Восстановление стереозрения , также восстановление стереослепоты , представляет собой явление, при котором у человека со стереослепотой частично или полностью появляется способность к стереозрению ( стереослепоте ).
Восстановление стереозрения в максимально возможной степени давно установлено как подход к терапевтическому лечению пациентов со стереослепотой. Лечение направлено на восстановление стереозрения у очень маленьких детей, а также у пациентов, которые приобрели, но потеряли способность к стереопсису из-за медицинского состояния. Напротив, эта цель обычно не присутствовала при лечении тех, кто пропустил обучение стереопсису в течение первых нескольких лет жизни. Фактически, приобретение бинокулярного и стереозрения долгое время считалось невозможным, если человек не приобретал этот навык в критический период в младенчестве и раннем детстве. [1] Эта гипотеза обычно не подвергалась сомнению и на протяжении десятилетий составляла основу терапевтических подходов к бинокулярным расстройствам. В последние годы она была подвергнута сомнению. В частности, с тех пор, как исследования по восстановлению стереопсиса начали появляться в научных журналах, и стало общеизвестно, что нейробиолог Сьюзан Р. Барри достигла стереопсиса во взрослом возрасте, это предположение в ретроспективе считается имеющим статус научной догмы . [2] [3] [4] [5]
Совсем недавно возросло число научных исследований по восстановлению стереопсиса у взрослых и подростков, у которых ранее не было стереозрения. Хотя сейчас показано, что взрослый может обрести стереопсис, в настоящее время пока невозможно предсказать, насколько вероятно, что это произойдет у человека со стереослепотой, и нет общего согласия относительно наилучшей терапевтической процедуры. Также все еще изучаются возможные последствия для лечения детей с инфантильной эзотропией .
В случаях приобретенного косоглазия с двоением в глазах (диплопией) давно известно, что целью лечения двоения в глазах является восстановление прежней способности пациента к стереозрению. Например, у пациента могло быть полное стереозрение, но позже из-за заболевания у него возникла диплопия, что привело к потере стереозрения. В этом случае медицинские вмешательства, включая терапию зрения и хирургию косоглазия , могут устранить двоение в глазах и восстановить стереозрение, которое временно отсутствовало у пациента.
Кроме того, когда дети с врожденным (детским) косоглазием (например, детской эзотропией ) подвергаются операции по поводу косоглазия в течение первых нескольких лет или двух своей жизни, это дает надежду на то, что они еще смогут полностью раскрыть свой потенциал бинокулярного зрения , включая стереопсис.
Напротив, в случае, когда глаза ребенка выпрямляются хирургическим путем после пяти или шести лет, и у ребенка не было возможности развить стереозрение в раннем детстве, обычно клиническое ожидание состоит в том, что это вмешательство приведет к косметическим улучшениям, но не к стереозрению. Традиционно, в таких случаях не проводилось последующее наблюдение за стереопсисом.
Например, один автор резюмировал общепринятую научную точку зрения того времени следующим образом: «Стереоскопия никогда не будет достигнута, если не лечить амблиопию , не выровнять глаза и не достичь бинокулярного слияния и функции до окончания критического периода для стереоскопического зрения. Клинические данные свидетельствуют о том, что это происходит до 24-месячного возраста, [...] но мы не знаем точно, когда это происходит, поскольку отсутствуют важные части базовой научной информации». [6] Для иллюстрации приводится ссылка на книгу раздаточных материалов врачей для пациентов, написанную для широкой публики и опубликованную в 2002 году, в которой ограничения суммируются в терминах, в которых они, в то время, были полностью приняты в качестве медицинского состояния следующим образом: «Если у взрослого человека детское косоглазие, которое никогда не лечилось, уже слишком поздно улучшать любую амблиопию или восприятие глубины , поэтому цель может быть просто косметической — сделать так, чтобы глаза казались правильно выровненными — хотя иногда лечение действительно увеличивает степень бокового зрения». [7] Лишь совсем недавно было признано, что терапевтический подход основывался на неоспоримом понятии, которое с тех пор стали называть «мифом» или «догмой». [5]
Однако в последнее время известно, что восстановление стереопсиса произошло у ряда взрослых. Хотя в некоторых случаях это произошло после зрительных упражнений или спонтанных зрительных впечатлений, в последнее время взгляд медицинского сообщества на хирургию косоглазия стал более оптимистичным в отношении результатов с точки зрения бинокулярной функции и, возможно, стереопсиса. [8] Как утверждает один автор: [9]
Большинство взрослых людей испытают некоторое улучшение бинокулярной функции после операции по поводу косоглазия, даже если косоглазие было давним. Чаще всего это принимает форму расширения бинокулярных полей зрения; однако у некоторых пациентов может также восстановиться стереопсис.
Научные исследования остаточной нейронной пластичности во взрослом возрасте теперь также включают исследования по восстановлению стереопсиса. Теперь это вопрос активного научного исследования, при каких условиях и в какой степени бинокулярное слияние и стереозрение могут быть приобретены во взрослом возрасте, особенно если известно, что у человека не было никакого предшествующего опыта стереозрения, и как результаты могут зависеть от истории терапевтических вмешательств у пациента.
Сообщалось о случаях восстановления стереоскопического зрения у нескольких взрослых людей в результате медицинского лечения, включая операцию по лечению косоглазия и терапию зрения , или спонтанно после просмотра стереоскопического 3D-кинотеатра .
Самый известный случай восстановленного стереопсиса — случай нейробиолога Сьюзан Р. Барри , у которой была чередующаяся инфантильная эзотропия с диплопией , но не было амблиопии, которая перенесла три хирургические коррекции в детстве, не достигнув бинокулярного зрения на тот момент, и выздоровела от стереослепоты во взрослом возрасте после зрительной терапии у оптометриста Терезы Руджеро. Случай Барри был описан неврологом Оливером Саксом . [10] Также Дэвид Х. Хьюбел , лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1981 года вместе с Торстеном Визелем за их открытия, касающиеся обработки информации в зрительной системе, положительно прокомментировал ее случай. [11] В 2009 году Барри опубликовала книгу Fixing My Gaze: A Scientist's Journey into Seeing in Three Dimensions , в которой рассказала о своем собственном и нескольких других случаях восстановления стереопсиса. [2]
В своей книге «Фиксация взгляда » Сьюзен Барри подробно описывает свое удивление, восторг и последующие переживания, когда у нее внезапно проявилось стереозрение.
Хьюбел написала о своей книге:
«Широко распространено мнение, что взрослый человек, страдающий косоглазием с младенчества, никогда не сможет обрести стереозрение, но, к всеобщему удивлению, Барри это удалось. В книге « Fixing my Gaze » она описывает, как чудесно было шаг за шагом открывать для себя этот новый трехмерный мир. И как нейробиолог она может обсуждать науку как эксперт, простым языком».
Дэвид Х. Хьюбел, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине, профессор нейробиологии имени Джона Франклина Эндерса, почетный доктор Гарвардской медицинской школы. [2]
В ее книге содержатся отчеты других людей, имевших аналогичный опыт восстановления стереопсиса. Барри приводит личные переживания нескольких человек, включая мужчину, который был художником и описывал свой опыт стереопсиса как «что он мог видеть в сто раз больше негативного пространства » [12] женщина, которая была амблиопична до того, как увидела в 3D, описала, как пустое пространство теперь «выглядит и ощущается осязаемым, осязаемым — живым!» [13] женщина, которая страдала косоглазием с двух лет и увидела в 3D после прохождения зрительной терапии и заявила, что «Самое крутое — это ощущение, когда ты находишься „в измерении “ » [14] женщина, которая была весьма встревожена опытом внезапного появления придорожных деревьев и знаков, надвигающихся на нее [15] и две женщины, которые испытали внезапное появление стереозрения с широкоугольным обзором мира, первая заявила: «Я смогла охватить гораздо большую часть комнаты, чем раньше», а вторая: «Это было очень драматично, поскольку мое периферическое зрение внезапно заполнило обе стороны». [16]
Общим для Барри и по крайней мере одного человека, о котором она сообщала, является тот факт, что их ментальное представление пространства изменилось после приобретения стереозрения: даже с одним закрытым глазом возникает ощущение, что видишь «больше», чем с одним закрытым глазом до восстановления стереопсиса. [16]
Помимо Барри, еще один бывший стереослепой взрослый, чья приобретенная способность к стереопсису привлекла внимание СМИ, — это нейробиолог Брюс Бриджмен, профессор психологии и психобиологии Калифорнийского университета в Санта-Крузе , который вырос почти стереослепым и приобрел стереозрение спонтанно в 2012 году в возрасте 67 лет, когда смотрел 3D-фильм «Хранитель времени» в поляризационных 3D-очках. Сцена внезапно предстала перед ним в глубине, и способность видеть мир в стерео осталась с ним и после того, как он покинул кинотеатр. [17] [18] [19]
Майкл Томас описал опыт мгновенного появления трехмерного зрения в возрасте 69 лет в публичном посте на Facebook. [20]
Растет объем научной литературы по исследованиям восстановления стереопсиса у взрослых, которая начала появляться незадолго до того, как публикация Оливера Сакса в The New Yorker [10] привлекла внимание общественности к открытию Барри. В ряде научных публикаций систематически оценивалось послеоперационное стереопсис пациентов, [21] [22] [23] , тогда как другие исследования изучали эффекты процедур тренировки глаз. [24] [25] [26]
Известно, что определенные условия являются предпосылкой для стереозрения, например, что величина горизонтального отклонения, если таковая имеется, должна быть небольшой. [27] В нескольких исследованиях было признано, что операция по исправлению косоглазия может иметь эффект улучшения бинокулярной функции. [28] [29] Одно из этих исследований, опубликованное в 2003 году, явно заключило: «Мы обнаружили, что улучшение бинокулярности, включая стереопсис, может быть получено у значительной части взрослых». [29] Эта статья была опубликована вместе с обсуждением результатов среди коллег, в котором рассматривались научные и социальные последствия медицинского лечения, например, касающиеся долгосрочной значимости стереопсиса, важности предотвращения диплопии, необходимости предсказуемых результатов, а также психосоциальной и социально-экономической значимости . [29]
Среди исследований постхирургического стереопсиса есть публикация 2005 года, в которой сообщалось о 43 взрослых пациентах старше 18 лет, которым была проведена хирургическая коррекция после того, как они прожили с постоянным горизонтальным косоглазием более 10 лет без предшествующего хирургического вмешательства или стереопсиса, с остротой зрения 20/40 или более также в отклоняющемся глазу; в этой группе стереопсис присутствовал у 80% экзотропов и 31% эзотропов, при этом восстановление стереопсиса и остроты стереопсиса не коррелировало с количеством лет, в течение которых сохранялось отклонение. [21] Исследование, опубликованное в 2006 году, включало, помимо обширного обзора исследований по восстановлению стереопсиса за последние десятилетия, повторную оценку всех пациентов, у которых было врожденное или рано возникшее косоглазие с большой постоянной горизонтальной дивергенцией и которые перенесли операцию по поводу косоглазия в 1997–1999 годах в данной клинике, за исключением тех, у кого в анамнезе были неврологические или системные заболевания или органические заболевания сетчатки. Среди 36 получившихся субъектов в возрасте от 6 до 30 лет у многих восстановилось бинокулярное зрение (56% согласно оценке с помощью очков с полосками Баголини , 39% с помощью теста Титмуса, 33% с помощью 4-точечного теста Ворта и 22% с помощью теста Random dot E), а 57% имели остроту стереозрения 200 секунд дуги или лучше, что приводит к выводу, что некоторые степени стереопсиса могут быть достигнуты даже в случаях младенческого или раннего детского косоглазия. [22] Другое исследование показало, что некоторые взрослые с хроническим косоглазием и хорошим зрением могли восстановить слияние и стереопсис с помощью хирургического выравнивания. [23]
Напротив, в исследовании, в котором участвовала группа из 17 взрослых и детей старшего возраста в возрасте не менее 8 лет, все из которых перенесли операцию по поводу косоглазия и прошли послеоперационную оценку после длительной нелеченной детской эзотропии , большинство из них показали бинокулярное слияние при тестировании с линзами Баголини и увеличенное поле зрения , но никто не продемонстрировал стереослияния или стереопсиса. [30]
Стереоострота ограничена остротой зрения глаз, и в частности остротой зрения более слабого глаза. То есть, чем больше ухудшается зрение пациента любым из двух глаз по сравнению со стандартом зрения 20/20, тем ниже перспективы улучшения или восстановления стереозрения, если только острота зрения сама по себе не была улучшена другими способами. Сама по себе операция по поводу косоглазия не улучшает остроту зрения.
Ортоптические упражнения доказали свою эффективность в уменьшении симптомов у пациентов с недостаточностью конвергенции и декомпенсированной экзофорией за счет улучшения конвергенции глаз в ближней точке, необходимой для бинокулярного слияния. [31]
Эксперименты на обезьянах, опубликованные в 2007 году, выявили улучшение стереоостроты у обезьян, которые после того, как их вырастили с бинокулярной депривацией через призмы в течение первых двух лет, подверглись интенсивной психофизической тренировке. Их стереозрение частично восстановилось, но оставалось гораздо более ограниченным, чем у нормально выращенных обезьян. [32]
Ученые из Калифорнийского университета в Беркли заявили, что перцептивное обучение , по-видимому, играет важную роль. [33] В одном исследовании, опубликованном в 2011 году, сообщалось об исследовании восстановления стереопсиса у человека с использованием перцептивного обучения , которое было вдохновлено работой Барри. В этом исследовании небольшое количество стереослепых субъектов, которые изначально были стереослепыми или стереоаномальными, восстановили стереопсис с помощью упражнений перцептивного обучения. Наряду с научной оценкой степени восстановления, также описаны субъективные результаты: [24]
После достижения стереопсиса наши наблюдатели сообщили, что глубина «выскочила», что они нашли очень полезным и радостным в своей повседневной жизни. Анизометропический наблюдатель GD заметил «всплеск глубины» однажды, делая покупки в супермаркете. Играя в настольный теннис, она почувствовала, что может точнее отслеживать мяч для пинг-понга и, следовательно, может играть лучше. Страбизмический наблюдатель AB теперь более уверенно спускается по лестнице, потому что она может лучше оценивать глубину ступенек. Страбизмы AB, DP и LR впервые могут наслаждаться 3D-фильмами, а страдающий страбизмом GJ обнаружил, что ему легче ловить мяч, играя в бейсбол.
В последующем исследовании авторы этого исследования отметили, что стереопсис, восстановленный после перцептивного обучения, был более ограничен в разрешении и точности по сравнению со стереопсисом нормальных испытуемых. [25] За эту работу Деннис М. Леви был награжден медалью Чарльза Ф. Прентиса Американской академии оптометрии в 2011 году . [34] [35] [36]
Было предпринято несколько попыток использовать современные технологии для улучшения бинокулярной тренировки глаз, в частности, для лечения амблиопии и интерокулярного подавления . В некоторых случаях эти современные методы улучшили стереоостроту пациентов. Самые ранние усилия по технологически улучшенной терапии зрения включали хейроскоп , который представляет собой гаплоскоп , в котором изображения левого и/или правого глаза могут быть объединены в вид на планшете для рисования, и субъекту может быть дано задание, например, воспроизвести линейное изображение, представленное одному глазу. Однако исторически эти подходы не были разработаны значительно дальше и не получили широкого распространения. Современные системы основаны на дихоптическом представлении элементов видеоигры или виртуальной реальности, так что каждый глаз получает разные сигналы виртуального мира, которые мозг игрока должен объединить, чтобы успешно играть.
Одна из самых ранних систем такого рода была предложена исследовательской группой в Ноттингемском университете с целью лечения амблиопии с использованием масок виртуальной реальности [37] [38] [39] или коммерчески доступных 3D-очков с затвором . [40] Группа также работала над разработкой протоколов обучения перцептивному обучению, которые специально нацелены на дефицит остроты стереозрения , чтобы обеспечить восстановление нормальной стереофункции даже во взрослом возрасте. [41]
Другая система дихоптического представления для терапии бинокулярного зрения была предложена исследователями Научно-исследовательского института Медицинского центра Университета Макгилла . [42] Используя модифицированную головоломку видеоигры Тетрис , [43] интерокулярное подавление пациентов с амблиопией успешно лечилось с помощью дихотомического обучения, в котором определенные параметры учебного материала систематически адаптировались в течение четырех недель. Клиническое наблюдение за такими процедурами требуется для того, чтобы гарантировать, что двоение в глазах не возникнет. Большинство пациентов, прошедших это лечение, улучшили остроту зрения более слабого глаза, а некоторые также показали повышенную стереоостроту. [44] Другое исследование, проведенное в том же институте, показало, что дихоптическое обучение может быть более эффективным у взрослых, чем более традиционное лечение амблиопии с помощью глазной повязки . Для этого исследования 18 взрослых играли в Тетрис в течение одного часа каждый день, половина группы носила глазные повязки, а другая половина играла в дихоптическую версию игры. Через две недели группа, которая играла дихоптически, показала значительное улучшение зрения в более слабом глазу и остроты стереопсиса; группа с глазной повязкой показала умеренные улучшения, которые существенно увеличились после того, как они также прошли дихоптическую тренировку. [45] [46] Дихоптическая перцептивная обучающая терапия, представленная с помощью головного дисплея, также подходит для детей с амблиопией, поскольку она улучшает как остроту зрения амблиопичного глаза, так и стереофункцию. [47] Исследователи из Университета Макгилла показали, что одна-три недели игры в дихоптическую видеоигру в течение одного-двух часов на портативном устройстве «могут улучшить остроту и восстановить бинокулярную функцию, включая стереопсис у взрослых». [48] Кроме того, было высказано предположение, что этот эффект может быть усилен с помощью анодной транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS). [49] [50]
Совместно с Леви из Калифорнийского университета в Беркли ученые из Университета Рочестера провели дальнейшие разработки в области компьютерных игр виртуальной реальности [26] [51], которые продемонстрировали некоторую перспективность в улучшении как монокулярного, так и бинокулярного зрения у людей.
Разработчик игр Джеймс Блаха, который разработал собственную версию дихоптической VR-игры для Oculus Rift совместно с Манишем Гуптой и продолжает экспериментировать с игрой, впервые испытал стереопсис, используя свою игру. [52] [53] В 2011 году было сообщено о двух случаях взрослых с анизометропической амблиопией, у которых острота зрения и острота стереозрения улучшились благодаря терапии, основанной на обучении. [54]
Есть данные, что подавление бинокулярности у амблиопичных субъектов происходит из-за механизма подавления, который не позволяет амблиопичному мозгу научиться видеть. [45] [46] Было высказано предположение, что десупрессия и нейропластичность могут быть обусловлены определенными условиями, которые обычно связаны с задачами перцептивного обучения и видеоиграми, такими как повышенная потребность во внимании , перспектива вознаграждения , чувство удовольствия и чувство потока . [36] [55] [56]
Медицинские страховки всегда рассматривают методы лечения с точки зрения клинической эффективности с учетом существующей научной литературы, выгоды, риска и стоимости. Даже если существуют отдельные случаи выздоровления, лечение считается эффективным с этой точки зрения только в том случае, если есть достаточная вероятность того, что оно предсказуемо улучшит результаты.
В этом контексте политика медицинского покрытия глобальной организации здравоохранения Cigna «не покрывает зрительную терапию , оптометрическую тренировку , упражнения для глаз или ортоптику, поскольку они считаются экспериментальными, исследовательскими или недоказанными для любого показания, включая лечение зрительных расстройств и нарушений обучения» на основе библиографического обзора, опубликованного Cigna, в котором делается вывод о том, что «в опубликованной, рецензируемой литературе недостаточно доказательств, чтобы сделать вывод о том, что зрительная терапия эффективна для лечения любого из расстройств косоглазия, за исключением предоперационной адаптации призмы для приобретенной эзотропии». [57] Аналогичным образом, американская управляемая медицинская компания Aetna предлагает зрительную терапию только в контрактах с дополнительным покрытием и ограничивает свои рецепты рядом состояний, которые явно указаны в списке расстройств зрения. [58]