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弱视视觉功能损伤及可能恢复途径的心理物理学研究

作　者: 侯方
导　师: 周逸峰
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 生物物理学
关键词: 弱视对比敏感度视锐度心理测量函数运动感知知觉学习可塑性
分类号: R777.44
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

弱视是一种神经系统发育疾病,表现为眼部无明显器质性病变,一只或两只眼视功能减退,并且这种视功能无法通过光学手段矫正。人群中弱视的发病率大约是2%-4%,并且是临床上最常见的引起单眼失明的病因。目前我国全国3亿儿童中约有1000万弱视患者,成人弱视患者约有3000万人。弱视不仅严重影响患者的生活,学习和工作,还影响了患者的心理健康。弱视已经成为了严重的社会和经济问题。研究弱视不仅有助于人们了解弱视本身,同时也有助于帮助人们理解视觉系统信息处理机制和皮层可塑性的机制,还有助于发展出崭新的治疗弱视的方法。人类弱视在大多数情况下会伴随着斜视及/或屈光参差出现。然而,弱视的发病原因现在尚不清楚。目前的研究结果表明弱视的主要损害位点在初级视皮层(即纹状皮层,V1区,或17区)。弱视所导致的皮层功能的改变是早期发育过程中异常的视觉经验导致的。在弱视发展的过程中,存在关键期这一重要概念。弱视主要表现出在空间视觉功能损伤,如视锐度下降,空间对比敏感度降低,光栅锐度降低等。弱视还表现出时间对比敏感度的下降。此外有许多实验证据提示V1区下游的区域也可能受弱视影响。这将导致高级视觉功能的异常,如整体运动、二阶图形感知、轮廓整合、刺激特征提取和计数、视错觉、立体视锐度和双眼相互作用等均表现异常。研究和分析弱视患者视觉功能损伤的特征以及探索新的视觉功能检测方法,有助于了解弱视视觉系统信息处理机制,同时也有利于临床上弱视的快速筛选。目前,人们普遍认为传统的治疗方法如遮盖对大龄儿童(大于6或8岁)以及成人弱视都没有效果。最近几十年来,越来越多的研究提示知觉学习(perceptual learning)可能是治疗大龄儿童或者成人弱视的新方法。知觉学习是近年来认知科学研究的热门。然而,目前使用知觉学习治疗弱视仍处在探索阶段,其作用机制尚不清楚,效果往往局限于训练任务和视锐度。因此探索治疗机制,系统地研究任务类型及其组合与训练时长对治疗效果的影响无论在理论上和临床上都有重大意义。1.弱视患者对比敏感度函数的快速测量和分类目前临床上在弱视的筛选、干预和治疗评估中,使用最广泛的指标是传统的字母视力。而许多研究表明对比敏感度函数(CSF)更能全面地反映空间视功能的损伤。但是传统的CSF测量方法的缺陷限制了其在临床上的应用。qCSF是Lesmes et al (in press)最近开发的一种全新的CSF测量方法。尽管qCSF方法有很大的优势,但其在特殊人群中的可靠性有待检验。因为特殊人群患有的视觉疾病会影响对qCSF比敏感度函数模型的固定参数,如心理测量函数的斜率和失误率,从而给测量结果带来系统性误差。在本实验中,我们采用对比度检测任务测量了十名正常人和八名弱视患者的CSF,评估了qCSF方法测量CSF的精度、误差和可靠性,以及在临床上作为筛选工具的可能性。我们发现:1)qCSF方法的两点假设在大部分正常人和全部弱视患者上成立;2)qCSF方法在两次测试中的结果吻合的很好;3)qCSF方法的误差很小;4)弱视患者CSF下的面积和截止频率均低于正常人,并且qCSF在50个trial内就能捕捉到这些差异;5)采用logistic回归分析,根据50个qCSF trial内测量到的CSF面积和cutSF筛查弱视的准确率接近80%。综上,我们认为qCSF对正常人和弱视患者来说,是一个快速,准确,可靠的CSF测量工具,且在临床应用上有着巨大的潜力。2.对比度检测任务训练可以提高弱视患者的运动感知能力近年来许多研究发现知觉学习能够提高大龄儿童和成人弱视患者的视力,这提示知觉学习可能是治疗成人弱视的一个新途径。这些研究中弱视患者的改善大都局限在训练任务和视锐度上。然而,视觉功能的损伤不仅仅体现在空间视觉上,其他视觉功能,如运动感知,轮廓识别能力,双眼视功能等都低于正常视觉系统。为了改善或者恢复这些受损的视觉功能,逐一采用各自对应的任务训练弱视患者显然不太实际。在这个实验里,我们采用了空间对比度检测任务训练了九名弱视患者。经过训练以后,弱视患者的空间对比敏感度提高了6.57 dB,视锐度提高了3.21 dB。我们还测试了训练前后弱视患者的运动方向辨别敏感度,弱视患者的对比度检测任务和运动方向辨别任务的成绩分别提高了3.24和3.69 dB。不仅如此,我们还在时间频率和空间频率上对知觉学习提高进行了带宽分析。我们发现弱视患者知觉学习提高在空间频率和时间频率上都发生了传递。我们的结果表明在空间任务的知觉学习能够提高弱视患者的空间对比敏感度和视锐度,不仅如此,还提高了弱视患者的时间对比敏感度。带宽分析表明提高的带宽在时间和空间上都很广。这说明在单一条件下训练效果能够传递到其他条件,并提示可通过训练一两个关键任务,恢复多个受损的视觉功能。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章弱视概述  12-26
  1.1 引言  12-13
  1.2 弱视的病因  13-16
  1.3 弱视的神经学  16-24
  1.4 屈光参差性弱视VS.斜视性弱视  24
  1.5 弱视的心理物理理论  24
  1.6 结语  24-26
第二章弱视的视觉功能损伤  26-42
  2.1 引言  26
  2.2 弱视视觉系统的空间信息处理  26-34
  2.3 弱视视觉系统的时间信息处理  34-38
  2.4 弱视的其他高级视觉功能损伤  38-42
第三章弱视治疗的新进展  42-57
  3.1 引言  42
  3.2 知觉学习  42-46
  3.3 知觉学习在弱视治疗中应用  46-57
第四章实验一  57-81
  4.1 引言  57-60
  4.2 实验方法  60-63
  4.3 实验结果  63-73
  4.4 讨论  73-77
  4.5 结论  77-78
  4.6 附录A  78-79
  4.7 附录B  79-81
第五章实验二  81-94
  5.1 引言  81-83
  5.2 实验方法  83-87
  5.3 实验结果  87-91
  5.4 讨论  91-94
第六章总结与展望  94-96
  6.1 工作总结  94-95
  6.2 工作展望  95-96
参考文献  96-117
致谢  117-118
附录  118-119
  个人简历  118
  在读期间已（待）发表的论文  118
  会议报告或摘要  118-119

弱视视觉功能损伤及可能恢复途径的心理物理学研究

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