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目的:
为精准量化中、高空间频率下双眼整合过程中的知觉性眼优势度,我们设计了基于双眼分视方位整合范式的知觉性眼优势度测量方法,并比较其与常用的双眼相位整合范式对知觉性眼优势度测量精度的差异。
方法:
测试中,受试者在黑暗房间通过偏振光眼镜双眼分视,观看LED屏幕上从0.5周/度到8周/度空间频率下不同对比度的视觉刺激光栅。在双眼相位整合范式中,受试者双眼所视光栅具有相对屏幕中央水平线值相等但方向相反的相位值;在双眼方位整合范式中,受试者双眼所视光栅具有相对屏幕中央水平线值相等但方位相反的方位值。光栅的尺寸固定为2个周期。在此设定下,当受试者感知到双眼整合后的视觉刺激的相位或方位值为0°时,即达到了双眼平衡状态。我们通过固定刺激法,测量当受试者在双眼整合任务中达到双眼平衡状态时的眼间对比度比值,即知觉性眼优势度(或双眼平衡点)。具体的,我们将非优势眼光栅的对比度固定在50%,要求受试者在不同眼间对比度比值(优势眼/非优势眼=0.2、0.5、0.8、1.1、1.4、1.7和2.0)下,通过电脑按键报告所感知到的光栅与屏幕水平中心位置的关系。我们使用累积高斯分布函数拟合了受试者报告其优势眼占优势的概率(即,受试者感知到双眼整合后的视觉刺激的方位或相位更接近优势眼输入的方位或相位)与眼间对比度比值(优势眼/非优势眼)的函数关系。我们从拟合得到的累积高斯分布函数中得到两个参数:“PSE”和“Sigma”。“PSE”对应于最佳拟合高斯分布函数上纵坐标为50%时的横坐标值;“Sigma”代表PSE点处的斜率。由于该函数纵坐标为50%时即为受试者在双眼整合任务中达双眼平衡状态,因此PSE值即代表受试者的知觉性眼优势度。为更好地比较“双眼相位整合范式”和“双眼方位整合范式”对PSE测量精度的差异,我们基于100次重采样数据的拟合结果,计算了两种测量范式所得PSE的标准误差(SE)。SE越小,代表测量精度越高。本研究共招募了9名正常成年人(平均年龄:24.6±2.0岁;均值±标准差)参加,其log MAR视力均小于等于0.0,立体视锐度均小于等于60弧秒。
1.实验1中,我们在5个空间频率(0.5、1、2、4和8周/度)和7种不同眼间对比度比值(0.2、0.5、0.8、1.1、1.4、1.7和2.0)下,分别基于双眼方位整合范式以及双眼相位整合范式测量了受试者的双眼平衡度。受试者的观察距离为85.5cm。实验中,我们将双眼相位整合任务中刺激光栅的眼间相位差设定为45°,双眼方位整合任务中的刺激光栅在左右边缘处的眼间相位差亦设定为45°,对应光栅的眼间方位差为7.2°。
2.实验2中,我们将双眼相位整合任务中刺激光栅的眼间相位差由45°增加到135°;双眼方位整合任务中的刺激光栅在左右边缘处的眼间相位差亦设定为135°,对应光栅的眼间方位差由7.2°增加到21.7°。在空间频率为8周/度下,基于双眼相位整合范式和双眼方位整合范式,我们分别进行了7个眼间对比度比值下受试者双眼知觉的测量。
3.实验3中,在8周/度的空间频率下,我们仅改变受试者的观察距离,即将受试者距离显示屏的距离由85.5cm增加到342cm,使得刺激光栅可以显示为实验1中刺激光栅空间分辨率的4倍。在此设定下,基于双眼相位整合范式和双眼方位整合范式,我们再次进行了7个眼间对比度比值下受试者双眼知觉的测量。
结果:
1.实验1中,随着空间频率的增加,两条拟合曲线的斜率均逐渐减小,尤其是在较高的空间频率(4和8周/度),拟合曲线更加趋于平缓。基于双眼方位整合任务的心理测量函数比基于双眼相位整合任务的心理测量函数要更陡。对应的,基于双眼方位整合任务所得PSE的SE也比基于双眼相位整合任务所得PSE的SE要低。这些差异在高空间频率尤其明显。
2.实验2中,在8周/度的空间频率下,我们将双眼所视光栅左右边缘处的眼间相位差从45°增加到135°后,双眼方位整合任务中PSE的SE仍比双眼相位整合任务中PSE的SE要低。
3.实验3中,在8周/度的空间频率下,我们将受试者观察距离从85.5cm增加到342cm,即将视觉刺激的空间分辨率提高到4倍后,双眼方位整合任务中PSE的SE仍比双眼相位整合任务中PSE的SE低。
结论:
实验1的结果说明,相较于双眼相位整合任务,双眼方位整合任务可以在较广的空间频率范围内更加精确地测量受试者的知觉性眼优势度;实验2的结果说明,实验1中两种任务对受试者知觉性眼优势度测量精度的差异不是因为双眼所视光栅左右边缘处的眼间相位差较小所致;实验3的结果说明,实验1中两种任务对受试者知觉性眼优势度测量精度的差异不是因为视觉刺激的空间分辨率较低所致。我们的研究因此提供了一种较为精准地测量不同空间频率下双眼整合中知觉性眼优势度的方法,有望为临床相关双眼视功能性眼病患者的诊疗提供新工具。
为精准量化中、高空间频率下双眼整合过程中的知觉性眼优势度,我们设计了基于双眼分视方位整合范式的知觉性眼优势度测量方法,并比较其与常用的双眼相位整合范式对知觉性眼优势度测量精度的差异。
方法:
测试中,受试者在黑暗房间通过偏振光眼镜双眼分视,观看LED屏幕上从0.5周/度到8周/度空间频率下不同对比度的视觉刺激光栅。在双眼相位整合范式中,受试者双眼所视光栅具有相对屏幕中央水平线值相等但方向相反的相位值;在双眼方位整合范式中,受试者双眼所视光栅具有相对屏幕中央水平线值相等但方位相反的方位值。光栅的尺寸固定为2个周期。在此设定下,当受试者感知到双眼整合后的视觉刺激的相位或方位值为0°时,即达到了双眼平衡状态。我们通过固定刺激法,测量当受试者在双眼整合任务中达到双眼平衡状态时的眼间对比度比值,即知觉性眼优势度(或双眼平衡点)。具体的,我们将非优势眼光栅的对比度固定在50%,要求受试者在不同眼间对比度比值(优势眼/非优势眼=0.2、0.5、0.8、1.1、1.4、1.7和2.0)下,通过电脑按键报告所感知到的光栅与屏幕水平中心位置的关系。我们使用累积高斯分布函数拟合了受试者报告其优势眼占优势的概率(即,受试者感知到双眼整合后的视觉刺激的方位或相位更接近优势眼输入的方位或相位)与眼间对比度比值(优势眼/非优势眼)的函数关系。我们从拟合得到的累积高斯分布函数中得到两个参数:“PSE”和“Sigma”。“PSE”对应于最佳拟合高斯分布函数上纵坐标为50%时的横坐标值;“Sigma”代表PSE点处的斜率。由于该函数纵坐标为50%时即为受试者在双眼整合任务中达双眼平衡状态,因此PSE值即代表受试者的知觉性眼优势度。为更好地比较“双眼相位整合范式”和“双眼方位整合范式”对PSE测量精度的差异,我们基于100次重采样数据的拟合结果,计算了两种测量范式所得PSE的标准误差(SE)。SE越小,代表测量精度越高。本研究共招募了9名正常成年人(平均年龄:24.6±2.0岁;均值±标准差)参加,其log MAR视力均小于等于0.0,立体视锐度均小于等于60弧秒。
1.实验1中,我们在5个空间频率(0.5、1、2、4和8周/度)和7种不同眼间对比度比值(0.2、0.5、0.8、1.1、1.4、1.7和2.0)下,分别基于双眼方位整合范式以及双眼相位整合范式测量了受试者的双眼平衡度。受试者的观察距离为85.5cm。实验中,我们将双眼相位整合任务中刺激光栅的眼间相位差设定为45°,双眼方位整合任务中的刺激光栅在左右边缘处的眼间相位差亦设定为45°,对应光栅的眼间方位差为7.2°。
2.实验2中,我们将双眼相位整合任务中刺激光栅的眼间相位差由45°增加到135°;双眼方位整合任务中的刺激光栅在左右边缘处的眼间相位差亦设定为135°,对应光栅的眼间方位差由7.2°增加到21.7°。在空间频率为8周/度下,基于双眼相位整合范式和双眼方位整合范式,我们分别进行了7个眼间对比度比值下受试者双眼知觉的测量。
3.实验3中,在8周/度的空间频率下,我们仅改变受试者的观察距离,即将受试者距离显示屏的距离由85.5cm增加到342cm,使得刺激光栅可以显示为实验1中刺激光栅空间分辨率的4倍。在此设定下,基于双眼相位整合范式和双眼方位整合范式,我们再次进行了7个眼间对比度比值下受试者双眼知觉的测量。
结果:
1.实验1中,随着空间频率的增加,两条拟合曲线的斜率均逐渐减小,尤其是在较高的空间频率(4和8周/度),拟合曲线更加趋于平缓。基于双眼方位整合任务的心理测量函数比基于双眼相位整合任务的心理测量函数要更陡。对应的,基于双眼方位整合任务所得PSE的SE也比基于双眼相位整合任务所得PSE的SE要低。这些差异在高空间频率尤其明显。
2.实验2中,在8周/度的空间频率下,我们将双眼所视光栅左右边缘处的眼间相位差从45°增加到135°后,双眼方位整合任务中PSE的SE仍比双眼相位整合任务中PSE的SE要低。
3.实验3中,在8周/度的空间频率下,我们将受试者观察距离从85.5cm增加到342cm,即将视觉刺激的空间分辨率提高到4倍后,双眼方位整合任务中PSE的SE仍比双眼相位整合任务中PSE的SE低。
结论:
实验1的结果说明,相较于双眼相位整合任务,双眼方位整合任务可以在较广的空间频率范围内更加精确地测量受试者的知觉性眼优势度;实验2的结果说明,实验1中两种任务对受试者知觉性眼优势度测量精度的差异不是因为双眼所视光栅左右边缘处的眼间相位差较小所致;实验3的结果说明,实验1中两种任务对受试者知觉性眼优势度测量精度的差异不是因为视觉刺激的空间分辨率较低所致。我们的研究因此提供了一种较为精准地测量不同空间频率下双眼整合中知觉性眼优势度的方法,有望为临床相关双眼视功能性眼病患者的诊疗提供新工具。