ÖZET
Yapay görmenin oluştuğu tanımları incelemek, göz ameliyatları ve hastalıklar ile oluşan yeni görme modalitelerini irdelemek ve yapay görme tanım sistemlerinin görme algısını artırıcı tedavilerde ve nöroadaptasyonu anlamada kullanımını fark etmek. Görmenin ne olduğunu fen bilimleri bugüne kadar tam olarak tanımlayamamıştır. Ancak görmenin oluşmasındaki bazı etkenler göz önüne alınarak bazı optik temelli sistemler ve tanımlamalar oluşturulmuştur. Bu tanımlamaların en bilineni kenar algısı üzerinden çalışan görme algısını en iyi betimleyen sistem olan Gabor filtresi ve yamasıdır. Bu sistemler bugün endüstri ve teknikte makinelerin, robotların ve bilgisayarların “görme”leri için kullanılmaktadır. Bu tanımlamalar makineler yanında, insanlarda bazı göz ameliyatları sonrasında oluşan ve doğada olmayan yeni görme modalitelerine nöroadaptasyonun anlaşılması için veya var olan görme modalitelerinin kalitesinin tanımlanması için kullanılmaktadır. Gabor sistemi ile oluşturulan ve görme algısını uyaran yeni tedavi sistemleri geliştirilmiştir. Ayrıca 35 sene öncesine kadar var olduğu bilinmeyen “kör görme” bugün görsel egsersizler ile uyarılabilmektedir. Gabor sistemi görsel algının hem yapay görme, hem de insan görmesinde tanımlanabilir bir tasviridir. Bu sistem bugün robot görmesi için kullanılmaktadır. Göz ameliyatlarından sonra veya görsel optik gereçler kullanımı ile oluşan yeni görme modaliteleri vardır. Ayrıca kör görme nedeni tam olarak bilinmese de tanımlanmaya başlayan farklı bir görme çeşididir. Gabor sistemi kullanılarak tüm yeni görme modalitelerinde görmeyi uyarıcı tedavi uygulanabilmektedir. (Turk J Ophthalmol 2012; 42: 61-5)
Giriş
Fen bilimleri halen görmenin ne olduğunu tanımlayamamışlardır. Ancak teknoloji hızla gelişmektedir. Tıp dahil olmak üzere bir çok alanda robotlar kullanılmaya başlanmıştır. Bu robotların işlevlerini yerine getirebilmeleri için “görme”leri gerekmektedir. Bu “görme” yapay görme, bilgisayar görmesi, makine görmesi ve robot görmesi gibi isimler alabilir. Bu görme algısının betimlenmesinde farklı bilim dalları ve teknik olanaklardan faydalanılır (Şekil 1).
İnsanın görme algısı kenar algılaması üzerinden olduğu için, optik olarak kenar algısı betimlemesi için Gabor filtresi oluşturulmuştur.
Gabor Filtresi ve Gabor Yaması
Gabor filtresi harmonik fonksiyonu Gauss fonksiyonu ile çarpılmış olan lineer bir filtredir. Görselleştirilmiş şekli kahve çekirdeğine benzeyen temel oval şekil ortasında uzun yön boyunca ortadan geçen aydınlık bir şeridin, karanlık alanlar ile çevrelenmesi ile oluşur. Alanlar çeşitli renklerde de olabilir. Bu filtreler kullanılarak örneğin optik dokular tanımlanabilir.1 veya aynı görüntü içinde farklı optik dokular birbirinden ayrılabilir.2
Gabor yaması ismi verilen sistemde, benzer bir şekilde tek veya birkaç tane farklı ende ve frekansta aydınlık/karanlık şeritlerden oluşan bir algılama mevcuttur. Görme algılaması alanlar üzerinden değil, alanları çevreleyen kenarlar üzerinden olur. Bu nedenle Gabor yaması görme algılaması modellemesi için önemlidir.3,4
Gabor fitreleri kenar tanımlama için oluşturulmuştur. Gabor filtresinde ayırıcı olarak dalga boyu, yön, faz kayması, görünüş oranı ve kuşak genişliği tanımlanmıştır. Böylece kenarı betimlemek için yeterince veri oluşmuş olur (Resim 1). Gabor enerji filtresi, algılanan görüntülerin, algılama için yeterli olan en az sayıda kenar çizgisi ile betimlenmesini sağlar.5 Bu durum fotoğraf veya resmin çizgisel resim veya karikatür ile karşılaştırılmasına benzetilebilir. Enerji filtreleri yer-zaman frekans yönlenmelerini anlamaya yönelik ayarlanmışlardır. Gabor filtreleri kullanılarak beyinde harekete duyarlı hücreler uyarılarak, hareketlerin algısı incelenebilir.6
Görsel hareket algılama duyarlılığı için Gabor yamaları çeşitli yönlerde ve art hayal sistemleri ile kullanılabilir.7 Renkli Gabor yamaları renk algılamasının çeşitli durumlarda nasıl değiştiğini anlamak için kullanılabilir.8
Robotik Görme Temelli Cerrahi
Gabor temelli görme üzerinden çalışan robot görmesi ile oftalmolojide keratoplasti ameliyatının trepanasyon aşamasının hassasiyet ile gerçekleştirebildiği gösterilmiştir.9
Robotik cerrahide cerrahi aletlerinin kendilerini kalibre etmeleri sağlanarak minimal invaziv cerrahi girişimler için daha da iyi bir robotik görme algılaması sağlanabilmektedir. Bir çok tıp dalında endoskopik cerrahi girişim böylece kolaylaşmaktadır.10
fMRI (İşlevsel Manyetik Rezonans Görüntüleme)
Nörogörüntülemede görece yeni yöntemlerden biri olan fMRI hayvan ve insanlarda beyin nöral aktivitesine bağlı olarak oluşan hemodinamik yanıttır. Kan akışının değişiminin ölçümüne dayanır. Sağlıklı ve hasar görmüş beyin dokularını ayırmada kullanılabilir. fMRI ile retinotopik haritalama, görme alanı ile onun kortikal temsili arasındaki bağlantı hakkında ayrıntılı bilgi sağlar.11
İnsan medial oksipital korteksinde görsel alanlarda, her görsel ortam için farklı bir retinotopik temsil oluşmaktadır. İşlevsel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ile bu alanlar arasında uzaysal frekansı ayar eğrileri ölçülüp, anlamlı farklar bulundu. Oksipital vizüel kortekste bir çok alan ve alt alan fMRI ile ayırt edilebilmektedir.12
Kör Noktada Görüntü Oluşması
Görsel uyarı olmadan beynin görüntüyü doldurma mekanizması vardır. Bu mekanizma çevreye bakılan hemen her an devreye girer. Başka nesneler tarafından önü kapatılan nesneleri ya da kör noktaya düşen görüntüleri tamamlar. Örneğin kör nokta, çevresindeki doku kör noktaya doldurulmuş gibi algılanır. Bu mekanizma farklı durumlarda farklı şekillerde olur, bu nedenle algılamada görüntü doldurulma mekanizmalarının çeşitli sınıflamaları yapılabilir.13
Skotomların Algılanması ve Skotomlardaki Görme Algılaması
Toksoplazma koriyoretiniti koroitte skarlar oluşturabilir. Bu skarlar papilla çevresinde ise abolü veya relatif skotomlar yapabilirler. Toksoplazma skarı papillaya ne kadar yakın olursa, o kadar derin ve büyük skotom oluşur. Bu skotomlar hasta tarafından algılanmazlar.14 Kronik toksoplazma koriyoretinit skar skotomları genel olarak da hasta tarafından algılanmazlar.15
Kronik toksoplazma koriyoretinit skar skotomları olan hastaların, sağlam gözlerindeki diğer gözdeki skotoma korrespondan bölgede, her iki gözde sağlam olan kontrol bölgelerine göre daha hızlı “fill-in” (doldurma) gecikmeleri saptanmıştır. Bu bulgu ile retinal skotom korrespondan alanlarında algılama doldurmasının kolaylaştığı gösterilmiştir. Bu durum görme korteksine kısmen görme uyarısı gitmediği durumlardaki doldurma ile benzer olabilir.16
Yaşa bağlı makula dejeneresansı olan hastalar üzerinde makula ızgara testi, görme alanı ve mikroperimetri ile yapılan bir araştırmada, hastaların skotom algılamasının gerçek skotom büyüklüğünden küçük olduğu gösterilmiştir.17
“Kör Görme”
Weiskrantz serebral lezyonu olan bir hastada hemianopik bir görme alanında görme kapasitesi tespit etmiştir. 1974 yılındaki bu olgu ile “kör görme” (“blindsight”) ilk defa bilimsel olarak tanımlanmıştır.18
Talamus korrespondan kortikal alanlara giden sensoriyel verilerin geçidi olarak bilincin olduğu yer için ilk adaydır. Talamik retikülat nukleus (TRN) talamokortikal senkronizasyonunun kontrolünde dinamik dikkatin oluşmasında eksen rolü oynamaktadır. Bilinçli algının da merkezi olma olasılığı yüksek olan TRN’daki döngüler kör görme gibi algıların nedeni olabilirler.19
Kör kişiler nesneleri elleri ile dokunarak tanır ve onları zihinsel olarak tanımlar. Bu içsel algıların oluşması için daha önce görme tecrübesinin olup olmaması gerektiği bilinmemekteydi. Kör bir ressamın yaptığı gerçekçi resimler//den yola çıkarak yapılan bir çalışmada, bu kör ressamın dünyayı elleri ile dokunarak algıladığı ama bu algıyı -normal görmesi olan bireyler tarafından- gerçekçi ve çok detaylı resimler// olarak algılanan bir şekilde betimleyebilmektedir. Kör ressama resim yaparken çekilen fMRI’da normal kişilerde görme işlevi sırasında aktive olan yerlerin aktif olduğu saptanmıştır.20
Primer görme korteksi olan V1 alaınındaki yaralanmalar görsel algının bitmesine neden olur. Ancak detaylı araştırmalarda görme farkındalığı olmadan bazı görsel yönlendirilmiş davranışların kalabildiği gösterilmiştir: “Kör görme”. Makak maymununda yapılan fMRI çalışmasında lateral genikulat nukleustan ekstrastriat kortekse olan direkt bağlantıların kör görmenin oluşmasında önemli olduğu gösterilmiştir.21
“Kör görme”nin kökeninde talamustaki lateral genikulat hücrelerinin etkili olabileceği gösterilmiştir.22
Erken çocuklukta olan serebral lezyonlarda görsel nöral plastisite, erişkinlikte oluşandan farklıdır. Beyinde gençken sahip olunan nöroplatisitenin bir kısmı erişkinlikte ulaşılabilir değildir. Bunlardan biri displastik korteks içinde beyinde sağlam kalmış dokunun tanınarak yeni talamokortikal bağlantılar oluşturulması, lezyonun baypas edilmesi ile oksipital korteksteki kortikal hedefe ulaşılmasıdır. Genç beyin ayrıca erişkinlikte de mevcut olan mekanizmaları daha etkin bir şekilde kullanabilmektedir. Örneğin serebral kökenli görme alanı kayıplarında ekstrastriatal görme sisteminin anatomik yayılımı erken oluşmuş bir lezyonda geç oluşmuş bir lezyona göre daha geniştir. Böylece kör alanda görme taraması daha etkin biçimde yapılabilmektedir. Benzer bir mekanizma kör görmede etkili olabilir.23
“Kör görme” sırasında yüz, renk, şekil ve doku algılanabildiği, eğer uyaranlar (Gabor) net kenarlı ise algılamanın iyi olduğu gösterilmiştir.24
Weiskrantz “Kör görme”nin; normalden düşük görme parametreleri, düşük bir görme keskinliği, yükselmiş algılama eşikleri, kaba renk ayrımı ile normal görmenin bir alt ve zayıf şekli olup olmadığını sorgulamıştır. Kör görmede tüm görme işlevleri eşit miktarlarda azalmamıştır. Kör görme ile normal görme işlevi kalitatif olarak da farklıdır. Örneğin renkli görmenin olmadığı, ama aydınlanma kontratının kaldığı olgular vardır (görülmeyen uyaranların art hayalleri şeklinde algılanabilirler). Hatta görme alanında kör yarı alanda, sağlam yarı alana göre daha yüksek duyarlılık seviyeleri bulunabilir.25
“Kör Görme”nin Artırılabilirliği
Kör görme hastalarının görmeyi görme egsersizi ile öğrenmelerinin mümkün olduğu gösterilmiştir. Yapılan egsersizler ile sadece görme duyarlılığı değil, görsel algının öznel farkındalığı da artmaktadır.26
Kör görmenin incelendiği üç hastada, hastaların öznel olarak kör algıladıkları alanda ses veya başka bir yol gösterici ile gelen görsel uyarıların algılanabildiği, yol göstericinin sadece kör görme alanında etkili olduğu, görme ihtimali olmayan kör noktada ise etkili olmadığı gösterilmiştir. Ancak yol gösterici uyaranın olmadığı durumlarda da kör görmenin oluştuğu gösterilmiştir.27
On iki yeni oksipital korteks enfarktüslü hastanın incelendiği bir çalışmada, enfarktüsten birkaç ay sonra kortikal “kör” alanlar absolü ve kalıcı olduğu görülmüştür. Hastalara üç ay süre ile grating (ızgara benzeri) hedefler (0,5-7 devir/derece) ile egsersiz uygulanmış (Kontrast sınırı 1 devir/derece) ve üç ay sonra görme alanının algılama derinliklerinde düzelmeler saptanmıştır.28
V1 alanında oluşmuş ve uzun süredir kalıcı hasarlara bağlı kortikal körlüğü olan beş erişkin hastada yapılan genel yön ayırt etme görme egsersizleri ile kör görme sağlanabilmiştir. Egsersiz yapılan alanlarda görsel yön tamamlama eşiği normale yükselmiştir. Bu egsersizin etkileri sadece çalışılan görme şekli için değil, aydınlanma miktarının artması, ızgara şekilleri için kontrast duyarlık ve hareket uyarısının uyarı verilmemesinden ayırt edilebilmesi gibi çeşiti uyarı ve görev durumları için de geçerlidir.29
Tek taraflı oksipital korteks hasarlı ve hemianopsili 9 hasta 22 hafta süre ile görsel hedefleri gösterme, harf tanıma, her iki yarı alanı karşılaştırma, hedef lokalizasyonunu belirleme egsersizleri yaptırılmıştır. Tedavi öncesi ve sonrası görsel işlev farkı; görsel tanıma, harf tanıma ve bilgisayarlı görme alanı tetkikleri ile karşılaştırılmıştır. Tüm hastaların hem görsel hedef tanımada, hem de görme alanı sonuçları daha iyidir, yani kör görme egsersiz ile sağlanabilmektedir.30
Post-genikulat beyin hasarı olan hastalarda “Neuro-Eye Therapy” tedavi ile (kör olan alanlarda ızgara şeklinde görüntülerin gösterilmesi ve uyaranlar tanındığında pozitif geri dönüş yapılması) görme duyarlığının arttığı, skotomların derinliğinin azaldığı ve değiştiği gösterilmiştir. İyileşme derece derece olmakta ve çok sayıda tedavi seansına ihtiyaç bulunmakta, pozitif geri dönüş ile hızlandırılabilmekte ve oksipital hasar talamusa yakınlaştıkça etkili olma olasılığı azalmaktadır.31
Diğer Hastalıklar ve Yeni Görme Modalitelerinde Nöral Görme Tedavileri
Nörovizyon (“Neurovision”) tedavisi Gabor yaması temeline dayanan bir görme uyarılması sistemidir. Kişiye özel bir bilgisayar programı yapılır. İnternet bağlantılı bir bilgisayarda (elde edilen sonuçlara göre dönmesel gerekli program uyarlamaları yapılarak) her biri 30-40 dakika süren toplam 40-50 seans uygulanır. Yapılan bir araştırmada bilgisayar programı aracılığı ile “Gabor yaması” kullanılarak interaktif uygulanan tedavide, erişkin ambliyop hastalarda görme keskinliği ve kontrast duyarlık işlevlerinde anlamlı artış olmaktadır.32
Nöral vizyon tedavisi ile düşük miyop ve erken presbiyop hastalarda yapılan çalışmada düzeltmesiz görme keskinliğinin ortalama 2,2 ETDRS eşeli sırası arttığı tespit edilmiştir.33
Nöral vizyon tedavisi uygulanan ve düşük miyopisi olan (0,5-1,5 D) 19-53 yaş arasındaki 20 hastanın tümünde görme keskinliğinde 2,1 ETDRS eşeli sırası artış ve kontrast duyarlıkta 1,5-18 devir/derece frekanslarında artış olmuştur.34
Bu kaynaklardaki bilgiler nöral görme tedavisinin sadece ambliyopik değil tüm gözlerde genel ve benzer olarak görme fonksiyonlarını artırdığını düşündürmektedir.
Nöroadaptasyona Başka Örnekler
Görüntüyü sağ-sol ve üst-alt değiştiren prizma ve ayna gözlüğü takılarak insanların bu yeni görsel şartlara alışması çeşitli tarihlerde farklı araştırmacılar (1897: Stratton, 1961: Kottenhoff, 1964: Kohler, 1998: Gregory) tarafından denenmiş. Bu çalışmaların sonucunda klasik bilgi olarak, “görüntüyü sağ-sol ve üst-alt değiştiren prizma ve ayna gözlüğü aralıksız takıldığında görüntüdeki üst-alt ve sağ-sol değişim -beyindeki algılama değişikliği ile- düz olarak algılanır.”düşüncesine ulaşılmış.
Bir çalışmada görüntüyü sağ-sol ve üst-alt değiştiren prizma ve ayna gözlüğü dört sağlıklı denekte 6-10 gün süre ile uygulanmıştır. Bu süre sonunda denekler görsel motor fonksiyonlara alışmışlardır. Ancak bu durum görüntünün yönünün (üst-alt ve sağ-sol) düzelmesi ile olmamıştır. Nöroadaptasyon ile beyin yeni bir görme şekline alışmıştır. 35
Pasif oftalmik optik cihazlar gözün refraksiyon kusurunu düzeltirler, ama nöral adaptasyonu sağlamak için tasarlanmamışlardır. Artırılmış alan derinliği tekniği gözlük ve kontakt lens gibi geleneksel refraktif sistemlerde uygulanmış, tüm refraktif kusurların bu teknik ile egale edilebildiği gösterilmiştir. Bunun için görme sisteminin kontrast adaptasyonu ve görmedeki farklı çizgilerden ahenkli ve devamlı bir görme alanı yaratabilme kapasitesinden faydalanılmıştır.36
İnsan gözü monofokal bir sistemdir. Yakındaki nesneleri netlerken uyum (akomodasyon) ile gerekli kırıcılık değişikliğini oluşturur. Bugünkü teknolojide kullanılan multifokal kontakt lens ve multifokal göz içi merceği sistemleri ise hem uzağı hem de yakını eş zamanlı netlerler. Multifokal sistemlerdeki uzak ve yakını eş zamanlı görme fizyolojik değildir. Beynin bu görmeye alışması için nöroadaptasyon gerekir.
Çeşitli multifokal kontakt lens kullanan hastalarda Hartmann-Shack aberometresi kullanılarak yapılan çalışmada hem sabit durumda, hem de kontakt lens hareketi ile üst dereceden aberasyonlar oluştuğu belirlenmiştir. Multifokal Kontakt lens kullanıp memnun olmayan hastaların şikayetçi olmalarının nedeni bu aberasyonlar olabilir.37
Refraktif amaçlı lens değişimi yapılmış ortalama 56 +/- 8 yaşındaki toplam 30 (28 hipermetrop ve 2 miyop) hastada difraktif multifokal göz içi merceği implante edilmiştir. Uzak, yakın ve orta mesafe görme keskinlikleri 1. ay ve 6. ayda değerlendirilmiş, nöroadaptasyon süresinin sonunda görme keskinliğinin arttığı gösterilmiştir.38
Bilimsel çalışmalarda bugüne kadar çok odaklı görme sistemlerinin incelenmesinde multifokal kontakt lensler ve göz için mercekleri görme keskinliği ve kontrast duyarlık açısından incelenmiş, ama hastanın nöroadaptasyon sürecini ölçen herhangi bir çalışma yapılmamıştır.
Monofokal ve multifokal göz içi merceği takılmış hastalarda Bilgisayarlı Görme Alanı ile yapılan bir çalışmada hem görme sonuçları (görme alanındaki algılamada noktasal derinliklerde) ve hem de testin tamamlanma süresi açısından her iki göz içi merceği arasında bir fark saptanamamıştır.39
Bir çalışmada komplikasyonsuz fakoemülsifikasyon ile katarakt ameliyatı ve multifokal göz içi merceği implantasyonu geçiren iki hastanın postoperatif görme keskinliği 1,0 seviyesinde bulunmuştur. Her iki hasta da mutsuzluğunu “Görmem gözlük ile daha iyiydi!” sözleri ile dile getirmiştir. Hastalara pattern VEP uygulanmış ve tepe gecikmesi tespit edilmiş. Her iki hastanın dominan gözlerindeki multifokal göz içi mercekleri eksplante edilip, yerine monofokal göz içi merceği implante edilmiştir. Postoperatifyapılan pattern VEP ölçümü normal bulunmuş, tepe gecikmesi normale dönmüş ve hastaların şikayeti geçmiştir.40
Yazışma Adresi/Address for Correspondence: Dr. Hilmi Or, Valikonağı Cad. Sinoplu Şehit Cemal Sok. Ege Apt. B Blok 7/5 Nişantaşı. 34365 İstanbul, Türkiye
Tel.: +90 212 230 39 60 Gsm: +90 532 266 05 75 E-posta: [email protected]
Geliş Tarihi/Received: 18.02.2011 Kabul Tarihi/Accepted: 28.06.2011