Een blikafhankelijk weergavekader voor perceptueel leeronderzoek met gesimuleerd centraal gezichtsverlies
April 11th, 2025
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.
Maculadegeneratie, een belangrijke oorzaak van slechtziendheid, mist gestandaardiseerde therapieën. Het veroorzaakt verlies van centraal gezichtsvermogen, waardoor voor dagelijkse taken moet worden vertrouwd op perifeer zicht. Ons onderzoek probeert visuele veranderingen na verlies van gezichtsvermogen te begrijpen en effectieve trainingsinterventies te ontwikkelen door een gestandaardiseerd kader op te zetten voor het bestuderen van centraal verlies van gezichtsvermogen.
Voor het experiment hebben we te maken gehad met een verscheidenheid aan uitdagingen, zoals synchronisatiefouten tussen monitoren vanwege de behoefte aan snelle schermverversingsfrequenties voor onze blikafhankelijke weergave, ervoor zorgen dat de code consistent is op alle sites op onze gegevensverzamelingscomputers, het creëren van een soepele, korte latentiebeweging van het scotoom en het nauwkeurig meten van de oculaire motorische prestaties van deelnemers. Door delen van het perifere zicht van de deelnemer te trainen en te beoordelen, kunnen we kijken naar veranderingen op lage, gemiddelde en hoge niveaus van visuele verwerking. Dit zal ons in staat stellen om beter te begrijpen hoe deze verschillende delen van de visuele verwerking veranderen met perceptueel leren na verlies van centraal gezichtsvermogen.
Ons werk heeft invloed op zowel het fundamentele begrip van leren als de klinische implicaties ervan, met name bij personen met verlies van gezichtsvermogen. Onze aanpak stelt ons in staat om te onderzoeken welke strategieën verschillende aspecten van het gezichtsvermogen verbeteren. We kunnen deze methoden ook gebruiken om te begrijpen welke aspecten van de hersenfunctie veranderen wanneer we leren om visie op deze verschillende manieren te gebruiken.
Onze volgende stappen richten zich op twee richtingen. Ten eerste gebruiken we deze tools om te begrijpen hoe de hersenen veranderen wanneer verschillende aspecten van visuele verwerking verbeteren. En ten tweede werken we aan de implementatie van deze beoordelingen met behulp van tools zoals VR-headsets die patiënten gemakkelijk thuis kunnen gebruiken.
Dit vergroot het bereik van het werk naar andere populaties die niet drie keer per week naar het lab kunnen komen. Geef de deelnemer om te beginnen audiovisuele instructies voor de sessietaken. Voeg speciale video-instructies toe met schermafbeeldingen van de daadwerkelijke taak voor elke activiteit.
Leg vervolgens de instructies mondeling uit om ervoor te zorgen dat de deelnemer volledig begrijpt wat hij tijdens de taak kan verwachten. Voer voorafgaand aan elke taak kalibratie en validatie van oogbewegingen uit. Geef de deelnemer vervolgens oefenproeven voordat u aan elke hoofdtaak begint.
Verduidelijk eventuele vragen van deelnemers over de taak tijdens de proeven. Laat de proefpersoon vervolgens de fixatietaak uitvoeren tijdens het eerste bezoek vóór blikcontingente taken. Train de deelnemer om zijn gesimuleerde scotoom gedurende verschillende duur in een wit centraal vak op het scherm te plaatsen, terwijl de ruimtelijke tolerantie tijdens proeven geleidelijk wordt verhoogd.
Toon een blikafhankelijke computerinterface met een ondoorzichtige schijf in het midden van hun blik, waarbij een scotoom wordt gesimuleerd dat met hun oogbewegingen meebeweegt. Instrueer de deelnemer om het gesimuleerde scotoom dicht bij de ondoorzichtige schijf te brengen om het doelwit te onthullen. Om bewegingstaken met de vrije ogen uit te voeren, presenteert u een instructievideo en gescripte verbale instructies aan de deelnemer.
Kalibreer en valideer vervolgens het eye-trackingsysteem tussen de taken door. Instrueer de deelnemer over taken die vrij te bekijken zijn. Voer taken uit waarbij de deelnemer zijn blik moet gebruiken voor gevarieerde acties in plaats van zich op één gebied te fixeren.
Voer taken op basis van scotoom uit door het scotoom in de buurt van een signaal te plaatsen om een stimulus te activeren. Geef de deelnemer instructies op het scherm aan het begin van taken. Volg de oefenproeven om de deelnemers vertrouwd te maken met de taakvereisten.
Zorg ervoor dat de deelnemer vaardigheid toont in het gebruik van visuele lay-outs, vereiste oculomotorische acties en taakreacties voordat u de prestaties meet. Geef na elke taak auditieve feedback aan de deelnemer om de nauwkeurigheid van zijn antwoord aan te geven. Introduceer korte pauzes van maximaal een minuut tijdens taken om vermoeidheid te voorkomen.
Vraag de deelnemer tijdens taken met fixatie om gedurende de hele duur van de taak zijn hoofd in de kinsteun te houden. Zorg ervoor dat de kalibratienauwkeurigheid tijdens de taak consistent blijft met de oorspronkelijke positie. Geef de deelnemer instructies op het scherm, gevolgd door oefenproeven voorafgaand aan de taak.
Geef na het voltooien van de oefenproeven een reeks instructies op het scherm voordat u aan de hoofdtaak begint. Vraag de deelnemer om zijn ogen op het midden van het scherm te richten met behulp van fixatiehulpmiddelen, terwijl hij reageert op stimuli die in het perifere zicht aan weerszijden van de fixatiedoos verschijnen. Vraag de deelnemer vervolgens om met zijn rechter wijsvinger op stimuli te reageren op een antwoordvak met vijf knoppen aan de rechterkant.
Geef na elke proef auditieve feedback aan de deelnemer om de nauwkeurigheid van hun antwoord aan te geven. Zoals verwacht vertoonde deelnemer één een significant wachtrij-effect op de linkerlocatie in de exogene aandachtstaak op basis van cue-congruentie. Er werd echter geen significant effect gevonden op de juiste locatie.
Voor deelnemer twee was er op geen van beide locaties een significant effect van cueing waargenomen. Zoals verwacht vertoonden de resultaten van MNRead-taken een toename van de leestijd naarmate de lettergrootte afnam, waarbij deelnemer twee meer tijd nodig had dan deelnemer één bij kleinere lettergroottes. Zoals verwacht, deden beide deelnemers er bij het maken van paden aanzienlijk langer over om deel B te voltooien dan deel A, waarbij deelnemer twee in beide delen meer tijd nodig had.
De fixatiestabiliteit was groter voor deelnemer twee, zoals aangegeven door een kleiner bivariaat contourellips van 51 vierkante graden, vergeleken met 61 vierkante graden voor deelnemer één. De waarschijnlijkheidsdichtheidsanalyse met behulp van een schatting van de kerneldichtheid toonde een duidelijke voorkeursplaats van het netvlies voor beide deelnemers.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Deze studie presenteert een blik-afhankelijk weergavekader dat gericht is op het vergemakkelijken van perceptueel en oculomotorisch onderzoek met betrekking tot centraal zichtverlies. Het kader is ontworpen om de effecten van centraal zichtverlies te simuleren, waardoor onderzoekers compensatorische oculomotorische strategieën en gedragsaanpassingen bij getroffen individuen kunnen onderzoeken.
Belangrijkste onderdeel van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Onderzoek naar visuele beperkingen
- Perceptueel leren
- Oculomotorisch gedrag
Achtergrond
- Maculaire degeneratie is een belangrijke oorzaak van visuele beperkingen en heeft een aanzienlijke invloed op de dagelijkse activiteiten van individuen.
- Huidige therapeutische benaderingen voor centraal zichtverlies zijn niet gestandaardiseerd.
- Het onderzoek is gericht op het begrijpen van veranderingen in visuele verwerking na zichtverlies en het identificeren van effectieve trainingsinterventies.
Doel van het onderzoek
- Om een gestandaardiseerd kader te creëren voor het bestuderen van gedragingen gerelateerd aan centraal zichtverlies.
- Om de veranderingen in visuele verwerking door middel van trainingsinterventies te onderzoeken.
- Om de impact van visuele veranderingen op compensatoire strategieën bij individuen te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Het onderzoek maakt gebruik van een blik-afhankelijke weergave-interface die een scotoom simuleert, waardoor deelnemers verschillende visuele taken kunnen uitvoeren.
- Calibratie en validatie van oogbewegingen worden uitgevoerd om nauwkeurigheid tijdens taken te garanderen.
- Deelnemers ondergaan training in het gebruik van hun perifere zicht met taken die variëren in cognitieve belasting en eisen.
Belangrijkste resultaten
- Voorlopige resultaten wijzen op significante verwerkingsveranderingen en aanpassingen in oculomotorische taken op basis van gesimuleerd centraal zichtverlies.
- Prestatiemetingen tonen variabiliteit tussen deelnemers, wat wijst op individuele verschillen in visuele strategie-uitvoering.
- Deelnemers vertoonden vaardigheid in het navigeren door de taken, waarbij auditieve feedback de prestatie-nauwkeurigheid verbeterde.
Conclusies
- Deze studie biedt inzichten in hoe visuele verwerking zich aanpast na centraal zichtverlies en benadrukt het potentieel voor gerichte trainingsinterventies.
- De methoden maken het mogelijk om te onderzoeken hoe oculomotorische strategieën de functionele visie kunnen verbeteren bij individuen met visuele beperkingen.
- De bevindingen hebben implicaties voor de ontwikkeling van revalidatiestrategieën voor mensen met zichtverlies.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Simulated central vision loss models using gaze-contingent displays enable controlled investigation of compensatory oculomotor strategies and perceptual learning relevant to macular degeneration. This framework supports hypothesis-driven research on visual adaptation, providing predictive confidence for early-stage therapeutic concepts and rehabilitation interventions. Standardized, reproducible protocols facilitate cross-study comparisons and scalable translational research in vision impairment.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables systematic interrogation of visual adaptation mechanisms following central vision loss.
- Supports functional validation of compensatory oculomotor strategies in disease-relevant models.
- Facilitates predictive de-risking of candidate rehabilitation interventions.
Screening & Assay Development
- Provides a validated, reproducible platform for quantifying behavioral and oculomotor performance.
- Standardizes assessment of perceptual learning across low, mid, and high-level visual processing tasks.
- Enables reliable evaluation of intervention efficacy in simulated patient populations.
Translational & Preclinical Research
- Aligns simulated models with disease-relevant endpoints for macular degeneration research.
- Supports continuity from discovery of compensatory mechanisms to preclinical validation of training protocols.
- Informs risk-adjusted advancement of vision rehabilitation strategies.
Pipeline & Workflow Integration
This framework bridges early discovery, assay development, and translational research for vision loss, supporting hypothesis testing and intervention screening in a standardized environment.
- Discovery Biology: Enables mechanistic studies of visual adaptation and compensatory eye movement strategies.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible readouts of oculomotor and behavioral performance.
- Analytics: Provides statistical outputs for comparing intervention effects and participant variability.
- Translational Research: Facilitates alignment with clinical endpoints and supports preclinical continuity.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, adaptable platform for ongoing vision research and intervention development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and mechanistic de-risking for vision rehabilitation.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of perceptual learning assessments.
- Strategic Value: Supports informed go/no-go decisions and reduces late-stage biological risk in vision R&D portfolios.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidate interventions for central vision loss.
Implementation Considerations
- Requires expertise in eye tracking, oculomotor analysis, and perceptual task design.
- Demands high-speed display hardware and robust calibration infrastructure.
- Necessitates cross-site code consistency and data standardization for multi-center studies.
- Adaptable to various visual processing tasks and participant populations.
- Limited by differences between simulated and pathological vision loss, requiring careful interpretation.
