Тест остроты движения для измерения остроты поля зрения с помощью форм, определяемых движением

Большинство доступных визуальных тестов направлены на изучение особенностей, обрабатываемых центральным зрением, полагаясь на входные данные, поступающие от центральной сетчатки¹. Центральная сетчатка имеет самую плотную популяцию колбочек-фоторецепторов для максимальной остроты зрения и не имеет палочек-фоторецепторов, которые доминируют в периферической сетчатке². Наличие плотно упакованных фоторецепторов также отражается в повышенной плотности ганглиозных клеток, что означает, что большее количество аксонов направляется к зрительному нерву и, в конечном итоге, к зрительной коре. За пределами ямки по направлению к периферии палочек больше, чем колбочки³. Благодаря более широким телам палочек и более разреженной мозаике фоторецепторов, периферическая сетчатка в первую очередь реагирует на ночное зрение и осознание движения⁴.

Классически считалось, что визуальная обработка, в зависимости от стимуляции центральной части поля зрения, посвящена тонкому анализу неподвижных объектов, а ее периферийная часть специализируется на обнаружении движения и доведении объектов до центрального, фовеального зрения, где в дальнейшем анализируется ^5,6. Однако теперь у нас есть новые данные, показывающие, что на корковом уровне тонкий анализ стационарного пути не полностью отделен от чувствительного к движению ^6,7,8. Тестирование формы и восприятия движения одновременно классически выполняется с использованием подвижных решеток⁹ и стеклянных узоров¹⁰, а также движения концентрических колец¹¹. Наша цель — ввести тест, близкий к нормальной жизни людей с нарушениями зрения, который может снизить их фрустрацию и дать надежду, явно показав им, что некоторые особенности их зрительной обработки все еще могут быть сохранены и даже усилены. Предлагаемый тест на остроту движения, основанный на кинематограммах случайных точек (RDK), сочетает в себе анализ восприятия движения и формы и одновременно проверяет функционирование восприятия движения и формы. В рамках теста на остроту движения есть много возможностей для проверки психофизических особенностей, таких как различные скорости, направления и контрасты RDK. Изменяя параметры, мы можем манипулировать силой стимуляции, как специфической для центральной обработки, так и периферической. Например, обнаружение быстро движущихся объектов является хорошо описанной особенностью, специфичной для периферийной визуальной обработки¹², в то время как обработка темных тонов на ярком фоне преимущественно обрабатывается центральным зрением¹³. Этот тест первоначально проводили у пациентов с дегенерацией фоторецепторов сетчатки, либо специфически расположенных в центральной, либо периферической сетчатке¹⁴. Пигментный ретинит (РП) проявляется периферическим повреждением и преобладает у ~1/5000 пациентов во всем мире¹⁵. Болезнь Штаргардта (STGD) с распространенностью ~1/10000 является наиболее распространенной причиной ювенильной макулярной дегенерации (МД)¹⁶. Повреждение фоторецепторов в центральной части сетчатки, как при макулярной дегенерации или при пигментном ретините на периферической сетчатке, приводит к соответствующим потерям поля зрения. Эти потери поля зрения отражаются в ухудшении характеристик, специфичных для данных областей зрительной системы¹⁷. Важно отметить, что области зрительной системы, которые получают входные данные от непораженных частей сетчатки, также поражаются. Ранее на животных моделях макулярной дегенерации¹⁸ было показано, что после бинокулярного повреждения центральной сетчатки не только ухудшается острота зрения, но и усиливается восприятие движения, характерное для периферической обработки. Описанное здесь тестирование остроты движения дает важную информацию для планирования процедур визуальной реабилитации. Полное представление о взаимодействии между центральными и периферийными частями поля зрения играет решающую роль в понимании того, как утраченные функции могут быть взяты на себя запасными частями зрительной системы и как этот процесс может быть поддержан процедурами реабилитации зрительной тренировки. Знания о том, как регионарная дегенерация сетчатки влияет на визуальную обработку, особенно за пределами ее поврежденных частей, все еще остаются неполными. Оптические испытания основаны на измерениях неподвижных характеристик формы. Например, измерения остроты зрения полагаются на стационарные стимулы, либо буквы (таблицы Снеллена), либо таблицы решетки, либо таблицы нониуса.

С целью расширения понимания динамики между центральным и периферическим зрением у здоровых глаз и глаз с нарушениями центральных/периферических зрительных функций был введен тест остроты движения, измеряющий форму и восприятие движения одновременно. Тест на остроту движения основан на выявлении центрально расположенных фигур с отрицательным или положительным контрастом (темные или светлые точки), эллипса и круга с соответствующими поверхностями, построенных из случайных точечных кинематограмм (RDK) и отделенных от того же фона RDK скоростью, когерентностью или направлением. Острота зрения измеряется как минимальная воспринимаемая разница между размерами круга и эллипса, а результаты даются в визуальных степенях, при которых испытуемый перестает воспринимать разницу. Кроме того, чтобы проверить, влияет ли контраст яркости на измеренную остроту движения, стимулы могут быть представлены в отрицательном (черные точки на белом фоне) или в положительном контрасте (белые точки на черном фоне). Вся доступная информация об обработке положительного контраста (тип ON) и отрицательного контраста (тип OFF) в зрительной системе поступает от стационарной стимуляции центрального поля зрения ^19,20. Но как периферийная обработка сигналов движения зависит от контраста, ^{остается довольно} неизвестным^. Было установлено только, что чувствительность к высоким скоростям специфична для периферической обработки, в то время как центральная обработка движения включает медленные скорости на более высоких пространственных частотах, представленных в положительном контрасте (тип ON)¹². Положительные и отрицательные контрастные версии стимулов остроты движения, а также способность изменять скорость точек, а также когерентность или направление, имеют решающее значение для более подробного описания всего поля зрения. Дополнительно предлагается механическое сужение поля зрения до центральных 10 градусов с помощью защитных очков с линзами, замененными на непрозрачные с центрально расположенными отверстиями. Эта легко воспроизводимая система сужения, подходящая для протоколов фМРТ и ТМС, позволяет проводить дальнейшие исследования функций периферического зрительного входа и того, как периферия зрения влияет на центрально измеряемую остроту зрения. Аналогичная система была первоначально валидирована в^{предыдущих исследованиях}, в которых было обнаружено, что тесты на остроту движения в отрицательном контрасте и в быстром движении, сильно активирующие зрительные периферии, являются наиболее сложными для всех участников. Для пациентов с болезнью Штаргардта они были неуправляемыми. Важно отметить, что ослабление стимуляции зрительной периферии за счет уменьшения скорости RDK улучшает пороги остроты зрения у всех испытуемых. В заключение мы предлагаем задачу с измерением остроты движения на основе простого распознавания формы. Таким образом, результаты просты и понятны как пациентам, так и ухаживающим за ними лицам. Представленный здесь тест на остроту движения также предназначен для пользователей за пределами академических кругов. Задачу легко объяснить широкому кругу возрастов и групп пациентов.