Näköpalapeliä aivoissa – Näkemisen uusi ulottuvuus

Eliöiden evoluutiossa näkökyvyn alkuperäinen tehtävä on mahdollistaa tarkoituksenmukainen liike. Näköhavainto rakentuu lukemattomista palasista, jotka aivot kokoavat yhteen. Ihminen ei itse tiedä, jos hänen näköpalapelinsä on kesken tai siitä puuttuu palasia, ei myöskään, milloin se on niin valmis, että näköhavainnon pohjalta on viisasta toimia.

Näöntutkimustaulun kirjainten tunnistaminen kertoo, miten tarkasti ihminen näkee. Silloin on kuitenkin selvillä vasta näkemisen yksi ulottuvuus. Näkökyky on moniulotteinen: hyvä näkö ei ole ainoastaan tarkka – se on myös kirkas, laaja ja nopea.

Moniulotteinen näkö

Viallinen terävänäön alue

Luotettavat näköhavainnot ympäristöstä perustuvat tarkasti ja vikkelästi liikkuviin silmiin. Tämän ansiosta silmien keskeisen eli terävänäön alue – katseemme – kohdistuu juuri sinne, minne tietoinen tai tiedostamaton ajatuksemme sen ohjaa.

Keskeisen alueen näkö on vastuussa näkökohteen erottumisesta taustastaan (kontrastinäkö) ja sen tunnistamisesta (näöntarkkuus). Jos keskeisessä näkökentässä on sokeita puutosalueita, kohteet saattavat piiloutua niihin, ennen kuin katse hiukan siirtyy ja kohteet vilahtavat näkyviin – ainakin hetkeksi. Kohteet ovat siis silmälle näkymättömiä, jos ne lankeavat puutosalueelle tai jos kontrastinäkö ei ole riittävän hyvä, jotta kohde erottuu taustastaan. Jos näöntarkkuus on huono, kohteita ei kunnolla tunnisteta.

Terävänäön aluetta voivat viottaa monet silmäsairaudet, kuten ikärappeuma tai useat retinitissairaudet. Käytännön haittana näön toimintakykyyn on silloin etenkin näönvaraisen etsinnän vaikeutuminen. Näkökohteiden huomaaminen ja löytäminen tulevat hitaammiksi ja epävarmemmiksi. Näkövian tarkemmasta luonteesta riippuen eri ihmisillä on hankaluuksia erilaisissa tilanteissa.

Näön kirkkauden eli kontrastinäön heikkous vaikeuttaa kohteiden havaitsemista, koska niiden erottaminen taustasta on hankalaa. Tämä voi vaikeuttaa esim. sosiaalisissa tilanteissa toimimista, kun eri ilmeiden nyanssit voivat jäädä huomaamatta. Hämäryys tai huono keli lisäävät entisestään haasteita heikon kontrastinäön omaavalle. Kontrastinäön ongelmiin voi puuttua esim. valaistusta säätämällä tai oikean tyyppisillä värillisillä absorptiolaseilla.

Ikärappeuman aiheuttamaa käytännön näköhaittaa selvitettiin professori David Crabbin laboratoriossa Lontoossa mittaamalla, kuinka kauan koehenkilöt tarvitsivat aikaa löytääkseen kuvasta tietyn yksityiskohdan (kuvat 1 ja 2). Tulokset vaihtelivat erilaisissa näkövioissa melkoisesti riippuen etsittävän kohteen ja sen taustan ominaisuuksista (kontrasti, yksityiskohtien koko ja runsaus taustassa).

Havainnekuva siitä, miten nopeasti tervesilmäinen ja eriasteisesti heikkonäköinen henkilö löytävät maisemakuvasta McDonaldsin logon. Normaalinäköiselle riittää muutama sekunti, heikkonäköiseltä aikaa kuluu selvästi enemmän.
Koehenkilöiden tehtävänä oli löytää kuvasta McDonald’s-mainoskyltti. Terveet löysivät sen yleensä alle 20 sekunnissa (siniset pallot), mutta keskivaikeaa (keltaiset pallot) tai vaikeaa ikärappeumaa (punaiset pallot) sairastavat tarvitsivat aikaa huomattavasti enemmän. (Taylor ym. 2017. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 58(3), 1887–1892)
Havainnekuva siitä, miten nopeasti tervesilmäinen ja eriasteisesti heikkonäköinen henkilö löytävät tuotteita täynnä olevasta hyllyköstä tietyn tuotteen hinnan.
Paljonko maksaa Fimble-pakkaus? Tässä tehtävässä oli vaikeuksia terveilläkin.

Miltä keskialueen näkövika näyttää?

On vaikea tietää, miten toinen ihminen näkee viallisella näkökyvyllä. Tutkimuksessa (Taylor ym. 2018) asiaa kysyttiin 29 ikärappeumapotilaalta. Päinvastoin kuin moni arvostettukin näköalan ammattilainen ajattelee, terävänäön keskellä ei ole epäselvä tumma möykky näköä haittaamassa, vaan useimmiten potilaat kertoivat, ettö näkö on ”sumea”, ”siitä puuttuu alueita” tai se on ”vääristynyt” (kuva 3).

Havainnekuva siitä, miten ikärappeuma vaikuttaa näkökykyyn.
Kuva 3. Miltä maailma näyttää ikärappeumaa sairastavan silmin? Kuvassa jokainen pystysarake kuvaa yhtä henkilöä, jolla on vähäinen, kohtalainen tai suuri vika. (Taylor ym. 2018. Ophthalmic and Physiological Optics, 38(1), 98–105)

Viallinen näkökenttä

Näkökentässä voi olla monenlaisia puutteita. Se voi olla terävä ja kirkas keskeltä, mutta reunoilta samea tai päinvastoin. Siitä voi puuttua epämääräisiä osia sieltä täältä. Näkökenttä kaikkine mahdollisine puutteineen liikkuu silmän mukana, kun katse siirtyy paikasta toiseen. Katseen siirtyminen kohteesta toiseen ei suinkaan ole sattumanvaraista vaan tarkalleen etukäteen suunniteltua. Ääreisnäkökenttä on siinä ratkaisevassa osassa.

Ääreisnäkökentän tehtävänä on mahdollistaa havainnot katselinjan ulkopuolelta. Näköjärjestelmä saa silloin yleiskuvan edessä ja sivuilla olevasta näkymästä. Näin aivot voivat suunnitella seuraavan katseensiirron tarkkaa suuntaa ja laajuutta seuraavaan näkökohteeseen. Tämä katseensiirto voi olla tietoinen ja harkittu tai sitten aivan automaattinen, vaikkapa jonkin yllättävän reunustoilla olevan kohteen laukaisema. Näin terävänäön alue pääsee analysoimaan uutta näkökohdetta ja tallettamaan yhden uuden, teräviä yksityiskohtia sisältävän näköpalapelin palasen aivoihin. Näitä palasia kertyy ihmisellä aika vauhtia, koska katse aktiivisessa katselutilanteessa liikkuu paikasta toiseen useita kertoja sekunnissa.

Ihan ehytkään näkökenttä ei takaa sitä, että teemme näköhavaintoja näkömme reunustoilta. Lisäksi meidän täytyy pystyä jakamaan tarkkaavuuttamme reunustoille. Kaikille on tuttu tilanne, jossa olemme keskittyneitä ja koko tarkkaavuudellamme suunnanneet katseemme johonkin mielenkiintoiseen, emmekä lainkaan huomaa mitä ympärillä tapahtuu. Monissa aivosairauksissa kuten dementiassa tällainen tilanne saattaa olla pysyvä ja huomattavasti heikentää näön toimintakykyä, vaikka varsinaisesti näkökentässä, näöntarkkuudessa tai kontrastinäössä ei olekaan mitään vikaa.

Miltä maailma näyttää, jos näkökentässä on puutoksia keskialueen ulkopuolella?

Glaukoomassa näkökenttään tulee puutosalueita yleensä keskialueen ulkopuolelle. Näitä puutoksia silmäalan ammattilaiset ovat usein havainnollistaneet kuvilla, joissa on mustia läiskiä kuvaamassa puutosalueita. Professori David Crabbin tutkimusryhmä selvitti kysymällä glaukoomapotilailta itseltään, miltä heidän näkömaailmansa näyttää. Näkökenttäpuutos ei näiden potilaiden mielestä lainkaan tee mustia läiskiä näkökenttään. Useimmiten näkyy vain epäselviä tai puuttuvia alueita tai puutoksia ei huomaa lainkaan (kuvat 4 ja 5).

Havainnekuvasarja siitä, miten erilaiset näkökenttäpuutokset vaikuttavat katunäkymän hahmottamiseen
Kuva 4. Nämä kuusi kuvaa näytettiin 50 glaukoomapotilaalle, joilla kaikilla oli eriasteisia puutoksia näkökentässä. Heiltä kysyttiin, mikä kuvista parhaiten esittää heidän omaa näkökentän puutostaan. Kukaan ei nähnyt ylärivin tunnelia mustilla kehyksillä. Puolet kannatti alarivin ensimmäistä kuvaa, jossa on sumuisia alueita. Neljännes ei huomannut näkökentässään mitään vikaa. Kahdeksan henkilöä (16 %) kannatti viimeistä kuvaa, josta puuttui joitakin yksityiskohtia. ( Crabb ym. 2013. Ophthalmology 120: 1120–1126).
Havainnekuva siitä, miten näkökenttäpuutos ilmenee glaukoomapotilailla.
Kuva 5. Näkökenttäpuutos ei glaukoomapotilaiden mielestä tee lainkaan mustia läiskiä näkökenttään. Useimmiten näkyy vain epäselviä tai puuttuvia alueita tai puutoksia ei huomaa lainkaan.

Näkökentän puutoksien on todettu mm. vaikeuttavan liikenteessä ajonopeuden mukauttamista kaistanvaihdoksissa ja ajolinjan pitämistä ajokaistalla. Lisäksi näön reuna-alueilla tapahtuvat yllättävät asiat voivat tuottaa haasteita. Ihminen ei tiedä sitä, mitä ei näe. Jos näkökentän reuna-alueilla on jotakin vikaa, siellä tapahtuviin yllättäviin asioihin ei pysty reagoimaan.

Näköprofiili antaa näön toimintakyvystä kokonaiskuvan

Näön toimintakykyä ja sen puutteita ei tarkasti pysty ilmaisemaan näkötesteillä, joissa silmä pidetään paikallaan tai ei oteta lainkaan huomioon sitä, kuinka paljon aikaa näköpalapelin kokoamiseen tai näköhavaintoon menee. Tarvitaan useita testejä, joiden avulla voidaan hahmottaa näön toimintakyvyn profiili. Tätä tarkoitusta varten on Turussa kehitetty Ocusweep-näöntutkimuslaite, jossa usean testin yhteistuloksena saadaan monipuolisempi käsitys näön toimintakyvystä. Tuloksia voidaan verrata kymmenien tuhansien suomalaisten testituloksiin ja saada siten käsitys näkövian suuruudesta ja yleisyydestä.

Havainnekuva Ocusweep-laitteen toiminnasta.
Kuva 6. Ocusweep-laitteen testeillä voidaan saada kokonaiskuva näön toimintakyvystä.

Kirjoittaja on perustanut Ocusweep-laitteen kehittäneen Ocuspecto Oy:n ja toimii sen tutkimusjohtajana ja hallituksen jäsenenä.