Artykuł metodologiczny

Ramy wyświetlania zależne od spojrzenia do badań nad uczeniem się percepcyjnym z symulowaną utratą widzenia centralnego

DOI:

10.3791/67596

⸱

11 kwietnia 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

W tym artykule

Podsumowanie

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

Prezentujemy rozwój struktury wyświetlania zależnej od spojrzenia, przeznaczonej do badań percepcyjnych i okoruchowych symulujących utratę widzenia centralnego. Ramy te są szczególnie podatne na adaptację do badania kompensacyjnych strategii behawioralnych i okoruchowych u osób doświadczających zarówno symulowanej, jak i patologicznej utraty widzenia centralnego.

Streszczenie

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

Zwyrodnienie plamki żółtej (MD) jest jedną z głównych przyczyn upośledzenia wzroku w świecie zachodnim. Pacjenci z MD mają tendencję do rozwijania spontanicznych strategii ruchów gałek ocznych w celu skompensowania utraty wzroku, w tym przyjmowania preferowanego locus siatkówki lub PRL, oszczędzonego regionu obwodowego, którego częściej używają do zastąpienia uszkodzonego dołka. Jednak nie wszystkim pacjentom udaje się rozwinąć PRL, a nawet jeśli tak się stanie, może to zająć im miesiące. Obecnie nie istnieje złoty standard terapii rehabilitacyjnej, a badania nad MD są dodatkowo utrudnione przez kwestie rekrutacji, przestrzegania zaleceń i chorób współistniejących. Aby pomóc w rozwiązaniu tych problemów, coraz więcej badań wykorzystuje wyświetlacze sterowane przez śledzenie wzroku w symulowanym paradygmacie utraty widzenia centralnego u osób z nienaruszonym wzrokiem. Podczas gdy symulowana utrata wzroku jakościowo różni się od patologicznej utraty widzenia centralnego, nasze ramy zapewniają wysoce kontrolowany model, za pomocą którego można badać kompensacyjne ruchy gałek ocznych i testować możliwe interwencje rehabilitacyjne w przypadku słabego widzenia. Opracowując kompleksowe ramy, zamiast polegać na odizolowanych i niepowiązanych ze sobą zadaniach, tworzymy spójne środowisko, w którym możemy testować hipotezy na większą skalę, co pozwala nam badać interakcje między zadaniami, oceniać efekty szkolenia w wielu pomiarach i ustalać spójną metodologię dla przyszłych badań. Ponadto uczestnicy symulowanych badań nad utratą widzenia centralnego wykazują podobieństwa w swoich okoruchowych zachowaniach kompensacyjnych w porównaniu z pacjentami z MD. W tym miejscu przedstawiamy ramy do prowadzenia badań zależnych od spojrzenia związanych z symulowaną utratą widzenia centralnego. Kładziemy nacisk na wykorzystanie frameworka do testowania sprawności behawioralnej i okoruchowej zdrowych osób w szerokim zakresie zadań percepcyjnych obejmujących różne poziomy przetwarzania wzrokowego. Omawiamy również, w jaki sposób można dostosować te ramy do szkolenia pacjentów z MD.

Wprowadzenie

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

Zwyrodnienie plamki żółtej (MD) jest główną przyczyną zaburzeń widzenia na całym świecie i przewiduje się, że do 2040 roku dotknie 248 milionów ludzi na całym świecie1. Późne stadium MD charakteryzuje się uszkodzeniem fotoreceptorów w centrum pola widzenia (dołku środkowym). Utrata widzenia centralnego ma poważny wpływ na codzienne zadania, które opierają się na widzeniu centralnym, takie jak nawigacja2, reading3 i rozpoznawanie twarzy4. Konsekwencje MD mają ogromny wpływ na jakość życia tych osób5 i prowadzą do negatywnych konsekwencji psychologicznych6. U pacjentów z MD, pozbawionych widzenia centralnego, mogą spontanicznie rozwijać się kompensacyjne strategie okoruchowe polegające na wykorzystaniu obwodowego obszaru siatkówki w celu zastąpienia dołka środkowego (Ryc. 1). Region ten, określany jako preferowane locus siatkówki (PRL)7, jest często stosowany przez pacjentów w zadaniach obejmujących fiksację, czytanie i rozpoznawanie twarzy. Istnieją dowody na to, że PRL, u pacjentów z MD, przejmuje obowiązki okulomotoryczne odniesienia do klasy fovea8,9. Co więcej, zmiany w uwadze i kontroli poznawczej obserwuje się u pacjentów z utratą widzenia centralnego, co sugeruje związek między utratą wzroku a funkcjami poznawczymi10.

figure-introduction-1
Rysunek 1. Ilustracja doświadczenia percepcyjnego osób ze zdrowym wzrokiem i zwyrodnieniem plamki żółtej pacjentów z mroczkiem dołkowym. Mroczek dołka prowadzi do utraty widzenia centralnego u pacjentów ze zwyrodnieniem plamki żółtej. Niektóre osoby mogą częściowo zrekompensować utratę bodźca wzrokowego do dołka centralnego, wykorzystując obwodową lokalizację siatkówki, zdefiniowaną jako preferowane locus siatkówki (PRL). U pacjentów, u których rozwinął się PRL, jest to często używane do ekscentrycznego utrwalania i podczas codziennych zadań. Lokalizacja, kształt i wielkość siatkówki PRL mogą się różnić w zależności od osoby. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Chociaż nie istnieje żaden złoty standard interwencji, który pozwoliłby na odzyskanie utraconego wzroku lub zrekompensowanie utraty widzenia centralnego, eksperymentalne podejścia z zakresu optometrii, terapii zajęciowej i nauki o widzeniu są testowane w celu poprawy kompensacji za pomocą widzenia peryferyjnego11,12. Podejścia okulomotoryczne koncentrują się na uczeniu pacjentów poprawy kontroli i koordynacji ruchów gałek ocznych, w tym na uczeniu ich korzystania z bardziej odpowiedniego PRL11,12,13,14,15, podczas gdy interwencje percepcyjne koncentrują się na poprawie ogólnych peryferyjnych zdolności wzrokowych lub widzenia w PRL, częściowo pokonując ograniczenia peryferyjne vision16,17,18,19,20. W ostatnich badaniach wykorzystano wyświetlacz oparty na śledzeniu wzroku jako paradygmat do badania ruchów gałek ocznych w utracie widzenia centralnego21,22,23,24,25,26,27,28,29. To podejście, które wykorzystuje symulowany mroczek (tj. okluder blokujący centralny obszar pola widzenia) u zdrowych osób (Rysunek 1), łagodzi problemy związane z rekrutacją i zgodnością, zapewniając jednocześnie wysoką kontrolę nad kilkoma parametrami, takimi jak rozmiar i kształt mroczka, oferując w ten sposób obiecującą alternatywę dla bezpośredniego zaangażowania pacjentów z MD. Chociaż istnieje kilka różnic między utratą widzenia centralnego a symulowanym mroczkiem30,31, niektóre zachowania okoruchowe obserwowane w pierwszym, takie jak rozwój PRL, można zaobserwować w drugim27,30,32, co sugeruje, że niektóre aspekty kompensacyjnych strategii okoruchowych mogą być wywołane przez ten paradygmat zależny od spojrzenia. Co ważne, symulowana utrata widzenia centralnego zapewnia szerokie ramy do badania plastyczności zarówno w zdrowym układzie wzrokowym, jak i po utracie widzenia centralnego.

Tutaj prezentujemy projekt, rozwój i wykorzystanie struktury zależnej od spojrzenia, która może być wykorzystana do testowania percepcyjnych, okoruchowych i uwagowych osiągnięć u zdrowych osób oraz, z pewnymi modyfikacjami, u pacjentów z MD (Rysunek 2). Szczegółowo opisujemy również techniczne i psychofizyczne rozważania, które towarzyszą treningowi peryferyjnemu zależnemu od spojrzenia. Kluczowym wyzwaniem technicznym jest stworzenie wrażenia płynnego, krótkiego opóźnienia ruchu scotoma33. To krótkie opóźnienie uzyskuje się poprzez wybór odpowiednich urządzeń wyświetlających, urządzeń śledzących ruch gałek ocznych i systemów operacyjnych34,35,36. Poprzednie prace udokumentowały, w jaki sposób każdy element sprzętu zwiększa opóźnienie37 oraz strategie zmniejszania ogólnego opóźnienia, uwzględniania mrugnięć i powolnych ruchów gałek ocznych33. Nowatorskim aspektem naszego paradygmatu jest zróżnicowany zestaw zadań szkoleniowych i oceniających w ramach jednych ram dla badań percepcyjnych zarówno w populacjach zdrowych, jak i pacjentów. Struktura charakteryzuje wiele poziomów przetwarzania wzrokowego dotkniętych utratą widzenia centralnego, w szczególności widzenia niskiego poziomu, widzenia wyższego poziomu, uwagi, kontroli okoruchowej i kontroli poznawczej. Wstępne testy przeprowadzone przy użyciu zmodyfikowanej wersji tego podejścia wykazały poprawę ostrości wzroku zarówno u zdrowych osób z grupy kontrolnej, jak i w populacji pacjentów32.

figure-introduction-2
Rysunek 2. Wielowymiarowe podejście do badania plastyczności układu wzrokowego oraz rehabilitacji wzroku w zwyrodnieniu plamki żółtej. Ilustracja powiązanych ze sobą wymiarów, takich jak percepcja wzrokowa, okulomotoryczna i kontrola poznawcza, które przyczyniają się do przetwarzania wzrokowego i są dotknięte utratą widzenia centralnego. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

Wszyscy uczestnicy byli zdrowymi osobami z ostrością wzroku 20/40 lub wyższą i bez znanych problemów ze wzrokiem. Obie reprezentatywne uczestniczki to kobiety, a ich wiek to 27 i 24 lata. Wszyscy uczestnicy wyrazili świadomą zgodę, a badanie otrzymało zgodę Institutional Review Board (IRB) na University of Alabama w Birmingham.

1. Identyfikacja idealnego systemu do symulowanych badań nad utratą wzroku centralnego

  1. Zidentyfikuj system, który skutecznie przesyła informacje z urządzenia śledzącego ruch gałek ocznych do oprogramowania generującego bodźce w ciągłej pętli. Użyj metod opisanych w37, aby zmierzyć opóźnienie różnych kombinacji systemów, aby zidentyfikować ten z najmniejszym opóźnieniem.
    UWAGA: Porównanie łącznego opóźnienia czterech różnych kombinacji systemów składających się z dwóch urządzeń śledzących ruch gałek ocznych (EyeLink 1000 Plus Tower Mount i TRACKPixx3), dwóch urządzeń wyświetlających (monitor CRT (częstotliwość odświeżania = 100 Hz) i Display++ (częstotliwość odświeżania = 120 Hz)) wraz z dwoma systemami operacyjnymi (Windows 10 i Mac iOS) jest pokazane na Rysunek 3. Każda kombinacja została zmierzona 20 razy. Wyniki pokazały, że opóźnienie systemu było najniższe, gdy urządzenie do śledzenia wzroku Vpixx TrackPixx3 było używane w połączeniu z systemem operacyjnym Windows 10.

figure-protocol-1
Rysunek 3: Porównanie opóźnień między różnymi kombinacjami monitorów, urządzeń śledzących ruch gałek ocznych i systemów operacyjnych. Słupki reprezentują odchylenie standardowe ± 1 w 20 powtórzeniach na kombinację. Pomiary zostały podjęte z telefonem z systemem operacyjnym Mac w trybie zwolnionego tempa, osiągając częstotliwość odświeżania 240 Hz. TP/CRS/Win różni się statystycznie od E1000/CRT/Mac (t(38)=9.53, p<0.001), E1000/CRS/Mac (t(38)=16.24, p<0.001) i E1000/CRS/Win (t(38)=3.94, p<0.001). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

2. Zapoznanie uczestnika z symulowaną utratą widzenia centralnego poprzez wyświetlanie zależne od spojrzenia

UWAGA: Podstawowym elementem symulacji utraty widzenia centralnego jest zapoznanie uczestników z wyświetlaczem zależnym od spojrzenia. Bez odpowiedniego zaznajomienia, miary umiejętności mogą być łączone przez wysiłek uczestników w poruszaniu się po wyświetlaczu zależnym od spojrzenia. Kilka kluczowych kroków w protokole zapewnia wystarczające zapoznanie się z wyświetlaczem zależnym od spojrzenia, aby móc niezawodnie mierzyć wydajność wizualną.

  1. Przekaż uczestnikom instrukcje audiowizualne dotyczące zadania, które będą wykonywać podczas danej sesji. Do każdego zadania przygotuj dedykowane instrukcje wideo ze zrzutami ekranu z samego zadania. Następnie wyjaśnij instrukcje ustnie, aby upewnić się, że uczestnik dobrze rozumie, czego może się spodziewać w danym zadaniu.
  2. Zapewnij uczestnikom próby praktyczne przed rozpoczęciem każdego z głównych zadań. Daje to możliwość wyjaśnienia wszelkich pytań związanych z zadaniem.
  3. Podczas pierwszej wizyty, przed wykonaniem zadań zależnych od spojrzenia, przeprowadź trening fiksacji na uczestnikach, podczas którego uczą się umieszczać symulowanego mroczka w białym centralnym polu na ekranie przez różny czas, przy czym tolerancja przestrzenna wzrasta w różnych próbach, ignorując dystraktory, które mogą pojawić się na ekranie.
  4. Dodatkowo przeprowadź na uczestnikach zadanie wprowadzające do PRL, które ma na celu promowanie rozwoju zachowań zbliżonych do PRL. W tym zadaniu poproś uczestników, aby zobaczyli nieprzezroczysty dysk losowo umieszczony na ekranie, który zakrywa cel (na przykład Landolt C) i przesuń mroczka blisko nieprzezroczystego dysku, aby odsłonić cel.
    UWAGA: Analiza okulomotoryczna tego zadania może wskazać wczesną lokalizację podobną do PRL, która może być później wykorzystana jako locus treningowy. W tym eksperymentalnym paradygmacie okrągły mroczek centralny miał kąt widzenia 10°. Kroki te pozwalają uczestnikom zapoznać się z wyświetlaczem zależnym od spojrzenia i przygotować ich do wykonywania szerokiego zakresu ocen percepcyjnych i zadań treningowych z wykorzystaniem widzenia peryferyjnego.

3. Opracowanie skutecznych instrukcji

UWAGA: Instrukcje odgrywają kluczową rolę w prowadzeniu uczestników, jak reagować na bodźce i radzić sobie z symulowanym mroczkiem podczas różnych zadań. Odpowiednie instrukcje muszą być dokładne i jasne, aby uniknąć nieporozumień. Instrukcje należy powtarzać w razie potrzeby, aby zapewnić zrozumienie.

  1. Filmy instruktażowe
    1. Demonstracja wizualna: Dostarcz filmy, które wizualnie demonstrują każdy krok zadania. Filmy powinny jasno ilustrować, jak odpowiednio radzić sobie z symulowanym mroczkiem podczas zadania i jak reagować na bodźce.
    2. Narracja: Dostarcz zwięzły scenariusz opracowany jako dodatek do prezentacji wizualnej, który wyjaśnia proces w prosty sposób. Upewnij się, że język jest łatwy do zrozumienia i unikaj terminologii technicznej.
  2. Skryptowe instrukcje słowne
    1. Spójność: Używaj ustandaryzowanego skryptu do instrukcji słownych, aby zapewnić spójność między różnymi sesjami i uczestnikami. Przykład: W trakcie zadania będzie wiele przerw na odpoczynek oczu. Podczas tych przerw upewnij się, że trzymasz głowę na podbródku. Gdy będziesz gotowy do kontynuowania zadania, naciśnij spację, a zadanie rozpocznie się ponownie.
    2. Przejrzystość: Mów powoli i wyraźnie - upewnij się, że podkreślasz wszystkie ważne aspekty zadania.
  3. Instrukcje wizualne
    1. Instrukcje wyświetlane na ekranie: Na ekranie wyświetlane są pisemne wskazówki, które uczestnicy mogą przeczytać przed wykonaniem zadań i w ich trakcie. Używaj krótkich zdań dla jasności za pomocą pomocy wizualnych, aby zademonstrować bodźce, z którymi uczestnik może się zetknąć podczas każdego zadania.

4. Projektowanie i realizacja zadań oceny

UWAGA: Zadania zaprojektowane w tym ramach są ogólnie podzielone na dwie główne kategorie: (1) Zadania związane z swobodnym ruchem gałek ocznych i (2) Zadania ograniczone fiksacją. W zadaniach z ruchami gałek ocznych pozwól uczestnikom wykonywać ruchy gałek ocznych po ekranie, aby zidentyfikować cele pojawiające się w losowych miejscach na ekranie (lub przeczytać tekst), podczas gdy w zadaniach z ograniczeniem fiksacji poproś uczestników, aby utrzymywali fiksację w centralnym białym polu przez cały czas trwania zadania i używali widzenia peryferyjnego do dokonywania osądów. Rysunek 4 pokazuje przykładowe zadania i opisy dla każdej kategorii. Bardziej szczegółowe informacje na temat zadań można znaleźć w38.

figure-protocol-2
Rysunek 4: Wizualna reprezentacja różnych zadań oceny zaprojektowanych przy użyciu frameworka. Zadania są szeroko podzielone na zadania swobodnego ruchu gałek ocznych, w których mroczek podąża za ruchami gałek ocznych uczestników, aby swobodnie oglądać cele (górny panel), oraz zadania z ograniczeniami fiksacji, w których mroczek musi być umieszczony w centralnym białym polu przez cały czas trwania zadania (dolny panel). Ten rysunek został zmodyfikowany z38. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Zadania związane ze swobodnymi ruchami gałek ocznych
    UWAGA: Zadania związane ze swobodnym ruchem gałek ocznych mierzą zachowanie uczestników związane z ruchem gałek ocznych podczas wykonywania zadań. Ułatwiają one zrozumienie ruchów oka w kontekście zadań naturalistycznych, takich jak czytanie i wyszukiwanie wzrokowe.
    1. Film instruktażowy/instrukcje ustne
      1. Przed kalibracją należy przedstawić uczestnikowi film instruktażowy i skryptowe instrukcje ustne.
    2. wzorcowanie
      1. Przeprowadzaj walidacje poprzednich kalibracji między zadaniami i dodatkowe kalibracje, gdy walidacje są słabe lub gdy uczestnicy robią przerwy między zadaniami.
    3. Swobodne przeglądanie metod specyficznych dla zadań
      1. Wykonuj zadania swobodnego oglądania, które instruują uczestników, aby wykonywali różne czynności za pomocą wzroku, a nie skupiali się na jednym obszarze. Wybierz, aby wykonać zadanie za pomocą jednego z następujących wariantów.
      2. Zbliż mroczka do sygnału, powodując pojawienie się bodźca. Utrzymuj fiksację na określonym miejscu ekranu przez pewien czas. Wykonaj standardowe zadanie, takie jak czytanie lub wyszukiwanie wzrokowe, z widzeniem centralnym zasłoniętym przez mroczka.
      3. Na początku zadań przekaż uczestnikom instrukcje wyświetlane na ekranie, a następnie zestaw prób praktycznych. Po zakończeniu prób praktycznych udziel instrukcji przypominających przed przejściem do zadania. Upewnij się, że uczestnicy rozumieją i wykazali się biegłością w korzystaniu z układów wizualnych, wymaganych działań okoruchowych i charakterystyki odpowiedzi każdego zadania przed pomiarem wydajności.
      4. Zapewnij uczestnikom słuchową informację zwrotną wskazującą na dokładność ich odpowiedzi podczas wykonywania każdego zadania, ponieważ wizualna informacja zwrotna może zostać pominięta z powodu użycia mroczka.
      5. Uwzględnij przerwy do 1 minuty w każdym zadaniu, aby zmniejszyć ryzyko zmęczenia podczas testowania. Uwzględnij przerwy trwające 3 minuty lub dłużej w dniach, które obejmują dłuższe sesje ocen, aby zmniejszyć ryzyko zmęczenia testem.
  2. Zadania z ograniczeniem fiksacji
    UWAGA: Zadania z ograniczeniem fiksacji są przydatne do testowania lub trenowania widzenia peryferyjnego w określonych lokalizacjach pola widzenia. Zadania te są odpowiednie do testowania zarówno wczesnego, jak i średniego poziomu przetwarzania wzrokowego, w tym ostrości wzroku, wrażliwości na kontrast, stłoczenia itp., a także przetwarzania wzrokowego wysokiego poziomu, w tym uwagi egzogennej i endogennej. W przypadku tych zadań ważne jest, aby uczestnicy nauczyli się utrzymywać stałą fiksację, aby uniknąć zakłócenia wykonania zadania przez zasoby uwagi poświęcone stałej fiksacji. Podczas tych zadań uczestnicy są proszeni o skupienie wzroku centralnego na środku ekranu za pomocą pomocy w fiksacji (Rysunek 5B) podczas reagowania na bodźce, które pojawiają się w ich widzeniu peryferyjnym.
    1. Film instruktażowy/instrukcje ustne
      1. Przed kalibracją należy przedstawić uczestnikowi film instruktażowy i skryptowe instrukcje ustne.
    2. wzorcowanie
      1. Przeprowadzaj walidacje poprzednich kalibracji między zadaniami i dodatkowe kalibracje, gdy walidacje są słabe lub gdy uczestnicy robią przerwy między zadaniami.
    3. Metody specyficzne dla zadania z ograniczeniami fiksacji
      1. Podczas zadań z ograniczeniem fiksacji poproś uczestników, aby utrzymywali pozycję głowy w podbródku przez cały czas trwania zadania, upewniając się, że kalibracja pozostaje jak najdokładniejsza do pierwotnej pozycji przez cały proces.
      2. Przekaż uczestnikom instrukcje wyświetlane na ekranie, a następnie zestaw prób praktycznych. Po zakończeniu prób praktycznych daj zestaw przypomnień z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie, zanim przejdziesz do zadania.
      3. Podczas tych zadań poproś uczestników, aby skupili swoje centralne widzenie na środku ekranu za pomocą pomocy w fiksacji (białe prostokątne pudełko fiksacji), jednocześnie reagując na bodźce, które pojawiają się w ich widzeniu peryferyjnym po obu stronach pola fiksacji.
      4. Poproś uczestników, aby podczas oceny udzielili odpowiedzi, używając prawego palca wskazującego na pięcioprzyciskowe pole odpowiedzi znajdujące się po ich prawej stronie. Jeśli fiksacja nie zostanie utrzymana, bodziec nie zostanie przedstawiony i ustanie w czasie, chyba że fiksacja zostanie wznowiona.
      5. Zapewnij uczestnikom słuchową informację zwrotną wskazującą dokładność ich odpowiedzi podczas wykonywania każdego zadania, ponieważ, ponownie, wizualna informacja zwrotna może zostać pominięta z powodu użycia mroczka.
      6. Uwzględnij przerwy do 1 minuty w każdym zadaniu, aby zmniejszyć ryzyko zmęczenia podczas testowania. Uwzględnij przerwy trwające 3 minuty lub dłużej w dniach, które obejmują dłuższe sesje ocen, aby zmniejszyć ryzyko zmęczenia testem.
  3. Opracowanie odpowiednich wyświetlaczy mocujących
    UWAGA: Zadania obejmujące cele prezentowane obwodowo i symulowany mroczek utrudniający widzenie centralne stanowią wyzwanie przy próbie oszacowania wydajności w lokalizacji zdefiniowanej metodą retinotopową. Rzeczywiście, nawet w zadaniach dołkowych oczy wykonują małe, mimowolne ruchy w postaci dryfu i mikrosakad). Dlatego, aby zoptymalizować stabilność mocowania, należy dokładnie przemyśleć projektowanie pomocy w mocowaniu.
    1. Opracuj projekt pomocy do mocowania, który zawiera zarówno duży krzyżak mocujący, jak i pudełko do mocowania (Rysunek 5). Poinstruuj uczestników, aby utrzymywali nieprzezroczysty okluder w polu fiksacji i używali długich ramion krzyża fiksacyjnego jako odniesienia dla środka ekranu.
      UWAGA: Ten projekt łączy w sobie zarówno pomoce wizualne typu bullseye, jak i crosshair, które, jak wykazano, prowadzą do najlepszej stabilności fiksacji39. Dodatkowo, dzięki temu, że posiada zarówno skrzynkę fiksacyjną, jak i krzyżak fiksacyjny, projekt ten może być łatwo stosowany w kontekstach translacyjnych do testowania pacjentów z utratą widzenia centralnego, jak ma to miejsce w przypadku pacjentów z MD.
  4. Optymalizacja procedur adaptacyjnych w celu dokładnego pomiaru wydajności
    UWAGA: Krytycznym aspektem wdrażania różnych ocen jest możliwość szybkiego i skutecznego oszacowania progów wydajności w podzbiorze tych zadań (w szczególności ostrości wzroku, wrażliwości na kontrast, stłoczenia i integracji konturów). Wyzwanie polega na tym, że konwencjonalne schody mogą powoli się zbiegać i dążyć do osiągnięcia osiągów blisko progu, powodując frustrację i zmęczenie. Aby temu zapobiec, wdrożyliśmy trzyetapową procedurę szacowania wydajności uczestników w tych zadaniach.
    1. W pierwszym etapie poproś uczestników o wykonanie 12 prób praktycznych przed właściwym eksperymentem. Podczas drugiego etapu wykorzystaj schody 2-dół 1-góra, które kończą się po 3 odwróceniach w dół (tj. kierunek zmiany bodźca, z dołu (twardy) na górny (łatwy), a następnie trzeci etap, który składa się z konwencjonalnych schodów 3-dół 1-górnych, które kończą się po 60 próbach.
      UWAGA: Badania pilotażowe wykazały, że ta procedura osiąga wiarygodne progi dla większości zadań (zadania związane z ostrością wzroku, stłoczeniem i wrażliwością na kontrast). Jednak niektóre zadania mogą wymagać innych metod, zwłaszcza gdy wydajność może się znacznie różnić w zależności od uczestników. Na przykład w zadaniu integracji konturu, po pierwszym etapie procedury (praktyce), wdrożono dodatkową procedurę. Trudność zadania była manipulowana za pomocą metody progresywnych schodów, w której fluktuacja orientacji (0°, 1°, 2°, 4°, 6°, 8°, 10°, 12°) zwiększała się co trzy próby, co daje w sumie 24 próby. Następnie drugi i trzeci etap zabiegu (adaptacyjne schody) były kontynuowane normalnie. Ogólnie rzecz biorąc, różne zadania mogą wymagać nieco innych procedur adaptacyjnych. Jednak podejście 3-etapowe pozwala uczestnikom ćwiczyć i szybko znaleźć się w zakresie ich progu i zapewnia szczegółowy pomiar w tym zakresie.

figure-protocol-3
Rysunek 5: Pomoce do fiksacji używane do promowania stabilności fiksacji u uczestników. (A) Krzyż fiksacyjny i skrzynka fiksacji były używane do zadań stabilności fiksacji. (B) Krzyż fiksacyjny, pudełko fiksacyjne i krzyż w środku były używane w zadaniach związanych z widzeniem na niskim poziomie. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

W tej sekcji prezentujemy dane ilustracyjne zarówno z zadań związanych z swobodnym ruchem gałek ocznych, jak i z ograniczeniami fiksacji. Celem tej sekcji jest zilustrowanie danych uzyskanych za pomocą frameworka i jego zdolności do pomiaru peryferyjnych funkcji wzrokowych. Sekcja jest podzielona na cztery odrębne kategorie, z których każda podkreśla krytyczne elementy niezbędne do dokładnego oszacowania wydajności wizualnej w symulowanej utracie widzenia centralnego. Kategorie te obejmują wydajność w (1) zadaniach związ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

W tym artykule metodologicznym przedstawiamy ramy do prowadzenia badań percepcyjnych w symulowanej utracie widzenia centralnego, które kładą nacisk na sprzęt, projekt i względy metodologiczne, które są wymagane do (1) wyboru najkrótszego opóźnienia systemu dla wyświetlania zależnego od spojrzenia, (2) administrowania szerokim zakresem zadań percepcji wzrokowej oraz (3) pomiaru wydajności okoruchowej i percepcyjnej uczestników w ramach tego paradygmatu. W odniesieniu do punktu (1) kładziemy nacisk na konieczność testowani...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy oświadczają, że nie występuje konflikt interesów w związku z publikacją niniejszej pracy.

Podziękowania

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

Ta praca jest wspierana przez NIH NEI 1 U01 R01EY031589 i 1R21EY033623-01.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Monitor CRTViewSonic PF817 Professional Series CRT, ViewSonic Corp.https://www.viewsonic.com/us/monitors.html?srsltid=
AfmBOorEmjc67A5U2v2V
wywNRHWzdrxcYx7Q3Y0
9tiNrnbs6FC4TPlc9
Wyświetlacz++ Monitor LCDCambridge 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/

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

zwyrodnienie plamki tejokulografiasymulowanytomasprawno okulomotorycznatrening widzenia obwodowegozadania przetwarzania wzrokowegopreferowany punkt siatk wki

Powiązane artykuły