Стереопсис (stereopsis) — это функция, при которой мозг обнаруживает горизонтальное смещение изображений (бинокулярную диспаратность), возникающее при проецировании визуального объекта на сетчатки левого и правого глаза, и преобразует его в глубину. Он считается высшей функцией бинокулярного зрения, обеспечивающей восприятие глубины путем реконструкции бинокулярной диспаратности.
Термин происходит от греческих слов «твердый» (solid) и «зрение» (power of sight). В конце 1830-х годов Чарльз Уитстон предложил концепцию бинокулярного disparity, показав, что при фиксации обоих глаз на одной точке в пространстве близкие и далекие объекты формируют изображения на разных участках сетчатки.
Трехуровневая структура бинокулярного зрения: одновременное восприятие (simultaneous perception) → фузия (fusion) → стереопсис (stereopsis). Стереопсис возможен только после установления фузии.
Точность стереозрения количественно выражается в угловых секундах (seconds of arc). Соотношение: 360° → каждый градус = 60 угловых минут → каждая минута = 60 угловых секунд. Чем меньше значение, тем выше точность. При нормальном стереозрении возможно восприятие глубины, достаточное для различения разницы в глубине 8 см на расстоянии 10 м.
Необходимо прояснить разницу между стереоскопическим зрением и повседневным восприятием глубины. Стереоскопическое зрение — это ощущение, получаемое в результате обработки информации от обоих глаз, но так называемое объемное восприятие может быть достигнуто и с помощью монокулярных признаков глубины (линейная перспектива, размер, текстура и т.д.). Даже при отсутствии стереоскопического зрения мир не кажется плоским, и это редко приводит к серьезным затруднениям в повседневной деятельности.
Развитие и критический период : Стереопсис отсутствует при рождении; он начинает развиваться примерно с 3-месячного возраста, когда положение глаз стабилизируется. Чувствительность максимальна в возрасте от 6 месяцев до 1 года и исчезает примерно к 15 годам. Для приобретения тонкого стереопсиса необходима коррекция положения глаз в течение первых недель – максимум нескольких месяцев; операция после этого срока, до примерно 2-летнего возраста, позволяет приобрести только грубый стереопсис.
Даже без стереопсиса восприятие глубины возможно благодаря монокулярным признакам, таким как линейная перспектива или изменение размера, поэтому повседневная деятельность обычно не нарушается. Однако точное восприятие глубины, например различение разницы в 8 см на расстоянии 10 м, возможно только при стереопсисе, что может вызывать трудности при ловле мяча или выполнении точных работ.
Для нормального бинокулярного зрения необходимы следующие три условия.
Следующие факторы, препятствующие этим процессам, являются основными причинами дефекта стереоскопического зрения.
Зрительные нарушения в течение первых восьми лет жизни могут препятствовать развитию зрительного восприятия, независимо от их тяжести и продолжительности. При зрительных нарушениях, возникающих после этого периода, стереоскопическое зрение не теряется, но происходят адаптивные изменения.
Стереоскопическое зрение начинает развиваться примерно с 3 месяцев после рождения и достигает максимальной чувствительности в возрасте от 6 месяцев до 1 года. Для приобретения тонкого стереоскопического зрения необходима коррекция положения глаз в течение первых недель или месяцев жизни; после этого может быть достигнуто только грубое стереоскопическое зрение. Критический период для остроты зрения длится до 8 лет (в клинической практике улучшение возможно примерно до 10 лет), но чувствительный период бинокулярной функции заканчивается раньше, чем для стереоскопического зрения и остроты зрения.
Все тесты стереозрения являются субъективными. Для правильной интерпретации реакций пациента необходимо понимание нормальных и аномальных функций бинокулярного зрения, а также знание особенностей каждого метода тестирования.
Принципы выбора условий тестирования : Слияние становится тем сложнее, чем темнее комната. Подавление легче возникает в условиях, близких к повседневному зрению, и труднее — в условиях, далеких от повседневного зрения. Необходимо изменять метод и условия тестирования в зависимости от того, хотим ли мы узнать состояние бинокулярного зрения в повседневных условиях или потенциальную бинокулярную способность. Кроме того, тесты сенсорных функций следует проводить до диссоциационных тестов (например, теста с окклюзией).
Тесты стереозрения делятся на статические тесты и динамические тесты. Статические тесты далее классифицируются по методу бинокулярного разделения: поляризационный метод, красно-зеленый метод, реальная стереоскопия, цилиндрическая дифракция и без разделительных очков.
Обзор основных тестов стереозрения на близком расстоянии:
| Название теста | Метод разделения | Диапазон диспаратности (угловые секунды) | Подходящий возраст | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| Стереотест Титмуса | Поляризация | 40–3000 угловых секунд | От 2 лет | Наиболее распространённый. Возможны ложноположительные результаты |
| Стереотест TNO | Красно-зелёный | 15–480 угловых секунд | От 2,5 лет | Ложноположительных результатов нет. Отлично подходит для оценки высокого уровня стереозрения |
| Стереотест Фрисби | Нет (реальный стереообъект) | 20–600″ | С 3 лет | Наиболее близок к повседневному зрению |
| Стереотест Ланга | Цилиндрическая дифракция | 200–1 200″ | С 2 лет | Очки не требуются. Подходит для скрининга |
| Стереотест Рандот | Поляризация | 20–500 угловых секунд | От 2 лет | Случайные точки. Мало ложноположительных результатов |
Это наиболее часто используемый тест стереозрения вблизи. Он разделяет оба глаза с помощью поляризационных очков и позволяет проводить тестирование в условиях, близких к повседневному зрению. Тест проводится на расстоянии 40 см при полной коррекции.
Состав и процедура следующие:
Недостатком является возможность ложноположительных результатов из-за монокулярных подсказок из-за сплошного рисунка. При нечетких жалобах наденьте очки задом наперед и проверьте восприятие глубины. Также возможно обнаружение подавления с помощью R/L под мухой и круга (1).
Тест на ближнее стереозрение с использованием случайного точечного паттерна. Глаза разделяются красно-зелеными очками. Тест сильно отличается от повседневного зрения и проводится в условиях, способствующих подавлению. Выполняется на расстоянии 40 см при полной коррекции.
Главная особенность — отсутствие ложноположительных результатов из-за монокулярных подсказок; хороший результат теста TNO указывает на высокую стереоскопическую функцию.
Это тест на стереоскопическое зрение вблизи с использованием листа, в который встроена дифракционная решетка (лентикулярная). Его можно проводить без очков, и он подходит даже для детей младшего возраста около 2 лет. Широко используется в качестве скрининга при осмотрах детей 3 лет и школьных осмотрах.
Хотя это узор из случайных точек, его недостатком является то, что при наклоне пластины становятся видны монокулярные подсказки. Пластину всегда следует предъявлять пациенту прямо.
Используются две прозрачные пластиковые пластины. На передней стороне напечатан один узор, на задней — три одинаковых узора, причем толщина самой пластины создает диспаратность. Имеются пластины трех различных толщин (6 мм, 3 мм, 1,5 мм), и диспаратность можно изменять, меняя расстояние до теста. Поскольку тест проводится с реальными объемными объектами без использования тестовых очков, возможна оценка стереопсиса, наиболее близкая к повседневному зрению. Возраст применения: от 3 лет, острота стереопсиса: от 600 до 20 угловых секунд, расстояние тестирования: от 30 до 80 см.
Эти практические тесты можно пройти с помощью тренировки, поэтому они рассматриваются как грубая оценка восприятия глубины вблизи, а не строгое измерение стереопсической функции.
Titmus использует поляризационный метод и сплошной рисунок, что может приводить к ложноположительным результатам из-за монокулярных подсказок. TNO использует красно-зеленый метод и рисунок из случайных точек, без ложноположительных результатов; хорошие результаты в TNO указывают на высокую стереоскопическую функцию. Titmus подходит для оценки в условиях, близких к повседневному зрению, а TNO — для строгой количественной оценки стереоскопической функции.
Не существует стандартного лечения, напрямую устраняющего дефицит стереозрения; основой является лечение основного заболевания.
Мозг обнаруживает бинокулярную диспаратность, стимулирует нейроны, избирательные к диспаратности, увеличивая частоту потенциалов действия, и кодирует взаимосвязь между двумя изображениями.
Гороптер (линия одиночного зрения) — это множество точек, находящихся примерно на той же глубине, что и точка фиксации, и проецирующихся на корреспондирующие точки сетчатки обоих глаз. Существует геометрический и эмпирический гороптер. Точки на гороптере видятся одиночными, так как проецируются на корреспондирующие точки сетчатки, но отклонение от гороптера приводит к бинокулярной диспаратности.
Зона фузии Панума — это область, в которой возможна фузия без двоения для диспаратностей, создаваемых объектами, слегка смещенными от гороптера. Диспаратности внутри зоны Панума преобразуются в стереопсис, а большие диспаратности вне зоны приводят к двоению.
Что касается корреспондирующих точек сетчатки, фовеа обоих глаз имеют общее зрительное направление, а височные точки сетчатки, равноудаленные от фовеа, корреспондируют с носовыми точками сетчатки другого глаза. Фовеальная фузия обеспечивает точный стереопсис, а периферическая фузия — грубый стереопсис.
Статическое стереозрение
Определение : Стереозрение, при котором диспаратность не меняется со временем.
Инструменты измерения : Многие тесты, такие как Titmus, TNO, Lang, Frisby, Randot и др.
Применение : Количественная оценка базовой стереоскопической способности.
Динамическое стереозрение
Определение : Стереозрение, при котором диспаратность меняется со временем (цель движется).
Инструмент измерения: метод трех стержней, 3D-тестер стереозрения.
Применение: оценка восприятия глубины в реальных условиях деятельности.
Нормальная бинокулярная функция определяется как «отсутствие подавления, возможность одновременного зрения, нормальная фузия и стереопсис, достигаемый за счет обнаружения бинокулярной диспаратности менее 60 угловых секунд».
Нормальные значения моторной фузии: конвергенция 25°, дивергенция 5°, вертикальное направление 1–2°, торсионное направление около 8°.
Нормальные значения фузионного поля (большой амблиоскоп): горизонтальное -4 до +25°, вертикальное 1–2,5°, торсионное 6–10°.
Когда разница в остроте зрения превышает компенсаторные возможности мозга, мозг подавляет более слабый глаз. Это приводит к потере стереозрения, но защищает от двоения. Подавление рассматривается как независимый корректируемый параметр, и его снижение может улучшить стереозрение.
Даже одним глазом возможно восприятие глубины с помощью таких признаков, как линейная перспектива, размер, порядок (перекрытие), изменения текстуры и градиент, размытость, цвет, дымка, относительный размер и т.д. Они полезны, но подвержены оптическим иллюзиям.
Li et al. (2024) провели рандомизированное контролируемое исследование с участием 40 молодых людей с нормальным зрением (все не геймеры)1). Группа 3DVG (21 человек) играла в шутер от первого лица на PlayStation 3D в общей сложности 40 часов (2 часа × 20 сессий, 4–5 недель), а группа 2DVG (19 человек) играла в ту же игру в 2D-режиме в течение того же времени. Использовался 32-дюймовый активный 3D-телевизор (частота обновления 240 Гц), и только группа 3DVG носила активные затворные 3D-очки.
В результате стереозрение улучшилось на 33% в группе 3DVG (степень улучшения 26,6±4,8%), в то время как в группе 2DVG значимых изменений не наблюдалось (степень улучшения 1,8±3,0%). Статистический анализ показал двухфакторный дисперсионный анализ с повторными измерениями F=17,621, p<0,001, и улучшение в группе 3DVG по критерию Бонферрони t=5,544, p<0,001 1). У участников с более высоким исходным порогом стереозрения наблюдалась тенденция к большему улучшению. Бинокулярная контрастная чувствительность значимо не изменилась (F=0,423, p=0,524), что указывает на специфическое улучшение стереозрения.
В предыдущих исследованиях сообщалось об улучшении остроты зрения и стереозрения у взрослых с амблиопией с помощью 3D-видеоигр (Li et al. 2011, 2018). В качестве клинического вывода этого исследования предполагается, что тренировка с 3D-видеоиграми может быть полезна для улучшения стереозрения у пациентов с нарушениями бинокулярного зрения1).
Бинокулярное лечение (дихоптическое лечение), направленное на подавление, изучается как подход к улучшению функции амблиопичного глаза в условиях бинокулярного зрения. Кроме того, Динг и Леви (2011) сообщили о восстановлении стереоскопического зрения с помощью перцептивного обучения у взрослых с бинокулярными аномалиями, что указывает на возможное сохранение пластичности после критического периода.
Исследование Ли и др. (2024) показало, что у здоровых взрослых после 40 часов игры в 3D-видеоигры стереоскопическое зрение улучшилось примерно на 33%. Однако это вывод на уровне исследования, а не установленная стандартная медицинская практика. Для клинического применения необходима консультация с лечащим врачом.
