I denna avhandling används vågfrontsanalys för att studera ögats perifera optik med betoning på dess betydelse för utvecklingen av närsynthet (myopi). Syftet är att hitta egenskaper i den perifera bildkvalitén som skulle kunna användas av ögat för att reglera dess tillväxt. Avhandlingsarbetet består av följande delar: • Litteraturgenomgång och analys av populationsdata på det oackommoderade ögats perifera optik över det horisontella synfältet (artikel B). Denna översiktsartikel beskriver en metod för att analysera perifer vågfrontsdata och presentera sammanställd data för olika grupper: (a) populationsmedelvärden, (b) närsynta och (c) rättsynta. • Utveckling av en ny typ av vågfrontssensor med öppet synfält och dubbla kanaler (artikel D). Detta instrument möjliggör tidsupplösta och simultana mätningar av de centrala och perifera vågfrontsfelen i realtid med ett öppet binokulärt synfält. • Undersökning av den optiska kvalitén i närsynta och rättsynta ögon vid olika ackommodationsnivåer (artikel F). Det unika i detta arbete är att ögats ackommodationstillstånd följs i realtid vilket ger utökade möjligheter till noggrann analys av både dynamik och medelvärden hos den centrala och perifera optiska kvalitén. • Användning av vågfrontsanalys för att klargöra optikens betydelse för olika perifera synkvalitéer, så som synskärpa och kontrastkänslighet (artikel A, C, E). Resultaten av dessa studier visar på fördelen med binokulärt synfält och simultana centrala mätningar när perifera aberrationer undersöks vid ackommodation. Den relativa perifera refraktionen blir mer negativ med ökande ackommodation för de närsynta ögonen, medan förändringarna i de rättsynta ögonen är små. Den totala perifera optiska kvalitén var dock likartad för både närsynta och rättsynta och varierade knappt mellan avlägsna och närliggande objekt. Mätningarna indikerar även att ögats ackommodationsnivå inte är den huvudsakliga orsaken till storleken på mikrofluktuationer i ackommodationen. Oberoende av centralt brytningsfel, visade det sig att perifer lågkontrastsyn förbättras med korrektion av monokromatiska aberrationer, men att effekten av kromatiska aberrationer är försumbar. Slutligen visar studierna att multifokala kontaktlinser som utformats för att bromsa närsynthet, MiSight® , försämrar synfunktionen både vad gäller ackommodation och perifer lågkontrastresolution.

This thesis is dedicated to implementing wavefront analysis for studying the peripheral optics of the human eye with an emphasis on its relation to myopia. The aim is to find properties in the peripheral image quality. The work consists of the following main parts: • Literature review and analysis of population data on ocular aberrations of the relaxed eye over the horizontal visual field (Paper B). This paper recommends a method for the peripheral wavefront analysis and presents data for different groups of people: (a) population average, (b) myopic, and (c) emmetropic subjects. • Development of a novel, dual-angle, open field wavefront sensor (Paper D). The device enables recording of real-time, simultaneous fovealperipheral wavefront measurements, while providing a binocular open field of view. • Studying optical quality for myopic and emmetropic subjects under different accommodation demands (Paper F). The novelty of this work is the real-time accommodation state tracking, allowing a more accurate data analysis of both the dynamic and the average foveal and peripheral optical quality. • Using wavefront analysis to understand the contribution of optics to different aspects of peripheral human vision, such as resolution acuity and contrast sensitivity (Papers A, C, E). The results obtained in this work show the benefit of binocular viewing and real-time foveal measurements when studying peripheral aberrations under accommodation. With increasing accommodation, the relative peripheral refraction of myopic eyes becomes more negative, while the changes for the emmetropic eyes are small. However, the total peripheral optical quality proved to be similar between myopic and emmetropic subjects and varied little between distant and near objects. The results also suggest that the accommodative response is not the leading factor defining the magnitude of the microfluctuations in accommodation. Peripheral low contrast vision, irrespective of the foveal refractive error, is demonstrated to improve when monochromatic aberrations are corrected, while the effects of chromatic aberrations are negligible. Finally, the myopia control MiSight® multifocal contact lenses are shown to reduce vision performance in accommodation as well as in peripheral low-contrast resolution.

The rapid rise in myopia prevalence has caused an urgent need for effectivemyopia control interventions. This thesis investigates the role of theperipheral optics of the human eye in myopia progression. It was initiallybelieved that the axial elongation of the myopic eye is caused only by thedefocus signals presented to the central retina. However, studies on animals have proven that ocular growth can be regulated by optical factors beyondthe fovea. A common hypothesis nowadays is that peripheral image quality is an important factor for eye growth regulation also in humans. The detection of the sign of defocus by the retina is essential for the control of both accommodation and eye growth. Therefore, the aim of this thesis is to map out visual cues to myopia development by evaluating peripheral vision. Additionally, effective optical properties of multifocal contact lensesfor myopia control have been investigated.

Peripheral vision was evaluated by adaptive psychophysical routines inorder to find properties in the peripheral image quality that might be used by the eye to detect the sign of defocus. We have shown that peripheral high-contrast detection acuity and contrast sensitivity can be improved by correction of higher-order aberrations and eliminating chromatic aberrations.The measurements proved that asymmetries in peripheral vision under myopic and hypermetropic defocus are mainly due to the monochromatic and not the chromatic aberrations of the eye. Moreover, we found that relative peripheral refraction did not change with increasing accommodationfor emmetropes, whereas for myopes a myopic shift was observed.However, in spite of these differences, the two groups showed similar peripheral modulation transfer functions. When subjects were accommodating to an off-axis target, the accommodation amplitude declined and the accommodation response time increased with eccentricity. Finally, we evaluated optical quality and vision with the MiSight multifocal contact lens for myopia control. We believe that the effective optical properties of this lens are the larger peripheral blur and the more asymmetric point spread function,due to the additional astigmatism and coma, and that this leads to the larger accommodative response shown by some of the subjects.

Den snabbt ökande förekomsten av myopi (närsynthet) har skapat ett akutbehov av effektiva behandlingar. Denna avhandling undersöker vilken rollögats perifera optik har för myopiprogression. Tidigare trodde man att detvar felfokuseringen i bilden på den centrala delen av näthinnan som leddetill den ökade axiala längden i det myopa ögat. Studier på djur har dockvisat att ögats tillväxt kan styras av optiska signaler utanför fovea (mittenav gula fläcken). En vanlig hypotes idag är att den perifera bildkvaliténär en viktig faktor för tillväxtreglering även i mänskliga ögon. Näthinnansförmåga att avgöra vilket tecken felfokuseringen har är fundamental för attkunna kontrollera både ögats tillväxt och dess ackommodation. Målsättningen med denna avhandling är därför att kartlägga de visuella ledtrådarnaför myopiutveckling genom att utvärdera vår perifera syn. Dessutom har deeffektiva egenskaperna hos myopikontrollerande multifokala kontaktlinserundersökts.Perifer syn utvärderades med adaptiva psykofysiska rutiner för att hittaegenskaper i den perifera bildkvalitén som ögat skulle kunna använda föratt avgöra tecknet på felfokuseringen. Vi har visat att perifer högkontrastdetektion och kontrastkänslighet kan förbättras genom att korrigera högre ordningarnas aberrationer och eliminera kromatiska aberrationer. Mätningarna bevisar att asymmetrier i perifer syn mellan negativ och positivdefokus främst beror på ögats monokoromatiska aberrationer och inte påde kromatiska. Dessutom har vi sett att den relativa perifera refraktioneninte förändras för rättsynta, men att den blir mer negativ med ackommodationen för närsynta. Trots denna skillnad uppvisar dock de två gruppernalikartad perifer modulationsöverföringsfunktion. Vid ackommodation tillobjekt utanför optiska axeln minskade ackommodationsamplituden samtidigt som responstiden ökade med ökad excentrisitet. Slutligen utvärderade vi synen med multifokala kontaktlinser, MiSight som utformats för attbromsa närsynthet, och vi tror att de effektiva egenskaperna hos denna linsär att den ger: större perifer suddighet, mer asymmetrisk punktspridningsfunktion på grund av extra astigmatism och koma, samt stimulerar till ökadackommodativ respons hos vissa av försökspersonerna.