Vision Estereoscopica - Test de Aplicacion

Master en Optometra Avanzada y Ciencias de la Visin 1 Edici n (99-01) Aspectos sensoriales de la Visin Binocular. 3: Estereopsis lvaro M. Pons Moreno

TEMA 3.- ESTEREOPSIS. FACTORES QUE AFECTAN A LA ESTEREOPSIS

NDICE

1. Definiciones bsicas. 2. Medida de la Agudeza Visual Estereoscpica. 2.1. Mtodo de Howard Dolman. 2.2. Test de Titmus. 2.3. Tests de visin ciclpea. 2.4. Test TNO. 2.5. E test. 2.6. Test de Frisby. 2.7. Diferencias entre los tests. 3. Factores que afectan a la AVE. 3.1. Factores espaciales 3.1.1. Excentricidad de los estmulos. 3.1.2. Espaciado entre los estmulos y tamao. 3.1.3. Nmero de estmulos. 3.1.4. Frecuencia espacial de la modulacin de disparidad. 3.2. Comparacin entre disparidades cruzadas y descruzadas. 3.3. Orientacin de los tests. 3.4. Efecto de la luminancia y el contraste. 3.5. Efectos interoculares. 3.6. Efecto del color. 3.7. Efecto de los movimientos oculares. 3.8. Influencia de los factores temporales. 3.8.1. Duracin del estmulo. 3.8.2. Efecto del retraso intraocular.

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3.8.3. Efecto del movimiento lateral de los estmulos. 3.9. Efecto de la prctica. 4. Problemtica de los test ms usuales. 5. Diseo de un test para la medida de la AVE. 6. Bibliografa.

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1. DEFINICIONES BSICAS

Podemos definir el umbral de discriminacin de profundidad como el menor intervalo espacial en profundidad entre dos objetos que un observador es capaz de resolver. La agudeza visual estereoscpica (AVE) es el umbral de discriminacin de profundidad expresado angularmente. Por la propia definicin de disparidad binocular, como ya vimos en el captulo inicial, la AVE se puede definir tambin como la mnima disparidad binocular que da lugar a sensacin de profundidad. Si dos objetos se encuentran a unas distancias d y d+d, la AVE se expresar como: d DIP d2

AVE =

donde p es la distancia interpupilar. Esta expresin da un resultado en radianes, que se puede convertir a segundos de arco sin ms que multiplicar por 206264.8. Hay que tener cuidado con la definicin de AVE y su equivalente en visin monocular, la AV, ya que corresponden a diferentes conceptos. La AVE es el mnimo ngulo resoluble que da lugar a percepcin estereoscpica, por lo que, en estricto sentido, su equivalencia sera con la inversa de la AV. Generalmente, se define la precisin estereoscpica como : PE=1/AVE Que, en este caso, s que tiene una correlacin directa con la AV.

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2. MEDIDA DE LA AGUDEZA VISUAL ESTEREOSCPICA

2.1. Mtodo de Howard Dolman El test ms conocido para la medida de la agudeza visual estereoscpica consiste en dos varillas verticales del mismo dimetro, separadas una distancia fija y que se observan a una distancia d a travs de una apertura horizontal que evita ver el inicio y final de las varillas. El observador debe mover una de las varillas hasta que considere que estn equidistantes. El error en la determinacin del punto de equidistancia se relaciona directamente con la mnima separacin que tiene que existir entre los estmulos para que se observen en profundidad. Este test, ya utilizado por Helmholtz, es el ms sencillo y de mayor precisin a la hora de determinar la AVE siempre y cuando se sigan mtodos psicofsicos rigurosos. Generalmente, se aplica tanto el mtodo del ajuste como el mtodo de los estmulos constantes para su determinacin. Una de las grandes ventajas de este mtodo es que se puede evitar la informacin monocular de profundidad que puede dar lugar a percepcin de profundidad. As, la informacin de acomodacin o de perspectiva y sombras queda prcticamente eliminada, con lo que la medida es bastante exacta. Los valores obtenidos de AVE mediante este mtodo son extraordinariamente buenos, lo que identifica la AVE como una tarea de hiperagudeza que puede dar valores de apenas unos segundos de arco. Estos valores son del orden de 20 veces inferiores a los que se obtendran monocularmente por acomodacin, por ejemplo. La exactitud de este mtodo se comprueba por el hecho de que, tradicionalmente, es el utilizado por la American Air Force para la determinacin de la AVE de sus pilotos. Dada la dificultad del montaje mecnico, se puede utilizar un estereoscopio para llevar a cabo estas medidas, cambiando la disparidad binocular entre las

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imgenes. Esta tcnica se utiliz por ejemplo durante la segunda guerra mundial con el Bausch & Lomb Ortho-Rater.

Figura 1: Aparato de Howard-Dolman

2.2. Test de Titmus

El test de Titmus desarrollado por la empresa Stereo Optical Co consiste en tres tipos de estereogramas: el test de la mosca, el test de crculos (un derivado del test de Wirt) y test de animales. Se basa en la utilizacin de imgenes conocidas como anaglifos que buscan reproducir la disparidad binocular desplazando una de las imgenes respecto a la otra. Al verse en visin disociada con polarizadores, cada una de las imgenes estimular una de las retinas, pero con una ligera disparidad binocular una respecto a la otra, lo que dar lugar a la sensacin de profundidad. El test de la mosca se utiliza para visin infantil, pidiendo al nio que toque el ala de la mosca. Si su visin estereoscpica es correcta, indicar un punto por delante del plano del estereograma. El test de crculos consiste en nueve rombos numerados, cada uno conteniendo cuatro crculos. Cada uno de los crculos en los rombos tiene diferentes disparidades, que van de los 40 a los 400, siendo la tarea del sujeto indicar el crculo que se observa fuera del plano del estereograma en cada uno de los rombos. El test de animales, indicado para nios tambin, es del mismo tipo, pero consiste en tres filas de animales con diferentes disparidades. El principal problema de este test subyace en que los valores de agudeza que da son independientes de la distancia interpupilar y no se controla

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con exactitud la distancia de observacin. Por la construccin del test, se puede dar el caso de detectar en test de crculos el correcto incluso en visin monocular sin ms que observar el desplazamiento lateral, pasando de una tarea de visin binocular a una de alineacin monocular. Simons y Reinecke (1974) llegaron a encontrar ambliopes que pasaban correctamente el test. Adems los pasos de AVE entre uno y otro crculo resultan demasiado grandes por lo que, en estudios rigurosos, se encuentra que el valor de AVE equivale al error de la medida.

2.3. Tests de visin ciclpea

En 1960, Bela Julesz introdujo los estereogramas de puntos aleatorios, que revolucionaron la investigacin en el campo de la percepcin estereoscpica. Estos estereogramas se crean a partir del clculo de puntos correspondientes. Para ello, se sigue bsicamente el esquema presentado a continuacin:

1)

Se toma una imagen de puntos aleatorios y se busca una forma

definida dentro de ella, por ejemplo, un cuadrado (Figura 2).

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Figura 2

2) Se toma otra imagen de puntos aleatorios y se desplaza la forma elegida para que produzcan diferentes valores de disparidad binocular (Figura 3)

Figura 3

3) Se elimina la rejilla de fondo. Cuando la imagen se vea de forma dicptica, la zona central aparecer como un cuadrado desplazado respecto de la posicin del fondo (Figura 4).

46


Figura 4

Las formas, invisibles en visin monocular, aparecen tan slo cuando se combinan los estereogramas dando lugar a imgenes ciclpeas, por lo que se conoce a este tipo de estereogramas (independientemente de que se realicen con puntos, lneas o texturas) como estereogramas ciclpeos. La gran ventaja de los estereogramas de puntos aleatorios (EPA o RDS, del ingls Random Dot Stereogram) es que la percepcin estereoscpica es pura, sin conflicto con la informacin que el cerebro procesa monocularmente sobre profundidad. A priori, el sistema visual no tiene informacin ni de la forma ni de la profundidad a la que se encuentra el objeto

Figura 5. Estereograma de Kompanevsky. Al fusionarse las imgenes se oberva la cara de Venus

hasta que no fusiona las dos imgenes para tener percepcin nica. Los primeros EPA no comienzan en 1960, sino que se tienen evidencias de EPA en 1939

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(Kompaneysky, Figura 5) y 1954 (Aschenbrenner, Figura 6), es Julesz su principal estudioso. Comprob que la estereopsis se mantiene an cuando la imagen sea muy ruidosa, aunque se pierde cuando se introduce ruido de puntos no correlados en la imagen. Tambin comprob que, aunque la visin de un EPA es ms compleja y se suele tardar ms en obtener una sensacin de profundi dad, es relativamente fcil mejorar su percepcin si se delimita la zona de disparidad o se aclara la imagen de uno de los ojos.

Figura 6: Estereograma de Aschenbrenner, al fusionarse se lee la palabra LEAK

Su sencillez de fabricacin ha hecho que sean usados como test clnicos, como el E test o el TNO.

2.4. Test TNO

Este test fue desarrollado por Walraven (1975) y consiste en seis EPA impresos como anaglifos rojo/verde que se observan a travs de gafas verde/rojo. Tres de ellos estn diseados para nios y tienen un objeto visible monocularmente y otro que slo es visible en visin ciclpea. Los tests para adultos contienen cuatro discos, cada uno de ellos con un sector desaparecido en cuatro posiciones diferentes. Las disparidades de los discos van de los 15 a los 480 segundos de arco. Su uso en nios se ha demostrado como mucho ms efectivo que el test de Titmus.

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2.5. E test

Este test, diseado por Reinecke y Simons (1974) para Stereo Optical Co consiste en una serie de EPAs que se ven con gafas polarizadas. El objeto es una letra E que vara en orientaciones a lo largo de la serie.

2.6.Test de Frisby Este test, desarrollado por la empresa Clement-Clark.Ltd, consiste en un conjunto de lminas transparentes de diferente espesor. En cada lmina se imprimen cuatro discos de puntos aleatorios, tres en la superficie anterior o posterior de la lmina, mientras que el cuarto se imprime siempre en la superficie opuesta (Figura 7). El espesor de la lmina crea una diferencia de profundidad que va de los 15 a los 340 segundos de arco, dependiendo de la distancia de observacin. La tarea del observador es identificar qu disco se encuentra en una superficie diferente a la de los otros tres. No es un test de puntos aleatorios, ya que la profundidad observada es real, con lo que se evita el problema de muchos observadores que se sienten incapaces de ver un EPA y mejora ostensiblemente los resultados obtenidos en nios. Sin embargo, debido a la existencia real de profundidad, se debe evitar que los observadores obtengan informacin por ejemplo del movimiento de paralaje al mover la cabeza o de la acomodacin. Los estudios clnicos indican que de cada 35 personas tan slo una es capaz de obtener esta informacin (Cooper y Feldman 1979).

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(a)lminas.

(b)

Figura 7: Test de Frisby. (a) Test comercial, (b) diferente situacin de los estmulos en las caras de las

2.7.Diferencias entre los tests Warren (1940) encontr que existe poca correlacin entre los resultados de tests de visin ciclpea y el test de Howard Dolman, lo que fue confirmado en estudios posteriores. Esta diferencia se puede deber a la necesidad de fusionar imgenes dicpticas, una caracterstica que no se da en el test de Howard Dolman. Simons (1981) compar la eficiencia del test TNO, el E test y el de Frisby, encontrando diferencias importantes entre los resultados de laboratorio y los clnicos, fundamentadas en los problemas de control de los parmetros que influyen en la AVE. 3. Factores que afectan a la AVE En general, la mayora de los estudios sobre AVE reportan valores de AVE entre los 2 y 6 segundos de arco en condiciones ptimas de observacin. Estos valores son prximos a la agudeza vernier (Howard, 1919, Tyler 1973) y son

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similares a los obtenidos en primates (Sarmiento 1975). Tambin se observa una mejora de la disparidad de estmulos de disparidad cruzada frente a descruzada, como se ver ms adelante. Sin embargo, en todos los casos se observa una influencia muy importante de los parmetros ambientales (iluminacin) y del estmulo (frecuencia espacial, color, tiempo de exposicin), por lo que es conveniente hacer un estudio completo de estos factores para poder medir la AVE en ptimas condiciones. 3.1.Factores espaciales 3.1.1.Excentricidad de los estmulos La AVE decrece cuando se aumenta la excentricidad de los estmulos comparados. Rawlings y Shipley (1969) midieron el umbral de discriminacin de la profundidad relativa entre dos puntos en funcin de la distancia horizontal al punto de fijacin en pasos de 2 . Los resultados mostrados en la figura XXX y se observa como muy rpidamente el valor de AVE se puede llegar a multiplicar por un factor 100. Sin embargo, y sorprendentemente, si la separacin se lleva a cabo en la direccin vertical, la AVE permanece tan slo varan por un factor dos en un rango de 1 alrededor del punto de fijacin (McKee 1983).

Figura 8: Variacin de la AVE con la excentricidad horizontal y vertical

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3.1.2. Espaciado entre los estmulos y tamao

La AVE mejora cuando la longitud de las varillas verticales utilizadas para su determinacin es de unos 20, valor a partir del cual permanece casi constante.

AVE (arcsec)

5

10

15

20

25

0.1

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Distancia entre estmulos ()

Figura 10 Variacin de la AVE con la distancia entre estmulos

Respecto a su separacin espacial, la AVE mejora hasta que la separacin es de aproximadamente 0.2, a partir de la cual va aumentando lentamente al principio y mucho ms drsticamente despus (Hirsch y Weymouth 1948). 3.1.3. Nmero de estmulos

La experiencia de Mitchinson y Westheimer (1984) revela la importancia de la medida de la AVE con otros estmulos de disparidad alrededor del test. Cuando el test se haca con los estmulos (dos varillas) aislados, se obtenan valores normales de AVE (sobre los 10). Sin embargo, al llevar a cabo la medida introduciendo el test en un conjunto de varillas, los resultados aumentaban drsticamente hasta los 120. Este descubrimiento puede implicar la existencia de mecanismos de promediado de disparidad o de inhibicin lateral..52


(a)

(b)

Figura 11: Experiencia de Mitchinson y Westheimer (1984). La AVE empeora claramente cuando se usa un estmulo complejo (a) en lugar de uno aislado (b)

3.1.4.Frecuencia espacial de la modulacin de disparidad Modulacin de disparidad de una lnea. Tyler (1973) fue el primero en realizar este tipo de experiencias, introduciendo el concepto de del escalado de AVE por frecuencia espacial de modulacin de profundidad. En estas experiencias se presentaba una lnea vertical que subtenda 15 a un ojo y una lnea sinusoidal al otro. Combinadas est ereoscpicamente, la sensacin percibida es la de una lnea curvada sinusoidalmente en profundidad. Al aumentar la frecuencia espacial de la sinusoide, disminuye la amplitud del umbral de disparidad binocular, alcanzando el mnimo en 1 c/ y volviendo a crecer hasta los 3 c/ , valor a partir del cual no se observa estereopsis. Comparando con el umbral monocular de deteccin de ondulaciones en una lnea, se observa que, en este segundo caso, los valores mnimos se alcanzan sobre los 3c/ y se dejan de percibir a partir de los 12 c/. La Fig. 12 muestra los resultados de Tyler combinando para cada frecuencia espacial el mnimo umbral necesario para estereopsis y el mximo que proporciona estereopsis (a partir de esa disparidad no se observa estereopsis).

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Figura 12: Resultados de la experiencia de Ftyler (1973)

Modulacin de disparidad en EPA Los resultados de Tyler pueden ser muy mejorados si, en lugar de una lnea, usamos un EPA. Esto se debe a que en el test de lnea, existe una variacin de posicin espacial en una de las imgenes monoculares. En los EPAs utilizados como tests para esta experiencia, se observa una superficie ondulada sinusoidalmente, equivalente a los estmulos sinuosidales de luminancia utilizados en la determinacin de la funcin de sensibilidad al contraste. Tyler (1974) us un EPA donde se pasaba de obtena una transicin entre la figura sinusoidal y una zona plana, de forma que el observador deba indicar el punto donde se comenzaba a ver plana. La figura 13 muestra los estereogramas y el efecto tridimensional que se busca con estos EPAs.

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Figura 13: Estereogramas usados por Tyler (1974) (arriba) y una recreacin de cmo son percibidos (abajo)

Los valores obtenidos en estas experiencias muestran un mnimo alrededor de 0.5 c/ y que la mxima frecuencia visible es de unos 4 c/, valores muy cercanos a los obtenidos con una lnea. La Figura 14 muestra unos resultados recientes obtenidos por Bradsahw y Rogers (1993), donde se observa el comportamiento de la AVE frente a la frecuencia espacial.

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Figura 14: Resultados de Bradshaw y Rogers (1993=

Funciones de sensibilidad supraumbral Los resultados obtenidos en las anteriores experiencias muestran que la AVE tiene un comportamiento formal similar a del umbral de contraste en la CSF. En visin de contrastes, se obtienen resultados diferentes cuando se calculan funciones de discriminacin por encima del umbral, obteniendo en general un aplanamiento de las curvas a medida que aumenta el contraste base (Georgeson y Sullivan, 1975). Por lo expuesto, resulta interesante realizar estas mismas medidas de AVE para disparidades no umbral, es decir, se pide a un observador que diferencia entre dos sinusoides indicando cual es la que tiene ms modulacin (ms profundidad entre mximo y mnimo). Ioannu et al (1993) llevaron a cabo estas experiencias, encontrando un efecto muy similar al obtenido en contrastes, ya que las curvas se van aplanando hasta ser totalmente rectas a partir de disparidades base de 8 minutos de arco. Esto implica que, a partir de ese valor la percepcin de profundidad es casi independiente de la frecuencia espacial. Esto implicara que, al igual que en la percepcin de contrastes, debe existir un mecanismo de compensacin a niveles supraumbrales de las diferencias de sensibilidad observadas entre altas y bajas frecuencias a disparidad umbral.

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Figura 15: Resultados de Ioannou et al (1993). Se observa una variacin similar a la obtenida en los umbrales de contraste supraumbrales.

3.2.Comparacin entre disparidades cruzadas y descruzadas

Es lo mismo acercar un objeto que alejarlo? Ya las experiencias de Howard Dolman demuestran que se pueden obtener valores diferentes de AVE segn acerquemos o alejemos las varillas del aparato de Howard Dolman, dando lugar a lo que se defini como AVE proximal y distal. Las experiencias de Woo y Sillanpaa (1979) dan valores promedio de 5.6 para la AVE obtenida con disparidad cruzada (proximal) y 14.6 con la descruzada. Otros investigadores han obtenido valores muy similares; sin embargo, Larson (1990) comprob que con los test de Frisby y el TNO, los valores obtenidos de AVE distal y proximal no presentaban diferencias estadsticamente considerables.

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3.3.Orientacin de los tests

Consideremos un aparato de Howard Dolman en el que se pueden v a travs er de la ventana de observacin las dos varillas del test. Si giramos las varillas un cierto ngulo (manteniendo la disparidad horizontal entre ellas), la AVE vara proporcionalmente al coseno del ngulo girado. Este resultado, obtenido inicialmente por Ogle (1955) y comprobado despus por numerosos autores puede tener al menos cinco causas: 1. Cuando las varillas se giran un cierto ngulo , la disparidad

horizontal entre las varillas se mantiene constante, pero la distancia entre ellas no permanece constante, disminuyendo por un factor cos (ver figura 16)

Figura 16: Inclinacin de las varillas

2.

La AVE se ve afectada por la existencia de puntos en vecindad de

los considerados (ver seccin 3.1.3). Cuando se giran las varillas hacia la horizontal, la importancia de los puntos cercanos se hace mayor, obtenindose un efecto similar al que se da en la experiencia de Mitchinson y Westheimer. 3. Las disparidades entre lneas verticales son detectadas mucho ms eficientemente que las de las lneas giradas, debido a la prevalencia de clulas sintonizadas a lneas orientadas verticalmente. Esta suposicin, sin emba rgo, debe 4. ser probada experimentalmente, relacionando la deteccin de disparidades con las clulas sintonizadas en orientacin. La sensibilidad al contraste y la agudeza vernier son mejores para orientaciones verticales que para las oblicuas, lo que permite suponer que esta

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anisotropa de la sensibilidad a estmulos en luminancia podra darse tambin en la esteroagudeza. 5. la AVE. 3.4.Efecto de la luminancia y el contraste Existe un valor mnimo de luminancia para que la AVE alcance valore ptimos. Las experiencias en este sentido muestran que la AVE disminuye hasta un valor mnimo cuando los tests tienen una luminancia de 10 mililamberts, valor a partir del cual la AVE permanece casi constante. Existe una prdida de altura relativa de las varillas al ir girando, lo que se puede relacionar con la altura ptima de las varillas para la medida de

AVE (arcsec)

5

10

15

20

25

0.1

1

10

100

1000

Luminancia (mililamberts)

Figura 17: Influencia de la luminancia en la AVE

Tambin se ha observado una dependencia con el contraste al hacer experiencias con estereogramas de redes sinuosoidales. Cormack et al (1991) mostraron que la dependencia de la AVE con el contraste es proporcional a la raz cbica para valores de contraste por encima del umbral y a la raz cuadrada para

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valores de contraste prximos al umbral. En general se acepta que la dependencia con el contraste es dbil para valores supraumbrales, pero que la AVE decrece rpidamente al alcanzar valores de contraste umbral. 3.5.Efectos interoculares La AVE disminuye rpidamente cuando el nivel de iluminacin entre los dos ojos vara, al igual que cuando el contraste es diferente. Esta prdida no se puede achacar sencillamente a una disminucin de la luminancia promedio o del contraste promedio entre los dos ojos ya que, cuando se aplica una reduccin de luminancia a un ojo, la AVE se reduce ms del doble de lo que se reducira si esa disminucin se hubiese aplicado a los dos ojos. La figura 18 muestra los resultados de Legge y Gu (1989), en los que se observa cmo vara la AVE al presentar imgenes monoculares de diferente contraste en proporciones desde 1:1 a 4:1.

AVE (arcmin)

1

10

4:1

2:1

1:1

2:1

4:1

Relacin de contrastes Figura 18: Influencia en la AVE de relaciones asimtricas de luminancia interoculares

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3.6.

Efecto del color

Pennington (1970) midi la AVE en funcin del color haciendo uso del aparato de Howard-Dolman, variando el color de las varillas frente a un fondo oscuro. Los resultados muestran que, en general, se obtenan peores valores de agudeza para el azul, lo que se puede deber a la baja densidad de conos azules que existe en la retina. Sin embargo, son muy interesantes las experiencias donde se busca provocar la estereopsis con estmulos cromticos, con el fin de comprobar si es procesada por el canal parvocelular (ver tema 2). Para ello, se puede hacer uso de estereogramas cromticos isoluminantes, con regiones que difieren en tono, pero no en luminancia. En la experiencia de Lu y Fender (1972), se presentaban estereogramas de puntos aleatorios de dos colores diferentes, no encontrndose percepcin de profundidad cuando las luminancias eran iguales. Sin embargo, experiencias posteriores han encontrado que s que se puede observar profundidad, aunque con muy mala calidad. Las posibles explicaciones que se dan para estos hechos son dos: o bien la componente cromtica del camino parvocelular es capaz de codificar ciertas disparidades, o bien el camino magnocelular es capaz de responder dbilmente a estmulos isoluminantes (los resultados electrofisiolgicos de Logothethis (1990) con monos indican que, an en presencia de un estmulo isoluminante, es posible obtener cierta respuesta del camino magnocelular). Ambas pueden ser ciertas, sin embargo, las experiencias psicofsicas indican que, aunque la estereopsis se ve muy mermada para estmulos isoluminantes, la prdida es menor si los elementos del tests son grandes y mayor cuando son pequeos, lo que estara ms en consonancia con una respuesta del camino magnocelular. Sin embargo, no debemos dejar de lado que se pueden dar falsas respuestas debido a la aberracin cromtica y los efectos de contraste de borde, por lo que este punto, an hoy, no est totalmente clarificado.

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3.7. Efecto de los movimientos oculares.

Ya vimos en un apartado anterior que, a medida que separbamos las varillas en un aparato de Howard-Dolman, el valor de AVE iba en aumento, indicando una prdida de estereoagudeza. Esta experiencia se realiza siempre con una fijacin constante. Sin embargo, si se lleva acabo la misma experiencia dejando que los ojos se muevan libremente, la prdida es mucho menor (Ogle, 1939). Este resultado puede deberse a varias razones como por ejemplo, el cambio de disparidades binoculares al cambiar los ojos de posicin, que puede dar lugar a una comparacin entre valores que mejore la precisin. No existen, sin embargo, pruebas que demuestren esta afirmacin. 3.8. Influencia de los factores temporales. 3.8.1. Duracin del estmulo Las primeras experiencias que se llevaron a cabo midiendo la AVE en funcin de la duracin del estmulo encontraron que el umbral de disparidad binocular era constante hasta tiempos de 0.1s y que luego decreca con el tiempo de exposicin hasta los 3 s, momento a partir del cual permaneca constante (langlands, 1926). Las experiencias de Watt indican que la estereopsis mejora a medida que aumenta el tiempo de exposicin hasta valores de 1 s. Interpret esta mejora como un procesado secuencial de la estereopsis, de forma que la disparidad ms grosera se procesa antes que la fina. Tyler (1991) comprob que el umbral de estereopsis era inversamente proporcional a la duracin de los estmulos usando EPA. 3.8.2. Efecto del retraso interocular Ya en el siglo pasado se indic que se poda obtener estereopsis incluso cuando las imgenes que se presentaban a cada uno de los ojos estaban retrasadas temporalmente. Ogle (1963) comprob experimentalmente q no se ue62


afectaba a la percepcin estereoscpica si el intervalo entre presentacin de los estmulos para un ojo y otro no superaba los 25 ms, empeorndose la estereopsis ha medida que el intervalo aumentaba, hasta llegar a los 100 ms, donde se perda (otros autores aumentan este valor hasta los 250 ms). Este resultado, contrastado con otras experiencias, indica que la estereopsis es un proceso que se produce integrando pequeos intervalos de tiempo. Los trabajos de Engel (1970) demuestran que el lmite de integracin est directamente relacionado con el tiempo de persistencia de una imagen en la retina. 3.8.3. Efecto del movimiento lateral de los estmulos Al igual que ocurre con la agudeza vernier, la estereoagudeza no se ve afectada por movimientos en los estmulos si estos no superan los 2/s (Westheimer y McKee 1977) 3.9. Efecto de la prctica.

Es conocido que la agudeza vernier mejora ostensiblemente con la prctica y, de forma similar, existen multitud de evidencias que sealan que la agudeza visual estereoscpica se puede mejorar con la prctica. Wittenberg (1969) comprob que sobre una poblacin de 20 sujetos entrenados durante dos semanas se obtenan valores significativamente mejores que sobre un grupo de control. Sin embargo, las importantes diferencias obtenidas entre los observadores hace muy difcil teorizar las posibles causas de estas mejoras. 7. Problemtica de los tests ms usuales

A la vista de la multitud de parmetros que influyen en la determinacin de la AVE, es evidente que los tests clnicos ms usuales utilizados en la determinacin de la AVE adolecen, fundamentalmente, de una falta de control de los parmetros envueltos en su medida. Por ejemplo, en el test ms utilizado para la63


determinacin de la AVE en clnica, el test de Titmus , observamos que, en primer lugar, los valores de disparidad que presenta estn calculados para una distancia definida y un observador patrn de distancia interpupilar 6.00 cm. Por ejemplo, en el caso del test de Titmus, la variacin de la AVE debida a una variacin de 7 cm en la distancia de observacin es cercana al 47% y si la DIP vara 2 mm, la variacin es cercana al 10%.

64 mm

33 cm

36 cm 54 mm

45 cm

Figura 19: Variacin de la AVE medida con el test de Titmus en los nueve escalones de disparidad que presenta, con la DIP (a) y con la distancia de observacin (b).

Esta variabilidad hace que el test de Titmus, como medida cuantitativa de la AVE sea un test poco fiable. Si a eso le aadimos la dificultad de controlar parmetros como iluminacin, duracin de la presentacin, etc, se reafirma la tesis de muchos autores que indican que este test slo es vlido para la determinacin cualitativa de la capacidad estereoscpica de un observador. Incluso sta es puesta en duda, al encontrarse casos de ambliopes que han pasado este test de forma exitosa (Simons y Reinecke, 1974). En general, los tests impresos tienen como principales desventajas: 1) La dificultad de controlar parmetros como la iluminacin, distancia de fijacin, entrenamiento del observador, etc 2) La utilizacin de escalones de disparidad binocular finitos, que no permiten medir la AVE sino clasificar al observador en intervalos de AVE.

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3) En los tests que se realizan con visin disociada, las dudas que abordan algunos autores al respecto de considerar esta situacin como una situacin binocular normal, aunque los valores obtenidos son similares a los que se obtienen en visin no disociada. Por todo ello, parece evidente que, pese a su antigedad, tan slo el test de Howard-Dolman permitira la medida exacta de la AVE con total seguridad. Sin embargo, la determinacin de la AVE mediante el test de Howard-Dolman, , plantea la problemtica asociada a un excesivamente riguroso procedimiento formal, que hace incmoda su utilizacin en la prctica clnica, y la dificultad asociada al montaje mecnico del dispositivo, que hace poco probable su montaje en un gabinete clnico. 8. Diseo de un test para la medida de la AVE Visto lo anterior, qu posibilidades quedan en el diseo de test estereoscpicos para la medida de la AVE? Evidentemente, el diseo mecnico es relativamente sencillo, ya que consiste tan slo en dos varillas de las que podamos medir la distancia entre ellas; sin embargo, resulta difcil de implementar en un gabinete, como hemos dicho antes. La posible solucin pasa por la implementacin de tests informticos que, gracias al avance y abaratamiento del hardware, permiten hoy en da su utilizacin en cualquier clnica optomtrica. El test ms sencillo que se puede implementar de forma informtica es una variacin del de Howard Dolman en el que se presentan dos lneas verticales en la pantalla del ordenador. Una de ellas se observa simultneamente con los dos ojos (es decir, con disparidad nula) y la otra con una cierta disparidad basada en la distancia en mm entre las dos imgenes disociadas necesarias para producir la sensacin de estereopsis.

65


Supongamos que, segn muestra la figura, tenemos un objeto de fijacin sobre la lnea media (disparidad nula) y presentamos otro objeto sobre una lnea separada una distancia x de la anterior.Q

d P d d

x

d

p

Figura 20: Diseo de un estereograma de dos lneas.

Si desplazamos en profundidad este objeto, para producir la misma sensacin de forma disociada, lo nico que tenemos que hacer es calcular dnde se encontraran las imgenes que, colocadas en el plano de fijacin, daran la misma sensacin de estereopsis.

Del dibujo (figura 20), se puede calcular que la distancia entre las dos imgenes sera d+d y dara una disparidad, , que vendra dada por la ecuacin:

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Master en Optometra Avanzada y Ciencias de la Visin 1 Edici n (99-01) Aspectos sensoriales de la Visin Binocular. 3: Estereopsis lvaro M. Pons Moreno2 2 2p (d + d )(p x ) d d2 p

=

donded = d + d p+ x d = d + d px

Es decir, sin ms que presentar una imagen con la composicin presentada en la figura, se tendra la impresin estereoscpica de dos objetos situados en un punto P y otro Q.

p-d

p-d

Figura 21: Estereograma para la medida de la AVE

Mediante el ordenador es posible cambiar la distancia d+d , lo que permitira cambiar la impresin de profundidad. Dado que un sistema de presentacin grfico tiene en la actualidad resoluciones de 1024 pixeles en una pantalla de 15, el paso mnimo de 1 pixel representara una variacin de disparidad binocular de 0.04 segundos de arco, una precisin 1000 veces superior a la dada por el test de Titmus. Como mtodo de medida se podra hacer uso de un mtodo de ajuste, muy apropiado para la prctica clnica por su sencillez y rapidez.

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Vision Estereoscopica - Test de Aplicacion

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