Crowding fenomén

Při vyšetřování zrakové ostrosti se však jen zřídka používají zcela izolované znaky. Většinou se používají optotypy, kde jsou vyšetřovací znaky uspořádány v řádcích pod sebou. Ovšem kontury či jiné znaky v blízkosti pozorovaného znaku mají negativní vliv na rozlišitelnost takového znaku. Tyto jevy jsou označovány jako konturová interakce a crowding fenomén a jsou neustále přítomny při prostorovém vidění. Z toho logicky plyne, že příliš malé rozestupy mezi znaky na optotypech budou ovlivňovat výslednou hodnotu měřené zrakové ostrosti.

Konturová interakce 

Pokud je pozorovaný znak obklopen jinými znaky, stává se hůře rozlišitelným - například Landoltův prstenec obklopený čtyřmi příčkami, jejichž délka odpovídá výšce prstence a šířka příček odpovídá šířce mezery prstence. Míra zhoršení rozlišitelnosti závisí na vzdálenosti kontur okolních znaků (příček) od znaku pozorovaného (Landoltův prstenec). Flom a kol. ve svém výzkumu dokázali, že pokud jsou příčky ve velké vzdálenosti od prstence, žádná konturová interakce nenastává. Pokud se příčky přiblíží k prstenci do vzdálenosti 2-4 úhlové minuty, rozpoznatelnost prstence se sníží, nastává konturová interakce a pokles rozpoznatelnosti dosahuje maxima při kritické vzdálenosti asi 1 úhlové minuty od prstence. Naopak pokud jsou příčky velmi blízko prstenci, rozpoznatelnost prstence se zlepší, a to i do té míry, jako by žádné příčky nebyly přítomny.

Bylo též dokázáno, že konturová interakce je závislá na kontrastu. Zraková ostrost klesá, pokud jsou přítomny okolní kontury v odstupu necelé poloviny (0,4) průměru písmene, a to zejména u optotypů s vysokým kontrastem. Podle studie Simmerse a kol. u optotypů s nízkým kontrastem nedochází k tak výrazné interakci a odstup kontur nemá vliv. V této studii byl však odstup kontur vždy stanoven relativně vzhledem k velikosti použitého znaku, přičemž velikost znaku se při snížení kontrastu zvětšila. Oproti tomu studie Siderova a kol. uvádí, že k výrazné konturové interakci dochází i u optotypů s nízkým kontrastem. V provedeném experimentu však nebyla vzdálenost kontur uvažována relativně vůči velikosti znaku, ale byla vždy konstantní (v úhlových minutách) a odpovídala vzdálenosti užité při maximálním kontrastu, kde byl jev patrný. Poukázala tedy na konstantní prostorový rozsah konturové interakce.

Mechanizmy konturové interakce  

Vědci se již dlouhou dobu snaží zjistit příčiny konturové interakce. Zkoumalo se optické šíření obrazu v sítnici a také nestálé fixační pohyby očí, ale nic z toho nedokáže plně vysvětlit konturovou interakci. Další možností byl střet úkolů, kdy vyšetřovaní museli odlišovat příčky od Landoltova prstence a zároveň určovat pozici mezery Landoltova prstence. Bylo však zjištěno, že takovéto snížení ostrosti je spíše sekundárním efektem konturové interakce. I když přesná příčina snižování ostrosti stále není známá, nyní se zdá, že hlavní důvod by mohl být nervového původu a mohl by se týkat vlastností receptivních polí.  

Receptivní pole neuronů je oblast sítnice, která při stimulaci světlem působí odezvu daného neuronu. Světlo vyvolávající excitaci (či inhibici) bipolárních a gangliových buněk, které se nacházejí v osvícené oblasti, způsobí inhibici (či excitaci) okolních bipolárních a gangliových buněk. Nejmenší receptivní pole se nacházejí v centrální oblasti sítnice, směrem k periferii se zvětšují a mohou se dokonce i překrývat. V receptivních polích reaguje rozdílně centrum a periferie pole. V případě, kdy na světlo zareagují buňky excitací centra a inhibicí periferie receptivního pole, mluvíme o takovém poli jako o ON-centre. Naopak pokud se centrum inhibuje a periferie receptivního pole excituje, mluvíme o OFF-centre poli.

Výzkum Floma poukazuje na možný nervový původ konturové interakce. Ve svém výzkumu prezentoval vyšetřovaným osobám monokulárně Landoltův prstenec a příčky v různé vzdálenosti od prstence, a to náhodně polovinu času stejnému oku jako prstenec (ipsilaterálně) a polovinu času druhému oku (kontralaterálně). Příčky kontralaterálně i ipsilaterálně způsobily stejnou míru prostorového rozsahu (maximální vzdálenost od testového znaku, ve které konturová interakce sníží rozpoznání) i intenzity (stupeň ztráty ostrosti při maximální interakci).  

Crowding fenomén   

Znaky na koncích řádků optotypů a znaky, které jsou od sebe více vzdáleny, příp. zcela izolovány, se obecně čtou lépe než znaky blízko u sebe. Tento jev se označuje jako crowding fenomén. Crowding se objevuje při nejrůznějších úkonech, např. při rozpoznávání písmen, noniovém rozlišení, rozlišování orientace, stereoskopické ostrosti, rozpoznávání obličejů a je také přítomen u pohybujících se testových značek. Na crowdingu se podílí konturová interakce, rozdělení pozornosti mezi jednotlivé znaky, fixační pohyby očí a retinální či supraretinální nervová inhibice. Na rozdíl od konturové interakce, jež se dá demonstrovat jedním znakem obklopeným čtyřmi příčkami, který vyšetřovaný pozoruje, aniž by pohyboval očima, vyžaduje crowding nejméně dva znaky obklopené konturami, které musí vyšetřovaný postupně rozeznat, tzn. je zde zahrnut i pohyb očí z jednoho znaku na druhý včetně fixace obou znaků.

Při vyšetřování zrakové ostrosti se dá crowding fenoménu předejít tak, že vyšetřovaný na optotypu uvidí jen jeden znak bez jakýchkoli jiných blízkých kontur. Častěji se však využívají optotypy se standardizovanými vzdálenostmi mezi znaky a mezi řádky. Takový optotyp navrhli v roce 1976 australští optometristé Ian Bailey a Jan Lovie-Kitchinová. U tohoto optotypu velikost znaků tvoří geometrickou posloupnost s kvocientem q = 10√10 = 1,2589. Vizus je u těchto optotypů udáván v logaritmických jednotkách logMAR jako logaritmus vizu (MAR z anglického Minimum Angle of Resolution, česky minimální úhlové rozlišení - MÚR). Řádky jsou označeny od 1,0 po -0,3 a liší se od sebe o 0,1 logMAR. Záporné hodnoty logMAR jsou pro písmena menší než 6/6. Jednomu písmenu připadá přírůstek vizu 0,02 logMAR. Mezi výhody tohoto optotypu patří, že na každém řádku je stejný počet znaků (pět), vzdálenost mezi znaky je stejná a rovná se šířce znaků a vzdálenost mezi řádky se rovná výšce menšího řádku. Tato skutečnost zohledňuje vliv crowding fenoménu a optotypy potom mají typický trojúhelníkový tvar.  

Vlastnosti crowdingu 

Crowding má významný klinický důsledek pro lidi s makulární degenerací, amblyopií a dyslexií a u všech pacientů trpících onemocněním se ztrátou centrálního vidění. Na rozdíl od centrálního vidění, kde se crowding objevuje jen ve velmi malých rozestupech (asi 4-6 úhlových minut), nebo je uváděno, že ve fovee nenastává vůbec, dosahuje crowding při periferním vidění hodnoty až 0,5násobku excentricity (vzdálenost znaku od fovey ve stupních zorného úhlu). Rozsah crowdingu v periferii nezávisí na velikosti testových značek, zatímco crowding ve fovee je úměrný velikosti testových značek. Crowding je též v periferii silnější a má větší rozsah, když mají cílové testové značky nebo písmena a okolní znaky podobný tvar, velikost, prostorovou frekvenci a barvu.

Stejně jako konturová interakce je crowding přítomen i tehdy, když je testová značka viděna jedním okem a okolní znaky druhým okem, a to i v případě, že je testová značka zobrazena okolo slepé skvrny jednoho oka a okolní značky okolo slepé skvrny druhého oka. Z toho plyne, že crowding i konturová interakce se odehrávají ve zrakové kůře, ovšem přesné místo není známo.

Vzdálenost okolních znaků, která způsobí crowding, se nazývá kritický rozestup. Levi a kolektiv udává hodnotu prostorového rozsahu crowdingu jako 0,1násobek excentricity v případě, že je kritický rozestup znaků měřen mezi nejbližšími okraji sousedních znaků (edge-to-edge). Bouma, Toet a Levi určili prostorový rozsah crowdingu jako 0,5násobek excentricity, přičemž měřili kritický rozestup znaků od středu jednoho znaku po střed druhého (center-to-center). 

Mechanizmy crowding fenoménu 

Jedna teorie vysvětluje vznik crowdingu jako překrytí testové značky a okolních znaků v mezích stejné nervové jednotky, to znamená, že všechny spadají do stejného receptivního pole. Rozsah prostorové interakce závisí na velikosti takového receptivního pole, které je nejcitlivější na testovou značku. Fakt, že zraková ostrost v periferii klesá, by mohl souviset s rozsáhlejšími receptivními poli v periferii, což by vysvětlovalo větší rozsah periferního crowdingu. V receptivních polích dále nastává inhibice. To znamená, že pokud podnět dopadá do periferní části receptivního pole, inhibuje část centrální (tzv. OFF-centre receptivní pole) a zhoršuje tak rozlišitelnost centrálního znaku. Pro teorii receptivních polí svědčí například konstantní rozsah konturové interakce. S teorií receptivních polí souvisí i proces identifikace písmen odehrávající se na dvou úrovních, které však mají jinou funkci i jiný mechanizmus. První fáze (detekce rysů) odpovídá za detekci komponentů písmene. Druhá fáze (rozpoznání vzorce) potom seskupuje jednotlivé rysy, spojuje je (integruje) do známých vzorců a interpretuje je. Doposud není stále jasné, při které z těchto fází dochází ke crowdingu, ale je pravděpodobnější, že nastává na úrovni druhé fáze. U crowdingu jsou rysy testové značky a rysy okolních znaků rozpoznávány zvlášť, ale pokud padnou do stejného integračního pole, vzniká nejasný obraz. Velikost integračních polí je různá, přičemž v periferii se nachází pouze velká pole.