Name: Un marco de visualización contingente a la mirada para la investigación del aprendizaje perceptual con pérdida de visión central simulada (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-04-11T13:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Aprende a investigar el aprendizaje perceptual con pérdida de visión central simulada mediante un marco de visualización contingente a la mirada. Este método permite estudiar estrategias oculomotoras compensatorias en individuos con deterioro visual.

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Todos los participantes eran individuos sanos con una agudeza visual de 20/40 o superior y sin problemas de visión conocidos. Los dos participantes representativos son mujeres y sus edades son 27 y 24 años. Todos los participantes dieron su consentimiento informado y el estudio recibió la aprobación de la Junta de Revisión Institucional (IRB) de la Universidad de Alabama en Birmingham.
1. Identificación de un sistema ideal para la investigación simulada de la pérdida de visión central
<ol>
	<li>Identificar un sistema que transmita eficientemente la información desde el eye tracker hasta el software de generación de estímulos en un bucle continuo. Utilice los métodos descritos en elpunto 37 para medir la latencia de diferentes combinaciones de sistemas a fin de identificar el que tiene la latencia más baja. NOTA: En la Figura 3 se muestra una comparación de la latencia combinada de cuatro combinaciones diferentes de sistemas que comprenden dos rastreadores oculares (EyeLink 1000 Plus Tower Mount y TRACKPixx3), dos dispositivos de visualización (CRT Monitor (frecuencia de actualización = 100 Hz) y Display++ (frecuencia de actualización = 120 Hz)) junto con dos sistemas operativos (Windows 10 y Mac iOS). Cada combinación se midió 20 veces. Los resultados mostraron que la latencia del sistema fue la más baja cuando se utilizó el rastreador ocular Vpixx TrackPixx3 en combinación con el sistema operativo Windows 10.</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67596/67596fig03.jpg"> 
Figura 3: Comparación de latencia entre diferentes combinaciones de monitores, dispositivos de seguimiento ocular y sistemas operativos. Las barras representan la desviación estándar ± 1 a través de las 20 repeticiones por combinación. Se tomaron medidas con un teléfono con sistema operativo Mac en modo de cámara lenta, alcanzando una frecuencia de actualización de 240 Hz. TP/CRS/Win es estadísticamente diferente de E1000/CRT/Mac (t(38)=9.53, p&lt;0.001), E1000/CRS/Mac (t(38)=16.24, p&lt;0.001) y E1000/CRS/Win (t(38)=3.94, p&lt;0.001). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67596/67596fig03large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
2. Familiarización de los participantes con la pérdida de visión central simulada a través de la visualización contingente a la mirada
NOTA: Un componente fundamental en la simulación de la pérdida de la visión central es familiarizar a los participantes con la visualización contingente a la mirada. Sin una familiarización adecuada, las medidas de las habilidades pueden combinarse con el esfuerzo de los participantes para navegar por la pantalla contingente a la mirada. Varios pasos clave en el protocolo garantizan una familiarización suficiente con la pantalla contingente a la mirada para poder medir el rendimiento visual de forma fiable.
<ol>
	<li>Proporcione a los participantes instrucciones audiovisuales sobre la tarea que realizarán durante una sesión en particular. Para cada tarea, tenga instrucciones de video dedicadas con capturas de pantalla de la tarea real. Luego, explique las instrucciones verbalmente para asegurarse de que el participante tenga una buena comprensión de lo que puede esperar en una tarea determinada.</li>
	<li>Proporcione a los participantes pruebas de práctica antes de comenzar cada una de las tareas principales. Esto brinda la oportunidad de aclarar cualquier pregunta relacionada con la tarea.</li>
	<li>Durante la visita inicial, antes de realizar tareas contingentes a la mirada, realice un entrenamiento de fijación en los participantes, donde aprenden a colocar su escotoma simulado dentro de un cuadro central blanco en la pantalla durante diferentes duraciones con tolerancia espacial que aumenta en todos los ensayos, mientras ignoran los distractores que pueden aparecer en la pantalla.</li>
	<li>Además, lleve a cabo una tarea de inducción de PRL en los participantes, que está diseñada para promover el desarrollo de un comportamiento similar al PRL. En esta tarea, haga que los participantes vean un disco opaco colocado aleatoriamente en la pantalla que cubre un objetivo (por ejemplo, un Landolt C) y mueva el escotoma cerca del disco opaco para revelar el objetivo. NOTA: El análisis oculomotor de esta tarea puede indicar una ubicación temprana similar a la PRL que luego se puede usar como un locus de entrenamiento. En este paradigma experimental, el escotoma central circular subtendía un ángulo visual de 10°. Estos pasos permiten a los participantes familiarizarse con la visualización contingente a la mirada y prepararlos para realizar una amplia gama de evaluaciones perceptivas y tareas de entrenamiento utilizando su visión periférica.</li>
</ol>
3. Desarrollo de instrucciones efectivas
NOTA: Las instrucciones juegan un papel crucial en guiar a los participantes sobre cómo responder a los estímulos y manejar su escotoma simulado durante diferentes tareas. Las instrucciones apropiadas deben ser completas y claras para evitar cualquier confusión. Las instrucciones deben reiterarse según sea necesario para garantizar la comprensión.
<ol>
	<li>Videos instructivos<ol>
		<li>Demostración visual: Proporcione videos que demuestren visualmente cada paso de la tarea. Los videos deben ilustrar claramente cómo manejar el escotoma simulado de manera adecuada durante la tarea y cómo responder a los estímulos.</li>
		<li>Narración: Entregar un guión conciso desarrollado para acompañar la demostración visual que explique el proceso en términos sencillos. Asegúrese de que el lenguaje sea fácil de entender y evite la terminología técnica.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Instrucciones verbales guionizadas<ol>
		<li>Consistencia: Utilice un guión estandarizado para las instrucciones verbales a fin de garantizar la coherencia en las diferentes sesiones y participantes. Ejemplo: A lo largo de la tarea, habrá múltiples pausas para descansar la vista. Durante estos descansos, asegúrese de mantener la cabeza en la mentonera. Cuando esté listo para continuar con la tarea, presione la barra espaciadora y la tarea comenzará de nuevo.</li>
		<li>Claridad: Hable despacio y con claridad, asegúrese de enfatizar todos los aspectos importantes de la tarea.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Instrucciones visuales<ol>
		<li>Instrucciones en pantalla: Proporcione orientación escrita en la pantalla que los participantes puedan leer antes y durante la realización de las tareas. Use oraciones cortas para mayor claridad con ayudas visuales para demostrar los estímulos que el participante puede encontrar durante cada tarea.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Diseño e implementación de las tareas de evaluación
NOTA: Las tareas diseñadas dentro de este marco se dividen en dos categorías principales: (1) Tareas de movimiento ocular libre y (2) Tareas restringidas por fijación. En las tareas de movimiento de ojo libre, permita que los participantes hagan movimientos oculares a través de la pantalla para identificar objetivos que aparecen en ubicaciones aleatorias en la pantalla (o para leer texto), mientras que, en las tareas con restricción de fijación, pida a los participantes que mantengan la fijación dentro de una caja blanca central durante toda la tarea y usen su visión periférica para hacer juicios. En la figura 4 se muestran ejemplos de tareas y descripciones para cada categoría. Se puede encontrar información más detallada sobre las tareas en38.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67596/67596fig04.jpg"> 
Figura 4: Una representación visual de diferentes tareas de evaluación diseñadas utilizando el marco. Las tareas se clasifican ampliamente en tareas de movimiento ocular libre, donde el escotoma sigue los movimientos oculares de los participantes para ver los objetivos libremente (panel superior), y tareas restringidas por fijación, donde el escotoma debe colocarse dentro de una caja blanca central durante toda la tarea (panel inferior). Esta cifra ha sido modificada de38. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67596/67596fig04large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<ol>
	<li>Tareas de movimiento ocular libre NOTA: Las tareas de movimiento ocular libre miden el comportamiento de movimiento ocular de los participantes mientras realizan tareas. Estos promueven la comprensión de los movimientos del ojo en el contexto de tareas naturalistas como la lectura y la búsqueda visual.<ol>
		<li>Video instructivo/instrucciones verbales<ol>
			<li>Presente un video instructivo e instrucciones verbales escritas al participante antes de la calibración.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Calibración<ol>
			<li>Ejecute validaciones de calibraciones anteriores entre tareas y calibraciones adicionales cuando las validaciones sean deficientes o cuando los participantes tomen descansos entre tareas.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Métodos específicos de tareas de visualización libre<ol>
			<li>Realice tareas de visualización libre que instruyan a los participantes a realizar una variedad de acciones usando su mirada en lugar de fijarse en un área. Elija realizar la tarea con una de las siguientes variantes.</li>
			<li>Acerque el escotoma a una señal, haciendo que aparezca un estímulo. Mantenga la fijación en una ubicación específica de la pantalla durante un período de tiempo. Realizar una tarea estándar, como la lectura o la búsqueda visual, con la visión central ocluida por el escotoma.</li>
			<li>Al comienzo de las tareas, proporcione a los participantes instrucciones en pantalla seguidas de una serie de pruebas de práctica. Una vez finalizadas las pruebas de práctica, dé instrucciones recordatorias antes de pasar a la tarea. Asegúrese de que los participantes comprendan y hayan demostrado competencia utilizando los diseños visuales, las acciones oculomotoras requeridas y las características de respuesta de cada tarea antes de medir el rendimiento.</li>
			<li>Proporcione a los participantes retroalimentación auditiva que indique la precisión de sus respuestas a medida que completan cada tarea, ya que la retroalimentación visual puede perderse debido al uso de un escotoma.</li>
			<li>Incorpore descansos de hasta 1 minuto en cada tarea para reducir la posibilidad de probar la fatiga. Incorpore descansos de 3 minutos o más para los días que incluyan sesiones más largas de evaluaciones para reducir las posibilidades de fatiga por los exámenes.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Tareas restringidas por fijación NOTA: Las tareas restringidas por fijación son útiles para evaluar o entrenar la visión periférica en ubicaciones específicas del campo visual. Estas tareas son adecuadas para probar el procesamiento visual de nivel temprano y medio, incluida la agudeza visual, la sensibilidad al contraste, el apiñamiento, etc., así como el procesamiento visual de alto nivel, incluida la atención exógena y endógena. Para estas tareas, es importante que los participantes aprendan a mantener una fijación constante para evitar que el rendimiento de la tarea se vea confundido por los recursos atencionales dedicados a la fijación constante. Durante estas tareas, se les pide a los participantes que mantengan su visión central enfocada en el centro de la pantalla con la ayuda de ayudas de fijación (Figura 5B) mientras responden a los estímulos que aparecen en su visión periférica.<ol>
		<li>Video instructivo/instrucciones verbales<ol>
			<li>Presente un video instructivo e instrucciones verbales escritas al participante antes de la calibración.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Calibración<ol>
			<li>Ejecute validaciones de calibraciones anteriores entre tareas y calibraciones adicionales cuando las validaciones sean deficientes o cuando los participantes tomen descansos entre tareas.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Métodos específicos de tareas con restricciones de fijación<ol>
			<li>Durante las tareas de fijación restringida, pida a los participantes que mantengan la posición de la cabeza en la mentonera durante la duración de la tarea, asegurándose de que la calibración permanezca lo más precisa posible a la posición original durante todo el proceso.</li>
			<li>Proporcione a los participantes instrucciones en pantalla seguidas de una serie de pruebas de práctica. Después de completar las pruebas de práctica, proporcione un conjunto de recordatorios de instrucciones en pantalla antes de pasar a la tarea.</li>
			<li>Durante estas tareas, pida a los participantes que mantengan su visión central enfocada en el centro de la pantalla con la ayuda de ayudas de fijación (caja de fijación rectangular blanca) mientras responden a los estímulos que aparecen en su visión periférica a ambos lados de la caja de fijación.</li>
			<li>Pida a los participantes que respondan con el dedo índice derecho en un cuadro de respuesta de cinco botones ubicado a su derecha durante la evaluación. Si la fijación no se mantiene, el estímulo no se presentará y se agotará el tiempo a menos que se reanude la fijación.</li>
			<li>Proporcione a los participantes retroalimentación auditiva que indique la precisión de sus respuestas a medida que completan cada tarea, ya que, nuevamente, la retroalimentación visual puede perderse debido al uso de un escotoma.</li>
			<li>Incorpore descansos de hasta 1 minuto en cada tarea para reducir la posibilidad de probar la fatiga. Incorpore descansos de 3 minutos o más para los días que incluyan sesiones más largas de evaluaciones para reducir las posibilidades de fatiga por los exámenes.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Desarrollo de pantallas de fijación adecuadas NOTA: Las tareas que involucran objetivos presentados periféricamente y escotoma simulado que obstruye la visión central presentan desafíos cuando se trata de estimar el rendimiento en una ubicación definida retinotópicamente. De hecho, incluso en las tareas foveales, los ojos hacen pequeños movimientos involuntarios en forma de deriva y microsacádicos). Por lo tanto, para optimizar la estabilidad de la fijación, se debe pensar detenidamente en el diseño de ayudas a la fijación.<ol>
		<li>Desarrollar un diseño de ayuda a la fijación que incorpore tanto una cruz de fijación grande como una caja de fijación (Figura 5). Indique a los participantes que mantengan el oclusor opaco dentro de la caja de fijación y que utilicen los brazos largos de la cruz de fijación como referencia para el centro de la pantalla. NOTA: Este diseño combina ayudas visuales de tipo diana y retícula, que se ha demostrado que conducen a la mejor estabilidad de fijación39. Además, al tener una caja de fijación y una cruz de fijación, este diseño se puede utilizar fácilmente en contextos traslacionales para evaluar a pacientes con pérdida de visión central, como es el caso de los pacientes con distrofia muscular.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Optimización de procedimientos adaptativos para medir con precisión el rendimiento NOTA: Un aspecto crítico de la implementación de diferentes evaluaciones es la capacidad de estimar rápida y exitosamente los umbrales de rendimiento en un subconjunto de estas tareas (específicamente agudeza visual, sensibilidad al contraste, apiñamiento e integración de contornos). Un desafío es que las escaleras convencionales pueden ser lentas para converger y apuntar al rendimiento cerca del umbral, lo que causa frustración y fatiga. Para evitar esto, implementamos un procedimiento de tres etapas para estimar el desempeño de los participantes en estas tareas.<ol>
		<li>En la primera etapa, pida a los participantes que realicen 12 ensayos de práctica antes del experimento real. Durante la segunda etapa, utilice una escalera de 2 hacia abajo y 1 hacia arriba que termina después de 3 inversiones hacia abajo (es decir, la dirección del cambio de estímulo, de abajo (duro) a arriba (fácil), también consulte la sección de resultados representativos), seguida de la tercera etapa que consiste en una escalera convencional de 3 bajadas y 1 subida que termina después de 60 intentos. NOTA: Los estudios piloto indicaron que este procedimiento logra umbrales confiables para la mayoría de las tareas (agudeza visual, apiñamiento y tareas de sensibilidad al contraste). Sin embargo, algunas tareas pueden requerir otros métodos, especialmente cuando el rendimiento puede diferir mucho entre los participantes. Por ejemplo, en la tarea de integración de contornos, después de la primera etapa del procedimiento (práctica), se implementó un procedimiento adicional. La dificultad de la tarea se manipuló utilizando un método de escalera progresiva donde la fluctuación de orientación (0°, 1°, 2°, 4°, 6°, 8°, 10°, 12°) aumentaba cada tres intentos para un total de 24 intentos. Luego, la segunda y tercera etapa del procedimiento (escalera adaptativa) continuaron con normalidad. En general, diferentes tareas pueden requerir procedimientos adaptativos ligeramente diferentes. Sin embargo, el enfoque de 3 etapas permite a los participantes practicar y ponerse rápidamente dentro del rango de su umbral y proporciona una medición detallada dentro de ese rango.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67596/67596fig05.jpg"> 
Figura 5: Ayudas de fijación utilizadas para promover la estabilidad de la fijación en los participantes. (A) Se utilizaron la cruz de fijación y la caja de fijación para las tareas de estabilidad de la fijación. (B) La cruz de fijación, la caja de fijación y la cruz negra en el centro se utilizaron en tareas de visión de bajo nivel. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67596/67596fig05large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<meta charset="utf8"></head><body>Marco Contingente a la Mirada para el Estudio y la Formación en la Pérdida de Visión Simulada

La degeneración macular (DM) es la principal causa de discapacidad visual en todo el mundo, y se prevé que afecte a 248 millones de personas en todo el mundo para 20401. La distrofia muscular en estadio tardío se caracteriza por daño a los fotorreceptores en el centro del campo visual (fóvea). La pérdida de la visión central tiene efectos graves en las tareas diarias que dependen de la visión central, como la navegación2, la lectura3 y el reconocimiento de rostros4. Las consecuencias de la distrofia muscular tienen un gran impacto en la calidad de vida de estos individuos5 y conducen a consecuencias psicológicas negativas6. Los pacientes con distrofia muscular, privados de su visión central, pueden desarrollar espontáneamente estrategias oculomotoras compensatorias que implican el uso de una región periférica de la retina para reemplazar la fóvea (Figura 1). Esta región, conocida como locus retiniano preferido (PRL)7, es adoptada a menudo por los pacientes en tareas que involucran fijación, lectura y reconocimiento facial. Existen evidencias de que la PRL, en pacientes con DM, asume las funciones de referencia oculomotora de la fóvea 8,9. Además, se observan cambios en la atención y el control cognitivo en pacientes con pérdida de visión central, lo que sugiere una relación entre la pérdida de visión y las funciones cognitivas10.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67596/67596fig01.jpg"> 
Figura 1. Ilustración de la experiencia perceptiva de individuos con visión sana y pacientes con degeneración macular con escotoma foveal. El escotoma foveal conduce a la pérdida de la visión central en pacientes con degeneración macular. Algunas personas pueden compensar parcialmente la pérdida de información visual a la fóvea mediante el uso de una ubicación de la retina periférica, definida como el locus retiniano preferido (PRL). En los pacientes que desarrollaron una PRL, a menudo se usa para la fijación excéntrica y durante las tareas diarias. La ubicación, la forma y el tamaño de la PRL en la retina pueden variar de una persona a otra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67596/67596fig01large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
Si bien no existe una intervención estándar de oro para recuperar la pérdida de visión o para compensar la pérdida de la visión central, se están probando enfoques experimentales de optometría, terapia ocupacional y ciencia de la visión para mejorar la compensación a través de la visión periférica11,12. Los enfoques oculomotores se centran en enseñar a los pacientes a mejorar el control del movimiento ocular y la coordinación, incluyendo enseñarles a utilizar una PRL más adecuada 11,12,13,14,15 mientras que las intervenciones perceptivas se centran en mejorar las capacidades visuales periféricas generales o la visión dentro de la PRL, superando parcialmente la limitación de la visión periférica 16,17,18,19,20. Estudios recientes han utilizado una visualización contingente de la mirada basada en el seguimiento ocular como paradigma para el estudio de los movimientos oculares en la pérdida de visión central 21,22,23,24,25,26,27,28,29. Este enfoque, que utiliza un escotoma simulado (es decir, un oclusor para obstruir la región central del campo visual) en individuos sanos (Figura 1), mitiga los problemas de reclutamiento y cumplimiento, al tiempo que proporciona un alto control sobre varios parámetros, como el tamaño y la forma del escotoma, ofreciendo así una alternativa prometedora a la participación directa de los pacientes con distrofia muscular. Si bien existen varias diferencias entre la pérdida de visión central y el escotoma simulado30,31, algunos de los comportamientos oculomotores observados en el primero, como el desarrollo de una PRL, se pueden observar en el segundo 27,30,32, lo que sugiere que algunos aspectos de las estrategias oculomotoras compensatorias pueden ser provocados por este paradigma contingente a la mirada. Es importante destacar que la pérdida simulada de la visión central proporciona un marco amplio para estudiar la plasticidad tanto en el sistema visual sano como después de la pérdida de la visión central.
Aquí, presentamos el diseño, desarrollo y uso de un marco contingente a la mirada que se puede utilizar para evaluar el rendimiento perceptual, oculomotor y atencional en individuos sanos y, con algunas modificaciones, en pacientes con distrofia muscular (Figura 2). También detallamos las consideraciones técnicas y psicofísicas que acompañan al entrenamiento periférico dependiente de la mirada. Un desafío técnico clave consiste en crear la percepción de un movimiento suave y de latencia corta del escotoma33. Esta corta latencia se obtiene seleccionando los dispositivos de visualización, los rastreadores oculares y los sistemas operativos adecuados 34,35,36. Trabajos anteriores han documentado cómo cada pieza de hardware agrega latencia37 y estrategias para reducir la latencia general, acomodar parpadeos y movimientos oculares lentos33. Un aspecto novedoso de nuestro paradigma es el conjunto diverso de tareas de entrenamiento y evaluación dentro de un único marco para la investigación perceptiva tanto en poblaciones sanas como en pacientes. El marco caracteriza múltiples niveles de procesamiento visual afectados por la pérdida de la visión central, específicamente la visión de bajo nivel, la visión de nivel superior, la atención, el control oculomotor y el control cognitivo. Las pruebas preliminares realizadas utilizando una versión modificada de este enfoque mostraron evidencia de mejoría en la agudeza visual tanto en controles sanos como en la población de pacientes32.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67596/67596fig02.jpg"> 
Figura 2. Abordaje multidimensional para el estudio de la plasticidad en el sistema visual y la rehabilitación de la visión en la Degeneración Macular. Ilustración de dimensiones interconectadas como la percepción visual, el control oculomotor y cognitivo que contribuyen al procesamiento visual y se ven afectadas en la pérdida de la visión central. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67596/67596fig02large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Monitor CRT</td><td>ViewSonic PF817 Professional Series CRT, ViewSonic Corp.</td><td></td><td>https://www.viewsonic.com/us/monitors.html?srsltid= AfmBOorEmjc67A5U2v2V wywNRHWzdrxcYx7Q3Y0 9tiNrnbs6FC4TPlc9</td></tr><tr><td>Display++ Monitor LCD Cambridge</td><td>Research Systems</td><td></td><td>https://www.crsltd.com/tools-for-vision-science/calibrated-displays/displaypp-lcd-monitor/</td></tr> <tr><td>Eye Tracker</td><td>EyeLink 1000 Plus Tower Mount, SR Research</td><td></td><td>https://www.sr-research.com/eyelink-1000-plus/</td></tr> <tr><td>Eye Tracker</td><td>Vpixx Technologies Inc.</td><td></td><td>www.vpixx.com</td></tr><tr><td>Macintosh IOS</td><td>Apple Inc.</td><td></td><td>https://www.apple.com/mac/</td></tr> <tr><td>Windows 10</td><td>Microsoft Inc.</td><td></td><td>https://www.microsoft.com/en-us/</td></tr></tbody></table>

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