Summary

Teste de Acuidade de Movimento para Medição de Acuidade de Campo Visual com Formas Definidas por Movimento

Published: February 23, 2024
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Summary

Um novo teste de acuidade baseado em movimento que permite a avaliação do processamento visual central e periférico em indivíduos com baixa visão e saudáveis, juntamente com óculos que limitam a visão periférica compatíveis com protocolos de ressonância magnética, são descritos aqui. Este método oferece uma avaliação abrangente da visão para deficiências funcionais e disfunções do sistema visual.

Abstract

As medidas padrão de acuidade visual dependem de estímulos estacionários, sejam letras (gráficos de Snellen), linhas verticais (acuidade vernier) ou gráficos de grade, processados pelas regiões do sistema visual mais sensíveis à estimulação estacionária, recebendo entrada visual da parte central do campo visual. Aqui, uma medida de acuidade é proposta com base na discriminação de formas simples, que são definidas pelo movimento dos pontos nos cinematogramas de pontos aleatórios (RDK) processados por regiões visuais sensíveis à estimulação de movimento e recebendo entrada também do campo visual periférico. No teste de acuidade de movimento, os participantes são solicitados a distinguir entre um círculo e uma elipse, com superfícies correspondentes, construídas a partir de RDKs e separadas do RDK de fundo por coerência, direção ou velocidade dos pontos. A medição da acuidade é baseada na detecção de elipse, que a cada resposta correta se torna mais circular até atingir o limiar de acuidade. O teste de acuidade de movimento pode ser apresentado em contraste negativo (pontos pretos sobre fundo branco) ou em contraste positivo (pontos brancos sobre fundo preto). As formas definidas por movimento estão localizadas centralmente dentro de 8 graus visuais e são cercadas por um plano de fundo RDK. Para testar a influência das periferias visuais na acuidade medida centralmente, é proposto um estreitamento mecânico do campo visual para 10 graus, usando óculos opacos com orifícios localizados centralmente. Este sistema de estreitamento fácil e replicável é adequado para protocolos de ressonância magnética, permitindo investigações adicionais das funções da entrada visual periférica. Aqui, uma medição simples da percepção de forma e movimento simultaneamente é proposta. Este teste simples avalia as deficiências visuais dependendo das entradas do campo visual central e periférico. O teste de acuidade de movimento proposto avança a capacidade dos testes padrão de revelar funções de visão sobressalentes ou mesmo fortalecidas em pacientes com sistema visual lesionado, que até agora permaneciam não detectados.

Introduction

A maioria dos testes visuais disponíveis é direcionada para examinar as características processadas pela visão central, contando com a entrada derivada da retina central1. A retina central tem a população mais densa de fotorreceptores de cone para acuidade visual máxima e não possui fotorreceptores de bastonetes, que dominam a retina periférica2. A presença de fotorreceptores densamente compactados também se reflete em um aumento da densidade de células ganglionares, o que significa que um número maior de axônios é direcionado para o nervo óptico e, eventualmente, para o córtex visual. Fora da fóvea em direção à periferia, os bastonetes superam o fotorreceptordo cone 3. Com os corpos mais largos dos bastonetes e o mosaico mais esparso de fotorreceptores, a retina periférica responde principalmente à visão noturna e à consciência do movimento4.

Classicamente, acreditava-se que o processamento visual, dependente da estimulação da parte central do campo visual, é dedicado à análise fina de objetos estacionários, e sua parte periférica é especializada em detectar movimento e trazer objetos para a visão central foveal, onde é posteriormenteanalisado 5,6. No entanto, agora temos evidências emergentes mostrando que, no nível cortical, a análise fina da via estacionária não está totalmente separada da sensível ao movimento 6,7,8. O teste de forma e percepção de movimento simultaneamente é classicamente realizado usando grades móveis9 e padrões de vidro10 e também movimentos de anéis concêntricos11. Nosso objetivo é introduzir um teste que se aproxime da vida normal das pessoas com deficiência visual, que possa diminuir suas frustrações e dar esperança, mostrando-lhes explicitamente que algumas características de seu processamento visual ainda podem ser preservadas e até fortalecidas. O teste de acuidade de movimento proposto baseado em cinematogramas de pontos aleatórios (RDKs) combina análise de percepção de movimento e forma e, simultaneamente, testa o funcionamento da percepção de movimento e forma. Dentro do teste de acuidade de movimento, existem muitas possibilidades de características psicofísicas a serem testadas, como diferentes velocidades, direções e contrastes dos RDKs. Ao alterar os parâmetros, podemos manipular a força da estimulação, seja específica para o processamento central ou periférica. Por exemplo, a detecção de objetos em movimento rápido é uma característica bem descrita específica para o processamento visual periférico12, enquanto o processamento dos escuros no fundo claro é preferencialmente processado pela visão central13. Esse teste foi realizado inicialmente em pacientes com degeneração retiniana de fotorreceptores, localizados especificamente na retina central ou periférica14. A retinite pigmentosa (FR) manifesta-se com dano periférico e prevalece em ~1/5000 pacientes em todo omundo15. A doença de Stargardt (STGD), com prevalência de ~1/10000, é a causa mais comum de degeneração macular juvenil (DM)16. Danos aos fotorreceptores na retina central, como na degeneração macular ou na retinite pigmentosa na retina periférica, resultam em perdas de campo visual correspondentes. Essas perdas de campo visual são refletidas nas deficiências das características específicas das regiões do sistema visual17. É importante ressaltar que as regiões do sistema visual que recebem informações de partes não afetadas da retina também são afetadas. Foi demonstrado anteriormente em modelos animais de degeneração macular18 que, após o dano da retina central binocular, não apenas a acuidade é agravada, mas a percepção do movimento, uma característica característica do processamento periférico, é reforçada. O teste de acuidade de movimento descrito aqui fornece uma visão importante para o planejamento de procedimentos de reabilitação visual. Uma visão completa da interação entre as partes central e periférica do campo visual tem um papel crucial na compreensão de como as funções perdidas podem ser assumidas pelas partes sobressalentes do sistema visual e como esse processo pode ser apoiado por procedimentos de reabilitação de treinamento visual. Em linha, o conhecimento de como a degeneração regional da retina afeta o processamento visual, especialmente além de suas partes danificadas, ainda permanece incompleto. Os testes ópticos são baseados nas medições das características de forma estacionária. Por exemplo, as medições de acuidade visual dependem de estímulos estacionários, sejam letras (gráficos de Snellen), gráficos de grade ou gráficos de acuidade vernier.

Com o objetivo de ampliar a percepção da dinâmica entre a visão central e periférica em olhos saudáveis e olhos com funções visuais centrais/periféricas prejudicadas, foi introduzido um teste de acuidade baseado em movimento que mede a percepção de forma e movimento simultaneamente. O teste de acuidade de movimento é baseado na detecção de formas localizadas centralmente em contraste negativo ou positivo (pontos escuros ou claros), uma elipse e um círculo com superfícies correspondentes, construídos a partir de cinematogramas de pontos aleatórios (RDK) e separados do mesmo fundo RDK por velocidade, coerência ou direção. A acuidade é medida como a diferença mínima percebida entre as dimensões do círculo e da elipse, e os resultados são dados em graus visuais nos quais o sujeito para para perceber a diferença. Além disso, para verificar se o contraste de luminância influencia a acuidade de movimento medida, os estímulos podem ser apresentados em negativo (pontos pretos sobre fundo branco) ou em contraste positivo (pontos brancos sobre fundo preto). Todas as informações disponíveis sobre o processamento do contraste positivo (tipo ON) e do contraste negativo (tipo OFF) no sistema visual são provenientes da estimulação estacionária do campo visual central19,20. Mas como o processamento periférico de sinais de movimento depende do contraste permanece bastante desconhecido14,21. Foi estabelecido apenas que a sensibilidade a altas velocidades é específica para o processamento periférico, enquanto o processamento de movimento central envolve velocidades lentas em frequências espaciais mais altas apresentadas em contraste positivo (tipo ON)12. As versões de contraste positivo e negativo dos estímulos de acuidade de movimento, bem como a capacidade de modificar a velocidade dos pontos, bem como a coerência ou direção, são cruciais para uma descrição mais detalhada do campo visual completo. Além disso, um estreitamento mecânico do campo visual para 10 graus centrais é proposto usando óculos com lentes substituídas por opacas com orifícios localizados centralmente. Este sistema de estreitamento facilmente replicável, adequado para protocolos de fMRI e TMS, permite investigações adicionais das funções da entrada visual periférica e como as periferias visuais influenciam a acuidade medida centralmente. Um sistema semelhante foi inicialmente validado em estudos anteriores14, nos quais se verificou que os testes de acuidade de movimento em contraste negativo e em movimento rápido, ativando fortemente as periferias visuais, são os mais difíceis para todos os participantes. Para pacientes com doença de Stargardt, eles eram incontroláveis. É importante ressaltar que a atenuação da estimulação da periferia visual, diminuindo a velocidade dos RDKs, melhora os limiares de acuidade em todos os indivíduos testados. Em conclusão, propomos a tarefa com medição da acuidade de movimento com base na discriminação de forma simples. Portanto, os resultados são diretos e fáceis de entender também para os pacientes e seus cuidadores. O teste de acuidade de movimento apresentado aqui também é dirigido para usuários fora da academia. A tarefa é fácil de explicar para uma ampla gama de idades e grupos de pacientes.

Protocol

Todos os procedimentos foram realizados seguindo as diretrizes e regulamentos relevantes e foram aprovados pelo Comitê de Ética da WUM (KB/157/2017). O consentimento por escrito foi obtido de todos os participantes, garantindo que eles entendessem o objetivo geral do experimento e que entendessem a inclusão de seus dados para fins de análise estatística. Todos os estímulos visuais apresentados são gerados usando um aplicativo de desktop baseado em Java (Viscacha2) criado para o propósito desses experimentos. …

Representative Results

A tarefa de acuidade de movimento gera, para cada participante, um arquivo de resultados para cada procedimento de estímulo. Um arquivo de log exemplar para um participante do teste foi incluído no repositório dentro da pasta doc. Da linha 1 à linha 31, várias configurações são relatadas, como o nome do paciente e as configurações. O bloco de tarefas começa na linha 34 e relata informações importantes necessárias para uma análise posterior: hora do evento, tipo de evento, tentativa, duração, seleção, c…

Discussion

Aqui, um novo método é descrito para medir a acuidade do movimento visual usando um conjunto de estímulos baseados em cinematogramas de pontos aleatórios. O resultado é dado como uma diferença mínima percebida entre um círculo e uma elipse, e permite ver quando o sujeito parou de distinguir formas umas das outras. Quanto menor a diferença alcançada, melhor a acuidade: significa que o sujeito ainda pode detectar onde está o círculo, mesmo que seja quase idêntico à elipse. O teste de acuidade de movimento aqu…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

O protocolo foi conduzido no Laboratório de Imagens Cerebrais do Instituto Nencki de Biologia Experimental, Varsóvia, Polônia e foi apoiado por uma bolsa 2018/29/B/NZ4/02435 do Centro Nacional de Ciências (Polônia) concedida a K.B e J.S.

Materials

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

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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).

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