当一只眼睛的输入信号较差时,大脑中来自于另一只眼的信号就变得更加主导,该现象的一种极端情形就是弱视。弱视在人群中发病率较高,约占总人口的3%。弱视治疗的传统干预方法是将好眼遮盖以强迫病人在生活中或在实验室训练中使用弱眼。
中国科学院行为科学重点实验室鲍敏研究组开发出一种新颖的可穿戴的增强现实(augmented-reality,简作AR)技术,使人们有望在日常活动中治疗弱视和重塑双眼平衡。鲍敏研究员开发的这套系统,广义上可以认为是一种特殊的AR技术,与常见AR技术的区别在于,它并没有在摄像头拍摄的画面上叠加环境中并不存在的物体(例如箭头提示或者网页窗口等),而是把原始摄像头拍摄画面中的某些视觉属性经过特殊的算法改变后再呈现给佩戴者。所以佩戴者看到的画面就是经过某种改变后的周围的真实世界。因此该系统也被称为更改现实系统。系统会实时呈现双眼互补的摄像头视频,因此通过该装备,佩戴者可以在与周围环境实时交互的同时,被迫协作使用两只眼观看世界。
使用AR技术可以克服传统实验室训练的一些不足,例如该方法通过计算机程序电子化地调节真实环境的视觉输入,使视觉适应训练得以整合到日常生活中。这样病人就不需要花费时间到指定研究机构去治疗,也不会因为长时间观看特定实验刺激造成他们无法观看现实场景而影响学习、工作和生活。
更令人称赞的是,该训练的效果持续时间可以超过两个月,每天3小时连续几天的适应训练可以使两眼变得更为平衡,且这一效果在适应训练结束后的两个月继续增强,而这一阶段中被试已经处于日常生活的视觉环境。在第一个实验中,这一双眼再平衡效果的测量和跟踪是基于双眼竞争任务。实验结果显示,在5天的训练阶段,双眼不平衡的正常成年人知觉到来自强眼和弱眼的光栅时长比例逐渐接近;而在告别适应训练后的跟踪后测阶段,两眼知觉到的时长比例随着时间的推移变得更加接近;此效应在适应训练结束后的两个月达到最大值,在四个月时仍然可以被观测到。
他们还对18名弱视患者使用了类似的训练流程,结果患者的弱视眼视力改善了1.5行(logMAR视力表)。此外,该研究还在另外一组被试上检验了除双眼竞争以外的6种不同视觉任务的成绩受适应训练的影响。结果发现这种适应训练显著改变了包括离眼运动一致性、视锐度、艾宾浩斯错觉和眼间相位整合任务的成绩。
该研究发现的训练结束后两个月里,被试虽然生活在正常视觉环境,眼优势却继续变得更加平衡的现象尚属首次报导,这将吸引神经科学领域的研究者进一步探明其背后的机理;此外,该方法整合了国际热点的增强现实技术,响应中科院“三个面向”的方针,在未来有着很好的应用前景。未来对国内外临床眼科、神经科学、可穿戴设备及传感器等相关研究领域都将带来重要的推动作用和影响。
该研究工作在与心理所蒋毅研究员、北京同仁眼科医院刘丽娟医生、美国明尼苏达大学Stephen Engel教授的合作下完成,研究成果已在线发表于心理学领域的顶级实证性杂志Psychological Science。这是该团队继2014年在美国视觉科学协会(Vision Sciences Society)年会报告中首次宣布该方法的基本原理和预实验结果后,将此工作在国际刊物上正式发表;也是我国科学家在世界上首次把视觉可塑性的基础研究与AR技术的开发应用相结合的突破性成果。
该研究受国家自然科学基金(31371030, 31571112, 和31525011)和中国科学院重点部署项目(特支项目,KSZD-EW-TZ-003和QYZDB-SSW-SMC030)的支持。
论文信息:
Bao M*, Dong B, Liu L, Engel SA, Jiang Y. The best of both worlds: Adaptation during natural tasks produces long-lasting plasticity in perceptual ocular dominance. Psychological Science, November, 21, 2017, DOI: 10.1177/0956797617728126.
文章链接:
https://www.researchgate.net/publication/321202400
http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/0956797617728126
Psychological Science12月5日官方新闻链接:
https://www.psychologicalscience.org/news/releases/augmented-reality-technology-could-help-treat-lazy-eye.html
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
心理所研究开发出治疗弱视的增强现实技术
本站小编 Free考研/2020-05-25
相关话题/视觉 技术
心理所研究表明嗅觉信息可调控视觉时间加工
人们对世界的感知是由一系列的知觉“快照(snapshots)”构建的。快照就像是按下照相机快门的瞬间,这种瞬时数据的影像在时间维度上依次展开,带给人们连续的主观时间体验。快照的形成与神经系统的知觉采样过程有关,不同的感知觉系统有着迥异的采样频率。以视觉为例,人们一般能看清频率在20赫兹以下的不同颜色 ...中科院心理研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25用量子纠缠实现物体探测的微波量子照明技术
量子照明技术是一种利用信号-闲置光子对(singal-idler photon pairs)的量子纠缠特性来提高强热噪声环境内低反射率物体探测效率的探测技术。这种探测技术在超低信号功率探测领域尤其具有优势,例如在无创生物医学成像和低功率近程雷达领域将具有很好的潜在应用。近日,来自奥地利、美国和英国等 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25新一代高通量薄膜制备及原位表征技术研发进展
材料对于推动生产力发展和社会进步起着举足轻重的作用。关键材料的研发周期更是直接决定了相关领域的发展进程。随着科技发展,对材料的功能和性能要求越来越高。传统材料研发手段也越来越难以满足现代社会生产发展的需求。以高温超导材料为例,超导转变温度高的材料往往组分结构十分复杂。随着组分增多,获得精确的组分依赖 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25安光所在雾霾天气探测激光雷达新技术方面取得进展
近日,安光所大气光学研究中心王珍珠副研究员等研发的雾霾天气探测激光雷达新技术,有效用于近地面雾霾垂直分布探测中,相关研究结果以《侧向散射激光雷达探测雾霾天气气溶胶新技术及其反演方法》为题发表在美国地球物理学会(AGU)学术期刊Earth and Space Science上。雾霾是特定气候条件与人类 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25中国科学技术大学物理学院在量子网络中的非定域性研究中取得重要进展
近日,我校潘建伟、张强、范靖云等与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、上海交通大学等单位的科研人员合作,在国际上首次在关闭定域性、测量独立性以及纠缠源独立性等漏洞的基础上,实验实现了对量子网络中的二元隐变量理论的实验检验,为量子网络中量子非定域性的实验研究以及应用开辟了新的道路。相关成果于北京时间 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25“合肥造”激光雷达技术实现新突破
记者从中科院合肥物质科学研究院获悉,由该院安光所牵头承担的国家重大科学仪器设备开发专项,“大气细粒子与臭氧时空探测激光雷达系统研制与应用示范”项目日前通过由科技部组织的综合验收,它可有效、精确地了解大气污染的情况,同时实现实时监测,为我国大气环境实时监测能力建设和数据分析提供了可靠的技术手段,打破了 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25合肥研究院在激光外差光谱技术研究方面取得新进展
近日,中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所研究员高晓明课题组在大气温室气体气柱总量及垂直廓线高精度红外激光外差光谱探测技术研究方面取得新进展,相关研究成果以《基于3.53 μm带间级联激光器的中红外激光外差辐射计》(Mid-infrared laser heterodyne radio ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25来自晶体半导体的光控制技术 为太阳能发展创造可能
近日,在《绿色能源简报》上,一项关于来自晶体半导体的光控制技术研究,可能会是太阳能和电子学的重大突破。这项新发现可能在太阳能和电子工业中开辟一系列的可能性。科学家们发现了一种用光控制技术的方法。物理学教授维塔利·波德佐罗夫,这是第一次对材料的发光进行如此大范围的电压可逆控制。以前,要改变发光的强度, ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25合肥研究院在波长调制吸收光谱技术研究方面取得新进展
近日,中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所研究员高晓明课题组在提高波长调制吸收光谱测量系统的稳定性方面取得新进展,相关研究成果以《波长调制光谱气体传感中激光频率锁定和强度校正技术的研究》(Laser frequency locking and intensity normalizati ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25韩国半导体新进展 石墨烯量子点技术再上层楼
韩国开发出更有效的超微细半导体粒子的“石墨烯量子点”技术,预计能对新一代电子产品的元件“单电子晶体管”发展做出贡献。蔚山科学技术研究院(UNIST)表示,自然科学部申铉锡教授的小组开发出“能在六方晶系氮化硼(h-BN)单一层内规律排列石墨烯量子点的二维平面复合体”的技术,同时,用六方晶系氮化硼控制一 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研 2020-05-25