视觉功能和功能性视力的评估：视力、颜色和对比度敏感度、面部识别、移动
对个人视觉相关能力的完整评估需要考虑和表征视觉功能和功能性视觉，特别是在视力障碍的情况下。视觉功能描述了眼睛和基本视觉系统检测目标刺激的能力。通过一次改变单个参数（例如，目标的大小），通常在受控测试条件下以重复的方式进行测试，直到获得性能阈值。相比之下，功能性视觉是指个体在与视觉环境交互时的表现如何。也就是说，他们的视觉在日常活动中是如何运用的。表征功能性视觉涉及评估在复杂的现实生活条件下捕获的多个不同的参数。在这种情况下，个人能否很好地维持绩效是一个关键因素。视觉功能和功能性视觉的概念当然是相互联系的，评估其中一个通常可以提供有关另一个的有用信息。例如，如果一个人表现出视觉功能受损的证据（例如敏锐度降低），则可以预测某些视觉任务（例如阅读）的潜在损害以及帮助纠正这种情况的可能策略（例如放大或大字体）。观察患者在环境中的功能性视觉行为（例如下楼梯困难）可以表明应在正式的临床环境中进行哪种视觉功能测试（例如对比敏感度、视野视野检查），或帮助确定需要进行的修改确保评估准确。
然而，重要的是要认识到，在某些情况下，个人的视觉功能可能被评估为“在正常范围内”，但他们的功能性视力仍然明显受损。这种脱节在评估患有早期发育性脑损伤的儿童和青少年群体的视觉表现时通常很明显，特别是在基于大脑的视觉障碍的情况下，例如大脑（或皮质）视觉障碍（CVI皮质盲）。如果没有对视觉功能和功能性视觉进行全面评估和仔细考虑，如果仅根据视敏度等视觉功能测量来做出决定，则具有视觉认知和高阶知觉障碍的个人可能无法获得所需的服务。此外，准确表征视觉功能和功能性视觉表现的必要性对于制定最适合个人需求和发展目标的适当管理计划至关重要。
视觉系统由多个相互依赖的结构和通路组成，这些结构和通路在功能上高度专业化，并遵循一般的分层组织。这种专门化早在视网膜就开始了，其中光敏感的感光细胞和神经节细胞选择性地响应光的不同空间和时间特性。将眼睛（通过视神经）连接到皮质下结构（例如外侧膝状体核），视觉信息传递到视觉皮层，其中多个专门的大脑区域优先处理捕获图像的不同特征。由于不同的发育轨迹、退化和脆弱性，这些结构和通路的功能可能会在个体的一生中选择性地受到影响。视觉系统的复杂组织意味着为了全面表征视觉表现，必须进行多次测试来评估不同视觉结构和通路的功能。与仪器相关的实际测试限制和对参与者的要求，加上与测试独特的临床人群相关的挑战，导致了所采用的评估方法的演变和完善。这些视觉功能结果包括：视敏度、对比敏感度、颜色、深度和运动。请注意，视野（通过正式视野检查测量）在视觉功能评估中也至关重要（导致患者喜欢低位仰视或倒立看电视、阅读障碍、易摔跤的视野缺失表现：下视野障碍、左右上腹视野障碍、视野收缩、左右偏盲视野损伤）。
当你仍然可以看到一个标记、一个斑点或一个模糊的地方，但无法辨认出真正的字母时，你的视力就不再清晰了——视力是清晰度的衡量标准。
视力测量结果告诉我们在测试距离处可以看到的最细线。
并不是每个人都能够进行传统的视力测试，例如那些不懂字母或无法说出他们所看到的内容的人。对于这些人来说，还有其他方法可以进行测试。
正确的认识将告诉我们事物必须有多大、有多远、有多近，才能被看到和理解，以及它们的效果。视力取决于个人如何看待世界。
视敏度评估可检测或识别的最精细细节的水平，并且在临床评估和研究中仍然是视觉功能的非常重要的衡量标准。测量能够报告其感知的受试者的敏锐度的经典方法是使用敏锐度图表（例如熟悉的 Snellen 敏锐度图表）由呈现在白色背景上的高对比度黑色目标（即字母等视标）组成。按照惯例，视力的报告单位是与视力健康的观察者在 6 米（约 20 英尺）处的表现相关的。在此距离下，正常视力报告为 6/6（或 20/20），表明受试者可以分辨观看者视网膜上 5 弧分的视标以及 1 弧分的线条或间隙。这意味着最小分辨率角 (MAR) 为 1.0，其对数 (logMAR) 为 0.0。所有这些报告标准都可以互换使用。根据世界卫生组织的定义，中度视力障碍（或中度低视力）是指最佳视力视力低于 6/18，重度视力障碍是指视力低于 6/60，深度视力障碍是指视力障碍。（或失明）的定义是视力低于 3/60。
图：用于测量视力的示例图表和方法。（左）经典斯内伦字母表。（右）糖尿病视网膜病变早期治疗研究 (ETDRS) 图表。请注意此图表如何每行使用 5 个字母，且字母大小逐渐减小，并且行和字母的对数间距相等。
许多类型的字母视力表被设计用于测试视力的目的。糖尿病视网膜病变早期治疗研究 (ETDRS) 已成为视力测试的首选方法。对于无法执行匹配或识别任务的受试者（例如婴儿），可以从眼动反应中收集反应，例如优先注视、瞳孔反应、视动眼球震颤反射或基于脑电图的记录，例如视觉诱发电位 (VEP) 。然而，值得注意的是，这些替代测试可能更多地谈论关于敏锐度的检测能力，而不是解决能力。尽管如此，它们都可以成为早期发现婴儿视力障碍的重要工具。
儿童只能从他们能看到的东西中学习，因此有必要衡量这一点并确保他们要学习的所有东西都是可见的，如果无法使其可见，请找到不同的方法来帮助他们学习。
需要询问：孩子会减少视力能从图片中理解故事的含义吗？
孩子会减少视力能读懂文字吗？
有没有角色消失了？
二、颜色和对比度敏感度
从技术上讲，对比度视觉是指我们区分不同灰度的能力。它的测量方法是找出相邻的两种灰色阴影需要多大的灰色差异才能区分。
对比敏感度降低会影响个人的视觉效果，并可能导致图像出现褪色或褪色，如本例所示。才有可能拥有完美的视力但对比敏感度较低。
下图大致展示了对比敏感度较低的人看到的图像是什么样子
在现实生活中，对比与色彩混合在一起。深蓝色是蓝色加黑色，浅蓝色是蓝色加白色。区分它们的能力主要取决于对比敏感度，而不是看到颜色的能力。
下图中间有一个素红色，左边是白色，右边是黑色。底部条纹与中间的条纹相同，为素红色。颜色对比敏感度水平是个体无法区分底部条纹和其上方垂直条纹的程度。
例如，由于对比敏感度降低，颜色对比敏感度较低的儿童可能只能辨别上图中每四种颜色之间的差异。
例如，面部具有相同肤色的非常微妙的色调，对比敏感度较低的儿童可能只能意识到单一色调。出于同样的原因，尽管表面上足够，但可能不可能在草地上看到绿色的青蛙。视力。因此，检查孩子们在故事书和教育材料中可以看到彩色图片中的内容非常重要，因为弱视儿童永远无法让我们知道他们看不到的内容。
我们永远不能用我们的视力来衡量弱视儿童能看到什么。我们只能使用我们已经检查过的他们可以看到的材料。
虽然视敏度测量的是可识别的最小目标尺寸，但测试通常使用白色高对比度背景上呈现的全黑目标进行。然而，自然环境是由多种尺寸和强度的物体组成的。图像强度的差异通过对比度（通常是图像中最亮和最暗的特征之间的差异除以平均强度）来量化，大小的差异通过空间频率（亮或暗图像区域之间的视网膜距离的倒数）来量化以视角为单位）。对比灵敏度是目标识别所需的最小亮度差的倒数，并且高度依赖于空间频率。空间频率和对比敏感度之间的这种关系称为对比敏感度函数（CSF）。值得注意的是，在预测日常生活活动的表现和检测真实物体方面，对比敏感度已被证明是比视敏度更好的衡量标准。
图：对比敏感度函数示例。对比度从上到下增加，空间频率从左到右增加，大多数观察者感知到一个倒 U 形，将可见字母与不可见字母分开，如虚线所示
即使视力在正常范围内，对比敏感度在许多常见的临床情况下也会受损。因此，对比敏感度的评估是视力的重要补充。可以使用由对比度递减的字母（例如28、29）组成的图表来评估单个目标尺寸的对比敏感度，并具有用于敏锐度图表的类似评分原则。或者，也可以使用以多个空间频率呈现的正弦波光栅贴片（例如 Vistech 和 Vectorvision 图）来测量对比敏感度。从临床角度来看，重要的是要认识到给定类型的视觉障碍只能选择性地影响特定空间频率范围的可见度。例如，在未矫正的屈光不正和弱视中，高空间频率的检测受到损害。中空间频率在帕金森病中选择性受损。最后，白内障已被证明会选择性地损害低空间频率的检测。这意味着对比敏感度的综合评估需要在多个空间频率下进行测量，以便检测与检测和分辨率能力相关的任何潜在缺陷。
三、面部识别（枕骨受影响）
两者都减少了视力对比敏感度低，可能会导致面部识别变得困难，尤其是在低光照、对比度较低的情况下。
下面的示例显示了仅少量减少任一信息就会丢失多少信息视力或对比敏感度。这与称为面容失认症/脸盲症的病症不同
正常视力的图像
看到的图像已缩小视力
对比敏感度降低时看到的图像
由于多种原因，脑视觉障碍可能会给面部识别带来挑战。
四、颜色
颜色偏好，一种常见的误解是，任何颜色本质上都比另一种颜色更明显。没有证据支持这一点。下表显示了白色和黑色背景上的三种基色。由于某种偏好，一种颜色可能更有吸引力，但这与颜色本身在某种程度上更“可见”不同。偏好是一种与个人经历有关的选择或行为，它与任何颜色本身无关。
视障人士教师分享了她关于颜色重要性的经验：
我的经验是，颜色在患有 CVI 和复杂的额外支持需求的儿童的成长过程中发挥着有趣的作用。这是一个纯粹的观察意见，是多年来与这些儿童/年轻人及其家人一起工作所形成的。
其中一个孩子朱莉患有与枕骨损伤相关的脑视力障碍、严重听力损失和复杂的学习障碍。5岁时，她经常感到非常痛苦和孤立，在这个阶段，她的听力损失尚未被诊断出来。她最高兴的是在共鸣板上或躺在大鼓上感受节奏和振动。在共鸣板上的游戏活动中，我们用一大块黄色丝质材料覆盖了朱莉。她很喜欢它，在玩了把它从头上拉下来的游戏后，她花了很长时间把材料放在眼睛附近，变得非常兴奋。朱莉一次又一次地寻找相同的材料，并开始寻找和探索环境中的其他黄色物体 - 可能期望它们就是那块材料。我们还在灯箱上展示了简单的彩色形状，朱莉同样变得非常兴奋，每次都拍手并捡起黄色形状。她的家人给她买了一件黄色外套，她很享受在衣钩上识别自己的外套并尝试穿上它的独立性。一旦她的听力损失被诊断出来，当她开始使用身体信号并尝试发出声音时，她的第一个词就是近似于“黄色”。显然，在朱莉的成长过程中，发生了很多事情，并且有很多因素在起作用。她对发展表达性沟通感到难以置信，并且她继续使用手语和言语的非常有效的组合。她最终学会了所有的颜色和形状，并能够识别简化的符号，以便在计算机上阅读和生成句子。早期，黄色的使用对于朱莉来说非常重要，虽然很难确切地说出为什么她如此着迷——也许是熟悉，也许是情感依恋，也许是简单的偏好——但重要的因素是它被观察到了受到她周围的人的欢迎，并作为发展的工具。
色盲
大约十二分之一的男孩/男人比其他人更难区分红色和绿色。记住这一点很重要。有证据表明，一些患有 CVI 的人比其他人更难区分颜色。
颜色命名
孩子们无法辨别颜色的最常见原因是他们无法说出颜色的名称。像红色和蓝色这样的词是抽象的。当一个人还小的时候，或者如果一个人有学习困难的话，这是很难学会的。在几周内使用适当的名词，例如天蓝色或草绿色效果很好。
深度
敏锐度、对比敏感度和颜色测试都测量二维呈现的刺激的感知极限。然而，物体深度的相对位置也是与环境交互的关键线索。深度信息可从单目和双眼线索获得。单眼线索可以是外源性的（例如遮挡、阴影、大小、纹理；通过敏锐度和对比敏感度来大致评估），或内源性的（例如调节；可以根据瞳孔反应来估计）。人眼的眼间分离和将每只眼睛的中央凹引导到移动更近或更远的物体的眼球聚散运动，产生两个重要的内源性双眼深度线索。眼外肌的动觉反应产生会聚线索，并且每只眼睛中成像的物体的视网膜位置的差异产生立体视差线索。因此，双眼深度知觉很大程度上取决于眼球运动控制，而眼球运动控制会发展到青春期。由于立体视差需要比较双眼的反应，因此深度视差处理从视觉皮层开始。对视差有选择性的视觉响应神经元存在于大脑的所有视觉区域中，尽管有些人认为灵长类动物大脑的 V3 区域具有特殊化。
对双眼视差的敏感性通常通过随机点立体图测试来评估，该测试向每只眼睛呈现略有不同的图像。观察者的任务是报告仅由双眼视差定义的嵌入模式，并且单眼无法检测到该模式。与敏锐度测试一样，在多个立体图目标上减小双眼视差，以找到观察者能够检测到的最小视差；称为立体视。立体视觉度随着年龄的增长而增加，从 3 岁时的约 100 角秒开始，到 7 岁左右达到成人水平的约 40 角秒
五、移动
所有上述评估都衡量静态图像的感知极限。然而，视网膜上捕获的图像存在连续运动，这是由观察者和周围物体之间的相对运动产生的。环境中的安全交互和移动性很大程度上取决于我们检测运动的能力。时间调制（例如闪烁刺激）的选择性开始于视网膜的水平。然而，方向选择性首先出现在区域V1中。方向选择性视觉神经元投射到颞中回（MT/V5区域）；其专门用于大面积视觉空间上的运动处理。
与敏锐度、对比敏感度、颜色和深度一样，运动评估可以通过感知报告方法或观察方法（例如优先观察和瞳孔测量）来测量。另一种特别适合运动感知的观察方法利用了对移动刺激的视动眼球震颤（OKN）反应。OKN 是一种在保持稳定凝视的同时对移动刺激的无意识动眼神经反射反应，由缓慢的追踪眼球运动和快速的扫视眼球运动组成，随着时间的推移，眼球位置会产生“锯齿”模式。这种反射很难抑制，只有当刺激被视觉系统处理时才会引发模式。OKN响应可用于基于眼电图和对比敏感度来测量视敏度。OKN 在最初几个月就存在。
运动敏感性已通过多种运动图像进行测量，包括漂移正弦波光栅和优先观察方法。研究表明，1 个月大的婴儿就能察觉到移动的光栅。然而，在正弦光栅刺激中，所有区域的运动方向都是相同的。因此，为了研究运动信号的整合，通常使用全局运动相干模式。运动相干刺激由许多独立移动的点组成。一部分点沿单一方向移动，而其余点沿随机方向移动（噪声）。观察者的任务是报告运动信号的总体方向（例如左或右）。此任务要求观察者结合对空间中多个点方向的估计。由于观察单个点的运动没有提供任何信息，因此这些图案被认为可以测试运动处理和集成的更高阶阶段的功能。运动敏感性降低可能导致现实世界中视觉信息整合的缺陷，影响日常生活任务（例如导航）。测试结果可用于生成心理测量函数，该函数可以根据一系列信号水平下正确响应的比例构建，以确定个体的运动相干性阈值。对运动连贯性的敏感性早在 24 周时就出现在婴儿中，并持续发展到青春期。
图：随机点运动图 (RDK) 的插图。在此图案中，使用两种不同类型的点运动。信号点在给定方向上连贯地移动，而噪声点则随机移动
想象一下你自己正在等待过马路。你抬头看路，看到一辆汽车驶来。当那辆车从你面前经过并开走时，你跟随它。
为了尽可能清楚地看到汽车，您需要用眼睛跟随它，并且需要移动您的头部，可能还需要移动您的身体位置。您正在沿着与汽车相同的方向创建自己的运动。这使得汽车看起来行驶得更慢，并有助于在我们的大脑中形成更清晰的图像。
物体移动得越快，就越难看清楚（当汽车快速移动时，它会变得模糊，因为它的移动速度太快而无法处理）。
当汽车缓慢行驶时，更容易看清楚。
当汽车快速行驶时，您的视野会变得模糊。
运动分为两层：物体在运动和我们在运动
当我们与其他正在运动的物体（人、汽车、任何东西）同向运动时，它看起来移动得更慢。这样更容易看得清楚。
当我们站着不动而周围的事物在移动时，清楚地看到它们就变得更加困难。
当我们朝着与其他正在移动的物体相反的方向移动时，看清它们是最困难的。
与人同向而行，步调一致，周围就好像没有人走动一样，你可以清楚地看到人。
当人们朝相反的方向行走时，站着不动，就很难看清他们。
朝相反方向行走会产生最大速度，并且使看清其他人变得最困难（如下）。
随着移动速度的增加，视力变得更加困难。
患有CVI，有的患者可能看不到快速运动，因为看到的图像处理得更慢，这称为运动障碍。还有一种情况是看不到任何移动的东西，这称为运动不能;这是非常罕见的。
由于其他原因，可能无法看到运动，包括：如果运动进入了您看不到的视野部分、如果对比度不足、如果您的对比度较低视力、有太多东西要看、听或想、如果你不注意等。
您只能看到您可见的内容
1、如果你视力减少了，你将看不到运动视力而且它太小或太远：
2、如果您的颜色对比度敏感度较低，并且颜色对比度不足，您将看不到运动：
3、如果您有视野障碍，您将看不到运动，并且该运动位于视野中您看不到的部分。
4、即使是正常的视力，没有低对比敏感度，也没有视野障碍，如果某件事物进展太快，并且继续变得更快，它会变得越来越不可见，就像加速的飞机螺旋桨一样。
随着交通速度加快，车辆的清晰度变得越来越难。
以至于只能看到灯光的轨迹，而车辆却看不见。
如果某物移动得太快，它最终会变得不可见。
你看不到你看不到的东西
这就是事情开始变得有点复杂的地方。视觉障碍相互影响，而且还不止于此。
减少视力例如：虽然某些运动可能会因为太小而无法看到而被错过，但运动实际上可以通过创建所谓的“弹出”效果来帮助观察。
弹出效果
随着减少视力该图像可能毫无意义，并且不够有趣，无法给予任何视觉关注。然而，如果其中一个气球被释放并漂浮起来，这种运动可能足以吸引人们的视觉注意力。这称为弹出效果。
在这里，运动可能帮助视力不佳的人看到红色气球。红色气球对他们来说并不是“不可见”（否则当它漂浮起来时他们就不会看到它），它只是不够有趣，无法引起视觉注意。
5、运动与 CVI
患有 CVI 的人对移动物体的看法可能会有所不同：
对于某些患者来说，可能看不到交通和其他快速移动的物体，因为大脑无法足够快地工作，对于其他人来说，运动可以帮助引起视觉注意，例如当图像质量下降时因较低而减少视力
在其他事物中，只能检测到运动（这可能是孩子来回摇晃或喜欢旋转的原因，因为这可能会带来一种感觉看到）。这就是所谓的盲视。
我们的大脑分别处理移动和不移动图像的信息。这两个过程都可能受到部分或全部影响。这种与生物运动的联系，导致了一部关于如何在没有图片的情况下感知运动或运动的电影。知道什么是看得见的，又知道什么是看不见的，是如何充分发挥每个人的视野、优化发展的关键。
心理测量功能和阈值
行为评估的基石涉及刺激强度和受试者的感知报告之间的关系。在高信号水平（例如大或高对比度字母）下，观察者可以轻松感知目标并正确回答有关它的问题（例如其身份、位置或方向）。在低信号水平下，观察者可能感知不到任何东西，并且必须猜测是否被迫给出响应。请注意，猜测有时是正确的，并且其水平等于选择数量的倒数。因此，大量的选择（例如英文字母，其中猜测率为1/26）比少量的选择（例如左侧或右侧位置，其中猜测率为1/2）更有效。这些任务称为“N 替代强制选择”或 AFC，其中 N 表示可能的响应数量（例如，26 个 AFC 用于字母，2 个 AFC 用于左/右优先查找）。心理测量函数描述了响应数据的概况，并且可以在标准性能水平上估计阈值，该阈值通常介于猜测率和 100% 正确率之间。鉴于阈值因人而异并且随着时间的推移而变化，因此在测试开始之前未知猜测到 100% 正确的范围。选择最佳信号范围和在每个信号级别呈现的试验次数的问题已通过自适应计算机算法解决，该算法根据观察者对先前刺激的反应改变每次试验的测试刺激。这些方法将估计阈值所需的试验次数减少到大约 2。该阈值信息量非常大，因为视觉功能的微小差异（例如，受试者组之间或疾病进展或治疗后）可能会改变阈值附近的表现，而不影响高信号水平（这仍然很容易）或低信号水平（这仍然很容易）的表现。
6、功能性视觉的行为评估
评估视觉功能重要指标的行为方法非常有用，并且许多方法在临床实践中常规使用。然而，值得注意的是，评估视觉功能并不能明确告诉我们一个人如何在日常活动中使用他们的视觉。此外，视觉功能的临床测试可能无法检测所有可能的视觉感知缺陷，并且无法表征视力障碍（无论是眼部还是脑部）个体的表现水平的广泛异质性。其潜在原因包括首先，视觉功能的评估通常在最佳测试条件（例如良好的照明和最小的环境杂乱）下在临床环境中进行。其次，传统的评估（例如敏锐度和颜色）通常不能表征涉及动态和复杂视觉场景分析的复杂高阶视觉过程。最后，视觉性能可能会根据任务需求和环境复杂性而变化。这些问题并不是要质疑传统视觉功能评估的价值或有效性，而是强调开发更具适应性的测试手段的重要性，以充分表征个人的视觉表现。此外，虽然某些测试可能有助于评估和表征患有眼部疾病的个体的视力，但对于脑部视觉障碍（例如 CVI）来说，它们的信息可能较少。考虑到许多患有 CVI 的人可能在敏锐度、颜色和对比度评估方面表现出正常或接近正常的表现，但这些人经常会描述各种视觉感知缺陷，例如视觉空间/视觉困难，这一点尤其正确。运动处理、环境复杂性/拥挤以及在视觉要求较高的任务中保持注意力。此外，由于 CVI 患者可能同时出现运动、认知和/或其他感觉功能迟缓，因此传统的视觉测试方法仍然难以实施，并且不一定适合每个孩子。
7、对新技术的需求
不同的视觉任务需求和环境参数的影响可能会导致不同的表现水平。例如，基于眼部和脑部的视觉障碍之间视觉处理性能的差异先前已得到很好的描述。对 CVI 相关文献的回顾包括特征行为，例如对动态物体与静态物体的偏好、感觉模式之间的相互作用（例如，到达时转身）以及取决于周围环境的熟悉程度或复杂性的视觉注意力的变化。/或刺激。此外，视觉空间处理的缺陷可能导致功能表现下降。CVI 和基于眼睛的视觉障碍之间存在行为和病因学差异，这意味着测试参数本身可能会影响性能，从而影响从结果中得出的结论。如前所述，虽然传统的临床评估可以充分表征个体的视觉功能（例如敏锐度和对比敏感度），但它可能无法捕获现实世界环境和情况中表现的功能性视觉缺陷。因此，迫切需要开发新的测试方法来接近更现实的场景（称为“生态有效性”），以补充传统的临床评估。为此，虚拟现实（VR）可以作为以生态有效的方式表征视觉性能的理想平台。VR 所需的技术（例如高功率计算机、高质量图形渲染和眼动追踪系统）已变得越来越具有成本效益、易于使用，并且现在可以更轻松地合并用于测试视觉性能。因此，我们有机会利用 VR 的优势作为一种有用的工具来评估 CVI 等视觉障碍人士的功能性视力。
VR 早已在临床和行为神经科学应用和研究中得到应用。事实上，VR 不仅被用来评估和测试注意力、记忆力和决策能力，而且还被用作中风恢复和痴呆症、注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 和创伤后应激障碍的认知康复的临床康复工具。创伤后应激障碍）。
8、虚拟现实范式
我们进行了一项焦点小组研究（由与 CVI 儿童一起工作的家长以及教师和临床医生组成），以确定应纳入 VR 任务设计的功能性视力评估的关键方面。这表明患有 CVI 的人经常表现出与静态和动态视觉搜索相关的困难，例如在复杂的视觉环境中识别熟悉的物体或人。
图：VR 模拟的照片和屏幕截图。(A) 参与者查看虚拟走廊任务的照片。眼球追踪装置（安装在监视器显示屏上）突出显示。(B) 虚拟玩具盒任务的屏幕截图。在此示例中，参与者必须在周围大量干扰元素中找到目标玩具（蓝色卡车、圆圈）。(C) 虚拟走廊的屏幕截图。在此任务中，参与者必须找到在大量干扰者（其他人）中行走的目标（主体，圆圈）。
眼动追踪数据以 90 Hz 的采样率获取，确保在整个任务过程中记录参与者眼睛在屏幕上相对于目标的精确位置。然后生成基于原始坐标注视数据的热图以可视化眼睛运动的总体分布模式。热图中的颜色表示屏幕空间区域上的注视数据密度水平，每种颜色对应于点密度的比率。使用此方案，暖色表示参与者花费了大部分时间查看给定区域，冷色表示参与者花费较少时间的区域。从神经典型发育对照、患有眼部视觉障碍（OVI；眼部白化病）的个体和患有 CVI 的个体获得的虚拟走廊任务的代表性数据显示并比较于图。
还可以检查眼球追踪行为的其他元素，以提供对视觉搜索性能的更完整的分析。可以测量注视误差（即，屏幕上的目标和参与者的眼睛之间的距离）以量化搜索任务间的注视/追踪眼睛运动。还可以为每次试验计算两个反应时间指标。
总之，虚拟玩具盒和走廊等 VR 模拟的设计和开发是为了帮助评估接近真实世界情况的环境中的功能性视觉表现。眼动追踪数据采集的使用确保了视觉表现的客观和准确测量，即使对于无法用语言表达自己的反应的人也是如此。考虑到这些基于 VR 的环境的灵活性和吸引力，这些场景可以很容易地根据个人情况进行修改，以监测培训计划的结果，或探索潜在环境改变和补偿策略的影响。最后，这些基于 VR 的平台可以与功能性磁共振成像 (fMRI) 和脑电图 (EEG) 等脑成像技术相结合，以研究与视觉任务表现相关的神经相关性。下一节将讨论采用这些相同的基于 VR 的方法的初步结果。
9、虚拟现实和功能成像
结合行为评估和基于任务的功能神经成像可用于表征与视觉感知相关的大脑过程，例如与导航相关的大脑过程。与 VR 相结合，可以实现多种类型的神经影像技术，每种技术都有各自的相对优势和劣势。功能性 MRI (fMRI) 提供良好的空间分辨率信息（毫米级），特别适合识别与执行行为任务相关的局部大脑活动区域。另一方面，fMRI 的时间分辨率相对较差，使得 fMRI 对于表征大脑对行为任务的反应的时间不太理想。与功能磁共振成像相比，脑电图 (EEG) 提供高时间分辨率（毫秒级），因此可用于表征任务相关大脑活动的时间概况。然而，与 fMRI相比，EEG 的空间分辨率相对较差（厘米级），因此对于识别局部活动的特定区域而言不太理想。利用给定神经影像技术的优势，结合适当设计的行为任务范式，定义并加强对可以获得的结果的解释。
为了确定与执行动态搜索任务相关的皮质激活模式，虚拟走廊被改编为功能磁共振成像范式的一部分。在一项初步研究中，在神经典型发育的对照组和患有 CVI 的个体中获得了激活模式（即血氧水平依赖性（BOLD）信号），特别关注已知与视觉皮层区域有关的活动特征复杂运动、空间处理和物体识别。在控制对象中，动态视觉场景的视觉搜索与枕叶视觉皮层区域汇合处以及顶内沟（IPS）内的强烈激活相关；后一个区域在知觉运动协调（例如，引导眼球运动）和视觉注意力中发挥着重要作用。相比之下，在患有 CVI 的个体中观察到的枕叶激活的总体模式并不那么稳健，包括在 IPS 中。已知与视觉空间处理有关的皮层区域内激活的总体幅度和程度（由功能磁共振成像表征）的这些差异可能与观察到的与 CVI 相关的视觉搜索性能缺陷有关。
图：通过观察对照参与者（左）和患有 CVI 的个体（右）的虚拟走廊任务而产生的 fMRI 激活模式（显示左半球和侧视图）。在对照中，在枕叶视觉区域（箭头）和顶内沟（IPS）的汇合处可以看到强烈的激活。与对照组相比，患有 CVI 的个体的整体枕骨区域（箭头）和 IPS 激活不太稳健。
第二项神经影像学研究是使用脑电图与虚拟玩具盒环境相结合来进一步评估静态视觉搜索过程中视觉皮层反应时间的变化。当参与者观看屏幕上不同位置呈现的玩具时，放置在头皮表面的电极会记录下皮层神经元的电活动。皮层激活模式是使用事件相关电位（ERP）来测量的，它代表了重复任务试验以及刺激呈现期间不同时间点的平均反应信号。在控制参与者中，以枕叶和顶叶区域为中心的皮质激活在视觉刺激开始后的 350 至 375 毫秒时间窗口内最强，并持续持续到 400 毫秒。相比之下，患有 CVI 的个体皮质反应的时间模式显示信号强度总体下降出现在同一时间窗口（350 至 375 毫秒）内，如在对照受试者中观察到的。在视觉刺激开始 400 毫秒后，请注意枕叶信号如何不像对照组参与者那样持续稳定。通过分析 ERP 峰值的幅度和时间以及进一步区分每个通道的各个频段，可以进一步量化信号波动。与功能磁共振成像实验获得的结果一样，观察到的皮质活动模式差异可能有助于揭示与 CVI 以及其他视觉障碍状况相关的视觉感知缺陷的神经生理学基础。
图：20 通道 EEG 数据的头皮图是通过在对照组和具有 CVI 的个体中查看虚拟玩具盒任务而获得的（后视图，右侧）。头皮图以 25 毫秒的间隔显示，从 300 毫秒到 400 毫秒。在对照（顶部）中观察到的枕顶叶信号显得稳健，峰值在 350 到 375 毫秒之间。患有 CVI 的个体（底部）显示信号总体减少，峰值出现在与对照相似的时间。进一步注意枕骨信号如何不像对照组参与者（400 毫秒）那样稳定持续。
六、敏锐度、颜色、对比度和视野
所有这些大脑视觉障碍都可以通过调整电视机上的图像来轻松理解。这一切都与图像的创建有关，图像是由大脑中称为枕叶的部分（位于大脑后部）和中颞叶（位于枕叶的前面）组成的。看到并解释运动。
图像显示大脑左侧，其中颞中 (MT) 区域标有黑色箭头。枕叶呈红色。
文章讨论了对个人整体视觉能力的综合评估如何包括视觉功能和功能性视觉表现的评估。临床环境中常用的成熟技术和基于 VR 的新颖方法在表征个人的视觉能力和缺陷方面各有优势。将功能性神经影像方法（例如此处描述的基于 VR 的环境）结合起来，有助于进一步深入了解与视觉处理损伤（例如 CVI 的情况）相关的潜在神经相关性和神经生理学机制。所有这些技术的结合可以提供对个人视觉能力的全面了解。
原文参考
CVI Scotland
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往期合集：
遗传代谢诊断检测：血尿串联质谱、血气、乳酸、血氨、肝肾功能等
自闭症、脑瘫、癫痫、精神异常、抑郁症、智力障碍等神经异常疾病
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