不同注意狀態(tài)對視敏度ERP 檢測的影響

孟歡歡，羅斌，特拉提·賽依提，季萌萌，陳溪萍，史格非，陶陸陽

（1.濟寧醫(yī)學院法醫(yī)學與醫(yī)學檢驗學院法醫(yī)學專業(yè)，山東濟寧 272012；2.蘇州大學醫(yī)學部法醫(yī)學系，江蘇蘇州 215123；3.新疆警察學院刑偵系，新疆烏魯木齊 830011；4.司法部司法鑒定科學技術研究所上海市法醫(yī)學重點實驗室上海市司法鑒定專業(yè)技術服務平臺，上海 200063）

·論著·

不同注意狀態(tài)對視敏度ERP 檢測的影響

孟歡歡1，2，羅斌2，特拉提·賽依提3，季萌萌2，陳溪萍2，史格非4，陶陸陽2

（1.濟寧醫(yī)學院法醫(yī)學與醫(yī)學檢驗學院法醫(yī)學專業(yè)，山東濟寧 272012；2.蘇州大學醫(yī)學部法醫(yī)學系，江蘇蘇州 215123；3.新疆警察學院刑偵系，新疆烏魯木齊 830011；4.司法部司法鑒定科學技術研究所上海市法醫(yī)學重點實驗室上海市司法鑒定專業(yè)技術服務平臺，上海 200063）

目的研究不同注意狀態(tài)對視敏度相關視覺信息刺激所產生事件相關電位（event-related potential，ERP）成分的影響，為法醫(yī)臨床學視覺客觀評價提供理論參考。方法以視敏度圖標作為視覺信息刺激范式，以15名志愿者作為研究對象，囑其在視覺刺激注意狀態(tài)下對視敏度圖標進行計數(shù)，在視覺刺激非注意狀態(tài)下認真收聽有聲故事并在實驗結束后回答故事相關問題，應用32導ERP系統(tǒng)記錄兩種不同注意狀態(tài)下受試者ERP結果。結果在兩種注意狀態(tài)下，閾上視敏度圖標均引出了P1和P300成分，但閾下刺激圖標只引出P1成分，未引出P300波形；在閾上圖標所引出的ERP波形中，視覺刺激注意時的P1、P300振幅高于非注意時P1、P300振幅。結論注意狀態(tài)影響視敏度檢測，P300成分也可以用于視覺刺激非注意狀態(tài)下閾上及閾下視敏度水平的鑒別。

法醫(yī)學；事件相關電位；視敏度；P1；P300；注意狀態(tài)

視敏度（visual acuity，又稱視力）的檢查需要受試者主觀理解和主動配合，在司法鑒定實踐中因缺乏客觀性而受到限制?，F(xiàn)行較為常見的客觀檢測手段是視誘發(fā)電位（visual evoked potential，VEP）。近年來，國內研究發(fā)現(xiàn)，VEP技術對視敏度的評估[1]、視神經損傷程度的判斷[2]以及偽盲的鑒別[3]有重要意義。但在實際操作中，被鑒定人常因為特殊心理不完全配合檢查的情況已成為常態(tài)，使得VEP檢查結果也受到注意程度的影響[4]。并且國外有報道稱，腦損傷后視覺功能異?；蛑袠行云べ|盲時，患者VEP檢查結果并無明顯潛伏期或振幅的改變[5，6]，提示VEP并不適用于中樞性疾病或腦損傷后視覺功能異常等患者的相關檢測。

事件相關電位（event-related potential，ERP）是一種特殊的腦誘發(fā)電位，通過賦予刺激特殊的心理意義，利用多個或多樣的刺激所引起的腦電位活動，反映了認知過程中大腦的神經電生理改變。國內外關于ERP在視覺領域的研究主要集中于視覺刺激的選擇性注意[7]、視覺刺激非注意加工以及面孔表情識別[8]等與大腦認知加工相關的研究領域[9]。2010年，Heinrich等[10]運用ERP經典Oddball范式研究發(fā)現(xiàn)，可視光柵可以引起穩(wěn)定、可信的P300成分，而在模糊光柵出現(xiàn)時幾乎不會產生P300成分。這表明P300與視覺分辨閾值的相關性，以及ERP作為一種更高層次的電生理學技術應用于視敏度評估的可能性和意義。

近年來，ERP技術與肌電圖（electromyography，EMG）、功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）同步運用于腦功能的研究領域中[11]。鑒于目前研究所顯示的VEP技術手段的不足，以及目前司法鑒定行業(yè)中關于視覺功能客觀評估方法上的迫切需求，本研究希望通過應用不同大小的視覺刺激圖片，對不同視覺刺激注意狀態(tài)下所引出的ERP成分進行分析，以期為ERP技術在法醫(yī)臨床學視敏度相關鑒定中的應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗對象

選取15名20～30歲［（23.8±3.67）歲］、單眼裸視視敏度在0.1～1.0（0.42±0.28）范圍內的大學在校生作為研究對象，其中女生9人，男生6人。

1.2 儀器

采用美國NeuroScan公司生產的32導NeuroScan 4.3刺激分析記錄系統(tǒng)。

1.3 方法

1.3.1 實驗條件

實驗在屏蔽室內進行，讓受試者取坐位，單眼進行實驗，以眼罩遮蔽未受檢眼。檢測距離（眼與顯示屏之間的距離）為1.5m，音響放置在距離受試者1m位置處。鼻根為參考電極，前額中央為接地電極，同時使用眼電圖（electro-oculogram，EOG）記錄水平和垂直眼動電位。電極阻抗控制在5 kΩ以內。

1.3.2 刺激

根據(jù)《標準對數(shù)視力表》（GB 11533—2011），作出與相應視敏度視角相同的E字圖標（0.1～1.0），并通過對受試者的主觀視敏度測試，確定受試者閾上（同一大小四種朝向視敏度圖標都能看清的）及閾下（同一大小四種朝向視敏度圖標都看不清的）視敏度水平。圖片呈現(xiàn)時間為500ms，刺激間隔為500ms。1.3.3實驗步驟

實驗分為視覺刺激注意組（簡稱注意組）與視覺刺激非注意組（簡稱非注意組）。所有受試者均需參與兩組實驗，兩組實驗順序在每位受試者間進行平衡。其中，注意組受試者需要在注意狀態(tài)下認真觀察屏幕中心出現(xiàn)的閾上視敏度圖標并要求對朝向不同的圖標進行計數(shù)，盡量注視屏幕中心出現(xiàn)的閾下視敏度圖標并嘗試進行計數(shù)；非注意組受試者需要在認真收聽有聲故事的同時，以受試眼注視屏幕中心視敏度圖標（閾上及閾下視敏度），測試結束后需對所聽故事情節(jié)問題作出回答。記錄各組的ERP結果，分析、計算ERP成分的振幅。

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)處理，通過配對t檢驗對視覺及聽覺計數(shù)正確率進行統(tǒng)計學分析；對ERP結果中OZ電極的P1、PZ電極的P300成分振幅和P300閾上差異振幅分別進行包括注意程度（注意、非注意）、視敏度水平（閾上、閾下）和（或）刺激類型（相同朝向、不同朝向）在內的多因素重復測量方差分析。檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 正確率結果

注意組受試者計數(shù)的正確率為（79.9±2.1）%；非注意組兩種視敏度水平實驗中聽覺問題的正確率［閾上視敏度（88.9±2.4）%，閾下視敏度（90.3±2.2）%］差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

2.2 ERP結果

2.2.1 P1成分

選取P1成分（圖1）進行統(tǒng)計分析。對兩組不同視敏度水平的標準刺激P1成分進行兩種注意相關程度（注意、非注意）×視敏度水平（閾上、閾下）的二因素重復測量方差分析。結果表明，P1振幅注意程度有主效應[F（1，14）=43.669，P＜0.05]，即代表注意組P1振幅大于非注意組P1振幅，差異具有統(tǒng)計學意義。

圖1 兩組P1成分的ERP波形圖

2.2.2 P300成分

如圖2所示，兩種閾上視敏度水平不同朝向刺激和相同朝向刺激在350～550ms的時間窗內出現(xiàn)一個正性差異成分，即P300。對兩種注意程度閾上及閾下水平相應時間窗的P300平均振幅進行注意程度×視敏度水平×刺激類型（相同朝向、不同朝向）的三因素重復測量方差分析，結果表明，刺激類型有主效應[F（1，14）= 6.983，P<0.05]，同時注意程度×視敏度水平×刺激類型有交互效應（P<0.05），通過進行交互分析，發(fā)現(xiàn)兩組閾上視敏度水平的P300振幅差異都具有統(tǒng)計學意義。

2.2.3 P300閾上差異波

對P300閾上差異波平均振幅（圖3）進行注意程度×視敏度水平的二因素重復測量方差分析，發(fā)現(xiàn)注意程度[F（1，14）=6.598，P<0.05]和視敏度水平[F（1，14）= 26.111，P<0.05]都有主效應，且注意程度×視敏度水平有交互效應（P<0.05），通過進行交互分析，發(fā)現(xiàn)注意組閾上視敏度水平的P300差異振幅大于非注意組閾上視敏度水平的P300振幅。

圖2 兩種注意狀態(tài)下P300的ERP波形圖

圖3 兩組P300閾上差異波ERP波形圖

3 討論

在法醫(yī)臨床鑒定中，被鑒定人往往會因為特殊的目的和心理不配合視覺電生理檢查。本實驗通過視覺刺激注意和非注意兩種不同狀態(tài)的對比，研究兩種狀態(tài)下受試者對閾上和閾下視敏度圖標認知過程的差異和ERP特征成分，初步探討被檢查者在視覺刺激非注意狀態(tài)下運用ERP相關成分客觀評價視敏度水平的可行性。

本研究通過讓受試者計數(shù)視覺圖標和復述故事情節(jié)兩種方式，建立了視覺刺激注意和非注意兩種檢測條件。結果顯示，視覺刺激注意組的受試者對視敏度圖標計數(shù)的正確率高，表明受試者在此狀態(tài)下對閾上視敏度圖標的辨識度較高，也證明了受試者在視覺刺激注意狀態(tài)下進行試驗的配合程度較高。在視覺刺激非注意狀態(tài)下，兩種視敏度水平實驗中聽覺問題的正確率差異沒有統(tǒng)計學意義，表明受試者在兩種視敏度圖標的呈現(xiàn)過程中對聽覺分配的注意力較高且相近，從而保證了視覺刺激處于非注意狀態(tài)的純度，符合本研究試驗模式設計的目的和要求。

一直以來，視覺P1成分被認為與視覺注意狀態(tài)及喚醒程度相關，其振幅隨注意程度改變而改變。本實驗中不同視覺刺激注意狀態(tài)P1振幅差異具有統(tǒng)計學意義，這一結果與之前相關研究結論一致，表明頭皮后部P1成分受視覺刺激注意程度的顯著影響，表現(xiàn)為振幅隨注意力的減小而降低[12]，同時也證實了兩種實驗模式注意狀態(tài)的差異性。

視覺刺激注意組的閾上刺激引起了P300成分，與之前Heinrich等[10]的相關研究類似，再次證明P300與視敏度的相關性。此外，視覺刺激非注意組的閾上刺激也引出了P300成分，并且兩種不同注意狀態(tài)引出的P300振幅差異波具有統(tǒng)計學意義（圖3）。P300成分是大腦集中注意力完成對刺激評估的一種指標，其波幅反映了大腦進行信息加工時利用大腦區(qū)域的程度，代表了受試者感知、提取、編碼信息的量級，與注意、記憶、認知加工的強度有關[13]。通過本研究，筆者認為P300可能代表了大腦對于閾上視敏度圖標的高級認知加工過程，并且即使是在視覺刺激非注意狀態(tài)下對于閾上視敏度圖標的感知、認知高級加工過程依舊存在，而且兩種注意相關狀態(tài)下P300振幅的差異考慮應由視覺注意資源的分配不同所致。這一結果提示，即使被鑒定人處于視覺刺激非注意狀態(tài)下，運用ERP技術進行視敏度客觀檢查存在可行性和有效性。

此外，本研究通過對視覺刺激不同注意狀態(tài)P1和P300成分的對比研究，提示在司法鑒定進行VEP檢查時，若存在P1、P300波幅下降的情況，需要注意被鑒定人存在視覺刺激非注意狀態(tài)的可能性，并進而考慮其存在配合度欠佳或偽裝視力下降等情況。

本實驗通過對視覺刺激兩種不同注意狀態(tài)下視敏度與ERP相關性的對比研究，初步探討并驗證了視覺刺激不同注意狀態(tài)下運用ERP成分研究視敏度水平的可行性，為ERP技術在法醫(yī)臨床視敏度相關鑒定中的應用提供了理論基礎，在法醫(yī)學司法鑒定領域具有潛在的應用價值。相信隨著認知技術的不斷完善，今后ERP技術與EMG、fMRI等技術的結合，將為視敏度客觀評估的進一步研究提供更為廣闊的應用前景和更為精細、可靠的技術手段。

[1]Chen X，Li Q，Liu X，et al.Visual acuity evaluated by pattern-reversal visual-evoked potential is affected by check size/visual angle[J].Neurosci Bull，2012，28（6）：737-745.

[2]趙秋嶺.視覺誘發(fā)電位對外傷性視神經損傷診斷的應用價值[J].中國傷殘醫(yī)學，2014，（9）：206-207.

[3]胡俊，彭新，張澤潤，等.VEP鑒定偽盲眼的臨床法醫(yī)學研究[J].國際眼科雜志，2008，8（10）：2059-2061.

[4]耿文靜，王廣勇，方超，等.注視程度對視誘發(fā)電位檢查結果的影響[J].法醫(yī)學雜志，2011，27（5）：327-329.

[5]Aldrich MS，Alessi AG，Beck RW，et al.Cortical blindness：etiology，diagnosis，and prognosis[J].Ann Neurol，1987，21（2）：149-158.

[6]Bodis-Wollner I，Atkin A，Raab E，et al.Visual association cortex and vision in man：pattern-evoked occipital potentials in a blind boy[J].Science，1977，198（4317）：629-631.

[7]孫知義.類別選擇性注意對閾下刺激加工的影響——來自ERP的證據(jù)[D].重慶：西南大學基礎心理學，2013.

[8]王偉.非注意條件下面孔結構信息自動加工腦機制[D].西安：第四軍醫(yī)大學，2014.

[9]關楠思，劉技輝，張馨元，等.事件相關電位的研究進展及其法醫(yī)學應用價值[J].法醫(yī)學雜志，2015，31（2)：135-139.

[10]Heinrich SP，Marhofer D，Bach M.“Cognitive”visual acuity estimation based on the event-related potential P300com ponent[J].Clin Neurophysiol，2010，121（9）：1464-1472.

[11]李雪冰，羅躍嘉.空間及言語工作記憶任務的情緒效應：來自ERP/fMRI的證據(jù)[J].心理科學進展，2011，（2）：166-174.

[12]Luck S，Girelli M.Electrophysiological Approaches to the Study of Selective Attention in the Human Brain[M].Cambridge，MA，US：The M IT Press，1998.

[13]Courchesne E，Hillyard SA，Courchesne RY.P3waves to the discrimination of targets in homogeneous and heterogeneous stimulus sequences[J].Psychophysiology，1977，14（6）：590-597.

Effect of Different Attentional Conditions on ERP Detection of Visual Acuity

MENGHuan-huan1,2,LUO Bin2,T?l?T·SIYIT3,JIMeng-meng2,CHEN Xi-ping2,SHIGe-fei4,TAO Lu-yang2
（1.Department of Forensic Medicine,School of Forensic Medicine and Laboratory Medicine,Jining Medical University,Jining 272012,China;2.Department of Forensic Medicine,Medical College of Soochow University,Suzhou 215123,China;3.Department of Investigation,Xinjiang Police College,Urumchi830011, China;4.Shanghai Key Laboratory of Forensic Medicine,Shanghai Forensic Service Platform,Institute of Forensic Science,Ministry of Justice,PRC,Shanghai 200063,China）

ObjectiveTo study the effect of different attentional conditions on the event-related potential（ERP）components generated by the visual information stimuli related to visual acuity,and provide a theoretical reference for clinical forensic visual objective evaluation.MethodsW ith visual acuity optotypes as normal form of visual information stimuli,15 volunteers as study subjects were supposed to account the visual acuity optotypes under the attentional condition of visual stimuli.Furthermore,the subjects were required to listen to the storytelling carefully under the non-attentional condition of visual stimuli,and after the exam ination,they needed to answer the story-related questions.All the EEG results of two different attentional conditions from the subjects were recorded by 32 channel ERP system. Resu lts Under two attentional conditions,P1and P300components were evoked by the visual acuity optotypes on supra-threshold and threshold visual acuity levels,while only P1com ponent were evoked by the visual acuity optotypes on sub-threshold levels.In the ERP waveforms evoked by the visual acuity optotypes on supra-threshold,P1and P300amplitudes under attentional condition were larger than that under non-attentional condition.ConclusionAttentional conditions can influence the detection of visual acuity.P300component can be used to distinguish the visual acuity levels w ith supra-threshold and subthreshold under non-attentional condition.

forensic medicine;event-related potentials;visual acuity;P1;P300;attentional condition

DF795.1

：A

10.3969/j.issn.1004-5619.2017.02.004

1004-5619（2017）02-0125-04

2015-05-21）

（本文編輯：陳捷敏）

十三五國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFC0800701）；國家自然科學基金資助項目（81373251）；國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目（2015AA020503）

孟歡歡（1988—），女，碩士研究生，主要從事法醫(yī)臨床學研究；E-mail：mhhlinda@163.com

陳溪萍，女，主任法醫(yī)師，碩士研究生導師，主要從事法醫(yī)臨床學研究；E-mail：xipingchen@suda.edu.cn

通信作者：史格非，男，碩士，主檢法醫(yī)師，主要從事法醫(yī)臨床學鑒定與研究；E-mail：shigf@ssfjd.cn