Methodenartikel

Een blikafhankelijk weergavekader voor perceptueel leeronderzoek met gesimuleerd centraal gezichtsverlies

DOI:

10.3791/67596

⸱

11 april 2025

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

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

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

We presenteren de ontwikkeling van een blikafhankelijk weergaveraamwerk dat is ontworpen voor perceptueel en oculomotorisch onderzoek dat centraal gezichtsverlies simuleert. Dit raamwerk is met name geschikt voor het bestuderen van compenserende gedrags- en oculomotorische strategieën bij personen die zowel gesimuleerd als pathologisch verlies van centraal gezichtsvermogen ervaren.

Samenvatting

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

Maculadegeneratie (MD) is een van de belangrijkste oorzaken van slechtziendheid in de westerse wereld. Patiënten met MD hebben de neiging om spontane oogbewegingsstrategieën te ontwikkelen om hun verlies van gezichtsvermogen te compenseren, waaronder het aannemen van een voorkeurslocus voor het netvlies, of PRL, een gespaard perifeer gebied dat ze vaker gebruiken om de beschadigde fovea te vervangen. Niet alle patiënten zijn echter succesvol in het ontwikkelen van een PRL, en zelfs als ze dat doen, kan het maanden duren. Momenteel bestaat er geen gouden standaard revalidatietherapie en wordt MD-onderzoek verder gehinderd door problemen met rekrutering, therapietrouw en comorbiditeit. Om deze problemen aan te pakken, heeft een groeiend aantal onderzoeken gebruik gemaakt van eye-tracking-geleide, blikcontingente displays in een gesimuleerd centraal paradigma voor verlies van gezichtsvermogen bij personen met een intact gezichtsvermogen. Hoewel gesimuleerd verlies van het gezichtsvermogen kwalitatief anders is dan pathologisch verlies van centraal gezichtsvermogen, biedt ons raamwerk een zeer gecontroleerd model waarmee compenserende oogbewegingen kunnen worden bestudeerd en mogelijke revalidatie-interventies bij slechtziendheid kunnen worden getest. Door een alomvattend kader te ontwikkelen, in plaats van te vertrouwen op geïsoleerde en niet-verbonden taken, creëren we een samenhangende omgeving waarin we hypothesen op grotere schaal kunnen testen, waardoor we interacties tussen taken kunnen onderzoeken, trainingseffecten over meerdere maatregelen kunnen beoordelen en een consistente methodologie voor toekomstig onderzoek kunnen vaststellen. Bovendien vertonen deelnemers aan gesimuleerde onderzoeken naar centraal gezichtsverlies overeenkomsten in hun oculomotorisch compenserend gedrag in vergelijking met patiënten met MD. Hier presenteren we een kader voor het uitvoeren van blikcontingente studies met betrekking tot gesimuleerd verlies van centraal gezichtsvermogen. We benadrukken het gebruik van het raamwerk om de gedrags- en oculomotorische prestaties van gezonde individuen te testen op een breed scala aan perceptuele taken die verschillende niveaus van visuele verwerking omvatten. We bespreken ook hoe dit kader kan worden aangepast voor het opleiden van MD-patiënten.

Inleiding

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

Maculadegeneratie (MD) is wereldwijd de belangrijkste oorzaak van slechtziendheid en zal naar verwachting tegen 2040 wereldwijd 248 miljoen mensen treffen1. MD in een laat stadium wordt gekenmerkt door schade aan de fotoreceptoren in het midden van het gezichtsveld (fovea). Verlies van centraal zicht heeft ernstige gevolgen voor dagelijkse taken die afhankelijk zijn van centraal zicht, zoals navigatie2, lezen3 en gezichten herkennen4. Gevolgen van MD hebben een grote invloed op de kwaliteit van leven van deze personen5 en leiden tot negatieve psychologische gevolgen6. Patiënten met MD, beroofd van hun centrale zicht, kunnen spontaan compenserende oculomotorische strategieën ontwikkelen waarbij een perifeer retinaal gebied wordt gebruikt om de fovea te vervangen (Figuur 1). Dit gebied, ook wel de geprefereerde retinale locus (PRL)7 genoemd, wordt vaak door patiënten gebruikt bij taken met fixatie, lezen en gezichtsherkenning. Er zijn aanwijzingen dat de PRL, bij patiënten met MD, de oculomotorische referentietaken van de fovea overneemt 8,9. Verder worden veranderingen in aandacht en cognitieve controle waargenomen bij patiënten met verlies van centraal gezichtsvermogen, wat wijst op een verband tussen verlies van gezichtsvermogen en cognitieve functies10.

figure-introduction-1
Figuur 1. Illustratie van de perceptuele ervaring van personen met een gezond gezichtsvermogen en patiënten met maculaire degeneratie met foveaal scotoom. Foveaal scotoom leidt tot verlies van centraal gezichtsvermogen bij patiënten met maculaire degeneratie. Sommige personen kunnen het verlies van visuele input naar de fovea gedeeltelijk compenseren door gebruik te maken van een perifere retinale locatie, gedefinieerd als preferred retinal locus (PRL). Bij patiënten die een PRL hebben ontwikkeld, wordt dit vaak gebruikt voor excentrische fixatie en tijdens dagelijkse taken. De locatie, vorm en grootte van het netvlies van de PRL kunnen van persoon tot persoon verschillen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Hoewel er geen gouden standaardinterventie bestaat om verlies van gezichtsvermogen te herstellen of om verlies van centraal zicht te compenseren, worden experimentele benaderingen uit optometrie, ergotherapie en visiewetenschap getest om de compensatie door perifeer zicht te verbeteren11,12. Oculomotorische benaderingen zijn gericht op het leren van patiënten om de controle en coördinatie van oogbewegingen te verbeteren, inclusief het leren gebruiken van een adequater PRL 11,12,13,14,15, terwijl perceptuele interventies zich richten op het verbeteren van de algemene perifere visuele vaardigheden of het gezichtsvermogen binnen de PRL, waardoor de beperking van het perifere zicht gedeeltelijk wordt overwonnen 16,17,18,19,20. Recente studies hebben een op eye-tracking gebaseerde blikcontingente weergave gebruikt als paradigma voor de studie van oogbewegingen bij verlies van centraal zicht 21,22,23,24,25,26,27,28,29. Deze benadering, die gebruik maakt van een gesimuleerd scotoom (d.w.z. een occluder om het centrale gebied van het gezichtsveld te belemmeren) bij gezonde individuen (Figuur 1), vermindert problemen met rekrutering en therapietrouw, terwijl het een hoge controle biedt over verschillende parameters, zoals de grootte en vorm van het scotoom, waardoor een veelbelovend alternatief wordt geboden voor de directe betrokkenheid van patiënten met MD. Hoewel er verschillende verschillen bestaan tussen verlies van centraal gezichtsvermogen en gesimuleerd scotoom30,31, is een deel van het oculomotorische gedrag dat bij de eerste wordt waargenomen, zoals de ontwikkeling van een PRL, te zien in de laatste 27,30,32, wat suggereert dat sommige aspecten van compenserende oculomotorische strategieën kunnen worden uitgelokt door dit blikcontingente paradigma. Belangrijk is dat gesimuleerd centraal gezichtsverlies een breed kader biedt voor het bestuderen van plasticiteit in zowel het gezonde visuele systeem als het volgen van centraal gezichtsverlies.

Hier presenteren we het ontwerp, de ontwikkeling en het gebruik van een blikcontingent raamwerk dat kan worden gebruikt om perceptuele, oculomotorische en aandachtsprestaties te testen bij gezonde personen en, met enkele aanpassingen, bij MD-patiënten (Figuur 2). We beschrijven ook de technische en psychofysische overwegingen die gepaard gaan met blikcontingente, perifere training. Een belangrijke technische uitdaging is het creëren van de perceptie van een vloeiende, korte latentiebeweging van het scotoom33. Deze korte latentie wordt verkregen door geschikte weergaveapparaten, eyetrackers en besturingssystemen te selecteren 34,35,36. Eerder werk heeft gedocumenteerd hoe elk stuk hardware latentie toevoegt37 en strategieën om de algehele latentie te verminderen, knipperingen en langzame oogbewegingen mogelijk te maken33. Een nieuw aspect van ons paradigma is de diverse reeks trainings- en beoordelingstaken binnen een enkel kader voor perceptueel onderzoek in zowel gezonde als patiëntenpopulaties. Het raamwerk kenmerkt meerdere niveaus van visuele verwerking die worden beïnvloed door verlies van centraal gezichtsvermogen, met name zicht op laag niveau, zicht op een hoger niveau, aandacht, oculomotorische controle en cognitieve controle. Voorlopige tests uitgevoerd met behulp van een aangepaste versie van deze benadering toonden bewijs van verbetering van de gezichtsscherpte bij zowel gezonde controles als de patiëntenpopulatie32.

figure-introduction-2
Figuur 2. Multidimensionale benadering van de studie van plasticiteit in het visuele systeem en visuele revalidatie bij maculaire degeneratie. Illustratie van onderling verbonden dimensies zoals visuele waarneming, oculomotorische en cognitieve controle die bijdragen aan visuele verwerking en worden beïnvloed door verlies van centraal gezichtsvermogen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

Alle deelnemers waren gezonde personen met een gezichtsscherpte van 20/40 of hoger en geen bekende zichtproblemen. Beide representatieve deelnemers zijn vrouwen en hebben 27 en 24 jaar. Alle deelnemers gaven geïnformeerde toestemming en de studie kreeg goedkeuring van de Institutional Review Board (IRB) van de Universiteit van Alabama in Birmingham.

1. Identificatie van een ideaal systeem voor gesimuleerd centraal onderzoek naar verlies van gezichtsvermogen

  1. Identificeer een systeem dat efficiënt informatie van de eyetracker naar de software voor het genereren van stimulus verzendt in een continue lus. Gebruik methoden beschreven in37 om de latentie van verschillende combinaties van systemen te meten om degene met de laagste latentie te identificeren.
    OPMERKING: Een vergelijking van de gecombineerde latentie van vier verschillende combinaties van systemen, bestaande uit twee eyetrackers (EyeLink 1000 Plus Tower Mount en TRACKPixx3), twee weergaveapparaten (CRT-monitor (verversingssnelheid = 100 Hz) en Display++ (verversingssnelheid = 120 Hz)) samen met twee besturingssystemen (Windows 10 en Mac iOS) wordt weergegeven in afbeelding 3. Elke combinatie werd 20 keer gemeten. Uit de resultaten bleek dat de systeemlatentie het laagst was wanneer Vpixx TrackPixx3 eyetracker werd gebruikt in combinatie met het Windows 10-besturingssysteem.

figure-protocol-1
Afbeelding 3: Latentievergelijking tussen verschillende combinaties van monitoren, eye-tracking-apparaten en besturingssystemen. Balken staan voor de standaarddeviatie van ± 1 over de 20 herhalingen per combinatie. Er zijn maatregelen genomen met een telefoon met een Mac-besturingssysteem in slow motion-modus, met een verversingssnelheid van 240 Hz. TP/CRS/Win verschilt statistisch van E1000/CRT/Mac (t(38)=9.53, p<0.001), E1000/CRS/Mac (t(38)=16.24, p<0.001) en E1000/CRS/Win (t(38)=3.94, p<0.001). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. Deelnemer vertrouwd maken met gesimuleerd centraal gezichtsverlies door middel van blikafhankelijke weergave

OPMERKING: Een fundamenteel onderdeel bij het simuleren van verlies van centraal zicht is om deelnemers vertrouwd te maken met de blikafhankelijke weergave. Zonder de juiste vertrouwdheid kunnen metingen van vaardigheden worden samengevoegd door de inspanning van de deelnemers om door de blikcontingente weergave te navigeren. Verschillende belangrijke stappen in het protocol zorgen voor voldoende vertrouwdheid met het blikafhankelijke display om de visuele prestaties betrouwbaar te kunnen meten.

  1. Geef de deelnemers audiovisuele instructies over de taak die ze tijdens een bepaalde sessie zullen uitvoeren. Zorg voor speciale video-instructies voor elke taak met schermafbeeldingen van de eigenlijke taak. Leg vervolgens de instructies mondeling uit om ervoor te zorgen dat de deelnemer een goed begrip heeft van wat hij kan verwachten bij een bepaalde taak.
  2. Geef de deelnemers oefenproeven voordat ze aan elk van de hoofdtaken beginnen. Dit biedt de mogelijkheid om eventuele vragen met betrekking tot de taak te verduidelijken.
  3. Tijdens het eerste bezoek, voordat ze blikafhankelijke taken uitvoeren, voer je fixatietraining uit op de deelnemers, waarbij ze leren hun gesimuleerde scotoom in een wit centraal vak op het scherm te plaatsen voor verschillende duur, waarbij de ruimtelijke tolerantie tijdens de proeven toeneemt, terwijl ze afleiders negeren die op het scherm kunnen verschijnen.
  4. Voer daarnaast een PRL-inductietaak uit bij deelnemers, die is ontworpen om de ontwikkeling van PRL-achtig gedrag te bevorderen. Laat de deelnemers bij deze taak een ondoorzichtige schijf bekijken die willekeurig op het scherm is geplaatst en die een doel bedekt (bijvoorbeeld een Landolt C) en het scotoom dicht bij de ondoorzichtige schijf verplaatsen om het doel te onthullen.
    OPMERKING: Oculomotorische analyse van deze taak kan wijzen op een vroege PRL-achtige locatie die later als trainingslocus kan worden gebruikt. In dit experimentele paradigma verminderde het cirkelvormige centrale scotoom een visuele hoek van 10°. Deze stappen stellen deelnemers in staat om vertrouwd te raken met de blikafhankelijke weergave en hen voor te bereiden op het uitvoeren van een breed scala aan perceptuele beoordelingen en trainingstaken met behulp van hun perifere zicht.

3. Ontwikkeling van effectieve instructies

OPMERKING: Instructies spelen een cruciale rol bij het begeleiden van deelnemers bij het reageren op stimuli en het beheren van hun gesimuleerde scotoom tijdens verschillende taken. De juiste instructies moeten grondig en duidelijk zijn om verwarring te voorkomen. Instructies moeten indien nodig worden herhaald om begrip te garanderen.

  1. Instructievideo
    1. Visuele demonstratie: bied video's aan die elke stap van de taak visueel demonstreren. Video's moeten duidelijk illustreren hoe het gesimuleerde scotoom op de juiste manier tijdens de taak moet worden beheerd en hoe op stimuli moet worden gereageerd.
    2. Verteller: Lever een beknopt script dat is ontwikkeld om de visuele demonstratie te begeleiden en waarin het proces in eenvoudige bewoordingen wordt uitgelegd. Zorg ervoor dat de taal gemakkelijk te begrijpen is en vermijd technische terminologie.
  2. Gescripte verbale instructies
    1. Consistentie: Gebruik een gestandaardiseerd script voor verbale instructies om consistentie tussen verschillende sessies en deelnemers te garanderen. Voorbeeld: Tijdens de taak zijn er meerdere pauzes om uw ogen te laten rusten. Zorg er tijdens deze pauzes voor dat je je hoofd op de kinsteun houdt. Wanneer u klaar bent om de taak voort te zetten, drukt u op de spatiebalk en de taak begint opnieuw.
    2. Duidelijkheid: Spreek langzaam en duidelijk - zorg ervoor dat u alle belangrijke aspecten van de taak benadrukt.
  3. Visuele instructies
    1. Instructies op het scherm: Zorg voor schriftelijke richtlijnen op het scherm die deelnemers kunnen lezen voor en tijdens het voltooien van taken. Gebruik korte zinnen voor duidelijkheid met visuele hulpmiddelen om stimuli te demonstreren die de deelnemer tijdens elke taak kan tegenkomen.

4. Opzet en uitvoering van de beoordelingstaken

OPMERKING: Taken die binnen dit kader zijn ontworpen, zijn grofweg onderverdeeld in twee hoofdcategorieën: (1) taken met vrije oogbewegingen en (2) taken met fixatiebeperking. Laat deelnemers bij de taken met vrije ogen oogbewegingen over het scherm maken om doelen te identificeren die op willekeurige locaties op het scherm verschijnen (of om tekst te lezen), terwijl bij taken met fixatie deelnemers worden gevraagd om gedurende de hele taak in een centrale witte doos te fixeren en hun perifere zicht te gebruiken om oordelen te vellen. Figuur 4 toont voorbeeldtaken en beschrijvingen voor elke categorie. Meer gedetailleerde informatie over de taken is te vinden in38.

figure-protocol-2
Figuur 4: Een visuele weergave van verschillende beoordelingstaken die zijn ontworpen met behulp van het framework. De taken zijn grofweg onderverdeeld in taken met vrije oogbewegingen, waarbij het scotoom de oogbewegingen van de deelnemers volgt om doelen vrij te bekijken (bovenste paneel), en fixatiebeperkte taken, waarbij het scotoom in een centrale witte doos door de hele taak moet worden geplaatst (onderste paneel). Dit cijfer is gewijzigd van38. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

  1. Taken met vrije oogbewegingen
    OPMERKING: Taken met vrije oogbewegingen meten het oogbewegingsgedrag van de deelnemers terwijl ze taken uitvoeren. Deze bevorderen het begrip van de bewegingen van het oog in de context van naturalistische taken zoals lezen en visueel zoeken.
    1. Instructievideo/mondelinge instructies
      1. Presenteer voorafgaand aan de kalibratie een instructievideo en gescripte mondelinge instructies aan de deelnemer.
    2. Calibratie
      1. Voer validaties uit van eerdere kalibraties tussen taken en aanvullende kalibraties wanneer de validaties slecht zijn of wanneer deelnemers pauzes nemen tussen taken.
    3. Vrij te bekijken taakspecifieke methoden
      1. Voer vrij zichtbare taken uit die deelnemers instrueren om verschillende acties uit te voeren met behulp van hun blik in plaats van zich op één gebied te fixeren. Kies ervoor om de taak uit te voeren met een van de volgende varianten.
      2. Breng het scotoom in de buurt van een keu, waardoor er een stimulus verschijnt. Houd de fixatie op een specifieke schermlocatie gedurende een bepaalde periode. Voer een standaardtaak uit, zoals lezen of visueel zoeken, waarbij het centrale zicht wordt afgesloten door het scotoom.
      3. Geef de deelnemers aan het begin van de taken instructies op het scherm, gevolgd door een reeks oefenproeven. Geef na voltooiing van de oefenproeven herinneringsinstructies voordat u verder gaat met de taak. Zorg ervoor dat de deelnemers de visuele lay-outs, de vereiste oculomotorische acties en de responskenmerken van elke taak begrijpen en hebben getoond voordat ze de prestaties meten.
      4. Geef deelnemers auditieve feedback die de nauwkeurigheid van hun antwoorden aangeeft terwijl ze elke taak voltooien, aangezien visuele feedback kan worden gemist door het gebruik van een scotoom.
      5. Neem pauzes van maximaal 1 minuut op in elke taak om de kans op testvermoeidheid te verkleinen. Neem pauzes van 3 minuten of langer voor dagen met langere beoordelingssessies om de kans op testvermoeidheid te verkleinen.
  2. Taken met fixatie
    OPMERKING: Fixatiebeperkte taken zijn nuttig om perifeer zicht op specifieke gezichtsveldlocaties te testen of te trainen. Deze taken zijn geschikt voor het testen van zowel vroege als mid-level visuele verwerking, inclusief gezichtsscherpte, contrastgevoeligheid, crowding, enz., evenals visuele verwerking op hoog niveau, inclusief exogene en endogene aandacht. Voor deze taken is het belangrijk dat deelnemers leren om een gestage fixatie te behouden om te voorkomen dat de taakprestaties worden verstoord door aandachtsbronnen die zijn gewijd aan gestage fixatie. Tijdens deze taken wordt de deelnemers gevraagd om hun centrale zicht gericht te houden op het midden van het scherm met behulp van fixatiehulpmiddelen (Figuur 5B) terwijl ze reageren op stimuli die in hun perifere zicht verschijnen.
    1. Instructievideo/mondelinge instructies
      1. Presenteer voorafgaand aan de kalibratie een instructievideo en gescripte mondelinge instructies aan de deelnemer.
    2. Calibratie
      1. Voer validaties uit van eerdere kalibraties tussen taken en aanvullende kalibraties wanneer de validaties slecht zijn of wanneer deelnemers pauzes nemen tussen taken.
    3. Taakspecifieke methoden met fixatiebeperkingen
      1. Vraag de deelnemers tijdens fixatiebeperkte taken om hun hoofd in de kinsteun te houden voor de duur van de taak, zodat de kalibratie gedurende het hele proces zo nauwkeurig mogelijk blijft in de oorspronkelijke positie.
      2. Geef de deelnemers instructies op het scherm, gevolgd door een reeks oefenproeven. Geef na voltooiing van de oefenproeven een reeks instructies op het scherm voordat u verder gaat met de taak.
      3. Vraag de deelnemers tijdens deze taken om hun centrale zicht gericht te houden op het midden van het scherm met behulp van fixatiehulpmiddelen (witte rechthoekige fixatiedoos) terwijl ze reageren op stimuli die in hun perifere zicht aan weerszijden van de fixatiedoos verschijnen.
      4. Vraag de deelnemers om tijdens de beoordeling met hun rechterwijsvinger te reageren op een antwoordvak met vijf knoppen rechts van hen. Als de fixatie niet wordt gehandhaafd, wordt de stimulus niet gepresenteerd en wordt er een time-out uitgevoerd, tenzij de fixatie wordt hervat.
      5. Geef deelnemers auditieve feedback die de nauwkeurigheid van hun antwoorden aangeeft terwijl ze elke taak voltooien, want nogmaals, visuele feedback kan worden gemist door het gebruik van een scotoom.
      6. Neem pauzes van maximaal 1 minuut op in elke taak om de kans op testvermoeidheid te verkleinen. Neem pauzes van 3 minuten of langer voor dagen met langere beoordelingssessies om de kans op testvermoeidheid te verkleinen.
  3. Ontwikkeling van geschikte bevestigingsdisplays
    OPMERKING: Taken met perifeer gepresenteerde doelen en gesimuleerd scotoom dat het centrale zicht belemmert, vormen een uitdaging bij het schatten van de prestaties op een retinotopisch gedefinieerde locatie. Inderdaad, zelfs bij foveale taken maken de ogen kleine, onwillekeurige bewegingen in de vorm van drift en microsaccades). Om de fixatiestabiliteit te optimaliseren, moet dus zorgvuldig worden nagedacht over het ontwerpen van fixatiehulpmiddelen.
    1. Ontwikkel een ontwerp voor fixatiehulpmiddelen dat zowel een groot fixatiekruis als een fixatiedoos bevat (Figuur 5). Instrueer de deelnemers om de ondoorzichtige afsluiter in de fixatiedoos te houden en de lange armen van het fixatiekruis te gebruiken als referentie voor het midden van het scherm.
      OPMERKING: Dit ontwerp combineert zowel bullseye- als dradenkruistypes van visuele hulpmiddelen, waarvan is aangetoond dat ze leiden tot de beste fixatiestabiliteit39. Bovendien kan dit ontwerp, door zowel een fixatiebox als een fixatiekruis te hebben, gemakkelijk worden gebruikt in translationele contexten om patiënten met centraal gezichtsverlies te testen, zoals het geval is bij patiënten met MD.
  4. Optimalisatie van adaptieve procedures om prestaties nauwkeurig te meten
    OPMERKING: Een cruciaal aspect van het implementeren van verschillende beoordelingen is het vermogen om snel en succesvol prestatiedrempels in te schatten in een subset van deze taken (met name gezichtsscherpte, contrastgevoeligheid, drukte en contourintegratie). Een uitdaging is dat conventionele trappen traag convergeren en zich richten op prestaties dicht bij de drempel, wat frustratie en vermoeidheid veroorzaakt. Om dit te omzeilen, hebben we een procedure in drie fasen geïmplementeerd om de prestaties van deelnemers aan deze taken in te schatten.
    1. Vraag de deelnemers in de eerste fase om 12 oefenproeven uit te voeren vóór het eigenlijke experiment. Gebruik tijdens de tweede fase een 2-down 1-up trap die eindigt na 3 neerwaartse omkeringen (d.w.z. de richting van de stimulusverandering, van beneden (moeilijk) naar boven (gemakkelijk), zie ook het gedeelte met representatieve resultaten), gevolgd door de derde fase die bestaat uit een conventionele 3-down 1-up trap die eindigt na 60 proeven.
      OPMERKING: Pilotstudies hebben aangetoond dat deze procedure betrouwbare drempels bereikt voor de meeste taken (taken op het gebied van gezichtsscherpte, drukte en contrastgevoeligheid). Sommige taken kunnen echter andere methoden vereisen, vooral wanneer de prestaties van deelnemer tot deelnemer sterk kunnen verschillen. Zo is in de taak contourintegratie na de eerste fase van de procedure (praktijk) een aanvullende procedure geïmplementeerd. De moeilijkheidsgraad van de taak werd gemanipuleerd met behulp van een progressieve trapmethode waarbij de oriëntatiejitter (0°, 1°, 2°, 4°, 6°, 8°, 10°, 12°) elke drie proeven toenam voor een totaal van 24 proeven. Daarna gingen de tweede en derde fase van de procedure (adaptieve trap) gewoon verder. Over het algemeen kunnen verschillende taken enigszins verschillende adaptieve procedures vereisen. De 3-fasenbenadering stelt deelnemers echter in staat om te oefenen en snel binnen het bereik van hun drempel te komen en biedt gedetailleerde metingen binnen dat bereik.

figure-protocol-3
Figuur 5: Fixatiehulpmiddelen die worden gebruikt om de fixatiestabiliteit bij deelnemers te bevorderen. (A) Fixatiekruis en fixatiebox werden gebruikt voor fixatiestabiliteitstaken. (B) Het fixatiekruis, de fixatiedoos en het zwarte kruis in het midden werden gebruikt bij taken op laag zichtniveau. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

In dit deel presenteren we illustratieve gegevens van zowel vrije oogbewegingen als fixatiebeperkte taken. Het doel van dit deel is om gegevens te illustreren die zijn verkregen met behulp van het raamwerk en het vermogen om perifere visuele functies te meten. De sectie is onderverdeeld in vier verschillende categorieën, die elk de kritieke elementen benadrukken die nodig zijn voor een nauwkeurige schatting van de visuele prestaties bij gesimuleerd centraal gezichtsverlies. Deze categori...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

In dit methodologische artikel presenteren we een blikcontingent kader voor het uitvoeren van perceptueel onderzoek naar gesimuleerd centraal gezichtsverlies dat de nadruk legt op hardware, ontwerp en methodologische overwegingen die nodig zijn om (1) de kortste systeemlatentie te kiezen voor blikafhankelijke weergave, (2) een breed scala aan visuele waarnemingstaken uit te voeren, en (3) de oculomotorische en perceptuele prestaties van deelnemers binnen dit paradigma te meten. Met betre...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs verklaren dat er geen sprake is van belangenverstrengeling met betrekking tot de publicatie van dit artikel.

Dankbetuigingen

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

Dit werk wordt ondersteund door NIH NEI 1 U01 R01EY031589 en 1R21EY033623-01.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
CRT-monitorViewSonic PF817 Professional Series CRT, ViewSonic Corp.https://www.viewsonic.com/us/monitors.html?srsltid=
AfmBOorEmjc67A5U2v2V
wywNRHWzdrxcYx7Q3Y0
9tiNrnbs6FC4TPlc9
Display++ LCD-monitorCambridge Research Systemshttps://www.crsltd.com/tools-for-vision-science/calibrated-displays/displaypp-lcd-monitor/
Eye TrackerEyeLink 1000 Plus Tower Mount, SR Researchhttps://www.sr-research.com/eyelink-1000-plus/
Eye TrackerVpixx Technologies Inc.www.vpixx.com
Macintosh IOSApple Inc.https://www.apple.com/mac/
Windows 10Microsoft Inc.https://www.microsoft.com/en-us/

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wong, W. L., et al. Global prevalence of age-related macular degeneration and disease burden projection for 2020 and 2040: a systematic review and meta-analysis. Lancet Glob. Health. 2 (2), e106-e116 (2014).
  2. Bowers, A., Peli, E., Elgin, J., McGwin, G., Owsley, C. On-road driving with moderate visual field loss. Optom Vis Sci. 82 (8), 657-667 (2005).
  3. Bullimore, M. A., Bailey, I. L. Reading and eye movements in age-related maculopathy. Optom Vis Sci. 72 (2), 125-138 (1995).
  4. Bernard, J. B., Chung, S. T. L. The role of external features in face recognition with central vision loss. Optom Vis Sci. 93 (5), 510-520 (2016).
  5. Šiaudvytytė, L., Mitkutė, D., Balčiūnienė, J. Quality of life in patients with age-related macular degeneration. Medicina (Kaunas). 48, 109-111 (2012).
  6. Sabel, B. A., Wang, J., Cárdenas-Morales, L., Faiq, M., Heim, C. Mental stress as consequence and cause of vision loss: the dawn of psychosomatic ophthalmology for preventive and personalized medicine. EPMA J. 9 (2), 133-160 (2018).
  7. Fletcher, D. C., Schuchard, R. A. Preferred retinal loci relationship to macular scotomas in a low-vision population. Ophthalmology. 104 (4), 632-638 (1997).
  8. White, J. M., Bedell, H. E. The oculomotor reference in humans with bilateral macular disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 31 (6), 1149-1161 (1990).
  9. Whittaker, S. G., Cummings, R. W. Foveating saccades. Vision Res. 30 (9), 1363-1366 (1990).
  10. Sabbah, N., et al. Reorganization of early visual cortex functional connectivity following selective peripheral and central visual loss. Sci Rep. 7, 43223(2017).
  11. Verdina, T., et al. Efficacy of biofeedback rehabilitation based on visual evoked potentials analysis in patients with advanced age-related macular degeneration. Sci Rep. 10, 20886(2020).
  12. Verdina, T., et al. Biofeedback rehabilitation of eccentric fixation in patients with Stargardt disease. Eur J Ophthalmol. 23 (5), 723-731 (2013).
  13. Nilsson, U. L., Frennesson, C., Nilsson, S. E. Location and stability of a newly established eccentric retinal locus suitable for reading, achieved through training of patients with a dense central scotoma. Optom Vis Sci. 75 (12), 873-878 (1998).
  14. Morales, M. U., et al. Biofeedback fixation training method for improving eccentric vision in patients with loss of foveal function secondary to different maculopathies. Int Ophthalmol. 40 (2), 305-312 (2020).
  15. Nilsson, U. L., Frennesson, C., Nilsson, S. E. Patients with AMD and a large absolute central scotoma can be trained successfully to use eccentric viewing, as demonstrated in a scanning laser ophthalmoscope. Vision Res. 43 (16), 1777-1787 (2003).
  16. Tarita-Nistor, L., Brent, M. H., Steinbach, M. J., Markowitz, S. N., González, E. G. Reading training with threshold stimuli in people with central vision loss: a feasibility study. Optom Vis Sci. 91 (1), 86-96 (2014).
  17. Maniglia, M., et al. Perceptual learning leads to long lasting visual improvement in patients with central vision loss. Restor Neurol Neurosci. 34 (5), 697-720 (2016).
  18. Maniglia, M., Soler, V., Trotter, Y. Combining fixation and lateral masking training enhances perceptual learning effects in patients with macular degeneration. J Vis. 20 (10), 19(2020).
  19. Chung, S. T. L. Improving reading speed for people with central vision loss through perceptual learning. Invest. Ophthalmol Vis Sci. 52 (2), 1164-1170 (2011).
  20. Plank, T., et al. Perceptual learning in patients with macular degeneration. Front Psychol. 5, 1189(2014).
  21. Xie, X. Y., Liu, L., Yu, C. A new perceptual training strategy to improve vision impaired by central vision loss. Vision Res. 174, 69-76 (2020).
  22. Fine, E. M., Rubin, G. S. Reading with simulated scotomas: attending to the right is better than attending to the left. Vision Res. 39 (5), 1039-1048 (1999).
  23. Costela, F. M., Reeves, S. M., Woods, R. L. Orientation of the preferred retinal locus (PRL) is maintained following changes in simulated scotoma size. J Vis. 20 (7), 25(2020).
  24. Chen, N., et al. Cortical reorganization of peripheral vision induced by simulated central vision loss. J. Neurosci. 39 (18), 3529-3536 (2019).
  25. Bertera, J. H. The effect of simulated scotomas on visual search in normal subjects. Invest Ophthalmol Vis Sci. 29 (3), 470-475 (1988).
  26. Barraza-Bernal, M. J., et al. Can positions in the visual field with high attentional capabilities be good candidates for a new preferred retinal locus. Vision Res. 140, 1-12 (2017).
  27. Kwon, M., Nandy, A. S., Tjan, B. S. Rapid and persistent adaptability of human oculomotor control in response to simulated central vision loss. Curr Biol. 23 (17), 1663-1669 (2013).
  28. Liu, R., Kwon, M. Integrating oculomotor and perceptual training to induce a pseudofovea: A model system for studying central vision loss. J Vis. 16 (6), 10(2016).
  29. Maniglia, M., Jogin, R., Visscher, K. M., Seitz, A. R. We don't all look the same; detailed examination of peripheral looking strategies after simulated central vision loss. J Vis. 20 (13), 5(2020).
  30. Walsh, D. V., Liu, L. Adaptation to a simulated central scotoma during visual search training. Vision Res. 96, 75-86 (2014).
  31. Van der Stigchel, S., et al. Macular degeneration affects eye movement behavior during visual search. Front Psychol. 4, 579(2013).
  32. Maniglia, M., Visscher, K. M., Seitz, A. R. Perspective on vision science-informed interventions for central vision loss. Front Neurosci. 15, 734970(2021).
  33. Aguilar, C., Castet, E. Gaze-contingent simulation of retinopathy: some potential pitfalls and remedies. Vision Res. 51, 997-1012 (2011).
  34. Lin, Z., Yang, Z., Feng, C., Zhang, Y. PsyBuilder: An Open-Source, Cross-Platform Graphical Experiment Builder for Psychtoolbox With Built-In Performance Optimization. Adv Meth Pract Psychol Sci. 5, 251524592110705(2022).
  35. Bridges, D., Pitiot, A., MacAskill, M. R., Peirce, J. W. The timing mega-study: comparing a range of experiment generators, both lab-based and online. PeerJ. 8, e9414(2020).
  36. Rohr, M., Wagner, A. How monitor characteristics affect human perception in visual computer experiments: CRT vs. LCD monitors in millisecond precise timing research. Sci Rep. 10, 6962(2020).
  37. Saunders, D. R., Woods, R. L. Direct measurement of the system latency of gaze-contingent displays. Behav Res Methods. 46 (2), 439-447 (2014).
  38. Jayakumar, S. Developing robust methods and tools for advancing perceptual learning research. , UC Riverside. https://escholarship.org/uc/item/7gk9r0q3 (2024).
  39. Thaler, L., Schütz, A. C., Goodale, M. A., Gegenfurtner, K. R. What is the best fixation target? The effect of target shape on stability of fixational eye movements. Vision Res. 76, 31-42 (2013).
  40. Gaudino, E. A., Geisler, M. W., Squires, N. K. Construct validity in the Trail Making Test: What makes Part B harder. J Clin Exp Neuropsychol. 17 (4), 529-535 (1995).
  41. Crossland, M. D., Culham, L. E., Rubin, G. S. Fixation stability and reading speed in patients with newly developed macular disease. Ophthalmic Physiol Opt. 24 (4), 327-333 (2004).
  42. Maniglia, M., Visscher, K. M., Seitz, A. R. A method to characterize compensatory oculomotor strategies following simulated central vision loss. J Vis. 20 (9), 15(2020).
  43. Agaoglu, M. N., Fung, W., Chung, S. T. L. Oculomotor responses of the visual system to an artificial central scotoma may not represent genuine visuomotor adaptation. J Vis. 22 (10), 17(2022).
  44. Frennesson, C., Jakobsson, P., Nilsson, U. L. A computer and video display based system for training eccentric viewing in macular degeneration with an absolute central scotoma. Doc Ophthalmol. 91 (1), 9-16 (1995).
  45. Fletcher, D. C., Schuchard, R. A., Renninger, L. W. Patient awareness of binocular central scotoma in age-related macular degeneration. Optom Vis Sci. 89 (9), 1395-1398 (2012).
  46. Harrar, V., Le Trung, W., Malienko, A., Khan, A. Z. A nonvisual eye tracker calibration method for video-based tracking. J Vis. 18 (9), 13(2018).
  47. Ramírez Estudillo, J. A., et al. Visual rehabilitation via microperimetry in patients with geographic atrophy: a pilot study. Int J Retina Vitreous. 3, 21(2017).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Maculadegeneratieeyetrackinggesimuleerd scotoomoculomotorische prestatiestraining van het perifere zichtvisuele verwerkingstakenpreferente retinale locus

Gerelateerde artikelen