Tesis Doctoral - Paula García

Introducció

La evaluación del sistema visual del paciente comprende un amplio abanico de pruebas, que van desde medidas de estructura hasta medidas de función visual. Estas últimas permiten determinar si una patología afecta la capacidad de extraer información visual sobre el entorno y pueden servir como método de detección precoz y seguimiento de la evolución de una anomalía, siempre que se reduzca el número de mecanismos involucrados en la medida¹.

Reducir el número de mecanismos involucrados solo es posible si sus propiedades se diferencian lo suficiente, ya sea por las características de los objetos a los que responden, por su respuesta a la adaptación o por las tareas que pueden mediar. Los tres principales tipos de células ganglionares retinianas M, P y K (magnocélulas, parvocélulas y koniocélulas)², cuya tarea fundamental es transferir la información de la imagen retiniana al córtex (Figura 1), muestran esta diferenciación, que ya ha sido aprovechada para diseñar diferentes pruebas psicofísicas^3-5.

Las células M, P y K difieren en tamaño, velocidad de respuesta, selectividad a la frecuencia espacial y temporal, y al color². Tanto M como P procesan información acromática, aunque M es el mecanismo más sensible cuando la frecuencia espacial es baja y la temporal alta⁶. P y K soportan los mecanismos cromáticos rojo-verde y azul-amarillo, respectivamente, y son más sensibles a frecuencias temporales bajas². A pesar de estas diferencias, las regiones de sintonización de M, P y K se superponen, y aislar totalmente un mecanismo es difícil. No obstante, se ha demostrado que es posible maximizar la probabilidad de respuesta de una vía particular, utilizando las características espacio-temporales y cromáticas del estímulo, de la adaptación, o de la tarea^13-15.

Estas pruebas funcionales han permitido evaluar el efecto sobre la función visual de diversas patologías sistémicas y visuales, y de trastornos neurológicos y psicológicos. Por ejemplo, el efecto perjudicial del glaucoma en las tres vías⁹, el defecto en la vía magnocelular relacionado con el Alzheimer¹⁰, o las alteraciones funcionales en disléxicos¹¹. Para otros trastornos, como el TDAH o el síndrome de Williams, la información sobre los posibles mecanismos visuales afectados es incompleta.

Los estudios sobre TDAH no coinciden sobre si hay vías visuales afectadas y cuáles serían. Por ejemplo, se ha descrito un efecto en la percepción del color azul¹², no confirmado por otros estudios¹³, aunque estos resultados podrían estar afectados por la medicación tomada por los pacientes. En el estudio de Kim, S. et al¹², la anomalía en la percepción del color azul fue detectada mediante un test de ordenación (Farnsworth Munsell de 100 piezas), mientras que el estado del mecanismo acromático se evalúa por otros procedimientos, como la sensibilidad al contraste. Es habitual utilizar pruebas en las que no solo el estímulo, sino también la tarea y la variable a medir, cambian dependiendo del mecanismo a evaluar. Si el objetivo es determinar qué mecanismo ha sufrido una mayor pérdida funcional, esta estrategia conlleva la dificultad de establecer una métrica común¹⁴.

Por otro lado, aunque las pruebas psicofísicas tienen la ventaja de ser no invasivas y permitir estudiar la función visual, las medidas suelen ser de larga duración y requieren que el paciente verbalice una descripción del estímulo, que suele involucrar una descripción de orientaciones o posiciones que puede resultar complicada para pacientes con trastornos como la dislexia o el TDAH. El proyecto propuesto pretende minimizar estos problemas, intentando unificar y simplificar la tarea psicofísica propuesta al paciente y facilitarle procedimientos de respuesta, pensando en poblaciones con dificultades especiales. En cuanto al procedimiento seguido para favorecer la respuesta de cada vía visual, se pretende extender una estrategia desarrollada para el mecanismo acromático¹⁵ para desensibilizar los mecanismos no deseados.

Objectius

El objetivo principal del proyecto consiste en el diseño, creación y validación de un test psicofísico de medición capaz de favorecer selectivamente las diferentes vías visuales, manteniendo una tarea y estructura básica similar. La tarea propuesta al paciente será sencilla, facilitando la comprensión y realización de la prueba, y tendrá en cuenta las condiciones de pacientes con necesidades especiales, como el TDAH, para los cuales se han descrito pérdidas en diferentes vías visuales^12,13.

Se pretende desarrollar un dispositivo no invasivo, portátil, de coste moderado, que permita adaptaciones en el método de registro de la respuesta para pacientes con dificultades de atención o comunicación verbal. Partiremos de un ordenador portátil, cuya pantalla será caracterizada colorimétricamente. Después de un estudio bibliográfico, se elegirán las características espacio-temporales y de color de los estímulos. Se utilizará un estímulo "prueba" que favorezca la vía visual de interés, agregando ruido sintonizado en frecuencia y cromaticidad para desensibilizar los mecanismos no deseados. Diseñaremos una tarea accesible al mayor número posible de pacientes, implementando un método psicofísico adaptativo para reducir el tiempo de medida. Se evaluará la usabilidad y repetibilidad del dispositivo piloto con una población reducida y se mejorará el software, procediendo a ampliar la muestra para analizar la concordancia con dispositivos de referencia. Si los resultados son favorables, se construirá una base de datos de normalidad de sujetos jóvenes, con la cual se comparará la población patológica de interés, inicialmente pacientes jóvenes con TDAH. Con el dispositivo desarrollado y habiendo iniciado el proceso de protección de la propiedad intelectual, se concursará en las convocatorias disponibles de transferencia y valorización.

Bibliografia

1. Anderson RS. The psychophysics of glaucoma: improving the structure/function relationship. Prog Retin Eye Res. 2006 Jan;25(1):79-97. doi: 10.1016/j.preteyeres.2005.06.001.
2. Solomon S (2021). Retinal ganglion cells and the magnocellullar, parvocellular, and koniocellular subcortical visual pathways from the eye to the brain. En Barton JJs y Leff A, eds. Handbook of Clinical Neurology. 178. 31-50. Elsevier.
3. Jampel HD, Singh K, Lin SC, Chen TC, Francis BA, Hodapp E, Samples JR, Smith SD (2011). Assessment of Visual Function in Glaucoma: A Report by the American Academy of Ophthalmology, Ophthalmology, 118, 5, 986-1002, https://doi.org/10.1016/j.ophtha.2011.03.019
4. Edwards M, Goodhew SC, & Badcock DR (2021). Using perceptual tasks to selectively measure magnocellular and parvocellular performance: Rationale and a user’s guide. Psychonomic Bulletin & Review, 28(4), 1029–1050. https://doi.org/10.3758/s13423-020-01874-w
5. Preto S, Gomes CC. Glaucoma and short-wavelength light sensitivity (blue light). En: Advances in Intelligent Systems and Computing. Cham: Springer International Publishing; 2019. p. 56–67.
6. Merigan WH, Maunsell JH. Macaque vision after magnocellular lateral geniculate lesions. Vis Neurosci [Internet]. 1990;5(4):347–52. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1017/s0952523800000432
7. Pokorny J (2011). Review: steady and pulsed pedestals, the how and why of post-receptoral pathway separation. J Vis. 11(5):1-23. doi: https://doi.org/10.1167/11.5.7.
8. Goodbourn PT, Bosten JM, Hogg RE, Bargary G, Lawrance-Owen AJ, Mollon JD. Do different “magnocellular tasks” probe the same neural substrate? Proc Biol Sci [Internet]. 2012;279(1745):4263–71. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2012.1430
9. Sample PA, Medeiros FA, Racette L, Pascual JP, Boden C, Zangwill LM, Bowd C, Weinreb RN (2006). Identifying glaucomatous vision loss with visual-function-specific perimetry in the diagnostic innovations in glaucoma study. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47(8):3381-9. doi: 10.1167/iovs.05-1546. PMID: 16877406.
10. Valenti DA (2010). Alzheimer's disease: Visual system review, Optometry - Journal of the American Optometric Association. 81, 12-21, https://doi.org/10.1016/j.optm.2009.04.101.
11. Ahmadi K, Pouretemad HR, Esfandiari J, Yoonessi A, & Yoonessi A. (2015). Psychophysical evidence for impaired Magno, parvo, and konio-cellular pathways in dyslexic children. Journal of Ophthalmic & Vision Research, 10(4), 433–440. https://doi.org/10.4103/2008-322X.176911
12. Kim S, Chen S & Tannock R. (2014). Visual function and color vision in adults with Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder. Journal of Optometry, 7(1), 22–36. https://doi.org/10.1016/j.optom.2013.07.001
13. Brown AC, Peters JL, Parsons C, Crewther DP, & Crewther SG. (2020). Efficiency in Magnocellular processing: A common deficit in neurodevelopmental disorders. Frontiers in Human Neuroscience, 14, 49. https://doi.org/10.3389/fnhum.2020.00049
14. Antón A, Capilla P, Morilla-Grasa A, Luque MJ, Artigas JM, Felipe A (2012). Multichannel Functional Testing in Normal Subjects, Glaucoma Suspects, and Glaucoma Patients. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 53(13):8386-8395. doi: https://doi.org/10.1167/iovs.12-9944.
15. Barbur JL, Harlow AJ and Pant GT (1994). Insights into the different exploits of colour in the visual cortex. Proc Biol Sci, 258, 327–34. https://doi.org/10.1098/rspb.1994.0181

TDAH, psicofísica, visión, optometría, percepción visual, vías visuales

Campus Burjassot/Paterna

C/ Doctor Moliner, 50. 46100 Burjassot (València)

963 544 094 / (9635) 43909

El presente proyecto de investigación se enmarca dentro del Programa de Formación de Profesorado Universitario (FPU22), en el cual la investigadora principal Paula García Balaguer ha sido seleccionada como beneficiaria después de un riguroso proceso de selección en la convocatoria competitiva del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. Las subvenciones otorgadas en esta convocatoria se alinean con el Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación (Pla Estatal de I+D+I) 2021-2023, en el marco del Programa Estatal para Desarrollar, Atraer y Retener Talento.