Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

בדיקת חדות תנועה למדידת חדות שדה ראייה עם צורות מוגדרות תנועה

Published: February 23, 2024 doi: 10.3791/66272
Automatic Translation
1, 2,3, 1, 4, 4, 4, 1
1Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences, 2Mossakowski Medical Research Institute, Polish Academy of Sciences, 3Institute of Radio Electronics and Multimedia Technology, Warsaw University of Technology, 4Department of Ophthalmology, Medical University of Warsaw

ERRATUM NOTICE

Summary

כאן מתוארת בדיקת חדות חדשנית מבוססת תנועה המאפשרת הערכה של עיבוד ראייה מרכזי והיקפי אצל אנשים לקויי ראייה ובריאים, יחד עם משקפי מגן המגבילים את הראייה ההיקפית התואמים לפרוטוקולי MRI. שיטה זו מציעה הערכת ראייה מקיפה לליקויים תפקודיים ותפקוד לקוי של מערכת הראייה.

Abstract

מדידות חדות הראייה הסטנדרטיות מסתמכות על גירויים נייחים, אותיות (תרשימי סנלן), קווים אנכיים (חדות ורנייר) או תרשימי סורגים, המעובדים על ידי אותם אזורים במערכת הראייה הרגישים ביותר לגירוי נייח, ומקבלים קלט חזותי מהחלק המרכזי של שדה הראייה. כאן מוצעת מדידת חדות המבוססת על הבחנה בין צורות פשוטות, המוגדרות על ידי תנועת הנקודות בקינמטוגרמות הנקודות האקראיות (RDK) המעובדות על ידי אזורי ראייה הרגישים לגירוי תנועה ומקבלים קלט גם משדה הראייה ההיקפי. במבחן חדות התנועה, המשתתפים מתבקשים להבחין בין מעגל ואליפסה, עם משטחים תואמים, הבנויים מ- RDKs, ומופרדים מהרקע על ידי קוהרנטיות, כיוון או מהירות של נקודות. מדידת החדות מבוססת על גילוי אליפסה, שעם כל תגובה נכונה הופכת מעגלית יותר עד שמגיעים לסף החדות. בדיקת חדות התנועה יכולה להיות מוצגת בניגודיות שלילית (נקודות שחורות על רקע לבן) או בניגודיות חיובית (נקודות לבנות על רקע שחור). הצורות המוגדרות בתנועה ממוקמות במרכז בתוך 8 מעלות חזותיות ומוקפות ברקע RDK. כדי לבחון את השפעת היקפי הראייה על חדות המדידה המרכזית, מוצע צמצום מכני של שדה הראייה ל-10 מעלות, באמצעות משקפי מגן אטומים עם חורים במיקום מרכזי. מערכת היצרות קלה וניתנת לשכפול זו מתאימה לפרוטוקולי MRI, ומאפשרת חקירות נוספות של תפקודי הקלט החזותי ההיקפי. כאן מוצעת מדידה פשוטה של צורה ותפיסת תנועה בו זמנית. בדיקה פשוטה זו מעריכה ליקויי ראייה בהתאם לקלט שדה הראייה המרכזי וההיקפי. בדיקת חדות התנועה המוצעת מקדמת את יכולתן של בדיקות סטנדרטיות לחשוף תפקודי ראייה רזרביים או אפילו מחוזקים בחולים עם מערכת ראייה פגועה, שעד כה לא אותרו.

Introduction

רוב בדיקות הראייה הזמינות מכוונות לבחון את התכונות המעובדות על ידי ראייה מרכזית, תוך הסתמכות על הקלט הנובע מהרשתית המרכזית1. הרשתית המרכזית היא בעלת אוכלוסיית הפוטורצפטורים החרוטית הצפופה ביותר לחדות ראייה מקסימלית וחסרה פוטורצפטורים מסוג מוט, השולטים ברשתית ההיקפית2. נוכחותם של פוטורצפטורים צפופים משתקפת גם בצפיפות מוגברת של תאי גנגליון, מה שאומר שמספר גדול יותר של אקסונים מופנים לעצב הראייה, ובסופו של דבר, לקליפת המוח הראייתית. מחוץ לגומה המרכזית לכיוון הפריפריה, מספר המוטות עולה על הפוטורצפטור של החרוט3. עם הגופים הרחבים יותר של המוטות והפסיפס הדליל יותר של פוטורצפטורים, הרשתית ההיקפית מגיבה בעיקר לראיית לילה ומודעות לתנועה4.

מבחינה קלאסית, הוא האמין כי עיבוד חזותי, בהתאם לגירוי של החלק המרכזי של שדה הראייה, מוקדש ניתוח עדין של אובייקטים נייחים, והחלק ההיקפי שלה מתמחה בזיהוי תנועה והבאת אובייקטים לראייה המרכזית, foveal, שם הוא מנותח עוד 5,6. עם זאת, כעת יש לנו ראיות חדשות המראות כי ברמה קליפת המוח, הניתוח העדין של המסלול הנייח אינו מופרד לחלוטין מהמסלול הרגיש לתנועה 6,7,8. בדיקת תפיסת צורה ותנועה בו זמנית מתבצעת באופן קלאסי באמצעות גרגרים נעים9 ותבניות זכוכית10 וגם טבעות קונצנטריות תנועה11. המטרה שלנו היא להציג מבחן הקרוב לחיים הרגילים של אנשים עם מוגבלות ראייה, אשר יכול להפחית את התסכולים שלהם ולתת תקווה על ידי מראה להם במפורש כי תכונות מסוימות של עיבוד חזותי שלהם עדיין עשוי להישמר ואף להתחזק. מבחן חדות התנועה המוצע המבוסס על קינמטוגרמות של נקודות אקראיות (RDKs) משלב ניתוח תפיסת תנועה וצורה ובו זמנית בודק את תפקוד תפיסת התנועה והצורה. בתוך מבחן חדות התנועה, ישנן אפשרויות רבות של תכונות פסיכופיזיות לבדיקה, כגון מהירויות שונות, כיוונים וניגודים של RDKs. על ידי שינוי הפרמטרים, אנו יכולים לתפעל את עוצמת הגירוי, בין אם ספציפי עבור עיבוד מרכזי או היקפי. לדוגמה, זיהוי עצמים הנעים במהירות הוא תכונה המתוארת היטב ספציפית לעיבוד חזותי היקפי12, בעוד שעיבוד הכהים על הרקע הבהיר מעובד באופן מועדף על ידי ראייה מרכזית13. בדיקה זו בוצעה בתחילה בחולים עם ניוון רשתית של פוטורצפטורים, הממוקמים באופן ספציפי בתוך הרשתית המרכזית או ההיקפית14. רטיניטיס פיגמנטוזה (RP) מתבטאת בנזק היקפי ושוררת ב~1/5000 חולים ברחבי העולם15. מחלת סטארגרדט (STGD), עם שכיחות של ~1/10000, היא הגורם השכיח ביותר לניוון מקולרי לנוער (MD)16. נזק לקולטני האור ברשתית המרכזית, כמו בניוון מקולרי או כמו ברטיניטיס פיגמנטוזה ברשתית ההיקפית, גורם לאובדן שדה ראייה תואם. הפסדי שדה ראייה אלה משתקפים בליקויים של התכונות הספציפיות לאזורי מערכת הראייה הנתונים17. חשוב לציין, אזורי מערכת הראייה המקבלים קלט מחלקים לא מושפעים של הרשתית מושפעים גם הם. בעבר הוכח במודלים של בעלי חיים של ניוון מקולרי18 כי לאחר נזק רשתית מרכזית דו-עינית, לא רק שהחדות מחמירה, אלא שתפיסת התנועה, תכונה האופיינית לעיבוד היקפי, מתחזקת. בדיקת חדות התנועה המתוארת כאן מספקת תובנה חשובה לתכנון הליכי שיקום חזותי. לראייה מלאה של יחסי הגומלין בין חלקים מרכזיים והיקפיים של שדה הראייה יש תפקיד מכריע בהבנת האופן שבו תפקודים שאבדו עשויים להשתלט על ידי החלקים הרזרביים של מערכת הראייה, וכיצד תהליך זה יכול להיות נתמך על ידי הליכי שיקום אימון חזותי. בתוך השורה, הידע על האופן שבו ניוון רשתית אזורי משפיע על עיבוד הראייה, במיוחד מעבר לחלקיו הפגועים, עדיין אינו שלם. בדיקות אופטיות מבוססות על המדידות של תכונות הצורה הנייחת. לדוגמה, מדידות חדות הראייה מסתמכות על גירויים נייחים, או אותיות (תרשימי סנלן), תרשימי סורגים או תרשימי חדות ורנייר.

לצורך הרחבת התובנה לגבי הדינמיקה בין ראייה מרכזית והיקפית בעיניים בריאות ובעיניים לקויות עם תפקודי ראייה מרכזיים/היקפיים, הוכנס מבחן חדות מבוסס תנועה המודד את הצורה ואת תפיסת התנועה בו זמנית. בדיקת חדות התנועה מבוססת על זיהוי צורות במיקום מרכזי בניגודיות שלילית או חיובית (נקודות כהות או בהירות), אליפסה ועיגול עם משטחים תואמים, הבנויים מקינמטוגרמות של נקודות אקראיות (RDK) ומופרדים מאותו רקע RDK על ידי מהירות, קוהרנטיות או כיוון. חדות נמדדת כהבדל המינימלי הנתפס בין ממדי המעגל והאליפסה, והתוצאות ניתנות בדרגות חזותיות שבהן הנבדק עוצר לתפוס את ההבדל. בנוסף, כדי לבדוק אם ניגודיות הזוהר משפיעה על חדות התנועה הנמדדת, ניתן להציג גירויים בשלילי (נקודות שחורות על רקע לבן) או בניגודיות חיובית (נקודות לבנות על רקע שחור). כל המידע הזמין על עיבוד ניגודיות חיובית (סוג ON) וניגודיות שלילית (סוג OFF) במערכת הראייה מגיע מגירוי נייח של שדה הראייה המרכזי19,20. אבל האופן שבו עיבוד היקפי של אותות תנועה תלוי בניגודיות נותר די לא ידוע14,21. נקבע רק כי רגישות למהירויות גבוהות היא ספציפית לעיבוד היקפי, בעוד שעיבוד תנועה מרכזי עוסק במהירויות איטיות בתדרים מרחביים גבוהים יותר המוצגים בניגודיות חיובית (סוג ON)12. גרסאות הניגודיות החיוביות והשליליות של גירויי חדות התנועה, כמו גם היכולת לשנות את מהירות הנקודות, כמו גם את הקוהרנטיות או הכיוון, חיוניים לתיאור מפורט יותר של שדה הראייה המלא. בנוסף, מוצע צמצום מכני של שדה הראייה ל-10 מעלות מרכזיות באמצעות משקפי מגן עם עדשות שהוחלפו בעדשות אטומות עם חורים במיקום מרכזי. מערכת היצרות קלה לשכפול זו, המתאימה לפרוטוקולי fMRI ו-TMS, מאפשרת חקירה נוספת של תפקודי הקלט החזותי ההיקפי וכיצד פריפריות ראייה משפיעות על חדות המדידה המרכזית. מערכת דומה אומתה לראשונה במחקרים קודמים14, בהם נמצא כי בדיקות חדות תנועה בניגודיות שלילית ובתנועה מהירה, המפעילות בחוזקה את היקפי הראייה, הן הקשות ביותר עבור כל המשתתפים. עבור חולים עם מחלת סטארגארדט, הם היו בלתי ניתנים לניהול. חשוב לציין, הנחתה של גירוי היקפי חזותי, על ידי הפחתת המהירות של RDKs, משפרת את ספי החדות בכל הנבדקים. לסיכום, אנו מציעים את המשימה עם מדידת חדות תנועה המבוססת על הבחנה פשוטה בצורה. לכן, התוצאות פשוטות וקלות להבנה גם עבור המטופלים והמטפלים שלהם. מבחן חדות התנועה המוצג כאן מיועד גם למשתמשים מחוץ לאקדמיה. קל להסביר את המשימה למגוון רחב של גילאים וקבוצות מטופלים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל ההליכים בוצעו בהתאם להנחיות ולתקנות הרלוונטיות ואושרו על ידי הוועדה האתית, WUM (KB/157/2017). הסכמה בכתב התקבלה מכל המשתתפים, כדי להבטיח שהם מבינים את המטרה הכללית של הניסוי וכי הם מבינים את הכללת הנתונים שלהם למטרות ניתוח סטטיסטי. כל הגירויים החזותיים המוצגים נוצרים באמצעות יישום שולחן עבודה מבוסס Java (Viscacha2) שנוצר לצורך ניסויים אלה.

1. הגדרה

  1. הבטיחו חדר שקט ומעומעם. בנה מערך המורכב ממחשב, מקלדת, תצוגה שטוחה, מעקב אחר העיניים (אופציונלי, בהתאם לשאלת המחקר ולמטרותיה; ראה טבלת חומרים), שולחן, משענת סנטר וכיסא. סדרו אותו כך שהמשתתפים יוכלו לשבת כשהסנטר מונח על משענת הסנטר, העיניים ישירות מול מרכז החצי העליון של התצוגה והידיים מגיעות למקשי החצים במקלדת. המרחק האופקי בין התצוגה לעיניים צריך להיות 85 ס"מ.
    הערה: למרות שהמשתתפים מאומנים ומתבקשים באופן ספציפי לקבע את צלב הקיבוע המרכזי במהלך כל ההליך, בדיקה עם עוקב עיניים עשויה להוות בקרה נוספת לסינון במהלך ניתוח של אותם משתתפים המציגים תנודות רבות מדי עם מבטם. יתר על כן, בהתאם למטרת המחקר, תוצאות מעקב העיניים עשויות לספק תובנה מעניינת לגבי דפוסי הקיבוע, גודל האישון או מיקום העניין של קבוצות שונות של משתתפים.
  2. בקר https://github.com/grimwj/Viscacha2 והורד את התוכנה על ידי לחיצה על קוד כפתור והורדת ZIP. חלץ את קובץ ה- zip ושמור אותו בספריית העבודה.
  3. בצע את שלבי ההתקנה המתוארים בקובץ README.txt. במקרה של בדיקה באמצעות מעקב עיניים, בצע את שלבי התקנת התוכנה עבור מעקב העיניים. הרכיבו את מכשיר מעקב העיניים בהתאם להוראה.
  4. כדי לבצע בדיקה ראשונית, הפעל את התוכנית על-ידי לחיצה כפולה על קובץ Viscacha2.jar. לאחר הצגת המסך הראשוני, הקש ESC במקלדת כדי לצאת מהתוכנית.
  5. נווט בין תיקיות חדשות שנוצרו – experiment_data, TestPatient Shape_Brt. פתח את קובץ .csv באמצעות עורך גיליון אלקטרוני (הגדר נקודה-פסיק כמפריד שדות). ודא שהפרמטרים, כגון מידות המסך והמרחק מהמסך, נכונים.
    הערה: מכאן, הפרוטוקול מבוסס על ההנחה כי נעשה שימוש בתצוגה בגודל 1920 x 1080, 31.5 אינץ 'והמרחק בין המטופל למסך הוא 85 ס"מ. משמעות הדבר היא כי המסך תופס 44.6° של שטח חזותי אופקי. אם לא ניתן לעמוד בפרמטרים אלה, ניתן להתייחס לשלב 5 להגדרה מחדש של התוכנית.

2. קביעת רמת הקושי הראשונית של הבחינה

  1. פתח את קובץ config.txt ומצא שורה המכילה patient_name=TestPatient. החלף את הנבדק בטקסט המזהה את הנושא הנבדק.
  2. בקובץ config.txt, אתר את filename=Shape_Brt.txt השורה. ודא ששורה זו אינה מתחילה בסמל hash # (שורה ללא הערות).
  3. בקשו מהנבדק לשבת מול הצג, כשסנטרו מונח ועיניו ישירות מול מרכז החצי העליון של התצוגה. ודא שהמרחק מהמסך נכון. ודא שמקשי המקלדת נגישים בקלות לשימוש הנושא.
  4. נווט אל ספריית Viscacha2.jar והפעל את התוכנית. למדו את המשתתף למקד את הכוונת בצלב הקיבוע במרכז המסך למשך כל תקופת הניסוי.
  5. בכל צד של המסך יוצג עיגול או אליפסה באותו מרחק מצלב הקיבוע המרכזי. המשימה היא לבחור את המעגל מעל אליפסה באמצעות מקשי החצים ימינה ושמאלה במקלדת. הסבירו את המשימה למשתתף, וכאשר הוא מוכן, לחצו על מקש s כדי להתחיל בניסוי. הניסוי נמשך עד שהמשתתף לוחץ על אחד ממקשי החיצים.
  6. התוכנית מסתיימת לאחר שהתרחשו ארבעה היפוכים או שהושג מספר מרבי של ניסויים. היפוך מתרחש כאשר הנושא בוחר את התגובה השגויה לאחר שבחר קודם לכן את התגובה הנכונה או להיפך.
    הערה: זהו הליך מסוג גרם מדרגות. הקושי של כל ניסוי עולה לאחר כל תגובה נכונה ויורד לאחר תגובה שגויה. איור 1 מראה כיצד מפלס גרם המדרגות משתנה במהלך ניסויים עבור משתתף מייצג אחד.
  7. שים לב לארבעת ההיפוכים שלאחריהם המשימה מסתיימת וסף הזיהוי נקבע. פתח את קובץ .csv המתאים המכיל תוצאות. אתר את עמודות הסף בסמוך לסוף הקובץ. השתמש בערך בעמודה זו כדי לחשב את הקושי הראשוני עבור פעילויות הבאות.
    הערה: ניתן להציג את הבדיקה גם בפרדיגמה קבועה, שבה רמת הקושי קבועה ואינה משתנה, על ידי הסרת סמל הגיבוב מהקו Experiment_Type=קבוע בקבצי init.txt ועל ידי הוספת סמל גיבוב לפני השורה Experiment_Type=מדרגות.

Figure 1
איור 1: שינוי במפלס גרם המדרגות במהלך ניסוי Shape_Brt (ניסויים עוקבים). העלילה האדומה מתארת את מפלס המדרגות, המתורגם ליחס הממדים של האליפסה S. לאחר שהתרחשו 4 היפוכים (פסים כחולים), נקבע סף הזיהוי של הנושא והמשימה הושלמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. השתמש בסף החדש שהושג כבסיס להצגת הגירויים הבאה (שלבים 2.3-2.5). כדי להחליף את הסף החדש בכל קובצי הגדרת הגירויים, השתמש בסקריפט Python בתוך תיקיית המחליף ופעל לפי ההוראות שעל המסך.

3. הליך גירויים

הערה: בסך הכל ייערכו 10 ניסויים: 5 עם נקודות לבנות על רקע שחור ו -5 עם נקודות שחורות על רקע לבן.

  1. משימת קוהרנטיות
    1. כאשר הנושא מוכן, פתח את קובץ config.txt והוסף הערה (כלומר, הכנס את סמל הגיבוב) את השורה filename=Shape_Brt.txt ובטל את ההערה של השורה שמתחתיה, כולל משימת shape_dotsB_C.txt. במשימה זו, המעגל והאליפסה מורכבים מנקודות הנעות באופן אקראי במהירות של 10°/s. הרקע בנוי מנקודות הנעות בצורה קוהרנטית כלפי מעלה באותה מהירות כמו במעגל ובאליפסה.
      הערה: ניתן להגדיר כיוון תנועה שונה של נקודות הרקע על-ידי עריכת הפרמטר 'כיוון' בתוך קובץ ההגדרות של כל משימה.
    2. רוץ Viscacha2.jar. הסבירו את המשימה לנושא במילים פשוטות, למשל, אנא הצביעו תמיד על המעגל. כאשר המשתתף מוכן, הקש על מקש s כדי להתחיל את הניסוי. המתן עד להשלמת הניסוי.
    3. פתח את קובץ config.txt, הוסף הערה לשורה filename=shape_dotsB_C.txt ובטל את הוספת ההערה לשורה שלהלן, כולל המשימה shape_dotsW_C.txt. חזור על שלב 3.1.2.
  2. משימת הכוונה
    1. כאשר הנושא מוכן, פתח את קובץ config.txt והגב על שם הקובץ שנבחר קודם לכן. בטל את הוספת הערות לשורה המכילה משימה filename=shape_dotsB_D.txt. במשימה זו, המעגל והאליפסה מורכבים מנקודות הנעות בצורה קוהרנטית כלפי מעלה במהירות של 10°/s. הרקע מורכב מנקודות הנעות באופן קוהרנטי שמאלה באותה מהירות כמו במעגל ובאליפסה.
    2. רוץ Viscacha2.jar. הסבר את המשימה לנושא. כאשר המשתתף מוכן, הקש על מקש s כדי להתחיל את הניסוי. המתן עד להשלמת הניסוי.
    3. פתח את קובץ config.txt, הוסף הערה לשורה filename=shape_dotsB_D.txt ובטל את הוספת ההערה לשורה שמתחתיה, כולל המשימה shape_dotsW_D.txt. חזור על שלב 3.2.2.
  3. משימת מהירות
    1. כאשר הנושא מוכן, פתח את קובץ config.txt והוסף הערה לשם הקובץ שנבחר קודם לכן. בטל את הוספת הערות לשורה המכילה משימה filename=shape_dotsB_V10_20.txt. משימה זו כוללת שלושה תנאים. העיגול והאליפסה והרקע מורכבים מנקודות הנעות בצורה קוהרנטית כלפי מעלה, ונקודות בתוך העיגול והאליפסה נעות תמיד לאט יותר מנקודות הרקע: i) 10°/s לעומת 20°/s; 2) 5°/s לעומת 10°/s; ו-iii) 1°/s לעומת 2°/s.
    2. רוץ Viscacha2.jar. הסבר את המשימה לנושא. כאשר המשתתף מוכן, הקש על מקש s כדי להתחיל את הניסוי. המתן עד להשלמת הניסוי.
    3. פתח את קובץ config.txt והגב על shape_dotsB_V10_20.txt השורה ובטל את ההערה בשורה שלהלן, כולל המשימה shape_dotsW_V10_20.txt. חזור על שלב 3.2.2.
    4. חזור על שלבים 3.3.1 - 3.3.3 2x, עבור משימות shape_dotsB_V5_10.txt ו- shape_dotsW_V5_10.txt, וכן עבור shape_dotsB_V1_2.txt ו- shape_dotsW_V1_2.txt.
      1. כדי להימנע משינוי ידני של שם הקובץ עבור כל משימה לאחר השלמת המשימה, השתמש באפשרות sweep_file. בקובץ config.txt, הגדר את השדה sweep_files ל- 0 כדי לסיים את ההליך לאחר סיום כל הליך משימה.
      2. השתמש בהגדרה זו עבור הפעילות Shape_Brt.txt כדי להגדיר את ערך הסף הבסיסי הראשוני. לאחר הגדרת התוכנית הבסיסית, להפעלת משימות מרובות ברצף, הגדר את קובץ הניקוי למספר שלם בין 1 ל- 9. המספר השלם כאן קובע את מספר השינויים בין פעילויות עוקבות (לדוגמה, אם מוגדר ל- 1 ו- shape_dotsB_D.txt ללא הערות, התוכנית תפעיל משימה זו ואת המשימה הבאה. אם מוגדר ל- 9, כל המשימות יופעלו). באופן פנימי, פעולה זו תגרום ליצירת קובץ תצורה חדש לאחר השלמת כל ניסוי, עם הערות לשם קובץ שנבחר בעבר ושם הקובץ הבא נבחר עבור הניסוי הקרוב.

4. משקפי מגן המגבילים את הראייה

  1. כדי להסיר באופן זמני את שדה הראייה ההיקפי, השתמשו במשקפי שחייה (איור 2), שבהם מחליפים עדשות שקופות בעדשות לבנות אטומות. לעדשות היה מפתח צמצם של 1.4 מ"מ שהגביל את שדה הראייה ל-10°. כדי להתאים את משקפי המגן לכל נושא וכדי להתחשב בצורה הטובה ביותר במרחק הבין-עיני האינדיבידואלי הטבעי, הכינו 14 זוגות משקפי מגן עם מרווח חורים בין 58 מ"מ ל-72 מ"מ (עם צעד של 1 מ"מ בין כל זוג משקפי מגן).

Figure 2
איור 2: משקפי היצרות (Narrowing Goggles). החורים המרכזיים הם בקוטר של 1.4 מ"מ. היו לנו 14 זוגות משקפי מגן עם מרחקים בין חורים של 58 מ"מ עד 72 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. השתמשו בסרגל כדי להגדיר את המרחק בין עיני המשתתף. מקם את הסרגל ממש מעל העיניים, בקו אחד עם הגבות, עם הערך 0 על גבי עין אחת. חשב כמה רחוק במ"מ, הוא האישון השני על ידי בדיקת הערך על גבי העין השנייה. במהלך ההליך, בקשו מהמשתתף לשמור על מבט יציב ככל האפשר.
  2. לאחר שנבחר הזוג המתאים יותר, תנו הפסקה של 15 דקות. במהלך תקופה זו, בקשו מהמשתתפים לנוע בחופשיות בחדר, להשתמש בטלפון שלהם או לקרוא כדי לאפשר לעיניים להתרגל למצב הראייה החדש.
  3. התחל את ההליך שוב משלב 3.

5. הגדרה מחדש

  1. גודל מסך וכיול מרחק
    1. אם נעשה שימוש בצג אחר, הכנס את מידות המסך (רזולוציה ואלכסון) לקובץ התצורה (resolution_v עבור רזולוציה אנכית, resolution_h עבור רזולוציה אופקית diagonal_inch עבור המסך באלכסון באינצ'ים).
    2. רוץ Viscacha2.jar. לאחר הצגת המסך הראשוני, הקש ESC כדי לסיים. פתח את קובץ .csv המכיל את התוצאות.
    3. מצא את השורה המכילה טקסט מרחק מ"מ ורשום את הערך.
    4. כוונן מחדש את מערך הניסוי כך שניתן יהיה לשבת על הנבדק במרחק החדש שחושב. חשב את המרחק כך שרוחב המסך יתפוס 44.6° של שטח חזותי אופקי. זה מוגדר על ידי הפרמטר full_angle_h, אשר ניתן לשנות גם בקובץ config.txt.
      הערה: ניתן לבצע כיול גם עבור גובה המסך באמצעות הפרמטר full_angle_v. שים לב שרק אחד מהפרמטרים הללו ניתן להגדיר, השני צריך להיות העיר עם קידומת #.
  2. הגדרת גירויים
    1. הגדר את פרמטרי הגירויים בקבצים נפרדים (לדוגמה, shape_dotsB_C.txt). ערכים מסוימים, כגון מידות ה- S (Ellipse_X, Ellipse_Y) ניתנים בפיקסלים. לחישוב מפיקסלים למעלות חזותיות, הכפילו את הערך במכפיל הפיקסלים למכפיל הזווית שחולץ מקובץ ה- csv המכיל תוצאות.
      הערה: פרמטרים של גירויים, כגון קוהרנטיות הנקודות, מוגדרים מראש ומתכווננים עבור כל שכבה (רקע, צורה S+, צורה S, רעש). במשימת הקוהרנטיות, למשל, המעגל והאליפסה מורכבים מנקודות הנעות באופן אקראי במהירות של 10°/s (קוהרנטיות = 0.0). הרקע בנוי מנקודות הנעות בצורה קוהרנטית כלפי מעלה באותה מהירות כמו במעגל ובאליפסה (קוהרנטיות = 1.0). ל-Viscacha2 אין עדיין מדריך משתמש רשמי. למידע נוסף על הגדרת הגירויים, עיין בקובץ stimuli_description.ods במאגר Viscacha2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

משימת חדות התנועה מייצרת, עבור כל משתתף, קובץ תוצאות אחד עבור כל הליך גירוי. קובץ יומן לדוגמה עבור משתתף בבחינה נכלל במאגר בתוך תיקיית המסמך. משורה 1 לשורה 31, מדווחות הגדרות שונות, כגון שם המטופל והגדרות התצורה. בלוק המשימה מתחיל משורה 34 ומדווח על מידע חשוב הדרוש לניתוח נוסף: זמן אירוע, סוג אירוע, ניסוי, משך, בחירה, נכון, הצלחה, נסיין, גירויים חיצוניים, היפוך ורמת גרם מדרגות. חשוב לציין, עמודות הבחירה וההצלחה לא צריכות להיות ריקות; במקרה זה, הוא עשוי להצביע על תקלה בכלי התגובה (מקלדת או לוח תגובה). משורה 170, ערך הסף מדווח תחת סף העמודה. שים לב שהמאגר המקושר בשלב 1.2 כולל קובץ script להכנת קובץ יומן רישום לניקוי קבצי יומן הרישום. ניתן להשתמש בקובץ יומן הרישום לניתוח דיוק התגובות על ידי השוואת הבחירה והתיקון של העמודה או פשוט על ידי בדיקת העמודה בשם הצלחה. ערך שימושי נוסף המדווח הוא משך הזמן לחקירת זמן תגובה.

במחקר על סף חדות התנועה במקום זאת, המשתנה המכריע הוא הערך מתחת לסף העמודה. לכל משתתף יהיה סף אחד לכל מצגת גירוי, וניתן להשוות ספים הנובעים מניגודים שונים ו/או ממשימות שונות.

באיור 3, תרשים מייצג של קבוצת ביקורת שנבדקה במצב ראייה מלא (כלומר, ללא הרכבת משקפי הצרה; איור 3A,B) ובמצב ראייה מוגבלת (הרכבת משקפי הצרה; איור 3C,D) מוצג. למשתתפי הביקורת שנכללו הייתה ראייה תקינה או מתוקנת לנורמלית.

Figure 3
איור 3: תוצאות מייצגות עבור קבוצת הביקורת. (א, ב) תוצאות לבדיקה בראייה מלאה ו-(C,D) בראייה מוגבלת עם משקפי מגן המכסים את שדה הראייה ההיקפי. ספי חדות התנועה ממהירות מהירה (10/20 מעלות) למשימות קוהרנטיות מוצגים בלוחות שמאליים שליליים (A, C) וניגודיות חיובית (B, D) בפאנלים ימניים. על הציר האנכי, סף חדות התנועה מדווח כהבדל הנתפס המינימלי בדרגות הראייה. ערכי הסף הבודדים מוצגים כמעגל. אמצעים ושגיאות תקן מוצגים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

באיור 4 נבדקו שתי קבוצות של מטופלים: חולים הסובלים מניוון קולטני אור היקפיים (רטיניטיס פיגמנטוזה, RP; איור 4A,B) ומטופלים הסובלים מניוון קולטני אור מרכזי (Stargardt, STGD; איור 4C,D). כדי לכלול כראוי את החולים, האבחנה הסופית נקבעה לאחר בדיקה אופתלמולוגית טיפוסית ולאחר חקירות אביזרים, כגון טומוגרפיה קוהרנטית אופטית (OCT), אנגיוגרפיה פלואורסצאין (FA) ובדיקות אלקטרופיזיולוגיות (אלקטרורטינוגרפיה פלאש, FERG). יתר על כן, אם המטופלים לא היו מסוגלים לראות או לבצע את המשימה הבסיסית (Shape_Brt.txt) לקביעת הקושי הראשוני של הבדיקה, הם הוצאו אוטומטית מההליך.

Figure 4
תרשים 4: תוצאות מייצגות עבור חולי RP ו-STGD. (א, ב) תוצאות עבור חולי RP עם אובדן פריפריה חזותית וחולי STGD (C, D) עם אובדן ראייה מרכזית. ספי חדות התנועה ממהירות מהירה (10/20 מעלות) למשימות קוהרנטיות מוצגים בלוחות שמאליים שליליים (A, C) וניגודיות חיובית (B, D) בפאנלים ימניים. על הציר האנכי, סף חדות התנועה מדווח כהבדל הנתפס המינימלי בדרגות הראייה. ערכי הסף הבודדים מוצגים כמעגל. אמצעים ושגיאות תקן מוצגים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

באיור 3 ובאיור 4, על הציר האנכי, סף החדות מדווח כהפרש הנתפס המינימלי; הציר האופקי מחלק את התוצאות למשימות: מהיר 10/20, אמצע 5/10, ואיטי 1/2, בכיוון מהיר וקוהרנטיות. המשימות מוצגות בשני ניגודים (כלומר, a ו- c עבור שלילי, b ו- d עבור חיובי). כל משתתף מדווח כנקודה אחת, בעוד שקווי שגיאה מייצגים את השגיאה הסטנדרטית.

התוצאות המייצגות האלה מראות שעבור קבוצת הביקורת בראייה מלאה (איור 3A), סף חדות התנועה דומה בין המשימות. עם מהירות המשימה התובענית ביותר 10/20 בניגודיות שלילית, המהירות האיטית הקלה ביותר 1/2 בניגודיות חיובית. שימו לב שהרכבת משקפי המגן המכסים את שדה הראייה ההיקפי, כפי שניתן לראות במצב הראייה המוגבל, הפחיתה את פיזור התוצאות בקרב המשתתפים, וחשפה מדידה מוצלחת של גירוי חזותי מרכזי והיקפי (איור 3B). עבור המטופלים (איור 4), ניתן לראות גם באמצעות משימות המהירות כיצד ליקוי הראייה משפיע על סף חדות התנועה. עבור חולי RP (איור 4A,B), שחסכו את שדה הראייה המרכזי, המשימות האיטיות ביותר הן הקלות ביותר, ואילו עבור חולי STGD (איור 4C,D) שחסכו שדה ראייה היקפי, הדפוס עוקב אחר המגמה ההפוכה ומראה סף גבוה יותר עבור מהירות 1/2 (איטית) וסף נמוך יותר עבור מהירות 10/20 (מהירה). לעומת זאת, משימות הכיוון והקוהרנטיות לא הבדילו בין שתי קבוצות המטופלים.

סרטים מייצגים של הגירויים זמינים בפורמט .mp4 בקובץ משלים 1, קובץ משלים 2, קובץ משלים 3, קובץ משלים 4, קובץ משלים 5, קובץ משלים 6, קובץ משלים 7, קובץ משלים 8, קובץ משלים 9, קובץ משלים 10, קובץ משלים 11. שימו לב שבהקלטות אלה, הסמן הלבן מראה את מיקום העיגול (גירוי S+), אותו יש לבחור לבחירה נכונה. במהלך הניסוי, סמן זה אינו גלוי. ההקלטות זמינות עבור Shape_Brt המשימות הבסיסיות, משימות הקוהרנטיות (shape_dotsB_C ו- shape_dotsW_C), משימות הכיוון (shape_dotsB_D ו- shape_dotsW_D) ומשימות המהירות (מהירות 10/20 מעלות: shape_dotsB_V10_20, shape_dotsW_V10_20; אמצע 5/10 מעלות: shape_dotsB_V5_10, shape_dotsW_V5_10; איטי 1/2 מעלות: shape_dotsB_V1_2, shape_dotsW_V1_2), בניגודים שליליים וחיוביים.

קובץ משלים 1: פעילות בסיסית לחישוב הסף הראשוני. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאחר כל בחירה, האליפסה משנה את צורתה: במקרה של תגובה נכונה (המשתתף בוחר את המעגל), צורת האליפסה הופכת דומה יותר להיקף; במקרה של תגובה שגויה (המשתתף בוחר את האליפסה), צורת האליפסה הופכת מודגשת יותר, לאחר הליך המדרגות. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 2: משימת קוהרנטיות בניגודיות שלילית. ה- RDK בנוי עם נקודות שחורות הנעות על רקע לבן. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות באופן אקראי, בעוד שהרקע נוצר עם נקודות הנעות כלפי מעלה במהירות של 10° לשנייה. רמת הקושי נקבעת עם המשימה הבסיסית. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 3: משימת קוהרנטיות בניגודיות חיובית. RDK בנוי עם נקודות לבנות על רקע שחור. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות באופן אקראי, בעוד שהרקע נוצר עם נקודות הנעות כלפי מעלה במהירות של 10° לשנייה. רמת הקושי נקבעת עם המשימה הבסיסית. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 4: משימת כיוון בניגודיות שלילית. ה- RDK בנוי עם נקודות שחורות הנעות על רקע לבן. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות כלפי מעלה במהירות של 10°/s, והרקע נע שמאלה במהירות של 10°/s. רמת הקושי הראשונית נקבעת כמו בקובץ משלים 2. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 5: משימת כיוון בניגודיות חיובית. ה- RDK בנוי עם נקודות לבנות הנעות על רקע שחור. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות כלפי מעלה במהירות של 10°/s, והרקע נע שמאלה במהירות של 10°/s. רמת הקושי הראשונית נקבעת כמו בקובץ משלים 2. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 6: משימת מהירות גבוהה בניגודיות שלילית. ה- RDK בנוי עם נקודות שחורות הנעות על רקע לבן. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות כלפי מעלה במהירות של 10° לשנייה, והרקע נע כלפי מעלה במהירות של 20° לשנייה. רמת הקושי הראשונית נקבעת כמו בקובץ משלים 2. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 7: משימת מהירות גבוהה על ניגודיות חיובית. ה- RDK בנוי עם נקודות לבנות הנעות על רקע שחור. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות כלפי מעלה במהירות של 10° לשנייה, והרקע נע כלפי מעלה במהירות של 20° לשנייה. רמת הקושי הראשונית נקבעת כמו בקובץ משלים 2. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 8: משימת מהירות בינונית בניגודיות שלילית. ה- RDK בנוי עם נקודות שחורות הנעות על רקע לבן. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות כלפי מעלה במהירות של 5°/s, והרקע נע כלפי מעלה במהירות של 10°/s. רמת הקושי הראשונית נקבעת כמו בקובץ משלים 2. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 9: משימת מהירות בינונית בניגודיות חיובית. ה- RDK בנוי עם נקודות לבנות הנעות על רקע שחור. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות כלפי מעלה במהירות של 5°/s, והרקע נע כלפי מעלה במהירות של 10°/s. רמת הקושי הראשונית נקבעת כמו בקובץ משלים 2. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 10: משימת מהירות איטית בניגודיות שלילית. ה- RDK בנוי עם נקודות שחורות הנעות על רקע לבן. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות כלפי מעלה במהירות של 1°/s, והרקע נע כלפי מעלה במהירות של 2°/s. רמת הקושי הראשונית נקבעת כמו בקובץ משלים 2. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 11: משימת מהירות איטית בניגודיות חיובית. ה- RDK בנוי עם נקודות לבנות הנעות על רקע שחור. שתי הצורות הממוקמות במרכז מוגדרות על ידי תנועת RDK: בתוך הצורות, הנקודות נעות כלפי מעלה במהירות של 1°/s, והרקע נע כלפי מעלה במהירות של 2°/s. רמת הקושי הראשונית נקבעת כמו בקובץ משלים 2. העיגול והאליפסה מוצגים בצד צלב הקיבוע. לאורך כל ההליך, המשתתף מתבקש להסתכל על צלב הקיבוע. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

כאן מתוארת שיטה חדשנית למדידת חדות תנועה חזותית באמצעות מערכת גירויים המבוססת על קינמטוגרמות נקודה אקראיות. התוצאה ניתנת כהבדל נתפס מינימלי בין עיגול לאליפסה, והיא מאפשרת לראות מתי הסובייקט הפסיק להבחין בין צורות. ככל שההבדל שהושג קטן יותר, כך החדות טובה יותר: זה אומר שהנבדק עדיין יכול לזהות היכן נמצא המעגל, למרות שהוא כמעט זהה לאליפסה. מבחן חדות התנועה המוצג כאן מביא את התוצאות בדרגות ראייה, אשר יכולות להיות קשורות למדידות הקליניות הנפוצות המבוססות על חדות זיהוי, הדורשת זיהוי אותיות בעלות ניגודיות גבוהה בגדלים שונים22.

הכנת ההתקנה היא בעלת חשיבות קריטית. כפי שהוסבר בשלב 1.1, חדר מעומעם הוא הבחירה הטובה ביותר לביצוע ההליך. חשוב לכסות כל מקור אור נוסף (למשל, כל נורית חיווי של הצג, רפידות תגובה, עוקב עיניים, או כל מכשיר אחר שנמצא בחדר). באופן דומה, מומלץ לבצע את ההליך בחדר מבודד אקוסטית כדי למנוע כל מקור נוסף של הסחת דעת. המרחק מהצג וגודל הצג צריכים להיות מוגדרים בבירור מכיוון שיצירת הנקודות מסתמכת על ערכים אלה.

כמו כן, כפי שדווח בהערה של שלב 1.1, מומלץ מאוד לעקוב אחר מבטם של המשתתפים. לצורך ההליך, לאחר שהונחה, המשתתף ישב לבדו בחדר קטן בעוד הנסיין ישב בחלל סמוך מחוץ לחדר הניסוי, ועקב אחר תנועת המבט והראש באמצעות מצלמת מעקב העיניים. כאשר מעקב העיניים אינו זמין, הנסיין יכול לשלוט במיקום הראש באמצעות מצלמה המותקנת מעל צג הבדיקה ובדיקת התמונות החיות על מסך נפרד. שתי ההגדרות, עם ובלי מעקב העיניים, הוכחו כיעילות במחקר קודם על חולי RP ו- STGD14. עם זאת, מעקב העיניים מאפשר לא רק ניטור של הקיבעונות אלא גם ניתוחים הבאים.

ניתן לשפר את ההליך על ידי הוספת מסך הוראות או על ידי הוספת הוראות אקוסטיות (למשתתפים לקויי ראייה). הסבר ההליך בעל פה עלול לגרום להבדלים בהסבר מעת לעת, מה שיוביל לביצועים שונים. יתר על כן, המראה השונה בין המשימה הבסיסית (Shape_Brt) לבין המשימות האחרות יכול לפעמים להיות מסורבל ומבלבל עבור חלק מהמשתתפים; מסיבה זו, מומלץ מאוד להסביר בבירור עד כמה הגירויים ייראו שונים מהמשימה הראשונית. במקרה שמשתתף אינו מסוגל לבצע משימה ספציפית או מראה קשיים בביצועים, מומלץ לשנות את הערך של הפרמטר sweep_file (שלב 3.3.4 הערה) כדי לבדוק משימה אחת בכל פעם. בדרך זו, לנסיין תהיה שליטה רבה יותר על ההליך, להחליט אם לצאת מהמשימה המוצגת ולעבור למשימה הבאה באופן ידני. ההליך עם משקפי היצרות עשוי לפעמים להיות קשה להסתגל לכל אדם. רמז לבחירת זוג משקפי המגן המתאימים יהיה לבקש מהמשתתפים להתקבע על חפץ שלפניהם מבלי להזיז את ראשם, לכסות עין אחת ואז את השנייה. אם המשתתפים מסוגלים לראות את האובייקט בבירור בעין אחת ולאחר מכן בעין השנייה, אז זוג משקפי המגן שהם מרכיבים מספיק.

זה ידוע בגירויים נייחים כי עיבוד של חושך ואורות מופרד ברשתית וברמה קליפת המוח, שם עיבוד של חושך שולט12. כאן, באמצעות גירויים בתנועה, ההליך המוצע נותן הזדמנות ייחודית לבחון כיצד אובדן חלקים מסוימים של שדה הראייה משפיע על עיבוד התנועה והצורה בו זמנית בניגודים שליליים או חיוביים. ההבחנה בין צורות במיקום מרכזי הופרעה מאוד על ידי המשימה עם מהירות מהירה של 10/20° בניגודיות שלילית, כפי שדווח על ידי המשתתפים. זה עולה בקנה אחד עם הפעלת הייצוג קליפת המוח של שדה הראייה ההיקפי על ידי גירויים מהירים בניגודיות שלילית23. אובדן חולף של קלט חזותי היקפי על ידי היצרות משקפי מגן בנבדקי ביקורת במשך 15 דקות לפני ההליך לא השפיע על חדות התנועה. עם זאת, יכולנו לראות התפשטות קטנה יותר של התוצאות הבודדות. ככל הנראה חשיפת ההבדלים האישיים ביחסי הגומלין בין עיבוד מרכזי לפריפריאלי. כיצד פועל זיהוי תנועה ללא ציוד היקפי רגיש לתנועה? האם אנו יכולים לראות השתלטות כלשהי על פונקציות מחלקים פגומים לחלקי חילוף24? באיזו מידה? הודות לסדרת בדיקות קלה לעריכה, ניתן לבדוק כיצד השינויים בתכונות הגירויים משפיעים על העיבוד החזותי. ניתן להתאים את כל ההגדרות, שעשויות להשפיע על עיבוד הראייה: צבע הנקודות הנעות, מהירותן וגודלן ועוד. הזדמנות זו מעניקה למשתמש ספקטרום רחב של בדיקות שונות שניתן להשתמש בהן כדי לבחון את שדה הראייה המלא ואת תפקוד הראייה על מניפולציות שונות. החלטנו לבחור לבדוק את חדות התנועה בתוך 8° המרכזית כדי להבדיל בין עיבוד עדין מרכזי לבין גירוי תנועה היקפי5. עם זאת, משתמשים עתידיים עשויים להתאים את גודל ומיקום הגירויים בתוך שדה הראייה לצרכיהם.

כפי שהוכח בעבר, נגעים ברשתית המרכזית שיפרו את תפיסת הגירויים הנעים, האופיינית לפריפריות18. יתר על כן, מחקר fMRI של חולי MD עם אובדן רשתית מרכזית23 גילה כי חלקים של קליפת המוח הראייתית, כולל V1, שאינם מגיבים לגירוי חזותי מרכזי, הופעלו על ידי גירויים חזותיים הממוקמים באופן היקפי, אשר משקף התאמות אפשריות של מערכת הראייה לאובדן ראייה מרכזי לטווח ארוך. השונות הגבוהה יותר בקבוצת חולי RP עשויה לנבוע מההבדלים הבין-אישיים הגבוהים בהתקדמות המחלה ובביטוי התסמינים. כמו כן, חולי RP בדרך כלל מתקשים להסתגל לאובדן ראייה, ומציגים דפוסים לא סדירים של סקאדות25,26, מה שעשוי לעזור להסביר מדוע הם מתנהגים כל כך אחרת; מסיבה זו, כפי שהוסבר גם בשלב 1, מומלץ להשתמש בגשש עיניים, במיוחד בעת בדיקת חולים.

הנוהל המוצע אינו נעדר קשיים ומגבלות. קבצי יומן הרישום מכל הפעלה ניסיונית עשויים להיות קשים לקריאה ולניקוי. מסיבה זו, בשלב 1.2 המאגר המכיל את הקוד לניקוי היומנים הונגש באמצעות הקישור שסופק. יתר על כן, בדיקת משתתפים עם דרגה מתקדמת של קוצר ראייה עשויה להיות קשה. המשימה דורשת מהמשתתפים להיות מסוגלים לראות את ה- RDK בבירור ולהיות מסוגלים, לפחות, להבדיל בין חזית לרקע במרחק נתון מהצג.

מבחן חדות התנועה המוצע מאפשר לנו להעריך את תפקודי הראייה התלויים בקלטים הנגזרים לא רק משדה הראייה המרכזי אלא גם מהפריפריות14. תפיסת התנועה והפרטים הנייחים העדינים אינם מופרדים במלואם, כפי שהוכח לאחרונה על ידי עלייה בחדות לאחר הסתגלות לתנועה טבעתית קונצנטרית11. ניתן להשתמש במערכת ההיצרות בתוך סורק MRI מבלי לעבור על הנחיות הבטיחות27 וכן במהלך מפגשי TMS או tRNS28,29, מה שמאפשר מעקב אחר מנגנונים אפשריים מאחורי הדינמיקה של קליפת המוח עקב הגבלת שדה הראייה בבקרות בריאות כמו גם בחולים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgments

הפרוטוקול נערך במעבדה לדימות המוח במכון ננקי לביולוגיה ניסויית, ורשה, פולין ונתמך על ידי מענק 2018/29/B/NZ4/02435 מהמרכז הלאומי למדע (פולין) שהוענק לק.ב. וג'.ס.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Chinrest custom-made
Computer Windows 10 or higher
Display 1920 × 1080, 31 inches
EyeLink 1000 Plus SR Research desktop mount
USB Keyboard
USB mouse

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Kolb, H. How the retina works. Am Sci. 91, 28-35 (2003).
  3. Østerberg, G. Topography of the layer of rods and cones in the human retina. Acta Ophthal. 6, 1 (1935).
  4. Kolb, H. The Organization of the Retina and Visual System. Circuitry for Rod Signals through the Retina. , University of Utah Health Sciences Center. USA. (2011).
  5. Burnat, K. Are visual peripheries forever young. Neural Plast. 2015, 307929 (2015).
  6. Donato, R., Pavan, A., Campana, G. Investigating the interaction between form and motion processing: A review of basic research and clinical evidence. Front Psychol. 11, 566848 (2020).
  7. Geisler, W. S. Motion streaks provide a spatial code for motion direction. Nature. 400, 65-69 (1999).
  8. Apthorp, D., et al. Direct evidence for encoding of motion streaks in human visual cortex. Proc Biol Sci. 280, 20122339 (2013).
  9. Kelly, D. H. Moving gratings and microsaccades. J Opt Soc Ame. A, Opt Image Sci. 7 (12), 2237-2244 (1990).
  10. Glass, L. Moiré effect from random dots. Nature. 223 (5206), 578-580 (1969).
  11. Tagoh, S., Hamm, L. M., Schwarzkopf, D. S., Dakin, S. C. Motion adaptation improves acuity (but perceived size doesn't matter). J Vis. 22 (11), 2 (2022).
  12. Orban, G. A., Kennedy, H., Bullier, J. Velocity sensitivity and direction selectivity of neurons in areas V1 and V2 of the monkey: influence of eccentricity. J Neurophysiol. 56 (2), 462-480 (1986).
  13. Rahimi-Nasrabadi, H., et al. Image luminance changes contrast sensitivity in visual cortex. Cell Rep. 34 (5), 108692 (2021).
  14. Kozak, A., et al. Motion based acuity task: Full visual field measurement of shape and motion perception. Transl Vis Sci Technol. 10 (1), 9 (2021).
  15. Cross, N., van Steen, C., Zegaoui, Y., Satherley, A., Angelillo, L. Retinitis pigmentosa: Burden of disease and current unmet needs. Clin Ophthalmol. 16, 1993-2010 (2022).
  16. Cremers, F. P. M., Lee, W., Collin, R. W. J., Allikmets, R. Clinical spectrum, genetic complexity and therapeutic approaches for retinal disease caused by ABCA4 mutations. Prog Retin Eye Res. 79, 100861 (2020).
  17. Plank, T., et al. matter alterations in visual cortex of patients with loss of central vision due to hereditary retinal dystrophies. Neuroimage. 1556, 65 (2011).
  18. Burnat, K., Hu, T. T., Kossut, M., Eysel, U. T., Arckens, L. Plasticity beyond V1: Reinforcement of motion perception upon binocular central retinal lesions in adulthood. J Neurosci. 37 (37), 8989-8999 (2017).
  19. Jansen, M., et al. Cortical balance between ON and OFF visual responses is modulated by the spatial properties of the visual stimulus. Cereb Cortex. 29 (1), 336-355 (2019).
  20. Pons, C., et al. Amblyopia affects the ON visual pathway more than the OFF. J Neurosci. 39 (32), 6276-6290 (2019).
  21. Luo-Li, G., Mazade, R., Zaidi, Q., Alonso, J. M., Freeman, A. W. Motion changes response balance between ON and OFF visual pathways. Commun Biol. 1, 60 (2018).
  22. Jackson, A., Bailey, I. Visual acuity. Opto Pract. 5, 53-70 (2004).
  23. Baker, C. I., Peli, E., Knouf, N., Kanwisher, N. G. Reorganization of visual processing in macular degeneration. J Neurosci. 25 (3), 614-618 (2005).
  24. Gilbert, C. D., Li, W. Adult visual cortical plasticity. Neuron. 75 (2), 250-264 (2012).
  25. Guadron, L., et al. The saccade main sequence in patients with retinitis pigmentosa and advanced age-related macular degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 64 (3), 1 (2023).
  26. Gameiro, R. R., et al. Natural visual behavior in individuals with peripheral visual-field loss. J Vis. 18 (12), 10 (2018).
  27. Sammet, S. Magnetic resonance safety. Abdom Radiol. 41 (3), 444-451 (2016).
  28. Potok, W., et al. Modulation of visual contrast sensitivity with tRNS across the visual system, evidence from stimulation and simulation. eNeuro. 10 (6), (2023).
  29. Pearson, J., Tadin, D., Blake, R. The effects of transcranial magnetic stimulation on visual rivalry. J Vis. 7 (7), 1-11 (2007).

Tags

החודש ב- JoVE גיליון 204 אימון חזותי מערכת ראייה ראייה היקפית בדיקת חדות הבחנה בצורות מוגדרות תנועה שדה ראייה מרכזי

Erratum

Formal Correction: Erratum: Motion-Acuity Test for Visual Field Acuity Measurement with Motion-Defined Shapes
Posted by JoVE Editors on 04/01/2024. Citeable Link.

An erratum was issued for: Motion-Acuity Test for Visual Field Acuity Measurement with Motion-Defined Shapes. The Authors section was updated from:

Marco Ninghetto1
Michał Wieteska2,3
Anna Kozak1
Kamil Szulborski4
Tomasz Gałecki4
Jacek Szaflik1
Kalina Burnat1
1Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences
2Mossakowski Medical Research Institute, Polish Academy of Sciences
3Institute of Radio Electronics and Multimedia Technology, Warsaw University of Technology
4Department of Ophthalmology, Medical University of Warsaw

to:

Marco Ninghetto1
Michał Wieteska2,3
Anna Kozak1
Kamil Szulborski4
Tomasz Gałecki4
Jacek Szaflik4
Kalina Burnat1
1Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences
2Mossakowski Medical Research Institute, Polish Academy of Sciences
3Institute of Radio Electronics and Multimedia Technology, Warsaw University of Technology
4Department of Ophthalmology, Medical University of Warsaw

בדיקת חדות תנועה למדידת חדות שדה ראייה עם צורות מוגדרות תנועה
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ninghetto, M., Wieteska, M., Kozak,… More

Ninghetto, M., Wieteska, M., Kozak, A., Szulborski, K., Gałecki, T., Szaflik, J., Burnat, K. Motion-Acuity Test for Visual Field Acuity Measurement with Motion-Defined Shapes. J. Vis. Exp. (204), e66272, doi:10.3791/66272 (2024).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter