Name: Valutazione del campo visivo centrale binoculare e dei movimenti degli occhi binocoli in una condizione di visualizzazione dicoptica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-07-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 45 s
Description: Impara a valutare il campo visivo centrale binoculare e i movimenti oculari utilizzando stimoli dicottici con monitor 3D e occhiali a otturatore. Questo metodo semplifica la valutazione della perdita visiva centrale rispetto alle tecniche tradizionali.

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Questa ricerca è stata finanziata dalla borsa di ricerca post-dottorato LC Industries presso la RR e la Bosma Enterprises Borsa di ricerca post-dottorato ad AK. Gli autori ringraziano la dott.ssa Laura Walker e Donald Fletcher per i loro preziosi suggerimenti e l'aiuto nel reclutamento delle persone.

Tutte le procedure e il protocollo descritti di seguito sono stati esaminati e approvati dal comitato di revisione istituzionale della Wichita State University, Wichita, Kansas. Il consenso informato è stato ottenuto da tutti i partecipanti.
1. Selezione dei partecipanti
<ol><li>Partecipanti reclutati con visione normale (n=5, 4 femmine, media ± SE: 39,8 ± 2,6 anni) e con perdita della vista centrale (n=15, 11 femmine, 78,3 ± 2,3 anni) a causa della degenerazione maculare (legata all'età /giovanile). Si noti che l'età grossolanamente diversa dei due gruppi era secondaria alla demografia dei soggetti con perdita della vista centrale (la degenerazione maculare legata all'età colpisce i soggetti più anziani ed è più diffusa nelle femmine). Inoltre, l'obiettivo di questo studio non era confrontare le due coorti.</li>
</ol>2. Preparazione dell'esperimento
<ol><li>Utilizzare un otturatore attivo 3D wireless (Table of Materials) che può essere sincronizzato con qualsiasi monitor pronto per il 3D. Affinché gli occhiali dell'otturatore siano attivi, non dovrebbero esserci interferenze tra il trasmettitore a infrarossi (una piccola scatola nera a forma di piramide) e il ricevitore a infrarossi (sensore) sul ponte nasale degli occhiali dell'otturatore.</li>
	<li>Visualizza tutti gli stimoli visivi su un monitor 3D (1920 x 1080 pixel, 144 Hz). Affinché il monitor e gli occhiali 3D funzionino senza soluzione di continuità, assicurarsi che siano installati driver appropriati.</li>
	<li>Utilizzare un eye-tracker a infrarossi montato su tavolo (Table of Materials) in grado di misurare i movimenti degli occhi al campionamento di 1000 Hz per questo protocollo. Separare l'illuminazione a infrarossi e la fotocamera dell'eye-tracker utilizzare qualsiasi treppiede con altezza e angolo regolabili (Tavolo dei materiali) per tenerli saldamente in posizione. Posizionare la fotocamera a una distanza di 20-30 cm dal partecipante e posizionare lo schermo a una distanza di 100 cm dal partecipante.</li>
	<li>Utilizzare una patch riflettente a infrarossi (Tabella dei materiali) per evitare l'interferenza tra l'illuminazione a infrarossi dell'eye-tracker e il sistema a infrarossi degli occhiali dell'otturatore ( Figura1, Destra).</li>
	<li>Utilizzare il software disponibile in commercio (Table of Materials) per integrare occhiali dell'otturatore e monitor pronto per il 3D per la presentazione dicoptica di stimoli visivi per controllare l'eyetracker.</li>
	<li>Per stabilizzare i movimenti della testa, utilizzare un mento alto e largo e un poggia fronte(Tavolo dei Materiali)e fissarlo a un tavolo regolabile. L'ampia dimensione del mento e del poggiatesta consente un comodo posizionamento dei partecipanti con gli occhiali dell'otturatore. NOTA: la figura 1 mostra la configurazione per il tracciamento oculare con presentazione di stimolo dicottico utilizzando occhiali otturatore 3D e monitor pronto per il 3D. Il cerotto riflettente a infrarossi è stato posizionato strategicamente sotto il sensore a infrarossi sul ponte nasale degli occhiali dell'otturatore 3D(Figura 1,Destra).</li>
	<li>Riduci al minimo la perdita di informazioni sulla luminanza disattivando l'opzione light-boost nel monitor pronto per il 3D. La perdita di informazioni sulla luminanza da un occhio all'altro è nota come perdita di luminanza o crosstalk13. Questo è soggetto a verificarsi con i display stereoscopici nelle condizioni di luminanza elevata.</li>
	<li>A causa delle persiane, la quantità di illuminazione a infrarossi (dal sistema di tracciamento oculare) che raggiunge la pupilla puòessere significativamente ridotta di 13 – in media, circa il 65% della luminanza è stato ridotto(tabella complementare 1). Per superare questo problema, aumentare la resistenza dei LED a infrarossi dell'eyetracker al 100% o (l'impostazione massima) dall'impostazione di alimentazione predefinita. Quando si utilizza l'eye-tracker (Table of Materials) basato su video a infrarossi, modificare questa impostazione nelle impostazioni "Potenza di illuminazione" nella schermata inferiore sinistra, come illustrato nella figura 2.</li>
</ol>3. Esecuzione dell'esperimento
NOTA: L'esperimento principale di questo studio è stato il tracciamento oculare binoculare e lo screening del campo visivo centrale usando lo stimolo dicottico. Lo screening centrale del campo visivo era paragonabile al test visivo sul campo degli strumenti disponibili in commercio (Table of Materials). Le proprietà fisiche dello stimolo visivo come la luminanza del bersaglio (~22 cd/m2),la luminanza dello sfondo (~10 cd/m2),la dimensione del bersaglio (Goldmann III – 4 mm2),la griglia del campo visivo (griglia Polar 3 con 28 punti, figura 3)e la durata dello stimolo (200 ms) erano identiche al test visivo sul campo degli strumenti disponibili in commercio. Si noti che questi valori di luminanza sono stati misurati tramite occhiali dell'otturatore quando l'otturatore era ON (Tabella supplementare 1). Ai fini delle prove qui discusse, la luminanza dello stimolo era costante a differenza dei test sul campo visivo in cui la luminanza dello stimolo viene alterata per ottenere una soglia di rilevamento. In altre parole, l'esperimento ha utilizzato lo screening sopra soglia e non la soglia. Pertanto, i risultati dello screening sono stati risposte binarie (stimoli visti o non visti) e non valori numerici.
<ol><li>Controlli pre-esperimento<ol>
<li>Un paio di minuti prima dell'arrivo del partecipante per il test, assicurarsi che sia l'eye tracker che il computer host (che esegue l'esperimento) siano accesi e verificare che il computer host sia collegato all'eyetracker.</li>
		<li>Di norma, confermare l'accuratezza della sincronizzazione (utilizzando comandi specifici della piattaforma) del display prima di iniziare l'esperimento.</li>
	</ol></li>
	<li>Avvio dell'esperimento principale NOTA: i passaggi seguenti sono molto specifici della piattaforma ed è subordinato allo script che esegue l'esperimento principale. Vedere Materiale supplementare che contiene i campioni dei codici utilizzati per progettare ed eseguire l'esperimento.<ol>
<li>Avviare il programma (vedere Materiale supplementare - 'ELScreeningBLR.m') che esegue l'esperimento principale dall'interfaccia appropriata. Quando e se richiesto dal programma, immettere le informazioni sui partecipanti (ad esempio l'ID partecipante, la distanza di test) necessarie per salvare il file di dati di output nella cartella dati con un nome di file univoco.</li>
		<li>Uno schermo grigio con istruzioni come "Premere INVIO per attivare o disattivare la fotocamera; Premere C per calibrare, premere V per convalidare" apparirà sullo schermo. In questa fase, regolare la fotocamera dell'eye-tracker per allinearla alla pupilla del partecipante, come illustrato nella figura 2.</li>
	</ol></li>
	<li>Calibrazione e convalida degli eye-tracker<ol>
<li>Avviare la calibrazione dell'eye-tracker. Istruisi i partecipanti a seguire il bersaglio spostando gli occhi (e non la testa) e guarda il centro del bersaglio.</li>
		<li>Dopo la calibrazione riuscita, avviare la convalida. Fornire le stesse istruzioni della calibrazione.</li>
		<li>Leggere i risultati del passaggio di convalida (in genere visualizzato sullo schermo). Ripetere la calibrazione e la convalida fino a ottenere il risultato "buono/equo" (come raccomandato dal manuale dell'eyetracker).</li>
	</ol></li>
	<li>Correzione della deriva<ol>
<li>Una volta eseguita la calibrazione e la convalida dell'eye-tracker, avviare la correzione della deriva.</li>
		<li>Istruisi i partecipanti a "guardare il bersaglio di fissazione centrale e tenere gli occhi il più stabili possibile". NOTA: Dopo la calibrazione, la convalida e la correzione della deriva, il tracciamento oculare verrà avviato contemporaneamente all'esperimento principale.</li>
	</ol></li>
	<li>Screening visivo sul campo<ol>
<li>Ri-istruire/ricordare al partecipante l'attività che deve eseguire durante l'esperimento. Chiedi ai soggetti di tenere entrambi gli occhi aperti durante l'intero test.</li>
		<li>Per questo esperimento sul campo visivo, indicare loro di mantenere la fissazione alla destinazione di fissazione centrale rispondendo a "qualsiasi luce bianca vista" premendo il pulsante "INVIO" nel pulsante di risposta (Figura 1, Tabella dei materiali). Istruisili a non muovere gli occhi e cercare le nuove luci bianche. Inoltre, ricorda loro che le brevi luci bianche possono apparire in qualsiasi posizione sullo schermo. NOTA: Durante lo screening visivo sul campo, il funzionamento degli occhiali dell'otturatore può essere sondato utilizzando bersagli monoculari che possono essere fusi per formare un percetto completo (vedi Figura supplementare 2 - prove di cattura).</li>
		<li>Re-iterare l'istruzione per "tenere la fissazione" più volte durante l'esperimento per garantire che la fissazione rientri nell'area desiderata. NOTA: un feedback audio (come un tono di errore) può essere utilizzato per avvisare la perdita di fissazione (come gli occhi spostati all'esterno di una finestra di tolleranza). Quando la fissazione decade, ristruttura il partecipante a fissare solo sulla destinazione incrociata. La presentazione degli stimoli visivi può essere temporaneamente interrotta fino a quando il partecipante non riporta la fissazione all'interno della finestra di tolleranza (come 2° centrale).</li>
		<li>Al termine dell'esperimento sul campo visivo, sullo schermo verrà visualizzato il risultato del test che evidenzia in modo diverso le posizioni viste e non viste, ad esempio la figura 6.</li>
	</ol></li>
	<li>Salvataggio del file di dati<ol>
<li>Tutti i dati del campo visivo (ad esempio salvati come ". mat") e i dati di movimento oculare (ad esempio salvati come file ".edf") verranno salvati automaticamente per l'analisi post-hoc. Tuttavia, assicurarsi che i file siano stati salvati prima di uscire dal programma o dalla piattaforma che esegue l'esperimento.</li>
	</ol></li>
</ol>4. Analisi
NOTA: L'analisi del movimento degli occhi e dei dati del campo visivo può essere eseguita in diversi modi ed è dipendente dal software utilizzato per eseguire l'esperimento e il formato dati dell'output dell'eye tracker. I passaggi seguenti sono specifici dell'impostazione e del programma (vedere Materiali supplementari).
<ol><li>Analisi del movimento oculare (post-hoc) NOTA: il file di dati dei movimenti oculari salvati (EDF) è un formato binario altamente compresso e contiene molti tipi di dati, tra cui eventi di movimento oculare, messaggi, pressioni dei pulsanti e campioni di posizione dello sguardo.<ol>
<li>Convertire EDF in file ASC-II utilizzando un programma traduttore (EDF2ASC).</li>
		<li>Eseguire 'PipelineEyeMovementAnalysisERI.m' per inizializzare l'analisi del movimento oculare e seguire le istruzioni riportate nel codice (vedere Materiali supplementari per lo script di codice).</li>
		<li>Eseguire 'EM_plots.m', per estrarre le posizioni oculari orizzontali e verticali e per tracciare come illustrato nella figura 4 e nella figura 5. NOTA: I dati sul movimento degli occhi possono essere ulteriormente analizzati per calcolare la stabilità di fissazione, rilevare microsaccadi, ecc. Tuttavia, questo esula dall'ambito del documento attuale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Campi visivi<ol>
<li>Per ottenere i report del test del campo visivo, eseguire 'VF_plot.m'. NOTA: tutti i set di dati relativi all'esperimento sui campi visivi, ad esempio i punti visti/non visti, verranno tracciati come mappa dei campi visivi, come illustrato nella figura 6. Se un punto è stato visto, allora verrà tracciato come quadrato riempito "verde", altrimenti verrà tracciato un quadrato pieno di rosso. Non sarà richiesta alcuna analisi post-hoc per i dati dei campi visivi.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Fletcher, D. C., Schuchard, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preferred+retinal+loci+relationship+to+macular+scotomas+in+a+low-vision+population%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Preferred retinal loci relationship to macular scotomas in a low-vision population.</a> Ophthalmology. 104 (4), 632-638 (1997).</li>
<li>Raveendran, R. N., Babu, R. J., Hess, R. F., Bobier, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+improvements+in+fixational+stability+in+strabismic+amblyopes+following+bifoveal+fixation+and+reduced+interocular+suppression%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmic+%26+Physiological+Optics%22%5BJournal%5D)">Transient improvements in fixational stability in strabismic amblyopes following bifoveal fixation and reduced interocular suppression.</a> Ophthalmic & Physiological Optics. 34, 214-225 (2014).</li>
<li>Nyström, M., Hansen, D. W., Andersson, R., Hooge, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Why+have+microsaccades+become+larger%3F+Investigating+eye+deformations+and+detection+algorithms%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Why have microsaccades become larger? Investigating eye deformations and detection algorithms.</a> Vision Research. , (2014).</li>
<li>Raveendran, R. N., Babu, R. J., Hess, R. F., Bobier, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+improvements+in+fixational+stability+in+strabismic+amblyopes+following+bifoveal+fixation+and+reduced+interocular+suppression%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmic+and+Physiological+Optics%22%5BJournal%5D)">Transient improvements in fixational stability in strabismic amblyopes following bifoveal fixation and reduced interocular suppression.</a> Ophthalmic and Physiological Optics. 34 (2), (2014).</li>
<li>Brascamp, J. W., Naber, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+tracking+under+dichoptic+viewing+conditions%3A+a+practical+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Research+Methods%22%5BJournal%5D)">Eye tracking under dichoptic viewing conditions: a practical solution.</a> Behavior Research Methods. 49 (4), 1303-1309 (2017).</li>
<li>Qian, C. S., Brascamp, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+build+a+dichoptic+presentation+system+that+includes+an+eye+tracker%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">How to build a dichoptic presentation system that includes an eye tracker.</a> Journal of Visualized Experiments. (127), (2017).</li>
<li>Raveendran, R. N., Bobier, W. R., Thompson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Binocular+vision+and+fixational+eye+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vision%22%5BJournal%5D)">Binocular vision and fixational eye movements.</a> Journal of Vision. 19 (4), 1-15 (2019).</li>
<li>Nallour Raveendran, R. Binocular vision and fixational eye movements. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://uwspace.uwaterloo.ca/handle/10112/12076">https://uwspace.uwaterloo.ca/handle/10112/12076</a> (2017).</li>
<li>Nallour Raveendran, R. Fixational eye movements in strabismic amblyopia. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://uwspace.uwaterloo.ca/handle/10012/7478">https://uwspace.uwaterloo.ca/handle/10012/7478</a> (2013).</li>
<li>Maiello, G., Chessa, M., Solari, F., Bex, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulated+disparity+and+peripheral+blur+interact+during+binocular+fusion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vision%22%5BJournal%5D)">Simulated disparity and peripheral blur interact during binocular fusion.</a> Journal of Vision. 14 (8), (2014).</li>
<li>Maiello, G., Harrison, W. J., Bex, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monocular+and+binocular+contributions+to+oculomotor+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Monocular and binocular contributions to oculomotor plasticity.</a> Scientific Reports. 6, (2016).</li>
<li>Maiello, G., Kwon, M. Y., Bex, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+binocular+eye-hand+coordination+in+normal+vision+and+with+simulated+visual+impairment%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional binocular eye-hand coordination in normal vision and with simulated visual impairment.</a> Experimental Brain Research. 236 (3), 691-709 (2018).</li>
<li>Agaoglu, S., Agaoglu, M. N., Das, V. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion+Information+via+the+Nonfixating+Eye+Can+Drive+Optokinetic+Nystagmus+in+Strabismus%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Opthalmology+%26+Visual+Science%22%5BJournal%5D)">Motion Information via the Nonfixating Eye Can Drive Optokinetic Nystagmus in Strabismus.</a> Investigative Opthalmology & Visual Science. 56 (11), 6423(2015).</li>
<li>Erkelens, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fusional+limits+for+a+large+random-dot+stereogram%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Fusional limits for a large random-dot stereogram.</a> Vision Research. 28 (2), 345-353 (1988).</li>
<li>Seiple, W., Szlyk, J. P., McMahon, T., Pulido, J., Fishman, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye-movement+training+for+reading+in+patients+with+age-related+macular+degeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Ophthalmology+and+Visual+Science%22%5BJournal%5D)">Eye-movement training for reading in patients with age-related macular degeneration.</a> Investigative Ophthalmology and Visual Science. 46 (8), 2886-2896 (2005).</li>
<li>Aguilar, C., Castet, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaze-contingent+simulation+of+retinopathy%3A+Some+potential+pitfalls+and+remedies%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Gaze-contingent simulation of retinopathy: Some potential pitfalls and remedies.</a> Vision Research. 51 (9), 997-1012 (2011).</li>
<li>Pratt, J. D., Stevenson, S. B., Bedell, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scotoma+Visibility+and+Reading+Rate+with+Bilateral+Central+Scotomas%5BTitle%5D)+AND+%22Optom+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Scotoma Visibility and Reading Rate with Bilateral Central Scotomas.</a> Optom Vis Sci. 94 (31), 279-289 (2017).</li>
<li>Babu, R. J., Clavagnier, S., Bobier, W. R., Thompson, B., Hess, R. F., PGH, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+Extent+of+Peripheral+Suppression+in+Amblyopia%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Opthalmology+%26+Visual+Science%22%5BJournal%5D)">Regional Extent of Peripheral Suppression in Amblyopia.</a> Investigative Opthalmology & Visual Science. 58 (4), 2329(2017).</li>
<li>Ebenholtz, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion+Sickness+and+Oculomotor+Systems+in+Virtual+Environments%5BTitle%5D)+AND+%22Presence%3A+Teleoperators+and+Virtual+Environments%22%5BJournal%5D)">Motion Sickness and Oculomotor Systems in Virtual Environments.</a> Presence: Teleoperators and Virtual Environments. 1 (3), 302-305 (1992).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare. Parti dello studio qui presentato sono state presentate come astratte intitolate "Binocular Central Visual Function in Macular Degeneration" nell'incontro annuale dell'American Academy of Optometry 2019.

Il metodo proposto per misurare i movimenti oculari in condizioni di visione dicottiche ha molte potenziali applicazioni. La valutazione dei campi visivi binoculari nei partecipanti con perdita della vista centrale che viene dimostrata qui è una di queste applicazioni. Abbiamo usato questo metodo per valutare il campo visivo binoculare in quindici partecipanti con perdita della vista centrale per studiare come la visualizzazione binoculare influenzi l'eterogenea perdita del campo visivo centrale.
<p class="jove_conte...

La degenerazione maculare è generalmente una condizione bilaterale che influenza la visione centrale e il modello di perdita visiva può essere eterogeneo. La perdita visiva centrale potrebbe essere simmetrica o asimmetrica tra due occhi1. Attualmente, ci sono diverse tecniche disponibili per valutare il campo visivo centrale nella degenerazione maculare. Il grafico a griglia amsler contiene un motivo a griglia che può essere utilizzato per schermare manualmente il campo visivo centrale. I perimetri automatizzati (ad esempio, analizzatore di campi visivi Humphrey) presentano lampi di luce di varia luminosità e dimensioni in una ciotola ganzfeld standardizzata per sondare il campo visivo. La microperimetria dipendente da gaze presenta stimoli visivi su un display LCD. I micro-perimetri possono compensare i movimenti dei micro-occhi monitorando una regione di interesse sulla retina. I micro-perimetri possono sondare le regioni locali nella retina centrale alla ricerca di cambiamenti nella funzione, ma possono testare solo un occhio alla volta. Di conseguenza, i test micro-perimetrici non possono spiegare come i difetti eterogenei in ogni occhio influenzino l'interazione binoculare e la funzione del mondo reale. È necessario che un metodo valuti in modo affidabile i campi visivi in una condizione di visualizzazione che si avvicina strettamente alla visualizzazione nel mondo reale. Tale valutazione è necessaria per capire come il difetto del campo visivo di un occhio influisce / contribuisce al difetto del campo visivo binoculare. Proponiamo un nuovo metodo per valutare il campo visivo centrale nelle persone con perdita visiva centrale in condizioni di visione dicottiche (cioè, quando gli stimoli visivi sono presentati in modo indipendente a ciascuno dei due occhi).
Per misurare i campi visivi in modo affidabile, la fissazione deve essere mantenuta in un determinato luogo. Pertanto, è importante combinare il tracciamento oculare e la presentazione dicoptica per la valutazione binoculare. Tuttavia, la combinazione di queste due tecniche può essere impegnativa a causa delle interferenze tra i sistemi illuminanti dell'eye-tracker (ad esempio, LED a infrarossi) e gli elementi ottici dei sistemi di presentazione dicoptici (ad esempio, specchi di aploscopio o prismi di stereoscopi). Opzioni alternative sono l'utilizzo di una tecnica di tracciamento oculare che non interferisca con la linea di vista (ad esempio, la tecnica della bobina sclerale) o un eye-tracker integrato con gli occhiali2. Sebbene ogni metodo abbia i suoi benefici, ci sono svantaggi. Il primo metodo è considerato invasivo e può causarenotevole disagio 3 e questi ultimi metodi hanno basse risoluzioni temporali (60 Hz)4. Per superare questi problemi, Brascamp & Naber (2017)5 e Qian & Brascamp (2017)6 hanno utilizzato un paio di specchi freddi (che trasmettevano luce infrarossa ma riflettevano il 95% della luce visibile) e un paio di monitor su entrambi i lati degli specchi freddi per creare una presentazione dicoptica. L'eye-tracker basato su video a infrarossi è stato utilizzato per tenere traccia dei movimenti degli occhi nella configurazione dell'aploscopio7,8.
Tuttavia, l'uso di una presentazione dicoptica di tipo aploscopio ha uno svantaggio. Il centro di rotazione dello strumento (aploscopio) è diverso dal centro di rotazione dell'occhio. Pertanto, sono necessari ulteriori calcoli (come descritto nell'Appendice – A di Raveendran (2013)9) per misurazioni corrette e accurate dei movimenti oculari. Inoltre, i piani di alloggio e di convergenza devono essere allineati (cioè, la domanda di alloggio e vergenza deve essere la stessa). Ad esempio, se la distanza di lavoro (distanza ottica totale) è di 40 cm, la domanda di alloggio e vergenza è rispettivamente di 2,5 diottrie e angoli di 2,5 metri. Se allineiamo gli specchi perfettamente ortogonali, allora l'aploscopio è allineato per una visione lontana (cioè, la vergenza richiesta è zero), ma l'alloggio richiesto è ancora 2.5D. Pertanto, un paio di lenti convesse (+2,50 diottrie) devono essere posizionate tra la disposizione dell'occhio e dello specchio dell'aploscopio per spingere il piano di alloggio all'infinito (cioè, l'alloggio richiesto è zero). Questa disposizione richiede più spazio tra la disposizione degli occhi e dello specchio dell'aploscopio, il che ci riporta alla differenza nei centri di rotazione. Il problema di allineare i piani di accomodamento e convergenza può essere ridotto al minimo allineando l'aploscopio alla visualizzazione vicina in modo che entrambi i piani siano allineati. Tuttavia, ciò richiede la misurazione della distanza inter-pupillare per ogni partecipante e il corrispondente allineamento degli specchi/stimolanti dell'aploscopio che presentano monitor.
In questo documento, introduciamo un metodo per combinare il tracciamento oculare basato su video a infrarossi e la presentazione di stimoli dicoptici utilizzando occhiali otturatore 3D wireless e monitor pronti per il 3D. Questo metodo non richiede calcoli e/o ipotesi aggiuntivi come quelli utilizzati con il metodo aploscopico. Gli occhiali dell'otturatore sono stati utilizzati in combinazione con gli eye tracker per comprendere la fusione binoculare10,l'adattamento saccadico11e la coordinazione occhio-mano12. Tuttavia, va notato che gli occhiali stereo-otturatore utilizzati da Maiello e colleghi10,11,12 erano gli occhiali otturatore di prima generazione, che erano collegati attraverso un filo per sincronizzarsi con la frequenza di aggiornamento del monitor. Inoltre, gli occhiali otturatore di prima generazione non sono commercialmente disponibili ora. Qui, dimostriamo l'uso di occhiali otturatore wireless di seconda generazione disponibili in commercio(Table of Materials)per presentare stimoli dicoptici e misurare in modo affidabile i movimenti oculari monoculari e binoculari. Inoltre, dimostriamo un metodo per valutare i campi visivi monoculari /binocoli in soggetti con perdita centrale del campo visivo. Mentre la presentazione dicoptica dello stimolo visivo consente la valutazione monoculare e binoculare dei campi visivi, il tracciamento oculare binoculare in condizioni di visualizzazione dicottiche facilita il test dei campi visivi in un paradigma controllato dallo sguardo.

<table><tbody><tr><td>Monitor 3D</td><td>Benq</td><td>NA</td><td>Costo approssimativo (in USD): 500 https://zowie.benq.com/en/product/monitor/xl/xl2720.html</td></tr><tr><td>Vetro otturatore 3D</td><td>NVIDIA</td><td>NA Costo</td><td>approssimativo (in USD): 300 https://www.nvidia.com/object/product-geforce-3d-vision2-wireless-glasses-kit-us.html</td></tr><tr><td>Mento/poggiafronte</td><td>UHCO</td><td>NA</td><td>Costo approssimativo (in USD): 750 https://www.opt.uh.edu/research-at-uhco/uhcotech/headspot/</td></tr> <tr><td>Eyetracker</td><td>SR Research</td><td>NA</td><td>Costo approssimativo (in USD): 27.000 https://www.sr-research.com/eyelink-1000-plus/</td></tr> <tr><td>IR patch riflettente</td><td>Tactical</td><td>NA</td><td>Costo approssimativo (in USD): 10 https://www.empiretactical.org/infrared-reflective-patches/tactical-infrared-ir-square-patch-with-velcro-hook-fastener-1-inch-x-1-inch</td></tr><tr><td>Software MATLAB</td><td>Mathworks</td><td>NA</td><td>Costo approssimativo (in USD): 2150 https://www.mathworks.com/pricing-licensing.html</td></tr><tr><td>Tastierino numerico</td><td>Amazon</td><td>CP001878 (modello), B01E8TTWZ2 (ASIN)</td><td>Costo approssimativo (in USD): 15 https://www.amazon.com/Numeric-Jelly-Comb-Portable-Computer/dp/B01E8TTWZ2</td></tr><tr><td>Psychtoolbox - Aggiungi Freeware</td><td></td><td>NA</td><td>Costo approssimativo (in USD): FREE http://psychtoolbox.org/download.html</td></tr><tr><td>Treppiede (Dekstop)</td><td>Manfrotto</td><td>MTPIXI-B (modello), B00D76RNLS (ASIN)</td><td>Costo approssimativo (in USD): 30 https://www.amazon.com/dp/B00D76RNLS</td></tr></tbody></table>

valutazione del campo visivo centrale binoculare e dei movimenti degli occhi binocoli in una condizione di visualizzazione dicoptica

Assessing Binocular Central Visual Field and Binocular Eye Movements in a Dichoptic Viewing Condition

La degenerazione maculare in genere si traduce in difetti visivi centrali binoculari eterogenei. Gli approcci attualmente disponibili per valutare il campo visivo centrale, come la microperimetria, possono testare solo un occhio alla volta. Pertanto, non possono spiegare come i difetti in ogni occhio influenzino l'interazione binoculare e la funzione del mondo reale. La presentazione di stimoli dicoptici con un sistema controllato dallo sguardo potrebbe fornire una misura affidabile dei campi visivi monoculari / binocoli. Tuttavia, la presentazione dello stimolo dicottico e il tracciamento oculare simultaneo sono impegnativi perché i dispositivi ottici degli strumenti che presentano stimoli dicopticamente (ad esempio, aploscopio) interferiscono sempre con gli eye-tracker (ad esempio, eye-tracker basati su video a infrarossi). Pertanto, gli obiettivi erano 1) sviluppare un metodo per la presentazione di stimoli dicoptici con tracciamento oculare simultaneo, utilizzando occhiali otturatore 3D e monitor pronti per il 3D, che non è influenzato da interferenze e 2) per utilizzare questo metodo per sviluppare un protocollo per valutare il campo visivo centrale in soggetti con perdita della vista centrale. I risultati hanno dimostrato che questa configurazione fornisce una soluzione pratica per misurare in modo affidabile i movimenti oculari in condizioni di visione dicottiche. Inoltre, è stato anche dimostrato che questo metodo può valutare il campo visivo centrale binoculare controllato dallo sguardo in soggetti con perdita della vista centrale.

Vengono mostrate le tracce rappresentative di movimento oculare binoculare di un osservatore con una normale visione binoculare durante due diverse condizioni di visualizzazione (Figura 4). Il tracciamento continuo dei movimenti oculari è stato possibile quando entrambi gli occhi hanno visto lo stimolo (Figura 4A), e quando l'occhio sinistro ha visto lo stimolo con l'occhio destro sotto un otturatore attivo(Figura 4B). Come evidente...

Qui è presentato un protocollo per valutare i movimenti degli occhi binoculari e lo screening del campo visivo centrale controllato dallo sguardo nei partecipanti con perdita della vista centrale.

Valutazione del campo visivo centrale binoculare e dei movimenti degli occhi binocoli in una condizione di visualizzazione dicoptica

Macular degeneration typically results in heterogeneous binocular central visual defects. Currently available approaches to assess central visual field, ...

I metodi attualmente disponibili per valutare il campo visivo centrale sono monoculare. Utilizziamo la presentazione degli stimoli dicoptici con il sistema di controllo dello sguardo per una valutazione affidabile del campo visivo monoculare e binoculare. Questo metodo utilizza monitor 3D-ready e occhiali con otturatore 3D per la presentazione di stimoli dicoptici che forniscono approcci più semplici e diretti rispetto ad altri metodi, ad esempio utilizzando un aploscopio.A dimostrare la procedura di test sarà il Dr.Guler Arsal, un ricercatore post-dottorato associato presso l'Envision Research Institute. Prima di iniziare un esperimento, seleziona un paio di occhiali con otturatore attivo 3D wireless che possono essere sincronizzati con qualsiasi monitor pronto per il 3D. Affinché gli occhiali dell'otturatore siano attivi, non devono esserci interferenze tra il trasmettitore a infrarossi e il ricevitore a infrarossi sul ponte nasale degli occhiali dell'otturatore.Visualizza tutti gli stimoli visivi su un monitor 3D con una risoluzione di 1920 x 1080 pixel, 144 Hertz. Affinché il monitor e gli occhiali 3D funzionino senza problemi, assicurarsi che siano installati i driver appropriati. Posiziona un eye tracker a infrarossi basato su video montato su tavolo in grado di misurare i movimenti oculari a una frequenza di campionamento di 1.000 Hertz sul tavolo accanto al monitor e posiziona un sedile per il partecipante a 100 centimetri dal monitor.Utilizzare un treppiede per posizionare la telecamera dell'eye tracker a 20-30 centimetri da dove sarà seduto il partecipante e utilizzare un cerotto riflettente a infrarossi per evitare interferenze tra l'illuminazione a infrarossi dell'eye tracker e il sistema a infrarossi degli occhiali dell'otturatore. Utilizza il software disponibile in commercio per integrare gli occhiali con l'otturatore con il monitor pronto per il 3D per la presentazione dicottetica degli stimoli visivi per controllare l'eye tracker. Fissare un mento alto e largo e un poggiafronte a un tavolo regolabile per consentire un comodo posizionamento del partecipante una volta indossati gli occhiali dell'otturatore.Posizionare il cerotto riflettente a infrarossi sotto il sensore e disattivare l'opzione di aumento della luce nel monitor pronto per il 3D per ridurre al minimo qualsiasi perdita delle informazioni sulla luminanza, quindi aumentare la potenza dei LED a infrarossi dell'eye tracker al 100% dal 50% predefinito nel software. Qualche minuto prima dell'arrivo del partecipante, verificare che l'eye tracker e il computer host siano accesi e confermare che il computer sia collegato all'eye tracker. Quindi verificare la precisione della sincronizzazione del display.Quando il partecipante arriva, fallo sedere con la testa e il mento nel resto e chiedigli di indossare gli occhiali con otturatore attivo 3D. Quando il partecipante si sente a proprio agio, avvia il programma che esegue l'esperimento principale dall'interfaccia appropriata. Quando richiesto dal programma, inserire le informazioni sul partecipante e salvare il file di dati di output in una cartella di dati con un nome file univoco.Quando sullo schermo appare una schermata grigia con istruzioni come premere Invio per attivare o disattivare la fotocamera, premere C per calibrare, premere V per convalidare, regolare la fotocamera dell'eye tracker in modo che si allinei con la pupilla del partecipante. Per la calibrazione dell'eye tracker, avviare la calibrazione nel software e istruire il partecipante a seguire il bersaglio muovendo gli occhi, ma non la testa, e a guardare al centro del bersaglio. Se la calibrazione ha esito positivo, avviare la convalida e istruire il partecipante a seguire nuovamente il bersaglio con gli occhi solo guardando al centro del bersaglio.Quindi leggere i risultati della fase di convalida sullo schermo. Una volta ottenuta una buona calibrazione e convalida dell'eye tracker, avviare la correzione della deriva e istruire il partecipante a guardare il bersaglio di fissazione centrale mantenendo gli occhi il più fermi possibile. Al termine della correzione della deriva, informare il partecipante che è necessario tenere entrambi gli occhi aperti durante l'intero test, mantenere la fissazione sul bersaglio di fissazione centrale e premere Invio in risposta a qualsiasi luce bianca osservata.Istruire il partecipante a non cercare nuove luci bianche e a non muovere gli occhi e che le luci possano apparire in qualsiasi punto dello schermo. Al termine dell'esperimento sul campo visivo, lo schermo visualizzerà il risultato del test, evidenziando in modo differenziale le posizioni visibili e non viste. Sebbene tutti i dati sul campo visivo e sul movimento degli occhi vengano salvati automaticamente per l'analisi post-hoc, assicurarsi di confermare che i file siano stati salvati prima di uscire dalla piattaforma che esegue l'esperimento.Qui vengono mostrate le tracce rappresentative del movimento oculare binoculare di un osservatore con visione binoculare normale durante due diverse condizioni di osservazione. Il tracciamento continuo dei movimenti oculari è possibile quando entrambi gli occhi visualizzano lo stimolo e quando l'occhio sinistro visualizza lo stimolo con l'occhio destro sotto un otturatore attivo. Come evidente, questo metodo non influisce sulla qualità della misurazione dei movimenti oculari e può misurare i movimenti oculari anche per esperimenti di lunga durata.Come osservato, il metodo può essere utilizzato per misurare in modo affidabile i movimenti oculari anche in partecipanti difficili con perdita della vista centrale. Infatti, un'importante applicazione di questo metodo è lo screening del campo visivo centrale in soggetti con e senza perdita della visione centrale. Il metodo fornisce un modo per documentare l'impatto della perdita della visione centrale in una visione del mondo reale con entrambi gli occhi aperti come per questo osservatore rappresentativo in cui è stato osservato il vantaggio binoculare.Una sincronizzazione riuscita del monitor pronto per il 3D e degli occhiali con otturatore 3D con l'eye tracker può essere ottenuta posizionando strategicamente il cerotto riflettente a infrarossi. Sebbene sia stato dimostrato come un solo campo visivo, questo metodo può essere ampliato per misurare la soglia in ciascuna posizione retinica per studiare i deficit del campo visivo monoculare e binoculare.

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Ricerca

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Behavior

Comportamento

Oggetto Da Motion (OFM) e protocolli di stereo-Time vincolata sono strumenti sensibili per identificare monoculare e binoculare dinamiche deficit della funzione visiva, che sono colpiti in modo univoco nei pazienti neurite ottica. Inoltre, queste prove possono essere utilizzati come strumenti non invasivi quantitativi per valutare il grado di mielinizzazione lungo vie visive.

I test visivi dinamici per identificare e quantificare eventuali danni visivi e riparazione seguito demielinizzazione nella neurite ottica pazienti

Abbiamo recentemente proposto un metodo che consente la presentazione di stimolo visivo dicoptico e binoculare eye-tracking contemporaneamente1. La chiave è la combinazione di infrarossi eye tracker e gli specchi a infrarossi-trasparente corrispondenti. Questo manoscritto fornisce un'approfondita protocollo per la configurazione iniziale e il funzionamento di tutti i giorni.

Come costruire un sistema di presentazione di dicoptico che include Eye Tracker

Qui, presentiamo protocolli dettagliati per la deprivazione visiva monoculare e l'analisi della plasticità della dominanza oculare, che sono metodi importanti per studiare i meccanismi neurali della plasticità visiva durante il periodo critico e gli effetti di geni specifici su sviluppo visivo.

Deprivazione visiva monoculare e misurazione della plasticità della dominanza oculare nella Corteccia visiva primaria del mouse

La presente ricerca dimostra un metodo per esaminare accuratamente l'acuità visiva dinamica (DVA) in soggetti miopi con correzione degli occhiali. Ulteriori analisi hanno indicato che più lo stato di rifrazione è vicino all'emmetropia, migliore è il DVA binoculare corretto per gli occhiali sia a 40 che a 80 gradi al secondo.

Acuità visiva dinamica binoculare in pazienti miopi corretti per occhiali

VisualEyes2020 (VE2020) è un linguaggio di scripting personalizzato che presenta, registra e sincronizza gli stimoli visivi del movimento oculare. VE2020 fornisce stimoli per movimenti oculari coniugati (saccadi e inseguimento regolare), movimenti oculari disconiugati (vergenza), accomodamento e combinazioni di ciascuno. Due programmi di analisi unificano l'elaborazione dei dati dai sistemi di tracciamento oculare e registrazione degli alloggi.

Quantificazione delle risposte oculomotorie e dell'accomodazione attraverso strumenti di strumentazione e analisi

Qui viene descritto un nuovo test dell'acuità basato sul movimento che consente la valutazione dell'elaborazione visiva centrale e periferica in individui ipovedenti e sani, insieme a occhiali che limitano la visione periferica compatibili con i protocolli MRI. Questo metodo offre una valutazione completa della vista per le menomazioni funzionali e le disfunzioni del sistema visivo.

Test dell'acuità del movimento per la misurazione dell'acuità del campo visivo con forme definite dal movimento

Presentiamo lo sviluppo di un framework di visualizzazione contingente allo sguardo progettato per la ricerca percettiva e oculomotoria che simula la perdita della visione centrale. Questo quadro è particolarmente adattabile per lo studio di strategie comportamentali e oculomotorie compensatorie in individui che sperimentano una perdita della visione centrale sia simulata che patologica.

Un framework di visualizzazione contingente allo sguardo per la ricerca sull'apprendimento percettivo con perdita simulata della visione centrale

La metodologia ha esplorato i contributi visivi e vestibolari alla stabilizzazione dello sguardo durante le rotazioni optocinetiche e di tutto il corpo. Le stimolazioni sono state effettuate attraverso prove visive, vestibolari e visuovestibolari. L'aumento del movimento oculare torsionale e le frequenze del nistagmo sono serviti come indicatori per il relè sottocorticale delle informazioni di movimento sensoriali specifiche verso la risposta riflessiva del tronco encefalico per ogni prova.

Utilizzo dell'eye-tracking per valutare l'importanza relativa dell'input visivo e vestibolare per l'elaborazione del movimento sottocorticale nel piano di rollio

Qui presentiamo una serie completa di compiti per valutare la visione binoculare. I compiti includono stereoacuità periferica e movimento in profondità, che non sono valutati dai test clinici attuali. Incorporare questi compiti fornirà una valutazione approfondita della binocolabilità di un individuo.

Una batteria di test quantitativi della vista binoculare per adulti: protocolli di test

Il presente articolo descrive come utilizzare le metodologie di tracciamento oculare per studiare i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo. Sono incluse descrizioni delle apparecchiature di tracciamento oculare, come sviluppare stimoli sperimentali e raccomandazioni procedurali. Le informazioni presentate possono essere applicate alla maggior parte di qualsiasi studio utilizzando stimoli verbali.

Utilizzo dei movimenti oculari per valutare i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo

Impara a valutare il campo visivo centrale binoculare e i movimenti oculari utilizzando stimoli dicottici con monitor 3D e occhiali a otturatore. Questo metodo semplifica la valutazione della perdita visiva centrale rispetto alle tecniche tradizionali.

Valutazione del campo visivo centrale binoculare e dei movimenti degli occhi binocoli in una condizione di visualizzazione dicoptica (Video) | JoVE Journal

Valutazione del campo visivo centrale binoculare e dei movimenti degli occhi binocoli in una condizione di visualizzazione dicoptica

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