte des Bildschirms zu konzentrieren, während sie auf Reize reagieren, die in ihrem peripheren Sehen zu beiden Seiten des Fixierungskastens erscheinen.
      4. Bitten Sie die Teilnehmer, während der Bewertung mit dem rechten Zeigefinger auf ein Antwortfeld mit fünf Tasten zu antworten, das sich rechts von ihnen befindet. Wenn die Fixierung nicht aufrechterhalten wird, wird der Stimulus nicht präsentiert und es kommt zu einer Zeitüberschreitung, es sei denn, die Fixierung wird wieder aufgenommen.
      5. Geben Sie den Teilnehmern auditives Feedback, das die Genauigkeit ihrer Antworten anzeigt, während sie jede Aufgabe erledigen, da auch hier visuelles Feedback aufgrund der Verwendung eines Skotoms übersehen werden kann.
      6. Bauen Sie Pausen von bis zu 1 Minute in jede Aufgabe ein, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Ermüdung getestet wird. Planen Sie Pausen von 3 Minuten oder länger für Tage ein, die längere Bewertungssitzungen beinhalten, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Ermüdung getestet wird.
  3. Entwicklung entsprechender Fixierdisplays
    HINWEIS: Aufgaben mit peripher präsentierten Zielen und simulierten Skotomen, die das zentrale Sehen behindern, stellen eine Herausforderung dar, wenn versucht wird, die Leistung an einer retinotopisch definierten Stelle abzuschätzen. Selbst bei fovealen Aufgaben machen die Augen kleine, unwillkürliche Bewegungen in Form von Drift und Mikrosakkaden). Um die Fixierstabilität zu optimieren, sollte man sich daher bei der Gestaltung von Fixierhilfen gut Gedanken machen.
    1. Entwickeln Sie ein Design für eine Fixierhilfe, das sowohl ein großes Fixationskreuz als auch eine Fixierungsbox enthält (Abbildung 5). Weisen Sie die Teilnehmer an, den undurchsichtigen Okkluder innerhalb der Fixationsbox zu halten und die langen Arme des Fixationskreuzes als Referenz für die Mitte des Bildschirms zu verwenden.
      HINWEIS: Dieses Design kombiniert sowohl Bullseye- als auch Fadenkreuz-Arten von Sehhilfen, die nachweislich zur besten Fixationsstabilität führen39. Da sowohl eine Fixationsbox als auch ein Fixationskreuz vorhanden sind, kann dieses Design außerdem problemlos in translationalen Kontexten verwendet werden, um Patienten mit zentralem Sehverlust zu testen, wie dies bei Patienten mit MD der Fall ist.
  4. Optimierung adaptiver Verfahren zur genauen Messung der Leistung
    HINWEIS: Ein kritischer Aspekt bei der Implementierung verschiedener Bewertungen ist die Möglichkeit, Leistungsschwellenwerte in einer Teilmenge dieser Aufgaben (insbesondere Sehschärfe, Kontrastempfindlichkeit, Crowding und Konturintegration) schnell und erfolgreich zu schätzen. Eine Herausforderung besteht darin, dass herkömmliche Treppen nur langsam konvergieren und die Leistung nahe an der Schwelle abzielen können, was zu Frustration und Ermüdung führt. Um dies zu umgehen, haben wir ein dreistufiges Verfahren implementiert, um die Leistung der Teilnehmer an diesen Aufgaben zu schätzen.
    1. Bitten Sie die Teilnehmer in der ersten Phase, 12 Übungsversuche vor dem eigentlichen Experiment durchzuführen. Verwenden Sie während der zweiten Stufe eine 2-Abwärts-1-Aufstiegstreppe, die nach 3 Abwärtsumkehrungen endet (d. h. die Richtung der Stimulusänderung, von unten (schwer) nach oben (leicht), siehe auch repräsentativer Ergebnisabschnitt), gefolgt von der dritten Stufe, die aus einer herkömmlichen 3-Abwärts-1-Aufstiegstreppe besteht, die nach 60 Versuchen endet.
      HINWEIS: Pilotstudien haben gezeigt, dass dieses Verfahren bei den meisten Aufgaben (Sehschärfe, Crowding und Kontrastempfindlichkeit) zuverlässige Schwellenwerte erreicht. Einige Aufgaben können jedoch andere Methoden erfordern, insbesondere wenn die Leistung zwischen den Teilnehmern stark variieren kann. Zum Beispiel wurde in der Aufgabe der Konturintegration nach der ersten Phase des Verfahrens (Übung) ein zusätzliches Verfahren implementiert. Die Schwierigkeit der Aufgabe wurde mit einer progressiven Treppenmethode manipuliert, bei der das Orientierungszittern (0°, 1°, 2°, 4°, 6°, 8°, 10°, 12°) alle drei Versuche zunahm, was insgesamt 24 Versuche ergab. Dann wurden die zweite und dritte Stufe des Verfahrens (adaptive Treppe) wie gewohnt fortgesetzt. Im Allgemeinen können unterschiedliche Aufgaben leicht unterschiedliche adaptive Verfahren erfordern. Der 3-stufige Ansatz ermöglicht es den Teilnehmern jedoch, zu üben und schnell in den Bereich ihres Schwellenwerts zu gelangen, und bietet eine detaillierte Messung innerhalb dieses Bereichs.

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Abbildung 5: Fixationshilfen zur Förderung der Fixationsstabilität bei den Teilnehmern. (A) Fixationskreuz und Fixationsbox wurden für Fixationsstabilitätsaufgaben verwendet. (B) Das Fixationskreuz, die Fixierungsbox und das schwarze Kreuz in der Mitte wurden bei Low-Level-Sehaufgaben verwendet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Ergebnisse

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In diesem Abschnitt präsentieren wir illustrative Daten sowohl von Aufgaben mit freier Augenbewegung als auch von Fixationsbeschränkungen. Das Ziel dieses Abschnitts ist es, Daten zu veranschaulichen, die mit dem Framework erhalten wurden, und seine Fähigkeit, periphere Sehfunktionen zu messen. Der Abschnitt ist in vier verschiedene Kategorien unterteilt, die jeweils kritische Elemente hervorheben, die für eine genaue Abschätzung der Sehleistung bei simuliertem zentralem Sehverlust erforderlich sind. Zu diesen Kategorien...

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Diskussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In diesem methodischen Beitrag stellen wir einen blickabhängigen Rahmen für die Durchführung von Wahrnehmungsforschung bei simuliertem zentralem Sehverlust vor, der Hardware-, Design- und methodische Überlegungen hervorhebt, die erforderlich sind, um (1) die kürzeste Systemlatenz für die blickabhängige Anzeige zu wählen, (2) eine breite Palette von visuellen Wahrnehmungsaufgaben zu verwalten und (3) die okulomotorische und perzeptuelle Leistung der Teilnehmer innerhalb dieses Paradigmas ...

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Offenlegungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt bezüglich der Veröffentlichung dieser Arbeit besteht.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Arbeit wird unterstützt durch NIH NEI 1 U01 R01EY031589 und 1R21EY033623-01.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
CRT-MonitorViewSonic PF817 Professional Series CRT, ViewSonic Corp.https://www.viewsonic.com/us/monitors.html?srsltid=
AfmBOorEmjc67A5U2v2V
wywNRHWzdrxcYx7Q3Y0
9tiNrnbs6FC4TPlc9
Display++ LCD-MonitorCambridge Research Systemshttps://www.crsltd.com/tools-for-vision-science/calibrated-displays/displaypp-lcd-monitor/
Eye TrackerEyeLink 1000 Plus Tower Mount, SR Researchhttps://www.sr-research.com/eyelink-1000-plus/
Eye TrackerVpixx Technologies Inc.www.vpixx.com
Macintosh IOSApple Inc.https://www.apple.com/mac/
Windows 10Microsoft Inc.https://www.microsoft.com/en-us/

Referenzen

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