斜视患者在现实世界环境中的空间知觉

立体视觉受损如何阻碍人们的日常活动(例如伸手,抓握,步行和驾驶)。空间感知,包括从双眼视差得出的距离感知,被用来引导直接行动。为了引导动作,知觉系统不断处理刺激信息以在行动期间更新空间表征。所更新的空间表征可作为在线反馈来指导运动系统的运作,直到达到目的。以一个人的视力为例,不断引导他的手伸向桌子上的杯子。为了引导手的行动,知觉系统首先构造一个空间表征并将其存储在工作记忆系统中。工作记忆系统向运动系统提供初始“指令”以开始操作。在行动期间,工作记忆系统会不断更新空间表征,并使用此更新的表征来指导运动系统的下一个行动。相反,当前研究中使用的盲步走手势任务是视觉指导动作的一个示例。所感知的目标位置被存储在工作记忆系统中。在盲步走时,所走的距离被登记,并用于更新观察者的在线目标距离。当更新的目标距离变为零时,观察者停止行走。显然,有视觉引导和视觉指导的行为之间有一些根本性的分歧。但是在现实生活中,我们经常将这两个操作结合起来以实现伸手触及或导航的目标。恒定斜视患者的偏斜眼视力(VA)通常降低,而间歇性或交替性斜视患者通常具有良好的视力。通过斜视和弱视治疗,恒定斜视的视力可被提高,斜视患者可能会残留弱视并立体视下降。视觉功能的下降会损害很多功能,因为人类非常依赖视觉。例如,在正常观察者中引起散焦的研究表明,模糊会损害驾驶和篮球比赛中的视觉识别能力。立体视觉的下降对视觉运动任务产生不利影响,例如,在行走过程中处理地面障碍物或斜坡。在我们的研究开始时,尚不清楚中距离的视觉空间感知是否会受到不利影响。有人可能认为不会有缺损,因为我们的斜视患者每只眼睛的视力几乎相等,这使他们的视觉系统可以对光学上可靠的单眼深度线索进行采样。有人甚至认为患者没有双眼视障碍,因为在我们实验中使用的单个视觉目标位于中间距离范围,在该距离范围内,来自调节、绝对视差、绝对运动视差的“绝对双眼视距离信息”不太可能起到作用。在调节的时候,绝对双眼视差和绝对运动视差在近距离空间中提供了可靠的深度信息,但它们在中间距离空间中变得无效。来自聚散角度的绝对双眼视差信息就是一个例子。可以说,当一个人用双眼注视着一个悬浮的目标时,视觉系统可以利用两只眼睛的会聚角来编码其以自我为中心的距离。但是存在一个限制距离,在此距离之后,会聚角会变得太小而无法成为编码悬浮目标的可靠信号。例如,瞳孔间距离为6.5cm的观察者在5.0米处的目标会聚角为44.69弧分,在5.5米处目标的会聚角为40.63弧分。在两个距离处的会聚角之间的差大约为4弧分,这太小了,以至于无法由聚散眼动系统可靠编码。因此,斜视患者以及具有正常双眼视觉的观察者在判断中距离范围的目标绝对距离时将表现相同。研究表明,与普通观察者相似,斜视观察者在单眼和双眼观看时,如果将目标放在地板上时,他们可以准确判断绝对距离。但是,与正常的观察者不同,当目标悬挂在空中时,他们会错误判断绝对位置,单眼观看比双眼观看更差。在双眼观看悬浮目标时,判断位置的总体误差与立体阈值之间存在正相关。因此,双眼观看的优势表明了相对视差信息对于定位中距离目标有重要作用。根据地面理论,视觉系统将地面用作目标定位的参考框架。视觉系统可以用单眼深度线索(例如地板上的纹理梯度信息)构建准确的地面参考框表征。因此,当目标位于有足够的单眼深度线索的地面时,两个组别都可以准确地判断目标距离。结果,用于地面上的目标定位的双眼深度信息的优势就被最小化了。但是,要准确确定悬浮目标的以自我为中心距离时,就需要额外的计算步骤了。视觉系统必须在目标和地面参考系之间找到可靠的相对距离。这可以通过根据地面上的自我中心距离缩放目标和地面之间的相对双目视差来实现。因此,当视觉系统无法获得可靠的双眼深度信息时,就无法准确判断目标的空中位置。儿童斜视或弱视所导致的不良立体视会持续到成年,并影响每天在近距离和远距离的知觉和行动。我们在实验时,一些斜视观察者从未得到治疗。因此,我们的研究还强调了这样的事实,即视力正常的斜视患者中可能存在不良的立体视。皮层可塑性研究的最新进展表明,成年动物能够从早期视觉剥夺的影响中恢复过来。与此相一致,人类的心理物理学研究表明,知觉学习可以改善弱视眼的单眼视力。同样采用心理物理方法,我们实验室的其它工作表明,患有斜视或弱视的成年人经过推-拉知觉学习范式以重新校准两眼的兴奋和抑制平衡后,其立体视得到改善。未来的工作将研究这种改进是否可以转化为在中间距离范围内,在此范围内更准确地使用相对双眼视差信息来感知空间。



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