Исследователи из Университетской клиники Бонна (UKB) и Боннского университета изучили взаимосвязь между микродвижениями глаз, фовеолярной областью сетчатки и остротой зрения. С применением адаптивной оптической сканирующей световой офтальмоскопии (AOSLO) и микро-психофизических методов было установлено, что непроизвольные дрейфовые движения глаз систематически синхронизируются с архитектоникой фовеолы, повышая разрешающую способность зрительной системы. Результаты работы опубликованы в журнале eLife.
Роль фовеа в формировании острого зрения
Центральная область сетчатки — фовеа (лат. «ямка») — содержит наиболее плотное скопление колбочек, превышающее 200 000 клеток на квадратный миллиметр. В отличие от равномерной матрицы пикселей в цифровых сенсорах, распределение колбочек в фовеа у каждого человека имеет уникальную, неравномерную конфигурацию.
Постоянные микродвижения и стабильность зрительного восприятия
Доктор Вольф Харменинг, руководитель лаборатории AOVision в UKB, пояснил, что даже при фиксации неподвижного объекта глаза совершают непроизвольные микродвижения, среди которых дрейф играет ключевую роль в передаче тонких пространственных деталей. До настоящего исследования вклад дрейфа во взаимодействие с фовеолярными колбочками оставался невыясненным.
Методология: AOSLO и микро-психофизика
В исследовании приняли участие 16 здоровых добровольцев. С помощью единственного в Германии адаптивного оптического сканирующего светового офтальмоскопа (AOSLO) исследователи регистрировали микродвижения глаз во время выполнения буквенной дискриминационной задачи. Ведущий автор, аспирантка Боннского университета Дженни Виттен, использовала видеозаписи AOSLO для трассировки пути зрительных стимулов на сетчатке.
Настройка дрейфа под плотность колбочек
Результаты показали, что человек способен различать более мелкие детали, чем можно было бы предположить на основе одной лишь плотности колбочек. «Дрейфовые движения многократно приводили зрительные стимулы в область с наибольшей плотностью колбочек, — сообщила Виттен. — В течение нескольких сотен миллисекунд дрейф адаптировался к участкам с более высокой плотностью, улучшая остроту зрения». Решающее значение имели как длина, так и направление микродрейфов.
Значение для офтальмологической науки и технологий
По мнению доктора Харменинга, открытие фундаментальной роли активной адаптивной выборки на субколбочковом уровне может быть использовано при диагностике офтальмологических и нейропсихологических расстройств, а также при разработке технологий восстановления зрения, включая ретинальные импланты.
Источник: Witten J. et al., Sub-cone visual resolution by active, adaptive sampling in the human foveolar, eLife (2024). DOI: 10.7554/eLife.98648.3