Ruch oczu - Eye movement

Przykład ruchu oka nad zdjęciem w ciągu zaledwie dwóch sekund.

Ruch gałek ocznych obejmuje dobrowolny lub mimowolny ruch gałek ocznych, pomagający w pozyskiwaniu, utrwalaniu i śledzeniu bodźców wzrokowych. Specjalny rodzaj ruchu gałek ocznych, szybki ruch gałek ocznych , występuje podczas snu REM .

Oczy są wzrokowymi narządami ludzkiego ciała i poruszają się za pomocą systemu sześciu mięśni . Siatkówki wyspecjalizowana rodzaj tkanki zawierającej fotoreceptorów , wyczuwa światło. Te wyspecjalizowane komórki przekształcają światło w sygnały elektrochemiczne . Sygnały te przemieszczają się wzdłuż włókien nerwu wzrokowego do mózgu, gdzie są interpretowane jako widzenie w korze wzrokowej .

Naczelne i wiele innych kręgowców wykorzystują trzy rodzaje dobrowolnych ruchów gałek ocznych do śledzenia obiektów zainteresowania: płynna pogoń , przesunięcia wergencyjne i sakkady . Wydaje się, że tego typu ruchy są inicjowane przez mały obszar korowy w płacie czołowym mózgu . Potwierdza to usunięcie płata czołowego. W tym przypadku odruchy (takie jak odruch przesuwania oczu do ruchomego światła) pozostają nienaruszone, chociaż dobrowolna kontrola jest zatarta.

Anatomia

Mięśnie

Główny artykuł: Mięśnie zewnątrzgałkowe

Sześć mięśni zewnątrzgałkowych ułatwia ruch gałek ocznych. Mięśnie te wynikają ze wspólnym pierścieniem ścięgnistych w orbicie, jamy oczu i dołączyć do gałki ocznej . Sześć mięśni to mięśnie proste boczne , przyśrodkowe , dolne i górne proste oraz mięśnie skośne dolne i górne . Mięśnie podczas skurczu powodują ruch gałki ocznej poprzez przyciąganie gałki ocznej w kierunku mięśnia. Na przykład odbyt boczny znajduje się po bocznej stronie gałki ocznej. Kiedy się kurczy, gałka oczna porusza się tak, że źrenica patrzy na zewnątrz. Medial rectus powoduje gałkę oczną do wewnątrz wygląd; na niższe rectus dół, a wszelkie rectus góry. Przełożony mięsień skośny i gorsze mięsień skośny dołączyć w prostym do gałki ocznej.

Większość mięśni nie tylko porusza oko w kierunku kardynalnym, ale także lekko obraca źrenicę.

Schemat przedstawiający działanie i unerwienie nerwu czaszkowego (w indeksie dolnym) mięśni zewnątrzgałkowych.

Trzy antagonistyczne pary mięśni kontrolują ruch gałek ocznych: mięśnie proste boczne i przyśrodkowe, mięśnie proste górne i dolne oraz mięśnie skośne górne i dolne. Mięśnie te odpowiadają za ruch oka w trzech różnych osiach: poziomej, w kierunku do nosa (przywodzenie) lub od nosa (odwodzenie); pionowe, wzniesienie lub obniżenie; i skrętne, ruchy, które przesuwają górną część oka w kierunku nosa (odchylenie) lub od nosa (wychylenie). Ruch poziomy jest całkowicie kontrolowany przez mięśnie proste przyśrodkowe i boczne; mięsień prosty przyśrodkowy odpowiada za przywodzenie, mięsień prosty boczny za odwodzenie. Ruch pionowy wymaga skoordynowanego działania mięśni prostych górnych i dolnych oraz mięśni skośnych. Względny udział grup prostych i skośnych zależy od poziomej pozycji oka. W pozycji podstawowej (oczy na wprost) obie te grupy przyczyniają się do ruchu pionowego. Uniesienie spowodowane jest działaniem mięśnia prostego górnego i mięśni skośnych dolnych, podczas gdy depresja wynika z działania mięśnia prostego dolnego i mięśni skośnych górnych. Kiedy oko jest odwiedzone, mięśnie proste są głównymi ruchami pionowymi. Uniesienie jest spowodowane działaniem mięśnia prostego górnego, a depresja wynika z działania mięśnia prostego dolnego. Kiedy oko jest przywiedzione, głównymi ruchami pionowymi są mięśnie skośne. Uniesienie jest spowodowane działaniem mięśnia skośnego dolnego, podczas gdy depresja jest wynikiem działania mięśnia skośnego górnego. Mięśnie skośne są również odpowiedzialne przede wszystkim za ruch skrętny.

Mięśnie są zaopatrywane przez nerw okoruchowy , z wyjątkiem skośnego górnego zaopatrywanego przez nerw bloczkowy i odbytnicy bocznej zaopatrywanej przez nerw odwodzący .

Neuroanatomia

Mózg sprawuje ostateczną kontrolę zarówno nad dobrowolnymi, jak i mimowolnymi ruchami gałek ocznych. Trzy nerwy czaszkowe przenoszą sygnały z mózgu, aby kontrolować mięśnie zewnątrzgałkowe. Są to nerw okoruchowy , który kontroluje większość mięśni, nerw bloczkowy , który kontroluje mięsień skośny górny oraz nerw odwodzący , który kontroluje mięsień prosty boczny .

Oprócz ruchu mięśni liczne obszary w mózgu przyczyniają się do mimowolnego i świadomego ruchu gałek ocznych. Obejmują one zapewnienie świadomego postrzegania wzroku , a także obszarów ułatwiających śledzenie .

Fizjologia

Ruch oczu można sklasyfikować według kilku systemów:

  • Można go sklasyfikować według zajęcia jednego lub obu oczu; dotyczące jednego oka mogą być sklasyfikowane jako indukcyjne , a oba oczy w wersji , jeśli poruszają się w tym samym kierunku, lub wergencji , jeśli poruszają się w przeciwnych kierunkach.
  • może być sklasyfikowany jako fiksacyjny , stabilizujący wzrok lub zmieniający wzrok . Ruch stabilizujący wzrok może obejmować odruch przedsionkowo-oczny i odruch optokinetyczny oraz mechanizmy zmiany spojrzenia, takie jak sakady i ruchy pościgowe .

Ruch wergencyjny lub konwergencja to ruch obu oczu, aby upewnić się, że obraz obserwowanego obiektu pada w odpowiednim miejscu na obu siatkówkach. Ten rodzaj ruchu pomaga w dogłębnej percepcji obiektów

Ruch pościgowy lub płynna pogoń to ruch, jaki wykonują oczy podczas śledzenia ruchu obiektu, tak aby jego ruchomy obraz mógł pozostać na dołku .

Sakady

Główny artykuł: Sakkada

Oczy nigdy nie są całkowicie w spoczynku: często wykonują ruchy fiksacyjne, nawet gdy są fiksowane w jednym punkcie. Przyczyna tego ruchu jest związana z fotoreceptorami i komórkami zwojowymi. Wydaje się, że stały bodziec wzrokowy może spowodować, że fotoreceptory lub komórki zwojowe przestaną odpowiadać; z drugiej strony zmieniający się bodziec nie będzie. Tak więc ruch gałek ocznych nieustannie zmienia bodźce, które padają na fotoreceptory i komórki zwojowe, dzięki czemu obraz jest wyraźniejszy.

Sakady to szybki ruch oczu używany podczas skanowania sceny wizualnej. W naszym subiektywnym odczuciu oczy podczas czytania nie poruszają się płynnie po wydrukowanej stronie. Zamiast tego wykonują krótkie i szybkie ruchy zwane sakadami. Podczas każdego sakady oczy poruszają się tak szybko, jak potrafią, a prędkość nie może być świadomie kontrolowana pomiędzy fiksacjami. Każdy ruch jest wart kilka minut łuku, w regularnych odstępach, około trzech do czterech na sekundę. Jednym z głównych zastosowań sakad jest skanowanie większego obszaru za pomocą dołka oka o wysokiej rozdzielczości . Badania przeprowadzone przez Uniwersytet Południowej Australii we współpracy z Uniwersytetem w Stuttgarcie ujawniły związek między momentem oka a cechami osobowości, które potrafi odczytać sztuczna inteligencja .

Układ przedsionkowo-oczny

Główny artykuł: odruch przedsionkowo-oczny

System wzrokowy w mózgu jest zbyt wolny, aby przetworzyć te informacje, jeśli obrazy przesuwają się po siatkówce z prędkością większą niż kilka stopni na sekundę. Tak więc, aby móc widzieć, gdy się poruszamy, mózg musi kompensować ruch głowy poprzez obracanie oczu. Inną specjalizacją układu wzrokowego u wielu kręgowców jest rozwój niewielkiego obszaru siatkówki o bardzo wysokiej ostrości wzroku . Ten obszar nazywa się dołkiem i obejmuje około 2 stopnie kąta widzenia u ludzi. Aby uzyskać jasny obraz świata, mózg musi skierować oczy tak, aby obraz przedmiotu zainteresowania padł na dołek. Ruch oczu jest zatem bardzo ważny dla percepcji wzrokowej, a każda awaria może prowadzić do poważnych upośledzeń wzroku. Aby szybko zademonstrować ten fakt, wykonaj następujący eksperyment: trzymaj rękę w górze około 30 cm przed nosem. Trzymaj głowę nieruchomo i potrząsaj ręką z boku na bok, najpierw powoli, a potem coraz szybciej. Na początku będziesz mógł wyraźnie widzieć swoje palce. Ale gdy częstotliwość potrząsania przekroczy około 1 Hz , palce staną się rozmazane. Teraz trzymaj rękę nieruchomo i potrząsaj głową (w górę iw dół lub w lewo iw prawo). Bez względu na to, jak szybko potrząsasz głową, obraz Twoich palców pozostaje wyraźny. To pokazuje, że mózg może znacznie lepiej poruszać oczami w kierunku przeciwnym do ruchu głowy, niż podążać za ruchem ręki. Kiedy twój system pościgowy nie nadąża za ruchomą ręką, obrazy przesuwają się po siatkówce i widzisz zamazaną rękę.

Mózg musi skierować obydwoje oczu na tyle dokładnie, aby przedmiot zainteresowania padł na odpowiadające sobie punkty obu siatkówek, aby uniknąć percepcji podwójnego widzenia . U większości kręgowców (ludzi, ssaków, gadów, ptaków) ruch różnych części ciała jest kontrolowany przez mięśnie prążkowane działające wokół stawów. Ruch oka jest nieco inny, ponieważ oczy nie są do niczego sztywno przyczepione, ale są utrzymywane na orbicie przez sześć mięśni zewnątrzgałkowych .

Czytanie

Główny artykuł: Ruch oczu w czytaniu

Podczas czytania oko porusza się w sposób ciągły wzdłuż linii tekstu, ale wykonuje krótkie, szybkie ruchy (sakkady) przeplatane krótkimi przystankami (fiksacjami). Istnieje duża różnorodność fiksacji (punkt, do którego przeskakuje sakkada) i sakkady między czytelnikami, a nawet dla tej samej osoby czytającej pojedynczy fragment tekstu.

Czytanie muzyki

Główny artykuł: Ruch oczu w czytaniu muzyki

Ruch gałek ocznych w czytaniu nut to skanowanie partytury przez oczy muzyka. Zwykle dzieje się tak, gdy muzyka jest czytana podczas wykonywania, chociaż muzycy czasami skanują muzykę po cichu, aby ją przestudiować, a czasami wykonują z pamięci bez zapisu nutowego. Ruch oczu w czytaniu nutowym może na pierwszy rzut oka wydawać się podobny do tego w czytaniu językowym, ponieważ w obu czynnościach oczy poruszają się po stronie w fiksacjach i sakadach, wychwytując i przetwarzając zakodowane znaczenia. Jednak muzyka jest niejęzykowa i wiąże się ze ścisłym i ciągłym ograniczeniem czasu na wyjściu generowanym przez ciągły strumień zakodowanych instrukcji.

Oglądanie scen

Ruch oczu podczas oglądania scen odnosi się do wizualnego przetwarzania informacji prezentowanych w scenach. Istotnym aspektem badań z tego zakresu jest podział ruchów oczu na szybki ruch oczu ( sakkady ) oraz skupienie oczu na punkcie (fiksacje). Kilka czynników może wpływać na ruch gałek ocznych podczas oglądania scen, w tym zadanie i wiedza widza (czynniki odgórne) oraz właściwości oglądanego obrazu (czynniki oddolne). Zazwyczaj, gdy przedstawia się scenę, widzowie demonstrują krótkie czasy trwania fiksacji i długie amplitudy sakkad we wcześniejszych fazach oglądania obrazu. Po tym następują dłuższe fiksacje i krótsze sakady w późniejszych fazach przetwarzania oglądania scen. Stwierdzono również, że zachowanie ruchu gałek ocznych podczas oglądania scen różni się w zależności od poziomu rozwoju poznawczego – uważa się, że czas trwania fiksacji skraca się, a amplitudy sakad wydłużają się wraz z wiekiem.

Zmienność przestrzenna

Na ruchy gałek ocznych mają wpływ zarówno czynniki oddolne, jak i odgórne. Już pierwszy rzut oka na scenę ma wpływ na późniejsze ruchy oczu. W przypadku czynników oddolnych lokalny kontrast lub wyeksponowanie cech obrazu, takich jak duży kontrast luminancji lub większa gęstość krawędzi, może wpływać na prowadzenie ruchów oczu. Jednak odgórne czynniki scen mają większy wpływ na to, gdzie skupiają się oczy. Obszary zawierające bardziej znaczące cechy lub obszary, w których kolor ułatwia rozróżnianie obiektów, mogą wpływać na ruchy oczu. Obrazy, które są powiązane z poprzednimi pokazanymi obrazami, również mogą mieć wpływ. Ruchy gałek ocznych można również kierować w stronę przedmiotów, gdy są one słyszane werbalnie w tym samym czasie, co je widzą. Międzykulturowo stwierdzono, że ludzie Zachodu mają skłonność do koncentrowania się na obiektach, na których koncentruje się scena, podczas gdy mieszkańcy Azji Wschodniej bardziej zwracają uwagę na informacje kontekstowe.

Zmienność czasowa

Średnie czasy trwania fiksacji trwają około 330 ms, chociaż w tym przybliżeniu występuje duża zmienność. Ta zmienność wynika głównie z właściwości obrazu i wykonywanego zadania, które mają wpływ zarówno na przetwarzanie oddolne, jak i odgórne. Stwierdzono, że maskowanie obrazu i inne degradacje, takie jak zmniejszenie luminancji podczas fiksacji (czynniki wpływające na przetwarzanie od dołu do góry), wydłużają czas trwania fiksacji. Jednak wzmocnienie obrazu tymi czynnikami zwiększa również czas trwania fiksacji. Stwierdzono, że czynniki wpływające na przetwarzanie odgórne (np. rozmycie ) zarówno wydłużają, jak i skracają czas trwania fiksacji.

Zaburzenia

Objawy

Przyczyna

  • Innerwacja
    • Nadjądrowy
    • Jądrowy
    • Nerw
    • Synapsa
  • anomalie mięśni
  • Anomalie orbitalne
    • Guz (np. mięśniakomięsak prążkowanokomórkowy )
    • Nadmiar tłuszczu za kulą ziemską (np. choroby tarczycy)
    • Struktura kości
    • Sprawdź więzadło (np. zespół Browna lub zespół pochewki ścięgna Superior)

Wybrane zaburzenia

Terapia wzroku

Główny artykuł: Terapia wzroku

W psychoterapii

Główny artykuł: Odczulanie i ponowne przetwarzanie ruchu gałek ocznych

Terminologia

Do opisania ruchu gałek ocznych można używać następujących terminów:

  • Incyclotorsion to termin odnoszący się do wewnętrznego, skrętnego (obrotowego) ruchu oka, w którym pośredniczy górny skośny mięsień oka. Mięsień skośny górny unerwiony jest przez nerw czaszkowy IV ( nerw bloczkowy ). Incyclotorsion może być również używany do opisania jednej części stanu oka, gdy pacjent ma porażenie nerwu okoruchowego . Okoruchowy nerwów (nerwów czaszkowych III) zasila skośnego dolnego mięśnia (wraz z czterema mięśni ocznych - lepsze rectus, przyśrodkowej rectus niższej, prostego i prążkowanego mięśnia dźwigacza powieki górnej Superioris), a gdy mięśnie są niefunkcjonalne (jak w porażenie okoruchowe) incyklotorty oka ; tj. skręca/obraca się do wewnątrz.
  • Excyclotorsion to termin odnoszący się do zewnętrznego, skrętnego (obrotowego) ruchu oka, w którym pośredniczy dolny skośny mięsień oka. Mięsień skośny dolny unerwiony jest przez nerw czaszkowy III ( nerw okoruchowy ). Excyclotorsion mogą być również używane do opisania stanu chorobowego lub stanu oka, gdy pacjent ma nerwu czaszkowego IV ( bloczkowy nerwów ) porażenie . Nerw bloczkowy zaopatruje mięsień skośny górny , a gdy ten mięsień jest nieczynny (jak w porażeniu bloczkowym) ekscyklotorty oka ; tj. skręca/obraca się na zewnątrz. Ta ekscyklotorsja może być skorygowana chirurgicznie za pomocą procedury Harada-Ito .
  • Wersja jest ruch oczu z udziałem obu oczu poruszających się synchronicznie i symetrycznie w tym samym kierunku. Przykłady obejmują:
  1. dekstrowersja / prawe spojrzenie
  2. Laevoversion / lewe spojrzenie
  3. Sursumversion / podniesienie / spojrzenie w górę
  4. Deorsumwersja / depresja / spojrzenie w dół
  5. Dextroelevation / spojrzenie w górę i w prawo
  6. Dekstrodepresja / spojrzenie w dół i w prawo
  7. Laevoelevation / spojrzenie w górę i w lewo
  8. Lewodepresja / spojrzenie w dół i w lewo
  9. Dekstrocyklowersja – górna część oka obraca się w prawo
  10. Lewocyklowersja – górna część oka obraca się w lewo

Zobacz też

W tym artykule zastosowano terminologię anatomiczną .

Bibliografia

Zewnętrzne linki