原發(fā)性開角型青光眼中同向易化視覺現(xiàn)象的行為特性改變△

章婷 楊宏方 張玉秋 劉婷婷 孫興懷

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·臨床研究·

原發(fā)性開角型青光眼中同向易化視覺現(xiàn)象的行為特性改變△

章婷 楊宏方 張玉秋 劉婷婷 孫興懷

目的 同向易化視覺現(xiàn)象被認(rèn)為是發(fā)生在中央視野、以視覺皮質(zhì)鄰近神經(jīng)元間相互作用為基礎(chǔ)的一種視覺信息加工過程，表現(xiàn)為對(duì)目標(biāo)物單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的察覺能力低于其周邊伴有同向干擾物時(shí)?；谠l(fā)性開角型青光眼(POAG)的發(fā)病機(jī)制，觀察該現(xiàn)象在此人群中的行為特性改變。 方法 選取4組受試者，分別為視野損害青光眼組、視野損害前青光眼組和各自的正常對(duì)照組。4組分別在目標(biāo)刺激(正弦光柵)單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)以及伴有不同間隔距離的干擾刺激(正弦光柵)時(shí)，進(jìn)行對(duì)比度察覺任務(wù)并獲得對(duì)比敏感度。結(jié)果 隨著目標(biāo)刺激與干擾刺激間隔距離的增大，所有受試者的對(duì)比敏感度受同向易化的影響減小；視野損害和損害前青光眼受試者的對(duì)比敏感度受同向易化影響的范圍較正常組明顯增大了2λ和4λ(λ為光柵波長)。 結(jié)論 POAG中同向易化視覺現(xiàn)象影響范圍發(fā)生了增大的行為改變，且可發(fā)生在視野損害以前。(中國眼耳鼻喉科雜志，2017，17：176-179)

原發(fā)性開角型青光眼；同向易化視覺現(xiàn)象；視覺心理物理學(xué)

同向易化(collinear facilitation)是指當(dāng)目標(biāo)物伴有周邊同向干擾物時(shí)，受試者對(duì)目標(biāo)物的察覺比其單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)容易，即察覺閾值(detection threshold)降低。最經(jīng)典的模式是對(duì)位于2個(gè)正弦光柵(干擾物，sinusoidal grating)中間的另一正弦光柵(目標(biāo)物)的對(duì)比度察覺閾值低于其單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)。對(duì)這一行為特征的研究主要集中在20世紀(jì)90年代。有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)比度察覺閾值與光柵之間的間隔距離有關(guān)，距離增大(>2λ,λ為光柵波長)，閾值增大[1]；干擾物與目標(biāo)物同向時(shí)，易化最強(qiáng)[2]，平行排列時(shí)，易化消失[3]。同向易化被認(rèn)為是視覺信息中級(jí)水平加工的一種現(xiàn)象，超越了單個(gè)視神經(jīng)元經(jīng)典感受野內(nèi)信息的處理水平，是不同視神經(jīng)元整合其感受野及鄰近視神經(jīng)元感受野信息的結(jié)果，反映了視神經(jīng)元間的相互作用特征[3]。另一些研究者認(rèn)為，當(dāng)目標(biāo)物無明顯朝向甚至平行排列時(shí)也存在易化，如點(diǎn)、圓、方塊[4-5]，這是初級(jí)視皮質(zhì)上單一超復(fù)雜神經(jīng)元(hypercomplex cell)感受野內(nèi)的信息處理結(jié)果[6]。盡管同向易化現(xiàn)象在不同的刺激模式中表現(xiàn)不同，其發(fā)生在中央視野及兩者刺激同向排列的情況下已被公認(rèn)[7]。

青光眼是一組由病理性眼壓升高等因素引起視神經(jīng)病變進(jìn)而損害視覺認(rèn)知功能的臨床綜合征或眼病，其發(fā)病機(jī)制是視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡、視神經(jīng)纖維萎縮和視網(wǎng)膜神經(jīng)元密度下降。原發(fā)性開角型青光眼(primary open-angle glaucoma, POAG)是青光眼最常見的類型之一，至2010年全世界患病人數(shù)達(dá)到4 500萬，我國的POAG患病率為0.7%，現(xiàn)已超過910萬人[8]。POAG的不可逆致盲性使早期干預(yù)成為關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)損傷和功能缺失的一致性是臨床診斷青光眼病變的必要條件[9]。而左右兩側(cè)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞損傷超過63%和44%時(shí)，臨床視野檢查結(jié)果仍可能不會(huì)出現(xiàn)異常[10]。這是由于殘余的初級(jí)視神經(jīng)元感受野發(fā)生了代償性的增大[11]，延遲了視野功能性缺損的發(fā)生，因此現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)視野計(jì)能檢測到的視野缺損往往要遲于眼底視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層(retinal nerve fiber layer, RNFL)變薄，導(dǎo)致多數(shù)視野損害前的POAG患者無法建立診斷，進(jìn)而延誤治療造成損失。盡管以往研究發(fā)現(xiàn)除視野損害外還出現(xiàn)空間或時(shí)間敏感度[12-13]、辨色力(尤其是藍(lán)黃色)[14-15]、對(duì)閃爍速率識(shí)別能力[16-17]下降等功能缺失，但結(jié)果只局限于實(shí)驗(yàn)室，臨床診斷仍然以視野變化為主。

根據(jù)發(fā)病機(jī)制特點(diǎn)，POAG中依賴于鄰近視神經(jīng)元間相互作用的同向易化行為特征可因殘余視神經(jīng)元相互作用性質(zhì)的改變而發(fā)生變化，而與神經(jīng)元間相互作用的距離因素的關(guān)系將會(huì)發(fā)生怎樣的改變？這種發(fā)生在POAG中、與距離因素相關(guān)的同向易化行為特征，是否會(huì)比視野損害更早地提示疾病的發(fā)生，為更早對(duì)疾病進(jìn)行干預(yù)提供證據(jù)，具有積極的臨床意義？本研究從以上觀點(diǎn)出發(fā)，主要觀察視野損害和視野損害前的POAG中，其中央視野與距離因素相關(guān)的同向易化行為特征變化。

1 資料與方法

1.1 資料 視野損害和視野損害前青光眼受試者均是在本院青光眼高級(jí)專家門診中隨機(jī)招募，經(jīng)過眼壓、眼底、角膜、眼軸、房角形態(tài)、視野和視網(wǎng)膜視神經(jīng)相干光斷層掃描(optical coherence tomography, OCT)等一系列眼科檢查，并排除其他眼部疾病，確診為POAG。

視野損害的條件：靜態(tài)自動(dòng)視野計(jì)(Octopus Perimeter 900，Haag-Streit公司，瑞士)檢測結(jié)果滿足中央30°視野范圍內(nèi)校正概率圖中暗點(diǎn)>5個(gè)(P<0.5)或平均缺損(mean defect, MD)值>2 dB；傅里葉OCT(Fourier domain OCT,FD-OCT；RTVue Premier，Optovue公司，美國)檢測結(jié)果滿足RNFL或視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞復(fù)合體(ganglion cell complex, GCC)厚度低于正常水平(P<0.05)。8例受試者中共有10只符合條件的試驗(yàn)眼(GG1組),其中男性6例、女性2例，平均年齡(37.3±2.3)歲，8眼為早期青光眼、2眼為中期青光眼。

視野損害前的條件：靜態(tài)自動(dòng)視野計(jì)檢測結(jié)果滿足中央30°視野范圍內(nèi)校正概率圖中暗點(diǎn)≤3個(gè)(P<0.5)且MD值為-2～2 dB；FD-OCT檢測結(jié)果必須滿足RNFL或GCC厚度低于正常水平(P<0.05)。11例受試者中共有15只符合條件的試驗(yàn)眼(GG2組)，其中男性9例、女性2例，平均年齡(38.3±3.4)歲，均為早期青光眼。

同時(shí)在社會(huì)上招募年齡、性別與青光眼受試者匹配的正常人群作為對(duì)照組， 與GG1組對(duì)應(yīng)的是7例受試者的10只對(duì)照眼(NG1組)，其中男性3例、女性4例，平均年齡(40.1±3.9)歲；與GG2組對(duì)應(yīng)的是10例受試者,包括NG1組中的7例15只對(duì)照眼(NG2組)，其中男性5例、女性5例，平均年齡(38.3±3.4)歲。GG1組與NG1組間年齡差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，t=-0.588，P>0.05),GG2組與NG2組間年齡差異也沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，t=-0.006，P>0.05)。

所有受試者試驗(yàn)眼的矯正視力均在1.0及以上，事先均無參加視覺心理物理學(xué)試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)前已明確試驗(yàn)過程并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 儀器和軟件 視覺刺激呈現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室22英寸的CRT顯示屏(Hewlett-Packard 1230, HP公司，美國)中央，顯示屏分辨率為1 024×768，每一個(gè)像素大小為0.39 mm×0.39 mm，刷新率為85 Hz，平均亮度為36.4 cd/m2，顯卡經(jīng)過了gamma亮度矯正。視覺刺激由計(jì)算機(jī)和免費(fèi)的Psychtoolbox工具包[18-19]生成。

受試者在光線較暗的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行單眼試驗(yàn)，另眼紗布遮蓋，固定頭部的支架距離顯示屏1 m。

1.2.2 刺激和程序 試驗(yàn)采用經(jīng)典的正弦光柵刺激(圖1A)，光柵空間頻率是2 c/d，標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)是0.5°，相位是90°。周邊光柵與目標(biāo)光柵間的間隔距離分別為4λ、6λ、8λ、10λ(圖1B，波長λ=0.5)，周邊光柵對(duì)比度恒定，為40%。

圖1. A.正弦刺激光柵；B.不同間隔距離的刺激模式

所有受試者完成對(duì)目標(biāo)光柵對(duì)比度察覺的2個(gè)任務(wù)。任務(wù)一是目標(biāo)光柵單獨(dú)出現(xiàn)；任務(wù)二是目標(biāo)光柵上下伴隨出現(xiàn)不同間隔距離的周邊光柵，改變目標(biāo)光柵對(duì)比度大小，獲得受試者的對(duì)比度察覺閾值。試驗(yàn)過程中，前者是單獨(dú)出現(xiàn)的目標(biāo)光柵以及空白屏先后隨機(jī)出現(xiàn)，任一出現(xiàn)時(shí)提示“嘟”音以示區(qū)分；后者是周邊光柵、中間目標(biāo)光柵以及周邊光柵、中間空白先后隨機(jī)出現(xiàn)，受試者根據(jù)目標(biāo)光柵的出現(xiàn)順序按“1”、“2”鍵做出判斷，判斷錯(cuò)誤有反饋音。對(duì)比度閾值是通過心理物理學(xué)的閾值檢測方法——階梯法求得，采用“三下一上”的運(yùn)算法可獲得判斷正確率為79.4%的閾值大小。一個(gè)階梯完成4個(gè)初始轉(zhuǎn)折和4個(gè)有效轉(zhuǎn)折，4個(gè)有效轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)閾值的幾何平均數(shù)即為該任務(wù)下的閾值。每個(gè)任務(wù)完成2次，取2次閾值的平均值作為最終閾值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 本研究使用統(tǒng)計(jì)軟件包SPSS 16.0進(jìn)行行為學(xué)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。與指定的檢驗(yàn)值(1)之間的差異比較采用單樣本t檢驗(yàn)，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P<0.05作為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

與間隔距離因素相關(guān)的同向易化程度，可用任務(wù)一的對(duì)比度察覺閾值(T1)與任務(wù)二的對(duì)比度察覺閾值(T2)的比值R(R=T2/T1)來表示：R≥1，無易化；R<1且R與1的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義時(shí)，存在易化，且R值越小易化程度越大。

GG1組和NG1組的數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，2組同向易化程度與間隔距離呈負(fù)相關(guān)變化。其中NG1組的R在4λ和6λ距離上與1的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分別為R4λ=0.72±0.06(t=-4.358,P<0.01)和R6λ=0.82±0.05(t=3.319,P<0.01)；GG1組的R在所有距離上與1的差異都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分別為R4λ=0.73±0.05(t=-5.123,P<0.01)、R6λ=0.77±0.03(t=-7.350,P<0.001)、R8λ=0.80±0.05(t=-3.750,P<0.01)和R10λ=0.85±0.03(t=-4.321,P<0.01)(圖2A)。

GG2組和NG2組同向易化程度與間隔距離呈負(fù)相關(guān)的趨勢與GG1和NG1兩組結(jié)果一致，即隨間隔距離的增大，易化程度逐漸減小至消失。不同的是，GG2組的R在4λ、6λ、8λ距離時(shí)與1的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，大小介于GG1組和NG1組之間，分別為R4λ=0.77±0.06(t=-3.635,P<0.01)、R6λ=0.82±0.05(t=-3.401,P<0.01)和R8λ=0.83±0.04(t=-3.487,P<0.01)；增加了被試數(shù)目的NG2組數(shù)據(jù)也顯示，R仍然是在4 λ和6 λ距離時(shí)與1的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分別為R4λ=0.78±0.06(t=-3.429,P<0.01)和R6λ=0.81±0.04(t=-4.011,P<0.01)(圖2B)。

圖2. A.GG1組和NG1組同向易化程度；B.GG2組和NG2組同向易化程度(*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001)

3 討論

本研究顯示，POAG受試者的同向易化程度均隨間隔距離的增大而減小，這與正常組及以往正常人研究結(jié)果一致；同向易化的范圍隨POAG受試者視野進(jìn)展而不斷增大，且與正常人表現(xiàn)出的差異早于視野損害的出現(xiàn)。我們推測，POAG受試者發(fā)生同向易化范圍增大主要是由視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞損傷和密度下降引起視神經(jīng)細(xì)胞相互作用距離的代償性增大所導(dǎo)致。

FD-OCT檢查結(jié)果直接反映了RNFL和GCC的變化，我們發(fā)現(xiàn)GG1組RNFL和GCC厚度分別為(79.0±3.6) μm和(78.2±3.2) μm，GG2組RNFL和GCC厚度分別為(84.3±3.1) μm和(79.0±2.7) μm。2組受試者的RNFL(t=-1.108,P>0.05)和GCC(t=-0.215,P>0.05)厚度差異雖然沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是GG1組RNFL和GCC厚度均顯示略有降低，提示同向易化范圍變化的程度與兩者厚度的相關(guān)性仍不明確，可能需要更多的受試者數(shù)量或更穩(wěn)定的OCT參考指標(biāo)(如視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞-內(nèi)叢狀層)為依據(jù)。

以往研究[20]發(fā)現(xiàn)，POAG患者中央視力正常時(shí)，已存在對(duì)比敏感度的明顯降低。我們的數(shù)據(jù)也發(fā)現(xiàn)，盡管中央視銳度正常(≥1.0)，GG1組和GG2組在目標(biāo)光柵單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的平均對(duì)比度察覺閾值均高于相應(yīng)的正常對(duì)照組，分別為(1.76±0.19)%和(1.50±0.25)%(GG1組和NG1組比較,t=0.737,P>0.05)、(1.75±0.15)%和(1.47±0.18)%(GG2組和NG2組比較,t=-1.140,P<0.05)。盡管GG1組的降低不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，原因可能是參與的受試者數(shù)量不足以及試驗(yàn)中使用的光柵頻率不是POAG敏感的低頻段最佳范圍[21]，但數(shù)據(jù)已顯示了降的趨勢。

臨床上，POAG患者的視野損害往往在病情較嚴(yán)重時(shí)才被檢測到，為疾病早期診斷增加了難度。這是由于POAG部分視神經(jīng)細(xì)胞死亡，殘存的視神經(jīng)元感受野區(qū)域出現(xiàn)代償性增大，使得需單個(gè)視神經(jīng)元完成的信息處理過程無明顯改變，然而由視神經(jīng)元細(xì)胞間相互作用完成的信息處理過程可能會(huì)更早出現(xiàn)異常。我們的數(shù)據(jù)也顯示，POAG在視野損害前同向易化范圍比正常眼更大，盡管參與的受試者數(shù)量有限，也可為其在臨床上作為視神經(jīng)功能輔助檢查提供一定程度的參考依據(jù)；隨著視野進(jìn)展出現(xiàn)損害后，同向易化的范圍進(jìn)一步增大，這可為其作為視神經(jīng)功能損傷的程度評(píng)估提供一定程度的參考依據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)還顯示，出現(xiàn)同向易化時(shí)至少有73.3%及以上的青光眼受試者在相應(yīng)間隔距離的R值低于1，說明組之間的差異是由絕大多數(shù)的個(gè)體貢獻(xiàn)的，具有一定程度的普遍性。

由于同向易化范圍增大與RNFL和GCC厚度降低的關(guān)系不明確，提示該現(xiàn)象影響范圍變化可能并非特異于POAG的視神經(jīng)性病變，在其他視神經(jīng)病變?nèi)缫暽窠?jīng)炎、視網(wǎng)膜色素變性等疾病中是否會(huì)有改變？POAG的同向易化與其他因素如朝向、對(duì)比度相關(guān)的特征是否也表現(xiàn)出與正常眼的不同？這些問題都值得進(jìn)一步探討和研究。

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(本文編輯 諸靜英)

Behavioral characteristics of visual collinear facilitation in primary open-angle glaucoma

ZHANGTing,YANGHong-fang,ZHANGYu-qiu,LIUTing-ting,SUNXing-huai.
DepartmentofOphthalmology,EyeEarNoseandThroatHospitalofFudanUniversity,Shanghai200031,China

SUN Xing-huai, Email: xhsun@shmu.edu.cn

Objective Collinear facilitation is considered as a phenomenon in the fovea characterized by the interaction of visual cortical neurons. Such facilitation is found when the target is presented simultaneously with collinear similar flankers rather than it is solely presented. Behavioral characteristics of collinear facilitation were investigated in primary open-angle glaucoma (POAG) on the basis of its pathogenesis. Methods Contrast sensitivities (the reciprocal of contrast threshold) of POAG with little or much visual field loss and normal controls were acquired in the contrast detection tasks, which involved single sinusoidal grating and sinusoidal grating with collinear flankers. Results Collinear facilitation became weaker along with larger distance between target and flankers through all groups. Moreover, the range had statistically expanded 2λ and 4λ, respectively in POAG either with little or much visual field loss than controls. Conclusions The range of collinear facilitation was found to be enlarged in POAG, even before visual field had emerged damage. (Chin J Ophthalmol and Otorhinolaryngol,2017,17:176-179)

Primary open-angle glaucoma; Collinear facilitation; Visual psychophysics

國家自然科學(xué)基金[國際(地區(qū))合作研究項(xiàng)目(非組織間協(xié)議項(xiàng)目)](81020108017)

復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科 衛(wèi)生部近視眼重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(復(fù)旦大學(xué)) 上海市視覺損害與重建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(復(fù)旦大學(xué)) 上海 200031

孫興懷(Email: xhsun@shmu.edu.cn)

10.14166/j.issn.1671-2420.2017.03.007

2016-06-08)