腦視覺在眼科臨床應(yīng)用的新進展

譚越月，吳崢崢，2△

(1.遵義醫(yī)科大學，貴州 遵義 563003；2.四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院眼科，四川 成都 610072)

雙眼視物然后伸手去拿物體這個動作需要涉及多個階段[1]。單眼低視力及雙眼屈光參差的單眼抑制則會造成日常生活中不能準確拿放物品，上下樓梯不適甚至摔跤。雙眼視物是一個復(fù)雜的過程。它起源于視網(wǎng)膜的視覺信號先到達丘腦外側(cè)膝狀體核進行處理，然后再由兩條平行的視覺通道結(jié)構(gòu)流完成：①腹側(cè)流(大細胞通路)：從初級視覺皮質(zhì)V1區(qū)向前、向V2、V4區(qū)、顳枕交界處延伸至顳下皮層。主要負責加工所看到物體靜態(tài)本身特征的功能，如大小、形狀、顏色等。②背側(cè)流(小細胞通路)：從V1區(qū)向V2、V3區(qū)早期視覺皮層繼續(xù)向內(nèi)側(cè)顳葉MT至枕葉。主要負責加工所看到物體的動態(tài)及空間特征的功能，如位置、空間、運動等。近年來提出視覺-運動整合理論的基礎(chǔ)就是兩條通路共同作用[1]。既往臨床眼科多關(guān)注患者的視力、視野等視覺功能，近年研究表明，功能視覺與患者生活質(zhì)量方面呈顯著相關(guān)性，如閱讀速度、移動和駕駛以及使用電腦等[2]?；谏鲜鰡栴}，學者們一直在不斷嘗試用適當?shù)睦碚撊ソ忉?。隨著腦視覺研究的不斷進展，一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，視知覺檢測及訓練方法被用于與視覺現(xiàn)象相關(guān)的臨床診治中。

1 弱視方面的應(yīng)用

弱視是一種發(fā)育異常的疾病，會導致多種視覺任務(wù)出現(xiàn)缺陷，最明顯的是，人們無法看清物體的細節(jié)(對比度敏感度下降)以及難以看見物體(擁擠)。近年來，隨著腦視覺科學的發(fā)展，在弱視檢查中取得了新的進展[2]，例如信噪比檢測，知覺眼位檢測，注視穩(wěn)定性及立體視檢測。眼位可以分為注視視差、隱性斜視和顯性斜視三類[3]。知覺眼位是指視知覺對眼位的控制，可量化上述三類。Maniglia等發(fā)現(xiàn)弱視患兒知覺眼位偏移量及注視穩(wěn)定性值較正常人異常增大均超過panum區(qū)域[4]，它表明患兒大腦的視知覺水平對眼位的控制能力差，這種差的控制能力不僅影響視覺感知，還影響視覺運動[5]以及注視穩(wěn)定性。趙國宏等測試了正常兒童和弱視兒童的動態(tài)和靜態(tài)信噪比[6]，發(fā)現(xiàn)兩組眼睛之間的平衡點值存在明顯差異。這種差異的意義表明弱視的嚴重程度與兒童大腦對眼睛的抑制是有聯(lián)系的?？此蒲畚徽５娜跻晝和ㄟ^更精確的知覺眼位也能發(fā)現(xiàn)與正常兒童有差異。弱視程度是以最佳矯正視力來判斷的，已知弱視程度與矯正視力呈負相關(guān)，現(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)弱視對立體視的損害與弱視程度呈正相關(guān)[7]。Chung等的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過視知覺培訓后，成年弱視被觀察者均表現(xiàn)出敏銳度和擁擠程度的降低，對比敏感度更高以及視覺范圍擴大[8]。這些有效結(jié)果與弱視的類型(屈光不正或斜視)無明顯差異。Barollo等研究發(fā)現(xiàn)弱視患者與成人在接受訓練后視力，對比敏感度和中心凹擁擠度均發(fā)現(xiàn)有效改善并且這種改變可維持5～7個月[9]。

近視性弱視在多種類型弱視的治療中療效最差，近視狀態(tài)下的患兒在近距離下訓練會導致近視屈光度持續(xù)增加，故而在近距離弱視訓練下會加速近視的發(fā)展。郭長鋒等研究發(fā)現(xiàn)大腦視知覺訓練與眼肌調(diào)節(jié)訓練效果好于傳統(tǒng)(遮蓋、串珠子)訓練[10]，且在控制近視的發(fā)展方面也起積極作用。

2 斜視方面的應(yīng)用

間歇性外斜視在兒童斜視中常見，它是恒定外斜視和外隱視之間的過渡類型，可以由融合功能控制到正位。隨著兒童年齡的增長，眼睛的調(diào)節(jié)及融合能力逐漸減弱，眼睛的位置有時會變成恒定的外斜視。近年來學者認為，間歇性外斜視矯正眼位能達到美學效果，同時恢復(fù)雙眼視覺功能更加重要。劉香等的研究發(fā)現(xiàn)通過在眼外肌減弱和增強的方式得到眼正位對間歇性外斜視患兒雙眼立體視建立是有意義的[11]，配合視知覺功能的訓練患兒可重新獲得立體視，并可能長期維持下去。

3 屈光不正方面的應(yīng)用

3.1 近視近年來近視的患兒越來越多，青少年近視更是成為全民關(guān)注的焦點，劉靈琳等對四川省4071名6～18歲學生進行隨機眼篩查中發(fā)現(xiàn)，總體近視患病率較高為61.21%，高度近視占3.89%[12]，隨著學齡增長，近視患病率升高。目前研究表明，保證每天足夠時間戶外活動及配戴角膜塑形鏡能控制近視發(fā)展，但臨床觀察發(fā)現(xiàn)，部分近視兒童近視度數(shù)仍然得不到很好控制。Camilleri等運用Gabor知覺學習進行了為期8周的行為訓練，總共完成了24節(jié)課后發(fā)現(xiàn)視知覺訓練可改善屈光不正患兒的視功能[13]，即輕度近視患兒訓練后視力提高及對比敏感度增強，提示是否進行視知覺相關(guān)檢查和訓練，能控制部分近視的進展。

3.2 老視老視是由于晶狀體變硬，睫狀肌功能老化讓人近距離工作變得困難。傳統(tǒng)方式為患者佩戴凸透鏡來矯正視近時模糊不清，近年Sterkin等對一組以色列伴老視的空軍進行視知覺訓練[14]，研究結(jié)果表明，盡管與同齡人相比，他們的視覺優(yōu)勢更為明顯，但訓練卻使他們各種基本視覺功能得到了顯著改善，包括靜態(tài)和動態(tài)視力，立體視，對比敏感度。此外，改善還體現(xiàn)在給他們更高級別的任務(wù)中：如在分析低對比度低噪聲輸入的航拍解釋方面。這表明視知覺訓練可以一定程度改善老視患者的視近困擾，為老視患者改善視近方面的能力提供了新思路。

4 青光眼方面的應(yīng)用

青光眼是一種不可逆的嚴重致盲性眼病，其特征在于眼壓的升高引起視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度逐漸變薄、神經(jīng)節(jié)細胞死亡，最終導致視神經(jīng)萎縮、相關(guān)視覺信息不能傳遞到大腦。青光眼的主要治療方法是通過多種方法(包括激光治療或手術(shù))降低眼壓，以防止進一步損害視力和視野。如果不及早發(fā)現(xiàn)，青光眼會導致永久性的視力喪失和視野缺損，常規(guī)的治療方法對這種視力喪失和視野缺損沒有任何改變。但是，動物研究發(fā)現(xiàn)，視神經(jīng)損傷的情況下，只要視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞的存活率達到10%～30%，它們自身的修復(fù)能力就可以在2～3周恢復(fù)高達80%的視覺功能[15]，這表明可能發(fā)生了神經(jīng)功能重塑。這些研究為晚期青光眼的治療帶來一線希望。針對視野缺損不同區(qū)域，給患者不同方位和不同大小的視覺能量刺激促進大腦視知覺方面的學習，利用神經(jīng)的可塑性達到改善晚期青光眼患者視功能的目的。近期研究發(fā)現(xiàn)個性化視覺感知訓練可以改善青光眼患者的視覺功能并改善視野[16]。

5 眼底病變方面的應(yīng)用

黃斑變性是一種導致中央視力喪失的眼科常見病，是西方國家視力喪失的主要原因之一，其患者被迫使用周圍視網(wǎng)膜位點代替中心凹。但是，周圍視網(wǎng)膜位點的敏感性差使患者的日常工作變得非常困難。近年，對年齡相關(guān)性黃斑病患者的研究中[15]發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整具有周邊視覺功能的區(qū)域來代替中心凹視覺，并通過訓練，讓大腦皮層功能區(qū)重建周邊視覺，讓中央視力喪失的患者獲得日常有用的視覺。Maniglia等對黃斑變性的患者進行視知覺訓練的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過視知覺相關(guān)訓練后，患者中央視力可得到提高，并且能保持較長至半年的時間[4]。這表明視知覺訓練可改善中央性視力喪失患者的周圍視網(wǎng)膜位點中的殘余視力且在大腦皮層已發(fā)生可塑性改變。

6 眼科臨床訓練方法

視知覺訓練方法是基于大腦神經(jīng)可塑性[16]及視覺感知學習[17]。在個體發(fā)育的早期(關(guān)鍵時期)神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性最大。在成年人中，與知覺學習有關(guān)的行為和神經(jīng)變化如短期視覺剝奪[18]，漸進性致盲病理以及視覺修復(fù)療法[19]為成年人視覺可塑性提供了證據(jù)[17，20，21]，證明有視力的成年人的視覺大腦保留了一種發(fā)育可塑性，稱為穩(wěn)態(tài)可塑性。最近的證據(jù)表明，即使在關(guān)鍵時期結(jié)束后，這種穩(wěn)態(tài)的突觸重標定標也可能仍然有效，并在整個生命周期中都支持神經(jīng)可塑性。

視覺感知學習(visual perception learning，VPL)[17]是視覺感知經(jīng)驗帶來的長期性能，能提升獲得這種視覺技能的過程和結(jié)果。VPL被認為是有助于闡明視覺和大腦可塑性的基本機制的重要工具。已有研究利用VPL來開發(fā)相關(guān)訓練例如近視[22]、老花眼[14]、黃斑變性[4，23]與年齡有關(guān)的視力下降[24]、弱視[25]等。有研究發(fā)現(xiàn)對老年人進行視覺任務(wù)培訓會帶來更好的表現(xiàn)[26]。這增加了視覺訓練可以恢復(fù)或至少改善隨著年齡而下降的老年人各種視覺能力的可能性[27]。

現(xiàn)有的眼科臨床訓練方法基于推拉模型，對患者相對較好的眼睛進行更精確的能量抑制(正弦消失)，對表現(xiàn)較差的眼睛進行能量增強(強烈閃爍)刺激的脫抑制訓練[28]、平衡點訓練[6，29]。基于不用的視覺通道對應(yīng)刺激相應(yīng)大腦皮質(zhì)區(qū)的立體視覺訓練[30]?；陔p眼眼位關(guān)系，通過增強中樞控制眼位能力，達到雙眼注視穩(wěn)定的注視穩(wěn)定性訓練。

視覺訓練本質(zhì)上是一個“學習”的過程，是讓大腦相關(guān)區(qū)域進行重塑。它是一個自上而下的過程，從大腦皮層的頂端開始，逐漸向“下游”發(fā)展，召集信息最豐富的神經(jīng)元來對刺激進行編碼。對于簡單的辨別，刺激是在高皮層水平上處理的，那里的神經(jīng)元被廣泛地調(diào)整以適應(yīng)方向和視網(wǎng)膜位置，導致在這些維度上的高度轉(zhuǎn)移。然而，在難以辨別或“精細”辨別的情況下，學習發(fā)生在層次結(jié)構(gòu)的低層次上，那里的神經(jīng)元有更好的信噪比，但也更緊密地針對方向和視網(wǎng)膜位置進行調(diào)整。針對患者的視知覺缺損行個性化微可塑。

綜上，與傳統(tǒng)的臨床眼科診治方式相比，腦視覺的運用為臨床診斷和治療提供了新的視角。基于雙通道下的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用，視知覺訓練著手于視覺功能，從另一個角度即大腦在主要視覺通路大細胞和小細胞通路訓練大腦學習，從而完成高級視覺通路向低級視覺通路修復(fù)的轉(zhuǎn)換，提高患者的功能視覺。鑒于視知覺訓練在臨床已應(yīng)用于弱視、斜視、屈光不正、青光眼、眼底病變等疾病方面，改善患者的功能視覺被證實是有效的，我們期待腦視覺相關(guān)理論與臨床檢查能在更多的眼科疾病方面提供新的視覺異常的診治方法。