Depth of focus and visual acuity with primary and secondary spherical aberration

It is known that the depth of focus (DOF) of the human eye can be affected by the higher order aberrations. We estimated the optimal combinations of primary and secondary Zernike spherical aberration to expand the DOF and evaluated their efficiency in real eyes using an adaptive optics system. The ratio between increased DOF and loss of visual acuity was used as the performance indicator. The results indicate that primary or secondary spherical aberration alone shows similar effectiveness in extending the DOF. However, combinations of primary and secondary spherical aberration with different signs provide better efficiency for expanding the DOF. This finding suggests that the optimal combinations of primary and secondary spherical aberration may be useful in the design of optical presbyopic corrections. © 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Auditory spatial acuity approximates the resolving power of space-specific neurons

The relationship between neuronal acuity and behavioral performance was assessed in the barn owl (Tyto alba), a nocturnal raptor renowned for its ability to localize sounds and for the topographic representation of auditory space found in the midbrain. We measured discrimination of sound-source separation using a newly developed procedure involving the habituation and recovery of the pupillary dilation response. The smallest discriminable change of source location was found to be about two times finer in azimuth than in elevation. Recordings from neurons in its midbrain space map revealed that their spatial tuning, like the spatial discrimination behavior, was also better in azimuth than in elevation by a factor of about two. Because the PDR behavioral assay is mediated by the same circuitry whether discrimination is assessed in azimuth or in elevation, this difference in vertical and horizontal acuity is likely to reflect a true difference in sensory resolution, without additional confounding effects of differences in motor performance in the two dimensions. Our results, therefore, are consistent with the hypothesis that the acuity of the midbrain space map determines auditory spatial discrimination.

Visual acuity with astigmatic blur

Abstract Purpose: To determine how high and low contrast visual acuities are affected by blur caused by crossed-cylinder lenses. Method: Crossed-cylinder lenses of power zero (no added lens), +0.12 DS/-0.25 DC, +0.25 DS/-0.50 DC and +0.37/-0.75 DC were placed over the correcting lenses of the right eyes of eight subjects. Negative cylinder axes used were 15-180 degrees in 15 degree step for the two higher crossed-cylinders and 30-180 degrees in 30 degree steps for the lowest crossed cylinder. Targets were single lines of letters based on the Bailey-Lovie chart. Successively smaller lines were read until the subject could not read any of the letters correctly. Two contrasts were used: high (100%) and low (10%). The screen luminance of 100 cd/m2, together with the room lighting, gave pupil sizes of 4.5 to 6 mm. Results: High contrast visual acuities were better than low contrast visual acuities by 0.1 to 0.2 log unit (1 to 2 chart lines) for the no added lens condition. Based on comparing the average of visual acuities for the 0.75 D crossed-cylinder with the best visual acuity for a given contrast and subject, the rates of change of visual acuity per unit blur strength were similar for high contrast (0.34± 0.05 logMAR/D) and low contrast (0.37± 0.09 logMAR/D). There were considerable asymmetry effects, with the average loss in visual acuity across the two contrasts and the 0.50D/0.75 D crossed-cylinders doubling between the 165± and 60± negative cylinder axes. The loss of visual acuity with 0.75 D crossed-cylinders was approximately twice times that occurring for defocus of the same blur strength. Conclusion: Small levels of crossed-cylinder blur (≤0.75D) produce losses in visual acuity that are dependent on the cylinder axis. 0.75 D crossed-cylinders produce losses in visual acuity that are twice those produced by defocus of the same blur strength.

Reduced sampling efficiency causes degraded Vernier hyperacuity with normal aging: Vernier acuity in position noise

Vernier acuity, a form of visual hyperacuity, is amongst the most precise forms of spatial vision. Under optimal conditions Vernier thresholds are much finer than the inter-photoreceptor distance. Achievement of such high precision is based substantially on cortical computations, most likely in the primary visual cortex. Using stimuli with added positional noise, we show that Vernier processing is reduced with advancing age across a wide range of noise levels. Using an ideal observer model, we are able to characterize the mechanisms underlying age-related loss, and show that the reduction in Vernier acuity can be mainly attributed to the reduction in efficiency of sampling, with no significant change in the level of internal position noise, or spatial distortion, in the visual system.

Visual acuity is not what it seems : on Ian Burn's 'Late' reflections

A whole tradition is said to be based on the hierarchical distinction between the perceptual and conceptual. In art, Niklas Luhmann argues, this schism is played out and repeated in conceptual art. This paper complicates this depiction by examining Ian Burn's last writings in which I argue the artist-writer reviews the challenge of minimal-conceptual art in terms of its perceptual pre-occupations. Burn revisits his own work and the legacy of minimal-conceptual by moving away from the kind of ideology critique he is best known for internationally in order to reassert the long overlooked visual-perceptual preoccupations of the conceptual in art.

Acuity and severity of patients attending 28 Queensland hospitals emergency departments in 2008-09

Overcrowding of hospital Emergency Departments (EDs) in Australia is a complex issue of high public and professional prominence, resulted from a combination of increasing demands, increased complexity of care and Access Block. The aim of this study is to describe the distribution of the acuity and severity of current Queensland ED patients to better understand ED users...

Supporting the development of inclusive products : the effects of everyday ambient illumination levels and contrast on older adults' near visual acuity

Current older adult capability data-sets fail to account for the effects of everyday environmental conditions on capability. This article details a study that investigates the effects of everyday ambient illumination conditions (overcast, 6000 lx; in-house lighting, 150 lx and street lighting, 7.5 lx) and contrast (90%, 70%, 50% and 30%) on the near visual acuity (VA) of older adults (n= 38, 65-87 years). VA was measured at a 1-m viewing distance using logarithm of minimum angle of resolution (LogMAR) acuity charts. Results from the study showed that for all contrast levels tested, VA decreased by 0.2 log units between the overcast and street lighting conditions. On average, in overcast conditions, participants could detect detail around 1.6 times smaller on the LogMAR charts compared with street lighting. VA also significantly decreased when contrast was reduced from 70% to 50%, and from 50% to 30% in each of the ambient illumination conditions. Practitioner summary: This article presents an experimental study that investigates the impact of everyday ambient illumination levels and contrast on older adults' VA. Results show that both factors have a significant effect on their VA. Findings suggest that environmental conditions need to be accounted for in older adult capability data-sets/designs.

Pilot study: Effect of age on visual acuity with defocus and astigmatism

PURPOSE: To investigate how distance visual acuity in the presence of defocus and astigmatism is affected by age and whether aberration properties of young and older eyes can explain any differences. METHODS: Participants were 12 young adults (mean [±SD] age, 23 [±2] years) and 10 older adults (mean [±SD] age, 57 [±4] years). Cyclopleged right eyes were used with 4-mm effective pupil sizes. Thirteen blur conditions were used by adding five spherical lens conditions (-1.00 diopters [D], -0.50 D, plano/0.00 D, +0.50 D, and +1.00 D) and adding two cross-cylindrical lenses (+0.50 DS/-1.00 DC and +1.00 D/-2.00 DC, or 0.50 D and 1.00 D astigmatism) at four negative cylinder axes (45, 90, 135, and 180 degrees). Targets were single lines of high-contrast letters based on the Bailey-Lovie chart. Successively smaller lines were read until a participant could no longer read any of the letters correctly. Aberrations were measured with a COAS-HD Hartmann-Shack aberrometer. RESULTS: There were no significant differences between the two age groups. We estimated that 70 to 80 participants per group would be needed to show significant effects of the trend of greater visual acuity loss for the young group. Visual acuity loss for astigmatism was twice that for defocus of the same magnitude of blur strength (0.33 logMAR [logarithm of the minimum angle of resolution]/D compared with 0.18 logMAR/D), contrary to the geometric prediction of similar loss. CONCLUSIONS: Any age-related differences in visual acuity in the presence of defocus and astigmatism were swamped by interparticipant variation.

Temporal acuity in developmental dyslexia across the life span : Tactile, auditory, visual, and crossmodal estimations

Taustaa Kehityksellinen dysleksia (lukivaikeus) on erityinen lukemaan oppimisen vaikeus, johon liittyy usein myös vaikeuksia kirjoittamaan oppimisessa. Lukivaikeuden oletetaan useissa tapauksissa johtuvan vaikeudesta käsitellä kielen äännerakenteita (fonologinen prosessointi). Tämä poikkeavuus voi olla joko lukivaikeuden perimmäinen syy tai vaihtoehtoisesti ongelmat äänteiden käsittelyssä voivat heijastaa jotain vielä perustavamman tason vaikeutta. Eräs tällainen ehdotettu perustavan tasoin syy on poikkeavuus aistien toiminnoissa, erityisesti aistien aikatarkkuudessa. Aikatarkkuudella tarkoitetaan kykyä ja rajoja siinä, kuinka nopeasti esitettyä aistitiedon virtaa henkilö kykenee vastaanottamaan ja käsittelemään. Monet arjen toiminnot lukemisen rinnalla edellyttävät aistien erittäin tarkkaa ajallista erottelukykyä (esimerkiksi kuulo puheen ymmärtämisessä, tunto pintamateriaalin tunnistamisessa). Aikatarkkuusvaikeuksien esiintyvyyttä lukivaikeudessa on tutkittu aiemminkin, mutta yksimielisyyteen ei ole päästy siitä, onko kaikilla lukivaikeuksisilla näitä ongelmia tai mihin aisteihin vaikeudet mahdollisesti rajoittuvat. Myöskään ei tiedetä, havaitaanko aikatarkkuuden ongelmia kaiken ikäisillä lukivaikeuksisilla vai vaihteleeko mahdollinen ongelmien kuva iän mukana. Lisäksi on epäselvää, kuinka aikatarkkuuden ongelmat itseasiassa ovat yhteydessä kielen käsittelyn ja varsinaisen lukemisen vaikeuksiin. Tutkimussarjan aihe Tässä tutkimussarjassa aikatarkkuutta tutkittiin kolmessa yksittäisessä aistissa, joita olivat tunto, näkö ja kuulo, sekä kolmessa aistien välisessä yhdistelmässä, joita olivat audiotaktiilinen (kuulo-tunto), visuotaktiilinen (näkö-tunto) ja audiovisuaalinen (näkö-kuulo). Aikatarkkuutta arvioitiin kahdella eri menetelmällä, jotta saataisiin lisää tietoa siitä, missä tietyssä aikatarkkuuden osa-alueessa lukivaikeuksisilla mahdollisesti on vaikeuksia. Ensimmäisessä tehtävässä tutkittavan tuli arvioida, ovatko esitetyt ei-kielelliset ärsykkeet samanaikaisia vai eriaikaisia. Toisessa tehtävässä koehenkilön tuli arvioida esitettyjen ei-kielellisten ärsykkeiden esitysjärjestys. Molemmissa tehtävissä määriteltiin millisekuntitasolla (sekunnin tuhannesosa) se esitysnopeus, jolla koehenkilö kykeni arvioimaan ärsykkeiden ajalliset suhteet oikein. Englanninkielinen demonstraatio aikatarkkuustehtävistä löytyy internetistä (http://www.helsinki.fi/hum/ylpsy/neuropsy). Itse aikatarkkuustehtävien lisäksi tutkimussarjassa arvioitiin tutkimushenkilöiden päättelykykyä, kielellisiä toimintoja ja lukemista. Tutkimushenkilöt Tutkimuksiin osallistui 53 lukivaikeuksista ja 66 sujuvaa lukijaa, jotka oli jaettu kolmeen pääikäryhmään: lapset (8-12 vuotta), nuoret aikuiset (20-36 vuotta) ja ikääntyneemmät aikuiset (20-59 vuotta). Ikääntyneempien aikuisten ryhmä oli edelleen jaettu ikävuosikymmenluokkiin, mikä mahdollisti sen tutkimisen, vaikuttaako lisääntyvä aikuisikä lukivaikeuksisten aikatarkkuuteen (20-29, 30-39, 40-49 ja 50-59 -vuotiaat). Tutkimussarjan tulokset Aikatarkkuuden ongelmat lukivaikeuksisilla olivat yleistyneitä yli iän, aistien ja tehtävien Lukivaikeuksiset kaikissa pääikäryhmissä (lapset, nuoret aikuiset, ikääntyneemmän aikuiset) tarvitsivat samanikäisiä sujuvia lukijoita hitaamman esitystahdin, jotta he kykenivät arvioimaan ei-kielellisten ärsykkeiden ajallisen esitystavan oikein. Tämä aikatarkkuuden ongelma havaittiin lukivaikeuksisilla kaikissa aisteissa (tunto, kuulo, näkö) ja niiden yhdistelmissä (audiotaktiilinen, visuotaktiilinen, audiovisuaalinen). Lukivaikeuksisten aikatarkkuusongelmat ilmenivät edelleen molemmissa tehtävätyypeissä (samanaikaisuuden ja järjestyksen arvioinnissa). Aikatarkkuus ja sen ongelmat olivat yhteydessä äänteiden käsittelyyn Aikatarkkuus oli yhteydessä äänteiden käsittelykykyyn (fonologiseen prosessointiin), niin lapsilla kuin aikuisillakin, kaikissa aisteissa, niiden yhdistelmissä ja tehtävätyypeissä. Yhteys ei-kielellisen aikatarkkuuden ja kielellisten toimintojen välillä oli kuitenkin selkeämpi lukivaikeuksisilla kuin sujuvilla lukijoilla. Tämä tarkoittaa, että etenkin lukivaikeuksisilla ryhmätason huono aikatarkkuus oli yhteydessä huonoon äänteiden käsittelyyn (fonologiseen prosessointiin) ja päinvastoin. Suoraa yhteyttä lukemisen ja aikatarkkuuden välillä ei kuitenkaan havaittu. Lisääntyvä aikuisikä heikensi lukivaikeuksisten aikatarkkuutta suhteettoman paljon Tiedonkäsittelyn nopeuden on toistuvasti osoitettu hidastuvan normaalissa ikääntymisessä. Lisääntyvä aikuisikä (20-59 -vuotiailla) heikensikin sekä sujuvien että lukivaikeuksisten aikatarkkuutta. Toisin sanoen, mitä iäkkäämmästä aikuisesta oli kysymys, sitä hitaammin hänelle tuli esittää ärsykkeet, jotta hän kykeni arvioimaan niiden ajalliset suhteet oikein. Tämä ikään liittyvä tavanomainen hidastuminen oli kuitenkin yllättäen suhteettoman nopeaa lukivaikeuksisilla. Toisin sanoen, jo nuorilla lukivaikeuksisilla havaittu aikatarkkuuden vaikeus (ryhmäero verrattuna sujuviin lukijoihin) ei pysynyt saman suuruisena, vaan ryhmien ero kasvoi aikuisiän lisääntyessä. Tulosten merkitys Lukivaikeuden osoitettiin tässä tutkimussarjassa olevan yhteydessä yleistyneeseen vaikeuteen käsitellä ajassa nopeasti muuttuvaa ei-kielellistä aistitietoa (yli aistien ja niiden yhdistelmien, tehtävätyyppien, tutkittavien iän). Tämä osoittaa, että lukivaikeus ei ole ongelma, joka rajoittuu vain kielellisen materiaalin käsittelyn vaikeuksiin (äänteiden käsittely, lukeminen, kirjoittaminen). Nyt havaitut vaikeudet eivät myöskään rajoittuneet vain niihin aisteihin, jotka selkeimmin liittyvät lukemiseen (näkö) ja puhuttuun kieleen (kuulo); Ongelmia esiintyi myös muissa aisteissa (tunto). Lukivaikeuksisten lukijoiden ryhmätasolla havaittu aikatarkkuuden ongelma ei kuitenkaan heijastunut yksilötasolle; Jokainen lukivaikeuksinen ei ollut huono aikatarkkuustehtävissä. Näin ollen ei siis voida väittää, että kaikkien lukivaikeuksisten äänteiden käsittelyn tai lukemaan oppimisen vaikeudet voisivat selittyä aistien toimintojen poikkeavuudella. Aikatarkkuuden ongelmat eivät olleet yhteydessä varsinaiseen lukemiseen. Sekä lukivaikeuksisilla lapsilla että aikuisilla todettiin kuitenkin selkeä yhteys aikatarkkuuden ongelmien ja lukemaan oppimisen keskeisen ennakkoehdon, fonologisen prosessoinnin, välillä. Saattaa siis olla, että synnynnäinen aistien toimintojen poikkeavuus vaikuttaa yksilön suoriutumiseen jo ennen varsinaista lukemaan oppimista, kun ne taidot kehittyvät (fonologinen prosessointi), joille myöhempi lukemaan oppiminen perustuu. Ikäännyttäessä havaittu lukivaikeuksisten suhteettoman nopea aikatarkkuuden heikkeneminen osoittaa, että lukivaikeus ei voi olla ongelma, joka koskee vain lapsuusikää, tai vaikeus, joka johtuu vain kehityksen viivästymästä joka kurottaisiin iän myötä umpeen. Tulosten ymmärtämiseksi onkin muistettava kaksi seikkaa. Lukivaikeus on ensinnäkin yhdistetty synnynnäisiin, pieniin, poikkeavuuksiin aivojen rakenteissa ja toiminnoissa. Toisaalta tavanomaiseen ikääntymiseen liittyy se, että aivot kykenevät yhä huonommin korjaamaan ja kiertämään (kompensoimaan) pieniä vaurioita. Tämän perusteella tutkimussarjan tuloksista voidaan päätellä, että lukivaikeuksisten jo synnynnäisesti heikentyneet aivojen kompensointimahdollisuudet eivät ole yhtä tehokkaita puskuroimaan ikääntymisen tavanomaisia vaikutuksia kuin sujuvilla lukijoilla. Yllättävää kuitenkin on, että tämä korostunut heikkeneminen havaittiin jo suhteellisen nuorilla, työikäisillä, lukivaikeuksisilla, ennen 60 ikävuotta. Samanlaista ikäännyttäessä korostuvaa vaikeutta ei lukivaikeuksilla kuitenkaan havaittu päättelyssä, kielellisissä toiminnoissa tai itse lukemisessa. Vaikuttaakin siis siltä, että ne toiminnot, joita on harjaannutettu aktiivisesti, eivät heikkene kasvavan aikuisiän myötä yhtä suhteettomasti. Alkuperäiset artikkelit Laasonen M, Tomma-Halme J, Lahti-Nuuttila P, Service E, and Virsu V (2000) Rate of information segregation in developmentally dyslexic children, Brain and Language, 75(1), 66-81. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2001) Temporal order and processing acuity of visual, auditory, and tactile perception in developmentally dyslexic young adults, Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 1(4), 394-410. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2002) Crossmodal temporal order and processing acuity in developmentally dyslexic young adults, Brain and Language, 80(3), 340-354. Laasonen M, Lahti-Nuuttila P, and Virsu V (2002) Developmentally impaired processing speed decreases more than normally with age, NeuroReport, 13(9), 1111-1113.

Preoperative visual acuity of cataract patients. Repeatability of visual acuity and refractive error measurements in clinical settings

Visual acuities at the time of referral and on the day before surgery were compared in 124 patients operated on for cataract in Vaasa Central Hospital, Finland. Preoperative visual acuity and the occurrence of ocular and general disease were compared in samples of consecutive cataract extractions performed in 1982, 1985, 1990, 1995 and 2000 in two hospitals in the Vaasa region in Finland. The repeatability and standard deviation of random measurement error in visual acuity and refractive error determination in a clinical environment in cataractous, pseudophakic and healthy eyes were estimated by re-examining visual acuity and refractive error of patients referred to cataract surgery or consultation by ophthalmic professionals. Altogether 99 eyes of 99 persons (41 cataractous, 36 pseudophakic and 22 healthy eyes) with a visual acuity range of Snellen 0.3 to 1.3 (0.52 to -0.11 logMAR) were examined. During an average waiting time of 13 months, visual acuity in the study eye decreased from 0.68 logMAR to 0.96 logMAR (from 0.2 to 0.1 in Snellen decimal values). The average decrease in vision was 0.27 logMAR per year. In the fastest quartile, visual acuity change per year was 0.75 logMAR, and in the second fastest 0.29 logMAR, the third and fourth quartiles were virtually unaffected. From 1982 to 2000, the incidence of cataract surgery increased from 1.0 to 7.2 operations per 1000 inhabitants per year in the Vaasa region. The average preoperative visual acuity in the operated eye increased by 0.85 logMAR (in decimal values from 0.03to 0.2) and in the better eye 0.27 logMAR (in decimal values from 0.23 to 0.43) over this period. The proportion of patients profoundly visually handicapped (VA in the better eye <0.1) before the operation fell from 15% to 4%, and that of patients less profoundly visually handicapped (VA in the better eye 0.1 to <0.3) from 47% to 15%. The repeatability visual acuity measurement estimated as a coefficient of repeatability for all 99 eyes was ±0.18 logMAR, and the standard deviation of measurement error was 0.06 logMAR. Eyes with the lowest visual acuity (0.3-0.45) had the largest variability, the coefficient of repeatability values being ±0.24 logMAR and eyes with a visual acuity of 0.7 or better had the smallest, ±0.12 logMAR. The repeatability of refractive error measurement was studied in the same patient material as the repeatability of visual acuity. Differences between measurements 1 and 2 were calculated as three-dimensional vector values and spherical equivalents and expressed by coefficients of repeatability. Coefficients of repeatability for all eyes for vertical, torsional and horisontal vectors were ±0.74D, ±0.34D and ±0.93D, respectively, and for spherical equivalent for all eyes ±0.74D. Eyes with lower visual acuity (0.3-0.45) had larger variability in vector and spherical equivalent values (±1.14), but the difference between visual acuity groups was not statistically significant. The difference in the mean defocus equivalent between measurements 1 and 2 was, however, significantly greater in the lower visual acuity group. If a change of ±0.5D (measured in defocus equivalents) is accepted as a basis for change of spectacles for eyes with good vision, the basis for eyes in the visual acuity range of 0.3 - 0.65 would be ±1D. Differences in repeated visual acuity measurements are partly explained by errors in refractive error measurements.