失語癥患者的眼動特征

王曉曉，董香麗，孫偉銘，袁 沁，袁也豐

(1.南昌大學a.第一附屬醫院康復醫學科; b.第一臨床醫學院2018級； c.第二附屬醫院心身醫學科;d.第一臨床醫學院康復醫學教研室；e.第一臨床醫學院精神病學教研室;南昌330006；2.江西中醫藥大學人文學院心理學教研室,南昌330004)

失語癥是由大腦局部病變導致的語言障礙，是一種在患者不存在意識障礙的情況下,對交流符號的認識和運用發生障礙,該障礙嚴重影響患者的認知功能和溝通能力，并影響其肢體功能恢復，給患者和照料者帶來負擔[1]。我國急性腦血管病患者中超過1/3有不同程度的語言障礙且需要接受治療，其中腦卒中是導致失語癥最常見的原因[2]，卒中后失語癥患者的康復治療已成為當今神經醫學界的研究熱點和攻克難題之一[3]。眼動追蹤技術是一種追蹤并測量眼球運行軌跡的技術，被認為是視覺信息加工研究中最有效的手段，它可以研究個體的內在認知過程，近年來在眾多領域受到越來越廣泛的關注和應用[4]。該技術的迅速發展為失語癥康復治療的研究提供了新途徑，國內外研究者采用眼動追蹤技術觀測了許多失語癥患者眼動追蹤的特征，不斷探索各種類型患者的眼球運動特征與其認知和表達之間的聯系。本文對失語癥患者在信息處理過程中注意、掃視、注意力分配等眼動特征的相關文獻進行簡要綜述。

1 失語癥

失語癥是腦損傷后獲得性語言障礙，表現為對語言文字理解或者表達能力障礙，患者后天習得的理解和(或)表達能力部分或全部丟失[5]，主要癥狀有聽、理解、會話、閱讀以及書寫等功能障礙。失語癥可根據病灶的部位和大小、個體因素等分為多種類型，不同類型的失語癥表現出不同程度的言語功能障礙[6]，臨床上常見的主要有運動性失語與感覺性失語，兩者同時存在則為混合性失語，是腦血管發病、顱腦損傷患者很常見的一種病癥。運動性失語癥患者能理解他人的語言，但喪失部分語言表達能力，表現出語言表達障礙，有的患者雖然有殘余的構音能力但不能組成完整的語言與人交流。感覺性失語患者可以表達，卻表達得混亂不清、答非所問，不能理解別人與自己的話。各種類型的失語癥患者都面臨著與周圍人群的交流問題，有的甚至不能表達自己的生理需求，還需要探索更多的治療方法幫助他們緩解癥狀，提高生活質量。

2 眼動

2.1 眼動追蹤技術概述

近年來，科學信息技術發展迅猛，其中包括了虹膜識別、人眼檢測、人臉識別、眼動追蹤等。國內外研究機構均對眼動追蹤技術進行了研究并取得一定的成果[7]。伴隨著眼動追蹤技術的發展,人們從諸多角度對失語癥患者的眼動特征展開研究，主要涉及各種失語癥患者的語言文字理解、信息處理、表達等言語、語言功能的動態過程。現階段失語癥的康復治療已不僅局限于醫學范疇中針對功能的傳統模式,而是向認知神經心理學上尋求更有針對性及精準的方法[8]。眼動追蹤技術在失語癥患者言語與認知功能領域巨大的研究價值逐漸被發掘，國外研究者對失語癥的在線任務研究、詞頻、句子語法、語序等理解影響因素均有涉獵，但國內該領域的研究仍存在很大的局限性。

2.2 眼動指標的分類與選取

眼球運動形式多樣，如眨眼、注視、眼跳等，用于評估眼球運動行為的參數則更為繁雜[9]。因此，有必要對研究需采用的眼動指標進行取舍，使用判斷價值較高的眼動參數記錄研究數據并進行評估[10]。人眼在閱讀時表現出2種基本的運動現象，一種為眼睛相對保持靜止，稱為注視，閱讀時的信息主要在注視期間獲得，一般持續200～300 ms；另一種為眼球在注視點之間產生的跳動，稱為眼跳[11]。根據眼球的運動方式，可以將眼動指標分為注視類指標和眼跳類指標兩大類。注視類指標有總注視次數、首次注視時間及注視持續時間、凝視時間等，眼跳類指標主要有眼跳距離、次數、潛伏期等。

失語癥患者由于大腦中樞的語言區受損，且多伴隨腦損傷所致的認知障礙，造成理解障礙的同時導致耐心降低，易煩躁，情緒波動大，所以眼球運動數據采集時間不宜過長，以免受試者產生抵觸心理，而影響最終的分析判斷。因此在研究時，研究者需根據實際情況，選取2～3個價值較高的眼動指標，且盡量選擇具有互補性的指標，相互支持進行參數分析。

2.3 Broca失語和Wernicke失語患者的眼動特征

Broca失語癥是最常見的失語癥之一，占卒中后失語癥類型的大多數[12]，Broca失語癥患者的言語能力通常受損，理解能力較好于表達能力,而Wernicke失語癥患者的口語表達有嚴重障礙。研究者發現大多數Wernicke失語癥患者閱讀時注視明顯增加，眼跳傾向明顯減小，接近消失；Broca失語癥患者的眼跳模式在閱讀過程中明顯得到較好的保存，注視次數和視覺搜索均明顯增加；命名性失語癥患者則表現得類似不熟練的正常讀者[13]。

賓夕法尼亞大學YEE等[14]使用SMI EyeLink I頭戴式眼動儀，監視Broca和Wernicke失語癥患者詞匯語義激活的眼動特征，發現其語義關聯效應的趨勢明顯,受試者更多地將語義激活固定在與目標語義相關的對象的圖片上，而不是固定在與語義無關的圖片上。這兩種類型患者在詞匯判斷任務中都表現出語義啟動，說明這些患者能夠將聲音結構映射到詞匯上，并進入詞匯語義網絡。

3 失語癥與眼動追蹤技術

眼動追蹤技術在失語癥中的研究目前主要涉及通過眼動儀追蹤患者眼球的運動來分析其注意、語言文字理解、句子加工等語言認知特點，為失語癥的臨床治療提供依據，促進失語癥患者的語言功能恢復。眼動追蹤技術基于視覺中央凹所關注的區域是人類注意的落腳點，也是認知加工過程的核心,可以通過眼球面對刺激材料時的運動規律來推斷個人的認知加工過程。眼動追蹤不需要言語、書面或手勢反應，或對設備的操作(如電腦鼠標或操縱桿)，具有極好的應用潛力，而我國該技術在失語癥領域的研究相比于國外比較遲緩，尚處于發展階段，研究范圍也比較局限。

4 眼動追蹤技術在失語癥研究中的應用

4.1 理解能力

失語癥患者閱讀理解能力受損，通常難以理解復雜的句子，尤其是那些不遵循其語法規范或典型詞句順序的句子[15]。臨床上評估失語癥患者可以了解其社會交流能力，有助于從“生物-心理-社會”整體上制定個體化治療方案[16]，有研究者將眼動追蹤技術應用于評估失語癥患者理解能力。視覺情境范式(visual world paradigm，VWP)是一種基于語言處理會導致視覺顯示上的注意力轉移的思想，是研究口語理解的一種眼動范式。COOPER[17]基于這種思想，將注視的時機和方式與視覺工作空間上顯示的潛在參考對象對齊，來分析語言理解中涉及的認知過程，從視覺刺激的注視中推斷出理解能力與聽覺刺激之間的緊密聯系，深入了解實時句子處理的過程，這是一項較早將眼動監測的思想用于失語癥患者中的研究。ARANTZETA等[18]研究發現失語癥患者保留了詞匯理解能力，但語法處理方面存在困難，單詞順序對使用自由詞語序組句的失語癥患者的句子理解能力有重要影響，這與語言種類有關。

另外有研究[19]發現，失語癥患者在詞匯圖片匹配任務中表現出色，在在線句子理解過程中對句中詞頻的影響表現敏感，在處理含有低頻率單詞的句子時存在困難，表明臨床醫生在評估和治療患者句子水平的理解缺陷時應考慮使用頻率相對較高的詞匯。還有研究者[20]使用眼動追蹤技術記錄失語癥個體在閱讀文本、場景記憶和場景搜索時的注視時間和掃視幅度，發現失語癥患者在執行閱讀任務時表現出相當強的掃視特定缺陷，閱讀時可能采用了一種補償性策略，而Wernicke失語癥患者則有記憶缺陷,證明文本閱讀和場景記憶任務在失語癥患者區分方面意義顯著，可以使用眼動追蹤技術在特定任務中區分具有不同失語癥類型的人，為臨床上利用該技術評估失語癥患者語言障礙和非語言認知功能提供依據。MACK等[21-22]選取失語癥患者與非失語癥患者開展對照試驗，選用ASL EYE-TRAC 6000遠程眼動儀記錄參與者注視的位置(采樣率為60 Hz)，讓其接受以被動句使用和理解為重點的語言治療，并指示參與者進行句-圖匹配任務，結果顯示由治療引起的句子理解能力的提高會反映在眼動模式中，與治療前相比，失語癥參與者在治療后的搜索任務中表現出更好的理解力和被動句使用,重點關注患者的造句和閱讀理解的治療效果更加明顯。KNILANS等[23]使用SR Research Eyelink 1000眼動儀記錄眼動(采樣率為1000 Hz)，驗證閱讀時眼動追蹤可作為檢查失語癥患者句子理解能力的一種方法，結果表明，失語癥患者在閱讀時對句子結構的復雜性和結構的頻率都很敏感，句子結構的復雜性和頻率都可能影響失語癥患者的理解。

4.2 眼動交互設計

大腦皮層的語言中樞控制語言行為，語言中樞一旦受損，就會出現一系列的語言障礙。失語癥是一種比較常見的語言中樞受損的癥狀，言語交流困難是失語癥患者最普遍的臨床表現，同時該類患者多伴有身體癱瘓，難以用肢體及語言進行交流[24]。眼睛是心靈的窗戶，是人類獲取和處理信息的重要渠道，捕捉了80%～90%的外界信息[25]。于是有研究者欲通過測量眼睛注視點的位置、眼球相對頭部的運動與視線輸入信息的交互方式實現對眼球運動的追蹤，提供一種基于眼睛追蹤的控制系統,使得設備發聲來表達患者的主觀需求[26]。研究眼動交互設計使設備發聲來幫助失語癥患者表達需求，便成了眼動追蹤技術研究的一個重要方向。

多數患有失語癥的人不能僅通過語言表達來滿足他們的功能性交流需求，還需要依靠擴大性及替代性溝通系統(augmentative and alternative communication system,AAC)輔助他們交流。ACC指任何能夠幫助一個人提高溝通能力和效率的設備、系統或方式，臨床上還需要解決其溝通支持的常見障礙，提高患者與他人之間溝通的能力和效率[27]。眼動被視為人機通信的關鍵實時輸入介質，通過患者的眼睛提供簡單方便的交互模式，與設備交互對計算機進行輸入，為失語用戶提供簡單方便的交流渠道[28]。根據交流對象的表達使設備發聲反饋來為患者解決交流障礙，可以幫助醫生治療患者，減輕護理人員壓力，減少患者的心理負擔，使患者更有信心恢復健康。

4.3 注意力分配

失語癥患者不僅有語言障礙，還難以正確分配語言處理所需的注意力資源。注意力是一種有限的資源，當面對競爭性任務的同時需要處理多重刺激時，注意力只能分配給有限數量的給定任務，所以注意限制被認為有助于克服語言理解障礙[29]，注意力分配不足將影響失語癥患者的語言理解和康復潛力。有效的注意力分配方法對進一步闡明注意力和失語癥語言缺陷之間的關系至關重要，了解注意力分配和語言理解之間的相互作用成為臨床工作者和研究人員促進失語癥康復研究的重要方向之一。

不同于普通的數據評估分析，對失語癥患者的注意力分配的評估監測存在嚴峻挑戰。對此，眼動追蹤方法不僅可以有效解決上述問題，還具有低成本的特點，具有廣闊前景。雙任務范式能夠研究注意在兩個并行任務間是如何發揮指向和調節作用[30]。有研究者[31]采用雙任務范式，結合眼動追蹤技術開發和評估26名失語癥成年人與33名非語言障礙者的聽覺理解和視覺搜索任務，在線測量其注意力分配過程，記錄注意力分配需求隨著單任務到雙任務條件以及簡單到復雜刺激而顯著增加，結果證明了新穎的眼動追蹤方法在評估失語癥患者注意力分配方面的有效性，為臨床評估與治療提供依據。THIESSEN等[32]研究失語癥患者在兩個感興趣區域的視覺注意模式，證明患者會對圖像中的參與線索做出反應，并且視覺注意力可以通過在文本化圖像中放置參與任務的人物形象而改變，為研究人員和臨床醫生提供了證據。

5 結語與展望

眼動追蹤技術可追蹤不同條件下受試者視覺參與的信息處理過程，反映思維活動，早期多應用在認知心理研究，漸漸在閱讀、廣告、精神障礙、交通、工效學等各種領域發展并廣泛應用[33]。在醫學領域中，眼動追蹤技術仍比較多地在自閉癥、精神分裂癥等認知疾病和精神障礙研究中應用[34]。除去各種技術發展的影響，由于漢語與英語及其他語言的差異，我國研究者對失語癥患者的研究切入點與其他國家研究也有很大差異，而這也正是值得我國研究者思考與借鑒之處，將相關研究朝著多樣化、系統化以及標準化方向發展，深入眼動追蹤技術在失語癥患者聽理解及閱讀、句子、詞匯等言語接受與表達過程的研究，為臨床治療與康復提供依據。市場上眼動儀種類眾多，不同公司生產的不同型號設備測量不同的參數，而且國內現有的眼動追蹤技術對失語癥的研究樣本量往往較小，這些都會對實驗結果與臨床分析造成影響。因此，應該采取科學的研究方案，加大對失語癥患者眼動特征的分析,在可能的情況下,將失語癥患者眼動特征與患者腦損傷區城進行關聯,進一步探討其內在機制。