מסגרת תצוגה מותנית מבט למחקר למידה תפיסתית עם אובדן ראייה מרכזי מדומה

אנו מציגים פיתוח של מסגרת תצוגה מותנית מבט המיועדת למחקר תפיסתי ואוקולומוטורי המדמה אובדן ראייה מרכזי. מסגרת זו ניתנת להתאמה במיוחד לחקר אסטרטגיות התנהגותיות ואוקולומוטוריות מפצות אצל אנשים החווים אובדן ראייה מרכזי מדומה ופתולוגי כאחד.

ניוון מקולרי (MD) הוא אחד הגורמים המובילים לפגיעה בראייה בעולם המערבי. חולים עם MD נוטים לפתח אסטרטגיות תנועת עיניים ספונטניות כדי לפצות על אובדן הראייה שלהם, כולל אימוץ מיקום רשתית מועדף, או PRL, אזור היקפי חסוך בו הם משתמשים בתדירות גבוהה יותר כדי להחליף את הגומה הפגועה. עם זאת, לא כל המטופלים מצליחים לפתח PRL, וגם כאשר הם מצליחים, זה עשוי לקחת להם חודשים. נכון לעכשיו, לא קיים טיפול שיקומי בתקן זהב, ומחקר MD מעוכב עוד יותר על ידי סוגיות של גיוס, היענות ותחלואה נלווית. כדי לסייע בטיפול בבעיות אלה, גוף הולך וגדל של מחקרים השתמש בתצוגות מונחות מעקב עיניים ותלויות מבט בפרדיגמת אובדן ראייה מרכזית מדומה אצל אנשים עם ראייה שלמה. בעוד שאובדן ראייה מדומה שונה מבחינה איכותית מאובדן ראייה מרכזי פתולוגי, המסגרת שלנו מספקת מודל מבוקר ביותר שדרכו ניתן לחקור תנועות עיניים מפצות ולבדוק התערבויות שיקומיות אפשריות בראייה ירודה. על ידי פיתוח מסגרת מקיפה, במקום להסתמך על משימות מבודדות ומנותקות, אנו יוצרים סביבה מגובשת שבה אנו יכולים לבחון השערות בקנה מידה גדול יותר, מה שמאפשר לנו לבחון אינטראקציות בין משימות, להעריך את השפעות האימון על פני מדדים מרובים ולבסס מתודולוגיה עקבית למחקר עתידי. יתר על כן, משתתפים במחקרי סימולציה של אובדן ראייה מרכזי מראים דמיון בהתנהגויות הפיצוי האוקולומוטוריות שלהם בהשוואה לחולים עם MD. כאן, אנו מציגים מסגרת לביצוע מחקרים מותני מבט הקשורים לאובדן ראייה מרכזי מדומה. אנו שמים דגש על השימוש במסגרת לבדיקת ביצועים התנהגותיים ואוקולומוטוריים של אנשים בריאים במגוון רחב של משימות תפיסתיות הכוללות רמות שונות של עיבוד חזותי. אנו דנים גם כיצד ניתן להתאים מסגרת זו לאימון חולי MD.

ניוון מקולרי (MD) הוא הגורם העיקרי ללקות ראייה ברחבי העולם, והוא צפוי להשפיע על 248 מיליון אנשים ברחבי העולם עד 2040¹. MD בשלב מאוחר מאופיין בפגיעה בקולטני האור במרכז שדה הראייה (fovea). לאובדן ראייה מרכזית יש השפעות חמורות על משימות יומיומיות המסתמכות על ראייה מרכזית, כגון ניווט², קריאה³ וזיהוי פנים⁴. ההשלכות של MD משפיעות מאוד על איכות חייהם של אנשים אלה⁵ ומובילות להשלכות פסיכולוגיות שליליות⁶. מטופלים עם MD, ללא הראייה המרכזית שלהם, עשויים לפתח באופן ספונטני אסטרטגיות אוקולומוטוריות מפצות הכוללות שימוש באזור רשתית היקפי כדי להחליף את הגומה (איור 1). אזור זה, המכונה מיקום הרשתית המועדף (PRL)⁷, מאומץ לעתים קרובות על ידי מטופלים במשימות הכוללות קיבוע, קריאה וזיהוי פנים. ישנן עדויות לכך שה-PRL, בחולים עם MD, לקח על עצמו את תפקידי ההפניה האוקולומוטורית של הגומה ^8,9. יתר על כן, שינויים בקשב ובשליטה קוגניטיבית נצפים בחולים עם אובדן ראייה מרכזי, מה שמרמז על קשר בין אובדן ראייה לתפקודים קוגניטיביים¹⁰.

איור 1. המחשה של החוויה התפיסתית של אנשים עם ראייה בריאה וחולי ניוון מקולרי עם סקוטומה פוביאלית. סקוטומה פוביאלית מובילה לאובדן ראייה מרכזי בחולים עם ניוון מקולרי. אנשים מסוימים יכולים לפצות חלקית על אובדן הקלט החזותי לגומה על ידי שימוש במיקום רשתית היקפי, המוגדר כמיקום רשתית מועדף (PRL). בחולים שפיתחו PRL, זה משמש לעתים קרובות לקיבוע אקסצנטרי ובמהלך משימות יומיומיות. מיקום הרשתית, הצורה והגודל של ה-PRL יכולים להשתנות מאדם לאדם. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

אמנם לא קיימת התערבות בתקן זהב כדי לשחזר אובדן ראייה או לפצות על אובדן ראייה מרכזית, גישות ניסיוניות מאופטומטריה, ריפוי בעיסוק ומדעי הראייה נבדקות כדי לשפר את הפיצוי באמצעות ראייה היקפית^11,12. גישות אוקולומוטוריות מתמקדות בלימוד מטופלים לשפר את השליטה והקואורדינציה של תנועת העיניים, כולל ללמד אותם להשתמש ב-PRL הולם^{יותר 11,12,13,14,15} בעוד שהתערבויות תפיסתיות מתמקדות בשיפור יכולות הראייה ההיקפית הכללית או הראייה בתוך ה-PRL, תוך התגברות חלקית על מגבלת הראייה ההיקפית 16,17,18^,19,20. מחקרים אחרונים השתמשו בתצוגה מותנית מבט המבוססת על מעקב עיניים כפרדיגמה לחקר תנועות העיניים באובדן ראייה מרכזי 21,22,23,24,25,26,27,28,29. גישה זו, המשתמשת בסקוטומה מדומה (כלומר, אוטם לחסימת האזור המרכזי של שדה הראייה) באנשים בריאים (איור 1), מקלה על בעיות של גיוס ותאימות, תוך מתן שליטה גבוהה על מספר פרמטרים, כגון גודל וצורת הסקוטומה, ובכך מציעה אלטרנטיבה מבטיחה למעורבות ישירה של חולים עם MD. בעוד שקיימים מספר הבדלים בין אובדן ראייה מרכזי לבין סקוטומה מדומה^30,31, ניתן לראות חלק מההתנהגות האוקולומוטורית שנצפתה בראשון, כגון התפתחות PRL, ב-27,30,32 האחרון, מה שמרמז על כך שניתן לעורר היבטים מסוימים של אסטרטגיות אוקולומוטוריות מפצות על ידי פרדיגמה מותנית מבט זו. חשוב לציין, אובדן ראייה מרכזי מדומה מספק מסגרת רחבה לחקר פלסטיות הן במערכת הראייה הבריאה והן לאחר אובדן ראייה מרכזי.

כאן, אנו מציגים את התכנון, הפיתוח והשימוש במסגרת תלוית-מבט שיכולה לשמש לבדיקת ביצועים תפיסתיים, אוקולומוטוריים וקשביים אצל אנשים בריאים, ועם שינויים מסוימים, בחולי MD (איור 2). אנו מפרטים גם את השיקולים הטכניים והפסיכופיזיים הנלווים להכשרה היקפית מותנית מבט. אתגר טכני מרכזי כרוך ביצירת תפיסה של תנועת חביון חלקה וקצרה של הסקוטומה³³. חביון קצר זה מתקבל על ידי בחירת התקני תצוגה מתאימים, עוקבי עיניים ומערכות הפעלה 34,35,36. עבודות קודמות תיעדו כיצד כל פיסת חומרה מוסיפה חביון³⁷ ואסטרטגיות להפחתת ההשהיה הכוללת, התאמה למצמוץ ותנועות עיניים איטיות³³. היבט חדש של הפרדיגמה שלנו הוא הסט המגוון של משימות הכשרה והערכה במסגרת אחת למחקר תפיסתי באוכלוסיות בריאות ומטופלות כאחד. המסגרת מאפיינת רמות מרובות של עיבוד חזותי המושפעות מאובדן ראייה מרכזי, במיוחד ראייה ברמה נמוכה, ראייה ברמה גבוהה יותר, קשב, שליטה אוקולומוטורית ושליטה קוגניטיבית. בדיקות ראשוניות שנערכו באמצעות גרסה מותאמת של גישה זו הראו עדויות לשיפור בחדות הראייה הן בבקרות הבריאות והן באוכלוסיית המטופלים³².

איור 2. גישה רב מימדית לחקר הפלסטיות במערכת הראייה, ושיקום הראייה בניוון מקולרי. המחשה של ממדים הקשורים זה בזה כגון תפיסה חזותית, אוקולומוטור ושליטה קוגניטיבית התורמים לעיבוד חזותי ומושפעים מאובדן ראייה מרכזי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

כל המשתתפים היו אנשים בריאים עם חדות ראייה של 20/40 ומעלה וללא בעיות ראייה ידועות. שתי המשתתפות המייצגות הן נשים, וגילן 27 ו-24. כל המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת, והמחקר קיבל אישור מועצת הביקורת המוסדית (IRB) באוניברסיטת אלבמה בברמינגהם.

1. זיהוי מערכת אידיאלית לסימולציה של מחקר אובדן ראייה מרכזי

1. זהה מערכת המשדרת ביעילות מידע ממעקב העין לתוכנת יצירת הגירויים בלולאה רציפה. השתמש בשיטות המתוארות^ב-37 כדי למדוד את ההשהיה של שילובים שונים של מערכות כדי לזהות את זו עם ההשהיה הנמוכה ביותר.
   הערה: השוואה של ההשהיה המשולבת של ארבעה שילובים שונים של מערכות הכוללות שני עוקבי עיניים (EyeLink 1000 Plus Tower Mount ו-TRACKPixx3), שני התקני תצוגה (צג CRT (קצב רענון = 100Hz) ו-Display++ (קצב רענון = 120Hz)) יחד עם שתי מערכות הפעלה (Windows 10 ו-Mac iOS) מוצגת באיור 3. כל שילוב נמדד 20 פעמים. התוצאות הראו שהשהיית המערכת הייתה הנמוכה ביותר כאשר נעשה שימוש במעקב אחר העיניים Vpixx TrackPixx3 בשילוב עם מערכת ההפעלה Windows 10.

איור 3: השוואת שיהוי על פני שילובים שונים של צגים, התקני מעקב עיניים ומערכות הפעלה. עמודות מייצגות את סטיית התקן ± 1 על פני 20 החזרות לכל שילוב. ננקטו אמצעים עם טלפון מערכת הפעלה Mac במצב הילוך איטי, שהגיע לקצב רענון של 240 הרץ. TP/CRS/Win שונה סטטיסטית מ-E1000/CRT/Mac (t(38)=9.53, p<0.001), E1000/CRS/Mac (t(38)=16.24, p<0.001) ו-E1000/CRS/Win (t(38)=3.94, p<0.001). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

2. היכרות המשתתפים עם אובדן ראייה מרכזי מדומה באמצעות תצוגה מותנית מבט

הערה: מרכיב בסיסי בהדמיית אובדן ראייה מרכזי הוא להכיר למשתתפים את התצוגה המותנית במבט. ללא היכרות מתאימה, מדדים של יכולות יכולים להתבלבל על ידי המאמץ של המשתתפים לנווט בתצוגה מותנית המבט. מספר שלבים מרכזיים בפרוטוקול מבטיחים היכרות מספקת עם התצוגה המותנית במבט כדי להיות מסוגל למדוד ביצועים חזותיים בצורה מהימנה.

1. ספקו למשתתפים הוראות אור-קוליות לגבי המשימה שהם יבצעו במהלך מפגש מסוים. עבור כל משימה, יש הוראות וידאו ייעודיות עם צילומי מסך מהמשימה בפועל. לאחר מכן, הסבירו את ההוראות בעל פה כדי להבטיח שלמשתתף יש הבנה טובה למה לצפות במשימה נתונה.
2. ספק למשתתפים ניסויי תרגול לפני תחילת כל אחת מהמשימות העיקריות. זה מספק הזדמנות להבהיר כל שאלה הקשורה למשימה.
3. במהלך הביקור הראשוני, לפני ביצוע משימות מותנות מבט, בצעו אימוני קיבוע על המשתתפים, שם הם לומדים למקם את הסקוטומה המדומה שלהם בתוך קופסה מרכזית לבנה על המסך לפרקי זמן משתנים עם סובלנות מרחבית גוברת במהלך הניסויים, תוך התעלמות מהסחות דעת שעשויות להופיע על המסך.
4. בנוסף, בצע משימת אינדוקציה של PRL על המשתתפים, שנועדה לקדם התפתחות של התנהגות דמוית PRL. במשימה זו, גרמו למשתתפים לצפות בדיסקה אטומה הממוקמת באופן אקראי על המסך המכסה מטרה (לדוגמה, Landolt C) ולהזיז את הסקוטומה קרוב לדיסקה האטומה כדי לחשוף את המטרה.
   הערה: ניתוח אוקולומוטורי של משימה זו יכול להצביע על מיקום מוקדם דמוי PRL שיכול לשמש מאוחר יותר כמוקד אימון. בפרדיגמה ניסויית זו, הסקוטומה המרכזית המעגלית החליפה את זווית הראייה של 10 מעלות. שלבים אלה מאפשרים למשתתפים להכיר את התצוגה מותנית המבט ולהכין אותם לבצע מגוון רחב של הערכות תפיסתיות ומשימות אימון באמצעות הראייה ההיקפית שלהם.

3. פיתוח הוראות יעילות

הערה: הוראות ממלאות תפקיד מכריע בהדרכת המשתתפים כיצד להגיב לגירויים ולנהל את הסקוטומה המדומה שלהם במהלך משימות שונות. ההוראות המתאימות חייבות להיות יסודיות וברורות כדי למנוע בלבול. יש לחזור על ההוראות לפי הצורך כדי להבטיח הבנה.

1. סרטוני הדרכה
   1. הדגמה חזותית: ספק סרטונים שמדגימים חזותית כל שלב במשימה. סרטונים צריכים להמחיש בבירור כיצד לנהל את הסקוטומה המדומה כראוי במהלך המשימה וכיצד להגיב לגירויים.
   2. קריינות: ספק תסריט תמציתי שפותח כדי ללוות את ההדגמה החזותית שמסבירה את התהליך במונחים פשוטים. ודא שהשפה קלה להבנה והימנע מטרמינולוגיה טכנית.
2. הוראות מילוליות כתובות
   1. עקביות: השתמש בתסריט סטנדרטי להוראות מילוליות כדי להבטיח עקביות בין מפגשים ומשתתפים שונים. דוגמה: במהלך המשימה, יהיו הפסקות מרובות כדי להניח את העיניים. במהלך ההפסקות הללו, הקפידו לשמור על הראש על משענת הסנטר. כאשר אתה מוכן להמשיך במשימה, לחץ על מקש הרווח והמשימה תתחיל שוב.
   2. בהירות: דברו לאט וברור - הקפידו להדגיש את כל ההיבטים החשובים של המשימה.
3. הוראות חזותיות
   1. הוראות על המסך: ספק הדרכה כתובה על המסך שהמשתתפים יכולים לקרוא לפני ובמהלך השלמת המשימות. השתמש במשפטים קצרים לבהירות עם עזרים חזותיים כדי להדגים גירויים שהמשתתף עשוי להיתקל בהם במהלך כל משימה.

4. עיצוב ויישום משימות הערכה

הערה: משימות שתוכננו במסגרת זו מחולקות באופן כללי לשתי קטגוריות עיקריות: (1) משימות תנועת עיניים חופשית ו-(2) משימות מוגבלות קיבעון. במשימות תנועת העין החופשית, תנו למשתתפים לבצע תנועות עיניים על פני המסך כדי לזהות מטרות המופיעות במיקומים אקראיים על המסך (או כדי לקרוא טקסט), בעוד שבמשימות מוגבלות קיבעון, בקשו מהמשתתפים לשמור על קיבעון בתוך קופסה לבנה מרכזית לאורך כל המשימה ולהשתמש בראייה ההיקפית שלהם כדי לשפוט. איור 4 מציג משימות ותיאורים לדוגמה עבור כל קטגוריה. מידע מפורט יותר על המשימות ניתן למצוא^ב-38.

איור 4: ייצוג חזותי של משימות הערכה שונות שתוכננו באמצעות המסגרת. המשימות מסווגות באופן כללי למשימות תנועת עיניים חופשיות, כאשר הסקוטומה עוקבת אחר תנועות העיניים של המשתתפים כדי לראות מטרות בחופשיות (פאנל עליון), ומשימות מוגבלות קיבוע, שבהן יש למקם את הסקוטומה בתוך קופסה לבנה מרכזית לאורך המשימה (פאנל תחתון). נתון זה שונה^מ-38. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

1. משימות תנועת עיניים חופשית
   הערה: משימות תנועת עיניים חופשיות מודדות את התנהגות תנועת העיניים של המשתתפים בזמן שהם מבצעים משימות. אלה מקדמים את ההבנה של תנועות העין בהקשר של משימות נטורליסטיות כמו קריאה וחיפוש חזותי.
   1. סרטון הדרכה/הוראות מילוליות
      1. הציגו למשתתף סרטון הדרכה והוראות מילוליות כתובות לפני הכיול.
   2. כיול
      1. הפעל אימותים של כיולים קודמים בין משימות וכיולים נוספים כאשר האימותים גרועים, או כאשר המשתתפים לוקחים הפסקות בין משימות.
   3. שיטות ספציפיות למשימה לצפייה חופשית
      1. בצע משימות צפייה חופשית המדריכות את המשתתפים לבצע מגוון פעולות באמצעות מבטם במקום להתמקד באזור אחד. בחר לבצע את המשימה עם אחת מהגרסאות הבאות.
      2. קרב את הסקוטומה לרמז, מה שגורם לגירוי להופיע. שמור על קיבוע במיקום מסך ספציפי למשך פרק זמן מסוים. בצע משימה סטנדרטית, כמו קריאה או חיפוש חזותי, כאשר הראייה המרכזית חסומה על ידי הסקוטומה.
      3. בתחילת המשימות, ספקו למשתתפים הוראות על המסך ואחריהם סדרה של ניסויי תרגול. לאחר השלמת מבחני התרגול, תן הוראות תזכורת לפני המעבר למשימה. ודא שהמשתתפים מבינים והראו מיומנות בשימוש בפריסות החזותיות, הפעולות האוקולומוטוריות הנדרשות ומאפייני התגובה של כל משימה לפני מדידת הביצועים.
      4. ספק למשתתפים משוב שמיעתי המציין את דיוק תגובותיהם כשהם משלימים כל משימה, שכן משוב חזותי עלול לפספס עקב השימוש בסקוטומה.
      5. שלבו הפסקות של עד דקה אחת בכל משימה כדי להפחית את הסיכוי לעייפות בדיקות. שלבו הפסקות של 3 דקות או יותר למשך ימים הכוללים מפגשים ארוכים יותר של הערכות כדי להפחית את הסיכוי לעייפות בדיקות.
2. משימות מוגבלות קיבעון
   הערה: משימות מוגבלות קיבוע שימושיות לבדיקה או לאימון של ראייה היקפית במיקומים ספציפיים של שדה ראייה. משימות אלו מתאימות לבדיקת עיבוד חזותי ברמה מוקדמת ובינונית, כולל חדות ראייה, רגישות לניגודיות, צפיפות וכו', כמו גם עיבוד חזותי ברמה גבוהה, כולל קשב אקסוגני ואנדוגני. עבור משימות אלה, חשוב שהמשתתפים ילמדו לשמור על קיבעון יציב כדי למנוע בלבול של ביצועי משימות על ידי משאבי קשב המוקדשים לקיבוע יציב. במהלך המטלות האלה, המשתתפים מתבקשים לשמור על הראייה המרכזית שלהם ממוקדת במרכז המסך בעזרת עזרי קיבוע (איור 5B) תוך תגובה לגירויים שמופיעים בראייה ההיקפית שלהם.
   1. סרטון הדרכה/הוראות מילוליות
      1. הציגו למשתתף סרטון הדרכה והוראות מילוליות כתובות לפני הכיול.
   2. כיול
      1. הפעל אימותים של כיולים קודמים בין משימות וכיולים נוספים כאשר האימותים גרועים, או כאשר המשתתפים לוקחים הפסקות בין משימות.
   3. שיטות ספציפיות למשימה מוגבלות קיבוע
      1. במהלך משימות מוגבלות קיבוע, בקשו מהמשתתפים לשמור על תנוחת הראש שלהם במשענת הסנטר למשך המשימה, ולהבטיח שהכיול יישאר מדויק ככל האפשר למיקום המקורי לאורך כל התהליך.
      2. ספקו למשתתפים הוראות על המסך ואחריהם סדרה של ניסויי תרגול. לאחר השלמת ניסויי התרגול, תן סט תזכורת של הוראות על המסך לפני שתעבור למשימה.
      3. במהלך משימות אלה, בקשו מהמשתתפים לשמור על הראייה המרכזית שלהם ממוקדת במרכז המסך בעזרת עזרי קיבוע (קופסת קיבוע מלבנית לבנה) תוך תגובה לגירויים המופיעים בראייה ההיקפית שלהם משני צידי קופסת הקיבוע.
      4. בקשו מהמשתתפים להגיב באמצעות האצבע המורה הימנית שלהם על תיבת תגובה עם חמישה כפתורים הממוקמת מימינם במהלך ההערכה. אם הקיבוע לא נשמר, הגירוי לא יוצג וייפסק אלא אם כן הקיבוע יחודש.
      5. ספקו למשתתפים משוב שמיעתי המציין את דיוק תגובותיהם כשהם משלימים כל משימה, שכן, שוב, משוב חזותי עלול להחמיץ עקב השימוש בסקוטומה.
      6. שלבו הפסקות של עד דקה אחת בכל משימה כדי להפחית את הסיכוי לעייפות בדיקות. שלבו הפסקות של 3 דקות או יותר למשך ימים הכוללים מפגשים ארוכים יותר של הערכות כדי להפחית את הסיכוי לעייפות בדיקות.
3. פיתוח תצוגות קיבוע מתאימות
   הערה: משימות הכוללות מטרות המוצגות באופן היקפי וסקוטומה מדומה החוסמת את הראייה המרכזית מציבות אתגרים כאשר מנסים להעריך ביצועים במיקום מוגדר רטינוטופית. ואכן, אפילו במשימות פובאליות, העיניים מבצעות תנועות קטנות ולא רצוניות בצורה של סחיפה ומיקרו-סקאדות). לפיכך, על מנת לייעל את יציבות הקיבוע, יש להשקיע מחשבה מדוקדקת בתכנון עזרי קיבוע.
   1. פתח תכן עזר קיבוע המשלב הן צלב קיבוע גדול והן תיבת קיבוע (איור 5). הנחו את המשתתפים לשמור על האטם האטום בתוך תיבת הקיבוע ולהשתמש בזרועות הארוכות של צלב הקיבוע כהתייחסות למרכז המסך.
      הערה: עיצוב זה משלב גם סוגים של עזרים חזותיים וגם כוונת, שהוכחו כמובילים ליציבות הקיבוע הטובה ביותר³⁹. בנוסף, על ידי שימוש גם בקופסת קיבוע וגם בצלב קיבוע, ניתן להשתמש בעיצוב זה בקלות בהקשרים תרגומיים לבדיקת חולים עם אובדן ראייה מרכזי, כפי שקורה בחולים עם MD.
4. אופטימיזציה של נהלים אדפטיביים למדידה מדויקת של ביצועים
   הערה: היבט קריטי ביישום הערכות שונות הוא היכולת להעריך במהירות ובהצלחה סף ביצועים בתת-קבוצה של משימות אלה (במיוחד חדות ראייה, רגישות לניגודיות, צפיפות ושילוב קווי מתאר). האתגר הוא שגרמי מדרגות קונבנציונליים יכולים להיות איטיים להתכנס ולכוון את הביצועים קרוב לסף, מה שגורם לתסכול ועייפות. כדי לעקוף זאת, יישמנו הליך תלת-שלבי להערכת ביצועי המשתתפים במשימות אלה.
   1. בשלב הראשון, בקשו מהמשתתפים לבצע 12 ניסויי תרגול לפני הניסוי בפועל. במהלך השלב השני, השתמש בגרם מדרגות 2 למטה 1 למעלה שמסתיים לאחר 3 היפוכים כלפי מטה (כלומר, כיוון שינוי הגירוי, מלמטה (קשה) למעלה (קל), עיין גם בסעיף התוצאות המייצגות), ואחריו השלב השלישי המורכב מגרם מדרגות קונבנציונאלי של 3 למטה 1 למעלה שמסתיים לאחר 60 ניסיונות.
      הערה: מחקרי פיילוט הצביעו על כך שהליך זה משיג סף אמין עבור רוב המשימות (משימות חדות ראייה, צפיפות ורגישות לניגודיות). עם זאת, משימות מסוימות עשויות לדרוש שיטות אחרות, במיוחד כאשר הביצועים עשויים להיות שונים מאוד בין המשתתפים. לדוגמא, במשימת שילוב קווי המתאר, לאחר השלב הראשון של ההליך (תרגול), יושם הליך נוסף. הקושי של המשימה תומרן בשיטת גרם מדרגות פרוגרסיבי שבו ריצוד הכיוון (0°, 1°, 2°, 4°, 6°, 8°, 10°, 12°) גדל כל שלושה ניסיונות בסך הכל 24 ניסיונות. לאחר מכן, השלבים השני והשלישי של ההליך (גרם מדרגות אדפטיבי) המשיכו כרגיל. באופן כללי, משימות שונות עשויות לדרוש הליכי הסתגלות שונים במקצת. עם זאת, הגישה התלת-שלבית מאפשרת למשתתפים לתרגל ולהגיע במהירות לטווח הסף שלהם ומספקת מדידה מפורטת בטווח זה.

איור 5: עזרי קיבוע המשמשים לקידום יציבות הקיבוע אצל המשתתפים. (A) צלב קיבוע ותיבת קיבוע שימשו למשימות יציבות קיבוע. (B) צלב הקיבוע, תיבת הקיבוע והצלב השחור במרכז שימשו במטלות ראייה ברמה נמוכה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

בחלק זה, אנו מציגים נתונים להמחשה הן מתנועת עיניים חופשית והן ממשימות מוגבלות קיבעון. מטרת סעיף זה היא להמחיש נתונים המתקבלים באמצעות המסגרת ויכולתה למדוד תפקודי ראייה היקפיים. החלק מאורגן בארבע קטגוריות נפרדות, כל אחת מדגישה אלמנטים קריטיים הדרושים להערכת ביצועים חזותיים מדויקת תחת אובדן ראייה מרכזי מדומה. קטגוריות אלה כוללות ביצועים ב-(1) משימות ראייה ברמה נמוכה ובינונית, (2) מדדי קשב במשימות ראייה ברמה גבוהה, (3) משימות תקפות מבחינה אקולוגית, ו-(4) מדדים אוקולומוטוריים הלוכדים אסטרטגיות תנועת עיניים אדפטיביות כאשר קיבוע הראייה המרכזי נחסם. כל המשתתפים היו אנשים בריאים עם חדות ראייה של 20/40 ומעלה וללא בעיית ראייה ידועה. שתי המשתתפות המייצגות שלנו היו נשים וגילן 27 ו-24. כל המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת, והמחקר קיבל אישור מועצת הביקורת המוסדית (IRB) באוניברסיטת אלבמה בברמינגהם.

ביצועים במשימות ראייה ברמה נמוכה ובינונית עם גרמי מדרגות אדפטיביים

איורים 6 ו-7 ממחישים את התקדמות הביצועים של שני משתתפים בארבע משימות חזותיות ספציפיות: חדות ראייה (פאנל A), רגישות ניגודיות (פאנל B), שילוב קווי מתאר (פאנל C) וצפיפות (פאנל D). מסלולי הביצועים מיוצגים באמצעות גרמי מדרגות מקודדים בצבע, כאשר ירוק מציין את המיקום השמאלי של המטרה וסגול מסמל את המיקום הנכון. עבור כל משימה, ערכי הסף חושבו על ידי חישוב ממוצע של ששת ההיפוכים האחרונים עבור כל מיקום (ועבור כל צורה או כיוון במשימות שילוב קווי המתאר והצפיפות, בהתאמה). ספים אלה מסומנים בקו מקווקו בניצב לציר ה-y. חשוב לציין שעבור משימות חדות הראייה, רגישות הניגודיות והצפיפות, ערכים נמוכים יותר על ציר ה-y מתאימים לביצועים טובים יותר, בעוד שעבור משימת שילוב קווי המתאר, ערכים גבוהים יותר מצביעים על ביצועים מעולים.

איור 6. ביצוע משתתף 1 במשימות באמצעות גרמי מדרגות אדפטיביים: לוחות A, B, C ו-D תואמים את ביצועי המשתתף במשימות חדות הראייה, רגישות הניגודיות, שילוב קווי המתאר והצפיפות, בהתאמה. הביצועים במיקום השמאלי מסומנים בנקודות אדומות, בעוד שהביצועים במיקום הימני מסומנים בנקודות שחורות. ערכי הסף עבור כל פעילות מיוצגים על-ידי קווים מקווקווים בניצב לציר ה- y. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7. ביצוע משתתף 2 במשימות באמצעות גרמי מדרגות אדפטיביים: לוחות A, B, C ו-D תואמים את ביצועי המשתתף במשימות חדות הראייה, רגישות הניגודיות, שילוב קווי המתאר והצפיפות, בהתאמה. הביצועים במיקום השמאלי מסומנים בנקודות אדומות, בעוד שהביצועים במיקום הימני מסומנים בנקודות שחורות. ערכי הסף עבור כל פעילות מיוצגים על-ידי קווים מקווקווים בניצב לציר ה- y. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

המשתתפים הראו ביצועים אמינים בחדות הראייה, רגישות לניגודיות, שילוב קווי מתאר ומשימות צפיפות במהלך הניסוי (איור 6 ו-7).

מדדי קשב

איור 8 ממחיש את ביצועי המשתתפים במטלת הקשב האקסוגני, שבה זמני התגובה נמדדים עבור ניסויים תואמים (רמז תקף) ולא תואמים (רמז לא תקף), מסווגים לפי מיקום (שמאל/ימין). עבור משתתף 1, נצפתה השפעה מובהקת של סוג הרמז במיקום השמאלי (מבחן ה-t של וולש: t(111.5) = -2.6, p < 0.05), מה שמצביע על הבדל ניכר בזמני התגובה בהתבסס על התאמה של רמזים (איור 8). עם זאת, לא נמצאה השפעה משמעותית במיקום הנכון. עבור משתתף 2, לא הייתה השפעה משמעותית של רמזים שנצפתה באף אחד מהמקומות. איור 8 מראה אפקט רמז עקבי, כצפוי במטלת קשב אקסוגנית.

איור 8. ניתוח מטלת קשב אקסוגני: האיור מציג את זמני התגובה (נמדדים בשניות) של שני משתתפים, כאשר הנתונים מקובצים לפי מיקום הצגת המטרה. בהדמיה זו, פסים כחולים מייצגים זמני תגובה ואחוזי דיוק עבור ניסויים תואמים ולא תואמים. פסי שגיאה כלולים כדי לציין את סטיית התקן עבור כל תנאי. גרפים עליונים מציגים זמני תגובה וקצב דיוק בצד שמאל, גרפים תחתונים מציגים זמני תגובה וקצב דיוק בצד ימין. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

ביצועים במשימות תנועת עיניים חופשית

הביצועים במטלת MNRead נמדדים על ידי הזמן שלוקח לקרוא כל משפט, כאשר המשימה מסתיימת כאשר המשתתף כבר לא יכול לקרוא את המשפט. איור 9A ו-B מציגים את ביצועי המשימה של MNRead עבור שני המשתתפים. כצפוי, הזמן הנדרש לקריאת כל משפט גדל ככל שגודל הגופן קטן. מתוצאות אלה, אנו יכולים להעריך מדדי מפתח כגון חדות קריאה (גודל הגופן הקטן ביותר שנקרא כהלכה), מהירות קריאה מקסימלית וגודל ההדפסה הקריטי (גודל ההדפסה הקטן ביותר שבו המשתתפים יכולים לקרוא במהירות המקסימלית שלהם). ניתן להשוות מדדים אלה הן בתוך המשתתפים והן ביניהם. איור 9C ממחיש את הביצועים במשימת יצירת השבילים, עם זמן השלמה כולל שנרשם הן עבור חלק א' (חיבור מספרים בסדר עולה) והן עבור חלק ב' (חיבור מספרים ואותיות מתחלפים בסדר עוקב). למרות שיש להם את אותו מספר אלמנטים, למשתתפים בדרך כלל לוקח יותר זמן להשלים את חלק ב', ממצא העולה בקנה אחד עם מחקר קודם⁴³.

איור 9. ניתוחים של משימות הערכה תקפות מבחינה אקולוגית: זמן התגובה (הנמדד בשניות) כפונקציה של גודל גופן המשפט מוצג עבור משתתף 1 בפאנל A ועבור משתתף 2 בפאנל B. פאנל C ממחיש את הזמן עד להשלמה (בשניות) הן עבור חלק א' והן עבור חלק ב' של משימת יצירת השביל. באיור הזה, פסים כחולים מייצגים את הביצועים של משתתף 1, בעוד שעמודות אדומות מתאימות לביצועים של משתתף 2. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

ניתוח תנועות עיניים

כדי להבין אסטרטגיות צפייה היקפיות לאחר אימון חזותי, אנו מנתחים התפלגות קיבוע כדי להעריך את יציבות הקיבוע ואת המיקום של PRL^44,45. פיזור מיקומי העיניים בניסוי מנותח על ידי בקרה על מיקומי קיבוע משתנים על פני ניסויים שונים. גישה זו מאפשרת לחשב את הפיזור הממוצע של מיקום העיניים בכל ניסוי. מדד זה הוא מדד בתוך הניסוי של פיזור מיקומי העיניים לאחר הקיבוע הראשון של הניסוי, העולה בקנה אחד עם מחקרים קודמים^27,28. יתר על כן, אימון תפיסתי של אנשים בעלי ראייה בריאה על ידי שימוש בתצוגה מותנית מבט מוביל לחביון קצר יותר של סקאד⁴⁶. אנו מנתחים התנהגות קיבוע היקפית על ידי חישוב פיזור באמצעות קביעת אזור אליפסת קווי המתאר הדו-משתנים (BCEA), המקיף אחוז מוגדר של קיבוע, בדרך כלל 68%, על פני פרק זמן מסוים (למשל, 15-30 שניות). בניגוד למחקרים קודמים, נרמלנו את פיזור הקיבוע עבור כל משך ניסוי אחר ניסוי ולאחר מכן חישבנו ממוצע זה בכל הניסויים (כפי שמוצג באיור 10, עמודה 2). נורמליזציה זו מבטיחה שגם אם הקיבוע מרוכז במיקומים שונים לאורך ניסויים, השיטה מתווה את כל ההתפלגויות בנקודת ייחוס משותפת. בנוסף, השתמשנו בניתוח צפיפות הסתברות באמצעות הערכת צפיפות ליבה (KDE) כדי לייצג חזותית אזורים עם צפיפות גבוהה של קיבועים (איור 10, עמודה 3). טכניקה זו מאפשרת לנו להגדיר PRL כאזור המתאים לשיא של פונקציית KDE. חשוב לציין כי ניתוחים אלה מציעים סקירה כללית של דפוסי המבט של המשתתפים לאורך זמן, אך אינם מבחינים בין האופן שבו דפוסי המבט משתנים מניסוי לניסוי.

איור 10. ניתוח יציבות קיבוע: האיור מציג תרשימים של BCEA ו-KDE של התפלגות קיבוע עבור שני המשתתפים. בתרשים BCEA, אליפסה כחולה סוגרת 68% מכלל הקיבועים. בעלילות KDE, האזור הצהוב הבהיר מציין את האזור עם צפיפות הקיבוע הגבוהה ביותר. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

קובץ משלים. אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה.

במאמר מתודולוגי זה, אנו מציגים מסגרת מותנית מבט לביצוע מחקר תפיסתי באובדן ראייה מרכזי מדומה המדגישה חומרה, עיצוב ושיקולים מתודולוגיים הנדרשים כדי (1) לבחור את זמן ההשהיה הקצר ביותר של המערכת לתצוגה מותנית מבט, (2) לנהל מגוון רחב של משימות תפיסה חזותית, ו-(3) למדוד את הביצועים האוקולומוטוריים והתפיסתיים של המשתתפים בפרדיגמה זו. לגבי (1), אנו מדגישים את הצורך בבדיקת אמינות חומרה ותוכנה בשמירה על תפיסת מקרי המבט. יש לבדוק שילובים ספציפיים של ציוד מעקב עיניים ותוכנת מחשב וחומרה, באופן אידיאלי יותר מאחד, כדי להבטיח שההשהיה נמוכה מספיק כדי לא לשבש את תפיסת המגירה, וחשוב מכך, לא לאפשר למשתתפים לנצל את עיכוב המערכת לביצוע משימות עם הגומה שלהם. לגבי (2), יישמנו מספר בדיקות בעת תכנון משימות (ולאחר מכן איסוף נתונים) באמצעות תצוגות מותנות מבט. היבט מרכזי הוא להבטיח שהמשתתפים יכירו את תנאי הצפייה המותאמים שהוצגו על ידי הסקוטומה. זה כרוך באימון שלהם לשמור על קיבעונות יציבים, החיוניים למשימות תלויות קיבוע, וליזום התנהגות אוקולומוטורית מתאימה, שניהם חיוניים להשלמת משימות תפיסתיות בהצלחה. אנו משיגים זאת על ידי אימון המשתתפים להתקבע עם הסקוטומה ושימוש במשימת אינדוקציה PRL לפני השימוש במשימות התפיסתיות. לגבי (3), יש לנו מסגרת מפורטת לכל משימה הכוללת הגדרה, הוראות, תרגול ושיטות הסתגלות המתייחסות הן למשימות צפייה חופשית והן למשימות מבוקרות קיבוע. מאפיין ייחודי של המסגרת שלנו הוא היכולת שלה להכיל קשת רחבה של משימות תפיסתיות, שנועדו להעריך ביצועים ברמות שונות של עיבוד חזותי, כולל משימות ברמה נמוכה, בינונית וגבוהה. כדי למדוד במדויק ביצועים, חיוני לשלב הפסקות נאותות הן בתוך המשימות והן ביניהן, ולבנות את הדרישות הפסיכופיזיות כך שניתן יהיה להעריך את הביצועים בצורה יעילה ואמינה. גישה זו ממזערת עייפות, במיוחד אצל משתתפים עם ראייה מרכזית שלמה, שאחרת עלולים לחוות עומס משימוש ממושך בהיקף הראייה שלהם. לבסוף, אנו מציגים שיטות לניתוח תנועות עיניים בתוך ניסויים על ידי חישוב ה-BCEA הכולל אחוז נתון של קיבוע לאורך תקופה מסוימת כדי לכמת התנהגות אוקולומוטורית המייצגת אסטרטגיות שונות של המשתתפים.

שימוש באובדן ראייה מרכזי מדומה כמודל לבדיקת הספציפיות וההכללה של למידה תפיסתית

הרציונל לשימוש באובדן ראייה מרכזי מדומה הוא כפול: (1) הוא מספק סביבה מבוקרת לבדיקת אסטרטגיות האימון ולהערכת האופן שבו הלמידה עוברת למשימות ומיקומים אחרים שאינם מאומנים, ו-(2) שימוש יעיל בראייה היקפית דורש שיפור ברמות מרובות של עיבוד חזותי, כולל ראייה ברמה נמוכה, בינונית וגבוהה. מטרתנו היא לחקור כיצד תחומי הראייה השונים הללו מתפתחים יחד באמצעות למידה תפיסתית בעקבות אובדן ראייה מרכזי. על ידי מדידת מגוון של תוצאות למידה, אנו שואפים לאפיין פרופילי למידה מובחנים ודפוסי הכללה על פני מדדי תוצאה שונים.

למרות שאינן ממצות, אסטרטגיות האימון המוצעות מקיפות את כל שלושת התחומים של עיבוד חזותי, ומתייחסות להיבטים בסיסיים של ראייה הידועים, לפחות חלקית, כניתנים להפרדה הן מביצועים חזותיים והן מנקודות מבט של מדעי המוח. במחקר זה, המשתתפים עוברים 20 מפגשי אימון, כל אחד נמשך כ-45 דקות, באחת מארבע משימות האימון שהוקצו באופן אקראי. לפני תחילת האימון, מיקום הרשתית המועדף הספציפי של כל משתתף (PRL) מזוהה באמצעות משימת השראת PRL, ולאחר מכן לוקוס זה משמש כמוקד הרשתית המאומן (TRL) במהלך האימון. ביצועי הבסיס ואחרי האימון במשימות הערכה שונות נמדדים כדי לראות אם הלמידה עוברת למשימות אחרות ולמיקומים לא מאומנים (כלומר, מיקומים אחרים מלבד TRL). בנוסף, אנו בוחנים שינויים לפני ואחרי האימון במדדי תנועת העיניים במשימות אלה.

מגבלות

בעוד שמסגרת זו משמשת כיום לאימון והערכת ביצועים הן אצל אנשים עם ראייה בריאה (באמצעות סקוטומות מדומות) והן בחולים עם ניוון מקולרי (MD), ישנן מספר מגבלות המצדיקות התייחסות. במחקר שלנו, אנו משתמשים בסקוטומה נראית לעין, שעשויה להוביל לתנועות עיניים מפצות או אסטרטגיות אחרות שעשויות שלא להתרחש עם סקוטומה בלתי נראית בעולם האמיתי. בנוסף, השימוש בסקוטומה סטטית, בניגוד לסקוטומות דינמיות שיכולות להשתנות ולצמוח בצורתן ובגודלן (כפי שניתן לראות בחולים), מגביל את יכולתנו לחקור את ההשפעות האורכיות של אובדן ראייה מרכזי. עם זאת, ניתן לעקוב אחר התכונות הפיזיקליות של סקוטומה בחולים, כגון גודל וצורה, באמצעות מיקרופרימטריה. יתר על כן, ייתכן שהרקע האחיד של סקוטומה מוביל להשפעות הסתגלות, ומחקר עתידי צריך לבחון שימוש ברקע לא אחיד. יתר על כן, בעוד שאנו מדמים אובדן ראייה מרכזי באמצעות צגי מחשב, חיוני גם לבחון את השפעותיו בסביבות נטורליסטיות יותר. מערכות מציאות מורחבת (XR) מציעות פוטנציאל לספק חוויה סוחפת וסובייקטיבית יותר של אובדן ראייה מרכזי מדומה לאנשים עם ראייה בריאה, אך חיוני לשקול היטב את ההשהיה של מערכות כאלה כדי להבטיח תפיסה חלקה ומציאותית של הסקוטומה. חשוב לציין, השימוש ב-XR יכול גם להקל על השימוש במשימות נטורליסטיות יותר שיכולות לחקות טוב יותר משימות בעולם האמיתי שאנשים עם אובדן ראייה מרכזי צריכים לנווט בהן.

מסקנה

למסגרת המוצעת לשימוש בתצוגות מותנות מבט לבדיקת ראייה בהקשר של אובדן ראייה מרכזי מדומה יש ישימות רחבה הן להבנת השימוש בראייה היקפית לאחר אובדן ראייה מרכזי והן לפיתוח התערבויות חדשות לאימון ראייה. המסגרת הרב-ממדית החדשה משלבת גישות מרובות לבדיקת ראייה הן בתנאי צפייה מבוקרים והן בתנאי צפייה חופשיים ויכולה לתמוך בהתערבויות אימון מותנות מבט. ניתן להרחיב היבטים נוספים של המסגרת כדי לטפל במצבים אחרים של אובדן שדה ראייה מבוסס רשתית או קליפת המוח המסתמכים גם על מדידה ו/או אימון המכוונים למיקומים ספציפיים של שדה ראייה בהקשר של אובדן ראייה. ניתן לתרגם אותו גם למערכות טכנולוגיות, כגון מערכות מציאות מורחבת מודרניות, כדי לספק נגישות רבה יותר למחקר ותרגול המטפלים בראייה ירודה.

המחברים מצהירים כי אין ניגוד עניינים בנוגע לפרסום מאמר זה.

עבודה זו נתמכת על ידי NIH NEI 1 U01 R01EY031589 ו- 1R21EY033623-01.