基于紅外眼動(dòng)系統(tǒng)探討帕金森病多模式視覺(jué)探索障礙的發(fā)生機(jī)制

楊旭，楊培紅

1大連市友誼醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，遼寧大連 116001；2大連市友誼醫(yī)院影像科，遼寧大連 116001

帕金森病是常見(jiàn)于中老年人的進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，主要表現(xiàn)為靜止性震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩、肌強(qiáng)直和姿勢(shì)平衡障礙等運(yùn)動(dòng)癥狀。近年來(lái)，包括睡眠障礙、精神癥狀、自主神經(jīng)功能障礙和認(rèn)知障礙等非運(yùn)動(dòng)癥狀以其多樣性和對(duì)患者生活質(zhì)量的影響而受到關(guān)注[1-2]。視覺(jué)識(shí)別能力減退[3]和人眼不能正確識(shí)別物體[4]被認(rèn)為是帕金森病的重要先發(fā)癥狀。臨床上，帕金森病患者的視覺(jué)識(shí)別能力下降曾被認(rèn)為是動(dòng)眼肌功能障礙所致[5]，且得到Matsumoto等[6]的研究結(jié)果支持，即帕金森病患者在視覺(jué)探索過(guò)程中的掃視幅度小于年齡匹配的對(duì)照組。然而，近期的神經(jīng)心理學(xué)研究顯示，帕金森病患者包括視覺(jué)工作記憶[7]和視覺(jué)空間感知準(zhǔn)確度[8]在內(nèi)的視覺(jué)信息處理能力明顯降低，提示帕金森病視覺(jué)識(shí)別能力下降不僅受動(dòng)眼肌功能的影響，還可能與視覺(jué)信息處理功能障礙有關(guān)，但目前尚無(wú)定論?；谟?jì)算機(jī)接口的紅外眼動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)通過(guò)以連續(xù)方式捕獲眼球運(yùn)動(dòng)軌跡的技術(shù)對(duì)個(gè)體在任務(wù)中的眼球運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行瞳孔位置的識(shí)別與記錄，現(xiàn)已應(yīng)用于多種認(rèn)知任務(wù)的探索性眼動(dòng)研究中，并在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)[9]和神經(jīng)科學(xué)[10]領(lǐng)域提出了視覺(jué)信息處理的重要概念。本研究通過(guò)紅外眼動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)記錄受試者在執(zhí)行用于評(píng)估視覺(jué)信息處理能力的圖形匹配類(lèi)任務(wù)[10]和用于評(píng)估動(dòng)眼肌功能的掃視類(lèi)任務(wù)[11]時(shí)的眼動(dòng)軌跡，以探討疾病效應(yīng)與衰老效應(yīng)對(duì)帕金森病視覺(jué)探索障礙的影響，旨在為進(jìn)一步明確帕金森病視覺(jué)探索障礙的病理機(jī)制提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 本研究為橫斷面研究。納入2020年10月－2021年6月在大連市友誼醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科運(yùn)動(dòng)障礙門(mén)診根據(jù)英國(guó)腦庫(kù)帕金森病診斷標(biāo)準(zhǔn)[12]臨床確診且正在使用抗帕金森病藥物至少2個(gè)月并從中獲益的帕金森病患者32例，入組者年齡均>60歲，Hoehn-Yahr分級(jí)[13]0～3級(jí)。同期于本院體檢中心招募年齡>60歲，性別及受教育程度相匹配且認(rèn)知正常的健康志愿者33例作為年齡匹配正常對(duì)照(healthy age-matched controls，AMC)組，以及本院醫(yī)護(hù)實(shí)習(xí)學(xué)生中招募的33例年齡<30歲且性別及受教育程度匹配的青年志愿者作為年輕正常對(duì)照(healthy young controls，YC)組。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在其他神經(jīng)精神疾病或內(nèi)科系統(tǒng)疾病且病情不穩(wěn)定；(2)存在嚴(yán)重頭部損傷病史和(或)酒精及藥物濫用史；(3)存在嚴(yán)重視力、聽(tīng)力及言語(yǔ)功能障礙或肢體殘障者；(4)年齡>80歲；(5)存在認(rèn)知障礙。認(rèn)知障礙定義為蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表[14](Montreal cognitive assessment，MoCA)評(píng)分<26分。試驗(yàn)期間，所有帕金森病患者均按照既往劑量使用抗帕金森病藥物。本研究嚴(yán)格遵守2013版《赫爾辛基宣言》，已獲大連市友誼醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(YY-LL-2020-0825)。所有受試者在自愿參與本研究前均簽署書(shū)面知情同意書(shū)。

1.2 方法 試驗(yàn)在大連市友誼醫(yī)院進(jìn)行。使用由紅外視頻眼罩和OTOsuite Vestibular軟件集成的ICS Impulse系統(tǒng)(Otometrics公司，丹麥)進(jìn)行記錄和分析。每位受試者需依次執(zhí)行兩類(lèi)共四項(xiàng)任務(wù)：朝向掃視任務(wù)和反向掃視任務(wù)，時(shí)鐘匹配任務(wù)和倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)。掃視類(lèi)任務(wù)可有效評(píng)估動(dòng)眼肌的控制能力，測(cè)量指標(biāo)包括準(zhǔn)確率、潛伏期和掃視幅度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)由OTOsuite Vestibular軟件實(shí)時(shí)計(jì)算。時(shí)鐘匹配類(lèi)任務(wù)是由Archibald等[10]提出的新范式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)視覺(jué)探索功能的客觀評(píng)價(jià)，測(cè)量指標(biāo)包括準(zhǔn)確率、反應(yīng)時(shí)間、掃視樣本圖像感興趣區(qū)域(area of interest，AOI)次數(shù)、掃視陣列圖像AOIs次數(shù)和降效分?jǐn)?shù)。掃視次數(shù)由OTOsuite Vestibular軟件實(shí)時(shí)計(jì)算，準(zhǔn)確率、反應(yīng)時(shí)間與降效分?jǐn)?shù)由研究人員計(jì)算。受試者距投影墻1 m處舒適坐位，保證眼部與投影墻紅色準(zhǔn)星水平對(duì)齊，使投影墻上2 cm位移大約對(duì)應(yīng)1°視野。視覺(jué)刺激顯示于投影墻上。試驗(yàn)開(kāi)始前受試者需戴好紅外視頻眼罩并進(jìn)行校準(zhǔn)以保證十字線(xiàn)準(zhǔn)確跟蹤右眼瞳孔。每項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)束后提供1 min休息時(shí)間，試驗(yàn)總時(shí)長(zhǎng)約30 min。室內(nèi)環(huán)境安靜、舒適，光線(xiàn)柔和，室溫23～25 ℃。試驗(yàn)開(kāi)始前向受試者說(shuō)明試驗(yàn)方法及步驟，并確保受試者準(zhǔn)確理解和執(zhí)行任務(wù)。

1.2.1 朝向掃視任務(wù)與反向掃視任務(wù) 進(jìn)行朝向掃視任務(wù)時(shí)，刺激靶點(diǎn)(激光點(diǎn))從視頻眼罩投射于投影墻，在十字準(zhǔn)星水平的左側(cè)或右側(cè)7.5°～15.0°位置隨機(jī)出現(xiàn)，保持可見(jiàn)1000 ms，人眼需盡可能快速、準(zhǔn)確地跟隨并注視靶目標(biāo)，整個(gè)過(guò)程中頭部需保持不動(dòng)。反向掃視任務(wù)的視覺(jué)演示過(guò)程與朝向掃視任務(wù)相同，但受試者需要盡可能快速、準(zhǔn)確地注視靶目標(biāo)的鏡像位置。2項(xiàng)掃視任務(wù)的時(shí)間均為30 s，即靶目標(biāo)隨機(jī)出現(xiàn)30次。準(zhǔn)確率定義為結(jié)果正確次數(shù)除以試驗(yàn)總次數(shù)；潛伏期定義為目標(biāo)出現(xiàn)到掃視起始的時(shí)間差；掃視幅度定義為眼跳起始點(diǎn)與偏移點(diǎn)之間的距離。

1.2.2 時(shí)鐘匹配任務(wù)與倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù) 時(shí)鐘匹配類(lèi)任務(wù)參照Kaneko等[15]的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?。進(jìn)行時(shí)鐘匹配任務(wù)(圖1A)時(shí)，以投影墻上十字準(zhǔn)星為中心，1個(gè)樣本時(shí)鐘圖像和包含不同指針?lè)较虻?個(gè)時(shí)鐘圖像(作為刺激陣列)同時(shí)出現(xiàn)，樣本圖像居中，4個(gè)刺激圖像隨機(jī)居于兩側(cè)，左右各2個(gè)，間距一致。各時(shí)鐘圖像直徑均為15 cm，間距6 cm。刺激陣列包含1個(gè)與樣本時(shí)鐘圖像的指針?lè)较蛲耆嗤哪繕?biāo)圖像和3個(gè)非目標(biāo)圖像，4個(gè)刺激時(shí)鐘圖像按照左至右的順序從1－4編號(hào)，標(biāo)識(shí)于圖像正下方。受試者需從刺激陣列中盡量快速、正確地找出目標(biāo)圖像并提供目標(biāo)圖像編號(hào)。倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)(圖1B)的視覺(jué)演示過(guò)程與時(shí)鐘匹配任務(wù)相同，但刺激陣列的4個(gè)時(shí)鐘圖像為倒置出現(xiàn)。兩項(xiàng)時(shí)鐘匹配任務(wù)各重復(fù)6次，每次樣本時(shí)鐘圖像指針位置隨機(jī)。試驗(yàn)開(kāi)始前需確認(rèn)受試者能夠正確識(shí)別時(shí)鐘圖像并理解任務(wù)要求。時(shí)鐘圖像的感興趣區(qū)域(AOI)定義為：樣本圖像AOI是指以時(shí)鐘圖像為中心的圓外切正方形(15 cm×15 cm)區(qū)域；陣列圖像AOIs是指以時(shí)鐘圖像為中心的圓外切正方形(15 cm×15 cm)及與正方形同寬度的數(shù)字編號(hào)區(qū)域，即4個(gè)寬15 cm×高20 cm的矩形(圖1A)。對(duì)正確和錯(cuò)誤AOI的注視分布，視覺(jué)探索過(guò)程中對(duì)不同區(qū)域的訪問(wèn)次數(shù)、準(zhǔn)確率和反應(yīng)時(shí)間揭示了受試者完成視覺(jué)任務(wù)的策略和效能。因此，本研究選擇準(zhǔn)確率、反應(yīng)時(shí)間、訪問(wèn)樣本圖像AOI的掃視次數(shù)、訪問(wèn)陣列圖像AOIs的掃視次數(shù)、降效分?jǐn)?shù)[10]5個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)估視覺(jué)探索策略。其中，準(zhǔn)確率定義為結(jié)果正確次數(shù)除以試驗(yàn)總次數(shù)；反應(yīng)時(shí)間定義為時(shí)鐘圖像出現(xiàn)到答案出現(xiàn)的時(shí)間，以研究者按下計(jì)時(shí)按鍵的時(shí)間計(jì)算。由于不同個(gè)體按鍵行為的反應(yīng)和執(zhí)行時(shí)間可能存在較大差異，本研究由同一位研究者執(zhí)行按鍵步驟以減少誤差。根據(jù)眼球落入?yún)^(qū)域計(jì)算訪問(wèn)樣本圖像AOI掃視次數(shù)、訪問(wèn)各陣列圖像AOIs掃視次數(shù)和訪問(wèn)陣列圖像AOIs的總掃視次數(shù)。降效分?jǐn)?shù)定義為訪問(wèn)3個(gè)錯(cuò)誤AOI的總次數(shù)除以訪問(wèn)正確AOI的總次數(shù)。低降效分?jǐn)?shù)反映了優(yōu)先探索正確區(qū)域和較少訪問(wèn)不正確區(qū)域即可完成任務(wù)的高效策略；高降效分?jǐn)?shù)則反映了重復(fù)訪問(wèn)不正確區(qū)域的低效策略。

圖1 時(shí)鐘匹配任務(wù)(A)和倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)(B)示例圖(灰色矩形代表感興趣區(qū)域)[15]Fig.1 Example diagram of clock-matching task (A) and reverse clock-matching task (B) (Gray rectangles represent areas of interest)[15]

1.3 指標(biāo)分析 對(duì)各組受試者掃視類(lèi)任務(wù)的準(zhǔn)確率、潛伏期和掃視幅度，以及時(shí)鐘匹配類(lèi)任務(wù)的準(zhǔn)確率、反應(yīng)時(shí)間、掃視樣本圖像AOI次數(shù)、掃視陣列圖像AOIs次數(shù)和降效分?jǐn)?shù)作為感興趣指標(biāo)進(jìn)行分析；AMC組與帕金森病組的眼動(dòng)指標(biāo)比較以評(píng)估視覺(jué)探索過(guò)程中的疾病效應(yīng)；AMC組與YC組的眼動(dòng)指標(biāo)比較以評(píng)估衰老效應(yīng)[16]。對(duì)帕金森病組的臨床特征(疾病持續(xù)時(shí)間、抗帕金森病藥物劑量和Hoehn-Yahr分級(jí))與存在疾病效應(yīng)的眼動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)分布采用Shapiro-Wilk法進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，方差齊時(shí)多組間比較采用單因素方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用Bonferroni檢驗(yàn)；非正態(tài)分布則采用M(Q1，Q3)表示，組間比較采用Kruskal-Wallis非參數(shù)檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例(%)表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。對(duì)存在疾病效應(yīng)的眼動(dòng)指標(biāo)采用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 人口學(xué)資料及臨床特征 帕金森病組患者的年齡為(65.9±7.4)歲，帕金森病病程為(48.5±19.7)個(gè)月；對(duì)帕金森病組患者采用帕金森病綜合評(píng)分量表(unified Parkinson's disease rating scale，UPDRS)[13]第Ⅲ部分評(píng)測(cè)運(yùn)動(dòng)功能；使用標(biāo)準(zhǔn)方法[17]計(jì)算抗帕金森病藥物的左旋多巴當(dāng)量日劑量(daily dosage of L-dopa-equivalents，LEDD)。AMC組年齡為(68.5±8.6)歲，YC組年齡為(24.3±3.2)歲。帕金森病組、AMC組受試者的年齡均明顯高于YC組(P<0.001)，但帕金森病組與AMC組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.749)。三組受試者的MoCA評(píng)分均匹配(P=0.167)，且性別(P=0.612)及受教育程度(P=0.084)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性。各組人口學(xué)資料及臨床特征詳見(jiàn)表1。

表1 各組人口學(xué)及臨床特征Tab.1 The demographic and clinical characteristics of each group

2.2 掃視任務(wù)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)比較 在朝向掃視任務(wù)和反向掃視任務(wù)中，AMC組與YC組的各項(xiàng)指標(biāo)比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與帕金森病組比較，AMC組(P=0.003)和YC組(P<0.001)在反向掃視任務(wù)中的掃視幅度均增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余各指標(biāo)組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(表2)。

表2 各組掃視任務(wù)的行為和眼動(dòng)指標(biāo)Tab.2 Behavioral and eye movement measures in saccade tasks of each group

2.3 時(shí)鐘匹配任務(wù)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)比較 在時(shí)鐘匹配類(lèi)任務(wù)中，與YC組比較，AMC組(時(shí)鐘匹配任務(wù)：P=0.005；倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)：P=0.008)和帕金森病組(時(shí)鐘匹配任務(wù)：P=0.002；倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)：P<0.001)的反應(yīng)時(shí)間均明顯延長(zhǎng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而AMC組與帕金森病組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與帕金森病組比較，AMC組和YC組在倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中的訪問(wèn)樣本圖像AOI掃視次數(shù)(AMC組：P=0.011；YC組：P<0.001)、訪問(wèn)陣列圖像AOIs掃視次數(shù)(AMC組：P=0.023；YC組：P<0.001)和降效分?jǐn)?shù)(AMC組：P=0.017；YC組：P=0.003)均明顯減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其余各指標(biāo)組間比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(表3)。

表3 各組時(shí)鐘匹配任務(wù)的行為和眼動(dòng)指標(biāo)Tab.3 Behavioral and eye movement measures in clock-matching task of each group

2.4 動(dòng)眼肌眼動(dòng)指標(biāo)與視覺(jué)眼動(dòng)指標(biāo)的相關(guān)性對(duì)存在疾病效應(yīng)的眼動(dòng)指標(biāo)(反向掃視任務(wù)的掃視幅度與倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)的掃視次數(shù)及降效分?jǐn)?shù))進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，反向掃視任務(wù)中的掃視幅度與倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中訪問(wèn)樣本圖像AOI掃視次數(shù)(r=–0.014，P=0.785)、訪問(wèn)陣列圖像AOIs掃視次數(shù)(r=–0.025，P=0.837)及降效分?jǐn)?shù)(r=–0.031，P=0.576)均無(wú)相關(guān)性。

2.5 臨床特征與眼動(dòng)指標(biāo)的相關(guān)性 帕金森病組的臨床特征(包括疾病持續(xù)時(shí)間、抗帕金森病藥物劑量和Hoehn-Yahr分級(jí))與存在疾病效應(yīng)的眼動(dòng)指標(biāo)均無(wú)相關(guān)性。其中，疾病持續(xù)時(shí)間與反向掃視任務(wù)的掃視幅度(r=–0.093，P=0.345)及倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中的訪問(wèn)樣本圖像AOI掃視次數(shù)(r=0.087，P=0.554)、訪問(wèn)陣列圖像AOIs掃視次數(shù)(r=0.075，P=0.632)、降效分?jǐn)?shù)(r=0.124，P=0.235)均無(wú)相關(guān)性；藥物劑量與反向掃視任務(wù)的掃視幅度(r=0.105，P=0.674)及倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中的訪問(wèn)樣本圖像AOI掃視次數(shù)(r=–0.133，P=0.219)、訪問(wèn)陣列圖像AOIs掃視次數(shù)(r=–0.098，P=0.512)、降效分?jǐn)?shù)(r=–0.079，P=0.651)均無(wú)相關(guān)性；Hoehn-Yahr分級(jí)與反向掃視任務(wù)的掃視幅度(r=–0.096，P=0.313)及倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中的訪問(wèn)樣本圖像AOI掃視次數(shù)(r=0.071，P=0.683)、訪問(wèn)陣列圖像AOIs掃視次數(shù)(r=0.094，P=0.356)、降效分?jǐn)?shù)(r=0.057，P=0.802)也均無(wú)相關(guān)性。

3 討 論

本研究通過(guò)分析視覺(jué)探索過(guò)程中感興趣眼動(dòng)指標(biāo)的疾病效應(yīng)與衰老效應(yīng)，探討了帕金森病視覺(jué)探索障礙的發(fā)生機(jī)制。

3.1 衰老效應(yīng)的影響 無(wú)論在朝向還是反向掃視任務(wù)中，本研究均未觀察到衰老效應(yīng)，提示掃視能力不會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而改變，這與Bialystok等[18]的研究結(jié)果一致，但Fernandez-Ruiz等[19]則認(rèn)為在朝向掃視和反向掃視任務(wù)中均存在衰老效應(yīng)。這種差異可能與研究中使用了不同的任務(wù)范式、認(rèn)知異質(zhì)性及參與者的納入和排除標(biāo)準(zhǔn)不同有關(guān)。而時(shí)鐘匹配任務(wù)和倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中僅反應(yīng)時(shí)間存在衰老效應(yīng)，則可能與正常的老齡化過(guò)程中神經(jīng)-肌肉活動(dòng)減慢有關(guān)。

3.2 疾病效應(yīng)的影響 疾病效應(yīng)對(duì)掃視任務(wù)的影響僅與反向掃視任務(wù)的掃視幅度有關(guān)，表現(xiàn)為帕金森病患者掃視幅度降低，但朝向掃視任務(wù)中未發(fā)現(xiàn)疾病效應(yīng)的證據(jù)。這種差異可能是由于任務(wù)復(fù)雜程度或任務(wù)所需的功能域不同所致，即反向掃視任務(wù)作為記憶介導(dǎo)的掃視活動(dòng)比朝向掃視任務(wù)需要更復(fù)雜的認(rèn)知資源。帕金森病早期的病理改變主要累及黑質(zhì)和紋狀體區(qū)，由于反向掃視引發(fā)的自發(fā)性?huà)咭暬顒?dòng)發(fā)生于額葉-基底節(jié)-上丘通路，因此可出現(xiàn)部分性自發(fā)掃視能力受損；而朝向掃視任務(wù)引發(fā)的反射性?huà)咭暬顒?dòng)是經(jīng)頂葉皮質(zhì)直接投射至上丘中間區(qū)域的掃視相關(guān)腦區(qū)，在疾病早期尚未受累，故朝向掃視任務(wù)時(shí)動(dòng)眼肌能力得以保留。

本研究發(fā)現(xiàn)，倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中，訪問(wèn)樣本AOI掃視次數(shù)和訪問(wèn)陣列AOIs掃視次數(shù)及降效分?jǐn)?shù)均存在疾病效應(yīng)，表現(xiàn)為帕金森病組掃視樣本圖像AOI次數(shù)和掃視陣列圖像AOIs次數(shù)及降效分?jǐn)?shù)均高于AMC組和YC組；而時(shí)鐘匹配任務(wù)的各項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)均未發(fā)現(xiàn)疾病效應(yīng)證據(jù)。鑒于倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)需要受試者將刺激目標(biāo)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)180°的心理圖像，相當(dāng)于引入了額外的空間成分，故在2個(gè)結(jié)構(gòu)相似但認(rèn)知復(fù)雜程度不同的任務(wù)中，這種差異可能和與帕金森病病理機(jī)制有關(guān)的認(rèn)知功能改變存在潛在的關(guān)系，即認(rèn)知正常的帕金森病患者的掃視行為異?？赡苁穷A(yù)測(cè)其認(rèn)知損害的指標(biāo)，可對(duì)已經(jīng)存在的細(xì)微但無(wú)法通過(guò)認(rèn)知篩查發(fā)現(xiàn)的視覺(jué)認(rèn)知、執(zhí)行功能或注意力受損進(jìn)行早期識(shí)別，但尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

本研究還發(fā)現(xiàn)，反向掃視任務(wù)的掃視幅度與倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中存在疾病效應(yīng)的3個(gè)指標(biāo)(訪問(wèn)樣本圖像AOI掃視次數(shù)、訪問(wèn)陣列圖像AOIs掃視次數(shù)及降效分?jǐn)?shù))均無(wú)相關(guān)性，提示倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中表現(xiàn)出的疾病效應(yīng)并不能用動(dòng)眼肌功能障礙來(lái)解釋。在倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中，帕金森病組訪問(wèn)樣本AOI的掃視次數(shù)、訪問(wèn)陣列AOIs的掃視次數(shù)及降效分?jǐn)?shù)均明顯高于AMC組和YC組，說(shuō)明帕金森病患者在高認(rèn)知負(fù)荷條件下采取了效率較低的探索策略，即多次重復(fù)訪問(wèn)不正確區(qū)域，故而需要進(jìn)行更多的探索性眼球運(yùn)動(dòng)才能夠做出決策以完成任務(wù)。在要求對(duì)多個(gè)對(duì)象進(jìn)行識(shí)別的任務(wù)中，將刺激陣列的新信息與作為模板的樣本信息進(jìn)行比較，需要在工作記憶中恰當(dāng)?shù)乇４婺０逍畔ⅲ虼斯ぷ饔洃浵到y(tǒng)需要被激活。當(dāng)受試者不能有效保存和維持樣本信息和刺激信息的視覺(jué)圖像時(shí)，將導(dǎo)致完成任務(wù)的效率降低，即訪問(wèn)樣本圖像AOI和陣列圖像AOIs的掃視次數(shù)增加及重復(fù)地訪問(wèn)不正確信息。因此，倒轉(zhuǎn)時(shí)鐘匹配任務(wù)中表現(xiàn)的疾病效應(yīng)提示帕金森病患者完成任務(wù)的低效性與工作記憶和信息處理能力障礙有關(guān)，這也支持了Grogan等[20]提出的帕金森病患者視覺(jué)工作記憶功能受損的觀點(diǎn)。而在時(shí)鐘匹配任務(wù)中未發(fā)現(xiàn)疾病效應(yīng)的原因則可能是由于其對(duì)工作記憶的需求較少。

盡管存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)范式及檢測(cè)指標(biāo)的不同，但本研究結(jié)果與Nagai等[16]的研究結(jié)果基本一致，即帕金森病患者的動(dòng)眼肌功能和視覺(jué)信息處理功能均受損，而差異僅在于數(shù)據(jù)分布的不同。Nagai等[16]發(fā)現(xiàn)，朝向掃視任務(wù)與時(shí)鐘匹配任務(wù)的各項(xiàng)指標(biāo)均呈偏態(tài)分布，而本研究中僅朝向掃視任務(wù)與時(shí)鐘匹配任務(wù)的準(zhǔn)確率呈負(fù)偏態(tài)分布，其余指標(biāo)均呈正態(tài)分布。這既可能是更多數(shù)量的受試者(不論組別)在低認(rèn)知需求下可以更準(zhǔn)確完成任務(wù)的直觀證據(jù)，也可能是由于樣本量相對(duì)較少所致。因此，本研究認(rèn)為，眼動(dòng)行為具有客觀性、穩(wěn)定性和可重復(fù)性，不易受到其他因素的干擾。

3.3 帕金森病患者的視覺(jué)探索障礙 本研究中，時(shí)鐘匹配類(lèi)任務(wù)的眼動(dòng)指標(biāo)存在疾病效應(yīng)和衰老效應(yīng)的雙重證據(jù)，而掃視類(lèi)任務(wù)的眼動(dòng)指標(biāo)僅存在疾病效應(yīng)證據(jù)，但兩類(lèi)任務(wù)中存在疾病效應(yīng)的指標(biāo)間無(wú)相關(guān)性，說(shuō)明帕金森病視覺(jué)探索障礙是視覺(jué)信息處理功能失調(diào)和動(dòng)眼肌功能障礙共同作用所致，疾病效應(yīng)和衰老效應(yīng)可能對(duì)視覺(jué)探索過(guò)程產(chǎn)生不同性質(zhì)的影響。盡管在兩類(lèi)任務(wù)中存在掃視幅度、掃視次數(shù)及探索策略的疾病效應(yīng)，但準(zhǔn)確率的差異未發(fā)現(xiàn)疾病效應(yīng)，表明認(rèn)知正常的帕金森病患者盡管可能已經(jīng)存在不完全性執(zhí)行功能、記憶、視覺(jué)空間或視覺(jué)感知缺陷[21]，但尚可通過(guò)對(duì)任務(wù)過(guò)度學(xué)習(xí)的代償機(jī)制以保證準(zhǔn)確率。但隨著病情進(jìn)展，則可能表現(xiàn)出記憶、注意和執(zhí)行能力等方面的差異，在視覺(jué)空間和視覺(jué)感知任務(wù)上的錯(cuò)誤率也更高[10]。這種隨病程延長(zhǎng)而顯示出的差異可能與帕金森病Braak病理分期[22]有關(guān)，由于多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行性缺失使黑質(zhì)網(wǎng)狀部γ-氨基丁酸能神經(jīng)纖維對(duì)上丘的抑制作用減弱，皮質(zhì)及皮質(zhì)下眼動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)損傷導(dǎo)致個(gè)體在執(zhí)行自主掃視意圖時(shí)，需要在每個(gè)位置花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間注視目標(biāo)來(lái)提取足夠的視覺(jué)信息，間接引起了掃視時(shí)間減少和掃視幅度下降，表現(xiàn)為多個(gè)短暫低振幅掃視集合，即本研究中掃視次數(shù)增多和掃視幅度下降的結(jié)果。而由于病程處于Braak病理第3或4期，新皮質(zhì)功能尚未受累，故可通過(guò)更多次數(shù)的反復(fù)掃視行為糾正在視覺(jué)任務(wù)中的錯(cuò)誤傾向。而病情進(jìn)展至Braak病理第5或第6期時(shí)，新皮質(zhì)進(jìn)行性廣泛受累，認(rèn)知受損，精神行為異常等癥狀將逐漸出現(xiàn)并進(jìn)行性加重。

人眼通過(guò)掃視活動(dòng)以目標(biāo)導(dǎo)向的方式將靶目標(biāo)反射的光線(xiàn)投射至視網(wǎng)膜中央凹，以便迅速和準(zhǔn)確地理解視覺(jué)環(huán)境。精確的空間掃視行為受到額葉眼域、輔助眼域、頂葉眼域，以及前額葉和后頂葉皮質(zhì)區(qū)域的影響，可將視覺(jué)信息傳遞至進(jìn)行視覺(jué)感知和視覺(jué)空間處理的高級(jí)視覺(jué)中心，再通過(guò)上丘、丘腦和基底神經(jīng)節(jié)投射到與眼球掃視運(yùn)動(dòng)有關(guān)的腦干下部區(qū)域[23]。當(dāng)帕金森病病理改變累及這些區(qū)域時(shí)，患者將逐漸出現(xiàn)視覺(jué)空間、視覺(jué)感知、執(zhí)行功能，以及注意和記憶領(lǐng)域的損傷。由于視覺(jué)探索過(guò)程中掃視行為和視覺(jué)空間輸入與運(yùn)動(dòng)輸出的整合是在相鄰皮質(zhì)區(qū)域進(jìn)行的，有效視覺(jué)探索策略中斷可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥，如視覺(jué)誘導(dǎo)的步態(tài)凍結(jié)、轉(zhuǎn)向困難和跌倒。有研究證實(shí)，轉(zhuǎn)向不但涉及眼球運(yùn)動(dòng)和頭部運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜整合，還包括軀干旋轉(zhuǎn)和步態(tài)的共同協(xié)作[24]，老年人跌倒的風(fēng)險(xiǎn)與水平掃視起始和抬腳行為之間的延遲有關(guān)[25]。步態(tài)凍結(jié)通常也是由于轉(zhuǎn)向困難所致，進(jìn)而引起側(cè)傾摔倒[26]。早期帕金森病患者已經(jīng)存在掃視行為起始及控制障礙，因而在靜態(tài)條件下，掃視活動(dòng)可作為即時(shí)轉(zhuǎn)向行為的預(yù)測(cè)指標(biāo)[27]。在更復(fù)雜的自然條件下，如在認(rèn)知受到干擾時(shí)的行走和轉(zhuǎn)向，帕金森病患者在轉(zhuǎn)向前進(jìn)行早期“有效預(yù)備”的掃視次數(shù)將明顯減少，這種差異與認(rèn)知能力下降呈正相關(guān)[28]。本研究中帕金森病組掃視幅度、掃視次數(shù)和探索效率的變化與上述結(jié)果一致，因此可能對(duì)早期預(yù)測(cè)帕金森病的運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。未來(lái)可考慮采用包括在行走過(guò)程中使用便攜式眼球跟蹤設(shè)備等“動(dòng)態(tài)”方式對(duì)視覺(jué)探索的“靜態(tài)”參數(shù)進(jìn)行評(píng)估以驗(yàn)證這一假設(shè)。

3.4 局限性 本研究存在以下局限性：(1)樣本量相對(duì)較少，未來(lái)可擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)果。(2)帕金森病組患者均正在接受抗帕金森藥物治療，這些藥物可能通過(guò)興奮多巴胺能系統(tǒng)或抑制膽堿能系統(tǒng)影響個(gè)體的運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能[29]。盡管研究中左旋多巴當(dāng)量日劑量與眼動(dòng)指標(biāo)間不存在相關(guān)性，但并不能完全排除抗帕金森藥物的影響，如服藥與試驗(yàn)之間的間隔時(shí)間不同對(duì)眼球運(yùn)動(dòng)的潛在影響。下一步應(yīng)考慮設(shè)置未服用藥物的帕金森病組進(jìn)行對(duì)照。(3)鑒于客觀條件限制，本研究?jī)H設(shè)置了帕金森病組(年齡>60歲)、AMC組及YC組，如能增加青中年帕金森病組，通過(guò)析因設(shè)計(jì)分析疾病效應(yīng)、衰老效應(yīng)以及二者間的交互作用，將能更好地保證試驗(yàn)結(jié)果的全面性與均衡性。(4)未對(duì)帕金森病認(rèn)知功能與眼動(dòng)特征的連續(xù)變化進(jìn)行縱向觀察。未來(lái)可進(jìn)行前瞻性隊(duì)列研究，縱向監(jiān)測(cè)視覺(jué)探索參數(shù)及掃視參數(shù)，這也可能是評(píng)估新型抗帕金森病藥物反應(yīng)的新方法。

綜上所述，本研究以視覺(jué)、認(rèn)知和動(dòng)眼肌功能的共定位效應(yīng)為基礎(chǔ)，對(duì)視覺(jué)探索任務(wù)中動(dòng)眼肌功能和視覺(jué)信息處理過(guò)程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，帕金森病病理改變不但可以影響動(dòng)眼肌功能，還可導(dǎo)致利用心理圖像進(jìn)行視覺(jué)信息加工的過(guò)程受損；帕金森病患者的視覺(jué)探索障礙是由視覺(jué)信息處理功能失調(diào)和動(dòng)眼肌功能障礙共同作用引起的，疾病效應(yīng)和衰老效應(yīng)對(duì)視覺(jué)探索過(guò)程存在不同性質(zhì)的影響。本研究還為使用非語(yǔ)言方式即通過(guò)對(duì)神經(jīng)或精神疾病患者聯(lián)合應(yīng)用時(shí)鐘匹配類(lèi)任務(wù)和掃視類(lèi)任務(wù)比較視覺(jué)探索策略和眼動(dòng)肌參數(shù)以探討中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理生理學(xué)機(jī)制提供了新思路。