首發未治療精神分裂癥患者視覺引導眼跳中速度非對稱與眼跳幅度相關性研究

王 晨，王克永，謝新暉，朱春燕，張 蕾，孔曉明

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首發未治療精神分裂癥患者視覺引導眼跳中速度非對稱與眼跳幅度相關性研究

王 晨1，王克永2，謝新暉3，朱春燕1，張 蕾1，孔曉明2

目的 探討視覺引導眼跳中速度非對稱性與眼跳幅度相關性在首發未治療精神分裂癥患者和健康者中的差異。方法 選取符合ICD-10診斷標準的首發、未治療的精神分裂癥患者30例，同時選取匹配的正常對照組30例，分別進行視覺引導眼跳檢查。計算眼跳的加速度非對稱指數（AAI），并計算AAI與眼跳幅度的相關系數Raa。然后組間進行主序列分析，比較眼跳加速度峰值、減速度峰值等與眼跳幅度之間的一般線性關系，并進一步比較組間的Raa。結果 精神分裂癥組Raa值低于正常對照組（Z=-3.567，P ＜0.01）。結論 Raa可作為精神分裂癥輔助診斷的一種生物學指標。

精神分裂癥；眼動追蹤；診斷

網絡出版時間：2016-6-6 13：52：32 網絡出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160606.1352.046.html

1908年精神分裂癥患者存在眼動追蹤能力的損害（eye tracking dysfunction，ETD）首次被報道［1］。至1973年Holzman et al［2］用眼動電圖的方法，精確記錄到精神分裂癥患者追蹤眼動的動態變化，確認了Diefendorf的研究結果。學者開始對眼動追蹤進行大量研究。精神分裂癥患者在平滑追蹤眼動、反向眼跳眼動以及探索性眼動中存在異常［3-4］。在視覺引導眼跳中，眼跳速度有不對稱性［5］。隨著眼動檢測設備和技術的革新，對眼動的神經生理機制有了更進一步的了解。眼動研究成為考察精神分裂癥患者精神癥狀和神經生理機制之間關系的一種無創而有效的方式。該研究探討視覺引導眼跳中，速度非對稱性與眼跳幅度相關系數在首發未治療精神分裂癥患者和健康者中的差異。

1　材料與方法

1.1病例資料 采用隨機抽樣方法，以合肥市第四人民醫院門診首診患者為研究對象，選取符合入組標準的對象；同時，隨機選取本市健康成人志愿者作為正常對照組。

精神分裂癥組入組標準：①符合國際疾病及有關健康問題分類第十版（the international statistical classification of diseases and related health problems 10th revision，ICD-10）中精神和行為障礙分類精神分裂癥診斷標準；②為首發的未服用過抗精神病藥物的精神分裂癥患者；③裸眼視力正常，視力的標準為視力表5.0以上；④智力正常，使用簡明智力篩查量表進行檢測，結果為正常范圍；⑤能配合眼動追蹤實驗。排除標準：①屈光不正、斜視、散光、弱視等眼科疾病；②合并腦器質性疾病及腦外傷；③合并其他類型精神疾病。正常對照組入組標準：①裸眼視力正常，視力標準為視力表5.0以上；無屈光不正、散光、斜視、弱視等眼科疾病；②無神經精神疾病病史；③無相關家族遺傳史；④無精神活性物質濫用史。

實際精神分裂癥組共30例患者入組，其中男16例，女14例，年齡19～42（24.9±5.3）歲，病程1.2～8.5（6.6±3.5）個月，偏執型21例，未定型為9例。正常對照組共30例本市健康成人志愿者入組，其中男15例，女15例，年齡20～35（26.1± 5.8）歲。兩組間在年齡、性別等差異無統計學意義。被試者均為自愿參與本研究并且簽署了知情同意書。

1.2眼動追蹤研究方法

1.2.1實驗儀器與范式 眼動追蹤儀采用德國SMI公司的Hi-speed眼動儀，通過一套紅外瞳孔追蹤攝像設備自動記錄分析，實驗記錄被試者的單眼數據。首先，與受試者溝通數分鐘，告知檢查的基本原理，說明此項檢查持續時間短，無不適，讓其舒適的坐于測試椅上，將下巴放置在安裝了紅外燈和攝像頭的托架上，注意前方計算機屏幕中顯示的范式。測試人員通過iView PC測試計算機控制范式并采集分析受試者眼動數據。實驗程序采用德國SMI公司的配套眼動實驗程序軟件Experiment Center 3.0編寫。采用最精確的13點校正，當校正精度和重測精度均小于1°時進行下一步實驗。刺激呈現在一臺分辨率為1 280×1 024像素的LCD顯示器上，屏幕距離被試約60 cm。實驗范式為基本的視覺引導眼跳范式。刺激為在灰色平面上在隨機的位置上顯示一個視角約為1度的黑色圓點，持續時間隨機為1 000～1 500 ms。指導語為要求受試者對圓點保持注視。由此范式引導被試眼球做出視覺引導眼跳。共10個練習試次和100個正式試次，只有正式試次的結果納入統計。

1.2.2眼跳數據采集 眼動數據采用德國SMI公司配套的Be Gaze 3.0軟件離線分析。判斷眼跳的速度閾值參數設置為＞40°/s。采集的眼跳數據有眼跳幅度（Amplitude）、持續時間（Saccade Duration）、眼跳的峰值速度（Peak Velocity）、平均速度（Velocity Average）、峰值加速度（Acceleration Peak）、峰值減速度（Deceleration Peak）。去除3°以下的眼跳，只選擇每一個試次的第一次眼跳，然后將數據導入Excel 2013中進行后處理。

1.2.3眼跳數據的后處理 個體的眼跳數據處理方法引用自謝新輝等［6］的研究。

以上公式計算加速度非對稱指數（acceleration asymmetry index，AAI），該指數為一次眼跳過程中加速度和減速度之差與加速度和減速度之和的比值。因為加（減）速度是速度曲線的導數（也即斜率），反應的是速度的變化率，而AAI從速度曲線斜率的角度反映了該曲線的不對稱性。

然后將被試者的眼跳數據導入SPSS 21.0統計軟件包進行進一步統計分析。數據導入后計算每一個被試的Raa（relation of amplitude and AAI）值。公式同樣引用自謝新輝等［6］的研究。

Raa值的本質是每個被試者的眼跳幅度與AAI的Spearman相關系數。每一個被試者均可以計算得到一個Raa值和相應的P值。

1.2.4眼跳數據檢驗 進行主序列分析，令眼跳最高速度與眼跳幅度滿足主序列方程（公式-3），方法引用自Balon et al［5］的研究。

其中，Vmax為擬合的漸進峰值速度，c為常數。通過對不同被試數據的擬合后對Vmax和c的組間檢驗來了解患者眼跳系統關于速度-幅度關系的異常。使用一般線性模型（GLM）考察兩組間AAI的差異，其中AAI、加速度峰值和減速度峰值作為因變量，最高速度、眼跳時長、眼跳幅度作為協變量。組間比較采用Bonferroni法矯正，并使用Mann-Whitney U檢驗來考察Raa值在組間的差異。

1.3統計學處理 采用SPSS 21.0統計軟件包對數據進行錄入和分析。統計學方法按需采用，其中包括一般線性模型分析、Mann-Whitney U檢驗等。

2　結果

2.1主序列分析結果 正常對照組的Vmax值為469.157（95%CI=458.708～479.605），精神分裂癥患者為484.039（95%CI=470.252～497.819），組間差異無統計學意義。正常對照組的曲線擬合方程為：^y=469.157×［1-EXP（-^x/8.800）］，R2= 0.704；精神分裂癥組的曲線擬合方程為^y= 484.039×［1-EXP（-^x/8.755）］，R2=0.624。兩組分別的擬合曲線見圖1。

圖1　擬合曲線

2.2一般線性模型分析結果 當Amplitude= 11.446，Peak Velocity=326.529，Duration=63.01時，正常對照組的加速度峰值均值大于精神分裂癥組均值，組間差異無統計學意義（P=0.663）；正常對照組的減速度峰值均值絕對值小于精神分裂癥組，組間差異有統計學意義（P=0.004）；正常對照組AAI值大于精神分裂癥組（P=0.017）。見表1。

表1　一般線性模型分析下各眼跳數據結果組間關系

2.3Raa的組間比較 正常對照組的Raa值為（0.579±0.171），精神分裂癥組為（0.346± 0.188），Mann-Whitney U檢驗組間差異有統計學意義（Z=-3.567，P＜0.01）。見圖2。

圖2　Raa的分析結果

3　討論

眼跳是由位置信息引導的非連續、跳躍式的快速眼球運動。控制眼跳主要是分布于腦橋網狀結構的腦干眼動核團［7］，其中眼跳爆發神經元在眼球運動調控過程中起重要作用。眼跳爆發神經元受丘腦的控制，通過投射機制將興奮或抑制性運動信號發送至控制眼球肌肉的運動神經元，引發眼跳。另一方面，Baloh et al［5］發現眼跳過程不是勻速變化，其速度的增減不是對稱的，具體表現為在眼跳的起始階段，速度在較短的時間增加至最大速度，在眼跳的后半段，速度緩慢地減慢。隨著眼跳幅度的增加，不對稱性將會增加，眼跳曲線向左傾斜。而精神分裂癥是一種累及中樞神經系統功能的疾病，可使追蹤眼動機能受到損傷，呈現不同程度的追蹤眼動障礙。本研究首發未服藥精神分裂癥患者眼跳速度與眼跳幅度均存線性關系，眼跳最快速度與正常人差異無統計學意義。但精神分裂癥組減速度峰值及AAI與正常對照組差異有統計學意義。眼跳曲線更加向右側傾斜。各研究者對精神分裂癥患者眼追蹤機能異常的機制提出過若干假設，如精神分裂癥的知覺障礙［8］、注意障礙［9］等，這個現象的生理意義以及其病理機制仍然沒有一個明確的解釋。但是學者［10］對精神分裂癥患者不同方向眼動追蹤異常及與關聯腦區的研究，認為眼動有助于理解精神分裂癥患者的認知功能障礙以及其病理生理機制。眼動異常指標可作為一項強有力的預測指標。

研究［6，11］對用藥后精神分裂癥患者的眼動追蹤能力進行探討，提出兩種不同的算法；一種是基于時間的算法，另一種是基于加速度的算法去描述速度曲線的偏倚度。建立Raa指標評估AAI和眼跳幅度直接的相關性。之前的研究納入實驗對象是經治療后的精神分裂癥患者，不能排除抗精神病藥物對眼動追蹤能力的影響。有學者質疑精神分裂癥患者所呈現的追蹤眼動缺陷是否基于抗精神疾病藥物的影響。研究［12］顯示某些抗精神病藥物可能引起眼動監測結果不同。而巴比妥類安眠藥［13］、酒精類［14］可引起眼動追蹤異常。但是，上世紀初抗精神病藥物尚未問世前，Diefendorf et al即報告精神分裂癥存在眼追蹤障礙。針對精神分裂癥患者直系親屬或癥狀緩解后停藥的精神分裂癥患者發現其同樣高頻度地呈現眼動追蹤異常［12］。本研究對象均為首發未服用抗精神病藥物的精神分裂癥患者，結果表明Raa在兩組間差異有統計學意義。說明精神分裂癥的眼追蹤缺陷可能與抗精神病藥物無關，這種缺陷是該病癥的本質反應。

本研究患者均來自門診，因需要患者能夠理解指導語，并需要被試者良好的配合以在實驗過程中保持頭部的固定，入組患者受到一定限制。期望在以后的研究中逐漸擴大被試范圍，包括不同精神科疾病以及樣本量。

本研究主要探討了在基本的視覺引導眼跳任務中，首診未治療精神分裂癥患者和正常人群中關于眼跳加速度與減速度之差和眼跳幅度之間的相關性的區別。Raa值在兩組被試間差異有統計學意義，這提示Raa作為對精神分裂癥的一種輔助診斷的生物學指標的潛在可能性。

［1］Diefendorf A R，Dodge R.An experimental study of the ocular reactions of the insane from photographic records［J］.Brain，1908，31：451-89.

［2］Holzman P S，Proctor L R，Hughes D W.Eye tracking patterns in schizophrenia［J］.Science，1973，181（4095）：179-81.

［3］Abel L A，Ziegler A S.Smooth pursuit eye movements in schizophrenics-what constitutes quantitative assessment［J］.Biol Psychiatry，1988，24（7）：747-61.

［4］Kojima T，Matsushima E，Ando K，et al.Exploratory eye movements and neuropsychological tests in schizophrenic patients［J］. Schizophr Bull，1992，18（1）：85-94.

［5］Balon R W，Sills A W，Kumlry W E，et al.Quantitative measurement of saccade amplitude，duration，and velocity［J］.Neurology，1975，25（11）：1065-70.

［6］謝新暉，劉曉慧，王 晨，等.精神分裂癥患者在視覺引導眼跳中速度非對稱性與眼跳幅度的相關分析［J］.中華精神科雜，2014，47（5）：276-80.

［7］Strassman A，Highstein S M，McCrea R A.Anatomy and physiology of saccadic burst neurons in the alert squirrel monkey.I.Excitatory burst neurons［J］.J Comp Neurol，1986，249（3）：337 -57.

［8］Holzman P S，Kringlen E，Levy D L，et al.Abnormal-pursuit eye movements in schizophrenia.Evidence for a genetic indicator ［J］.Arch Gen Psychiatry，1977，34（7）：802-5.

［9］Brezinova V，Kendell R E.Smooth pursuit eye movements of schizophrenics and normal people under stress［J］.Br J Psychiatry，1977，130：59-63.

［10］Leigh R J，Kennard C.Using saccades as a research tool in the clinical neurosciences［J］.Brain，2004，127（Pt 3）：460-77.

［11］孔曉明，謝新暉，王 晨，等.精神分裂癥患者視覺引導眼跳中速度非對稱與眼跳幅度的相關性研究［J］.中華行為醫學與腦科學雜志，2015，24（2）：146-8.

［12］Chen Y，Levy D L，Sheremata A.Effects of typical，atypical，and no antipsychotic drugs on visual contrast detection in schizophrenia ［J］.Am J Psychiatry，2003，160（10）：1795-801.

［13］Holzman P S，Levy D L，Uhlenhuth E H.Smooth-pursuit eye movements，and diazepam，CPZ，and secobarbital［J］.Psychopharmacologia，1975，44（2）：112-5.

［14］Levy D L，Lipton R B，Holzman P S.Smooth pursuit eye movements：effects of alcohol and chloral hydrate［J］.J Psychiatr Res，1981，16（1）：1-11.

The correlation of amplitude and velocity asymmetry during visually guided saccade in first-episode schizophrenia patients

Wang Chen1，Wang Keyong2，Xie Xinhui3，et al
（1Dept of Medical Psychology，Anhui Medical University，Hefei 230032；2Dept of Psychiatry，Anhui Mental Health Center，Hefei 230022；3Dept of Psychiatry，Shenzhen Kangning Hospital，Shenzhen 518000）

Objective To explore the eye tracking dysfunction of schizophrenia，and to discuss the differences between the correlation of speed asymmetry and amplitude of visually guided saccade for first period schizophrenic and the healthy.Methods Visually guided saccade was checked on 30 first-episode schizophrenia patients who met the criterion of ICD-10 as research group and 30 matched normal participated in control group.First，the acceleration asymmetry index（AAI）of each saccade was calculated；then，main sequence was taken in the two groups，and the general linear relation between acceleration peak，deceleration peak with amplitude of each participants was calculated；third，the Raa values of first-episode schizophrenia and normal control group were compared.Results Compared with normal control group，Raa values of schizophrenia group were significantly lower（Mann-Whitney U test，Z=-3.567，P＜0.01）.Conclusion The finding suggests that Raa would be a potential biological marker to schizophrenia patients.

schizophrenia；eye tracking；diagnosis

R 749.3；R 44

A

1000-1492（2016）07-1023-04

2016-03-23接收

安徽省自然科學基金（編號：1308085QH148）

1安徽醫科大學醫學心理系，合肥 2300322安徽醫科大學精神衛生臨床學院，安徽省精神衛生中心，合肥 2300223深圳康寧醫院暨深圳市精神衛生中心，深圳 518000

王 晨，女，碩士研究生；王克永，男，教授，主任醫師，碩士生導師，責任作者，E-mail：wky99@126.com謝新輝，男，醫師，碩士，責任作者，E-mail：xxh.med@ gmail.com