知覺學習在弱視治療中的應用

吳曉彤，畢愛玲，盧秀珍，畢宏生

0引言

弱視是生活早期視覺圖像異常處理導致的，主要表現為最佳矯正視力下降，臨床檢查無眼球或視覺通路的結構異常[1]。薈萃分析顯示弱視的患病率在1.44%左右[2]。如果盡早診斷和治療，繼發于弱視的視力喪失是可逆的。弱視的傳統療法包括矯正屈光不正和遮蓋治療。對于剝奪性弱視兒童，手術和屈光康復也是必要的[3]。盡管傳統療法已被證實療效顯著，但依從性差、年齡限制等局限性致使弱視治療成功率降低[4]。近年來，人們為無法堅持傳統治療的弱視兒童不斷探索新的治療方法，發現知覺學習過程中視覺皮層會發生良性變化[5]，因此，基于視覺刺激的知覺學習作為一種治療弱視的新方法成為人們關注的重點。在本文中，我們將討論以知覺學習為理論依據的視頻游戲、二分刺激訓練、互動雙目治療等方法在弱視治療中的應用及療效。

1知覺學習

知覺學習是指利用特定的任務有目的地刺激視覺皮層的各個區域，通過重復訓練來發展感知能力，加強神經通路對視覺刺激的反應，增強腦區活動，促進視覺功能改善。目前認為，弱視視皮層神經元在幼年時的反應減退是導致弱視視覺功能障礙的主要原因，隨著交互式工具的發展，知覺學習為矯正弱視患者視功能低下提供了新的思路[6]。

知覺學習有四種視覺任務被證明是有效的，包括字母視標、Gabor斑塊、韋尼爾刺激、隨機點立體圖[7]。弱視的特征之一是患眼中心視力擁擠，表現為患兒有閱讀困難，能識別單個字體，但辨別同樣大小而排列成行的字體則較困難。在字母視標的知覺學習中，大小、對比敏感度、方向等參數均可以改變，Hussai等[8]給予弱視患者字母識別任務，訓練結束后弱視患者中心凹視覺擁擠減少，視力提升。Gabor斑塊是具有高斯包絡的正弦光柵，Zhang等[9]給予弱視患者Gabor斑塊刺激、字母識別、位置識別的視覺任務，通過觀察治療前后視力的變化以及治愈時間，發現相比傳統治療，屈光不正性弱視和斜視性弱視知覺學習的視力變化更顯著，而屈光參差性弱視和其他類型弱視的結果則相反，推測不同類型弱視患者的雙眼視狀態不同，致使不同治療方法療效不同。Gu等[10]結合穩態視覺誘發電位給予屈光參差性弱視患者單眼識別任務，研究發現弱視眼的單眼知覺學習減少了弱視眼和對側眼之間的眼間差異，增加了屈光參差性弱視患者雙眼穩態視覺誘發電位的振幅，表明單眼知覺學習可以改善弱視視覺系統的雙目視覺加工。立體視功能減退是弱視患者視知覺的重要特征，Portela-Camino等[11]對有立體視缺陷的弱視患者進行隨機點視覺刺激，結果表明知覺學習對恢復立體視功能起積極作用，且不受年齡和弱視類型的影響，證實成人視覺皮層在成年后仍保持其可塑性。

由于這些研究的參與者數量少、嚴格的監管要求和缺乏長期隨訪，知覺學習尚未獲得廣泛的支持，需要更多的隨機對照試驗來確定在什么條件下、在什么時間內知覺學習最有效。除此之外，許多知覺學習還存在視覺任務單調的局限性[12]。

2基于知覺學習的單眼視頻游戲治療

基于知覺學習的重復性和乏味性，視頻游戲可作為一種趣味性強的視覺訓練工具，呈現出各種豐富的視覺體驗，進而釋放多巴胺和乙酰膽堿影響視覺通路對信息的處理，增強視覺皮層的可塑性，從而提高弱視患者視覺功能恢復的可能性[13-14]。

快節奏的視頻游戲具有強烈的吸引力，已經被證明能夠改善弱視患者的視力和注意力，Singh等[15]探討單眼視頻游戲輔助治療屈光參差性弱視兒童的療效時發現，相比于單純遮蓋治療，結合單眼視頻游戲的遮蓋治療更能促進弱視兒童視力的恢復，可作為替代療法提高弱視患者依從性。單眼視頻游戲不僅具有高度的吸引力，需要患者提高注意力跟蹤注視目標，還能夠通過時間限制和游戲表現激發視皮層興奮[16]。研究表明視頻游戲可通過刺激大腦中的下丘腦-垂體-腎上腺通路參與釋放與提高視覺注意力相關的激素，增強視覺短期記憶以及在變化的刺激流中選擇目標的能力，進而增加大腦學習機能，調節視覺系統的神經通路[17-18]。Singh等[15]的研究還發現視頻游戲不能顯著提高弱視兒童的對比敏感度，可能是因為對比敏感度的改善速度與視力的改善速度不同，視覺刺激弱視眼的同時遮擋對側眼，不利于雙目視覺功能的改善，但也有研究發現遮蓋治療結合單眼視頻游戲能夠恢復弱視患者部分立體視[19]。因此，單眼視頻游戲在弱視治療中的應用仍需更多的試驗去探討。

3基于知覺學習的雙眼二分刺激治療

3.1雙眼分視視頻游戲抑制被認為是弱視和立體視喪失的原因之一，可通過在雙眼分視條件下進行視覺訓練來緩解。知覺學習與視頻游戲多為單眼訓練，最近的一些研究集中在雙眼分視視頻游戲上，一些隨機對照試驗將二分法與視頻游戲結合在一起，向每只眼睛呈現相同的游戲元素，給予弱視眼對比度更高的畫面，從而抑制了來自另一只眼的“幫助”，以達到降低眼間抑制，促進雙眼融合的目的[20]。

考慮到二分刺激療法的新穎性，最初的試驗主要針對年齡較大的兒童或傳統治療后仍存在弱視的患者。Kelly等[21]的研究發現經過雙眼分視視頻游戲治療有35%的弱視兒童視力達到了正常年齡的標準，而傳統遮蓋治療只有8%的弱視兒童視力達到標準。此外，雙眼治療的時間越長，患者弱視眼視力進步越大，進一步證明雙眼二分刺激治療弱視是切實有效的。Birch等[22]在探討雙眼治療弱視的研究中發現，雙眼分視視頻游戲治療比遮蓋治療更有效，且中度弱視兒童視力提升更顯著，優于輕度弱視和重度弱視。但對于雙眼分視視頻游戲治療是否能像遮蓋治療一樣有效仍存在爭議，有研究做出了相反的結果，Holmes等[23]將5～13歲之間的弱視兒童分為雙眼分視視頻游戲治療組和遮蓋治療組，治療16wk后兩組弱視眼的平均視力分別提升了1.08、1.32行，表明雙眼分視視頻游戲治療雖能改善視力，但效果不如遮蓋治療。Manh等[24]研究不同方法改善13～17歲的弱視青少年視力時發現，雙眼分視視頻游戲治療對視力的改善最小，遠差于遮蓋治療，治療后兩組視力相差2.7個字母。因此，雙眼分視視頻游戲治療是否適用于弱視治療仍需更多的臨床試驗證明。

3.2被動雙目視頻治療有研究指出被動觀看視頻能與主動玩游戲產生同樣的效果，Birch等[25]評估了配戴偏光眼鏡的弱視兒童在3D顯示器上觀看對比度再平衡的雙目分視電影，結果發現弱視眼最佳矯正視力(BCVA)平均提高2行，且年齡較小的兒童(3～6歲)比年齡較大的兒童(7～10歲)有更大的改善，表明被動觀看雙視動畫電影是一種可行和有效的弱視治療方法，越早治療效果越顯著。在另一項研究中，受試者被要求每人每天觀看1h的電影，同時配戴3D快門眼鏡來控制呈現給每只眼睛的圖像，受試者表現出弱視眼視力顯著改善(平均增長2.7±2.2行)[26]。更有研究將其應用于家庭系統，該系統通過結合不同對比度和亮度的雙目分視視頻內容，將弱視兒童分為治療組和假治療組并進行弱視眼跟蹤訓練，堅持治療的比例平均高達88%，治療組的平均視力顯著改善2行，而假治療組沒有變化[27]。被動雙目視頻治療，可在家中自我管理、遠程監控，家庭視頻系統和可定制的視頻內容大大提高依從性，發揮快速和實質性的療效。

3.3互動雙目治療互動雙目治療(I-BiT)是基于虛擬現實的雙目系統，帶有互動游戲和3D視頻，雙眼配戴紅綠濾鏡或快門眼鏡進行治療，此方法優先刺激弱視眼，且不損害非弱視眼的視力。虛擬現實已成為很多疾病神經性康復的工具，與二維雙目治療不同，虛擬現實在用戶沉浸的三維環境中呈現視覺任務，使研究人員能夠利用神經系統的感覺-運動適應能力來操縱感覺反饋，從而促進患者康復[28]。

在Herbison等[29]研究中，弱視兒童被分為I-BiT游戲組、非I-BiT游戲組、I-BiT-DVD組，每組均進行30min的治療，結果發現三組弱視患者的BCVA(LogMAR)均有輕微改善，分別為0.06、0.03、0.01。盡管三組視力改善相差不大，但試驗仍證實了I-BiT治療是安全的、可接受的。Rajavi等[30]為評估I-BiT配合遮蓋治療弱視的有效性，比較單純遮蓋治療和I-BiT配合遮蓋治療的差異，他們發現I-BiT配合遮蓋治療組的兒童BCVA提高了0.17LogMAR，而單純遮蓋組的BCVA提高了0.07LogMAR，證實I-BiT可作為弱視的輔助療法，更有力地促進視力的恢復。在進一步的臨床隨機試驗中，研究了弱視兒童I-BiT游戲治療與安慰劑游戲治療的療效差異，兩組患者的視力均有顯著改善，分別為0.07LogMAR和0.09LogMAR。盡管依從性很高(I-BiT游戲組為87.5%，安慰劑游戲組為76%)，但療程太短，建議進一步開展大樣本量、長時間的隨機臨床試驗，評估其復發情況[31]。

4單眼治療與雙眼治療的療效差異

有不少研究探討了單眼治療和雙眼治療在改善弱視患者的視覺功能方面是否存在療效差異。Gambacorta等[32]基于單眼或雙眼視頻游戲治療發現，雙眼分視治療能夠更好地促進視力提升，視頻游戲可以作為兒童弱視的有效輔助治療方法，在更短的時間內取得與黃金標準治療相似的效果。在另一項單眼弱視成人進行雙眼分視視頻游戲的研究中，視力、立體視、對比敏感度以及閱讀速度的改善情況均明顯優于單眼觀看電影，分視視頻游戲將動作游戲與知覺學習、抑制檢查和跨眼圖像強度匹配相結合，在很大程度上改善了單眼弱視成人的視功能，并為成人弱視治療提供了指導原則[33]。在其他關于對比敏感度的交叉設計研究中，單眼訓練組的視功能改善很小，在單眼訓練完成后該組再進行為期10d的雙眼分視治療，進一步評估患者是否會出現視功能的提高，研究發現雙眼分視治療在改善對比敏感度方面比單眼訓練更有效[34]。如前所述，雙眼分視治療對于視力、立體視、對比敏感度的改善效果優于單眼治療，為弱視治療帶來突破性進展。

5立體視訓練

立體視是基于雙眼視差觀察現實世界物體時得到的兩個視網膜之間的成像差異，傳統的弱視治療只在不到30%的病例中提高了立體視覺敏銳度，為了改善這些結果，提出了一種直接刺激立體視銳度的方法，即利用隨機點立體圖像增強弱視立體視覺缺陷者的立體視銳度，研究發現治療后受試者視力保持良好，立體視顯著提升，依從性明顯增高[35]。Vedamurthy等[36]則針對成年弱視患者設計了基于虛擬現實環境的視覺運動任務——“擠壓蟲子”，患者需要手拿圓柱體擊打傾斜表面上的由紋理構成的虛擬蟲子，訓練結束后部分患者表現出抑制減少和立體視改善，結果表明即使患者年齡超出視覺系統“關鍵期”，視覺功能的恢復仍具有一定希望，展示了虛擬現實環境為立體視訓練提供的潛在力量。更有研究探索了成年弱視患者在三維立體環境中玩沉浸式視頻游戲時的反應，發現游戲中的視差比自然場景中通常遇到的更大，推測短暫暴露于極大的視差可以恢復立體視覺[37]。

6總結與展望

本文回顧了近年來弱視新療法的研究，不同療法的優劣勢見表1?？偨Y發現知覺學習利用多媒體技術結合視頻或游戲能夠增強弱視患者視覺訓練的依從性，但由于以上研究均以單眼弱視患者為治療對象，對于其他類型的弱視知覺學習是否能起到相同的療效仍需進一步探討，此外有研究發現長時間的屏幕接觸會增加自閉癥的發生幾率，且游戲存在濫用成癮的風險[38]，因此，應嚴格把控知覺學習在弱視治療中的時間占比。綜上所述，日后還需對這些新技術進行大規模隨機對照試驗的持續研究，以進一步評估其有效性和相對于傳統方法的潛在優勢。

表1 不同療法的優劣勢