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Behavior

Medindo os efeitos comportamentais da dispersão intraocular

Published: February 18, 2021
doi:
10.3791/62290
,
1Vision Sciences Laboratory, UGA Psychology Department,University of Georgia

Summary

Neste protocolo, delineamos os elementos conceituais de design e o desenvolvimento estrutural de um aparelho de acuidade de brilho. Além disso, é descrito o design de um dispositivo para medir disfotopsia positiva (halos, raios) e limiares de luz de dois pontos.

Abstract

A dispersão intraocular, com suas manifestações funcionais associadas, é uma das principais causas de acidentes automotivos e um biomarcador significativo de doença ocular encoberta e clara (por exemplo, doenças da córnea e das lentes). Quase todos os métodos atuais de medição das consequências comportamentais da dispersão da luz, no entanto, sofrem de várias limitações que refletem principalmente a falta de construção e validade de conteúdo: para a sagacidade, as medidas não refletem adequadamente as condições do mundo real (por exemplo, luz artificial versus luz solar) ou tarefas cotidianas (por exemplo, reconhecimento em condições visualmente exigentes).

Este protocolo descreve dois novos métodos ecologicamente válidos de medir os efeitos comportamentais da dispersão intraocular quantificando a geometria da dispersão e o reconhecimento visual sob condições de brilho. O primeiro foi medido pela avaliação do diâmetro dos halos e raios que resultou de uma fonte de ponto brilhante. A propagação da luz (essencialmente, a função de propagação de ponto determinada usando critérios de Rayleigh) foi quantificada determinando a distância mínima perceptível entre dois pequenos pontos de luz de banda larga. Este último foi feito com base na identificação de letras formadas usando aberturas através das quais a luz brilhante brilhava.

Introduction

O brilho é comumente definido como uma degradação da clareza óptica resultante da dispersão intraocular dentro da mídia ocular. Essa dispersão distorce a representação da imagem na retina e produz uma representação interrompida da cena visual. A maioria dos acidentes graves relacionados ao brilho ocorrem devido à dispersão intraocular diurna causada pelo sol1. Essa origem significa que a hora do dia e da estação (posição solar) são variáveis significativas, bem como a idade do motorista2,3. Dada a importância do brilho como questão de segurança, houve diversos estudos metodológicos focados em dispositivos (principalmente comerciais) para testar diferenças individuais e de grupo4. Muitas vezes, isso se manifesta como luzes brilhantes (tipicamente halógenos ou fluorescentes) em torno de um gráfico de acuidade ou grades. Dependendo das características do indivíduo (por exemplo, pigmentação ocular, densidade da lente)5, as luzes de abutting causam uma luminância veiling que degrada o desempenho. À primeira vista, essas tarefas parecem ter alta validade facial. Conforme ilustrado na Figura 1A,B,o aumento da dispersão faz diretamente com objetos de véu, e os testes disponíveis capturam variância atribuível à intensidade da fonte de brilho e características pessoais. No entanto, os testes têm várias desvantagens6 e deixam muitos aspectos importantes da dispersão sem avaliação. A primeira, e mais óbvia, é simplesmente que a fonte mais comum de brilho na vida cotidiana é o sol.

A dispersão dentro do olho tem uma dependência complexa do comprimento de onda que é agravada pela idade e pigmentação ocular7. Na medida em que um teste se desvia dessa fonte natural, sua capacidade de prever a função visual nessas circunstâncias pode ser limitada. Os testes comuns utilizam diodos emissores de luz branca (LEDs) ou halogênios montados lateralmente. Em um estudo inicial de 2.422 motoristas europeus, van den Berg et al. observaram que a dispersão dentro dos olhos e a acuidade visual eram preditores relativamente independentes da qualidade da visão de um sujeito (dispersão e acuidade não estavam correlacionadas)4. No mundo real, no entanto, o brilho muitas vezes vem diretamente do objeto que está sendo visto. A fonte do brilho pode vir de cima (por exemplo, do sol) ou do lado (por exemplo, faróis do carro), mas a luminância velada está diretamente na linha de visão. Neste estudo, os pesquisadores tentaram abordar essas duas questões selecionando uma fonte de luz que combinava de perto a luz solar do meio-dia(Figura 2),e projetando uma tarefa baseada no reconhecimento (não apenas detecção) e onde a tarefa e o estresse luminoso estavam, simultaneamente, na linha direta de visão do espectador.

Além de velar a luminância reduzindo a acuidade visual (dispersão ao longo da linha de visão), muitas condições influenciam a geometria real da dispersão dentro do olho (ou seja, não apenas a luz dianteira se dispersa dentro da mácula) e degradam a visão. Isso é descrito pelo aparecimento comum de halos e raios (ou quando suficientemente debilitante, disfotopsia positiva (PDP) (por exemplo, ver Figura 3). PDP é um efeito colateral comum em indivíduos que fizeram cirurgia corretiva LASIK8, além daqueles com cataratas (muitas vezes referidos clinicamente como PDP9“intolerável” – essa demografia inclui cerca de metade da população com 70 anos ou mais). PDP muitas vezes não é corrigido pela cirurgia de catarata, pois a própria cirurgia cria inhomogeneidades na córnea, o assento do implante dentro da cápsula da lente é imperfeito, e muitos desenhos de lentes, ao mesmo tempo em que abordam algumas questões como a presbitopia, criam outras como spoking e halos. Por exemplo, Buckhurst et al. mostraram que a dispersão intraocular era a mesma entre diferentes designs de lente intraocular clara (IOL), mas que as lentes multifocais criaram PDP10significativos .

O primeiro halômetro projetado para medir precisamente halos/raios visuais foi descrito em 1924 por Robert Elliot. O dispositivo era essencialmente uma lâmpada em uma caixa com uma pequena abertura e uma regra de slides (mesmo versões anteriores usavam desenhos dos efeitos visuais das velas). Várias variações desse temaseguiram 9 até que um dispositivo chamado Aston Halometer finalmente chegou ao mercado. Este dispositivo10,11 é baseado em um LED branco brilhante no centro de um computador tablet (os sujeitos identificam letras ao redor do tablet à medida que se movem centrífugas em passos de 0,5%).. Como observado anteriormente, um desafio com este design é que os LEDs brancos não são uma grande combinação para o sol. Outra é simplesmente que a fonte (um único LED) não é suficientemente brilhante para induzir halos significativos e raios de brilho. Os pesquisadores impuseram folhas de oclusão de Bangeter (essencialmente um difusor) para aumentar a dispersão de luz (e diminuir reflexos especulais da superfície do comprimido). No entanto, isso corre o risco de confundir a fonte (ou seja, grande parte da dispersão vem do difusor e não das inhomogeneidades dentro do próprio olho – a própria variável que precisa ser quantificada). O redesenho do halômetro tem vários recursos destinados a resolver essas questões. Primeiro, ele usa xenônio de banda larga como um simulador solar12 e usa o método de abertura original introduzido por Elliot com pinças centradas em precisão.

O escudo de luz que forma a abertura central tem a vantagem adicional de que pode ser separado em duas aberturas menores que podem ser lentamente separadas para medir a propagação da luz (essencialmente, uma função de propagação de ponto derivada comportamentalmente; ver Figura 4). Este design tem sido usado em vários estudos recentes para avaliar as características ópticas das lentes de contato fotocrômicas13. Juntos, medindo o diâmetro de halos e raios, a distância mínima entre duas fontes de luz (propagação da luz) e acuidade do brilho, aborda não só que um paciente sofre de brilho usando condições do mundo real, mas também como. Os efeitos comportamentais da dispersão da luz dentro do olho não são um fenômeno unitário4,14,15. Cada uma dessas variáveis explica um aspecto relativamente único da variância na função visual. Halos, por exemplo, resultam da dispersão da luz dianteira decorrente principalmente da lente cristalina. Os raios (essencialmente coroa ciliar) decorrem de difração e aberrações que surgem de pequenas partículas espalhadas ao longo do caminho óptico14,16.

Protocol

NOTA: Os procedimentos descritos no protocolo a seguir aderem a todas as diretrizes institucionais relativas à pesquisa do sujeito humano. Este estudo foi aprovado pelo conselho de revisão institucional da Universidade da Geórgia, e os procedimentos experimentais foram conduzidos de acordo com as Diretrizes de Boas Práticas Clínicas e os princípios éticos da Declaração de Helsinque. 1. Construindo o aparelho de acuidade do brilho NOTA: Um desenho conceitual do sistema é mostrado na Figura 5. Comece com uma tabela óptica e instale uma lâmpada de arco de xenônio de 1000 W com a fonte de alimentação associada na extremidade posterior do banco (ver a da Figura 5).NOTA: A melhor escolha para uma mesa óptica é uma prancha com uma grade de orifícios de montagem, comumente, a rosca de parafuso M6 em uma grade de 25 mm. O tamanho mínimo necessário é ~91 cm x 122 cm. Uma limitação com esses sistemas é que, se a saída de luz não for constante (dentro e entre as sessões), pequenas variações seriam interpretadas como variação nos limiares comportamentais. Portanto, certifique-se de que a fonte de alimentação seja altamente regulada com sensores de feedback óptico para garantir a saída constante de luz em sessões experimentais e ao longo do tempo. Instale a primeira lente em uma posição que colmule a luz da fonte (ver b da Figura 5),e introduza um elemento óptico para remover o calor dentro da óptica gerada pela fonte de luz intensa(Figura 5C).NOTA: Todas as lentes dentro do sistema são achromats plano-convexo com revestimento anti-reflexão. A distância focal eficaz é de ~100 mm, e o diâmetro é ~5 cm (ligeiramente maior do que a abertura de saída da fonte de luz). Filtros infravermelhos podem ser usados para remover calor, mas muitas vezes se intrometem no visível. Um banho de água é uma boa alternativa. No sistema atual, dois planos ópticos cercaram um tubo cheio de água. Introduza a próxima lente (ver d da Figura 5) dentro do sistema óptico para focar a luz a um pequeno ponto no filtro de densidade neutra circular de 100 mm (ver e da Figura 5),que atenua a luz sobre uma faixa linear de cerca de 2 unidades de tronco de densidade óptica. Determine a posição nominal do filtro usando uma leitura digital acoplado a um potencialiômetro (ver j da Figura 5). Use um radiômetro calibrado para determinar a quantidade real de luz transmitida que corresponde à posição do filtro circular e para confirmar periodicamente que a energia global dentro do sistema permanece constante ao longo do experimento.NOTA: Como a filtragem é feita sobre um gradiente, a luz precisa ser focada em uma área bastante pequena (4-9 mm2) ao passar pelo filtro circular (esta posição também é boa para desconcertante usando uma pequena abertura que só passa a luz focada). Use um obturador mecânico ou simplesmente um filtro de bloqueio e suporte para ocluir o estímulo entre ensaios (ver f da Figura 5). Adicione a próxima lente ao sistema, uma lente de colisão (ver g da Figura 5),colocada de tal forma que a luz se expanda para corresponder ao diâmetro de cada abertura de letra (10,16 cm), iluminando totalmente o optotipo (7,62 cm). Construa as aberturas da letra ou compre-as como estêncil metálicos: P, L, D, U, Z, E, T e F (ver h da Figura 5). Coloque as aberturas da letra em um rotador circular (para permitir uma fácil alternância entre as letras) com abas carregadas de mola e divots para bloquear cada letra no lugar para que não haja movimento da roda durante o experimento.NOTA: As aberturas de letras foram de aproximadamente 15 mm x 6 mm x 25 mm (~0,17°), e foram escolhidas por serem optotipos clássicos de Sloan e aproximadamente do mesmo tamanho. Neste sistema, a luminância medida na abertura da letra foi de 4000 lux; 40 lux quando medido no plano do olho. Em seguida, desconcertam o sistema de tal forma que os sujeitos só podem ver as aberturas de letras iluminadas (por exemplo, a luz intensa saindo de um “E”). Por exemplo, coloque a óptica do sistema em uma sala com o sujeito em uma sala adjacente. Posicione um buraco dentro da porta ao lado dos quartos e alinhe-o para que os sujeitos não possam ver o experimentador ou a luz perdida. Caso o participante não consiga ouvir as instruções do experimentador, adicione um sistema de interfone. Para garantir que a posição do olho em relação ao sistema visual seja bastante precisa, crie alguma forma de montagem de montagem de cabeça e queixo, use um copo de olho de borracha montado em um tubo preto (ambos montados em um carrinho móvel). Como feito neste protocolo, adicione uma montagem atrás do tubo para permitir o uso de lentes de ensaio para corrigir para erro refrativo usando lentes padronizadas (ou seja, sem coloração).NOTA: O uso de lentes de ensaio também permitirá o uso de um vidro “em branco” para garantir que os efeitos ópticos daqueles que não necessitaram de correção refrativa correspondam àqueles que necessitavam de óptica corretiva refrativa (ver i da Figura 5). Além disso, certifique-se de que a estação de visualização esteja protegida para que ela não se mova entre os sujeitos. Use um nível laser para garantir o alinhamento da peça ocular com a óptica (7 m do plano do olho). 2. Medição da acuidade de reconhecimento de brilho NOTA: No início de uma sessão experimental, é confirmado que todos os elementos ópticos dentro do sistema estão alinhados, a intensidade da luz (sem atenuação) está correta, e o olho do sujeito está na posição adequada. A tarefa é então explicada ao sujeito (identificação da letra), e os estímulos são apresentados em ordem aleatória em diferentes níveis de intensidade. O objetivo é encontrar a maior intensidade em que um sujeito ainda pode identificar corretamente letras individuais (com o limiar real definido probabilicamente a 75% de detecção correta, 6 corretos de 8). Use o método de limites (para chegar perto do limiar) e, em seguida, estímulos constantes para obter um valor preciso do limiar de acuidade de reconhecimento de brilho do sujeito.NOTA: Existem métodos psicofísicos mais precisos disponíveis (detecção de sinal, escolha forçada), mas este método foi usado com base no número de medidas e restrições de tempo. Use um gerador de letras aleatório para organizar as letras no volante em uma ordem única e aleatória. Use letras para as aberturas que são comumente encontradas em outras tarefas de reconhecimento (por exemplo, gráfico de Snellen, letras de Sloan).NOTA: As letras utilizadas no presente método foram P, L, D, U, Z, E, T e F. Antes de iniciar o protocolo, explique a natureza da tarefa experimental mostrando o tema estímulos suprathreshold. Certifique-se de que o assunto está ciente de que a tarefa é bastante simples: a carta pode ser vista ou não? Execute testes suficientes para gerar uma função psicométrica que permita a derivação de um limiar probabilístico preciso. 3. Construindo o dispositivo halômetro Utilize os mesmos passos 1.1-1.2 na configuração da tabela óptica para essas medidas. Certifique-se de que a luz da fonte ilumina a parte de trás do escudo de luz sobre um espaço suficiente (13-14 cm) para permitir a separação dos dois pontos. Instale o escudo de luz e certifique-se de que ele sirva como um defletor bloqueando a maior parte da luz proveniente da fonte de luz para que o sujeito apenas veja a luz proveniente da abertura e contenha uma pequena abertura (~4 mm) para as medidas de halo/spoke. Fixar um micrômetro digital na parte de trás do escudo de luz a ser usado para medir a separação física dos dois pontos de luz.NOTA: A abertura deve ser produzida por duas aberturas abutting e móveis (2 mm cada), e o escudo deve conter um defletor dobrável, de tal forma que, à medida que as aberturas são separadas, o defletor oclui a luz de passar entre eles. Para manter a consistência com este protocolo, certifique-se de que a saída de luz medida no escudo de luz seja de 10 cd/m2. De acordo com o esquema(Figura 2)13,coloque as pinças centralantes no espaço entre o escudo de luz e os sujeitos estabilizados posição da cabeça (um simples descanso do queixo e da testa). Certifique-se de que as mandíbulas da pinça estão alinhadas com a abertura de 4 mm e ~13-14 cm de altura.NOTA: É útil colocar algum material reflexivo no lado do assunto para que eles possam ser claramente vistos. As mandíbulas se movem igualmente do centro, e sua posição é indicada por uma escala vernier. Para manter a consistência com a configuração usada neste protocolo, verifique se o escudo de luz é ~100 cm e as pinças estão ~60 cm do plano do olho do sujeito. Ao fazer as medidas de dois pontos, use uma lente de comprimento focal longa. Determine a colocação exata desta lente final com base na distância focal e na distância do escudo de luz e do plano do olho do sujeito. Remova esta lente ao fazer as medidas de halo/spoke.NOTA: Uma lente plano-convexa acromática de 200 mm a 18 cm do plano do olho foi usada nesta configuração (isso coloca o olho no feixe de foco, mas não no plano de foco, o olho é anterior ao ponto focal final). Isso é usado porque indivíduos com acuidade muito boa e baixa dispersão podem muitas vezes ver dois pequenos pontos de luz abutting mesmo quando muito perto. A lente focalizando fará com que os pontos se sobreponham e ampliem a distância necessária para distinguir dois pontos. Use um padrão de reflectância branca colocado no olho e um radiômetro espectral telescópico para medir a saída de luz espectral, tanto radiometralmente quanto fotometricamente, para garantir que o espectro visível tenha as características desejadas (neste caso, luz solar simulada, Figura 2). Para monitorar a saída de energia com mais frequência e com um detector altamente sensível, use um radiômetro regular com uma foto-cabeça baseada em silício.NOTA: Tais dispositivos de medição de saída de luz produzirão tanto a forma espectral da curva quanto os valores fotométricos (medidos na mesma posição no próprio olho). 4. Geometria do brilho NOTA: Antes dos testes, foram fornecidos exemplos da aparência de halos e starbursts em cenas naturais (ver Figura 3). Uma vez que o assunto esteja alinhado, mova as mandíbulas da pinça até que ela apenas cerque o halo, e então até que ele esteja apenas na circunferência externa das explosões estelares ou raios. Obtenha o limiar, com uma média do spread de ambas as direções (de entrada para fora e para dentro). Ao iniciar as medidas de dois pontos, garantir a proximidade máxima das duas aberturas de 2 mm; note que o estímulo aparecerá como um único ponto de luz brilhante. Mova lentamente as duas aberturas separadas, quantificando a distância pelo micrometro digital voltado para trás, centrado nas aberturas. A partir do “ponto zero”, (abutting aberturas) pedem aos sujeitos para indicar quando o spread de cada ponto de luz não se sobrepõe (geralmente uma direção funciona bem aqui). Como algum erro pode ser encontrado se o sujeito ficar desalinhado com o sistema, utilize uma câmera de pequeno furo (com infravermelho) para garantir que o olho fique sempre na posição correta.

Representative Results

Para as medidas de acuidade do brilho, foram testados 20 jovens (idade média = 19 anos, desvio padrão (SD) = 1 ano) com boa acuidade. Os resultados mostrados na Figura 6 indicam a variação no número de letras vistas em um nível de intensidade relativamente brilhante. Outra abordagem para analisar os dados seria utilizar a identificação correta para gerar uma função psicométrica com limiar definido como 6 identificações de 8 (a energia com 75% de identificação correta). Como mostrado na Figura 6,há grande variação presente mesmo ao testar indivíduos jovens saudáveis. Os dados das medidas de halos e raios são mostrados na Figura 7A,B e são de uma amostra diferente de 23 jovens (idade média = 20 anos, SD = 4 anos). Ambas as amostras foram recrutadas da população estudantil da Universidade da Geórgia. Todos esses sujeitos apresentaram boa acuidade (20/20) e/ou foram corrigidos com lentes de contato claras. A distância mínima (mm) necessária para resolver dois pontos de luz como distinta (os limiares de dois pontos aqui) também foi medida. Esses dados são mostrados na Figura 8. Como visto na Figura 6, Figura 7e Figura 8, apesar da amostra ser tão homogênea (composta por observadores saudáveis relativamente jovens com boa visão), houve grande variação nas medidas comportamentais de dispersão. Isso sugere que as medidas clínicas padrão da função visual (por exemplo, acuidade) não conseguem quantificar muitos atributos visuais que provavelmente impactam o desempenho visual em condições do mundo real. Figura 1:Dois cenários de condução noturna. (A) Dispersão intraocular mínima dos faróis do carro com o pedestre na estrada claramente visível. (B) Alto dispersão intraocular dos faróis do carro, obscurecendo o pedestre na estrada. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 2: Gráfico representando a distribuição espectral da luz solar do meio-dia (vermelho), a fonte de luz da lâmpada de arco xenônio (preto) e uma fonte led branca alta brilhante (azul). Abreviação: LED = diodo emissor de luz. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 3: Exemplos de sintomas de PDP: raios (extrema esquerda), halos (esquerda) e starbursts (direita) e de dispersão de luz de 2 pontos (extrema direita). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 4: Representação semântica da função de propagação de pontos e ilustração visual dos faróis do carro. Energia relativa no eixo y e ângulo visual no eixo x; ilustração visual de como a separação entre dois pontos brilhantes de luz (faróis) é uma medida comportamental de sua largura. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 5: Um desenho conceitual do sistema de acuidade de brilho. Os componentes incluem (a) uma fonte de luz de xenônio, (b) lente de colisão, (c) banho de água, (d) lente focal, (e) filtro circular (filtro de densidade neutra de 100 mm), (f) suporte de filtro, (g) lente, (h) aberturas de letras em roda rotativa circular, (i) correção de refração (lentes de ensaio), (j) leitura digital do potentemetro do filtro circular. Abreviaturas: CL = lente de colisão; FL = lente de foco; L = lente; TL = lentes de ensaio. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 6: Um gráfico de colunas mostrando o número de letras que cada sujeito foi capaz de identificar quando a luminância do estímulo foi realizada em uma constante brilhante (energia absoluta, 16.392 cd/m2). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 7: Gráfico de coluna mostrando as diferenças individuais em uma amostra de 23 observadores jovens e saudáveis. (A) Diferenças individuais no gráfico de diâmetro de Halo. (B) Diferenças individuais no gráfico de diamater starburst. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 8: Um gráfico de coluna mostrando a distância mínima onde dois pequenos pontos de luz não se sobrepõem (limiares de dois pontos). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. 

Discussion

As consequências visuais da dispersão intraocular são frequentemente avaliadas como deficiência e desconforto gritante17,18. Esses métodos se concentram diretamente na disfunção e na leve dor que acompanha a luz intensa, mas não diretamente em como ela está desativando a visão. O como também é importante, no entanto, porque a dispersão intraocular não afeta apenas a visão quando é intensa. Mesmo uma imagem visual de baixa intensidade (por exemplo, baixa luminância, alvos de baixo contraste) pode ser degradada pela dispersão de luz. A óptica subjacente15 pode ser descrita pela razão Strehl, função de spread de ponto ou índice de difusão (em grande parte independente da luminância). Outro método, eficaz mesmo em menor luminância (10 cd/m2 nesta configuração), envolve a medição da separação de duas fontes de luz de ponto. Indivíduos com uma função de propagação de ponto mais ampla exigirão mais separação antes que dois pequenos pontos de luz pareçam distintos. O método de critério de Rayleigh de quantificar a propagação de duas pequenas fontes de luz de ponto tem uma longa história19. No presente caso, este método foi adaptado para aumentar sua validade ecológica (por exemplo, usando xenônio branco que simulava a luz solar do meio-dia).

A Figura 5 mostra um desenho conceitual do sistema de acuidade do brilho. Em essência, começa com uma fonte de luz branca brilhante que simula a luz solar (lâmpadas de xenônio são tipicamente uma boa escolha, 1000 watts fornecem intensidade suficiente). A luz da fonte é resfriada com um banho de água (transparente à luz visível) e depois manipulada por uma série de lentes que carregam luz em feixes focados e colididos. Um filtro de densidade neutra circular atenua a luz que é então transmitida através de aberturas em forma de letra. O sujeito se senta a uma distância fixa do estímulo isolado (~7 m) e vê o estímulo com um olho de cada vez (posição ocular fixada por um copo ocular). O que o sujeito vê é uma série de letras que são eles mesmos a fonte do brilho. Quando a luz é muito intensa para um determinado sujeito, a identificação correta consistente não é possível. Os limiares de acuidade do brilho podem ser definidos usando qualquer número de técnicas psicofísicas clássicas.

O design básico do halômetro é semelhante ao dispositivo de acuidade de brilho descrito acima e pode usar a mesma fonte de luz (um xenônio intenso) e a tabela óptica13. Os dois elementos que diferem são a introdução de um escudo de luz que contém pequenas aberturas móveis e pinças de precisão centralizando. A abertura no escudo de luz tem 4 mm de diâmetro e é retroiluminada pela fonte de luz. A ampla luz de banda que passa por este pequeno buraco cria uma fonte de ponto brilhante que se espalha (o padrão determinado pelas características ópticas do observador, então para alguns, ele fala mais, outros têm haloing mais difuso), e as pinças são usadas para medir essa geometria. A abertura de 4 mm no escudo de luz pode ser dividida em duas aberturas menores (2 mm cada) que podem ser lentamente separadas até que a propagação de cada um não se sobreponha. Essa distância (rastreada por um micrômetro no escudo de luz) é usada como função de spread de ponto derivada comportamentalmente (limiares de dois pontos).

Os diâmetros do halo (luz difusa ao redor da fonte de ponto) e starburst (raios concêntricos irradiando para fora da fonte de ponto) foram determinados usando o método de limites (em modos ascendentes e descendentes). O pesquisador moveu as mandíbulas da pinça (para fora do centro) até que o sujeito indicou que os guias apenas cercavam o halo ou a explosão estelar. Ao fazer as medidas de dois pontos, as duas pequenas aberturas de abutting são movidas lentamente separadas (horizontalmente), e os sujeitos indicam quando a propagação de cada ponto de luz não se sobrepõe (por exemplo, quando percebem pela primeira vez um pequeno espaço negro entre os dois pontos). Um esquema técnico do sistema foi descrito por Hammond et al.13.

Medir a forma como a luz se espalha instrui a natureza (e correção) do problema. Starbursts (raios periféricos), halos e deficiência e desconforto têm características individuais. Quando o olho é comprometido pelo envelhecimento, doença9, ou cirurgia8, esses fenômenos ópticos também mudam de formas distintas. Halos, por exemplo, são frequentemente vistos como um véu relativamente homogêneo, enquanto as explosões estelares tendem a não ser homogêneas e se estendem até a periferia. Este padrão é demonstrado claramente por Hammond et al.13.

Esses padrões diferentes implicam a necessidade de diferentes tipos de correção7. Por exemplo, pigmentos maculares (pigmentos amarelos concentrados na mácula) têm se mostrado úteis para corrigir o brilho central (véu leve na linha de visão)20. No entanto, como esses pigmentos estão apenas dentro e ao redor da fovea da retina, eles não influenciam a dispersão da luz fora dessa área21. Para isso, a filtragem na porção mais anterior do olho é desejável, como com o uso de óculos coloridos22,lentes de contato13ou implantes intraoculares23. Sendo todas as coisas iguais, indivíduos com acuidade de brilho ideal podem discernir letras em intensidades muito maiores do que aquelas com baixa acuidade do brilho.

Estudos anteriores também mostraram que as medidas de dispersão de luz não se correlacionam bem com métricas mais comumente medidas, como a acuidade visual4. Isso motivou o desenvolvimento de um método de dispersão de luz que foi convolved diretamente com julgamentos de acuidade (análogo a um Gráfico de Snellen). Os métodos anteriores baseavam-se na detecção ou resolução (por exemplo, vendo barras individuais dentro de grades de frequência variada) em oposição ao reconhecimento. No entanto, a acuidade de reconhecimento, como outras formas, depende do contraste entre dois elementos dentro de uma imagem. A dispersão de luz pode degradar essa diferença e foi a medida dependente nas atuais avaliações de acuidade do brilho. Como mostrado pelos resultados empíricos desta amostra jovem, em grande parte homogênea, todas as coisas iguais, há grandes diferenças individuais na forma como a dispersão de luz afeta a função visual em condições do mundo real.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores gostariam de reconhecer a Dra.

Materials

Glare Recognition Acuity: *Indicates handmade equipment
100 mm Circular Neutral Density Filter Edmund's Optical Stock #54-082
1000W xenon arc lamp Bulb) Newport Model 6271
Breadboard optics table Newport Model IG-36-2
*Chin rest assembly
*Circular rotator and letter apertures Letter apertures can be constructed or purchased as metal stencils
*Digital potentiometer and readout This simply supplies a nominal readout for the position of the circular wedge (essentially a voltmeter connected to a potentiometer)
Plano-convex achromatic lenses Edmund's Optical Model KPX187-C 100 mm EFL, anti-reflective coating in the visible, 50.8 mm diameter (mounting is also available from this supplier)
Radiometer Graseby Optronics United Detection Technology (UDT) Model S370
Research arc lamp housing and power supply Newport Model 66926
Spectral radiometer PhotoResearch Inc PR650
Trial lenses Premier Ophthalmic Services SKU: RE-15015
*Water bath Two optical flats enclosing a cylindrical tube filled with water containing a small amount of formalin
Halometer: *Indicates handmade equipment
1000 W xenon arc lamp Same as above
Arc lamp power supply Same as above
Breadboard optics table Same as above
*Calipers
*Chin and forehead rest
Digital micrometer Widely available
*Light shield Must be able to serve as a baffle, equipped with a collapsible baffle, equipped with two movable apertures (2 mm each)
Plano-convex achromatic lens Edmund's Optical 200 mm Effective Focal Length
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Nightingale, J., Hammond, B. R. Measuring the Behavioral Effects of Intraocular Scatter. J. Vis. Exp. (168), e62290, doi:10.3791/62290 (2021).
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