Electrical stimulation of the human eye by means of periodical rectangular stimuli

Summary

A number of experiments are described in which the visual apparatus of a subject was stimulated by means of periodical rectangular electrical stimuli with variable frequency n, duration t and intensity i. During these experiments (except in those experiments which were performed in complete darkness) the whole visual field was adapted to a brightness corresponding with an illumination of 9,5 lux on perfect white.

The threshold values of i.t.n were determined as a function of n, t and of the state of adaptation.

The following results were obtained:

With small values of t (0.0035 – 0.014 sec.) i as a function of n is constant at low values of n (200–600/min), passes through a minimum at n = 1200 and increases asymptotically at higher values of n. This result is completely in accordance with the results of F. Schwarz (1947) who experimented with alternating (sinusoid) currents. It is shown that the behaviour of the i-n curve can be explained by assuming that the stimulated mechanism shows the phenomenon of “summation of propagated disturbances”. The maximum of “supranormal excitability” is reached 0.05 sec. after stimulation.

i as a function of t shows a minimum at t = 0.05 at low values of n.

It appears that the optimum interval between short stimuli and the optimal duration of long stimuli amounts to the same value (t = 0.05 sec.).

i.t as a function of t behaves according to the well known physiological “laws” of excitation.

With small values of t (t = 0.035) the threshold value of i is independent of the state of adaptation at all values of n. This result is not in agreement with the results of a great number of other investigators, who state that the electrical threshold increases during dark adaptation. At higher values of t the dark measurements become very unreliable. There is perhaps a slight influence of adaptation on the threshold values under these conditions, but the measurements are too unreliable to arrive at a definite conclusion. The large effect of adaptation found by F. Schwarz (1947) for alternating currents cannot be reproduced in our experiments with rectangular stimuli. The theoretical interpretation of such an influence meets with great difficulties.

Résumé

Description d'une série d'expériences dans lesquelles l'organe visuel est excité par des courants électriques appliqués périodiquement sous une forme rectangulaire. Les variables étaient la fréquence (n), la durée de l'excitation (t) et l'ntensité (i). La rétine a toujours été adaptée à un éclairage homogène de 9,5 lux, excepté lorsque l'expérience s'est faite dans l'obscurité complète.

Les seuil de i, t et n ont été détermines par l'apparition de la sensation de flicker, en faisant varier n, t et l'état d'adaption. Une des courbes ainsi établies confirme les résultats obtenus avec des courants alternatifs. De plus, il peut être conclu d'une autre courbe qu'il existe une sensibilité maximale pour les excitations de courte durée, lorsque l'intervalle est de 0.05 sec., et pour les excitations de plus longue durée, lorsque celles-ci sont maintenues 0.05 sec. Ces observations sont interprêtées comme des phénomènes de sommation.

Enfin, il peut être démontré que l'état d'adaptation n'exerce aucune influence sur l'excitabilité électrique, lorsque t est petit (t = 0.035). Lorsque t augmente, l'adaptation à l'obscurité semble avoir une influence défavorable sur l'excitabilité, mais les résultats sont inconstants et il est impossible d'arriver à des conclusions définitives.