計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練對智力發(fā)育障礙兒童視知覺功能的影響

李昭鎣，鄧海茵，黃振明，何友澤，涂勁楠，曹 蕾，黃 佳，2，吳勁松，2*

1 福建中醫(yī)藥大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，福建 福州 350122；

2 福建省康復(fù)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 福州 350122

智力發(fā)育障礙（intellectual development disorders，IDD）是神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病中最常見的類型［1-3］，我國患病率為2.5%［4］，以第七次人口普查數(shù)據(jù)推測，我國約有630 萬兒童患有該疾病［5］。根據(jù)《國際功能、殘疾和健康分類》（international classification of functioning disability and health，ICF）理論框架，兒童可能在智力功能、視聽覺功能、活動(dòng)和交流等多個(gè)方面存在障礙［6-7］，其中視知覺障礙是其主要表現(xiàn)［8-10］。研究發(fā)現(xiàn)，兒童在學(xué)習(xí)過程中70%的信息需要通過視覺來感知和獲取，而視知覺是兒童發(fā)展學(xué)業(yè)技巧的基礎(chǔ)能力和先決條件，影響著認(rèn)知功能的發(fā)展［11］。當(dāng)視知覺功能出現(xiàn)異常時(shí)，可能導(dǎo)致兒童出現(xiàn)學(xué)習(xí)障礙、社交困難和不良行為等表現(xiàn)［10，12-13］。IDD 兒童的視知覺能力已被證實(shí)存在明顯不足且發(fā)展不均衡［8］，其日常生活技能發(fā)展及學(xué)業(yè)表現(xiàn)受到了嚴(yán)重的影響［14-16］。因此，對IDD 兒童的視知覺功能障礙進(jìn)行早期、及時(shí)地干預(yù)尤為重要［17］。

視知覺學(xué)習(xí)（visual perceptual learning，VPL）是通過重復(fù)的練習(xí)或訓(xùn)練來提高視覺任務(wù)表現(xiàn)［18］，其反映大腦視覺系統(tǒng)的神經(jīng)可塑性，是改善視知覺功能的重要手段［19-20］。盡管大多數(shù)視知覺研究主要集中在成人視知覺技能的發(fā)展上［21］，但視知覺學(xué)習(xí)已被證實(shí)有助于在嬰幼兒發(fā)育過程中發(fā)揮改善功能［22-23］。計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練是在視覺刺激的基礎(chǔ)上應(yīng)用認(rèn)知任務(wù)對兒童進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練，具有訓(xùn)練形式豐富和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在臨床實(shí)踐中應(yīng)用廣泛［24］。為探討計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練對學(xué)齡前的IDD兒童視知覺功能的影響，本研究以人工認(rèn)知訓(xùn)練為對照，觀察計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練對IDD 兒童視知覺功能的臨床效果。

1 臨床資料

1.1 病例選擇標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn) ① 年齡4～6.5 歲；② 符合《精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊書》［1］中智力發(fā)育障礙的診斷標(biāo)準(zhǔn)；③ 中國-韋氏幼兒智力量表（Chinese wechsler young children scale of intelligence，C-WYCSI）的全量表智商＜70分，文蘭適應(yīng)行為量表-中國版（Vineland adaptive behavior scale-Chinese version，VABSC）的適應(yīng)行為商數(shù)＜70 分，存在一個(gè)或多個(gè)認(rèn)知/適應(yīng)性行為領(lǐng)域損傷；④ 母語為漢語；⑤ 試驗(yàn)前受試者的法定監(jiān)護(hù)人自愿簽署知情同意書。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn) ① 存在嚴(yán)重視、聽及運(yùn)動(dòng)障礙，將對認(rèn)知功能的評估和訓(xùn)練造成影響者；② 既往有癲癇病史且未獲得有效控制者；③ 合并有嚴(yán)重心、肝、腎及造血系統(tǒng)疾病或任何其他限制參加認(rèn)知能力訓(xùn)練疾病者；④ 不能聽指令且配合度差致使無法完成評估和訓(xùn)練者；⑤ 正在參加其他臨床試驗(yàn)，可能對本研究結(jié)果存在影響者。

1.2 一般資料

選擇2019 年8 月—2020 年12 月在福州市各特殊教育學(xué)校、兒童康復(fù)中心招募的智力發(fā)育障礙兒童60 例。采用隨機(jī)數(shù)字表法將被試按照1∶1 分為計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練組（試驗(yàn)組）和人工認(rèn)知訓(xùn)練組（對照組），每組30 例。本研究已通過福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬康復(fù)醫(yī)院倫理委員會(huì)審查（審批號：2019KY-004-01），已在中國臨床試驗(yàn)注冊中心注冊（ChiCTR1900024413）。本研究過程中試驗(yàn)組脫落4 例，對照組脫落4 例，共52 例被試完成了全部試驗(yàn)，研究流程圖見圖1。由于本研究采用意向性（intention-to-treat，ITT）分析，實(shí)際納入分析人數(shù)為60例，2 組性別、實(shí)足年齡、全量表智商、適應(yīng)行為商數(shù)和出勤情況等一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。

表1 2組一般資料比較Table 1 Comparison of general data between two groups

圖1 研究流程圖Figure 1 Research flow chart

2 方 法

2.1 治療方法

患兒在固定的安靜房間，在監(jiān)護(hù)人的協(xié)助下進(jìn)行訓(xùn)練。本研究參考KIRK 等［12-13］針對IDD 兒童的計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練研究設(shè)計(jì)干預(yù)周期與劑量，每次20 min，每天1次，每周5 d，持續(xù)5周。

2.1.1 試驗(yàn)組 采用計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練，由擁有3 年以上治療經(jīng)驗(yàn)的兒童治療師利用課題組前期研發(fā)的認(rèn)知康復(fù)評估和訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練［25］，包括知覺速度、視空間知覺、視覺注意、視覺記憶和視覺結(jié)構(gòu)組織能力等視覺認(rèn)知訓(xùn)練模塊。① 知覺速度訓(xùn)練：兒童對系統(tǒng)中的圖片進(jìn)行相似匹配，根據(jù)屏幕左上角隨機(jī)出現(xiàn)的動(dòng)物售賣匹配的動(dòng)物車票。② 視空間知覺訓(xùn)練：兒童聽語音指令，將常見生活物品如蔬菜、水果及電器進(jìn)行歸類；幫助猴子穿過迷宮吃掉美味的香蕉。③ 視覺注意訓(xùn)練：包括選擇性注意力、反應(yīng)抑制及持續(xù)性注意力訓(xùn)練。兒童需要比較一下隨機(jī)變化的小行星出現(xiàn)的顏色是否與巨行星的顏色相一致，并做出快速的反應(yīng)。④ 視覺記憶訓(xùn)練：包括視覺工作記憶與記憶廣度訓(xùn)練，在看見蛋殼中的小動(dòng)物后，蛋殼合上，兒童需根據(jù)任務(wù)卡片選擇小動(dòng)物的正確位置。⑤ 視覺結(jié)構(gòu)組織能力訓(xùn)練：包括演繹推理和圖形識(shí)別訓(xùn)練。在特定環(huán)境下，兒童遭遇到了生活中的困境（如出門下雨、狗狗生病等），兒童需要對人物和環(huán)境進(jìn)行分析，根據(jù)常識(shí)，一步步推導(dǎo)出能夠解救困境里兒童的正確方案；屏幕上會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)一張缺失了重要部分的圖片，根據(jù)常識(shí)和觀察后，兒童需要說明缺失的重要部分是什么。本研究計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練過程采用適應(yīng)性訓(xùn)練，可根據(jù)兒童當(dāng)前的任務(wù)表現(xiàn)適應(yīng)性地調(diào)整任務(wù)難度。每個(gè)模塊訓(xùn)練4 min/次，訓(xùn)練5個(gè)模塊/次，共20 min/次。

2.1.2 對照組 采用人工認(rèn)知訓(xùn)練，訓(xùn)練方案是基于2016 年《實(shí)用兒童康復(fù)醫(yī)學(xué)》［26］中的“智力障礙”章節(jié)設(shè)計(jì)，由具有3 年以上工作經(jīng)驗(yàn)的兒童治療師執(zhí)行。本組的訓(xùn)練任務(wù)也集中于視知覺、視空間知覺、視覺注意、視覺記憶和視覺結(jié)構(gòu)組織能力的訓(xùn)練，以紙牌、串珠、積木和記憶棋等形式進(jìn)行訓(xùn)練。所有任務(wù)的初始難度水平是基于兒童的評估結(jié)果決定的。訓(xùn)練時(shí)長及頻次同試驗(yàn)組。

2.2 療效觀察

2.2.1 主要結(jié)局指標(biāo) 采用視覺-運(yùn)動(dòng)整合發(fā)展測試第6 版（Beery-Buktenica developmental test of visual-motor integration sixth edition，VMI-6）［27］中的視知覺感知分測驗(yàn)（visual perception test，VPT）用于評定視知覺功能。受試被要求指出與目標(biāo)物相同的選項(xiàng)，共30 題，包括初始3 個(gè)測試教學(xué)項(xiàng)目和之后的27 個(gè)幾何圖形，并且任務(wù)難度逐漸增加，每答對1題得1分。

2.2.2 次要結(jié)局指標(biāo) ① 圖片詞匯測驗(yàn)（Peabody picture vocabulary test，PPVT）測量2 組受試兒童的詞匯能力［28］。該版本的量表已在764 名中國兒童（3.5～8 歲）中進(jìn)行了測試，結(jié)果顯示該量表具有較高的內(nèi)部一致性（cronbach's α＝0.94）。該測試包含120 個(gè)項(xiàng)目，通過收集所有正確的項(xiàng)目來獲得總原始分。② Conners 父母癥狀問卷（parent symptom questionnaire，PSQ）旨在評估父母評定的兒童注意力相關(guān)行為問題［29］。該標(biāo)準(zhǔn)化測量可適用于3～17歲兒童，包括48個(gè)條目，由父親或母親填寫，主要用于測查行為問題，特別是注意力與多動(dòng)問題，共有品行問題、學(xué)習(xí)問題、心身問題、沖動(dòng)-多動(dòng)、焦慮和多動(dòng)指數(shù)6個(gè)因子，具有較高的內(nèi)部一致性（cronbach's α＝0.92），采用0～3 分4 級評分，得分越高行為問題越明顯。本研究采用學(xué)習(xí)問題、沖動(dòng)-多動(dòng)和多動(dòng)指數(shù)作為評價(jià)指標(biāo)。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 25.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用ITT 分析，脫落受試者的缺失值采用末次訪視結(jié)轉(zhuǎn)法進(jìn)行插補(bǔ)。基線人口統(tǒng)計(jì)學(xué)資料的組間差異比較采用兩樣本t檢驗(yàn)和χ2檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，應(yīng)用混合線性模型分析探討干預(yù)與時(shí)間的組效應(yīng)、時(shí)間效應(yīng)及交互效應(yīng)［30］，以受試者的實(shí)足年齡、身體質(zhì)量指數(shù)作為協(xié)變量。本研究中各時(shí)間點(diǎn)視知覺功能評分的改變采用差值進(jìn)行表示，并通過獨(dú)立t檢驗(yàn)或非參數(shù)Mann-WhitneyU檢驗(yàn)比較組間差異。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α＝0.05。

3 結(jié) 果

3.1 2組治療前后、隨訪VPT評分變化比較

混合線性模型分析結(jié)果顯示，IDD 兒童的VPT評分具有顯著的組×?xí)r間交互效應(yīng)（P＜0.05），進(jìn)一步進(jìn)行組間（同一時(shí)間點(diǎn)不同組）的比較顯示，試驗(yàn)組在治療后-治療前［d＝0.56，95%CI（0.05，1.08）］和隨訪期-治療前［d＝0.80，95%CI（0.27，1.32）］VPT 評分的改善效果優(yōu)于對照組（P＜0.01）。見表2。

表2 2組在治療前后和隨訪的VPT評分的混合線性模型分析結(jié)果（±s）分Table 2 Comparison of VPT scores using mixed linear model analysis between two groups before and after treatment and follow-up (±s) Scores

表2 2組在治療前后和隨訪的VPT評分的混合線性模型分析結(jié)果（±s）分Table 2 Comparison of VPT scores using mixed linear model analysis between two groups before and after treatment and follow-up (±s) Scores

組別對照組試驗(yàn)組組別時(shí)間組×?xí)r間組間比較（治療后-治療前）組間比較（隨訪-治療前）治療后-組間效應(yīng)量隨訪-組間效應(yīng)量例數(shù)26 26治療前61.27±16.25 62.13±16.67治療后71.99±12.36 78.60±11.02隨訪79.60±12.10 88.23±9.45 P=0.091 P＜0.01 P=0.005 P＜0.01 P＜0.01 0.56（0.05，1.08）0.80（0.27，1.32）

3.2 2組治療前后、隨訪PPVT、PSQ評分變化比較

混合線性模型分析結(jié)果顯示，IDD 兒童的PSQ學(xué)習(xí)問題、PSQ 沖動(dòng)-多動(dòng)具有顯著的組效應(yīng)（P＜0.05），即僅考慮組別因素時(shí)，試驗(yàn)組在PSQ 學(xué)習(xí)問題、PSQ 沖動(dòng)-多動(dòng)方面的改善效果顯著優(yōu)于對照組；IDD 兒童的PSQ 學(xué)習(xí)問題、PSQ 沖動(dòng)-多動(dòng)、PSQ多動(dòng)指數(shù)具有顯著的時(shí)間效應(yīng)（P＜0.05），即僅考慮時(shí)間因素時(shí)，2 組在治療后、隨訪期時(shí)的PSQ 學(xué)習(xí)問題、PSQ 沖動(dòng)-多動(dòng)、PSQ 多動(dòng)指數(shù)方面的評估得分較基線期水平顯著提高；IDD兒童的PPVT評分具有顯著的組×?xí)r間交互效應(yīng)（P＜0.05），進(jìn)一步進(jìn)行組間（同一時(shí)間點(diǎn)不同組）的比較顯示，試驗(yàn)組在治療后-治療前［d＝0.20，95%CI（-0.30，0.71）］和隨訪期-治療前［d＝0.79，95%CI（0.27，1.32）］評分PPVT、PSQ 學(xué)習(xí)問題［d＝-0.01，95%CI（-0.62，0.40）］的改善效果優(yōu)于對照組（P＜0.01）。見表3。

表3 2組在治療前后和隨訪的PPVT和PSQ評分的混合線性模型分析結(jié)果（±s） 分Table 3 Comparison of PPVT and PSQ scores using mixed linear model analysis between two groups before and after treatment and follow-up （±s） Scores

表3 2組在治療前后和隨訪的PPVT和PSQ評分的混合線性模型分析結(jié)果（±s） 分Table 3 Comparison of PPVT and PSQ scores using mixed linear model analysis between two groups before and after treatment and follow-up （±s） Scores

組別對照組試驗(yàn)組組別時(shí)間組×?xí)r間組間比較（治療后-治療前）組間比較（隨訪治療前）治療后組間效應(yīng)量隨訪組間效應(yīng)量例數(shù)26 26 PPVT治療前12.83±5.62 13.40±5.10 P=0.092 P＜0.01 P＜0.01 P＜0.01 P＜0.01 0.20（-0.30，0.71）0.79（0.27，1.32）治療后15.07±4.88 17.37±4.51隨訪16.50±3.99 19.80±4.35 PSQ學(xué)習(xí)問題治療前2.13±0.19 2.33±0.31 P＜0.01 P＜0.01 P=0.089 P=0.096 P=0.023 0.12（-0.39，0.62）-0.11（-0.62，0.40）治療后2.01±0.17 2.03±0.17隨訪1.90±0.17 1.88±0.19 PSQ沖動(dòng)-多動(dòng)治療前1.94±0.30 2.08±0.42 P=0.028 P＜0.01 P=0.294 P=0.206 P=0.122 0.06（-0.44，0.57）0.51（0.00，1.03）治療后1.73±0.34 1.97±0.34隨訪1.63±0.33 1.78±0.25 PSQ多動(dòng)指數(shù)治療前1.87±0.17 1.96±0.23 P=0.128 P＜0.01 P=0.431 P=0.467 P=0.332 0.39（-0.12，0.90）0.36（-0.15，0.87）治療后1.76±0.20 1.83±0.16隨訪1.66±0.18 1.72±0.15

4 討 論

本研究共觀察5 周、每周5 d、每次20 min 的計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練對智力發(fā)育障礙兒童視知覺及相關(guān)功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練可以有效地改善智力發(fā)育障礙兒童的視知覺功能、學(xué)習(xí)能力和注意力功能，在視知覺功能、學(xué)習(xí)能力-詞匯量方面的改善效果優(yōu)于人工認(rèn)知訓(xùn)練，且其療效在干預(yù)結(jié)束后3個(gè)月仍可觀察到。

前人的研究同樣發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練在改善兒童視知覺功能方面的效果。WAN 等［8］對18名6～20歲患有輕度智力發(fā)育障礙的唐氏綜合征（Down syndrome，DS）患者進(jìn)行為期48周、每周1次、60 min/次的計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干預(yù)組的視知覺技能測試得分較空白對照組有顯著改善。PARK 等［31］使用計(jì)算機(jī)輔助工具CoTras-C 對29 名發(fā)育障礙兒童進(jìn)行為期10周、每周2次、每次30 min的計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練組視知覺和認(rèn)知改善明顯優(yōu)于傳統(tǒng)認(rèn)知康復(fù)組。本研究采用5 周的計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練計(jì)劃，其總訓(xùn)練時(shí)長為500 min，相比于既往研究，訓(xùn)練周期更短，受試年齡更小（4～6.5 歲學(xué)齡前階段），同樣取得較好的視知覺訓(xùn)練效果，且在隨訪期仍有較好效果。這表明短期、高頻的計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練可以提高智力發(fā)育障礙兒童的視知覺功能。

研究表明，計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練對患兒視知覺功能的改善作用可能與視知覺功能相關(guān)的大腦神經(jīng)可塑性改變有關(guān)。兒童時(shí)期是視知覺發(fā)育的重要時(shí)期［11，17］，其中頂上葉負(fù)責(zé)視覺空間轉(zhuǎn)換和物體旋轉(zhuǎn)，楔前葉參與了視覺空間處理（如心理旋轉(zhuǎn)的圖像表征）［32-33］。視知覺訓(xùn)練對視知覺功能的改善作用可能與其持續(xù)、重復(fù)的視知覺交互訓(xùn)練誘導(dǎo)了大腦特定結(jié)構(gòu)或功能的改變有關(guān)。計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練提供了更加豐富的訓(xùn)練場景，同時(shí)具有視覺、觸覺、聽覺等多感官系統(tǒng)的刺激與反饋，有助于提升兒童參與學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的主動(dòng)性和積極性，從而促使其維持在訓(xùn)練期間的注意力［34-35］。此外，治療師還可根據(jù)訓(xùn)練表現(xiàn)記錄及時(shí)調(diào)整訓(xùn)練難度以進(jìn)一步提高訓(xùn)練效果［35］。這些因素均有助于改善智力發(fā)育障礙兒童視知覺功能。

本研究中還發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的視知覺訓(xùn)練相比，計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練顯著提高了智力發(fā)育障礙兒童的詞匯量，改善了學(xué)習(xí)問題和注意力相關(guān)行為問題。研究發(fā)現(xiàn)，視知覺功能與兒童的智力水平密切相關(guān)［36］，當(dāng)視知覺功能出現(xiàn)異常可能會(huì)影響兒童的學(xué)業(yè)表現(xiàn)如面臨學(xué)術(shù)挑戰(zhàn)、單詞識(shí)別困難和命名速度下降等［36-38］。而視知覺功能的異常與早期視覺皮層的神經(jīng)元活動(dòng)改變有關(guān)，其不僅參與視覺信息的處理，還參與更高層次的認(rèn)知過程，包括注意、工作記憶、意象和決策［39-40］，因此視知覺功能是影響執(zhí)行繪畫、注意力、閱讀及其他學(xué)業(yè)表現(xiàn)的重要因素［41］。本研究中訓(xùn)練后兒童詞匯與學(xué)習(xí)問題均得以改善，可能是由于閱讀理解技能對視知覺功能與學(xué)業(yè)表現(xiàn)之間的密切關(guān)系至關(guān)重要［42］。視知覺功能的改善可能影響了閱讀理解技能，通過提高詞匯的感知、增加詞匯量來提升學(xué)業(yè)表現(xiàn)。因此，對學(xué)齡前的智力發(fā)育障礙兒童進(jìn)行早期計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練，有助于促進(jìn)學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

本研究仍存在以下局限性：① 受限于場地、人力等資源限制，本研究的樣本量較小。今后可進(jìn)一步進(jìn)行多中心大樣本的臨床研究，觀察計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練對智力發(fā)育障礙兒童的訓(xùn)練效果。② 本研究觀察了計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練對IDD兒童視知覺功能的康復(fù)效果，但對其他因素導(dǎo)致的兒童視覺功能下降效果尚不清楚，今后可進(jìn)行更多的研究以拓展其外推性。③ 本研究的評估指標(biāo)主要為神經(jīng)心理學(xué)量表，其存在一定的主觀性，缺乏客觀量化指標(biāo)。未來可以考慮將眼動(dòng)追蹤技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練程序相結(jié)合［43-44］，進(jìn)一步揭示計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練的作用及機(jī)制。

綜上，本研究提示為期5 周的計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練可有效地改善學(xué)齡前智力發(fā)育障礙兒童的視知覺功能，同時(shí)也促進(jìn)了與視覺相關(guān)的詞匯、學(xué)習(xí)問題、注意力行為的改善，是干預(yù)兒童的一種有效手段。在學(xué)齡前智力發(fā)育障礙兒童的早期臨床干預(yù)中，可利用計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)知訓(xùn)練進(jìn)行視知覺訓(xùn)練，從而進(jìn)一步改善兒童因視知覺功能障礙而導(dǎo)致的學(xué)習(xí)和生活問題。