Prueba de agudeza de movimiento para la medición de la agudeza del campo visual con formas definidas por el movimiento

Resumen

Aquí se describe una nueva prueba de agudeza basada en el movimiento que permite evaluar el procesamiento visual central y periférico en individuos sanos y con baja visión, junto con gafas que limitan la visión periférica compatibles con los protocolos de resonancia magnética. Este método ofrece una evaluación integral de la visión para las deficiencias funcionales y las disfunciones del sistema visual.

Resumen

Las mediciones estándar de la agudeza visual se basan en estímulos estacionarios, ya sean letras (gráficos de Snellen), líneas verticales (agudeza vernier) o gráficos de rejilla, procesados por aquellas regiones del sistema visual más sensibles a la estimulación estacionaria, recibiendo información visual de la parte central del campo visual. Aquí, se propone una medición de la agudeza basada en la discriminación de formas simples, que se definen por el movimiento de los puntos en los cinematogramas de puntos aleatorios (RDK) procesados por regiones visuales sensibles a la estimulación del movimiento y que reciben información también del campo visual periférico. En la prueba de agudeza de movimiento, se les pide a los participantes que distingan entre un círculo y una elipse, con superficies coincidentes, construidas a partir de RDK y separadas del RDK de fondo por coherencia, dirección o velocidad de puntos. La medición de la agudeza se basa en la detección de elipse, que con cada respuesta correcta se vuelve más circular hasta alcanzar el umbral de agudeza. La prueba de agudeza motriz se puede presentar en contraste negativo (puntos negros sobre fondo blanco) o en contraste positivo (puntos blancos sobre fondo negro). Las formas definidas por movimiento se encuentran en el centro dentro de los 8 grados visuales y están rodeadas por el fondo RDK. Para probar la influencia de las periferias visuales en la agudeza medida centralmente, se propone un estrechamiento mecánico del campo visual a 10 grados, utilizando gafas opacas con orificios ubicados en el centro. Este sistema de estrechamiento fácil y replicable es adecuado para los protocolos de resonancia magnética, lo que permite investigaciones más detalladas de las funciones de la entrada visual periférica. Aquí, se propone una medición simple de la forma y la percepción del movimiento simultáneamente. Esta sencilla prueba evalúa las deficiencias visuales en función de las entradas del campo visual central y periférico. La prueba de agudeza de movimiento propuesta avanza en la capacidad de las pruebas estándar para revelar funciones visuales reservadas o incluso fortalecidas en pacientes con sistema visual lesionado, que hasta ahora no se habían detectado.

Introducción

La mayoría de las pruebas visuales disponibles están dirigidas a examinar las características procesadas por la visión central, basándose en la información que se deriva de la retina central¹. La retina central tiene la población más densa de fotorreceptores cónicos para una agudeza visual máxima y carece de fotorreceptores bastoncillos, que dominan la retina periférica². La presencia de fotorreceptores densamente empaquetados también se refleja en una mayor densidad de células ganglionares, lo que significa que un mayor número de axones se dirigen al nervio óptico y, finalmente, a la corteza visual. Fuera de la fóvea hacia la periferia, los bastones superan en número al fotorreceptor del cono³. Con los cuerpos más anchos de los bastones y el mosaico más escaso de fotorreceptores, la retina periférica responde principalmente a la visión nocturna y a^{la conciencia del} movimiento.

Clásicamente, se creía que el procesamiento visual, dependiente de la estimulación de la parte central del campo visual, se dedica al análisis fino de los objetos estacionarios, y su parte periférica se especializa en detectar el movimiento y llevar los objetos a la visión central, foveal, donde se analiza más a fondo ^5,6. Sin embargo, ahora tenemos evidencia emergente que muestra que, a nivel cortical, el análisis fino de la vía estacionaria no está completamente separado del sensible al movimiento ^6,7,8. La prueba de la forma y la percepción del movimiento simultáneamente se realiza clásicamente utilizando rejillas móviles⁹ y patrones de vidrio¹⁰ y también anillos concéntricos movimiento¹¹. Nuestro objetivo es introducir una prueba que se acerque a la vida normal de las personas con discapacidad visual, que pueda reducir sus frustraciones y dar esperanza al mostrarles explícitamente que algunas características de su procesamiento visual aún pueden conservarse e incluso fortalecerse. La prueba de agudeza de movimiento propuesta basada en cinematogramas de puntos aleatorios (RDK) combina el análisis de la percepción del movimiento y la forma y prueba simultáneamente el funcionamiento de la percepción del movimiento y la forma. Dentro de la prueba de agudeza de movimiento, hay muchas posibilidades de características psicofísicas para probar, como diferentes velocidades, direcciones y contrastes de los RDK. Cambiando los parámetros, podemos manipular la fuerza de la estimulación, ya sea específica para el procesamiento central o periférica. Por ejemplo, la detección de objetos que se mueven rápidamente es una característica bien descrita específica del procesamiento visual periférico¹², mientras que el procesamiento de los oscuros en el fondo brillante es procesado preferentemente por la visión central¹³. Esta prueba se realizó inicialmente en pacientes con degeneración retiniana de fotorreceptores, localizados específicamente dentro de la retina central o periférica¹⁴. La retinosis pigmentaria (RP) se manifiesta con daño periférico y prevalece en ~1/5000 pacientes en todo el mundo¹⁵. La enfermedad de Stargardt (STGD), con una prevalencia de ~1/10000, es la causa más común de degeneración macular juvenil (DM)¹⁶. El daño a los fotorreceptores en la retina central, como en la degeneración macular o como en la retinitis pigmentosa en la retina periférica, resulta en las pérdidas correspondientes del campo visual. Esas pérdidas de campo visual se reflejan en las degradaciones de las características específicas de las regiones del sistema visual dadas¹⁷. Es importante destacar que las regiones del sistema visual que reciben entradas de partes no afectadas de la retina también se ven afectadas. Previamente se demostró en modelos animales de degeneración macular¹⁸ que después de un daño binocular en la retina central, no solo se agrava la agudeza, sino que se refuerza la percepción del movimiento, un rasgo característico del procesamiento periférico. Las pruebas de agudeza motriz descritas aquí proporcionan una información importante para la planificación de procedimientos de rehabilitación visual. Una visión completa de la interacción entre las partes central y periférica del campo visual tiene un papel crucial en la comprensión de cómo las funciones perdidas pueden ser reemplazadas por las piezas de repuesto del sistema visual y cómo este proceso puede ser apoyado por los procedimientos de rehabilitación del entrenamiento visual. En línea, el conocimiento de cómo la degeneración regional de la retina afecta el procesamiento visual, especialmente más allá de sus partes dañadas, sigue siendo incompleto. Las pruebas ópticas se basan en las mediciones de las características de la forma estacionaria. Por ejemplo, las mediciones de la agudeza visual se basan en estímulos estacionarios, ya sean letras (gráficos de Snellen), gráficos de rejilla o gráficos de agudeza vernier.

Con el fin de ampliar la comprensión de la dinámica entre la visión central y periférica en ojos sanos y ojos que tienen funciones visuales centrales/periféricas deterioradas, se introdujo una prueba de agudeza basada en el movimiento que mide la forma y la percepción del movimiento simultáneamente. La prueba de agudeza de movimiento se basa en la detección de formas ubicadas en el centro en contraste negativo o positivo (puntos oscuros o claros), una elipse y un círculo con superficies coincidentes, construidos a partir de cinematogramas de puntos aleatorios (RDK) y separados del mismo fondo RDK por velocidad, coherencia o dirección. La agudeza se mide como la diferencia mínima percibida entre las dimensiones del círculo y la elipse, y los resultados se dan en grados visuales en los que el sujeto se detiene para percibir la diferencia. Además, para comprobar si el contraste de luminancia influye en la intensidad de movimiento medida, los estímulos se pueden presentar en negativo (puntos negros sobre fondo blanco) o en contraste positivo (puntos blancos sobre fondo negro). Toda la información disponible sobre el procesamiento del contraste positivo (tipo ON) y negativo (tipo OFF) en el sistema visual proviene de la estimulación estacionaria del campo visual central^19,20. Pero la forma en que el procesamiento periférico de las señales de movimiento depende del contraste sigue siendo bastante desconocida^14,21. Solo se estableció que la sensibilidad a altas velocidades es específica para el procesamiento periférico, mientras que el procesamiento de movimiento central involucra velocidades lentas a frecuencias espaciales más altas presentadas en contraste positivo (tipo ON)¹². Las versiones de contraste positivas y negativas de los estímulos de agudeza de movimiento, así como la capacidad de modificar la velocidad de los puntos, así como la coherencia o dirección, son cruciales para una descripción más detallada del campo visual completo. Además, se propone un estrechamiento mecánico del campo visual a 10 grados centrales, utilizando gafas con lentes reemplazadas por otras opacas con orificios ubicados en el centro. Este sistema de estrechamiento fácilmente replicable, adecuado para los protocolos fMRI y TMS, permite investigaciones más detalladas de las funciones de la entrada visual periférica y cómo las periferias visuales influyen en la agudeza medida centralmente. Un sistema similar fue validado inicialmente en estudios previos¹⁴, en los que se encontró que las pruebas de agudeza de movimiento en contraste negativo y en movimiento rápido, activando fuertemente las periferias visuales, son las más difíciles para todos los participantes. Para los pacientes con la enfermedad de Stargardt, eran inmanejables. Es importante destacar que la atenuación de la estimulación de la periferia visual, al disminuir la velocidad de las RDK, mejora los umbrales de agudeza en todos los sujetos evaluados. En conclusión, proponemos la tarea con medición de la agudeza del movimiento basada en la discriminación de formas simples. Por lo tanto, los resultados son sencillos y fáciles de entender también para los pacientes y sus cuidadores. La prueba de agudeza motriz que se presenta aquí también está dirigida a usuarios ajenos al mundo académico. La tarea es fácil de explicar a una amplia gama de edades y grupos de pacientes.

Protocolo

Todos los procedimientos se realizaron siguiendo las directrices y normativas pertinentes y fueron aprobados por el Comité de Ética, WUM (KB/157/2017). Se obtuvo el consentimiento por escrito de todos los participantes, asegurando que entendían el objetivo general del experimento y que entendían la inclusión de sus datos con fines de análisis estadístico. Todos los estímulos visuales presentados se generan utilizando una aplicación de escritorio basada en Java (Viscacha2) creada para el propósito de estos experimentos.

1. Configuración

1. Asegure una habitación tranquila y con penumbra. Construya una configuración que consista en una computadora, un teclado, una pantalla plana, un rastreador ocular (opcional, dependiendo de la pregunta de investigación y los objetivos; consulte la Tabla de materiales), un escritorio, un mentonera y una silla. Colóquelo de manera que los participantes puedan sentarse con la barbilla apoyada en el mentonera, los ojos directamente frente al centro de la mitad superior de la pantalla y las manos alcanzando las teclas de flecha del teclado. La distancia horizontal entre la pantalla y los ojos debe ser de 85 cm.
   NOTA: Aunque se entrena a los participantes y se les pide específicamente que fijen la cruz de fijación central durante todo el procedimiento, las pruebas con un rastreador ocular pueden constituir un control adicional para filtrar durante los análisis de aquellos participantes que muestran demasiadas fluctuaciones con su mirada. Además, dependiendo del objetivo del estudio, los resultados del seguimiento ocular pueden proporcionar información interesante sobre los patrones de fijación, el tamaño de la pupila o la ubicación de interés de diferentes cohortes de participantes.
2. Visite https://github.com/grimwj/Viscacha2 y descargue el software haciendo clic en el botón Código y descargando ZIP. Extraiga el archivo zip y guárdelo en el directorio de trabajo.
3. Siga los pasos de instalación descritos en el archivo README.txt. En caso de realizar pruebas con un rastreador ocular, siga los pasos de instalación del software para el rastreador ocular. Monte el rastreador ocular según las instrucciones.
4. Para realizar una comprobación inicial, ejecute el programa haciendo doble clic en el archivo Viscacha2.jar. Después de que se muestre la pantalla inicial, presione ESC en el teclado para salir del programa.
5. Navegue a través de las carpetas recién creadas: experiment_data, TestPatient Shape_Brt. Abra el archivo .csv con un editor de hojas de cálculo (establezca punto y coma como separador de campos). Compruebe que los parámetros, como las dimensiones de la pantalla y la distancia a la pantalla, sean correctos.
   NOTA: A partir de aquí, el protocolo se basa en la suposición de que se utiliza una pantalla de 1920 x 1080 y 31,5 pulgadas y la distancia entre el paciente y la pantalla es de 85 cm. Esto implica que la pantalla ocupa 44,6° de espacio visual horizontalmente. Si no se pueden cumplir estos parámetros, se puede consultar el paso 5 para reconfigurar el programa.

2. Determinación de la dificultad inicial de la prueba

1. Abra el archivo config.txt y busque una línea que contenga patient_name=TestPatient. Reemplace el TestPatient con un texto que identifique al sujeto que se está examinando.
2. En el archivo config.txt, busque la línea filename=Shape_Brt.txt. Asegúrese de que esta línea no comience con un símbolo de almohadilla # (línea sin comentar).
3. Pida al sujeto que se siente frente a la pantalla, con la barbilla apoyada y los ojos directamente frente al centro de la mitad superior de la pantalla. Verifique que la distancia desde la pantalla sea correcta. Asegúrese de que las teclas del teclado sean fácilmente accesibles para el sujeto.
4. Navegue hasta el directorio Viscacha2.jar y ejecute el programa. Enseñe al participante a enfocar la vista en la cruz de fijación en el centro de la pantalla durante toda la duración del experimento.
5. A cada lado de la pantalla, se presentará un círculo o una elipse a la misma distancia de la cruz de fijación central. La tarea consiste en seleccionar el círculo sobre una elipse utilizando las teclas de flecha izquierda y derecha del teclado. Explique la tarea al participante y, cuando esté listo, presione la tecla s para comenzar el experimento. El experimento continúa hasta que el participante presiona una de las teclas de flecha.
6. El programa finaliza después de que se hayan producido cuatro reversiones o se haya alcanzado un número máximo de ensayos. Una inversión ocurre cuando el sujeto selecciona la respuesta incorrecta después de haber seleccionado previamente la correcta o viceversa.
   NOTA: Este es un procedimiento tipo escalera. La dificultad de cada prueba aumenta después de cada respuesta correcta y disminuye después de una respuesta incorrecta. La Figura 1 muestra cómo cambia el nivel de la escalera a lo largo de los ensayos para un participante representativo.
7. Observe las cuatro inversiones después de las cuales se finaliza la tarea y se establece el umbral de detección. Abra el archivo de .csv correspondiente que contiene los resultados. Localice las columnas THRESHOLD cerca del final del archivo. Utilice el valor de esta columna para calcular la dificultad inicial de las tareas posteriores.
   NOTA: La prueba también se puede presentar en un paradigma constante, donde el nivel de dificultad es fijo y no cambia, eliminando el símbolo de almohadilla de la línea Experiment_Type=Constant en los archivos init.txt y agregando un símbolo de almohadilla antes de la línea Experiment_Type=Staircase.

Figura 1: Cambio en el nivel de la escalera a lo largo del experimento de Shape_Brt (ensayos posteriores). El gráfico rojo representa el nivel de la escalera, lo que se traduce en la relación de aspecto de la S- (elipse). Después de que se hayan producido 4 inversiones (barras azules), se ha establecido el umbral de detección del sujeto y se ha finalizado la tarea. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

8. Utilice el umbral recién obtenido como línea de base para la siguiente presentación de estímulos (pasos 2.3-2.5). Para reemplazar el nuevo umbral en todos los archivos de definición de estímulos, use el script de Python dentro de la carpeta replacer y siga las instrucciones en pantalla.

3. Procedimiento de estímulos

NOTA: Se realizarán un total de 10 experimentos: 5 con puntos blancos sobre fondo negro y 5 con puntos negros sobre fondo blanco.

1. Tarea de coherencia
   1. Cuando el asunto esté listo, abra el archivo config.txt y comente (es decir, inserte el símbolo de almohadilla) la línea filename=Shape_Brt.txt y descomente la línea a continuación, incluida la tarea shape_dotsB_C.txt. En esta tarea, el círculo y la elipse consisten en puntos que se mueven aleatoriamente con una velocidad de 10°/s. El fondo está formado por puntos que se mueven coherentemente hacia arriba con la misma velocidad que en el círculo y la elipse.
      NOTA: Es posible definir una dirección de movimiento diferente de los puntos de fondo editando el parámetro Dirección dentro del archivo de definición para cada tarea.
   2. Ejecute Viscacha2.jar. Explique la tarea al sujeto con palabras sencillas, por ejemplo, Por favor, señale siempre el círculo. Cuando el participante esté listo, presione la tecla s para comenzar el experimento. Espere hasta que se complete el experimento.
   3. Abra el archivo config.txt, comente la línea filename=shape_dotsB_C.txt y quite la marca de comentario de la línea siguiente, incluida la tarea shape_dotsW_C.txt. Repita el paso 3.1.2.
2. Tarea de dirección
   1. Cuando el asunto esté listo, abra el archivo config.txt y comente el nombre de archivo seleccionado anteriormente. Quite la marca de comentario de la línea que contiene filename=shape_dotsB_D.txt tarea. En esta tarea, el círculo y la elipse consisten en puntos que se mueven coherentemente hacia arriba con una velocidad de 10°/s. El fondo consiste en puntos que se mueven coherentemente hacia la izquierda con la misma velocidad que en el círculo y la elipse.
   2. Ejecute Viscacha2.jar. Explique la tarea al sujeto. Cuando el participante esté listo, presione la tecla s para comenzar el experimento. Espere hasta que se complete el experimento.
   3. Abra el archivo config.txt, comente la línea filename=shape_dotsB_D.txt y quite la marca de comentario de la línea siguiente, incluida la tarea shape_dotsW_D.txt. Repita el paso 3.2.2.
3. Tarea de velocidad
   1. Cuando el asunto esté listo, abra el archivo config.txt y comente el nombre de archivo seleccionado anteriormente. Quite la marca de comentario de la línea que contiene filename=shape_dotsB_V10_20.txt tarea. Esta tarea implica tres condiciones. El círculo y la elipse y el fondo consisten en puntos que se mueven coherentemente hacia arriba, y los puntos dentro del círculo y la elipse siempre se mueven más lentamente que los puntos de fondo: i) 10°/s frente a 20°/s; ii) 5°/s frente a 10°/s; y iii) 1°/s frente a 2°/s.
   2. Ejecute Viscacha2.jar. Explique la tarea al sujeto. Cuando el participante esté listo, presione la tecla s para comenzar el experimento. Espere hasta que se complete el experimento.
   3. Abra el archivo config.txt y comente en la línea shape_dotsB_V10_20.txt y quite el comentario de la línea a continuación, incluida la tarea shape_dotsW_V10_20.txt. Repita el paso 3.2.2.
   4. Repita los pasos 3.3.1 - 3.3.3 2x, para las tareas shape_dotsB_V5_10.txt y shape_dotsW_V5_10.txt, así como para shape_dotsB_V1_2.txt y shape_dotsW_V1_2.txt.
      1. Para evitar cambiar manualmente el nombre de archivo de cada tarea una vez finalizada la tarea, utilice una opción sweep_file. En el archivo config.txt, establezca el campo sweep_files en 0 para finalizar el procedimiento una vez finalizado cada procedimiento de tarea.
      2. Utilice esta configuración para la tarea Shape_Brt.txt para definir el valor de umbral de línea base inicial. Una vez establecida la línea base, para ejecutar varias tareas seguidas, establezca el archivo de barrido en un número entero entre 1 y 9. El número entero aquí determina el número de cambios entre tareas consecutivas (por ejemplo, si se establece en 1 y shape_dotsB_D.txt no está comentado, el programa ejecutará esta tarea y la siguiente. Si se establece en 9, se ejecutarán todas las tareas). Internamente, esto dará como resultado la regeneración de un nuevo archivo de configuración después de completar cada experimento, con un nombre de archivo seleccionado previamente comentado y el nombre de archivo posterior seleccionado para el próximo experimento.

4. Gafas que limitan la visión

1. Para eliminar transitoriamente el campo visual periférico, utilice gafas de natación (Figura 2), donde las lentes transparentes se sustituyen por otras blancas opacas. Las lentes tenían una apertura de 1,4 mm que limitaba el campo visual a los 10° centrales. Para que las gafas sean adecuadas para cada sujeto y para tener en cuenta lo mejor posible la distancia interocular individual natural, fabrique 14 pares de gafas con una distancia entre agujeros de 58 mm a 72 mm (con un paso de 1 mm entre cada par de gafas).

Figura 2: Estrechamiento de las gafas. Los orificios centrales tienen un diámetro de 1,4 mm. Teníamos 14 pares de gafas con distancias entre agujeros de 58 mm a 72 mm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

2. Utilice una regla para definir la distancia entre los ojos del participante. Coloque la regla justo encima de los ojos, en línea con las cejas, con el valor 0 encima de un ojo. Calcule qué tan lejos en mm está la segunda pupila verificando el valor en la parte superior del segundo ojo. Durante el procedimiento, pida al participante que mantenga la mirada lo más estable posible.
3. Después de haber elegido el par más adecuado, dé un descanso de 15 minutos. Durante este tiempo, pida a los participantes que se muevan libremente en la habitación, usen su teléfono o lean para que los ojos se acostumbren a la nueva condición visual.
4. Vuelva a iniciar el procedimiento desde el paso 3.

5. Reconfiguración

1. Calibración del tamaño y la distancia de la pantalla
   1. Si se utiliza una pantalla diferente, inserte las dimensiones de la pantalla (resolución y diagonal) en el archivo de configuración (resolution_v para la resolución vertical, resolution_h para la resolución horizontal diagonal_inch para la diagonal de la pantalla en pulgadas).
   2. Ejecute Viscacha2.jar. Una vez que aparezca la pantalla inicial, presione ESC para terminar. Abra el archivo .csv que contiene los resultados.
   3. Busque la línea que contiene el texto Distancia en mm y anote el valor.
   4. Vuelva a ajustar la configuración experimental para que el sujeto pueda sentarse a la distancia recién calculada. Calcule la distancia para que el ancho de la pantalla ocupe 44,6° de espacio visual horizontalmente. Esto se define mediante el parámetro full_angle_h, que también se puede cambiar en el archivo config.txt.
      NOTA: La calibración también se puede realizar para la altura de la pantalla utilizando el parámetro full_angle_v. Tenga en cuenta que solo se puede establecer uno de estos parámetros, el otro debe comentarse con un prefijo #.
2. Definición de estímulos
   1. Defina los parámetros de los estímulos en archivos separados (por ejemplo, shape_dotsB_C.txt). Algunos valores, como las dimensiones de S- (Ellipse_X, Ellipse_Y) se dan en píxeles. Para calcular de píxeles a grados visuales, multiplique el valor por el multiplicador de píxel a ángulo extraído del archivo csv que contiene los resultados.
      NOTA: Los parámetros de los estímulos, como la coherencia de los puntos, están predefinidos y ajustables para cada capa (fondo, forma S+, forma S-, ruido). En la tarea de coherencia, por ejemplo, el círculo y la elipse consisten en puntos que se mueven aleatoriamente con una velocidad de 10°/s (coherencia = 0,0). El fondo está formado por puntos que se mueven coherentemente hacia arriba con la misma velocidad que en el círculo y la elipse (coherencia = 1,0). Viscacha2 aún no tiene un manual de usuario oficial. Para obtener más información sobre la definición de estímulos, consulte el archivo stimuli_description.ods en el repositorio Viscacha2.

Resultados

La tarea de agudeza de movimiento genera, para cada participante, una ficha de resultados para cada procedimiento de estímulos. Se ha incluido un archivo de registro ejemplar para un participante de prueba en el repositorio dentro de la carpeta doc. Desde la fila 1 hasta la fila 31, se informan varios ajustes, como el nombre del paciente y los ajustes de configuración. El bloque de tareas comienza desde la fila 34 e informa de la información importante necesaria para un análisis posterior: tiempo del evento, tipo de evento, ensayo, duración, selección, corrección, éxito, experimentador, estímulos externos, inversión y nivel de la escalera. Es importante destacar que las columnas de selección y éxito no deben estar vacías; En este caso, puede indicar un mal funcionamiento de la herramienta de respuesta (teclado o teclado de respuesta). A partir de la línea 170, el valor de umbral se informa debajo de la columna umbral. Tenga en cuenta que el repositorio vinculado en el paso 1.2 incluye un script de preparación de archivos de registro para limpiar los archivos de registro. El archivo de registro se puede utilizar para analizar la precisión de las respuestas comparando la selección y corrección de la columna o simplemente comprobando la columna denominada success. Otro valor útil reportado es el tiempo de duración para la investigación del tiempo de reacción.

En cambio, para un estudio sobre el umbral de agudeza de movimiento, la variable crucial es el valor por debajo del umbral de la columna. Cada participante tendrá un umbral para cada presentación de estímulos, y es posible comparar umbrales derivados de diferentes contrastes y/o de diferentes tareas.

En la Figura 3, un gráfico representativo de un grupo de control que ha sido evaluado en condiciones de visión completa (es decir, sin usar gafas de estrechamiento; Figura 3A,B) y en condición de visión limitada (usando gafas de estrechamiento; Se muestra la figura 3C,D). Los participantes de control incluidos tenían una visión normal o corregida a normal.

Figura 3: Resultados representativos para el grupo de control. (A, B) Resultados de las pruebas en visión completa y (C,D) en visión limitada con gafas que cubren el campo visual periférico. Los umbrales de agudeza de movimiento desde la velocidad rápida (10/20 grados) hasta las tareas de coherencia se muestran en los paneles izquierdos negativos (A, C) y en los paneles derechos (B, D) de contraste positivo. En el eje vertical, el umbral de agudeza de movimiento se informa como la diferencia mínima percibida en grados visuales. Los umbrales individuales se muestran como un círculo. Se muestran las medias y los errores estándar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

En la Figura 4 se evaluaron dos grupos de pacientes: pacientes con degeneración periférica de fotorreceptores (Retinosis pigmentaria, RP; Figura 4A,B) y pacientes con degeneración central de fotorreceptores (Stargardt, STGD; Figura 4C,D). Para incluir correctamente a los pacientes, el diagnóstico final se estableció después de un examen oftalmológico típico y después de investigaciones complementarias, como tomografía de coherencia óptica (OCT), angiografía con fluoresceína (AF) y pruebas electrofisiológicas (electrorretinografía flash, FERG). Además, si los pacientes no eran capaces de ver o realizar la tarea basal (Shape_Brt.txt) para determinar la dificultad inicial de la prueba, se les excluía automáticamente del procedimiento.

Figura 4: Resultados representativos para pacientes con RP y STGD. (A, B) Resultados para pacientes con PR con pérdida de la periferia visual y pacientes con STGD (C, D) con pérdida de visión central. Los umbrales de agudeza de movimiento desde la velocidad rápida (10/20 grados) hasta las tareas de coherencia se muestran en los paneles izquierdos negativos (A, C) y en los paneles derechos (B, D) de contraste positivo. En el eje vertical, el umbral de agudeza de movimiento se informa como la diferencia mínima percibida en grados visuales. Los umbrales individuales se muestran como un círculo. Se muestran las medias y los errores estándar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

En la Figura 3 y la Figura 4, en el eje vertical, el umbral de agudeza se reporta como la diferencia mínima percibida; El eje horizontal divide los resultados en tareas: rápido 10/20, medio 5/10 y lento 1/2, en dirección y coherencia de velocidad rápida. Las tareas se presentan en dos contrastes (es decir, a y c para negativo, b y d para positivo). Cada participante se informa como un solo punto, mientras que las barras de error representan el error estándar.

Estos resultados representativos muestran que para el grupo control en visión completa (Figura 3A), el umbral de agudeza de movimiento es similar entre las tareas. Con la velocidad de tarea más exigente 10/20 en contraste negativo, la velocidad lenta más fácil 1/2 en contraste positivo. Obsérvese que el uso de las gafas que cubren el campo visual periférico, como se muestra en la condición visual limitada, redujo la difusión de los resultados entre los participantes, revelando una medición exitosa de la estimulación visual central y periférica (Figura 3B). Para los pacientes (Figura 4), también se muestra con las tareas de velocidad cómo la discapacidad visual afecta al umbral de agudeza de movimiento. Para los pacientes con RP (Figura 4A,B), que han preservado el campo visual central, las tareas más lentas son las más fáciles, mientras que para los pacientes con STGD (Figura 4C,D) que han preservado el campo visual periférico, el patrón sigue la tendencia opuesta mostrando un umbral más alto para la velocidad 1/2 (lento) y un umbral más bajo para la velocidad 10/20 (rápido). Por el contrario, las tareas de dirección y coherencia no diferenciaron a los dos grupos de pacientes.

Las películas representativas de los estímulos están disponibles en formato .mp4 en el Legajo Complementario 1, en el Legajo Suplementario 2, en el Fichero Suplementario 3, en el Fichero Suplementario 4, en el Fichero Suplementario 5, en el Fichero Suplementario 6, en el Fichero Suplementario 7, en el Fichero Suplementario 10, en el Fichero Suplementario 11. Tenga en cuenta que en esas grabaciones, el cursor blanco muestra la posición del círculo (estímulo S+), que debe elegirse para una elección correcta. Durante la sesión experimental, este cursor no es visible. Las grabaciones están disponibles para la Shape_Brt de tareas de referencia, las tareas de coherencia (shape_dotsB_C y shape_dotsW_C), las tareas de dirección (shape_dotsB_D y shape_dotsW_D) y las tareas de velocidad (rápido 10/20 grados: shape_dotsB_V10_20, shape_dotsW_V10_20; medio 5/10 grados: shape_dotsB_V5_10, shape_dotsW_V5_10; lento 1/2 grados: shape_dotsB_V1_2, shape_dotsW_V1_2), en contrastes negativos y positivos.

Fichero complementario 1: Tarea de referencia para el cálculo del umbral inicial. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. Después de cada elección, la elipse cambia de forma: en caso de respuesta correcta (el participante elige el círculo), la forma de la elipse se vuelve más similar a una circunferencia; En caso de respuesta incorrecta (el participante elige la elipse), la forma de la elipse se vuelve más acentuada, siguiendo el procedimiento de la escalera. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Ficha complementaria 2: Tarea de coherencia en contraste negativo. El RDK está construido con puntos negros que se mueven sobre un fondo blanco. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven aleatoriamente, mientras que el fondo se forma con puntos que se mueven hacia arriba a 10°/s. El nivel de dificultad se establece con la tarea de referencia. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Ficha complementaria 3: Tarea de coherencia en contraste positivo. El RDK está construido con puntos blancos sobre un fondo negro. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven aleatoriamente, mientras que el fondo se forma con puntos que se mueven hacia arriba a 10°/s. El nivel de dificultad se establece con la tarea de referencia. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Ficha complementaria 4: Tarea de dirección en contraste negativo. El RDK está construido con puntos negros que se mueven sobre un fondo blanco. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven hacia arriba a 10°/s y el fondo se mueve hacia la izquierda a 10°/s. El nivel inicial de dificultad se establece como en el Archivo Complementario 2. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Ficha complementaria 5: Tarea de dirección en contraste positivo. El RDK está construido con puntos blancos que se mueven sobre un fondo negro. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven hacia arriba a 10°/s y el fondo se mueve hacia la izquierda a 10°/s. El nivel inicial de dificultad se establece como en el Archivo Complementario 2. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Archivo complementario 6: Tarea de velocidad rápida en contraste negativo. El RDK está construido con puntos negros que se mueven sobre un fondo blanco. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven hacia arriba a 10°/s y el fondo se mueve hacia arriba a 20°/s. El nivel inicial de dificultad se establece como en el Archivo Complementario 2. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Archivo complementario 7: Tarea de velocidad rápida en contraste positivo. El RDK está construido con puntos blancos que se mueven sobre un fondo negro. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven hacia arriba a 10°/s y el fondo se mueve hacia arriba a 20°/s. El nivel inicial de dificultad se establece como en el Archivo Complementario 2. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Ficha complementaria 8: Tarea de velocidad media en contraste negativo. El RDK está construido con puntos negros que se mueven sobre un fondo blanco. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven hacia arriba a 5°/s y el fondo se mueve hacia arriba a 10°/s. El nivel inicial de dificultad se establece como en el Archivo Complementario 2. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Ficha complementaria 9: Tarea de velocidad media en contraste positivo. El RDK está construido con puntos blancos que se mueven sobre un fondo negro. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven hacia arriba a 5°/s y el fondo se mueve hacia arriba a 10°/s. El nivel inicial de dificultad se establece como en el Archivo Complementario 2. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Archivo complementario 10: Tarea de velocidad lenta en contraste negativo. El RDK está construido con puntos negros que se mueven sobre un fondo blanco. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven hacia arriba a 1°/s y el fondo se mueve hacia arriba a 2°/s. El nivel inicial de dificultad se establece como en el Archivo Complementario 2. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Archivo complementario 11: Tarea de velocidad lenta en contraste positivo. El RDK está construido con puntos blancos que se mueven sobre un fondo negro. Las dos formas ubicadas en el centro están definidas por el movimiento RDK: dentro de las formas, los puntos se mueven hacia arriba a 1°/s y el fondo se mueve hacia arriba a 2°/s. El nivel inicial de dificultad se establece como en el Archivo Complementario 2. El círculo y la elipse se muestran en el lado de la cruz de fijación. A lo largo de todo el procedimiento, se le pide al participante que mire la cruz de fijación. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Discusión

Aquí, se describe un método novedoso para medir la agudeza visual del movimiento utilizando un conjunto de estímulos basados en cinematogramas de puntos aleatorios. El resultado se da como una diferencia mínima percibida entre un círculo y una elipse, y permite ver cuándo el sujeto dejó de distinguir formas entre sí. Cuanto menor sea la diferencia lograda, mejor será la agudeza: significa que el sujeto aún puede detectar dónde está el círculo, aunque sea casi idéntico a la elipse. La prueba de agudeza de movimiento que aquí se presenta trae los resultados en grados visuales, que pueden relacionarse con las mediciones clínicas comunes basadas en la agudeza de reconocimiento, lo que requiere la identificación de letras de alto contraste de diferentes tamaños²².

La preparación de la configuración es de vital importancia. Como se explica en el paso 1.1, una habitación con penumbra es la mejor opción para realizar el procedimiento. Es importante cubrir cualquier fuente de luz adicional (por ejemplo, cualquier luz indicadora del monitor, las almohadillas de respuesta, el rastreador ocular o cualquier otro aparato presente en la habitación). Del mismo modo, se aconseja realizar el procedimiento en una habitación con aislamiento acústico para evitar cualquier otra fuente de distracción. La distancia desde el monitor y el tamaño del monitor deben definirse claramente, ya que la generación de los puntos se basa en estos valores.

Además, como se informó en la NOTA del paso 1.1, el eye tracker es muy recomendable para monitorear la mirada de los participantes. Para el procedimiento, después de recibir instrucciones, el participante estaba sentado solo en una pequeña habitación mientras que el experimentador estaba sentado en un espacio adyacente fuera de la sala experimental, monitoreando la mirada y el movimiento de la cabeza usando la cámara de seguimiento ocular. Cuando el rastreador ocular no está disponible, el experimentador puede controlar la posición de la cabeza mediante el uso de una cámara instalada sobre el monitor de prueba y verificando las imágenes en vivo en una pantalla separada. Ambos ajustes, con y sin el eye tracker, han demostrado ser eficientes gracias a un estudio previo en pacientes con RP y STGD¹⁴. Sin embargo, el eye tracker permite no solo el seguimiento de las fijaciones, sino también los análisis posteriores.

El procedimiento puede mejorarse agregando una pantalla de instrucciones o agregando instrucciones acústicas (para participantes con baja visión). Explicar el procedimiento oralmente puede causar diferencias en la explicación de vez en cuando, lo que lleva a diferentes actuaciones. Además, la diferente apariencia entre la tarea de referencia (Shape_Brt) y las otras tareas a veces puede ser engorrosa y confusa para algunos participantes; Por este motivo, es muy recomendable explicar claramente qué tan diferentes serán los estímulos con respecto a la tarea inicial. En caso de que un participante no pueda realizar una tarea específica o muestre dificultades en el rendimiento, se recomienda cambiar el valor del parámetro sweep_file (paso 3.3.4 NOTA) para probar una tarea por vez. De esta manera, el experimentador tendría más control del procedimiento, decidiendo si salir de la tarea presentada y pasar a la siguiente manualmente. El procedimiento con gafas de estrechamiento a veces puede ser difícil de adaptar a cada persona. Un consejo para elegir el par de gafas adecuado sería pedir a los participantes que se fijen en un objeto frente a ellos sin mover la cabeza, cubriendo un ojo y luego el otro. Si los participantes son capaces de ver el objeto claramente con un ojo y luego con el otro, entonces el par de gafas que llevan puesto es adecuado.

Es bien sabido que para los estímulos estacionarios el procesamiento de sombras y luces está segregado en la retina y a nivel cortical, donde domina el procesamiento de las sombras¹². Aquí, utilizando estímulos en movimiento, el procedimiento propuesto ofrece una oportunidad única para examinar cómo la pérdida de partes específicas del campo visual afecta el procesamiento del movimiento y la forma simultáneamente en contrastes negativos o positivos. La discriminación de las formas situadas en el centro se vio fuertemente perturbada por la tarea con una velocidad rápida de 10/20° en contraste negativo, según lo informado por los participantes. Esto está en línea con la activación de la representación cortical del campo visual periférico por estímulos de movimiento rápido en contraste negativo²³. La pérdida transitoria de la visión periférica por el estrechamiento de las gafas en los sujetos de control durante 15 minutos antes del procedimiento no afectó a la agudeza del movimiento. Sin embargo, podríamos ver una menor dispersión de los resultados individuales. Lo más probable es que exponga las diferencias individuales en la interacción entre el procesamiento central y periférico. ¿Cómo funciona la detección de movimiento sin periferias sensibles al movimiento? ¿Podemos observar alguna toma de control de funciones de piezas dañadas a piezas de repuesto²⁴? ¿Hasta qué punto? Gracias a este conjunto de pruebas fáciles de editar, es posible comprobar cómo los cambios en las características de los estímulos influyen en el procesamiento visual. Todos los ajustes, potencialmente influyentes para el procesamiento de la visión, se pueden ajustar: el color de los puntos en movimiento, su velocidad y tamaño, y más. Esta oportunidad ofrece al usuario un amplio espectro de diferentes pruebas que se pueden utilizar para examinar el campo visual completo y el funcionamiento visual en diferentes manipulaciones. Decidimos optar por probar la agudeza de movimiento dentro de los 8° centrales para diferenciar el procesamiento fino central de la estimulación de movimiento periférica⁵. Sin embargo, los futuros usuarios pueden ajustar el tamaño y la ubicación de los estímulos dentro del campo visual a sus necesidades.

Como se demostró anteriormente, las lesiones centrales de la retina mejoraron la percepción de los estímulos móviles, característica de las periferias¹⁸. Por otra parte, un estudio de resonancia magnética funcional de pacientes con distrofia muscular con pérdida central de la retina²³ reveló que partes de la corteza visual, incluida la V1, que no respondían a la estimulación visual central, eran activadas por estímulos visuales localizados periféricamente, lo que refleja posibles ajustes del sistema visual a la pérdida de visión central a largo plazo. Es probable que la mayor variabilidad en el grupo de pacientes con PR se derive de las altas diferencias interindividuales en la progresión de la enfermedad y la manifestación de los síntomas. Además, los pacientes con RP generalmente tienen dificultades para adaptarse a la pérdida visual, exhibiendo patrones irregulares de movimientos sacádicos^25,26, lo que puede ayudar a explicar por qué se comportan de manera tan diferente; Por esta razón, como también se explica en el paso 1, se recomienda el uso de un rastreador ocular, especialmente cuando se realizan pruebas a los pacientes.

El procedimiento propuesto no está exento de dificultades y limitaciones. Los archivos de registro de cada sesión experimental pueden ser difíciles de leer y limpiar. Por esta razón, en el paso 1.2 se ha hecho accesible el repositorio que contiene el código para limpiar los registros con el enlace proporcionado. Además, evaluar a los participantes con un grado avanzado de miopía puede ser difícil. La tarea requiere que los participantes puedan ver el RDK con claridad y puedan, al menos, diferenciar entre el primer plano y el fondo a la distancia dada del monitor.

El ensayo de agudeza basado en el movimiento propuesto permite evaluar las funciones visuales dependientes de las entradas derivadas no solo del campo visual central sino también de las periferias¹⁴. La percepción del movimiento y los detalles estacionarios finos no están completamente separados, como se demostró recientemente por una ganancia de agudeza después de la adaptación al movimiento concéntrico del anillo¹¹. El sistema de estrechamiento puede ser utilizado dentro del escáner de resonancia magnética sin ir en contra de las pautas de seguridad²⁷, así como durante las sesiones de TMS o tRNS^28,29, permitiendo el seguimiento de los posibles mecanismos detrás de la dinámica cortical debido a la limitación del campo visual tanto en controles sanos como en pacientes.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Mentonera			hecha a medida
Computadora			con Windows 10 o superior
Pantalla			1920 y veces; 1080, 31 pulgadas
EyeLink 1000 Plus	SR Research		Montaje de escritorio
Teclado USB Ratón