Valutazione del campo visivo centrale binoculare e dei movimenti degli occhi binocoli in una condizione di visualizzazione dicoptica
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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.
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The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 3D monitor | Benq | NA | Approximate Cost (in USD): 500 https://zowie.benq.com/en/product/monitor/xl/xl2720.html |
| 3D shutter glass | NVIDIA | NA | Approximate Cost (in USD): 300 https://www.nvidia.com/object/product-geforce-3d-vision2-wireless-glasses-kit-us.html |
| Chin/forehead rest | UHCO | NA | Approximate Cost (in USD): 750 https://www.opt.uh.edu/research-at-uhco/uhcotech/headspot/ |
| Eyetracker | SR Research | NA | Approximate Cost (in USD): 27,000 https://www.sr-research.com/eyelink-1000-plus/ |
| IR reflective patch | Tactical | NA | Approximate Cost (in USD): 10 https://www.empiretactical.org/infrared-reflective-patches/tactical-infrared-ir-square-patch-with-velcro-hook-fastener-1-inch-x-1-inch |
| MATLAB Software | Mathworks | NA | Approximate Cost (in USD): 2150 https://www.mathworks.com/pricing-licensing.html |
| Numerical Keypad | Amazon | CP001878 (model), B01E8TTWZ2 (ASIN) | Approximate Cost (in USD): 15 https://www.amazon.com/Numeric-Jelly-Comb-Portable-Computer/dp/B01E8TTWZ2 |
| Psychtoolbox – Add on | Freeware | NA | Approximate Cost (in USD): FREE http://psychtoolbox.org/download.html |
| Tripod (Dekstop) | Manfrotto | MTPIXI-B (model), B00D76RNLS (ASIN) | Approximate Cost (in USD): 30 https://www.amazon.com/dp/B00D76RNLS |
References
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