弱視成年人視覺系統可塑性更高

2020-12-05 科學網

 

中國科學技術大學生命科學學院研究員周逸峰研究小組與美國南加州大學心理學系教授呂忠林研究小組在實驗中發現，成人弱視患者的視覺系統可塑性高於正常人。這一發現不僅為成人弱視患者提高視力帶來了新希望，提供了理論和實踐依據，而且對大腦皮層可塑性的研究提供了新認識。弱視是指眼部無明顯器質性病變，遠視力低於0.8且不能矯正者。這一研究成果的論文於3月11日發表在美國《國家科學院院刊》（PNAS）上。

 

據周逸峰介紹，在發育過程中，大腦神經系統細胞之間的連接是實現神經系統信息整合功能的基礎，但這些細胞之間的連接並非一蹴而就或一成不變的。它們受到突觸連接的活動歷史和經驗的調控。這種細胞連接被改變的可能性被稱為「發育可塑性」，而這個「發育可塑性」有著被稱為「關鍵期」的一個時間段。人們普遍認為，6歲到8歲前是空間視覺發育的關鍵期，3歲到5歲是音樂和聽覺發育的關鍵期。也就是說，在相應關鍵期內，大腦很容易受到相應的外界環境和經驗的影響。視覺系統的異常發育會導致弱視，弱視治療與年齡密切相關，年齡越小，效果越好。很長一段時間以來，在弱視患者臨床治療中，8歲以後的弱視因錯過了視覺發育的關鍵期，幾乎沒有有效的治療措施。因為他們的視覺系統已不具備可塑性，難以用傳統治療手段恢復視力。

 

然而，周逸峰和呂忠林領導的研究小組設計了一種實驗，對成人弱視患者和正常人進行同樣的空間視覺訓練。一組為屈光參差性弱視患者，一組為正常人。在測量了兩組被試者的視覺對比敏感度曲線以後，研究人員對他們在各自截止空間頻率下訓練，訓練結束以後，再測試兩組被試者的對比敏感度曲線。他們發現弱視患者的對比敏感度在訓練後有顯著提高，而正常人經過訓練後變化較小。

 

此外，他們還用一種叫做「高斯差」的數學模型擬合這些對比敏感度數據，並比較了屈光參差性弱視和正常對照知覺學習的空間頻率帶寬，發現弱視組的學習帶寬為4.04±0.63 Octaves（倍頻程，頻率比率為2比1的兩個頻率的間隔），正常對照組的學習帶寬為1.40±0.30 Octaves。這說明弱視患者視覺系統知覺學習的帶寬比正常的視覺系統要大得多，顯示弱視患者視覺系統與正常視覺系統相比有著更大的可塑性。因此，他們的研究為弱視患者的知覺學習治療法提供了理論和實踐依據。

 

據有關醫療機構統計，目前，我國弱視發病率約為3%左右，成人弱視患者有3000萬左右。周逸峰等人的研究結果如果能發展出相應的治療方法，將有助於改善部分成人弱視患者的視力。

 

這項研究工作是在中國國家自然科學基金委員會的資助下完成的。（來源：科學時報 王靜 通訊員胡勝友）

 

（《國家科學院院刊》（

PNAS

），vol. 105 | no. 10 | 4068-4073，Chang-Bing Huang, Yifeng Zhou, Zhong-Lin Lu）

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