Normal and dichromatic color discrimination measured with transient visual evoked potential

Abstract

It would be informative to have an electrophysiological method to study, in an objective way, the effects of mercury exposure and other neurotoxics on human color vision performance. The purpose of the present work was to study human color discrimination by measuring chromatic difference thresholds with visual evoked potential (VEP). Six young normal trichromats (24 +/- 1 years old) and one deutan (26 years old) were tested. The stimuli consisted of sinusoidal isoluminant chromatic gratings made from chromaticity pairs located along four different color directions centered on two reference points. Heterochromatic flicker photometry (HFP) protocol was used to obtain the isoluminance condition for every subject and for all chromaticity pairs. Spatial frequency was 2 cycles/deg. Presentation mode comprised onset (300 ms)/offset (700 ms) periods. As previously described, we found a negative deflection in the VEP which was related to the chromatic difference: as chromatic difference increased, amplitude increased and latency decreased. VEP response amplitude was plotted against distance in the CIE 1976 color space between the grating chromaticities and fitted with a regression line. We found color thresholds by extrapolating the fitting to null amplitude values. The thresholds were plotted in the CIE 1976 color space as MacAdam ellipses. In normal trichromats the ellipses had small size, low ellipticity, and were vertically oriented. In the deutan subject, the ellipses had large size, high ellipticity, and were oriented towards the deutan copunctal locus. The VEP thresholds were similar to those obtained using grating stimuli and psychophysical procedures, however smaller than those obtained using pseudoisochromatic stimuli (Mollon-Reffin method). We concluded that transient VEP amplitude as a function of contrast can be reliably used in objective studies of chromatic discrimination performance in normal and altered human subjects.

Estimativa da sensibilidade ao contraste espacial de luminância e discriminação de cores por meio do potencial provocado visual transiente

“…Quantos menos elementos da imagem são variados ao longo dos experimentos, mais seletiva será a estimulação quanto ao grupo de células do sistema visual e, nesse caso, os estímulos são de confi gurações simples, como redes senoidais isocromáticas ou isoluminantes (e.g. : Gomes, Souza, Rodrigues, Saito, Silveira, & da Silva Filho, 2006). No entanto, caso a pretensão seja estimular o maior número de células possíveis, o estímulo deve apresentar um padrão complexo de variação de luminância ou cor, como redes quadradas ou de outros perfi s não senoidais (e.g.…”

“…Gomes et al (2006) encontraram, como descrito por outros autores, uma defl exão negativa no VEP transiente a qual estava relacionada com a diferença cromática presente no estímulo: à medida que a diferença cromática aumentava, a amplitude do VEP aumentava e a sua latência diminuía. Gomes et al (2006) relacionaram a amplitude do VEP com a distância no diagrama de cromaticidade CIE 1976 das cromaticidades componentes do estímulo e ajustaram essa função com uma regressão linear a qual, extrapolada para amplitude nula, fornecia o limiar de diferença cromática. O conjunto de limiares assim obtidos foram usados para determinar a elipse de MacAdam em torno de cada um dos dois pontos de referências empregados nesse trabalho.…”

“…Nesses dois trabalhos, os limiares de discriminação cromática foram obtidos através de medidas de amplitude do maior harmônico obtido após a resposta eletrofi siológica ter sido submetida à FFT. Gomes et al (2006) estudaram a discriminação de cores medindo os limiares de diferença cromática com VEP transiente em sujeitos com visão tricromática normal (Figura 2) e em um indivíduo deutan. Os estímulos consistiram de redes cromáticas isoluminantes senoidais, 2 cpg, construídas de pares de cromaticidades localizadas ao longo de quatro direções diferentes do diagrama de cromaticidade CIE 1976 centrados em dois pontos de referência desse espaço de cores.…”

“…Com estimulação onset / offset por redes acromáticas o VEP é predominantemente de polaridade positiva e, além disso, outros perfi s temporais de estimulação, como a reversão de fase, também originam respostas caracteristicamente positivas, não importando se o estímulo é cromático ou acromático. Essa polaridade da resposta à redes isoluminantes é interpretado como uma ativação seletiva das vias de oponên-cia de cores (Baseler & Sutter, 1997;Berninger, Arden, Hogg, & Frumkes, 1989a, 1989bGomes, 2005;Gomes et al, 2006;Kulikowski, Murray, & Parry, 1989;Kulikowski, Robson, & McKeefry, 1996;Murray, Parry, Carden, & Kulikowski, 1987;Porciatti, Di Bartolo, Nardi, & Fiorentini, 1997;Porciatti & Sartucci, 1999;Rabin, Switkes, Crognale, Schnek, & Adams, 1994;Suttle, Anderson, & Harding, 1999). Essa resposta relaciona-se com muitos fenôme-nos psicofísicos, tal como a degradação do VEP quando se usa estímulos de alta freqüência espacial.…”

Contrast sensitivity of pattern transient VEP components: Contribution from M and P pathways.

“…The way in which VEP changes with stimulus contrast has been used to distinguish between the cortical activity of different visual pathways (Campbell & Maffei, 1970;Nakayama & Mackeben, 1982;Bobak, Bodis-Wollner, Harnois, & Harnois, 1984;Previc, 1988;Valberg & Rudvin, 1997;Rudvin, Valberg, & Kilavik, 2000;Ellemberg, Hammarrenger, Lepore, Roy, & Guillemot, 2001;Gomes, Souza, Rodrigues, Saito, Silveira, & da Silva Filho, 2006;Gomes, Souza, Lima, Rodrigues, Saito, da Silva Filho, & Silveira, 2008;Souza, Gomes, Saito, da Silva Filho, & Silveira, 2007;Souza, Gomes, Lacerda, Saito, da Silva Filho, & Silveira, 2008). Visual evoked potential amplitude linearly depends on the logarithm of stimulus contrast, sometimes with saturation at high contrasts.…”