Psychofyzikální měření zrakových funkcí: crowding a konturová interakce

Mgr. Lenka MUSILOVÁ

Doctoral thesis

The Psychophysical Measurement of Visual Function

Abstract:

Disertační práce se zaměřuje na psychofyzikální měření zrakových funkcí, konkrétně na oblast konturové interakce a crowding fenoménu. Oba tyto jevy významně ovlivňují zrakové vnímání, a to především snížením zrakové ostrosti, která je přímým ukazatelem kvality vidění. Optotypové znaky různé velikosti, které jsou fixovány z určité vzdálenosti a za specifických podmínek, tak představují fyzikálně definovaný stimul vyvolávající následnou percepční odpověď. Přitom při konturové interakci je daný optotypový znak obklopen konturami, v případě crowdingu pak znaky podobnými sledovanému optotypu. Ve zrakovém systému pak dochází ke vzájemné interakci signálů ze všech sledovaných znaků, která vede k výše uvedenému poklesu zrakové ostrosti. Konturovou interakci i crowding můžeme charakterizovat prostřednictvím tzv. rozsahu a magnitudy (velikosti). Tato práce definuje a charakterizuje oba jevy za podpory řady vědeckých studií. Jedním z cílů této práce je tedy vytvořit dostatečně širokou a přehlednou informační základnu, která by přispěla nejen k pochopení mechanismů těchto jevů, ale rovněž by uspořádáním dostupných vědeckých zdrojů napomohla zpřehlednění a shrnutí této problematiky. Hlavním cílem této práce je analyzovat chování konturové interakce za různých jasových podmínek a dále vzájemně porovnat foveální konturovou interakci a crowding za vysokých jasů. Tato analýza je prováděna s cílem ověřit teorie objasňující tyto jevy a případně přinést další doplňující informace. Toto bylo podpořeno vlastními experimenty, které byly zaměřeny na rozbor konturové interakce při změnách okolního jasu (odpovídající úrovni fotopického, mezopického a skotopického vidění), a to jak pro foveální (centrální), tak i periferní vidění. Na základě výsledků těchto studií lze konstatovat, že rozsah foveální konturové interakce na jasu nezávisí, ale s klesajícím jasem dochází k výrazné redukci magnitudy. Navíc rozsah konturové interakce ve fovee vykazuje asi dvacetkrát menší hodnotu než v periferii. Rovněž bylo potvrzeno, že v periferii nemá jas pozadí a excentricita zřetelný vliv ani na rozsah, ani na magnitudu konturové interakce. Výše uvedené závěry podporují teorii neurálního původu konturové interakce. Další experiment byl zaměřen na porovnání foveální konturové interakce a crowdingu za vysokého (denního) jasu. Bylo zjištěno, že crowding se vyznačuje silnější magnitudou než konturová interakce, což podporuje stávající teorii vysvětlující crowding jako kombinaci konturové interakce a dalších jevů.

Abstract:

This dissertation is focused on the psychophysical measurements of visual functions, specifically according to the crowding effect and the contour interaction. Both of these phenomena significantly affect visual perception, mainly by reducing visual acuity, which is an indicator of vision quality. Optotype targets of varying sizes, which are fixed at a certain distance and under specific conditions, represent a physically defined stimulus resulting in a subsequent perceptual response. If the optotype target is surrounded by flankers (bars) the contour interaction is observed, by the same or similar targets (letters) occurs to the crowding. There is an interaction of signals from the target and flankers in the visual system according to the reduction of visual acuity. Both contour interaction and crowding can be characterized by a lateral extent and the magnitude. This thesis defines and characterizes both effects with the support of a number of scientific studies. One of the objectives of this work is to create a complete and transparent information base that would not only contribute to the understanding of the mechanisms of these phenomena, but also by the organization of the available scientific resources to the clarification and summarization of this issue. The main goal of this thesis is to analyse the contour interaction under different luminance conditions and compare foveal contour interaction and crowding at high luminance levels. This analysis is performed to verify theories explaining these phenomena and provide additional information. This was supported by own experiments, which were focused on the analysis of contour interaction at changes of background luminance (corresponding to the photopic, mesopic and scotopic vision), for foveal (central) and peripheral vision. The results of own experiments show that extent of foveal contour interaction is constant when changing background luminance, but the magnitude decreases systematically as this luminance is reduced. Moreover, the extent of contour interaction in the fovea is approximately twenty times smaller than in the periphery. The background luminance and eccentricity affect neither the extent nor the magnitude of peripheral contour interaction. These conclusions support the theory of neural origin of contour interaction. Another experiment was focused on comparing foveal contour interaction and crowding at high luminance. When crowding and contour interaction are compared (on these results based), crowding has a stronger magnitude, which supports existing theory characterized crowding as a combination of contour interaction and other effects.

Keywords

crowding efekt, konturová interakce, separace, excentricita, fotopické, skotopické vidění

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Mgr. František Pluháček, Ph.D., RNDr. Mgr. František Pluháček, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics / Optics and Optoelectronics