A sensibilidade ao contraste em crianças pré-escolares para padrões distintos

The contrast sensitivity to distincts patterns in pre-school children

PESQUISAS EMPÍRICAS

A sensibilidade ao contraste em crianças pré-escolares para padrões distintos

The contrast sensitivity to distincts patterns in pre-school children

Valtenice de Cássia Rodrigues de Matos França; Natanael Antonio dos Santos¹

Universidade Federal da Paraíba

RESUMO

Em termos gerais, a FSC tem sido usada para caracterizar o desenvolvimento da percepção visual da forma de crianças. O objetivo do presente estudo foi mensurar e comparar curvas de sensibilidade ao contraste para estímulos radiais (FSCr) e grades senoidais (FSC) em crianças pré-escolares com o método psicofísico da escolha forçada- senoidais de 0,25; 0,5; 1 e 2 cpg em crianças pré-escolares (4 e 5 anos) e adultos jovens com o método psicofísico da escolha forçada. Participaram 15 voluntários com a acuidade visual normal ou corrigida distribuídos igualmente nas três faixas etárias. Os resultados mostraram que a sensibilidade melhora com o desenvolvimento e que a sensibilidade de todos os participantes foi maior para as grades senoidais do que para as freqüências radiais. Estes resultados sugerem que os estímulos radiais e as grades senoidais são processados por áreas visuais diferentes.

Palavras-chave: sensibilidade ao contraste, crianças pré-Escolares, freqüências espaciais, freqüências radiais, método da escolha forçada.

ABSTRACT

In general the FSC is used to characterise the development of the visual perception of material by children. The aim of the present work was to mensure and compare contrast the sensitivity curves to differ then of the radical stimuly (FSCr) and sine-wave gratings (FSC) in pré-school children, usind the psychophysical method of choice-forced for radial and sine-wave gratings stimuli of 0.25; 0.5; 1 and 2 cpd in 4-5 yearold preschool children and young adults using the psychophysical forced-choice staircase method. Fifteen volunteers with corrected-to-normal visual acuity, five in each age range, participated in the experiments. The results showed that the sensitivity improves with the development and that in for all participants the sensitivity was higher for sine-wave gratings than the radial frequencies. These results suggest that the radial and the sine-wave gratings stimuli are processed by different visual areas.

Keywords: contrast sensitivity, preschool children, spatial frequency, radial frequency, forced-choice staircase method.

Introdução

A função de sensibilidade ao contraste, FSC, pode ser definida como o inverso da curva de limiar de contraste, 1/FSC (Levine & Shefner, 2000). Geralmente, ela estima a performance do sistema visual humano (SVH) para detectar um objeto em função de sua freqüência espacial. Assim, a FSC avalia o desempenho do SVH em níveis diferentes de contrastes (baixo, médio e alto contraste), sendo um bom indicador dos fatores ópticos e neurais da visão, fornecendo uma das descrições mais completas do SVH. Contraste é a diferença entre a luminância máxima e mínima dividida pela soma de ambas. Freqüência espacial corresponde ao número de ciclos (ou listras claras e escuras) por grau de ângulo visual (cpg).

Em termos gerais, a FSC tem sido usada para caracterizar o desenvolvimento da percepção visual da forma de crianças (Adams & Courage, 2002; Benedek,G., Benedek, K., Kéri & Janaky, 2003; Bradley & Freeman, 1982; Richman & Lyons, 1994) e na avaliação clínica, diagnóstico e controle de patologias fisiológicas e neuropsiquiátricas em crianças, como por exemplo, ambliopia, estrabismo (Montés- Micó & Ferrer-Blasco, 2001) e síndrome de Down (Courage, Adams & Hall, 1997; Suttle & Turner, 2004).

O objetivo do presente estudo foi mensurar e comparar curvas de sensibilidade ao contraste para estímulos radiais (FSCr) e grades senoidais (FSC) em crianças pré-escolares com o método psicofísico da escolha forçada. Além disto, mensurou-se a FSC e a FSCr em adultos jovens para efeito de comparação entre adultos e crianças. Estudos comparando freqüências radiais e grades senoidais são inéditos com crianças e raros com adultos (Santos, 1999; Simas, Nogueira & Santos, 2005).

Método

Participantes

Participaram dos experimentos 15 voluntários distribuídos igualmente nas faixas etárias de 4, 5 e 21 anos. Todos apresentavam acuidade visual normal ou corrigida.

Material - Estímulos

Os estímulos foram gerados num monitor de vídeo monocromático CLINTON MEDICAL de 21 polegadas, tela plana, digital, de alta resolução, controlado por um microcomputador. As medições foram feitas à distância de 150 cm da tela do monitor com visão binocular. A luminância média da tela foi de 0,7 cd/m²ajustada por um fotômetro do tipo SPOT METTER, com precisão de um grau, ASAHI PENTAX. A luminância mínima da tela foi de 0,5 cd/ m²e a máxima de 0,9 cd/m².

Os estímulos de freqüências espaciais (grades senoidais) e radiais acromáticos utilizados para mensurar a FSC e a FSCr foram 0,25; 0,5; 1 e 2 cpg. Estes eram circulares e tinham um diâmetro de 7 graus de ângulo visual (Figura 1).

Procedimento

Utilizou-se um delineamento experimental com medidas repetidas, como é peculiar a pesquisa comportamental em percepção visual da forma com métodos psicofísicos.

As estimativas foram realizadas com método psicofísico da escolha forçada (Santos, Simas & Nogueira, 2004). Este método se baseia no cálculo da probabilidade de acertos consecutivos por parte do participante, ou seja, em cerca de 100 apresentações de escolhas entre os dois estímulos, o estímulo de teste (freqüência espacial ou radial) é percebido 79% das vezes pelo participante. O procedimento para medir o limiar para cada freqüência consistiu na apresentação sucessiva simples do par de estímulos (estímulo de teste e estímulo neutro) e o voluntário teria que escolher dentre eles qual continha a freqüência espacial ou radial. O estímulo neutro foi sempre um padrão homogêneo com luminância média de 0.7 cd/m². O critério adotado para variar o contraste da freqüência de teste era o de três acertos consecutivos para decrescer uma unidade e um erro para acrescer da mesma unidade (0,08%). A sessão experimental terminou automaticamente ao completar cinco reversões.

Durante cada sessão experimental foi apresentada uma seqüência de estímulos iniciada com um sinal sonoro seguido imediatamente pela apresentação do primeiro estímulo por 2 s, seguido de um intervalo entre estímulos de 1 s, seguido pela apresentação do segundo estímulo por 2 s e da resposta do voluntário. A ordem de apresentação dos estímulos era aleatória. Se a resposta do voluntário fosse correta, era seguida por outro sinal sonoro e um intervalo de 3 s para a seqüência se repetir. A resposta era registrada ao se pressionar o botão do lado esquerdo do mouse quando o estímulo de teste fosse apresentado primeiro e o botão do lado direito quando fosse apresentado em segundo lugar, isto é, após o estímulo neutro. A sessão experimental variava em duração dependendo dos erros e acertos do participante até proporcionarem um total de cinco reversões conforme requerido para o final automático da mesma. Os experimentos só começaram quando o experimentador certificou-se que o participante entendeu e respondeu conforme as instruções.

Cada uma das freqüências da FSC (ou FSCr) foi estimada pelo menos duas vezes (duas sessões experimentais), em dias diferentes, por cada um dos participantes. No geral, foram estimadas 20 curvas por grupo (10 para grade senoidal e 10 para freqüências radiais), totalizando 60 curvas para os três grupos.

Resultados e Discussão

A Figura 2 mostra a FSC e a FSCr de crianças de 4 e 5 anos e adultos. A sensibilidade ao contraste é mostrada em função da freqüência espacial. As barras verticais indicam os erros padrões das médias. A FSC e a FSCr é a recíproca da curva de limiar de contraste (1/FSC ou 1/FSCr). Logo, quanto menor o limiar de contraste maior a sensibilidade do SVH e vice-versa. Assim, os menores valores de limiares correspondem aos maiores valores de sensibilidade ao contraste.

Os resultados mostraram que a sensibilidade máxima ocorreu em 0,5 cpg para freqüências espaciais (FSC) e em 0,25 cpg para freqüências radiais (FSCr) em todas as idades (Figura 2). Os resultados mostraram ainda que das crianças de 4 anos foi em média 1,79 vezes menor para as freqüências radiais do que para as freqüência espaciais. Já das crianças de 5 anos e dos adultos foi em média 2 vezes menor para as freqüências radiais do que para as freqüências espaciais.

A ANOVA para medidas repetidas revelou diferenças significativas entre os estímulos [F^{(1, 231)}=2288,96; p<0,001], entre as idades [F^{(2, 231)}=1479,12; p<0,001] e uma interação entre estímulos e idades [F^{(2, 231)}=145,57; p<0,001]. As análises com o teste post-hoc Tukey HSD mostraram que as crianças de 4 e 5 anos e os adultos apresentaram maior sensibilidade ao contraste para grades senoidais do que para estímulos radiais em todas as freqüências (p<0,001). Esses resultados com crianças são semelhantes aos de Santos (1999) e Simas e cols. (2005) com adultos, que relataram que o SVH é mais sensível para estímulos visuais do tipo grade senoidal do que para estímulos radiais. Os resultados da presente pesquisa demonstram, também, que a sensibilidade ao contraste para as freqüências espaciais (FSC) e radiais (FSCr) melhora dos 4 para os 5 anos e que as crianças de 5 anos, ainda, não atingiram os níveis de sensibilidade ao contraste dos adultos para as freqüências espaciais e radiais.

Por outro lado, o fato das freqüências espaciais (ou grades senoidais) apresentarem maior sensibilidade em relação às freqüências radiais e o fato da faixa de maior sensibilidade para os dois estímulos ocorrer em freqüências diferentes (0,5 cpg para grade senoidal e 0,25 cpg para freqüência radial) sugerem níveis de processamento diferentes. Em outras palavras, as alterações na sensibilidade do sistema visual para esses estímulos indicam que os mesmos são processados por mecanismos ou vias visuais diferentes. Esta hipótese pode ser reforçada por estudos psicofísicos (Santos, 1999; Simas & cols., 2005) e neurofisiológicos (Gallant, Connor, Rakshit, Lewis & van Essen, 1996; Merigan, 1996) que discutem que estímulos do tipo grade senoidal são processados no córtex visual primário (V1) e estímulos radiais em áreas visuais extra-estriadas (área V4 e córtex ínferotemporal).

Recebido em 09/12/2005.

Aceito para publicação em 13/04/2006.

Suporte financeiro: CNPq.

• Adams, R. J. & Courage, M. L. (2002). Using a single test to measure human contrast sensitivity from early childhood to maturity. Vision Research, v.42, n.9, 1205-1210.
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• Bradley, A. & Freeman, R. D. (1982). Contrast sensitivity in children. Vision Research, 22, 953-959.
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• Santos, N. A. (1999) Sistema visual humano: Curvas de sensibilidade e filtragem de freqüências angulares, radiais e radial/angulares acopladas. Tese de Doutorado não-publicada, Universidade de São Paulo, São Paulo.
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• Simas, M. L. B., Nogueira, R. M. T. B. L. & Santos, N. A. (2005). Radial frequency stimuli and sine-wave gratings seem to be processed by distinct contrast brain mechanisms. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, v.38, n.3, 419- 430.
• Suttle, C. M. & Turner, A. M. (2004). Transient Pattern Visual Evoked Potentials in Children with Down's syndrome. Ophthalmologica Physiologica Optometrist, 24, 91-99.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Out 2007
• Data do Fascículo
  Ago 2006

Histórico

• Recebido
  09 Dez 2005
• Aceito
  13 Abr 2006