SYNSINNETS NEUROFYSIOLOGI
Innehåll
Hans O. Richter
[email protected]
1.
2.
3.
4.
Introduktion
Synbarkens retinotopiska organisation
Plasticitet
Adaptation till inverterad syn
Centre for Musculoskeletal Research
Gävle University, Sweden
Vad händer inne i ögat-hjärnan
när vi tittar på något?
Innan vi kan försöka besvara denna fråga måste vi
fundera över vad det är vi tittar på…
I vårt vardagliga seende utgör dimensionerna färg, form,
rörelse och djup viktiga aspekter…
Dessutom varierar
innebörden av att ”titta”…
Man kan t.ex.”betrakta”, ”iakttaga”,
”avsyna”, ”nagelfara”, etc. I samtal om
estetiska ämnen: du måste se det ”så”, det
är ”så” det är menat; Nu ser jag ”detta”
(ungf. mitt synintryck har förändrats);
”Jag såg på blomman men tänkte på något
annat och var inte medveten om dess
färg”...
Därför användes den
experimentella metodiken
där en begränsad aspekt av
seendet renodlas och
studeras systematiskt
1
Evolution av synsystemet.
Homo sapiens bara 50.000 år gammalt.
Synsystemet ca. 12 miljoner år gammalt.
Huxley T. (1863) Man’s place in nature
• När apan “gick till
kontoret” såg
arbetsuppgifterna
ganska så annorlunda
ut!
• Vi använder ett
urgammalt maskineri
anpassat för en delvis
annorlunda tillvaro än
den vi lever idag.
• Ögahand/nacke/skuldra
interaktioner har
historiskt sett varit mera
betydelsefulla i
vardagen.
Form Perception
Färg Perception
Rörelse Perception
Form
(Mönster)
2
Färg
Spatial Contrast
(MTF)
3
Ögat
Glaskroppen
Fovea (gula fläcken)
Stavar + 3 typer av tappar
Blinda fläcken
I
S
V4 (+29, -70, -15)
V3
V5
4
Amblyopii
Deaktivering 'längre in' i synprocessen,
d.v.s. i Brodmann areorna 18 och 19.
5
SYNSTRESS SOM EN RISKFAKTOR FÖR
BESVÄR FRÅN NACKE/SKULDRA
“Ögat binder ris till egen rygg”
(“Why eyestrain is a pain in the neck”)
Hans O. Richter et al.
[email protected]
Innehåll
1. Introduktion: “ihopknytning av synstressmuskuloskeletala besvär”
2. Epidemiologiska fynd
3. Interventionsstudier
4. Experimentella studier
5. Neurofysiologiska mekanismer
6. Avslutning
Centre for Musculoskeletal Research
Gävle University, Sweden
Introduktion
•
•
•
•
•
•
Inom EUs 27 medlemsländer arbetar idag mer än 60 miljoner människor
med it-teknologi. Antal personer som arbetar med it-teknologi bara ökar.
Ett stort antal studier har visat att smärta/värk i nacke, skuldror, armar och
händer samt ögonbesvär och huvudvärk är vanligt förekommande bland
vuxna yrkesverksamma datoranvändare.
Besvärsfloran omfattar ett brett spektrum av subjektiva besvär.
Ögontrötthet, värk från ögonen, gruskänsla, sveda, rödögdhet,
torrhetskänsla, tillfällig funktionell närsynthet (myopi, suddigt seende på
avstånd), isolerat men ofta tillsammans med värk i huvudet, nacken
och/eller skuldrorna.
Astenopi (a = not, sthenos = strenght, op = vision) (”symptom of discomfort
from the eyes”) en (av flera) indikatorer på att arbetsbelastningen är för hög.
Ett diffust symptom med många underliggande orsaker.
I flera studier har man även funnit att dessa besvär förekommer hos cirka
30 procent av eleverna i samband med datorarbete i skolan.
Vad beror dessa besvär på? Hur pass allvarliga är de? Kan besvären
minskas eller elimineras? Hur? Vad säger forskningen?
Närarbete en naturlig belastning
Optisk oskärpa
kompenseras för
oskärpa genom
sammandragningar
av ögats inre
muskler, de s.k.
fokuseringsmusklera
eller ciliarmusklerna.
6
Vårt arbetsliv styr ögonen som
i sin tur styr kroppen!
•Kroppen strävar efter
att rikta in ögonen så att
fovea (Nr. 9) stimuleras.
•Den sensoriska
stimulationen måste
vara adekvat vad gäller
skärpa, objektstorlek,
ljus, m.m.!
Epidemiologi
Ögonbesvär och nackbesvär
• När ögonens muskler är trötta, t.e.x. vid ihållande
närarbete, så ”spänns ciliarmuskeln” i syfte att korrigera
det dubbelseende/oskärpa som kan uppstå. Detta av det
område i hjärnan som också styr musklerna i nacke och
axlar, vilket då skulle kunna göra att även musklerna i
nacke och axlar aktiveras och därmed blir spända
• När man blir trött i ögonen så ändrar man sittställning
vilket i sin tur skulle kunna ge upphov till spänningar i
nacke och axlar.
• Man spänner sig i syfte att skärpa uppmärksamheten
(mentalt fokuserar) i allmänhet när man blir trött i ögonen
och börjar förlora fokus, och då även musklerna i nacke
och axlarna.
Synstress→muskuloskeletala besvär
Epidemiologi
Andel (%) bland
1183 operatörer
som angivit
smärta, värk eller
andra besvär
under den
senaste månaden
i en studie på 28
olika callcenter i
Sverige.
Toomingas et al., 2003
De som rapporterar synbesvär är mer benägna
att också rapportera besvär i nacke skuldra!
7
Synstress→muskuloskeletala besvär
INTERVENTION
Epidemiologi
“…The association between
eyestrain and neck/shoulder
symptoms was significant (chisquare; p < 0.001). When controlling
for potential covariates in the logistic
regression, the association between
eyestrain and neck/shoulder
symptoms was highly significant
(Odds Ratio [OR] 1.57; p = 0.007)...”
Brewer et al., 2006 Workplace
interventions to prevent
musculoskeletal and visual symptoms
and disorders among computer users:
A systematic review (7313 articles). J
Occup Rehabil. 16, 325-358.*
Simultaneous implementation of
lighting, workstation
adjustment, and use of VDT
glasses does not allow
determination of which
intervention component
contributes to the symptom
improvement.
Wiholm et al., 2007
Experimentell modell över ögontrötthet
I labbet studeras förlopp som normalt pågår under
många månader/år. Därför skyndas verkligheten på inne
i labbet (d.v.s. belastningarna är överdrivet kraftiga).
Automatisk fotorefraktionering (33 Hz) och in-vivo
registreringar av ögats ackommodativa/vergens respons
PowerRefractometer
1 m (1D)
Lens blur
(-3 D)
Near LED
Far LED
(1.1 D)
0 D (∞ )
Repetitive eye-lens accommodation between
targets at Near (10 cm) and Far (50 cm)
Hyperopic
defocus
(-3 D)
Age apropriate
Near point of
accommodation
(100/(18.5 – [0.3 x age]))
8
Experimentella studier
Experimentella studier
•Trapezius EMG (bilateral)
•Optometer recordings of accommodation/convergence
•ECG
•Borg CR of eye/neck-shoulder discomfort
Neg-Near
Stimulus diopter (D)
Residual blur (D)
Response diopter (D)
Neg-Near
Stimulus D - Response D = Error (residual blur) D
RuneB4 Ciliar, Rtrap, Ltrap; 4 s periods (start Far)
Experimentell modell
ch 1
1
0
-1
B) Prism-Out
C) Neutral-Near
D) Pos-Far
0.5
ch 2
A) Neg-Near
0
-0.5
-3
ch 4
x 10
10
5
0
-5
ch 2
RuneB4 SEMG 0.1s RMS %RVE, Rtrap and Ltrap
5
0
20
ch 4
Richter et al., 2010 Vision Research, in press
Richter et al., 2010 European Journal of Applied Physiology, in press
10
0
9
Neurofysiologisk evidens för öga-nacke/
skuldra funktionella interaktioner
Viljemässig
inhibition av ögats
ackommodation
deaktiverar primära
motorbarken och
somatosensorisa
kortex i områdena
för nacke och
skuldra (cf.
Colebatch et al.,
1991) .
Det inre och det yttre ögats påverkan på
muskelaktivitet i nacke/skuldra
Visuell
Uppmärksamhet
L precentral gyrus (BA 4/2/1): Talairach Coordinates x: -2, y: -46 z: 57
R post central/precentral gyrus (BA7/4/3): Talairach Coordinates x: 31, y:-25 z: 54
Adjustmenents
of eye-lens focus
SC
E.W.
Focus
(eye-in-space)
Visual attention
The ocular near
response also interacts
functionally with the
fixation system to inhibit
visual search.
An ocular stabilization
process is triggered. A
brain process that
keeps irrelevant stimuli
from entering into
consciousness are
intitiated.
Selectivety and capacity
limitations may be the
end result of an ongoing
ocular accommodative
response at near.
Neck/scapular
area
Kroppen blir som ett staffli för ögat
?
10
http://www.iea.cc/02_about/Technical%20Committees/Visual%20Ergonomics.html
Technical Committee in Visual Ergonomics
CONCLUSION
•
•
These findings have relevance for generation of work related
musculoskeletal disorders. For example, according to the Cinderella
hypothesis, and the ‘Brussels model’ (Johansson et al. 2003), an
overuse of low threshold muscle fibres, will generate pain. These
fibres belong to low threshold motor units, which may be recruited at
the onset of muscle activation and which are firing continuously until
the muscle is relaxed.
If both visual and the musculoskeletal aspects are given full and
equal weight in the design and evaluation of work places, it is
predicted to lead to an improved quality of the individual worker,
improved productivity and profit for the employer.
Chair
Magne Helland
Associate Professor and
Optometrist
Buskerud University College
Department of Optometry
and Visual Science
Norway
Co-Chair
Hans O. Richter
Associate Professor,
Researcher / Senior Lecturer
University of Gävle
Centre for Musculoskeletal
Research
Sweden
Catherine M. Burns
Professor, PEng
Director, Advanced Interface
Design Lab
Department of Systems
Design Engineering
University of Waterloo
Waterloo, Ontario, Canada
Jennifer Long
Optometrist and Ergonomist
Jennifer Long Visual
Ergonomics
Australia
Marino Menozzi
PD Dr., senior scientist
Chair of Technology and
Innovation Management
Ergonomics of
Zürich, Switzerland
Domains of Interest
•Visual Ergonomics relating to activities/tasks: visually demanding work tasks, visual challenging leisure activities, etc
•Visual Ergonomics relating to the human visual system, perception, illumination, optometry, ophthalmology, visual
corrections etc. both for normally sighted persons and patients with subnormal vision
•Visual Ergonomics relating to equipment/displays: display design, workstation design, etc
•Visual Ergonomics relating to environment: information design, illumination, etc
•Relationship between visual ergonomics and musculoskeletal disorders
Objectives
•To facilitate cross-disciplinary communication among professionals all over the world with an interest in Visual Ergonomics
•To promote basic and applied ergonomic research as well as best ergonomics practices within the domain of Visual Ergonomics
•To strive towards safe and effective work conditions and leisurely activities for people all over the world within the domain of Visual
Ergonomics
•To promote global collaboration among members and organizations within the field of Visual Ergonomics
•Promoting education in visual ergonomics at high academic and practical level
11
