基于fMRI的弱視視覺神經(jīng)損傷機(jī)理研究.pdf

1、弱視是最常見的眼部疾病之一，指眼部沒有明顯的器質(zhì)性病變，但其矯正視力低于正常人，發(fā)病與早期異常視覺經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。弱視在普通人群中發(fā)病率在3％左右，存在視力低下、對比敏感度及立體視功能受損等視覺障礙，嚴(yán)重影響弱視患者的正常生活。弱視因其神經(jīng)機(jī)制復(fù)雜，雖然關(guān)于其發(fā)病原因，功能損傷機(jī)制研究和討論很多，但是目前還沒有一致性的結(jié)論。主流觀點(diǎn)包括投射連接紊亂、空間標(biāo)度的低頻偏移和采樣率降低等。對于弱視的神經(jīng)損傷機(jī)制深入研究，不僅對臨床治療具有重要幫助，

2、有助于指導(dǎo)新的弱視治療方法的探索，并且對進(jìn)一步理解視覺神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性和信息處理機(jī)制有重要意義。
　　動(dòng)物模型在弱視神經(jīng)理論建立上起到關(guān)鍵作用，由于弱視致病機(jī)理的復(fù)雜性，動(dòng)物模型較難準(zhǔn)確模擬弱視模型。心理物理實(shí)驗(yàn)研究對了解弱視也起到重要作用，但是間接的測量方法引發(fā)很多爭議，主要因其較難從復(fù)雜的弱視機(jī)理中直接提取神經(jīng)損傷的信息。功能磁共振成像(fMRI)因其較高的時(shí)間空間分辨率、無創(chuàng)和低危害等優(yōu)良特性，成為探索人類和動(dòng)物腦科學(xué)的重要

3、手段。采用磁共振方法來研究弱視的損傷機(jī)制，可以直觀的了解弱視大腦皮層的響應(yīng)，得到視皮層損傷的直接證據(jù)。因此本文利用fMRI技術(shù)對屈光參差性弱視視覺神經(jīng)損傷機(jī)理進(jìn)行研究，主要包括視網(wǎng)膜拓?fù)?、多焦點(diǎn)閃爍實(shí)驗(yàn)、靜息態(tài)磁共振實(shí)驗(yàn)，具體內(nèi)容如下:
　　1視網(wǎng)膜拓?fù)?是精細(xì)描繪個(gè)體自身視野位置和其對應(yīng)視覺腦區(qū)的經(jīng)典模型。采用VFS(Visual field sign)算法進(jìn)行分析，得到個(gè)體基于視網(wǎng)膜拓?fù)浞治龅囊曈X精細(xì)分區(qū)數(shù)據(jù)（V1-V4等），

4、這些分析有利于深入了解視覺神經(jīng)系統(tǒng)的拓?fù)錂C(jī)制，為后續(xù)精細(xì)處理不同視覺分區(qū)相關(guān)功能提供了可能，也避免了數(shù)據(jù)因標(biāo)準(zhǔn)化造成的非線性形變誤差。
　　2多焦點(diǎn)閃爍實(shí)驗(yàn):通過棋盤格刺激，研究弱視視皮層對于不同視野位置的閾上刺激的損傷機(jī)制。通過計(jì)算雙眼偏差系數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)弱視組結(jié)果比正常組在紋狀皮層和紋外皮層都有顯著性增大，在中央?yún)^(qū)刺激得到的雙眼偏差系數(shù)與視力損傷程度有顯著的相關(guān)性，而在旁中央的刺激則沒有顯著相關(guān)性。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中使用與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的中央

5、刺激反饋（正確率大于90％）來保證被試中央注視，所以我們可以推測正常組與弱視組雙眼偏差系數(shù)的顯著性差異可能是由拓?fù)湮蓙y引起的。通過計(jì)算％BOLD信號變化的平均激活強(qiáng)度，顯著性激活的體素?cái)?shù)目和最大激活點(diǎn)的激活強(qiáng)度指標(biāo)，弱視結(jié)果比正常組存在顯著性降低，弱視的相對健眼的結(jié)果比弱視眼存在顯著性增加，可以推測即使在閾上刺激，視皮層中有較少的神經(jīng)元參與刺激信息的處理，更多的神經(jīng)元具有較低的信噪比。在不同皮層內(nèi)部和之間的信息傳遞過程中存在采樣率降低的

6、現(xiàn)象。
　　3腦部蘊(yùn)含的大量信息，目前對腦部信息表征的研究還處于初級階段。對靜息狀態(tài)下的腦部活動(dòng)，特別是對病理狀態(tài)下靜息態(tài)信號的分析，可以幫助我們更好的研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病，特別是像弱視這種沒有明顯器質(zhì)性病變的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。通過對功能連接、局部一致性和低頻振幅等信息的研究，可以定量分析弱視在非任務(wù)態(tài)下視覺皮層甚至全腦皮層與正常被試的差異，進(jìn)一步挖掘出弱視神經(jīng)系統(tǒng)損傷的機(jī)理信息。在功能連接實(shí)驗(yàn)中，我們選取Brodmann17(V1)，B

7、rodmann18(V2)和Brodmann19(V3，V4和V5)三個(gè)經(jīng)典視覺分區(qū)作為種子點(diǎn)，在對視覺分區(qū)功能連接分析過程中，發(fā)現(xiàn)弱視V1與V2和更高級皮層功能連接要弱于正常組，說明弱視的V1區(qū)存在損傷，其在向高級視皮層信息處理和傳遞過程中存在功能連接損傷。弱視的V2區(qū)與V1和V3等更高級皮層功能連接要強(qiáng)與正常組，可能原因是弱視傳遞相同的信息需要更多的神經(jīng)元連接，也可能V2對初級視皮層損傷進(jìn)行了功能代償，進(jìn)而表現(xiàn)出與其他視皮層的連接增

8、強(qiáng)。在局部一致性（regional homogeneity, ReHo）和低頻振幅（amplitude of lowfrequency fluctuations，ALFF）研究中發(fā)現(xiàn)弱視在認(rèn)知、控制和注意等相關(guān)腦區(qū)的一致性與正常對照組有顯著差異，并且首次發(fā)現(xiàn)視力損傷程度與這些腦區(qū)有顯著相關(guān)性。
　　綜上所述，弱視功能損傷機(jī)制是多樣性的，屈光參差性弱視可能同時(shí)存在拓?fù)溥B接紊亂和采樣率降低等功能損傷。在靜息態(tài)磁共振數(shù)據(jù)分析中，視覺區(qū)功