Vision Estereoscopica - Test de Aplicacion

Master Master en Optometría Avanzada y Ciencias de la Visión 1ª Edici ón (99 -01)

Aspectos sensoriales de la Visión Binocular. 3: Estereopsis Álvaro M. Pons Moreno

TEMA 3.- ESTEREOPSIS. FACTORES QUE AFECTAN A LA ESTEREOPSIS ÍNDICE 1. Definiciones básicas. 2. Medida de la Agudeza Visual Estereoscópica. 2.1. Método de Howard Dolman. 2.2. Test de Titmus. Titmus. 2.3. Tests de visión ciclópea. 2.4. Test Test TNO. 2.5. E test. 2.6. Test de Frisby. 2.7. Diferencias Diferenci as entre los tests. 3. Factores que afectan a la AVE. 3.1. Factores espaciales 3.1.1. 3.1. 1. Excentricidad de los estímulos. 3.1.2. 3.1. 2. Espaciado entre los estímulos y tamaño. 3.1.3. 3.1. 3. Número de estímulos. 3.1.4. Frecuencia espacial de la modulación de disparidad. 3.2. Comparación entre disparidades cruzadas y descruzadas. descruzadas. 3.3. Orientación de los tests. 3.4. Efecto de la luminancia y el contraste. 3.5. Efectos interoculares. interoculares. 3.6. Efecto del color. 3.7. Efecto de los movimientos movimientos oculares. oculares. 3.8. Influencia de de los factores factores temporales. temporales. 3.8.1. Duración del estímulo. 3.8.2. Efecto del retraso intraocular.

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3.8.3. Efecto del movimiento movimiento lateral de los estímulos. 3.9. Efecto de la práctica. 4. Problemática de los test más más usuales. usuales. 5. Diseño de un test para la medida de la AVE. 6. Bibliografía.

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3.8.3. Efecto del movimiento movimiento lateral de los estímulos. 3.9. Efecto de la práctica. 4. Problemática de los test más más usuales. usuales. 5. Diseño de un test para la medida de la AVE. 6. Bibliografía.

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1. DEFINICIONES BÁSICAS Podemos definir el umbral de discriminación de profundidad como el menor intervalo espacial en profundidad entre dos objetos que un observador es capaz de resolver. La agudeza visual estereoscópica (AVE) es el umbral de discriminación de profundidad expresado angularmente. Por la propia definición de disparidad binocular, como ya vimos en el capítulo inicial, la AVE se puede definir también como la mínima disparidad binocular que da lugar a sensación de profundidad. Si dos objetos se encuentran a unas distancias d y d+ ∆d, la AVE se expresará como:

AVE =

∆d d 2

DIP

donde p es la distancia interpupilar. Esta expresión da un resultado en radianes, que se puede convertir a segundos de arco sin más que multiplicar multi plicar por 206264.8. Hay que tener cuidado con la definición de AVE y su equivalente en visión monocular, la AV, ya que corresponden a diferentes conceptos. La AVE es el mínimo ángulo resoluble que da lugar a percepción estereoscópica, por lo que, en estricto sentido, su equivalencia sería con la inversa de la AV. Generalmente, se define la precisión estereoscópica como : PE=1/AVE Que, en este caso, sí que tiene una correlación directa con la AV.

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2. MEDIDA DE LA AGUDEZA VISUAL ESTEREOSCÓPICA 2.1. Método de Howard Dolman El test más conocido para la medida de la agudeza visual estereoscópica consiste en dos varillas verticales del mismo diámetro, separadas una distancia fija y que se observan a una distancia d a través 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 están equidistantes. El error en la determinación del punto de equidistancia se relaciona directamente con la mínima separación que tiene que existir entre los estímulos para que se observen en profundidad. Este test, ya utilizado por Helmholtz, es el más sencillo y de mayor precisión a la hora de determinar la AVE siempre y cuando se sigan métodos psicofísicos rigurosos. Generalmente, se aplica tanto el método del ajuste como el método de los estímulos constantes para su determinación. Una de las grandes ventajas de este método es que se puede evitar la información monocular de profundidad que puede dar lugar a percepción de profundidad. Así, la información de acomodación o de perspectiva y sombras queda prácticamente eliminada, con lo que la medida es bastante exacta. Los valores obtenidos de AVE mediante este método 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 obtendrían monocularmente por acomodación, por ejemplo. La exactitud de este método se comprueba por el hecho de que, tradicionalmente, es el utilizado por la American Air Force para la determinación de la AVE de sus pilotos. Dada la dificultad del montaje mecánico, se puede utilizar un estereoscopio para llevar a cabo estas medidas, cambiando la disparidad binocular entre las

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imágenes. Esta técnica se utilizó 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 círculos (un derivado del test de Wirt) y test de animales. Se basa en la utilización de imágenes conocidas como anaglifos que buscan reproducir la disparidad binocular desplazando una de las imágenes respecto a la otra. Al verse en visión disociada con polarizadores, cada una de las imágenes estimulará una de las retinas, pero con una ligera disparidad binocular una respecto a la otra, lo que dará lugar a la sensación de profundidad. El test de la mosca se utiliza para visión infantil, pidiendo al niño que toque el ala de la mosca. Si su visión estereoscópica es correcta, indicará un punto por delante del plano del estereograma. El test de círculos consiste en nueve rombos numerados, cada uno conteniendo cuatro círculos. Cada uno de los círculos en los rombos tiene diferentes disparidades, que van de los 40” a los 400”, siendo la tarea del sujeto indicar el círculo que se observa fuera del plano del estereograma en cada uno de los rombos. El test de animales, indicado para niños también, 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 observación. Por la construcción del test, se puede dar el caso de detectar en test de círculos el correcto incluso en visión monocular sin más que observar el desplazamiento lateral, pasando de una tarea de visión binocular a una de alineación monocular. Simons y Reinecke (1974) llegaron a encontrar ambliopes que pasaban correctamente el test. Además los pasos de AVE entre uno y otro círculo 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 visión ciclópea En 1960, Bela Julesz introdujo los estereogramas de puntos aleatorios, que revolucionaron la investigación en el campo de la percepción estereoscópica. Estos estereogramas se crean a partir del cálculo de puntos correspondientes. Para ello, se sigue básicamente el esquema presentado a continuación:

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 dicóptica, la zona central aparecerá como un cuadrado desplazado respecto de la posición del fondo (Figura 4).

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Figura 4

Las formas, invisibles en visión monocular, aparecen tan sólo cuando se combinan los estereogramas dando lugar a imágenes ciclópeas, por lo que se conoce a este tipo de estereogramas (independientemente de que se realicen con puntos, líneas o texturas) como estereogramas ciclópeos. La gran ventaja de los estereogramas de puntos aleatorios (EPA o RDS, del inglés Random Dot Stereogram ) es que la percepción estereoscópica es pura, sin conflicto con la información que el cerebro procesa monocularmente sobre profundidad. A priori, el sistema visual no tiene información ni de la forma ni de la profundidad a la que se encuentra el objeto

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

hasta que no fusiona las dos imágenes para tener percepción única. 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. Comprobó que la estereopsis se mantiene aún cuando la imagen sea muy ruidosa, aunque se pierde cuando se introduce ruido de puntos no correlados en la imagen. También comprobó que, aunque la visión de un EPA es más compleja y se suele tardar más en obtener una sensación de profundidad, es relativamente fácil mejorar su percepción 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 fabricación ha hecho que sean usados como test clínicos, 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 través de gafas verde/rojo. Tres de ellos están diseñados para niños y tienen un objeto visible monocularmente y otro que sólo es visible en visión ciclópea. 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 niños se ha demostrado como mucho más efectivo que el test de Titmus.

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2.5. E test Este test, diseñado 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 varía 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 láminas transparentes de diferente espesor. En cada lámina se imprimen cuatro discos de puntos aleatorios, tres en la superficie anterior o posterior de la lámina, mientras que el cuarto se imprime siempre en la superficie opuesta (Figura 7). El espesor de la lámina crea una diferencia de profundidad que va de los 15 a los 340 segundos de arco, dependiendo de la distancia de observación. La tarea del observador es identificar qué 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 niños. Sin embargo, debido a la existencia real de profundidad, se debe evitar que los observadores obtengan información por ejemplo del movimiento de paralaje al mover la cabeza o de la acomodación. Los estudios clínicos indican que de cada 35 personas tan sólo una es capaz de obtener esta información (Cooper y Feldman 1979).

49



(a)

(b)

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

láminas.

2.7.Diferencias entre los tests Warren (1940) encontró que existe poca correlación entre los resultados de tests de visión ciclópea y el test de Howard Dolman, lo que fue confirmado en estudios posteriores. Esta diferencia se puede deber a la necesidad de fusionar imágenes dicópticas, una característica que no se da en el test de Howard Dolman. Simons (1981) comparó la eficiencia del test TNO, el E test y el de Frisby, encontrando diferencias importantes entre los resultados de laboratorio y los clínicos, fundamentadas en los problemas de control de los parámetros que influyen en la AVE.

3. Factores que afectan a la AVE En general, la mayoría de los estudios sobre AVE reportan valores de AVE entre los 2 y 6 segundos de arco en condiciones óptimas de observación. Estos valores son próximos a la agudeza vernier (Howard, 1919, Tyler 1973) y son

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similares a los obtenidos en primates (Sarmiento 1975). También se observa una mejora de la disparidad de estímulos de disparidad cruzada frente a descruzada, como se verá más adelante. Sin embargo, en todos los casos se observa una influencia muy importante de los parámetros ambientales (iluminación) y del estímulo (frecuencia espacial, color, tiempo de exposición), por lo que es conveniente hacer un estudio completo de estos factores para poder medir la AVE en óptimas condiciones.

3.1.Factores espaciales 3.1.1.Excentricidad de los estímulos La AVE decrece cuando se aumenta la excentricidad de los estímulos comparados. Rawlings y Shipley (1969) midieron el umbral de discriminación de la profundidad relativa entre dos puntos en función de la distancia horizontal al punto de fijación en pasos de 2º . Los resultados mostrados en la figura XXX y se observa como muy rápidamente el valor de AVE se puede llegar a multiplicar por un factor 100. Sin embargo, y sorprendentemente, si la separación se lleva a cabo en la dirección vertical, la AVE permanece tan sólo varían por un factor dos en un rango de 1º alrededor del punto de fijación (McKee 1983).

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

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3.1.2. Espaciado entre los estímulos y tamaño

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

) c e s c r a (

E V A

5 2 0 2 5 1 0 1

5

0.1

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Distancia entre estímulos (º)

Figura 10 Variación de la AVE con la distancia entre estímulos

Respecto a su separación espacial, la AVE mejora hasta que la separación es de aproximadamente 0.2º, a partir de la cual va aumentando lentamente al principio y mucho más drásticamente después (Hirsch y Weymouth 1948). 3.1.3. Número de estímulos

La experiencia de Mitchinson y Westheimer (1984) revela la importancia de la medida de la AVE con otros estímulos de disparidad alrededor del test. Cuando el test se hacía con los estímulos (dos varillas) aislados, se obtenían 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 drásticamente hasta los 120”. Este descubrimiento puede implicar la existencia de mecanismos de promediado de disparidad o de inhibición lateral.. 52



(a)

(b)

Figura 11: Experiencia de Mitchinson y Westheimer (1984). La AVE empeora cl aramente cuando se usa

un estímulo complejo (a) en lugar de uno aislado (b)

3.1.4.Frecuencia espacial de la modulación de disparidad Modulación de disparidad de una línea. Tyler (1973) fue el primero en realizar este tipo de experiencias, introduciendo el concepto de del escalado de AVE por frecuencia espacial de modulación de profundidad. En estas experiencias se presentaba una línea vertical que subtendía 15º a un ojo y una línea sinusoidal al otro. Combinadas estereoscópicamente, la sensación percibida es la de una línea curvada sinusoidalmente en profundidad. Al aumentar la frecuencia espacial de la sinusoide, disminuye la amplitud del umbral de disparidad binocular, alcanzando el mínimo en 1 c/º y volviendo a crecer hasta los 3 c/º , valor a partir del cual no se observa estereopsis. Comparando con el umbral monocular de detección de ondulaciones en una línea, se observa que, en este segundo caso, los valores mínimos se alcanzan sobre los 3c/º y se dejan de percibir a partir de los 12 c/º.

La Fig. 12 muestra los resultados de Tyler

combinando para cada frecuencia espacial el mínimo umbral necesario para estereopsis y el máximo 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)

Modulación de disparidad en EPA Los resultados de Tyler pueden ser muy mejorados si, en lugar de una línea, usamos un EPA. Esto se debe a que en el test de línea, existe una variación de posición espacial en una de las imágenes monoculares. En los EPAs utilizados como tests para esta experiencia, se observa una superficie ondulada sinusoidalmente, equivalente a los estímulos sinuosidales de luminancia utilizados en la determinación de la función de sensibilidad al contraste. Tyler (1974) usó un EPA donde se pasaba de obtenía una transición entre la figura sinusoidal y una zona plana, de forma que el observador debía 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 recreación de cómo son

percibidos (abajo)

Los valores obtenidos en estas experiencias muestran un mínimo alrededor de 0.5 c/º y que la máxima frecuencia visible es de unos 4 c/º, valores muy cercanos a los obtenidos con una línea. 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.

55



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 visión de contrastes, se obtienen resultados diferentes cuando se calculan funciones de discriminación 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 más modulación (más profundidad entre máximo y mínimo). 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 percepción de profundidad es casi independiente de la frecuencia espacial. Esto implicaría que, al igual que en la percepción de contrastes, debe existir un mecanismo de compensación 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 variación similar a la obtenida

en los umbrales de contraste supraumbrales.

3.2.Comparación 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 según acerquemos o alejemos las varillas del aparato de Howard Dolman, dando lugar a lo que se definió 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) comprobó que con los test de Frisby y el TNO, los valores obtenidos de AVE distal y proximal no presentaban diferencias estadísticamente considerables.

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3.3.Orientación de los tests Consideremos un aparato de Howard Dolman en el que se pueden ver a través de la ventana de observación las dos varillas del test. Si giramos las varillas un cierto ángulo θ (manteniendo la disparidad horizontal entre ellas), la AVE varía proporcionalmente al coseno del ángulo girado. Este resultado, obtenido inicialmente por Ogle (1955) y comprobado después por numerosos autores puede tener al menos cinco causas: 1.

Cuando las varillas se giran un cierto ángulo θ, la disparidad

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

θ

Figura 16 : Inclinación de las varillas

2.

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

los considerados (ver sección 3.1.3). Cuando se giran las varillas hacia la horizontal, la importancia de los puntos cercanos se hace mayor, obteniéndose un efecto similar al que se da en la experiencia de Mitchinson y Westheimer. 3.

Las disparidades entre líneas verticales son detectadas mucho más

eficientemente que las de las líneas giradas, debido a la prevalencia de células sintonizadas a líneas orientadas verticalmente. Esta suposición, sin embargo, debe

ser

probada

experimentalmente,

relacionando

la

detección

de

disparidades con las células sintonizadas en orientación. 4.

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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anisotropía de la sensibilidad a estímulos en luminancia podría darse también en la esteroagudeza. 5.

Existe una pérdida de altura relativa de las varillas al ir girando, lo

que se puede relacionar con la altura óptima de las varillas para la medida de la AVE.

3.4.Efecto de la luminancia y el contraste Existe un valor mínimo de luminancia para que la AVE alcance valore óptimos. Las experiencias en este sentido muestran que la AVE disminuye hasta un valor mínimo cuando los tests tienen una luminancia de 10 mililamberts, valor a partir del cual la AVE permanece casi constante.

5 2

) c e s c r a (

E V A

0 2 5 1 0 1

5

0.1

1

10

100

1000

Luminancia (mililamberts)

Figura 17: Influencia de la luminancia en la AVE

También 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 raíz cúbica para valores de contraste por encima del umbral y a la raíz cuadrada para

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valores de contraste próximos al umbral. En general se acepta que la dependencia con el contraste es débil para valores supraumbrales, pero que la AVE decrece rápidamente al alcanzar valores de contraste umbral. 3.5.Efectos interoculares

La AVE disminuye rápidamente cuando el nivel de iluminación entre los dos ojos varía, al igual que cuando el contraste es diferente. Esta pérdida no se puede achacar sencillamente a una disminución de la luminancia promedio o del contraste promedio entre los dos ojos ya que, cuando se aplica una reducción de luminancia a un ojo, la AVE se reduce más del doble de lo que se reduciría si esa disminución se hubiese aplicado a los dos ojos. La figura 18 muestra los resultados de Legge y Gu (1989), en los que se observa cómo varía la AVE al presentar imágenes monoculares de diferente contraste en proporciones desde 1:1 a 4:1.

) n i m 0 1 c r a ( E V A 1

4:1

2:1

1:1

2:1

4:1

Relación de contrastes Figura 18 : Influencia en la AVE de relaciones asimétricas de luminancia interoculares

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3.6.

Efecto del color

Pennington (1970) midió la AVE en función 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 obtenían 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 estímulos cromáticos, con el fin de comprobar si es procesada por el canal parvocelular (ver tema 2). Para ello, se puede hacer uso de estereogramas cromáticos 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 encontrándose percepción de profundidad cuando las luminancias eran iguales. Sin embargo, experiencias posteriores han encontrado que sí 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 cromática del camino parvocelular es capaz de codificar ciertas disparidades, o bien el camino magnocelular es capaz de responder débilmente a estímulos isoluminantes (los resultados electrofisiológicos de Logothethis (1990) con monos indican que, aún en presencia de un estímulo isoluminante, es posible obtener cierta respuesta del camino magnocelular). Ambas pueden ser ciertas, sin embargo, las experiencias psicofísicas indican que, aunque la estereopsis se ve muy mermada para estímulos isoluminantes, la pérdida es menor si los elementos del tests son grandes y mayor cuando son pequeños, lo que estaría más en consonancia con una respuesta del camino magnocelular. Sin embargo, no debemos dejar de lado que se pueden dar falsas respuestas debido a la aberración cromática y los efectos de contraste de borde, por lo que este punto, aún hoy, no está totalmente clarificado.

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3.7. Efecto de los movimientos oculares. Ya vimos en un apartado anterior que, a medida que separábamos las varillas en un aparato de Howard-Dolman, el valor de AVE iba en aumento, indicando una pérdida de estereoagudeza. Esta experiencia se realiza siempre con una fijación constante. Sin embargo, si se lleva acabo la misma experiencia dejando que los ojos se muevan libremente, la pérdida 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 posición, que puede dar lugar a una comparación entre valores que mejore la precisión. No existen, sin embargo, pruebas que demuestren esta afirmación.

3.8. Influencia de los factores temporales. 3.8.1. Duración del estímulo Las primeras experiencias que se llevaron a cabo midiendo la AVE en función de la duración del estímulo encontraron que el umbral de disparidad binocular era constante hasta tiempos de 0.1s y que luego decrecía con el tiempo de exposición hasta los 3 s, momento a partir del cual permanecía constante (langlands, 1926). Las experiencias de Watt indican que la estereopsis mejora a medida que aumenta el tiempo de exposición hasta valores de 1 s. Interpretó esta mejora como un procesado secuencial de la estereopsis, de forma que la disparidad más grosera se procesa antes que la fina. Tyler (1991) comprobó que el umbral de estereopsis era inversamente proporcional a la duración de los estímulos usando EPA. 3.8.2. Efecto del retraso interocular Ya en el siglo pasado se indicó que se podía obtener estereopsis incluso cuando las imágenes que se presentaban a cada uno de los ojos estaban retrasadas temporalmente. Ogle (1963) comprobó experimentalmente que no se 62



afectaba a la percepción estereoscópica si el intervalo entre presentación de los estímulos para un ojo y otro no superaba los 25 ms, empeorándose la estereopsis ha medida que el intervalo aumentaba, hasta llegar a los 100 ms, donde se perdía (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 pequeños intervalos de tiempo. Los trabajos de Engel (1970) demuestran que el límite de integración está directamente relacionado con el tiempo de persistencia de una imagen en la retina. 3.8.3. Efecto del movimiento lateral de los estímulos Al igual que ocurre con la agudeza vernier, la estereoagudeza no se ve afectada por movimientos en los estímulos si estos no superan los 2º/s (Westheimer y McKee 1977)

3.9. Efecto de la práctica. Es conocido que la agudeza vernier mejora ostensiblemente con la práctica y, de forma similar, existen multitud de evidencias que señalan que la agudeza visual estereoscópica se puede mejorar con la práctica. Wittenberg (1969) comprobó que sobre una población de 20 sujetos entrenados durante dos semanas se obtenían valores significativamente mejores que sobre un grupo de control. Sin embargo, las importantes diferencias obtenidas entre los observadores hace muy difícil teorizar las posibles causas de estas mejoras.

7. Problemática de los tests más usuales A la vista de la multitud de parámetros que influyen en la determinación de la AVE, es evidente que los tests clínicos más usuales utilizados en la determinación de la AVE adolecen, fundamentalmente, de una falta de control de los parámetros envueltos en su medida. Por ejemplo, en el test más utilizado para la 63



determinación de la AVE en clínica, el test de Titmus, observamos que, en primer lugar, los valores de disparidad que presenta están calculados para una distancia definida y un observador patrón de distancia interpupilar 6.00 cm. Por ejemplo, en el caso del test de Titmus, la variación de la AVE debida a una variación de 7 cm en la distancia de observación es cercana al 47% y si la DIP varía 2 mm, la variación es cercana al 10%.

64 mm

33 cm

36 cm 54 mm 45 cm

Figura 19 : Variación 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 observación (b).

Esta variabilidad hace que el test de Titmus, como medida cuantitativa de la AVE sea un test poco fiable. Si a eso le añadimos la dificultad de controlar parámetros como iluminación, duración de la presentación, etc, se reafirma la tesis de muchos autores que indican que este test sólo es válido para la determinación cualitativa de la capacidad estereoscópica de un observador. Incluso ésta 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 parámetros como la iluminación, distancia de fijación, entrenamiento del observador, etc 2) La utilización 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 visión disociada, las dudas que abordan algunos autores al respecto de considerar esta situación como una situación binocular normal, aunque los valores obtenidos son similares a los que se obtienen en visión no disociada. Por todo ello, parece evidente que, pese a su antigüedad, tan sólo el test de Howard-Dolman permitiría la medida exacta de la AVE con total seguridad. Sin embargo, la determinación de la AVE mediante el test de Howard-Dolman, , plantea la problemática asociada a un excesivamente riguroso procedimiento formal, que hace incómoda su utilización en la práctica clínica, y la dificultad asociada al montaje mecánico del dispositivo, que hace poco probable su montaje en un gabinete clínico.

8. Diseño de un test para la medida de la AVE Visto lo anterior, ¿qué posibilidades quedan en el diseño de test estereoscópicos para la medida de la AVE? Evidentemente, el diseño mecánico es relativamente sencillo, ya que consiste tan sólo en dos varillas de las que podamos medir la distancia entre ellas; sin embargo, resulta difícil de implementar en un gabinete, como hemos dicho antes. La posible solución pasa por la implementación de tests informáticos que, gracias al avance y abaratamiento del hardware, permiten hoy en día su utilización en cualquier clínica optométrica. El test más sencillo que se puede implementar de forma informática es una variación del de Howard Dolman en el que se presentan dos líneas verticales en la pantalla del ordenador. Una de ellas se observa simultáneamente 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 imágenes disociadas necesarias para producir la sensación de estereopsis.

65



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

∆d P dα

dβ

β x

α

d

p

Figura 20: Diseño de un estereograma de dos líneas.

Si desplazamos en profundidad este objeto, para producir la misma sensación de forma disociada, lo único que tenemos que hacer es calcular dónde se encontrarían las imágenes que, colocadas en el plano de fijación, darían la misma sensación de estereopsis.

Del dibujo (figura 20), se puede calcular que la distancia entre las dos imágenes sería dα+dβ y daría una disparidad, η, que vendría dada por la ecuación:

66



η=

2p  (dα



+ dβ )(p 2 − x 2 )

d2 

p

 − d 

donde dα =

d + ∆d p+ x

dβ =

d + ∆d p−x

Es decir, sin más que presentar una imagen con la composición presentada en la figura, se tendría la impresión estereoscópica de dos objetos situados en un punto P y otro Q.

p-dβ

p-dα

Figura 21: Estereograma para la medida de la AVE

Mediante el ordenador es posible cambiar la distancia dα+dβ , lo que permitiría cambiar la impresión de profundidad. Dado que un sistema de presentación gráfico tiene en la actualidad resoluciones de 1024 pixeles en una pantalla de 15”, el paso mínimo de 1 pixel representaría una variación de disparidad binocular de 0.04 segundos de arco, una precisión 1000 veces superior a la dada por el test de Titmus. Como método de medida se podría hacer uso de un método de ajuste, muy apropiado para la práctica clínica por su sencillez y rapidez.

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Vision Estereoscopica - Test de Aplicacion

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