視知覺訓練系統在弱視治療中的研究進展

王嘉慶

(鄭州王士營養軟件研究中心，河南 鄭州 450052)

0 引言

弱視是兒童最常見的造成視覺損害異常的眼病，3歲至6歲這段時期被稱為視力發育的關鍵期，調查研究發現在我國人群弱視患病率約為3%[1]。弱視由于視覺神經傳導通路的異常改變從而導致單眼或雙眼視力低下[2]。由于患眼經眼部結構正常，但無法經光學方法給予矯正，患眼常常表現為視覺功能受損[3]。若早期得不到診斷和治療將隨年齡增加出現視覺損害發展更差[2]，并且可能會造成患者出現學習低下、性格自卑沮喪等身心傷害。1960年Drever[4]首次提出了知覺學習，視知覺學習是指通過特定的視知覺任務訓練來提高視覺系統對外界信息感知能力的方法。2011年弱視診斷專家共識明確了視知覺學習、虛擬現實在弱視治療中的作用[5]。近年來通過視覺研究發現[6]，視知覺學習不但可以改善和提高弱視、斜視等患者的視覺功能，并且隨著視覺科學、認知神經學科、計算機技術以及磁共振成像技術的發展及在眼科疾病方面的應用，視知覺學習的相關基礎理論研究隨之深入和取得進展，視知覺訓練系統開始延到臨床應用上。現筆者就視力發育關鍵期、視知覺學習的研究、訓練系統在弱視治療中的應用進行綜述。

1 視力發育關鍵期

雙眼視功能是出生后隨著雙眼的視物習慣逐漸發育形成的，目前認為視覺發育的關鍵期是0-3歲，敏感期是12歲之前，研究顯示弱視很少發生于6歲以后兒童[7]。2004年美國預防醫學工作組發布關于兒童視覺損害篩查的建議聲明[8]，建議年齡小于5歲兒童均應接收視覺篩查以發現兒童弱視、斜視及視力的損害。2013年我國國家衛生和計劃生育委員會發布的兒童眼及視力保健技術規范[9]，建議要求應對0-6歲兒童進行視力評估、眼部檢查以及相關眼病進行篩查。建議健康兒童生后28-30天首次相關眼病進行篩查，要求在3、6、12月齡和2、3、4、5、6歲健康體檢同時進行階段性視力檢查、眼病篩查。對于具有眼病高危因素的新生兒盡早要求眼科醫師進行檢查；對于早產兒和低出生體重嬰兒，在出生后4-6周或矯正胎齡32周時第一次眼底篩查應該由眼科醫生進行。通過視力檢查、眼部檢查、相關眼病的篩查以及眼健康宣教，早期通過篩查能夠發現許多眼病會引起雙眼視覺功能異常，影響兒童視覺發育的眼病如屈光參差、弱視、斜視、白內障、青光眼、眼底發育不良病變等。通過及早發現、盡早轉診、準確診斷或及時矯治，可以起到早預防和早控制眼病的發展，從而兒童視功能得以保護和促進正常發育，因此早檢查和篩查、早發現和早治療是治療弱視成功的關鍵。

外界同一物體經兩眼分別投入到黃斑中心凹，引起的神經沖動經傳入到大腦視覺皮層高級中樞，從而融合成完整且有立體感的物像，并具有精確的空間位置定位的功能，稱之為雙眼視覺[10]。兒童視力在視覺發育期間，如果因先天性或后天性兒童眼病，使外界因素干擾光線進入眼球不能在視網膜聚集，從而造成視覺細胞有效刺激量不足，將會影響視覺功能正常發育而出現視力低下[11]。它反映了當生命早期正常的視覺發育受到破壞時可能發生的廣泛的神經、知覺、動眼和臨床異常，從而導致視皮層的異常發育引起弱視。弱視不但影響患者的視力，同時也可導致患者的雙眼視功能異常如立體視覺等。

2 視知覺學習的研究

知覺學習是指通過訓練來提高執行特定知覺任務的能力[12]。Wiesel和Hubel[13-14]通過研究首次提出了雙眼的皮層傳入的競爭性抑制機制，將弱視的發病部位定位在初級視皮層(V1區)。近年來隨著腦視覺科學及雙眼視神經機制基礎的深入研究，弱視的檢查及治療有了新的突破和進展，研究認為弱視的本質在結構上是一個雙眼的問題，因此引出了弱視的雙眼視治療，這種方法通過聯合知覺學習訓練，可以不斷改善和提高雙眼的視功能[15]。

弱視治療的新進展是運用新的基于神經缺損生物模型的雙眼間關系的檢查[6]，心理物理學研究及動物實驗證實[16-17]：視覺處理是“從下到上”。屈光參差性弱視在枕葉的視皮層、頂葉以及顳葉幾個不同區域，都有大腦皮層興奮，但弱視眼比正常眼的興奮區域明顯低。說明弱視眼的視覺通路以及視覺皮層沒有足夠的刺激來源，功能上也會相對減弱。國內外一些研究通過動物建立視知覺學習模型，研究發現當獼猴進行辨別訓練與行為學訓練時，V1區和V4區神經元反應諧調曲線伴有特異性改變[18-20]。在運動方向辨別任務時獼猴的視皮層內發生改變的神經元主要位于決策相關的LIP區。2011年研究顯示弱視神經缺損可能同時出現在V1區與V2區[21]。

2015年Zekis[22]的研究提出V5是知覺信息和運動信息交匯傳導的視覺信息中心，在這里經交集連接初級視覺皮層和高級視覺皮層。該中心為斜視神經缺陷提供了從高級(立體視及更多雙眼層面)和低級(視力等單眼層面)的雙向功能通路修復。大腦處理視覺信息是從視網膜產生，通過視神經傳遞到外側膝狀體進行初級信息加工，最后通過等級加工和功能特化將信息整合到視覺中心，分析反應后在大腦成像。CAM是基于這種知覺學習理論的弱視應用到臨床治療的方式[23]。視覺信息加工有兩個通路[5]：分別為腹側和背側通路，負責不同的視覺信息處理。腹側通路被稱為“內容通路-司知覺視覺”，知覺判斷的最終輸出是通過對視覺信息中的形狀、顏色、大小等特征的加工處理。背側通路被稱為“空間通路-司運動視覺”，視覺運動控制的最終輸出是通過對視覺信息中的位置、空間、運動等信息的加工。近來研究表明，猴的部分視皮層的腹側通路神經元也受運動知覺的調控[24]，而背側通路有許多神經元受形狀知覺的調控。神經心理學的研究表明當背側視覺通路受損可導致整體形狀感知力降低[25]，基于這個視覺-運動整合理論的作為基礎研究，因此視知覺是腦科學的重要領域，是理解大腦與人類認知的突破點[26]。

3 視知覺學習訓練系統的應用

基于軟件的弱視重復的視覺任務訓練可以刺激并激發視覺系統的可塑性[27]。大腦視覺皮質接收來自雙眼不同的視差信息后，在正常的眼位以及正常的大腦認知功能前提下，通過一系列信息加工處理，將其融合為具有三維立體感知的能力即為立體視。隨著弱視神經缺陷的深入研究，弱視除視力受損外，還存在顯著的雙眼視交互抑制、眼位分離、注視性質不穩定、立體視深度知覺受損或缺失等[5]。弱視的神經功能缺陷不僅影響視知覺，同時也影響視覺運動[28]。林楠等[29]觀察一組弱視伴屈光參差兒童的知覺眼位和注視穩定性，結果表明，弱視患者的大腦視覺感知水平降低了對眼位控制的能力，兒童注視穩定性發生異常。

目前一些針對斜弱視進行視覺訓練的軟件中，采用了包含知覺優勢的檢測程序和能改善知覺抑制，重塑雙眼知覺平衡與立體視的訓練程序。根據一些臨床研究，屈光參差型弱視患兒由于單眼視網膜影像模糊而出現立體視覺損害[30]，只有21.21%的屈光不正型弱視患者治愈后達到正常立體視覺[31]，通過單眼視力訓練來提高和改善雙眼視功能的最終效果并不佳[32-33]，因此在弱視的治療中，應當使用不同的訓練項目進行協助以幫助雙眼視功能的恢復和視力的提高。Levi等研究[34]認為弱視是視覺缺失和視皮質生理學改變所致視覺系統的異常發育，知覺學習訓練通過減少神經干擾和(或)對刺激信息的重調和加權提高信息的利用率，進而刺激大腦皮質的發育，使得視覺功能改善和恢復。通過基于側向交互、空間整合等原理設計的感知覺學習的研究已證實[35]，可通過改善腦視覺認知功能，進一步提高立體視缺損個體的立體視功能。

視知覺訓練系統內容較為全面，包括紅閃、對比敏感度、脫抑制、雙眼同時視、融合視、立體視訓練模式等，視知覺訓練系統的訓練研發基于借助網絡平臺以及有趣的游戲模式，并且系統可以依據患者雙眼視覺功能的特征進行個性化訓練模式選擇，提高弱視患者的視覺功能如游標視力、位置視力、對比敏感度、一級和二級字母確認，立體視、視覺計數等[34,36]。單眼屈光參差性弱視患者在接受弱視知覺學習后經功能性磁共振成像檢查顯示研究報告，結合知覺學習的腦功能成像研究發現，知覺學習可導致正常成人視覺系統中腦區功能重構[30,37]。Li等[38]采用分視刺激的知覺學習來治療成人弱視，該種方法通過調控降低眼間抑制，成人在治療后不但視力有所提高，同時立體視也得到提高并保持。知覺學習訓練不但可以成功的使視覺系統恢復，還可以重建未發育完善的視覺功能。因此，隨著視知覺技術的研究與軟件開發，視知覺訓練系統逐漸應用于治療斜弱視的領域。

隨著神經視覺科學的不斷發展，通過弱視模型的研究及分析，能夠全面了解弱視的大腦皮層不同區域功能的狀況，促進弱視神經機制方面的研究，研發針對不同知覺缺陷的檢測和訓練程序，從視覺神經系統發育方面來闡述弱視的發生發展機制，促進建立弱視患者健全的雙眼視功能康復，應用特定的知覺學習訓練軟件的開發，結合虛擬現實技術的臨床應用，有望為弱視治療開拓新的治療途徑。