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Fijación (visual)

Microsacadas y movimientos oculares La fijación o fijación visual consiste en mantener la mirada fija en un punto. Un animal puede exhibir fijación visual si posee una fóvea en ...

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Microsacadas y movimientos oculares

La fijación o fijación visual consiste en mantener la mirada fija en un punto. Un animal puede exhibir fijación visual si posee una fóvea en la anatomía de su ojo . La fóvea se ubica típicamente en el centro de la retina y es el punto de visión más nítida. Las especies en las que se ha verificado el movimiento ocular de fijación hasta el momento incluyen humanos, primates, gatos, conejos, tortugas, salamandras y búhos. El movimiento ocular regular alterna entre sacadas y fijaciones visuales, con la notable excepción del seguimiento suave , controlado por un sustrato neural diferente que parece haberse desarrollado para la caza de presas. El término "fijación" puede usarse para referirse al punto en el tiempo y el espacio de enfoque (el punto focal , en términos ópticos ) o al acto de fijar la mirada. La fijación, en el acto de fijar la mirada, es el punto entre dos sacadas cualesquiera, durante el cual los ojos están relativamente inmóviles y se produce prácticamente toda la información visual. En ausencia de vibración retiniana, una condición de laboratorio conocida como estabilización retiniana , las percepciones tienden a desvanecerse rápidamente. [ 1 ] [ 2 ] Para mantener la visibilidad, el sistema nervioso lleva a cabo un procedimiento llamado movimiento ocular de fijación , que estimula continuamente las neuronas en las áreas visuales tempranas del cerebro que responden a estímulos transitorios . Existen tres categorías de movimiento ocular de fijación: microsacadas, derivas oculares y microtemblores oculares. A pequeñas amplitudes, los límites entre las categorías se vuelven difusos, particularmente entre la deriva y el temblor. [ 3 ] [ 4 ]

Historia

En 1738, James Jurin hizo la primera referencia conocida a un "temblor del ojo" que presumiblemente era causado por movimientos oculares de fijación. [ 4 ] Robert Darwin observó en 1786 que la fluctuación de los efectos posteriores del color era presumiblemente consecuencia de pequeños movimientos oculares. El seguimiento ocular con la resolución suficiente para registrar los movimientos oculares de fijación se desarrolló en la década de 1950. La estabilización retiniana, la capacidad de proyectar imágenes estabilizadas en la retina, demostró que el movimiento retiniano era necesario para la percepción visual, también en la década de 1950. El campo permaneció estancado hasta la década de 2000, cuando se descubrieron propiedades neurológicas clave del movimiento ocular de fijación y comenzó una nueva ola de investigación. [ 5 ] [ 6 ]

Microsacadas

Las líneas de esta imagen muestran los movimientos sacádicos y microsacádicos del ojo de una persona mientras observa este rostro. El movimiento microsacádico involuntario es inestable cuando la mirada se centra en los ojos de la mujer, mientras que el movimiento sacádico voluntario recorre la periferia del rostro una vez en cada punto.

Una microsacada, también conocida como "movimiento rápido", es un tipo de sacada . Las microsacadas son los movimientos oculares de fijación más grandes y rápidos. Al igual que las sacadas en general, las microsacadas suelen ser binoculares y movimientos conjugados con amplitudes y direcciones comparables en ambos ojos. Sin embargo, la definición de microsacada varía de un estudio a otro y no se ha establecido una definición común. [ 7 ]

En la década de 1960, los científicos sugirieron que la amplitud máxima para las microsacadas debería ser de 12 minutos de arco para distinguirlas de las sacadas. [ 8 ] Sin embargo, estudios posteriores han demostrado que las microsacadas pueden superar este valor. [ 9 ] Estudios más recientes han utilizado un umbral de hasta 2° para categorizar las microsacadas, ampliando la definición en un orden de magnitud. La distribución de las amplitudes de las sacadas es unimodal , por lo que no existe un umbral empírico para distinguirlas de las sacadas. Poletti et al. proponen utilizar un umbral basado en la amplitud de las fijaciones sostenidas y establecen un límite de 30 minutos de arco o 0,5 grados. [ 7 ]

Otra forma de distinguir las microsacadas de las sacadas es por la intención del sujeto al producirse. Según esta definición, las sacadas regulares se producen durante la exploración activa e intencional del ojo, durante tareas sin fijación, como la visión libre o la búsqueda visual. Las microsacadas se definen como las "sacadas involuntarias que ocurren espontáneamente durante la fijación intencionada". La subjetividad de esta definición ha sido objeto de críticas. [ 10 ]

Mecanismo

Al moverse en línea recta, las microsacadas tienen la capacidad de transportar la imagen retiniana desde varias docenas hasta varios cientos de anchos de fotorreceptores . Debido a que desplazan la imagen retiniana, las microsacadas superan la adaptación [ 8 ] y generan respuestas neuronales a estímulos estacionarios en las neuronas visuales. [ 11 ] Estos movimientos podrían servir para mantener la visibilidad durante la fijación, [ 8 ] o podrían estar relacionados con cambios de atención a objetos en el campo visual [ 12 ] o en la memoria, [ 13 ] podrían ayudar a limitar la disparidad de fijación binocular , [ 14 ] o podrían servir para alguna combinación de esas funciones.

Aplicación médica

Algunos neurocientíficos creen que las microsacadas son potencialmente importantes en enfermedades neurológicas y oftalmológicas, ya que están fuertemente relacionadas con muchas características de la percepción visual, la atención y la cognición. [ 15 ] La investigación dirigida a encontrar el propósito de las microsacadas comenzó en la década de 1990. [ 15 ] El desarrollo de dispositivos no invasivos de registro de movimientos oculares, la capacidad de registrar la actividad de neuronas individuales en monos y el uso de la potencia de procesamiento computacional en el análisis del comportamiento dinámico llevaron a avances en la investigación de las microsacadas. [ 11 ] Hoy en día, hay un creciente interés en la investigación sobre las microsacadas. La investigación sobre las microsacadas incluye investigar los efectos perceptivos de las microsacadas, registrar las respuestas neuronales que inducen y rastrear los mecanismos detrás de su generación oculomotora. Se ha demostrado que cuando la fijación no se impone explícitamente, como suele ocurrir en los experimentos de investigación de la visión, las microsacadas cambian la mirada con precisión a ubicaciones cercanas de interés. [ 16 ] Este comportamiento compensa la visión no uniforme dentro de la fóvea. [ 17 ]

Algunos estudios sugieren el uso de microsacadas como método diagnóstico para el TDAH . [ 18 ] [ 19 ] Los adultos diagnosticados con TDAH pero sin tratamiento farmacológico tienden a parpadear más y a realizar más microsacadas. [ 19 ] [ 20 ] Las microsacadas también se están explorando como medidas diagnósticas para la parálisis supranuclear progresiva , la enfermedad de Alzheimer , el trastorno del espectro autista , la hipoxia aguda y otras afecciones. [ 20 ]

Desviaciones oculares

La deriva ocular es el movimiento de fijación ocular caracterizado por un movimiento más suave, lento y errático del ojo cuando se fija en un objeto. El movimiento exacto de la deriva ocular se compara a menudo con el movimiento browniano , que es el movimiento aleatorio de una partícula suspendida en un fluido como resultado de su colisión con los átomos y moléculas que componen dicho fluido. El movimiento también puede compararse con un paseo aleatorio , caracterizado por cambios de dirección aleatorios y a menudo erráticos. [ 21 ] Las derivas oculares ocurren incesantemente durante la fijación intersacádica. Aunque la frecuencia de las derivas oculares suele ser menor que la frecuencia de los microtemblores oculares (de 0 a 40  Hz en comparación con de 40 a 100  Hz), es problemático distinguir entre derivas oculares y microtemblores oculares. De hecho, los microtemblores podrían reflejar el motor browniano subyacente al movimiento de deriva. [ 22 ] La resolución de los movimientos oculares intersacádicos es técnicamente compleja. [ 6 ]

Movimiento browniano

Mecanismo

El movimiento de deriva ocular está relacionado con el procesamiento y la codificación del espacio y el tiempo. [ 23 ] También está relacionado con la adquisición de detalles visuales minúsculos de objetos estacionarios, para que estos detalles puedan ser procesados ​​posteriormente. [ 24 ] [ 25 ] Resultados recientes han demostrado que la deriva ocular reformatea la señal de entrada a la retina, igualando (blanqueando) la potencia espacial en frecuencias temporales distintas de cero en un amplio rango de frecuencias espaciales . [ 26 ]

Aplicación médica

Se descubrió inicialmente que la deriva ocular de un tipo era causada por una inestabilidad del sistema oculomotor. Sin embargo, hallazgos más recientes sugieren que existen varias hipótesis sobre por qué ocurren las derivas oculares. Primero, las derivas oculares pueden ser causadas por movimientos aleatorios incontrolables impulsados ​​por ruido neuronal o muscular. [ 27 ] Segundo, las derivas oculares pueden ocurrir para contrarrestar variables motoras controladas, es decir, un bucle de retroalimentación negativa motora defectuoso . Cuando la cabeza no está inmovilizada, como en la vida diaria y como suele ocurrir en los registros de movimientos oculares en el laboratorio, las derivas oculares compensan la inestabilidad de fijación natural de la cabeza. [ 21 ] Las derivas oculares se ven alteradas por algunas afecciones neurológicas [ 20 ] incluyendo el síndrome de Tourette [ 28 ] y el trastorno del espectro autista [ 29 ]

microtemblores oculares

Los microtemblores oculares (MTO) son oscilaciones oculares pequeñas, rápidas y sincronizadas que ocurren a frecuencias comprendidas entre 40 y 100 Hz, aunque en un individuo sano promedio  suelen ocurrir alrededor de 90 Hz. Se caracterizan por su alta frecuencia y minúscula amplitud de apenas unos segundos de arco . Si bien la función de los microtemblores oculares es objeto de debate y no se conoce completamente, parecen desempeñar un papel en el procesamiento de altas frecuencias espaciales , lo que permite la percepción de detalles finos. [ 26 ] [ 30 ] [ 31 ] Los estudios muestran que los microtemblores oculares son prometedores como herramienta para determinar el nivel de conciencia de un individuo, [ 32 ] así como la progresión de algunas enfermedades degenerativas, como la enfermedad de Parkinson [ 33 ] y la esclerosis múltiple . [ 34 ] 

Registro de microtemblores oculares con secciones de ráfaga subrayadas.

Mecanismo

Aunque inicialmente se pensaba que se originaban por la activación espontánea de unidades motoras , ahora se cree que el origen de los microtemblores oculares reside en los núcleos oculomotores de la formación reticular del tronco encefálico . [ 35 ] Este nuevo hallazgo abrió la posibilidad de utilizar los temblores oculares como indicador de la actividad neuronal en esa región del sistema nervioso central . Se requiere más investigación, pero estudios recientes sugieren firmemente que la disminución de la actividad en el tronco encefálico se correlaciona con una menor frecuencia de microtemblores oculares. [ 36 ]

Aplicación médica

Se han desarrollado varios métodos de registro para observar estos eventos minúsculos, siendo el más exitoso el método del sensor de deformación piezoeléctrico , que traduce el movimiento ocular a través de una sonda de látex en contacto con el ojo que conduce a un sensor de deformación piezoeléctrico. Este método se utiliza en entornos de investigación; se han desarrollado adaptaciones más prácticas de esta tecnología para su uso en entornos clínicos para monitorizar la profundidad de la anestesia. [ 37 ] A pesar de la disponibilidad de estos métodos, el temblor sigue siendo más difícil de medir que otros movimientos oculares de fijación, y como resultado, los estudios que abordan las aplicaciones médicas de los movimientos del temblor son escasos. [ 20 ] Sin embargo, algunos estudios han señalado la posibilidad de que los movimientos del temblor puedan ser útiles para evaluar la progresión de enfermedades degenerativas, como la enfermedad de Parkinson [ 33 ] y la esclerosis múltiple . [ 34 ]

Véase también

Referencias

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