JP2007216051A - Eyesight training device for people - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an eyesight training device for people, easily training a part maintaining residual optical function in a zone of the visual system of people. <P>SOLUTION: This eyesight training device for people includes: a central processing means for recording, storing, processing and transmitting data from the other means of the device; at least one visual stimulation display means; a visual line fixing point means for fixing people's visual line; a means for inputting a reaction of people to the sensed visual stimulation; a means for controlling at least one visual stimulation display means; and a means for specifying a zone outside of a sound visual field, wherein a zone outside of the sound visual field includes a zone to be trained, and visual stimulation is given toward a zone inside the sound visual field and the zone outside of the sound visual field. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、人間の視力のトレーニング装置に関する。特に、本発明は、光学刺激によって視覚系を刺激することにより、視力の改善または回復のトレーニングを必要とする人々の視覚能力の変化をもたらすことができる機器に関する。   The present invention relates to a human visual acuity training device. In particular, the present invention relates to an apparatus that can cause changes in the visual ability of people in need of visual improvement or recovery training by stimulating the visual system with optical stimuli.

人間に視覚系障害が起こる原因としては、幼年期における視覚系の不完全または障害のある発達、老化による継続的かつ自然な劣化、視覚系に重大な影響を与える病気、あるいは事故による突然の劣化があるだろう。たとえば、子供の視力は、斜視の場合などでは、視覚系の規則的な訓練の実践により実質的に回復できることが発見された。他方で、いかなる理由であれ視力の劣化した人々は、彼らの視覚系劣化の原因に合わせた特定のトレーニングにより、劣化の進行を止めたり、視力を改善することさえある。本発明は、光学刺激を、視力改善を必要とする人の視覚系に与えることで、障害の原因を除去および/またはその人の能力を向上させる見込みがありそうに考えられるすべての障害の場合において、人間の視力を訓練して改善させる方法と装置を提供することを目的とする。   Possible causes of visual impairment in humans include incomplete or impaired development of the visual system in childhood, continuous and natural degradation due to aging, diseases that have a significant impact on the visual system, or sudden degradation due to accidents. There will be. For example, it has been discovered that the visual acuity of a child can be substantially restored by the practice of regular visual system training, such as in the case of strabismus. On the other hand, people with impaired vision for any reason may stop the progression of degradation or even improve vision with specific training tailored to the cause of their visual system degradation. The present invention is for all disorders where it is likely to provide optical stimuli to the visual system of a person in need of vision improvement to eliminate the cause of the disorder and / or improve the person's ability It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for training and improving human vision.

近年、人間の頭脳の精神的機能を訓練するために、コンピューター技術が活用されている。たとえば、従来技術では、コンピュータートレーニングをパラダイムとして用いる、言語習得に障害のある子供の一時的な処理能力欠損を治療する方法が報告されている(M. M. Merzenich等、Temporal processingdeficits of language-learning impaired children ameliorated by training; Science 271, 77-81 (1996))。しかし、コンピューターに基づくトレーニングが、脳損傷後の視覚機能等その他の知覚療法に役立つか否かは、明らかではない。   In recent years, computer technology has been utilized to train the mental functions of the human brain. For example, the prior art has reported a method of treating temporary processing deficits of language-learning impaired children ameliorated using computer training as a paradigm (MM Merzenich et al., Temporal processing deficits of language-learning impaired children ameliorated by training; Science 271, 77-81 (1996)). However, it is not clear whether computer-based training is useful for other sensory therapies such as visual function after brain injury.

発作や外傷に起因するような脳損傷は、しばしば視覚機能を損なう。一般に、患者は視野の半分で視力を失っても、もう半分が損なわれていないことが多い。この部分失明は、治療不可能であると一般に考えられている。なぜなら、適正な視力には、高度に特殊なニューロン組織が必要であると長い間信じられていたからである(D. H. Hubel, T. N. Wiesel, Receptive fields, binocular interaction andfunctional architecture in the cat's visual cortex, J. Physiol.106-154 (1962))。しかし、ニューロン組織のこの特異性にもかかわらず、損傷した視覚系には、かなりの程度の適応性がある(U. Eysel, O. J. Gruesser, Increased transneuronal excitation of the lateral geniculate nucleus after acute deafferentation, Brain Res. 158, 107-128 (1978); J. H. Kaas等、Reorganization of retinotopic cortical maps in adult mammals after lesions of the retina, Science 248, 229-231 (1990); C. D. Gilbert, T. N. Wiesel, Receptive field dynamics changes in adult cerebral cortex, Nature 356, 150-152 (1992))。失われた視覚機能がある程度まで自然に回復できるのは、動物の場合も(J. Sautter, B. A. Sabel, Recovery of vision despite progressive loss of retrogradely labelled retinal ganglion cells after optic
nerve crush, Europ. J. Neurosci. 5, 680-690 (1993); B. A. Sabel, E. Kasten, M. R. Kreutz, Recovery of vision after partial visual system injury as a model of post-lesion neuroplasticity, Adv. Neurol. 73, 251-276 (1997); T. N. Wiesel, D.H. Hubel, Extent of recovery from the effects of visual deprivation in kittens, J. Neurophysiol. 28, 1060-1072 (1965); K. L. Chow, D. L. Steward, Reversal of structural and functional effects of long-term visual deprivation in cats, Exp. Neurol. 34, 409-433 (1972))、人間の場合も然りである(H. -L. L. Teuber, W. S. Battersby, M. B. Bender, Visual field defects after penetrating missile wounds of the brain, Cambridge, Mass., Harvard University Press (1960))。この成人の視覚系の病変後の自然な神経の適応の少なくとも一部は、病変後網膜または皮質で起こる広範囲な受容野の再編成による。(U. Eysel, O. Gruesser, 部分引用.; J. H. Kaas等、部分引用)。
Brain damage, such as that resulting from stroke or trauma, often impairs visual function. In general, if a patient loses vision in half of the field of view, the other half is often intact. This partial blindness is generally considered untreatable. This is because it has long been believed that proper vision requires a highly specialized neuronal organization (DH Hubel, TN Wiesel, Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat's visual cortex, J. Physiol. 106-154 (1962)). However, despite this specificity of neuronal tissue, the damaged visual system has a considerable degree of adaptability (U. Eysel, OJ Gruesser, Increased transneuronal excitation of the lateral geniculate nucleus after acute deafferentation, Brain Res 158, 107-128 (1978); JH Kaas et al., Reorganization of retinotopic cortical maps in adult mammals after lesions of the retina, Science 248, 229-231 (1990); CD Gilbert, TN Wiesel, Receptive field dynamics changes in adult cerebral cortex, Nature 356, 150-152 (1992)). Loss of visual function can be restored to a certain extent even in animals (J. Sautter, BA Sabel, Recovery of vision despite progressive loss of retrogradely labeled retinal ganglion cells after optic
nerve crush, Europ. J. Neurosci. 5, 680-690 (1993); BA Sabel, E. Kasten, MR Kreutz, Recovery of vision after partial visual system injury as a model of post-lesion neuroplasticity, Adv. Neurol. 73 , 251-276 (1997); TN Wiesel, DH Hubel, Extent of recovery from the effects of visual deprivation in kittens, J. Neurophysiol. 28, 1060-1072 (1965); KL Chow, DL Steward, Reversal of structural and functional effects of long-term visual deprivation in cats, Exp. Neurol. 34, 409-433 (1972)), as is the case with humans (H. -LL Teuber, WS Battersby, MB Bender, Visual field defects after penetrating) missile wounds of the brain, Cambridge, Mass., Harvard University Press (1960)). At least part of the natural nerve adaptation after lesions in this adult visual system is due to extensive receptive field rearrangements that occur in the post-lesion retina or cortex. (U. Eysel, O. Gruesser, partial citation .; JH Kaas et al., Partial citation).

従来技術では、脳に損傷のあるサルの視覚機能の改善に利用できるトレーニング方法が開示されており(A. Cowey, Perimetric study of field defects in monkeys after cortical and retinal ablations, Quart. J. Exp. Psychol. 19, 232-245 (1967))、人間を対象としたものもある(J. Zihl, Zur Behandlung von Patienten mit homonymen Gesichtsfeldstorungen, Z. Neuropsychol. 2, 95-101 (1990); E. Kasten, B.A. Sabel, Visual field enlargement after computer traning in brain damaged patients with homonymous deficits; an open pilot trial, Restor. Neurol. Neurosci. 8, 113-127 (1995))。しかし、人間の場合、トレーニングが視力を改善できるとは一般に認められていない。それにもかかわらず、視覚系損傷のある人間が視覚トレーニングから得るところがあるかもしれないことを示唆するいくつかの観察報告がなされている。   Prior art discloses a training method that can be used to improve the visual function of monkeys with brain damage (A. Cowey, Perimetric study of field defects in monkeys after cortical and retinal ablations, Quart. J. Exp. Psychol. 19, 232-245 (1967)), some of which target humans (J. Zihl, Zur Behandlung von Patienten mit homonymen Gesichtsfeldstorungen, Z. Neuropsychol. 2, 95-101 (1990); E. Kasten, BA Sabel, Visual field enlargement after computer traning in brain damaged patients with homonymous deficits; an open pilot trial, Restor. Neurol. Neurosci. 8, 113-127 (1995)). However, for humans, it is not generally accepted that training can improve vision. Nevertheless, there have been several observational reports that suggest that people with visual system damage may gain from visual training.

視覚トレーニングが人間に有効かもしれないという最初の観察報告は、ズィール(Zihl)等(部分引用)による研究であり、彼は視覚刺激を繰り返し与えて、同じ網膜位置での増分閾値を測定した結果、視野欠損のある人々の視野の境界が少し拡大することを発見した。しかし、この状況で試験を繰り返すのは、実験者が訓練を受ける人と共にトレーニングを実施する必要があり、つまり、その人が一人でこの方法を利用することができない。したがって、その人にとっても、また実験者にとっても、大変多くの時間を要する。   The first observational report that visual training may be effective in humans is a study by Zihl et al. (Partial citation), which measured the incremental threshold at the same retinal position with repeated visual stimulation. I found that the boundaries of vision of people with visual field defects expanded a little. However, repeating the test in this situation requires the experimenter to perform training with the person being trained, that is, the person cannot use this method alone. Therefore, it takes a lot of time for the person and the experimenter.

視覚刺激を手動でみせるこのアプローチを克服するために、従来技術では、自動的な試験が可能な装置がいくつか開示されている。これらの効き目は、数人の個人にしか見られなかったし、しかも厳密に計画された臨床試験は一度も実施されなかったにもかかわらず、これらの方法が視覚機能を改善させるだろうという主張がある。しかし、これら従来技術の装置の使用方法は複雑すぎて、しかもその用途は非能率的すぎるため、臨床の実践では広く認められてはいない。   In order to overcome this approach of manually presenting visual stimuli, the prior art discloses several devices that can be automatically tested. These claims have been seen in only a few individuals, and despite the fact that no strictly planned clinical trials have been conducted, these claims will improve visual function There is. However, the use of these prior art devices is too complex and its use is too inefficient, so it is not widely accepted in clinical practice.

シュミーラウ(Schmielau)が発表した文献番号DE-U9305147では、たとえば、大きな半球の半ボウルからなる人間の視覚系訓練装置が記載されている。ここでは、小さな電球の列が直径の大きい半円形の中に配置されている。光刺激は、互いに近接して配置された前記電球の配列を点灯することで、視覚上固定されるべき中心から様々な偏心位置の視野を刺激するように与えられる。確かにこの装置により、視野全体の最大限の評価とトレーニングが可能ではあるが、いくつかの欠点がその普及を阻んでいる。その欠点とは、(1)その大きさ、(2)視覚刺激を与える位置に柔軟性がないこと、および(3)残留視覚機能に応じたトレーニングの方向づけを行う指導がないことである。刺激付与方法の工夫不足により、従来技術のシュミーラウ装置の使用は長期間を要する。さらに、トレーニング用の半ボウルは、家庭での使用に実用的ではない。   Document number DE-U9305147 published by Schmielau describes, for example, a human visual system training device consisting of a large hemispherical semi-bowl. Here, a small row of light bulbs is arranged in a semicircle with a large diameter. Light stimulation is provided to stimulate the field of view of various eccentric positions from the center to be visually fixed by illuminating the array of light bulbs placed in close proximity to each other. Certainly this device allows for maximum evaluation and training of the entire field of view, but several drawbacks prevent its spread. The drawbacks are (1) its size, (2) lack of flexibility in the position to give visual stimuli, and (3) lack of instruction to direct training according to the residual visual function. Due to the lack of ingenuity in the stimulus applying method, the use of the conventional Schmielau device takes a long time. In addition, training half bowls are not practical for home use.

シュミーラウの発明の限界は、前記文献の図4から明らかである。図中で、古典教本にも記載されているように、人間の視覚系は、無傷または欠損の領域で表わされている。視野トレーニングを実施する場合の基礎になる障害、残留視覚機能領域には全く触れられていない。   The limitations of Schmielau's invention are evident from FIG. In the figure, as described in classical textbooks, the human visual system is represented by areas that are intact or missing. There is no mention of the underlying obstacles in visual field training, the residual visual function area.

このように大きくて非実用的な装置の代替として、コンピューターが有用ではないかと考えられるが、シュミーラウ(部分引用)は不可能であると述べている。   As an alternative to such a large and impractical device, a computer may be useful, but Schmielau (partial citation) is impossible.

したがって、コンピューター制御によるトレーニングが視野トレーニングの目的に有益でなはいと明確に述べられているため、従来技術では、熟練者はコンピューターの使用を常に拒否してきた。   Thus, in the prior art, skilled workers have always refused to use computers, since it is clearly stated that computer controlled training is not beneficial for vision training purposes.

我々は、当該技術での一般の予想に反し、人間の視覚機能のためのコンピューター制御によるトレーニング手順が、トレーニング効果の改善にかなり貢献できることを発見した。したがって、別のところでも記載されているコンピュータープログラムが開発された(非特許文献1)。コンピューター制御による装置を用いる主な利点は、装置がずっと小さいこと、およびその人の能力を継続的に記録できることである。しかし、カステン等(部分引用)の記載によるプログラムは、刺激を無作意な順序でコンピュータースクリーン上に表示するもので、視覚的な機能に関するその人の実際の能力を考慮に入れていない。したがって、この方法は初期のパイロットスタディで有効性が証明されたにもかかわらず、トレーニングには時間がかかり、非効率的であった。
E. Kasten, B. A. Sabel, Visual field enlargement after computer training in brain damaged patients with homonymous deficits; an open pilot trial. Restor. Neurol. Neurosci. 1995年8月1日、第8巻、第3号、p.113-127
We have found that contrary to general expectations in the art, computer-controlled training procedures for human visual function can contribute significantly to improving training effectiveness. Therefore, a computer program described elsewhere has been developed (Non-Patent Document 1). The main advantage of using a computer-controlled device is that the device is much smaller and that the person's ability can be continuously recorded. However, the program described by Kasten et al. (Partial citation) displays stimuli on a computer screen in a random order and does not take into account the person's actual ability for visual function. Therefore, although this method proved effective in early pilot studies, training was time consuming and inefficient.
E. Kasten, BA Sabel, Visual field enlargement after computer training in brain damaged patients with homonymous deficits; an open pilot trial. Restor. Neurol. Neurosci. August 1, 1995, Vol. 8, No. 3, p. 113 -127

カステン等が発表した研究論文(1997; 部分引用)に、このプログラムが記載されている。たとえば、「ゼートラ(Sehtra)」は、視野のあらゆる部分に輝度可変の小光刺激を与えるが、異なる視野セクターにおけるその人の実際の能力には適応しない。刺激は、モニターのあらかじめ決められたセクターから、その人の視野に対して無作為に与えられ、欠損の実際の性質および部分視覚系損傷のゾーンもしくは残留視覚機能(いわゆる「遷移ゾーン」)を考慮に入れていない。   This program is described in a research paper (1997; partial citation) published by Kasten et al. For example, “Sehtra” provides a small light stimulus with variable brightness to any part of the field of view, but does not adapt to the person's actual ability in different field sectors. Stimulus is given randomly from a predetermined sector of the monitor to the person's field of view, taking into account the actual nature of the defect and the zone of residual visual system damage or residual visual function (so-called “transition zone”) Not put in.

このため、訓練を受ける人々は、自分たちの視野の実際には無傷な刺激指定領域に対して反応しなければならない。その結果、治療上有用ではない目的のために、その人は多くの時間を費やすことになる。この状況は、その人の時間と忍耐を不必要に強要することになるため、退屈および動機の喪失がしばしば見られた。   For this reason, trained people must react to stimulus-specified areas that are actually intact in their field of vision. As a result, the person spends a lot of time for purposes that are not therapeutically useful. This situation often resulted in boredom and loss of motivation as it unnecessarily compelled the person's time and patience.

この限界を克服するために、本発明の目的は、従来技術で知られている欠点を回避する人間の視力のトレーニング方法および装置を提供することであった。さらに、本発明の目的は、その人の視覚系のゾーンのうち、残留視覚機能が維持されているところ、または自然な視力が部分的に劣化しているだけのところ、または自然な視力が高品質なレベルで維持されるべきところ(いわゆる、「遷移ゾーン」)のトレーニングを考慮にいれた人間の視力のトレーニング方法および装置を提供することであった。本発明のさらなる目的は、その人の視野を前記遷移ゾーン内に広げ、人の視覚が重度損傷である場合、さらに前記遷移ゾーンを実質的な完全視覚系損傷ゾーン内に広げる人間の視力のトレーニング方法および装置を提供することであった。さらに、本発明の目的は、通常のトレーニングセンターで熟練した実験者の監督下においてのみならず、その人の個人環境においても一人で実施できる人間の視力のトレーニング方法および装置を提供することであった。   In order to overcome this limitation, it was an object of the present invention to provide a human vision training method and apparatus that avoids the disadvantages known in the prior art. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a region of the person's visual system where the residual visual function is maintained, where the natural vision is only partially degraded, or where the natural vision is high. It was to provide a human vision training method and apparatus that allows for training where to be maintained at a quality level (so-called “transition zones”). It is a further object of the present invention to train human vision to extend the person's field of view into the transition zone and further expand the transition zone into a substantially complete visual system damage zone if the person's vision is severely damaged. It was to provide a method and apparatus. Furthermore, an object of the present invention is to provide a human vision training method and apparatus that can be carried out by one person not only under the supervision of a skilled experimenter at a normal training center but also in the personal environment of the person. It was.

驚くことに、上記目的は本発明により達成された。発明者は、人間の視覚系に光学刺激を発する簡単な装置上に、視覚刺激を与える新しい方法を考えた。   Surprisingly, the above objective has been achieved by the present invention. The inventor has devised a new method of applying visual stimuli on a simple device that emits optical stimuli to the human visual system.

非常に一般的な意味において、本発明は、人間に光刺激を与えることによって前記人間の視覚系を訓練する方法に関し、前記刺激は前記人間の無傷視野内のゾーンおよび前記人間の無傷視野外のゾーンに対して与えられ、後者のゾーンが訓練されるべきゾーンを含むことにより後者のゾーンにおける視力を改善させることができる。前記方法は、
‐ 人間の視覚系内の視力劣化または残留視覚機能または部分視覚系損傷のゾーン(「遷移ゾーン」)の位置を見つけて特定する工程、
‐ 前記遷移ゾーン内にあるトレーニング領域を特定する工程、
‐ 人間の視覚系に対して視覚刺激を与えることで人間の視覚系を訓練する工程、ただし、前記視覚刺激の大部分は、前記遷移ゾーンの中かその近くに与えられること、
‐ 人間の視覚系の特性変化を記録する工程、
‐ 前記変化に応じて、刺激表示の位置と特定とを前記遷移ゾーンに適応させる工程、および
‐ 以上の工程を継続的に繰り返すことにより、その人間の無傷視野を前記遷移ゾーン内に広げ、さらに前記遷移ゾーンをより視力劣化したゾーン内または残留視覚機能の少ないゾーンまたは実質的な完全視覚系損傷のゾーン内に広げる工程、を含んでいる。
In a very general sense, the present invention relates to a method of training the human visual system by applying a light stimulus to a human, the stimulus being in a zone within the human intact field and outside the human intact field. The vision in the latter zone can be improved by including the zone to be trained and given to the zone. The method
-Locating and locating zones of vision degradation or residual visual function or partial visual system damage ("transition zones") in the human visual system;
-Identifying a training area within the transition zone;
-Training the human visual system by applying visual stimuli to the human visual system, provided that most of the visual stimuli are applied in or near the transition zone;
-The process of recording changes in the characteristics of the human visual system;
-Adapting the location and identification of the stimulus display to the transition zone in response to the change, and-continuously repeating the above steps to expand the human intact field of view into the transition zone, and Expanding the transition zone into a more visually impaired zone or a zone with less residual visual function or substantially complete visual system damage.

さらなる実施例において、本発明は、上記トレーニング方法の実施を可能にする人間の視覚系または視力のトレーニング装置に関する。この装置は、
‐ 装置の他の手段からデータを記録、記憶、処理、発信するための中央データ処理手段、
‐ 少なくとも一つの視覚刺激発信手段、
‐ その人の視線を固定させる視線固定点手段、
‐ 知覚された視覚刺激に対するその人の反応を入力する手段、
‐ 知覚された光刺激に対する人のその人の反応の能力に合わせて、前記少なくとも一つの光学刺激表示手段を制御する手段、を必要不可欠に含んでいる。
In a further embodiment, the present invention relates to a human visual system or visual acuity training device enabling the implementation of the above training method. This device
-Central data processing means for recording, storing, processing and transmitting data from other means of the device;
-At least one visual stimulus transmission means,
-Gaze fixing point means for fixing the person's gaze,
-Means to input the person's response to perceived visual stimuli,
Means essential to control said at least one optical stimulus display means in accordance with the person's ability to respond to the perceived light stimulus.

本発明の一つの好ましい実施例において、前記装置は、
‐ 人間の視覚系内の視力劣化または残留視覚機能または部分視覚系損傷のゾーン(「遷移ゾーン」)の位置を見つけて特定する工程、
‐ 前記遷移ゾーン内にあるトレーニング領域を特定する工程、
‐ 人間の視覚系に対して視覚刺激を与えることで人間の視覚系を訓練する工程、ただし、前記視覚刺激の大部分は、前記遷移ゾーンの中かその近くに与えられること、
‐ 人間の視覚系の特性変化を記録する工程、
‐ 前記変化に応じて、刺激表示の位置と特定とを前記遷移ゾーンに適応させる工程、および
‐ 以上の工程を継続的に繰り返すことにより、その人間の無傷視野を前記遷移ゾーン内に広げ、さらに前記遷移ゾーンをより視力劣化したゾーン内または残留視覚機能の少ないゾーンまたは実質的な完全視覚系損傷のゾーン内に広げる工程の実施を可能にする。
In one preferred embodiment of the invention, the device is
-Locating and locating zones of vision degradation or residual visual function or partial visual system damage ("transition zones") in the human visual system;
-Identifying a training area within the transition zone;
-Training the human visual system by applying visual stimuli to the human visual system, provided that most of the visual stimuli are applied in or near the transition zone;
-The process of recording changes in the characteristics of the human visual system;
-Adapting the location and identification of the stimulus display to the transition zone in response to the change, and-continuously repeating the above steps to expand the human intact field of view into the transition zone, and It is possible to perform the process of expanding the transition zone into a zone with more visual impairment, a zone with less residual visual function or a zone with substantially complete visual system damage.

したがって、本発明に個有な特徴は、刺激付与によるトレーニングが、訓練の対象となっている視力劣化ゾーンまたは残留視覚機能ゾーンまたは部分視覚系損傷ゾーン、すなわち遷移ゾーンの中または近くで主として行われ、無傷視野での刺激の表示がかなりの程度減らされ、またはなくなっていることさえあることである。   Therefore, a unique feature of the present invention is that stimulation training is mainly performed in or near the vision degradation zone, residual visual function zone or partial visual system damage zone that is the subject of training, i.e. the transition zone. In other words, the display of stimuli in the intact visual field may be reduced to a considerable extent or even gone.

これらの特徴において、本発明は、訓練を受ける人の視覚系の残留能力を継続的に監視することを開示していないカステン等(1997、部分引用)の記載による従来技術の方法および装置とは異なっている。むしろ、カステンの装置は、視野のトレーニング領域を一定に保ち、すでに視力が回復した領域または視力障害が全くない領域を繰り返し刺激する。したがって、従来技術の装置は、その人の実際の能力とは無関係に刺激を与えている。前記装置では、トレーニング効果をある程度経験した後も、既にその必要がないにも関わらず、回復された領域をまだ引き続き訓練する。よって、従来技術で開示された視覚表示パラダイムは手間がかかる上に多くの時間を要し、大部分は不必要である。実際に、訓練された人々は、従来技術のトレーニングに対して、時間がかかりすぎ、しかも退屈であると報告している。   In these aspects, the present invention is different from the prior art methods and apparatus described by Kasten et al. (1997, partial citations) that do not disclose continuous monitoring of the residual ability of the trained person's visual system. Is different. Rather, the Kasten device keeps the training area of the field of view constant and repeatedly stimulates areas that have already recovered vision or are completely free of vision impairment. Thus, prior art devices provide stimulation regardless of the person's actual ability. The device still trains the recovered area after some experience of the training effect, even though it is no longer necessary. Therefore, the visual display paradigm disclosed in the prior art is time consuming and requires a lot of time, and most of the time is unnecessary. In fact, trained people report that they are too time consuming and tedious for prior art training.

さらに、従来技術の方法では、視力劣化「のみ」または残留視覚機能または部分視覚系損傷の領域の位置を見つけて、その領域を限定して治療するのは不可能である。従来技術の方法は、視覚能力の最適結果を示す領域またはゾーンのトレーニングを含む時間のかかるトレーニングであるため、所要時間が短く、使用効率の高い光学刺激表示パラダイムの着想が長い間待ち望まれていた。したがって、本発明において、我々は視野のトレーニングを必要とする人の能力を継続的に監視するという革新的な工程を導入して、視覚系のうち視力劣化または部分損傷「のみ」の領域だけを刺激するという視覚系トレーニング方法および装置を着想したのである。   Furthermore, it is not possible with the prior art methods to locate and treat limited areas of vision degradation “only” or residual visual function or partial visual system damage. Prior art methods are time consuming training that includes training of areas or zones that show optimal results of visual ability, so the idea of an optical stimulus display paradigm with short duration and high usage efficiency has long been awaited. . Thus, in the present invention, we introduce an innovative process that continuously monitors the ability of a person in need of visual field training, so that only the areas of visual system degradation or partial damage “only” are observed. It was conceived of a visual training method and apparatus for stimulating.

したがって、本発明により、我々は視野の中でより効率的なリハビリの進展が期待できる領域に視覚刺激を集中させることで、より効率的なアプローチを開発した。   Thus, according to the present invention, we have developed a more efficient approach by concentrating visual stimuli in the field of view where more efficient rehabilitation progress can be expected.

従来技術における装置の限界を克服するため、我々は今、本発明により、まず始めに障害のあるゾーン、つまり視力劣化または残留視覚機能または部分視覚系損傷のゾーンの位置を見つけ、特定し、特性を明らかにすることを提案する。視力劣化または視力障害または部分視覚系損傷のゾーンは、以下では手短に遷移ゾーンと呼ぶ(図1参照)。このような遷移ゾーンは、たとえば、側視覚のように、視力がどんどん制限されていく老齢者たちの間で見られるだろう。遷移ゾーンは、脳損傷、発作または似たような出来事の結果として、視覚系が影響を受けた人々の間でも見られるだろう。別の例としては、色彩、形状または動作を視覚的に識別する能力を完全に維持しているゾーンと全く消失したゾーンとの間の遷移ゾーンである。前記遷移ゾーン内で、本手順の次の工程で定義されるトレーニング領域またはゾーンの位置を見つける。   In order to overcome the limitations of the device in the prior art, we are now able to find, identify and characterize the location of the zone of failure, i.e. the zone of visual impairment or residual visual function or partial visual system damage first. Propose to clarify. A zone of visual impairment or visual impairment or partial visual system damage is briefly referred to as a transition zone below (see FIG. 1). Such a transition zone may be seen among older people whose vision is increasingly restricted, such as side vision. Transition zones may also be seen among people whose visual system is affected as a result of brain damage, seizures or similar events. Another example is a transition zone between a zone that fully maintains the ability to visually distinguish colors, shapes, or actions and a zone that has completely disappeared. Within the transition zone, find the location of the training area or zone defined in the next step of the procedure.

本発明の一つの好ましい実施例において、前記遷移ゾーン内の前記トレーニング領域の大きさおよび位置は、前記人間の部分視覚系劣化、残留視覚機能または視力欠損のゾーンの大きさ、位置および種類に応じて選択される。すなわち、前記人間の視覚系のどの部分が、光刺激を与えることによる次のトレーニングを最も必要としているかを、注意深く確認することが必要である。   In one preferred embodiment of the present invention, the size and location of the training area within the transition zone depends on the size, location and type of the human partial visual system degradation, residual visual function or vision deficit zone. Selected. That is, it is necessary to carefully check which part of the human visual system is most in need of further training by applying a light stimulus.

次に、我々は、前記トレーニング中に継続的または断続的に確認されるその個人の能力に基づき、それらの遷移ゾーンにトレーニングの刺激を与えるよう提案する。本発明の好ましい実施例において、光学および好ましくは光刺激をその人の視覚系に与える。さらに好ましくは、訓練を受ける人の視覚系に対して様々な色、明るさ、強さおよび/または形状の光刺激を与えることである。このような光刺激は、静止型光刺激として、または移動物体の印象を与える一連の光刺激として連続して与えることができる。   Next, we propose to provide training stimuli for those transition zones based on the individual's ability that is continuously or intermittently identified during the training. In a preferred embodiment of the present invention, optical and preferably light stimuli are applied to the person's visual system. More preferably, light stimuli of various colors, brightness, intensity and / or shape are given to the visual system of the trained person. Such a light stimulus can be applied continuously as a stationary light stimulus or as a series of light stimuli that give the impression of a moving object.

この「遷移ゾーンに基づく刺激付与」は、人の視力が劣化しているのみの領域、または視覚が無傷でも完全に損傷した訳でもなく、ニューロン構造のいくらかが損傷を免れた部分視界機能の領域が存在するという考察に基づいている。この生き残っているニューロンが、ある最小限の数を上回っている限り(「最小残留構造の仮説」)、トレーニングにより視力の回復を仲介すると推論されており、したがってトレーニングによるこれらの刺激は、採られるべき重要な手段であろう。その結果、すでに認識済の不十分な視野刺激の問題を克服するために、我々はコンピューター制御による刺激装置を用いて、これらの区域(「遷移ゾーン」)を選択的に刺激することにより、新しい付与方法を工夫した。   This “stimulation based on transition zones” is an area of partial visual function where some of the neuronal structure is immune to damage, and the area where the human visual acuity is only degraded, or the vision is not intact or completely damaged Is based on the consideration that exists. As long as this surviving neuron exceeds a certain minimum number ("minimum residual structure hypothesis"), it is inferred to mediate visual recovery through training, and thus these stimuli from training are taken It should be an important means. As a result, in order to overcome the problems of already recognized inadequate visual field stimulation, we use computer-controlled stimulators to selectively stimulate these areas (“transition zones”), The method of grant was devised.

上記付与方法の工夫に続き、特定のアルゴリズムが開発され、このアルゴリズムは、視覚系機能障害または機能不全の領域を非常に効率的に訓練できる。以下に、光刺激により人間の視覚系の特定領域またはゾーンを刺激することに関するトレーニング手順の具体的な工程を示す。   Following the above ingenuity, a specific algorithm has been developed, which can very efficiently train areas of visual system dysfunction or dysfunction. The following are specific steps of a training procedure relating to stimulating specific areas or zones of the human visual system with light stimulation.

トレーニング工程中、訓練を受ける人間の視覚系の特性変化が記録される。すなわち、表示される光学刺激を視覚的に認識すること、および前記視覚認識工程において、その人が望ましい反応を示すことの観点から、訓練を受ける人の能力が、本発明のシステム/装置により記録される。ほんの一例を挙げると、その人の視覚系の遷移ゾーンに対して示された光学刺激に対する訓練者の反応時間が測定され、光学刺激の付与と反応作用(たとえば、装置のボタンを押すこと)との間に経過した時間が、以前に訓練者のベースライン値として測定された平均時間価値に応じて、遷移ゾーンの訓練領域におけるその人の能力と理解される。しかし、この例は、本発明を制限するものと考えられてはならない。人間の視覚系の特性変化を継続的または断続的に記録するために、その他の適切な方策をどのように講じてもよい。   During the training process, changes in the characteristics of the trained human visual system are recorded. That is, the ability of a person to be trained is recorded by the system / apparatus of the present invention from the viewpoint of visually recognizing the displayed optical stimulus and showing the person a desired response in the visual recognition process. Is done. To give just one example, the trainer's response time to the optical stimulus indicated for the transition zone of the person's visual system is measured, and the application and response of the optical stimulus (eg, pressing a button on the device); The time elapsed between is understood as the person's ability in the training area of the transition zone, depending on the average time value previously measured as the trainer's baseline value. However, this example should not be considered as limiting the present invention. Any other suitable measures may be taken in order to record changes in the characteristics of the human visual system continuously or intermittently.

上記のような特性変化の継続的な記録に基づき、遷移ゾーンの位置と特定を前記変化に適応させる。これは継続的または断続的でもよい。すなわち、訓練者が視覚系によって表示光学刺激を処理する能力にしたがって、遷移ゾーンは新たに特定される。この説明に拘束されることは望まないが、特定の遷移ゾーンの効果的なトレーニングにより、たとえば視覚系の劣化した機能のいずれかを改善すること(例:周辺視、視力、異なる色彩、形状、動作の識別能力、斜視の減少、視角の増加)、または残留視覚機能を改善すること、あるいは部分視覚系損傷を取り除くことで、訓練者の視力は、前記ゾーン内で改善される。その結果として、遷移ゾーンはその人の視覚系の無傷な領域となり、別の欠損領域が遷移ゾーンとなる(かつ特定される)だろうし、その人の視覚系の前記新規遷移ゾーンに対して光学刺激を表示する別のトレーニング工程または一連の工程に利用される(図1も参照)。   Based on the continuous recording of the characteristic change as described above, the position and identification of the transition zone are adapted to the change. This may be continuous or intermittent. That is, the transition zone is newly identified according to the ability of the trainee to process the display optical stimulus by the visual system. While not wishing to be bound by this explanation, effective training of specific transition zones, for example, to improve any of the degraded functions of the visual system (eg peripheral vision, visual acuity, different colors, shapes, By improving motion discrimination (decreasing strabismus, increasing viewing angle), or residual visual function, or removing partial visual system damage, the trainee's vision is improved within the zone. As a result, the transition zone will be an intact area of the person's visual system, another missing area will be (and identified) as the transition zone, and optical to the new transition zone of the person's visual system. It is used in another training process or series of processes for displaying stimuli (see also FIG. 1).

上記工程を繰り返すことで、その人の無傷視野は、以前には遷移ゾーンに位置し、特定されていたゾーン内に継続的に広げられ、かつ前記遷移ゾーンは、以前には視力劣化ゾーンまたは残留視覚機能減少ゾーンまたは実質的な完全視覚系損傷ゾーン、すなわち不良ゾーンであったゾーン内に継続的に広げられる(図1参照)。   By repeating the above process, the person's intact field of view was previously located in the transition zone and continuously expanded into the identified zone, and the transition zone was previously a vision impairment zone or residual It is continually extended into a zone that was a reduced visual function zone or a substantially complete visual system damage zone, i.e., a bad zone (see FIG. 1).

このコンピュータープログラムに基づくトレーニングを用いて、我々は、中枢神経系損傷を患っている人間を対象にした二つの独立したプラセボ制御による臨床試験を行った。本研究はこのような重度の疾患に限定されると考えられるのではなく、我々の方法と装置は視覚系のいかなる疾患にも利用できるが、本研究の訓練および評価の対象となった人々は、視覚皮質または視神経損傷のある人々であった。我々は、厳しく規制された臨床試験において、視野の反復刺激を通してその人の視覚系を訓練することで、残留機能または「遷移ゾーン」の領域を刺激するとき、部分失明を大幅に減少できることを初めて示すことができた。   Using training based on this computer program, we conducted two independent placebo-controlled clinical trials in humans suffering from central nervous system injury. This study is not considered to be limited to such severe illnesses, but our methods and devices can be used for any disease of the visual system, but those who have been trained and evaluated in this study There were people with visual cortex or optic nerve damage. For the first time, in a well-regulated clinical trial, training a person's visual system through repetitive stimulation of the visual field can significantly reduce partial blindness when stimulating residual function or “transition zone” areas. I was able to show.

トレーニング用ソフトウエアおよびトレーニングの手順
トレーニングは、家庭用パソコンを用いて、訓練を受ける人々の自宅で規則的に実施された。本発明の好ましい実施例では、暗い部屋内で毎日1時間のトレーニングを長期間、たとえば今回の試験でもそうだったように6ヶ月間行う。ただし、その他のどのようなトレーニング期間であっても有効性は証明された。
Training software and training procedures Training was regularly conducted at the homes of trained people using home PCs. In the preferred embodiment of the present invention, one hour of daily training in a dark room is performed for a long period of time, for example, 6 months, as was the case in this test. However, the effectiveness of any other training period has been proven.

従来技術の装置が非効率的であったため、訓練を受ける人間の無傷および損傷視野セクターの間に位置する遷移ゾーンに反復視覚刺激を与えるような、モニター上に光刺激の付与を行う特別なアルゴリズムが開発された。第一工程では、「遷移ゾーン」の位置を見つけ、特定し、特性を明らかにした。すなわち、このときに、位置、大きさおよび種類に関して、前記遷移ゾーン内の正確な残留視覚機能が確認された。   Special algorithms for applying light stimuli on the monitor, such as providing repetitive visual stimuli to transition zones located between the intact and damaged visual field sectors of a trained human because the prior art devices were inefficient Was developed. In the first step, the location of the “transition zone” was found, identified, and characterized. That is, at this time, an accurate residual visual function within the transition zone was confirmed with respect to position, size, and type.

前記第一工程の後、前記遷移ゾーン内に位置しているトレーニング領域が特定される。前記トレーニング領域は遷移ゾーン内にある区域で、第一工程における遷移ゾーンの特定と特性把握の結果により、たとえば最小限の残留ニューロン構造の存在によりその人の視覚系のニューロン構造の再生が期待できるところである。   After the first step, a training area located in the transition zone is identified. The training area is an area within the transition zone. As a result of the identification and characterization of the transition zone in the first step, the neuron structure of the person's visual system can be expected to be reproduced due to the presence of a minimum residual neuron structure, for example. By the way.

その次の工程で、第一および第二工程で確認された能力に基づき、機能障害領域が刺激される。このアプローチはより効率的である。なぜなら、視野の無傷領域を刺激せず、機能障害と明らかにされた領域だけを刺激するからである。   In the next step, the dysfunctional area is stimulated based on the capabilities identified in the first and second steps. This approach is more efficient. This is because the intact area of the visual field is not stimulated, but only the area that is revealed to be dysfunctional is stimulated.

また、従来技術の装置では、プログラムは後の分析のためにデータをただ記憶するが、それとは異なり、本発明はトレーニングのアルゴリズムを、継続的または断続的に、機能障害領域の中または近くの視覚系能力に適応させる。   Also, in prior art devices, the program simply stores data for later analysis, but unlike the present invention, the present invention continuously or intermittently places training algorithms in or near dysfunctional areas. Adapt to visual system ability.

さらに、毎日の治療結果は、テープまたはディスクのような適切な記憶メディアに保存することができるため、適応性を監視し、かつその人の進度に合わせた治療方針を立てることができる。   In addition, daily treatment results can be stored on a suitable storage medium such as tape or disk, so that adaptability can be monitored and a treatment strategy tailored to the person's progress can be made.

本発明の構成によれば、人の視覚系のゾーンのうち、残留視覚機能が維持されているところ、または自然な視力が部分的に劣化しているだけのところ、または自然な視力が高品質なレベルで維持されるべきところ(いわゆる、「遷移ゾーン」)のトレーニングを、人間の脳機能を向上させる効果に基づき、効果的に行うことが可能なトレーニング装置を実現できる。   According to the configuration of the present invention, in the human visual system zone, the residual visual function is maintained, the natural visual acuity is only partially deteriorated, or the natural visual acuity is high quality. It is possible to realize a training device that can effectively perform training where it should be maintained at a certain level (so-called “transition zone”) based on the effect of improving human brain function.

本発明について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の明細書では、視覚系が重度の損傷を受けた人々のトレーニングを主に扱っているが、本発明の全詳細つまり方法および装置は、老化のために徐々に視覚系が劣化する人々および視力の質を高レベルに維持するために通常の視力を訓練する必要のある人々にも、熟練者により必要に応じて変化を与えながら適用されうる。その限りにおいて、重度の視覚系障害のある人々を対象とするトレーニング手順の記載が、本発明の限定として解釈されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Although the specification of the present invention primarily deals with training people with severely damaged visual systems, all the details, methods and devices of the present invention are for people whose visual systems are progressively degraded due to aging. It can also be applied to those who need to train normal vision to maintain a high level of visual acuity, with changes as needed by skilled workers. To that extent, the description of training procedures for people with severe visual impairments is not to be construed as a limitation of the present invention.

図面中で、
‐ 図1は、部分失明を患っている人の想定視野を示している。視野は、その人の視覚機能障害がないセクターまたはゾーン(「無傷領域」)、部分視覚系損傷のセクターまたはゾーン(「遷移ゾーン」)、および実質的に完全視覚系損傷のセクターまたはゾーン(「不良領域」)とに分かれる。
In the drawing,
-Figure 1 shows the assumed field of view of a person suffering from partial blindness. The field of view is a sector or zone in which the person has no visual impairment (“intact area”), a sector or zone of partial visual system damage (“transition zone”), and a sector or zone of substantially complete visual system damage (“ It is divided into “bad areas”).

‐ 図2は、コンピューターに基づく高分解能周辺視野測定法(「HRP」)を示している。図2Aでは人の想定視野が円形で表わされており、不良領域は左側に見られ(円の陰をつけた半分)、中央の正方形はコンピューターに基づくHRPにより査定された領域を表わしている。図2Bは、図2Aの中央の正方形の拡大図であり、右側の白い領域は無傷視覚機能ゾーン、グレーの領域は光刺激に対して一貫性のない反応をする領域(薄いグレーは「当たり」の数が大きいことを示す)、および黒の領域は不良視覚機能のゾーンを表わしている。図2Cは、図2Bの左部分の拡大図であり、残留視覚機能の島を示している。図2Dは、図2Cと同じ領域であるが、回復トレーニング後の状態を示している。さらに、図2Eは、視覚能力の増減を示すために、図2Dと図2Cとの差異を示している。視覚刺激が、「グレー」のゾーン、つまり視覚能力が認められる遷移ゾーンの形状と位置に基づいて与えられることに注意する。視覚刺激の大部分は遷移ゾーンにおいて与えられるのであって、無傷視野セクターにおいてではない。視野全体に無作為に刺激を与えたり、または線から線へと刺激を移動させる従来技術の装置とは対照的に、本発明では、刺激を「遷移ゾーン」でだけ与える。   FIG. 2 shows a computer-based high-resolution peripheral vision measurement method (“HRP”). In FIG. 2A, the assumed field of view of the person is represented by a circle, the defective area is seen on the left (half shaded circle), and the central square represents the area assessed by computer-based HRP. . FIG. 2B is an enlarged view of the central square of FIG. 2A, the white area on the right is the intact visual function zone, the gray area is the area that reacts inconsistently to light stimulation (light gray is “hit”) The black area represents a zone of poor visual function. FIG. 2C is an enlarged view of the left portion of FIG. 2B, showing an island of residual visual function. FIG. 2D shows the same region as FIG. 2C, but after recovery training. Further, FIG. 2E shows the difference between FIG. 2D and FIG. 2C to show the increase or decrease in visual ability. Note that the visual stimulus is given based on the shape and position of the “gray” zone, ie the transition zone where the visual ability is recognized. Most of the visual stimulus is given in the transition zone, not in the intact visual field sector. In contrast to prior art devices that randomly stimulate the entire field of view or move the stimulus from line to line, the present invention provides stimulation only in the “transition zone”.

‐ 図3は、視神経または後キアスマ損傷(平均値±SE)のある人々の回復トレーニングまたはプラセボ(視線固定トレーニング)前(白い棒)と後(黒い棒)の視覚機能を示している。HRPデータは、検出された刺激、つまり当たりの数として表示されている(上のグラフ)。下のグラフは、ゼロ垂直経線からの視野境界の位置を視角の度で表わしている。   FIG. 3 shows the visual function before (white bar) and after (black bar) recovery training or placebo (fixed gaze training) for people with optic nerve or post-chiasma injury (mean ± SE). The HRP data is displayed as the detected stimulus, ie the number per hit (top graph). The lower graph shows the position of the visual field boundary from the zero vertical meridian in degrees of viewing angle.

‐ 図4は、ゼロ垂直経線からの黒い正方形の距離(つまり、当たりのない位置、図1の説明文を参照)を、視角の+20°、+10°、0°、−10°および−20°の垂直位置で測定することにより、HRPまたはTAPでの境界が決められたデータを示している。視野拡大の程度は、これらの測定値の平均値を求めて、前後の差異を計算することで確認された。HRPでの境界とTAP周辺視野測定法で得られた境界とが異なることに注意すること。   FIG. 4 shows the distance of the black square from the zero vertical meridian (i.e. the unhit position, see legend in FIG. 1), + 20 °, + 10 °, 0 °, −10 ° and −20 ° of viewing angle. By measuring at the vertical position, the data in which the boundary at HRP or TAP is determined is shown. The extent of the visual field expansion was confirmed by calculating the difference between before and after obtaining the average value of these measured values. Note that the HRP boundary and the boundary obtained by the TAP peripheral visual field measurement method are different.

本発明について、図面および好ましい実施例を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the drawings and preferred embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments.

人間の視覚系に視覚刺激を与える工程のためのコンピューターアルゴリズムでは、モニターが視線固定点を表示するのであるが、モニターのどの部分に表示してもよい。視線固定点は、その人の視線の角度を調節するために、その人の視線をある一点に固定する役割を果たす。引き続き、前の工程で位置が確認され、その人の能力に応じて変更された遷移ゾーンの中またはそのすぐ隣に、追加の視覚刺激が与えられる。カステン等が発表した従来技術の装置では、その人の実際の進度とは無関係に視覚刺激が与えられたため、非効率的で手間がかかった。それとは対照的に、本発明では、主として遷移ゾーンの中またはその隣に、つまり部分視覚系損傷または視力劣化だけの領域に視覚刺激を与える。   In the computer algorithm for the step of applying visual stimulus to the human visual system, the monitor displays the fixed point of gaze, but may be displayed on any part of the monitor. The line-of-sight fixing point plays a role of fixing the person's line of sight to a certain point in order to adjust the angle of the person's line of sight. Subsequently, additional visual stimuli are provided in or immediately adjacent to the transition zone that has been located in the previous step and modified according to the person's ability. The prior art devices announced by Kasten et al. Are inefficient and time consuming because they are given visual stimuli regardless of their actual progress. In contrast, the present invention provides visual stimulation primarily in or adjacent to the transition zone, i.e., only in areas of partial visual system damage or vision degradation.

従来技術と同様に本発明でも、その人は、視覚系の遷移ゾーンへの各々の光学刺激に対して、コンピューターのキーボード上の適切なキーを押すことで反応する。しかし、カステン等により開示された従来技術の装置(1997)とは対照的に、ここでは、やる気の起きないトレーニングのレベルを避けることによって治療効果の可能性とトレーニングの適応性を上げるために、個人に合わせたトレーニング手順が利用されている。同時に、視覚刺激の総数を減らしても、同じ効果を上げることが可能である。   In the present invention as in the prior art, the person responds to each optical stimulus to the transition zone of the visual system by pressing the appropriate key on the computer keyboard. However, in contrast to the prior art device disclosed by Kasten et al. (1997), here to increase the possibility of therapeutic effect and fitness of training by avoiding the level of unmotivated training, Personalized training procedures are used. At the same time, the same effect can be achieved by reducing the total number of visual stimuli.

この開示内容から明らかなように、視野の中で部分損傷または劣化だけの部分をトレーニングの領域として限定するのが有益である。もちろん、実際に付与する刺激は、大きさ、明るさ、形状または色において変化させてもよいし、様々な手段、たとえば投影スクリーン、簡単なコンピューターのモニターまたはバーチャルリアリティゴーグルもしくはヘルメット等のその他の視覚的投影装置を用いて表示することができる。刺激の種類および刺激の表示方法は、刺激の表示位置が、その人個人の欠損に適応しているのが確かな限り、さらに刺激表示の大部分が「遷移ゾーン」、すなわち視覚機能損傷の領域に与えられる限り限定されない。   As is apparent from this disclosure, it is beneficial to limit the portion of the field of view that is only partially damaged or degraded as the training area. Of course, the stimuli that are actually applied may vary in size, brightness, shape or color, and other means such as projection screens, simple computer monitors or other visuals such as virtual reality goggles or helmets. Can be displayed using an optical projection device. As long as it is certain that the stimulus display position is adapted to the individual's individual defect, the type of stimulus and the method for displaying the stimulus are further largely the “transition zone”, ie, the area of visual function damage. As long as it is given, it is not limited.

この視野刺激アルゴリズムの背景にある理論は、ニューロンの反復活性化が、さもなくば喪失、妥協または不用となる機能を回復させるという仮定である。本発明が従来技術の装置よりも優れているのは、その人の注意力を視野損傷の領域に集中させることにより、従来技術でその人の視野の欠損部分から無傷部分への線に沿って動く小光刺激に注意を向けなければならない場合に比べて、ニューロンの活性化がより高いことである。この論証から明らかなように、視野の部分損傷セクターに注意力を集中させることは、損傷しても残留視覚機能がまだ検出されうるまさしくその領域にその人の注意力を向けることになるため、ニューロン活動が相対的に活発化することになるだろう。無傷視野セクターにもまた多数の刺激を与えることは、有益ではないだろう。   The theory behind this visual field stimulation algorithm is the assumption that iterative activation of neurons restores functions that would otherwise be lost, compromised or wasted. The present invention is superior to prior art devices by focusing the person's attention on the area of visual field damage, along the line from the missing part of the person's visual field to the intact part in the prior art. The activation of neurons is higher than when attention must be directed to moving small light stimuli. As evidenced by this argument, concentrating attention on a partially damaged sector of the field of vision will direct the person's attention to the very area where residual visual function can still be detected even if damaged, Neuron activity will become relatively active. It would not be beneficial to give a large number of stimuli to the intact vision sector as well.

上記の論証は、失明または実質的な完全不良野において、すなわち前に視覚刺激に対する反応のなかったゾーンにおいて、機能が二度と回復できないことを示唆するものではない。むしろ、我々の臨床試験が示すように、視覚機能を完全に失った領域においてさえ、トレーニングは視覚機能を回復させるだろう。図2Cから図2Eが一例を示している。前には見えなかったた領域(図2Cの黒い正方形)が、数ヶ月のトレーニング後には再び見えるように反転していることに注意すること(図2Dの白い正方形)。   The above argument does not imply that function can never be restored in blindness or in substantially completely poor fields, i.e. in zones that have not previously responded to visual stimuli. Rather, training will restore visual function, even in areas that have completely lost visual function, as our clinical trials show. 2C to 2E show an example. Note that the areas that were not visible before (black squares in FIG. 2C) are flipped to be visible again after several months of training (white squares in FIG. 2D).

トレーニングのタイミングもまた、視野欠損がどのくらい速く回復するかを予測するものではない。機能の回復に何週間または何箇月も必要な人々がいる一方で、改善の迅速な人々もいる。したがって、本発明は、トレーニングにある特定の期間が必要であることもまた示唆するものではない。   The timing of training also does not predict how quickly the visual field defect recovers. Some people need weeks or months to restore functionality, while others improve quickly. Thus, the present invention does not suggest that a certain period of training is required.

本発明の別の優れている点は、トレーニングにより欠損と判明する領域を特に訓練できることである。図2Cから図2Eにおいて、トレーニングにより能力が下がった領域に注意すること。従来技術の装置では、トレーニングによって機能が低下する可能性を全く考慮に入れていない。その結果、この事実においても、適応的な手順が有益である。ここでもまた、視野のうち欠損を示す領域に集中して刺激を与えることになるだろう。   Another advantage of the present invention is that it can particularly train areas that are found to be defective by training. Note the areas of reduced ability due to training in FIGS. 2C-2E. Prior art devices do not take into account the possibility of functional degradation due to training. As a result, an adaptive procedure is also beneficial in this fact. Again, the stimulation will be concentrated on the area of the visual field that shows the defect.

これは、視覚欠損の領域をどのように特定するかという問題を提起する。部分的に損傷した脳の領域を特定するのに、多くの方法がある。理論上は、視覚刺激に対する反応の欠如、刺激に対する反応時間の長さ、または刺激を識別する上での問題があれば、視覚欠損の領域と特定される。従来技術に記載されているように、視覚欠損は、意識するしないにかかわらず、(a)視覚コントラスト感度機能の試験中における閾値の変化、(b)反応時間の減少、または(c)その人の刺激に対する反応の不在として立証される。ここでもまた、本発明は、トレーニングの刺激の大部分が部分損傷機能に対応する視野の領域(「遷移ゾーン」)に与えられる限り、視覚機能の欠損がどのように特定されるかに関して推定は行わない。   This raises the question of how to identify areas of visual deficit. There are many ways to identify a partially damaged brain area. Theoretically, if there is a lack of response to a visual stimulus, a long response time to the stimulus, or a problem in identifying the stimulus, it is identified as a visual defect region. As described in the prior art, visual deficiencies, regardless of whether or not they are conscious, (a) changes in threshold during testing of the visual contrast sensitivity function, (b) reduced reaction time, or (c) the person. This is evidenced as the absence of a response to the stimulus. Again, the present invention makes no assumptions about how the deficits in visual function are identified as long as the majority of the training stimulus is given to the region of the visual field corresponding to the partially damaged function (“transition zone”). Not performed.

臨床試験におけるプログラムの有効性検査
以下の試験、および人々の特性が、この発明が原則として視野欠損を減らせるのを立証するために選ばれた。選ばれた具体例は、視覚トレーニングがこれらの人々にのみ有効であり、他のどの人々または異なる視野障害のある人々には効果がないことを示唆するものでは全くない。好ましい実施例においては、神経系の病変した人々を対象にしているが、本発明は、神経系に影響を及ぼさない眼または視覚系のその他の疾患を治療するためにも、当業技術者によって有効に利用されるであろう。
Examination of the effectiveness of the program in clinical trials The following trials and the characteristics of the people were chosen to demonstrate that this invention can in principle reduce visual field defects. The example chosen does not imply that visual training is effective only for these people and not for any other people or people with different visual impairments. In a preferred embodiment, the subject is one with a nervous system lesion, but the present invention is also used by those skilled in the art to treat other diseases of the eye or visual system that do not affect the nervous system. It will be used effectively.

この発明の有効性を立証するために、我々は二つの臨床試験を行った。試験に参加する人々は、視神経損傷または1次視覚皮質への損傷のある130人の大量要員の中から選ばれた。彼らはあらかじめ決められた参加および除外の判定基準にしたがって審査され、ベースライン評価が行われた。参加および除外の判定基準の選択範囲は、人々のグループ内で能力のばらつきを減らす目的のためだけに選ばれた。これらの判定基準を満たしていない人が治療できないことを示唆するために選ばれたのではない。事実、この発明は視覚系のいかなる疾患にも有用である。   To demonstrate the effectiveness of this invention, we conducted two clinical trials. The people who participated in the study were selected from among 130 large personnel with optic nerve damage or damage to the primary visual cortex. They were screened according to pre-determined criteria for participation and exclusion and a baseline assessment was performed. The selection criteria for inclusion and exclusion criteria were chosen only for the purpose of reducing capacity variation within groups of people. It was not chosen to suggest that people who do not meet these criteria cannot be treated. In fact, the present invention is useful for any disease of the visual system.

ここで報告されるデータは、それぞれが実験グループと照査グループからなる二つの独立した臨床試験から得られたものである。一番目の試験においては、視神経損傷の人々二つグループ、すなわち実験および照査グループは、年齢に応じて人々を組合わせた(盲目状態、n=19)。二番目の試験では、後キアスマ損傷のある人々が、無作為に指定された(二重盲検、n=19)。その後、この人々は自宅で、モニター上の視覚課題で訓練するように指導された。   The data reported here are from two independent clinical trials, each consisting of an experimental group and a review group. In the first study, two groups of people with optic nerve damage, the experimental and review groups, combined people according to age (blindness, n = 19). In the second study, people with post-chiasma injuries were randomly assigned (double blind, n = 19). The people were then instructed to train at home with visual tasks on the monitor.

次に述べる詳細な説明は、この発明の一つの好ましい例にすぎない。与えられる刺激の種類、または必要なトレーニング量もしくは視覚系疾患の種類により限定されるものではない。一つの例証を意図しているにすぎない。   The following detailed description is only one preferred example of the invention. It is not limited by the type of stimulation given, or the amount of training required or the type of visual system disease. It is only intended as an illustration.

HRPにおいて、明白に検出閾値を上回る明るさの500刺激が、17インチのコンピューターモニター上に表示された(図2参照)。人は、視線固定点(中央の星型)を定常的に凝視し、750ミリセカンド以内にキーを押すように指示された。自宅でのトレーニング中に適正な視線の固定を確実にするために、視線固定点(直径4ミリの星型)は、明るい緑色(95cd/m2)から明るい黄色(100cd/m2)へと無作為にその色を変え、その時にその人は500ミリセカンド以内にどのキーでもよいから押すように指示された。   In HRP, 500 stimuli with a brightness clearly above the detection threshold were displayed on a 17-inch computer monitor (see FIG. 2). The person was instructed to constantly stare at the gaze fixation point (center star) and press the key within 750 milliseconds. To ensure proper gaze fixation during home training, the gaze fixation point (4 mm diameter star) is random from bright green (95 cd / m 2) to bright yellow (100 cd / m 2). The person was then instructed to press any key within 500 milliseconds.

白色の明るい刺激が150ミリセカンドの持続時間で、各々が500の異なる位置で連続して与えられた(25×20格子、暗いモニタースクリーン、刺激の大きさ(SS)0.15°、刺激の明るさ(SL)95cd/m2、背景の明るさ(BL)<1cd/m2)。周辺視野測定法の課題およびトレーニングは、安定した頭の位置を確実にするためのあごの支えを用い、モニターから30cm離れて行われた。HRPの全体の解像度は、TAPの場合よりも約4倍も大きかった(E. Kasten, S. Wuest &B. A.Sabel, J. Clin. Exp. Neurophysiol., in press)。   A white bright stimulus was applied continuously at 500 different positions, each with a duration of 150 milliseconds (25 × 20 grid, dark monitor screen, stimulus size (SS) 0.15 °, stimulus Brightness (SL) 95 cd / m 2, background brightness (BL) <1 cd / m 2). Peripheral vision measurement tasks and training were performed 30 cm away from the monitor, using a chin support to ensure a stable head position. The overall resolution of HRP was about 4 times greater than that of TAP (E. Kasten, S. Wuest & B. A. Sabel, J. Clin. Exp. Neurophysiol., In press).

TAPは、日々の診療の実践で使用されている固定型周辺視野計であり、偏心度30°までの視野が、閾値に近い明るさの191の刺激を用いて確認される(R. Fendrich, C. M. Wessinger, M. S. Gazzaniga, Residual vision in a scotoma: Implications for blindsight, Science 258, 1489-1491 (1992))。眼の適正な固定は、ビデオカメラを用いて監視した。しかし、TAPには方法論上の制約がある。なぜなら、(a)その人の主観的な評価基準は、閾値近くの刺激に反応しているときに時間と共に変わるかもしれないし、さらに(b)解像度が相対的に低いからである。したがって、TAPの能力は、二次的な結果測定として選ばれた。すべての周辺視野測定の分析には、トレーニングが行われた領域(治療グループ)またはプラセボグループにおいて対応する領域で得られた数値だけを含めた。視力は、ランドルト環の数値で測定され、その数値から最小限の解像度の角度が計算された。さらに、標準病後歴面談が行われ、治療が日常生活での視力の主観的な改善に到ったか否かを確認した。   TAP is a fixed peripheral perimeter used in daily clinical practice, and a field of view up to 30 ° eccentricity is confirmed using 191 stimuli with brightness close to the threshold (R. Fendrich, CM Wessinger, MS Gazzaniga, Residual vision in a scotoma: Implications for blindsight, Science 258, 1489-1491 (1992)). Proper eye fixation was monitored using a video camera. However, TAP has methodological limitations. This is because (a) the person's subjective evaluation criteria may change over time when responding to stimuli near the threshold, and (b) the resolution is relatively low. Therefore, the ability of TAP was chosen as a secondary outcome measure. All peripheral visual field analysis included only the values obtained in the training area (treatment group) or the corresponding area in the placebo group. Visual acuity was measured with Landolt's numerical value, and the minimum resolution angle was calculated from the numerical value. In addition, a history interview after standard illness was conducted to confirm whether treatment resulted in a subjective improvement in visual acuity in daily life.

最終結果測定および統計資料
150時間(約6ヶ月)のトレーニング後、ベースライン評価のときと同じ手順を用いて、最終的な結果評価が行われた。パラメータデータの統計分析のために、それぞれの研究に対して、二方向分散分析と共に後続のポストホック(post-hoc)比較が計算された。個々のグループ比較には、学生のtテストが用いられた。
After final results measurements and 150 hours of statistical material (about 6 months) training, the final results were evaluated using the same procedure as for baseline evaluation. Subsequent post-hoc comparisons along with two-way analysis of variance were calculated for each study for statistical analysis of parameter data. Student t-tests were used for individual group comparisons.

人選
試験は、地元の医療倫理委員会により承認された。研究に含まれる人々は、CT、MRI、手術記録または視神経萎縮症の検眼鏡証拠書類をもって、視野欠損および後キアスマまたは視神経損傷の両方のある人でなければならなった。以下の除外判定のうち、一つでも該当する項目のある人々は、入れられなかった(括弧内に除外したケースの数を示す)。
The selection test was approved by the local medical ethics committee. People included in the study had to be those with both visual field defects and post-chiasma or optic nerve damage, with CT, MRI, surgical records or ophthalmoscopic evidence of optic atrophy. Of the following exclusions, those with at least one applicable item were not included (indicating the number of cases excluded in parentheses).

− 視線固定能力不足(n=11)
− 軽視(n=1)
− 非視覚神経異名視野欠損(n=7)
− 眼の疾患(n=9)
− 残留視力なし(n=2)
− 視覚欠損なし(n=1)
− 年齢>75歳(n=4)
− 年齢<18歳(n=1)
− 死亡(n=2)
− 病変年齢<12ヶ月(n=3)
− てんかん症または光線過敏症(n=2)
− 認識不足(n=12)
− 試験への参加拒否(n=27)、および
− 第一審査後現れず(n=10)
合計130人を審査した結果、わずか38人が試験に登録された。
-Lack of gaze fixing ability (n = 11)
-Neglect (n = 1)
-Non-visual nerve anomalous visual field defect (n = 7)
-Eye disease (n = 9)
-No residual vision (n = 2)
-No visual loss (n = 1)
-Age> 75 years (n = 4)
-Age <18 years (n = 1)
-Death (n = 2)
-Age of lesion <12 months (n = 3)
-Epilepsy or photosensitivity (n = 2)
-Lack of recognition (n = 12)
-Refusal to participate in the study (n = 27), and-not appearing after the first review (n = 10)
After examining a total of 130 people, only 38 people were enrolled in the study.

ベースライン評価
グループ間では、年齢、性別、損傷の分類または損傷の大きさに関して、ベースライン特性に全く違いはなかった(表1参照)。第一審査後、我々はインフォームドコンセントを得た。人々は、診断プログラム「PeriMa」(E. Kasten, H. Strasburger, B. A. Sabel, Programs for diagnosis and therapy of visual deficits in vision rehabilitation, Spatial Vis. 10, 499-503 (1997)、図2参照)および標準環境輝度の条件下での分子テュービンゲン自動周辺視野計(TAP)に慣れるため、一回の練習会に参加した。
There were no differences in baseline characteristics between baseline assessment groups with respect to age, gender, injury classification or injury magnitude (see Table 1). After the first screening, we got informed consent. People use the diagnostic program “PeriMa” (see E. Kasten, H. Strasburger, BA Sabel, Programs for diagnosis and therapy of visual deficits in vision rehabilitation, Spatial Vis. 10, 499-503 (1997), FIG. 2) and standards. In order to get used to the Molecular Tubingen Automatic Peripheral Perimeter (TAP) under conditions of ambient brightness, I participated in one training session.

次に、HRPを用いたベースライン評価が2〜4回個別に行われた。これらの反復測定の集積値を、ベースライン値とした。その後、その人々は治療またはプラセボグループのいずれかに指定された。   Next, baseline evaluation using HRP was performed individually 2-4 times. The integrated value of these repeated measurements was taken as the baseline value. The people were then designated as either treatment or placebo groups.

結果が、次の表2に平均値±SEで示されている。データは、LSDテストを用いて、二方向分散分析と共にポストホック計画比較によって分析された。トレーニングタイプを独立要素Aとし、(トレーニング前後)の時間を従属要素Bとする、二方向分散分析から、F値を取り出した。ベースライン#またはグループ間で個々の時点(§)での比較として、大きな相違が示されている。
*p<0.05;**p<0.025;***p<0.01
(*)p<0.10の傾向。両方のグループとも、双方の時点(+p<0.01)でTAPにおける当たりの数に大きな違いがあったことに注意するべきである。§これらの値は、視野の損傷された半分からの能力だけを含んでいる。
°ゼロ垂直経線からの視角の度
ベースラインデータにおける変化は、学生のtテストにより分析された。
The results are shown in Table 2 as mean values ± SE. Data were analyzed by post-hoc design comparison with a two-way analysis of variance using the LSD test. The F value was extracted from a two-way analysis of variance with the training type as the independent element A and the time before and after (training) as the dependent element B. Large differences are shown as comparisons between baseline # or groups at individual time points (§).
* p <0.05; ** p <0.025; *** p <0.01
(*) Trend of p <0.10. It should be noted that both groups had a large difference in the number of hits in TAP at both time points (+ p <0.01). § These values include only the ability from the damaged half of the field of view.
The change in viewing angle baseline data from the zero vertical meridian was analyzed by student t-tests.

Figure 2007216051
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Figure 2007216051
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視野の拡大
第一結果の評価:照査グループを除く両方の回復グループは、トレーニング後、小視覚刺激の認識能力において、検出閾値(HRP試験)を十分に上回る大幅な改善を見せた(表2)。訓練された視野セクターでは、回復トレーニングを受けている人々は、照査グループよりも刺激に対して頻繁に反応した(当たり)(後キアスマの人々:ベースラインの29.4%増、視神経の人々:73.6%、p<0.05)。さらに、照査グループには、全く改善が見られなかった(後キアスマの人々:7.7%)か、またはずっと小さな改善のいずれかであった(視神経の人々:14.4%、表1)。したがって、視神経の人々は、トレーニングから最も得るところが大きかった(図2および3)。
Evaluating the first visual outcome: Both recovery groups, except the review group, showed a significant improvement in the ability to recognize small visual stimuli well beyond the detection threshold (HRP test) after training (Table 2) . In the trained vision sector, people undergoing recovery training responded more frequently to stimuli than the review group (per hit) (post Chiasma people: 29.4% increase in baseline, optic nerve people: 73.6%, p <0.05). In addition, the review group did not show any improvement (post-chiasma people: 7.7%) or much smaller improvements (optic nerve people: 14.4%, Table 1). . Thus, people with optic nerves gained the most from training (FIGS. 2 and 3).

治療の前後に、視野境界の位置もまた査定された(図4)。何人かの視神経の人々では、病変は視野の両側に位置していたため、ここではゼロ垂直経線の両側に境界が設定された。境界の移動が、視神経(5.8°±1.2)および後キアスマの人々(4.9°±1.7)の両方で見られたのに対し、プラセボグループの場合には、より小さい変化(4.3°±0.69、n.s.)か、または全く変化が見られなかった(後キアスマ:−0.9°±0.8)。第一結果の評価が証明しているように、ほとんどの人(19人中18人)が、回復トレーニングから得るところがあった。HRPでは、ベースラインを上回る回復率は、20%よりも少ない(n=5)、50%まで(n=5)、100%(n=4)、または4人が100%よりも大きかった(一人の最高:200%)。   Before and after treatment, the position of the visual field boundary was also assessed (Figure 4). In some optic nerve people, the lesion was located on both sides of the field of view, so the border was set on both sides of the zero vertical meridian here. Border movement was seen in both the optic nerve (5.8 ° ± 1.2) and post-chiasma people (4.9 ° ± 1.7), compared to the placebo group, which is smaller Change (4.3 ° ± 0.69, n.s.) or no change (post-chiasma: −0.9 ° ± 0.8). Most people (18 of 19) gained from recovery training, as the first outcome assessment proves. With HRP, recovery rates above baseline were less than 20% (n = 5), up to 50% (n = 5), 100% (n = 4), or 4 people were greater than 100% ( Maximum of one person: 200%).

第二結果の評価:視神経の人々の場合、TAPにより測定された完全欠損領域は、回復グループでは大幅に減少したが、照査グループでは減少しなかった。後キアスマの人々の場合、TAPの能力にこのような違いはなかった。TAPデータを用いて視野境界を視角の度合で決定することによって視野の大きさを計算すると、回復トレーニングにより、回復グループでは境界の移動、すなわち視野の大きさの増加が0.43°±0.34導かれただけであったのに対し、後キアスマの人々のプラセボグループでは−0.51°±0.34減少した。視神経の人々の場合、境界の移動は、それぞれ2.1°±0.5および1.4°±0.5であった。   Evaluation of second outcome: For people with optic nerve, the total defect area as measured by TAP was significantly reduced in the recovery group but not in the review group. In the case of the later Kiasma people, there was no such difference in the ability of TAP. When the field size is calculated by determining the field boundary with the degree of viewing angle using the TAP data, the recovery training shows that the boundary movement, that is, the field size increase is 0.43 ° ± 0. Whereas it was only 34 led, it decreased by -0.51 ° ± 0.34 in the placebo group of later Chiasma people. For optic nerve people, the boundary movement was 2.1 ° ± 0.5 and 1.4 ° ± 0.5, respectively.

臨床試験に参加した38人のうち30人が、主観的な改善をチェックするための試験後のアンケートに回答した。回復トレーニングを受けた人の72.2%(n=18)が、視力の主観的な回復(カイ二乗=8.89,p<0.003)を報告しているが、照査グループではわずか16.6%(n=12)であった。グループ間では、人々の年齢または性別、視野欠損の大きさもしくは側(右/左)および損傷の年齢による目立った違いはなかった。   Of the 38 people who participated in the clinical trial, 30 responded to a post-trial questionnaire to check subjective improvement. 72.2% (n = 18) of those trained in recovery report a subjective recovery in visual acuity (chi-square = 8.89, p <0.003), but only 16 in the review group 0.6% (n = 12). There were no noticeable differences between groups by age or gender of people, size or side of visual field loss (right / left) and age of injury.

コンピューター制御によるトレーニングの機能的意義
我々は、コンピューターモニター上の視力回復トレーニングが、視神経および視覚皮質損傷後の両方で視野を大幅に広げることを初めて示した。視線固定点トレーニング(プラセボ)は、視神経の人々では多少の改善が見られたものの、後キアスマの人々の視野を広げはしなかった。回復グループの被験者全員のうち約95%は、光検出でわずかベースラインの56.4%±12.3増の視野拡大、後キアスマまたは視神経の人々の視角では平均4.9°または5.8°の増加をそれぞれ経験した。この変化の大きさは、機能面で有意である。
Functional significance of computer-controlled training We have shown for the first time that vision recovery training on a computer monitor significantly broadens the field of view both after optic nerve and visual cortex injury. Gaze-fixing point training (placebo) did not broaden the vision of people in the later Chiasma, although some improvements were seen in people with optic nerves. Approximately 95% of all subjects in the recovery group had a light field detection of only 56.4% ± 12.3 increase in baseline, an average of 4.9 ° or 5.8 for the viewing angle of people with post-chiasma or optic nerve. Each experienced an increase in °. The magnitude of this change is significant in terms of function.

まず、視野の5°増加とは、おおよそ手を伸ばした距離でこの雑誌の半ページに相当し、わずか2〜3°の中心視があれば読書するのに一般には十分である(E. Aufhorn, Soziale Integration in Abhaangigkeit von der Probnose, in W. Hammerstein, W. Lisch (eds.), Ophthalmologische Genetik, Stuttgart (1985), 368-373頁)。   First, a 5 ° increase in field of view corresponds to a half-page of the magazine at a distance that is roughly extended, and a central view of only 2-3 ° is generally sufficient for reading (E. Aufhorn , Soziale Integration in Abhaangigkeit von der Probnose, in W. Hammerstein, W. Lisch (eds.), Ophthalmologische Genetik, Stuttgart (1985), pages 368-373).

次に、回復トレーイングを受けている大多数(約72.2%)の人々が、主観的な改善を報告している。   Second, the vast majority (about 72.2%) of people undergoing recovery training report subjective improvements.

視力回復に係わる神経生物学のメカニズムは、現在分かっていないが、動物および人間での発見を集めると、いくつかの最初の手掛かりになる。我々は、トレーニングが部分損傷構造そのもの、つまり何人かの視覚皮質損傷のある人々に存在する残留視力の境界区域(「遷移ゾーン」)または島領域として生き残っているニューロン要素を活性化することを提案している(R. Fendrich, C. M. Wessinger, M.S. Gazzaniga, Residual vision in a scotoma: Implications for blindsight, Science 258, 1489-1491 (1992))。通常視野の無傷および損傷領域の間に位置している遷移ゾーン(図2および4のグレーの領域を参照)が、部分損傷組織の残留ニューロンの機能の代表であると提案されている(B. A. Sabel等 (1997)、 部分引用; E. Kasten等 (in press)、部分引用)。「最小限残留構造」の仮説(B. A. Sabel (1997)、 部分引用)によれば、わずか10〜15%のニューロンが残留していれば、視力の回復させるのに十分である。すなわち、これらの領域にほんのわずかの残留ニューロンがあれば、視覚機能を再活性するのに足りるだろう(J. Sautter 等 (1993)、部分引用)。これは、視神経損傷のある人々が、我々の試験における回復トレーニングで、より多く得るところがあった理由をも説明するだろう。なぜなら、彼らの遷移ゾーンは特に大きいからである(すなわち、拡散損傷の領域、データ表示なし)。したがって我々は、おそらく不使用のために、視覚目標を不十分にしか活性化できないでいる部分損傷視覚系の残留ニューロンが、回復トレーニング中の反復視覚刺激により活性化することを提案している。   The neurobiological mechanism involved in vision recovery is currently unknown, but collecting animal and human findings provides some initial clues. We propose that training activates the partially damaged structure itself, that is, the neuronal elements that survive as the boundary areas of residual vision ("transition zones") or island areas present in some people with visual cortical damage (R. Fendrich, CM Wessinger, MS Gazzaniga, Residual vision in a scotoma: Implications for blindsight, Science 258, 1489-1491 (1992)). A transition zone (see the gray area in FIGS. 2 and 4) located between the intact and damaged areas of the normal field of vision has been proposed to be representative of the function of residual neurons in the partially damaged tissue (BA Sabel Et al. (1997), partial citation; E. Kasten et al. (In press), partial citation). According to the hypothesis of "minimal residual structure" (B. A. Sabel (1997), partial citation), if only 10-15% of neurons remain, it is sufficient to restore vision. That is, if there are only a few remaining neurons in these areas, it will be enough to reactivate the visual function (J. Sautter et al. (1993), partial citation). This will also explain why people with optic nerve damage gained more from recovery training in our trial. This is because their transition zones are particularly large (ie, areas of diffuse damage, no data display). We have therefore proposed that residual neurons in the partially damaged visual system that are only insufficiently able to activate the visual target, possibly due to non-use, are activated by repeated visual stimulation during recovery training.

カース(J. H. Kaas等 (1990)、部分引用)によって示されたのに似た受容野の拡大が起こっていると考えられる。彼は、網膜病変後のサルの皮質図が、数ヶ月の間に自然に5°拡大しているのを発見した。この数値は、我々の被験者に見られた4.9°〜5.8°の視野の拡大とほとんど同じである。回復トレーニングにより、損傷した境界区域へ規則的な視覚刺激を与えることが視野を大幅に拡大できることから、成人の視覚系の適応潜在能力は人の治療目的に活用できる。自宅でのコンピューター化トレーニングプログラムの利用は、費用効率がよく便利でもあり、明らかな副作用はない。   It is thought that an expansion of the receptive field similar to that shown by Carth (J. H. Kaas et al. (1990), partial citation) is occurring. He found that the monkey cortex after retinal lesions naturally expanded 5 ° over the course of several months. This figure is almost the same as the 4.9 ° -5.8 ° field expansion seen in our subjects. With recovery training, applying regular visual stimuli to damaged border areas can greatly expand the field of view, so the adaptive potential of the adult visual system can be exploited for human therapeutic purposes. Using a computerized training program at home is both cost effective and convenient, with no obvious side effects.

結論として、我々の研究は、以前の動物研究の結果を人間に広げ、部分失明を患っている人々が回復トレーニングで効果を上げ、彼らの失われた視力のいくらかを取り戻すことを示している。我々の発見の一般的な含意は、コンピュータに基づくトレーニングプログラムが、人間の脳機能を大幅に上げることができることである。   In conclusion, our study extends the results of previous animal studies to humans and shows that people with partial blindness can benefit from recovery training and regain some of their lost vision. A common implication of our discovery is that computer-based training programs can significantly improve human brain function.

本発明によれば、部分失明を患っている人々の回復トレーニングで効果を上げることが可能な人間の視力のトレーニング装置を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a human visual acuity training device that can improve the effect of recovery training for people suffering from partial blindness.

部分失明を患っている人の想定視野を示す図A diagram showing the assumed field of view of a person suffering from partial blindness コンピューターに基づく高分解能周辺視野測定法(「HRP」)を示す図Diagram showing a computer-based high-resolution peripheral vision measurement method ("HRP") 視神経または後キアスマ損傷(平均値±SE)のある人々の回復トレーニングまたはプラセボ(視線固定トレーニング)の、前(白い棒)と後(黒い棒)の視覚機能を示す図Diagram showing the visual function of the front (white bar) and back (black bar) of recovery training or placebo (fixed gaze training) for people with optic nerve or post-chiasma injury (mean ± SE) ゼロ垂直経線からの黒い正方形の距離を、視角の+20°、+10°、0°、−10°および−20°の垂直位置で測定することにより、HRPまたはTAPでの境界が決められたデータを示す図By measuring the distance of the black square from the zero vertical meridian at vertical positions of + 20 °, + 10 °, 0 °, −10 ° and −20 ° of the viewing angle, the data bounded by HRP or TAP is obtained. Illustration

Claims (1)

装置の他の手段からのデータを記録、記憶、処理、発信するための中央データ処理手段と、
少なくとも一つの視覚刺激表示手段と、
人の視線を固定させる視線固定点手段と、
知覚された視覚刺激に対する人の反応を入力する手段と、
知覚された視覚刺激に対する人の反応の状態に合わせて、前記少なくとも一つの視覚刺激表示手段を制御する手段と、
無傷視野の外のゾーンを特定する手段とを備え、
前記無傷視野の外のゾーンは訓練されるべきゾーンを含み、
人に対して、前記無傷視野の内部のゾーンおよび前記無傷視野の外のゾーンに向けて視覚刺激を与えるように構成された、人間の視覚系または視力を訓練するための装置。
Central data processing means for recording, storing, processing and transmitting data from other means of the device;
At least one visual stimulus display means;
Gaze fixing point means for fixing the gaze of a person,
A means for inputting a person's response to a perceived visual stimulus;
Means for controlling said at least one visual stimulus display means in accordance with the state of human reaction to the perceived visual stimulus;
Means for identifying a zone outside the intact field of view,
The zone outside the intact field includes the zone to be trained;
An apparatus for training a human visual system or vision configured to provide a visual stimulus to a person toward a zone inside the intact field and a zone outside the intact field.
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