本文描述了一种基于运动的新型视敏度检测方法，可用于评估低视力和正常视力个体的中心及周边视觉处理功能，同时介绍了一种与磁共振成像（MRI）协议兼容、可限制周边视野的护目镜。该方法为视觉系统的功能性损伤和功能障碍提供了全面的视力评估手段。
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摘要
摘要
标准的视力测量依赖于静态刺激，例如字母（Snellen视力表）、垂直线（视锐度）或光栅图，这些刺激由视觉系统中对静态刺激最敏感的区域处理，并接收来自视野中央区域的视觉输入。本文提出一种基于简单形状辨别能力的视力测量方法，这些形状由随机点运动图（RDK）中点的运动所定义，由对运动刺激敏感的视觉区域处理，并同时接收来自周边视野的输入。在运动视锐度测试中，受试者需要区分由RDK构成、面积相等的圆形与椭圆形，这些图形通过点的运动一致性、方向或速度与背景RDK相分离。视锐度测量基于对椭圆的识别：每次正确响应后，椭圆逐渐变得更接近圆形，直至达到视锐度阈值。运动视锐度测试可采用负对比度（白背景上的黑点）或正对比度（黑背景上的白点）呈现。由运动定义的形状位于中心视野8个视觉度范围内，并被RDK背景包围。为了检验周边视觉对中心视锐度测量的影响，本文建议使用带有中央孔洞的不透明护目镜，将视野机械性地限制在10度范围内。这种简单且可重复的视野缩小系统适用于MRI实验流程，有助于进一步研究周边视觉输入的功能。本文提出了一种同时评估形状与运动感知的简易测量方法。这一直接的测试能够根据中央和周边视野输入来评估视觉功能损伤情况。所提出的 运动视锐度测试拓展了传统视力检测的能力，可揭示视觉系统受损患者中尚存甚至增强的视觉功能，而这些功能在此前一直未能被发现。
引言
大多数现有的视觉测试主要针对由中央视觉处理的特征进行检查，依赖于来自中央视网膜的输入1。中央视网膜拥有最密集的视锥感光细胞群，以实现最高的视觉敏锐度，并且缺乏视杆感光细胞，而视杆细胞在周边视网膜中占主导地位2。感光细胞的高度密集排列也反映在神经节细胞密度的增加上，这意味着有更多轴突投射至视神经，并最终传达到视觉皮层。在中央凹以外向周边区域，视杆细胞的数量超过视锥细胞3。由于视杆细胞具有更宽的细胞体以及感光细胞排列较为稀疏，周边视网膜主要对暗光视觉和运动感知敏感4。
传统上认为，视觉处理依赖于视野中心区域的刺激，主要用于对静止物体进行精细分析，而其周边部分则专门用于检测运动，并将物体引导至中心凹视觉进行进一步分析5,6。然而，目前我们已有越来越多的证据表明，在皮层水平上，静止物体处理通路的精细分析并未完全与运动敏感通路分离6,7,8。传统上，同时测试形状和运动感知的方法包括使用移动光栅
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方案
所有操作均遵循相关指南和法规，并经华沙医科大学伦理委员会（KB/157/2017）批准。已从所有参与者处获得书面知情同意，确保其了解实验的总体目标以及其数据将被用于统计分析的目的。所有呈现的视觉刺激均使用基于 Java 的桌面应用程序（Viscacha2）生成，该程序是为本实验专门开发的。
1. 设置
- 准备一间安静且光线较暗的房间。搭建实验装置，包括一台计算机、一个键盘、一个平面显示器、一个眼动仪（可选，视具体研究问题和目标而定；参见材料表）、一张桌子、一个下颌托架和一把椅子。布置设备时，应确保受试者能够坐在下颌托架上，双眼正对显示器上半部分的中心位置，双手可触及键盘上的方向键。显示器与眼睛之间的水平距离应为 85 cm。
注意：尽管受试者在实验过程中会接受训练，并被明确要求始终注视中央的注视十字，但使用眼动仪进行测试可在数据分析阶段额外控制并筛选出那些注视波动过多的受试者。此外，根据研究目的的不同，眼动仪数据还可能为不同受试者群体的注视模式、瞳孔大小或兴趣区域提供有价值的见解。 - 访问 https://github.com/grimwj/Viscacha2，点击Code按钮下载 ZIP 文件。解压缩该文件并将其保存至工作目录中。
- 按照 README.txt 文件中的说明完成软件安装。若使用眼动仪进行测试，请同时遵循眼动仪的软件安装步骤，....
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结果
运动视敏度任务会为每位参与者针对每种刺激程序生成一个结果文件。在文档文件夹内的代码仓库中，已包含一名测试参与者的示例日志文件。第1行至第31行报告了多种设置信息，例如受试者姓名和配置参数。任务区块从第34行开始，记录了进一步分析所需的重要信息：事件时间、事件类型、试验编号、持续时间、选择、正确性、成功与否、实验者、外部刺激、反转次数以及阶梯层级。需要特别注意的是，“选择”和“成功”两列不应为空；若为空，则可能表明响应工具（键盘或反应板）出现故障。从第170行起，阈值结果在“threshold”列中报告。请注意，步骤1.2中提到的关联代码仓库包含一个用于清理日志文件的日志预处理脚本。该日志文件可用于分析响应准确性，方法是比较“selection”列与“correct”列，或直接查看名为“success”的列。另一个有用的报告值是持续时间，可用于反应时间的分析。
而对于关于运动视敏度阈值的研究，关键变量则是低于列阈值的数值。每位参与者在每次刺激呈现时都会有一个阈值，可以比较来自不同对比度和/或不同任务的阈值。
在
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讨论
本文介绍了一种基于随机点运动图的新方法，用于测量视觉运动视敏度。结果以圆与椭圆之间的最小可感知差异表示，可用来判断受试者何时开始无法区分不同形状。差异越小，视敏度越高：这意味着即使圆与椭圆几乎完全相同，受试者仍能辨别出圆的位置。本文所呈现的运动视敏度测试结果以视觉角度表示，可与基于识别视敏度的常规临床测量进行关联，后者需要识别不同大小的高对比度字母22。
实验装置的准备至关重要。如步骤1.1所述，光线较暗的房间是进行该操作的最佳选择。必须遮蔽所有额外的光源（例如显示器、反应盒、眼动仪或房间内其他设备上的指示灯）。同样，建议在声学隔离的房间内进行操作，以避免任何可能的干扰。由于点阵的生成依赖于显示器的距离和尺寸，因此必须明确定义被试与显示器之间的距离以及显示器的大小。
此外，如步骤1.1的注释中所述，强烈建议使用眼动仪来监测受试者的注视情况。在实验过程中，受试者在接受指导后独自坐在一个小房间内，而实验人员则坐在实验室外的相邻空间，通过眼动仪摄像头监测其注视方向和头部运动.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
该实验方案在波兰华沙实验生物学尼恩基研究所脑成像实验室进行，并由波兰国家科学中心授予K.B.和J.S.的资助项目（编号2018/29/B/NZ4/02435）提供支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 颏托 | 定制 | ||
| 计算机 | Windows 10 或更高版本 | ||
| 显示器 | 1920 × 1080，31 英寸 | ||
| EyeLink 1000 Plus | SR Research | 桌面安装 | |
| USB 键盘 | |||
| USB 鼠标 |
参考文献
- Wells-Gray, E. M., Choi, S. S., Bries, A., Doble, N. Variation in rod and cone density from the fovea to the mid-periphery in healthy human retinas using adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy. Eye. 30 (8), 1135-1143 (2016).
- Kolb, H. How the retina works.....
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重印与许可
勘误
Formal Correction: Erratum: Motion-Acuity Test for Visual Field Acuity Measurement with Motion-Defined Shapes
Posted by JoVE Editors on 4/01/2024. Citeable Link.
This corrects the article 10.3791/66272
