弱視兒童的視知覺研究進展
2013-07-12 11:27:40 來源: 眼科新進展
弱視是較為常見的眼病，中華眼科學會全國兒童弱視斜視防治學組將弱視定義為: 凡眼部無明顯器質性病變，以功能性因素為主所引起的遠視力低于0.9，且不能矯正者均列為弱視，弱視會導致兒童視知覺功能虧損。
視知覺是直接作用于視覺器官的事物在腦中整體的反應，是人對視覺信息的組織和解釋過程。從早期以動物為實驗對象，到對嬰幼兒的研究，人們發現視覺經驗對視知覺的發展很重要。主要表現為，嬰幼兒的視覺發展有關鍵期，關鍵期的視覺經驗最為重要，如果在關鍵期缺乏視覺經驗，會造成長期的不良后果，導致弱視的產生。弱視兒童在視覺任務中表現出許多方面的不足，這些不足主要與視知覺有關，本文對近年來這些方面的研究進行了分析整理，將其具體劃分為空間特征對弱視兒童形狀知覺的影響，空間方位對弱視兒童立體視覺的影響，空間目標對弱視兒童視知覺的影響以及不同目標運動特征上弱視兒童表現出的運動知覺異常等方面，為后續研究提供了思路。
1、空間特征對弱視兒童形狀知覺的影響
弱視首先被認為是一種空間知覺障礙。形狀知覺是空間知覺的一種，是人們對物體形狀特性的認識。目前弱視者的形狀知覺研究包含三個空間特征方面的內容：首先是在知覺任務中表現出的精確度。具體研究包括: 弱視者對位置判斷的精確度、形狀辨 別、目標間的間隔和空間比例。Levi和Klein用 Gabor 斑組成的圓圈為試驗材料，對弱視者形狀知覺進行了研究。研究結果顯示形狀知覺由兩大因素決定，首先最主要的決定因素是圖形之間的分離情況，而圖形的方向能夠起到調節作用。當組成圓圈圖形的 Gabor 斑之間間隔比較小，并與整體圓圈形狀相協調時，被試者的成績最好，當組成圓圈圖形的各部分是正交直線時成績較差; 當組成圓圈圖形的各部分是水平線或是垂直線時，成績處于中間水平; 當組成圓圈圖形的各部分間隔比較大時，各種任務的成績不存在差異。然而在所有的間隔任務上，成績會因目標間的方向混亂程度而逐漸降低也就是每個樣本是隨機的，或者對齊與正交隨機出現，或者水平與垂直線隨機出現) 。Levi 和 Klein的研究結果表明，在形狀取樣的圖形知覺中，目標間隔情況扮演著很重要的角色，而且在特征捆綁過程中涉及的內在機制可能對潛在的圖形知覺機制的反應有調解作用。Ruxandra 等要求弱視被試者記住不同半徑的圓，然后重現，讓單眼逐點識別( 每個圓有12個點) ，結果顯示，視空間知覺的二維圖表現出嚴重的扭曲，包括擴展、收縮和弱視眼視野內的特殊區域的扭曲，但在正常眼中沒有這種現象。
對知覺偏差以及在鄰近斑塊條件下對相位進行感知的研究發現，弱視者在方位和形狀判斷上出現了大量錯誤。Bedell 等通過測量與方向辨別和間隔相關的錯誤來檢查斜視性弱視者的空間視知覺，結果顯示，弱視眼在定位任務上也發生了大量的異常錯誤，這些錯誤不是由視敏度的降低引起的，斜視性弱視單眼的空間知覺是嚴重扭曲的。這些視知覺的扭曲可能與動眼神經異常和斜視性弱視者的視覺經驗有關。
形狀知覺的另一決定因素是弱視者的相位知覺以及評價相位感知的效力和判定每個線索所給予的權重，尤其關注的是弱視者與正常觀察者在給予這些線索的權重方面是否有不同。Levi 等研究發現，弱視者比視力正常者出現更多的形狀辨別偏差，這種偏差在彎曲的形狀和大量的間隔任務上趨向于最大，并且表現出很明顯的特異性。他們使用 Gabor斑來研究弱視者對圖形輪廓的知覺，同時判斷測試圖案的位置與輪廓的相關關系，結果顯示，與視力正常的觀察者相比，一些弱視者在內配對的 Gabor 斑條件下對形狀知覺的影響比在外配對的 Gabor 斑條件下要小，推測這個結果可能與異常的擁擠效應有關。
形狀知覺是視覺、觸覺、動覺協同活動的結果。通過視覺，人們得到了物體在視網膜上的投影形狀;通過觸覺和動覺，人們探索著物體的外形。他們協同活動，提供物體形狀的信息。之前對形狀識別的研究集中在對原始特征的分析與檢測上，這些原始特征包括點、線條、角度、朝向、運動以及輪廓等，而筆者沒有查到有關觸覺對形狀識別影響的研究，可能是考慮到弱視患者只存在視覺障礙而忽視了觸覺對形狀識別的影響，但弱視兒童在通過觸覺識別物體形狀時，是否會因為先前的視知覺經驗而表現出與正常兒童的異常呢? 今后研究可以結合視覺、觸覺以及動覺為弱視兒童形狀知覺的研究做出進一步的解釋。
2、空間方位對弱視兒童立體視覺的影響
立體視覺是辨別物體的空間方位，包括距離、前后、高低等相對位置的視知覺，亦是由雙眼不同角度看到的像經大腦綜合分析后獲得的三維立體空間知覺。立體視功能常用立體視銳度來衡量。立體視銳度是指利用立體感知功能辨別深度的能力，通常表達為立體感知閾值，即人眼分辨最小雙眼視差角度的能力。
立體視功能發育自出生后早期即開始，至 5 歲左右尚未發育完全。雙眼視功能的建立與視覺發育期內的視覺經驗密切相關。由于種種原因而導致弱視的患兒若在這個時期內得到較好的雙眼視功能訓練，即可獲得良好的立體視覺。
弱視對兒童主要的危害是無完善的立體視功能。弱視患者殘存雙眼視功能及兩眼間抑制程度的多少預示著單眼視力的高低，這可能也是弱視患者視力減退的重要發病機制。Wolfe 等的研究表明，立體視覺形成的過程為雙眼相互作用的過程，可因單眼視網膜影像模糊而受到損害。當單眼的視網膜影像變模糊時，視皮層感受雙眼視差信息的雙眼性神經元的興奮性則降低，其立體視銳度也相應下降; 而雙眼視網膜影像在一定限度內對稱性變模糊時，對立體視覺的影響較輕。因此，弱視是影響立體視銳度發育的重要因素之一。弱視患兒立體視覺的形成與雙眼視力差異和視力水平有密切關系，雙眼視力差小、視力好者立體視覺形成好。立體視覺的發育是一個不斷鞏固、完善的過程。Thompson等使用雙眼視差的深度辨別任務研究了弱視組與正常組在此任務中的表現，結果顯示弱視組比正常對照組要差很多，而且弱視觀察者在以運動視差為基礎的深度辨別任務中同樣表現出較正常對照組差，此研究結果為立體視覺過程是由運動視差和雙眼視差共同作用的觀點提供了證據支持。
各類型弱視立體視銳度間比較，以形覺剝奪性弱視立體視銳度最差，其次為斜視性弱視、屈光參差性弱視和屈光不正性弱視。形覺剝奪性弱視以先天性白內障為多見，因為白內障減少了進入眼內的光刺激，長期的刺激缺乏造成單眼弱視，雙眼性神經元興奮減少，進一步影響了立體視覺的發育。斜視性弱視是由于雙眼視細胞因視覺抑制和異常視網膜對應得不到正常發育，從而影響了立體視覺的建立。亢曉麗等通過對屈光參差性弱視兒童的立體視覺研究，發現隨著屈光參差程度的增加，視力及立體視功能均下降，立體視銳度下降的程度與弱視的程度相伴行。弱視程度與立體視銳度之間有著非常顯著的正相關性。Tomac 等認為對于兒童自然發生的屈光參差，不僅屈光參差可以導致立體視功能的下降，弱視在其中也起一定的作用。屈光不正性弱視同樣可以嚴重影響立體視覺的形成，對立體視覺各項指標均有影響。散光性弱視患者的立體視銳度則比非散光人群要差，其在字母識別能力、光柵銳度、游標敏銳度以及中、高空間頻率對比敏感度檢測上均表現出不足。患者立體視銳度的提高與兩眼屈光不正的類似程度密切相關。
在提高立體視覺方面，臨床上已運用同視機、多媒體軟件、雙眼視功能訓練儀器、紅綠立體圖片、實體鏡等改善患者雙眼視功能。另外知覺學習對立體視的提高也有一定的作用。弱視兒童在空間方位上表現出立體視覺的異常，其研究從立體視的發展、影響因素和弱視兒童的立體視知覺治療等方面展開，結論已經比較成熟，為弱視兒童的治療提供了理論依據。
3、空間目標對弱視兒童視知覺的影響
空間視覺一個重要的特征是當注視空間中的目標時，附近的輪廓會影響對目標的辨認。這種影響包括易化性和抑制性，注視目標附近的輪廓能夠加強或減弱觀察者對目標輪廓的感知。對于正常被試者，這種辨認模式在所有空間頻率上都是確定不變的，但是在弱視被試者中就表現出異常，并且隨著空間頻率的增加而表現出更明顯的缺陷。這些異常是依賴散光軸向的，而且斜視性弱視比屈光參差性弱視表現的更顯著。
擁擠效應是弱視患者最典型的體征之一，即對排列成行的字體的識別力比對同樣大小單個字體的識別力差。由于鄰近的物體輪廓( 例如條柵或者字母) 對目標字母的掩蔽作用，造成對目標字母的辨認難于字母單獨出現的時候。Levi 等利用 Gabor 函數斑構建了一系列刺激模式，通過控制 Gabor 函數斑的亮度、空間頻率、朝向和相對距離，來研究弱視患者的視知覺改變。他們發現存在于弱視患者視知覺的擁擠現象，與正常中心和周邊視覺的不同，表現為隨目標大小的變化而變化，且在感知小目標時，擁擠變得更明顯; 在垂直和水平方向上擁擠沒有明顯差異，易化性空間交互作用減弱。弱視者在視覺發育期的異常視覺輸入，造成調控空間視知覺神經元之間的異常聯系，可能是弱視患者出現擁擠效應的原因。Polat 等發現空間頻率、弱視類型和散光軸向等因素可能影響弱視患者對空間目標的識別。
在已有的研究中，空間目標的識別模式得到了廣泛關注并取得了一定的研究成果，但依然存在一些問題有待繼續研究。一方面，當前對空間目標的識別研究主要在二維場景中進行，通常采用字母或者朝向信號等刺激。然而，我們所面臨的世界是立體的，視覺系統需要處理各種復雜的三維空間信息。因此，將來研究有必要將空間目標的識別擴展到自然場景中，以提高研究的生態效度。另一方面，當前研究方法技術主要采用行為實驗或功能磁共振成像技術，但這些方法在空間目標識別的時間維度上存在一些不可避免的缺陷。相比之下，事件相關電位( event-related potential) 具有較好的時間分辨率，能更直接、實時的測量個體的視知覺加工。后續研究可以結合事件相關電位技術來進一步考察弱視者目標刺激的識別是如何被干擾的，以揭示目標刺激識別產生的機制。
4、目標運動特征對弱視兒童視覺運動覺的影響
視覺運動覺是一種基本視功能，它反映的是視覺系統對運動物體的分辨能力，能幫助判定物體的準確位置，從模糊的背景中將物體辨別出來。在不同的目標運動特征下，弱視者表現出異常的運動知覺。已有的關于弱視人群視運動知覺缺陷的研究主要包括視覺運動的振蕩移位、確定的運動形式、運動后效、最大的運動移位和整體運動。視敏度的降低似乎不能很好地解釋在這些方面的運動知覺的虧損，尤其是有很多的研究顯示弱視對側眼有異常的 運 動 知 覺，但它的視敏度是好的。Thompson 等提出運動知覺的損傷表現，首先影響的任務包括全局運動( 隨機點運動) 信息的整合，并且伴隨剩余的大部分局部運動知覺未受損傷，弱視者會有全局運動的知覺虧損，這種虧損不僅限于弱視眼而且會影響到對側眼。Hess 等的研究表明弱視者在靜態和動態的運動后效上都存在著缺陷。
弱視患者存在靜態刺激處理過程中的高水平運動虧損，包括對目標數目過低估計和增加注意時的眨眼次數。增加注意時的眨眼次數會影響患者對兩個快速移動目標中的第二個目標的覺察。視覺計算與注意追蹤以及對多個注意目標的追蹤有關。Ho 等的研究顯示，斜視性弱視和屈光參差性弱視兒童的弱視眼和對側眼在空間注意和追蹤方面存在虧損，這種虧損表現在對高水平運動的注意追蹤機制方面。這種機制包括對目標的空間選擇和對干擾項的抑制，且在對多個目標的追蹤任務中表現的尤為明顯。弱視兒童可能在過濾掉干擾項、對多個移動目標進行注意追蹤時出現了問題，這種問題的影響可能在當更多的視網膜外圍視像卷入時表現得更加明顯。
運動知覺分為真動知覺和似動知覺，弱視兒童的運動知覺研究主要集中在真動知覺方面，在似動運動知覺里只涉及到了運動后效。這可能是研究者考慮到弱視患者本身存在視覺障礙，而似動知覺作為較復雜的運動知覺任務，研究難度較大。弱視兒童在似動運動知覺方面的研究還很不成熟，未來研究可以從弱視兒童真動知覺向似動知覺擴展，為運動知覺提供更豐富的理論支持。
5、弱視兒童視知覺的腦機制研究
目前，對弱視兒童視知覺腦機制方面的研究主要集中在事件相關電位和功能磁共振成像方面。
5.1、事件相關電位方面的研究
事件相關電位是當外加一種特定的刺激，作用于感覺系統或腦的某一部位，在給予刺激或撤銷刺激時，在腦區引起的電位變化。依據刺激通道分為聽覺誘發電位、視覺誘發電位( Visual evoked potential，VEP) 、體感誘發電位等。弱視兒童這方面的研究主要集中在 VEP 方面，根據所給的圖形刺激形式不同，VEP 主要分為閃光視覺誘發電位( flash VEP，F-VEP) 和圖形視覺誘發電位 ( pattern VEP，P-VEP) 。目前弱視兒童電生理檢查系統主要采用 P-VEP 技術，P-VEP 是視皮質對光刺激的總和電位反應，它通過特定的棋盤格翻轉模式分別刺激左、右眼，在視覺皮層記錄 VEP( P100 波) 。P100 波潛伏期主要反映視網膜中央部20°內節細胞纖維軸索到視皮質對光化學信號的轉導速度。P100 波振幅在一定程度上反映節細胞的數量和功能，是檢測黃斑、視路發育狀態的重要指標。
依據 P100 波潛伏期和振幅分析通路損害，在視網膜、視交叉前或視交叉后，對損害程度、治療效果及預后做出客觀評估。由于該刺激模式獲得的視覺VEP 可重復性強、易記錄、波形比較簡單，容易進行分析和解釋，因而得到了廣泛的應用。弱視眼的視皮層中樞對圖形運動感覺及邊界對比效應敏感的神經元功能有異常，所以弱視眼 P-VEP 會出現明顯異常。Wright 等對25名弱視兒童的 P-VEP 研究顯示，弱視眼 P-VEP 振幅較對側健眼明顯降低，平均振幅僅為健眼的 36%。Petrinovic 等對單眼屈光不正性及斜視性弱視兒童的研究顯示，弱視眼的 P-VEP 振幅較對側眼有明顯下降，并且發現弱視眼的視力與 P-VEP 振幅及潛伏期改變有相關性，其中弱視眼的視力與 P-VEP 振幅的相關系數為 0.47，與 P-VEP 潛伏期的相關系數為 0.65。弱視眼在事件相關電位方面的研究結果比較一致，弱視眼與健眼相比出現 P100 波潛伏期延長，振幅降低，主要反映視網膜中央部 20°內節細胞纖維軸索到視皮質對光化學信號的轉導速度變慢，黃斑、視路發育狀態受到一定的影響。
5.2、功能磁共振成像方面的研究
人類大腦中包含兩條神經通路，腹側通路和背側通路。背側通路參與空間位置的知覺，從紋狀皮層開始，結束于后頂葉。腹側通路參與形狀知覺，從紋狀皮層開始結束于下顳葉。它們具有不同的發育期，并且可能有不同的關鍵期或是不同神經發育的入口。它們很容易受到異常的視覺刺激或是弱視治療的影響而發生改變。因此，在視覺發展過程中早期異常的視覺經驗可能會導致初級視皮層之前的皮層下區域和初級視皮層以外區域的虧損。Conner 等使用功能磁共振成像來研究15例7 ～ 12 歲兒童的皮層視網膜定位結構，發現兒童在視皮層 V1、V2、V3、V3A、VP、V4v 的視網膜定位信號與成人是基本相同的。但是，定量分析表明兒童與成人在枕葉皮層的頂側和顳側區有顯著的差異，這些結果對研究兒童更高級的認知功能及弱視方面有重要作用。Mendola 等用優化的像素形態測定法定量分析高分辨率大腦成像，結果表明弱視兒童和成人視皮層區的灰質容積有所減少，包括距狀裂和初級視皮層; 弱視兒童還有枕葉頂部皮層區和顳側腹部皮層區的減少，弱視患者的對比敏感度有行為學缺陷。
在空間知覺方面，Thompson 等認為弱視者空間知覺方面的缺陷是由初級視覺轉導過程和高級視覺轉導過程存在的功能不足導致的。Sireteanu 等用功能磁共振成像研究弱視者視覺的空間異常和時間的不穩定性，發現斜視性弱視比屈光參差性弱視的空間異常更明顯，時間不穩定性也主要發生在斜視性弱視，并主要影響高級空間頻率，說明與背側的更高級的紋外皮層有關。Dallala 等的研究得出弱視眼存在異常的位置和方向編碼，而且方向編碼方面存在的虧損要比位置編碼嚴重，這表明弱視者腹側外紋狀皮層的加工過程是異常的，它是由紋狀區的輸入來決定的。Ho 等通過研究不同類型的兒童弱視者發現，整體運動知覺與立體視銳度顯著相關，這可能與整體運動過程的兩級模型有關，初級過程依賴于對比度和 V1 區，二級過程被認為是 V5和 MT 區的綜合，而且他們發現單側弱視在一定程度上存在著外紋狀區 V5/MT 的功能紊亂以及對側眼運動知覺的處理過程可能受到病因學和殘存的雙眼視功能的影響。
在運動知覺方面，研究普遍認為人類主管視覺運動的皮層區位于19與37、39交界處的V5 區，又稱中顳區、MT 區。在這方面，運動的格子圖案刺激對于評定 MT 區的功能提供了一個重要的附加工具，這種刺激的關鍵在于噪音的存在，生理學的證據表明，這種刺激導致的視知覺的處理過程超出了 V1區。Thompson 等也研究了弱視者對運動的格子圖案的知覺，并探討其所關聯的腦區，結果顯示弱視者在知覺這類刺激時具有微小的異常，并且這種異常被認為是發生在信號整合之前，目前認為是在 MT區。Cavanagh提出人類擁有一個高水平的運動系統，它受視覺注意功能的調解，這個高水平運動系統的運行機制主要表現在人眼對視覺刺激物移動時的注意追蹤任務上。與之相比，低水平的運動系統與V1 區的方向選擇性神經細胞相關，背側通路的運動區 MT 可以在不依賴視覺注意的情況下運行。運動后效對于兩種類型的運動來說具有顯著不同的特性，這表明注意追蹤不僅僅提高了低水平的運動信號，而且在信號加工處理的不同階段一直起作用。先前的研究用幾個高水平的非運動任務已經得出斜視性弱視者存在著后頂葉的功能異常。Ho 等對弱視兒童在不同層次的視運動知覺任務上的表現與視力正常兒童進行了比較，發現弱視兒童的弱視眼和對側眼與正常兒童的雙眼在低水平的整體運動和高水平的兩點表觀運動任務上的表現類似; 在單個目標與多個目標的注意追蹤任務上，弱視組成績顯著低于正常人，這些發現表明后頂葉皮層的雙眼視覺區域有可能對隨意的空間注意的虧損起到一定作用，這也是導致弱視的原因之一。Li 等以弱視者為被試對象研究外側膝狀體功能以及外側膝狀體與視皮層之間的聯系，結果發現弱視者的外側膝狀體功能減弱，并且其功能減弱的原因可能不僅僅是由于大腦皮層對于信息反饋的影響導致的，很可能是由于腹側和背側通路的連接性減少導致的。
弱視兒童腦機制的研究中，功能磁共振成像方面的研究已經比較成熟，涉及了視知覺研究的各個方面。相對而言，事件相關電位的研究就不是很充分，研究結果只是說明弱視兒童在潛伏期和振幅上與正常兒童存在差異，而在空間知覺、運動知覺等各方面并沒有做深入的研究，今后的研究可以分別從這幾個方面，對弱視兒童的腦機制做出進一步的解釋。
6、展望
本文對近年來弱視兒童視知覺的研究作了綜述，為弱視兒童注意、動機、價值觀和期望等方面的研究提供了理論基礎。弱視兒童視知覺的研究還涉及到時間知覺、錯覺、異常視知覺相應的腦機制變化以及不同通道的視知覺研究等方面，這些方面的研究在今后值得繼續探討。
弱視兒童時間知覺方面的研究還是一個空白，在運動知覺的任務判斷中就已經涉及到了事物變化的連續性和順序性，那在運動知覺的探討中是否就已經包括了對時間知覺特性的研究呢? 這是我們值得探討和分析的。另外從感覺通道的性質來看，視覺在判斷時間的精確性方面最差，而弱視患者又是在視覺上存在缺陷，這就使得弱視兒童時間知覺的研究比較困難。時間知覺還受到注意、興趣和情緒等的影響，弱視兒童在這幾方面是否存在差異，而它們又是否會影響到弱視兒童的時間知覺，在未來研究中還需要進一步探索。
錯覺是知覺的一種特殊形態，以往有關錯覺的研究多集中于正常視力者的視錯覺方面，還較少涉及到弱視兒童錯覺的研究，這可能是考慮到錯覺是一個極為復雜的知覺過程，存在于各種認知過程中，主要因感覺通道及圖形的不同而存在差異。在各種感覺通道的相互影響下弱視兒童是否會表現出差異，未來研究者可以從不同感覺通道的相互作用等方面，為弱視兒童的錯覺研究提供新的思路。
作者：楊玲 毛金銘 魏建蘭
視知覺是直接作用于視覺器官的事物在腦中整體的反應，是人對視覺信息的組織和解釋過程。從早期以動物為實驗對象，到對嬰幼兒的研究，人們發現視覺經驗對視知覺的發展很重要。主要表現為，嬰幼兒的視覺發展有關鍵期，關鍵期的視覺經驗最為重要，如果在關鍵期缺乏視覺經驗，會造成長期的不良后果，導致弱視的產生。弱視兒童在視覺任務中表現出許多方面的不足，這些不足主要與視知覺有關，本文對近年來這些方面的研究進行了分析整理，將其具體劃分為空間特征對弱視兒童形狀知覺的影響，空間方位對弱視兒童立體視覺的影響，空間目標對弱視兒童視知覺的影響以及不同目標運動特征上弱視兒童表現出的運動知覺異常等方面，為后續研究提供了思路。
1、空間特征對弱視兒童形狀知覺的影響
弱視首先被認為是一種空間知覺障礙。形狀知覺是空間知覺的一種，是人們對物體形狀特性的認識。目前弱視者的形狀知覺研究包含三個空間特征方面的內容：首先是在知覺任務中表現出的精確度。具體研究包括: 弱視者對位置判斷的精確度、形狀辨 別、目標間的間隔和空間比例。Levi和Klein用 Gabor 斑組成的圓圈為試驗材料，對弱視者形狀知覺進行了研究。研究結果顯示形狀知覺由兩大因素決定，首先最主要的決定因素是圖形之間的分離情況，而圖形的方向能夠起到調節作用。當組成圓圈圖形的 Gabor 斑之間間隔比較小，并與整體圓圈形狀相協調時，被試者的成績最好，當組成圓圈圖形的各部分是正交直線時成績較差; 當組成圓圈圖形的各部分是水平線或是垂直線時，成績處于中間水平; 當組成圓圈圖形的各部分間隔比較大時，各種任務的成績不存在差異。然而在所有的間隔任務上，成績會因目標間的方向混亂程度而逐漸降低也就是每個樣本是隨機的，或者對齊與正交隨機出現，或者水平與垂直線隨機出現) 。Levi 和 Klein的研究結果表明，在形狀取樣的圖形知覺中，目標間隔情況扮演著很重要的角色，而且在特征捆綁過程中涉及的內在機制可能對潛在的圖形知覺機制的反應有調解作用。Ruxandra 等要求弱視被試者記住不同半徑的圓，然后重現，讓單眼逐點識別( 每個圓有12個點) ，結果顯示，視空間知覺的二維圖表現出嚴重的扭曲，包括擴展、收縮和弱視眼視野內的特殊區域的扭曲，但在正常眼中沒有這種現象。
對知覺偏差以及在鄰近斑塊條件下對相位進行感知的研究發現，弱視者在方位和形狀判斷上出現了大量錯誤。Bedell 等通過測量與方向辨別和間隔相關的錯誤來檢查斜視性弱視者的空間視知覺，結果顯示，弱視眼在定位任務上也發生了大量的異常錯誤，這些錯誤不是由視敏度的降低引起的，斜視性弱視單眼的空間知覺是嚴重扭曲的。這些視知覺的扭曲可能與動眼神經異常和斜視性弱視者的視覺經驗有關。
形狀知覺的另一決定因素是弱視者的相位知覺以及評價相位感知的效力和判定每個線索所給予的權重，尤其關注的是弱視者與正常觀察者在給予這些線索的權重方面是否有不同。Levi 等研究發現，弱視者比視力正常者出現更多的形狀辨別偏差，這種偏差在彎曲的形狀和大量的間隔任務上趨向于最大，并且表現出很明顯的特異性。他們使用 Gabor斑來研究弱視者對圖形輪廓的知覺，同時判斷測試圖案的位置與輪廓的相關關系，結果顯示，與視力正常的觀察者相比，一些弱視者在內配對的 Gabor 斑條件下對形狀知覺的影響比在外配對的 Gabor 斑條件下要小，推測這個結果可能與異常的擁擠效應有關。
形狀知覺是視覺、觸覺、動覺協同活動的結果。通過視覺，人們得到了物體在視網膜上的投影形狀;通過觸覺和動覺，人們探索著物體的外形。他們協同活動，提供物體形狀的信息。之前對形狀識別的研究集中在對原始特征的分析與檢測上，這些原始特征包括點、線條、角度、朝向、運動以及輪廓等，而筆者沒有查到有關觸覺對形狀識別影響的研究，可能是考慮到弱視患者只存在視覺障礙而忽視了觸覺對形狀識別的影響，但弱視兒童在通過觸覺識別物體形狀時，是否會因為先前的視知覺經驗而表現出與正常兒童的異常呢? 今后研究可以結合視覺、觸覺以及動覺為弱視兒童形狀知覺的研究做出進一步的解釋。
2、空間方位對弱視兒童立體視覺的影響
立體視覺是辨別物體的空間方位，包括距離、前后、高低等相對位置的視知覺，亦是由雙眼不同角度看到的像經大腦綜合分析后獲得的三維立體空間知覺。立體視功能常用立體視銳度來衡量。立體視銳度是指利用立體感知功能辨別深度的能力，通常表達為立體感知閾值，即人眼分辨最小雙眼視差角度的能力。
立體視功能發育自出生后早期即開始，至 5 歲左右尚未發育完全。雙眼視功能的建立與視覺發育期內的視覺經驗密切相關。由于種種原因而導致弱視的患兒若在這個時期內得到較好的雙眼視功能訓練，即可獲得良好的立體視覺。
弱視對兒童主要的危害是無完善的立體視功能。弱視患者殘存雙眼視功能及兩眼間抑制程度的多少預示著單眼視力的高低，這可能也是弱視患者視力減退的重要發病機制。Wolfe 等的研究表明，立體視覺形成的過程為雙眼相互作用的過程，可因單眼視網膜影像模糊而受到損害。當單眼的視網膜影像變模糊時，視皮層感受雙眼視差信息的雙眼性神經元的興奮性則降低，其立體視銳度也相應下降; 而雙眼視網膜影像在一定限度內對稱性變模糊時，對立體視覺的影響較輕。因此，弱視是影響立體視銳度發育的重要因素之一。弱視患兒立體視覺的形成與雙眼視力差異和視力水平有密切關系，雙眼視力差小、視力好者立體視覺形成好。立體視覺的發育是一個不斷鞏固、完善的過程。Thompson等使用雙眼視差的深度辨別任務研究了弱視組與正常組在此任務中的表現，結果顯示弱視組比正常對照組要差很多，而且弱視觀察者在以運動視差為基礎的深度辨別任務中同樣表現出較正常對照組差，此研究結果為立體視覺過程是由運動視差和雙眼視差共同作用的觀點提供了證據支持。
各類型弱視立體視銳度間比較，以形覺剝奪性弱視立體視銳度最差，其次為斜視性弱視、屈光參差性弱視和屈光不正性弱視。形覺剝奪性弱視以先天性白內障為多見，因為白內障減少了進入眼內的光刺激，長期的刺激缺乏造成單眼弱視，雙眼性神經元興奮減少，進一步影響了立體視覺的發育。斜視性弱視是由于雙眼視細胞因視覺抑制和異常視網膜對應得不到正常發育，從而影響了立體視覺的建立。亢曉麗等通過對屈光參差性弱視兒童的立體視覺研究，發現隨著屈光參差程度的增加，視力及立體視功能均下降，立體視銳度下降的程度與弱視的程度相伴行。弱視程度與立體視銳度之間有著非常顯著的正相關性。Tomac 等認為對于兒童自然發生的屈光參差，不僅屈光參差可以導致立體視功能的下降，弱視在其中也起一定的作用。屈光不正性弱視同樣可以嚴重影響立體視覺的形成，對立體視覺各項指標均有影響。散光性弱視患者的立體視銳度則比非散光人群要差，其在字母識別能力、光柵銳度、游標敏銳度以及中、高空間頻率對比敏感度檢測上均表現出不足。患者立體視銳度的提高與兩眼屈光不正的類似程度密切相關。
在提高立體視覺方面，臨床上已運用同視機、多媒體軟件、雙眼視功能訓練儀器、紅綠立體圖片、實體鏡等改善患者雙眼視功能。另外知覺學習對立體視的提高也有一定的作用。弱視兒童在空間方位上表現出立體視覺的異常，其研究從立體視的發展、影響因素和弱視兒童的立體視知覺治療等方面展開，結論已經比較成熟，為弱視兒童的治療提供了理論依據。
3、空間目標對弱視兒童視知覺的影響
空間視覺一個重要的特征是當注視空間中的目標時，附近的輪廓會影響對目標的辨認。這種影響包括易化性和抑制性，注視目標附近的輪廓能夠加強或減弱觀察者對目標輪廓的感知。對于正常被試者，這種辨認模式在所有空間頻率上都是確定不變的，但是在弱視被試者中就表現出異常，并且隨著空間頻率的增加而表現出更明顯的缺陷。這些異常是依賴散光軸向的，而且斜視性弱視比屈光參差性弱視表現的更顯著。
擁擠效應是弱視患者最典型的體征之一，即對排列成行的字體的識別力比對同樣大小單個字體的識別力差。由于鄰近的物體輪廓( 例如條柵或者字母) 對目標字母的掩蔽作用，造成對目標字母的辨認難于字母單獨出現的時候。Levi 等利用 Gabor 函數斑構建了一系列刺激模式，通過控制 Gabor 函數斑的亮度、空間頻率、朝向和相對距離，來研究弱視患者的視知覺改變。他們發現存在于弱視患者視知覺的擁擠現象，與正常中心和周邊視覺的不同，表現為隨目標大小的變化而變化，且在感知小目標時，擁擠變得更明顯; 在垂直和水平方向上擁擠沒有明顯差異，易化性空間交互作用減弱。弱視者在視覺發育期的異常視覺輸入，造成調控空間視知覺神經元之間的異常聯系，可能是弱視患者出現擁擠效應的原因。Polat 等發現空間頻率、弱視類型和散光軸向等因素可能影響弱視患者對空間目標的識別。
在已有的研究中，空間目標的識別模式得到了廣泛關注并取得了一定的研究成果，但依然存在一些問題有待繼續研究。一方面，當前對空間目標的識別研究主要在二維場景中進行，通常采用字母或者朝向信號等刺激。然而，我們所面臨的世界是立體的，視覺系統需要處理各種復雜的三維空間信息。因此，將來研究有必要將空間目標的識別擴展到自然場景中，以提高研究的生態效度。另一方面，當前研究方法技術主要采用行為實驗或功能磁共振成像技術，但這些方法在空間目標識別的時間維度上存在一些不可避免的缺陷。相比之下，事件相關電位( event-related potential) 具有較好的時間分辨率，能更直接、實時的測量個體的視知覺加工。后續研究可以結合事件相關電位技術來進一步考察弱視者目標刺激的識別是如何被干擾的，以揭示目標刺激識別產生的機制。
4、目標運動特征對弱視兒童視覺運動覺的影響
視覺運動覺是一種基本視功能，它反映的是視覺系統對運動物體的分辨能力，能幫助判定物體的準確位置，從模糊的背景中將物體辨別出來。在不同的目標運動特征下，弱視者表現出異常的運動知覺。已有的關于弱視人群視運動知覺缺陷的研究主要包括視覺運動的振蕩移位、確定的運動形式、運動后效、最大的運動移位和整體運動。視敏度的降低似乎不能很好地解釋在這些方面的運動知覺的虧損，尤其是有很多的研究顯示弱視對側眼有異常的 運 動 知 覺，但它的視敏度是好的。Thompson 等提出運動知覺的損傷表現，首先影響的任務包括全局運動( 隨機點運動) 信息的整合，并且伴隨剩余的大部分局部運動知覺未受損傷，弱視者會有全局運動的知覺虧損，這種虧損不僅限于弱視眼而且會影響到對側眼。Hess 等的研究表明弱視者在靜態和動態的運動后效上都存在著缺陷。
弱視患者存在靜態刺激處理過程中的高水平運動虧損，包括對目標數目過低估計和增加注意時的眨眼次數。增加注意時的眨眼次數會影響患者對兩個快速移動目標中的第二個目標的覺察。視覺計算與注意追蹤以及對多個注意目標的追蹤有關。Ho 等的研究顯示，斜視性弱視和屈光參差性弱視兒童的弱視眼和對側眼在空間注意和追蹤方面存在虧損，這種虧損表現在對高水平運動的注意追蹤機制方面。這種機制包括對目標的空間選擇和對干擾項的抑制，且在對多個目標的追蹤任務中表現的尤為明顯。弱視兒童可能在過濾掉干擾項、對多個移動目標進行注意追蹤時出現了問題，這種問題的影響可能在當更多的視網膜外圍視像卷入時表現得更加明顯。
運動知覺分為真動知覺和似動知覺，弱視兒童的運動知覺研究主要集中在真動知覺方面，在似動運動知覺里只涉及到了運動后效。這可能是研究者考慮到弱視患者本身存在視覺障礙，而似動知覺作為較復雜的運動知覺任務，研究難度較大。弱視兒童在似動運動知覺方面的研究還很不成熟，未來研究可以從弱視兒童真動知覺向似動知覺擴展，為運動知覺提供更豐富的理論支持。
5、弱視兒童視知覺的腦機制研究
目前，對弱視兒童視知覺腦機制方面的研究主要集中在事件相關電位和功能磁共振成像方面。
5.1、事件相關電位方面的研究
事件相關電位是當外加一種特定的刺激，作用于感覺系統或腦的某一部位，在給予刺激或撤銷刺激時，在腦區引起的電位變化。依據刺激通道分為聽覺誘發電位、視覺誘發電位( Visual evoked potential，VEP) 、體感誘發電位等。弱視兒童這方面的研究主要集中在 VEP 方面，根據所給的圖形刺激形式不同，VEP 主要分為閃光視覺誘發電位( flash VEP，F-VEP) 和圖形視覺誘發電位 ( pattern VEP，P-VEP) 。目前弱視兒童電生理檢查系統主要采用 P-VEP 技術，P-VEP 是視皮質對光刺激的總和電位反應，它通過特定的棋盤格翻轉模式分別刺激左、右眼，在視覺皮層記錄 VEP( P100 波) 。P100 波潛伏期主要反映視網膜中央部20°內節細胞纖維軸索到視皮質對光化學信號的轉導速度。P100 波振幅在一定程度上反映節細胞的數量和功能，是檢測黃斑、視路發育狀態的重要指標。
依據 P100 波潛伏期和振幅分析通路損害，在視網膜、視交叉前或視交叉后，對損害程度、治療效果及預后做出客觀評估。由于該刺激模式獲得的視覺VEP 可重復性強、易記錄、波形比較簡單，容易進行分析和解釋，因而得到了廣泛的應用。弱視眼的視皮層中樞對圖形運動感覺及邊界對比效應敏感的神經元功能有異常，所以弱視眼 P-VEP 會出現明顯異常。Wright 等對25名弱視兒童的 P-VEP 研究顯示，弱視眼 P-VEP 振幅較對側健眼明顯降低，平均振幅僅為健眼的 36%。Petrinovic 等對單眼屈光不正性及斜視性弱視兒童的研究顯示，弱視眼的 P-VEP 振幅較對側眼有明顯下降，并且發現弱視眼的視力與 P-VEP 振幅及潛伏期改變有相關性，其中弱視眼的視力與 P-VEP 振幅的相關系數為 0.47，與 P-VEP 潛伏期的相關系數為 0.65。弱視眼在事件相關電位方面的研究結果比較一致，弱視眼與健眼相比出現 P100 波潛伏期延長，振幅降低，主要反映視網膜中央部 20°內節細胞纖維軸索到視皮質對光化學信號的轉導速度變慢，黃斑、視路發育狀態受到一定的影響。
5.2、功能磁共振成像方面的研究
人類大腦中包含兩條神經通路，腹側通路和背側通路。背側通路參與空間位置的知覺，從紋狀皮層開始，結束于后頂葉。腹側通路參與形狀知覺，從紋狀皮層開始結束于下顳葉。它們具有不同的發育期，并且可能有不同的關鍵期或是不同神經發育的入口。它們很容易受到異常的視覺刺激或是弱視治療的影響而發生改變。因此，在視覺發展過程中早期異常的視覺經驗可能會導致初級視皮層之前的皮層下區域和初級視皮層以外區域的虧損。Conner 等使用功能磁共振成像來研究15例7 ～ 12 歲兒童的皮層視網膜定位結構，發現兒童在視皮層 V1、V2、V3、V3A、VP、V4v 的視網膜定位信號與成人是基本相同的。但是，定量分析表明兒童與成人在枕葉皮層的頂側和顳側區有顯著的差異，這些結果對研究兒童更高級的認知功能及弱視方面有重要作用。Mendola 等用優化的像素形態測定法定量分析高分辨率大腦成像，結果表明弱視兒童和成人視皮層區的灰質容積有所減少，包括距狀裂和初級視皮層; 弱視兒童還有枕葉頂部皮層區和顳側腹部皮層區的減少，弱視患者的對比敏感度有行為學缺陷。
在空間知覺方面，Thompson 等認為弱視者空間知覺方面的缺陷是由初級視覺轉導過程和高級視覺轉導過程存在的功能不足導致的。Sireteanu 等用功能磁共振成像研究弱視者視覺的空間異常和時間的不穩定性，發現斜視性弱視比屈光參差性弱視的空間異常更明顯，時間不穩定性也主要發生在斜視性弱視，并主要影響高級空間頻率，說明與背側的更高級的紋外皮層有關。Dallala 等的研究得出弱視眼存在異常的位置和方向編碼，而且方向編碼方面存在的虧損要比位置編碼嚴重，這表明弱視者腹側外紋狀皮層的加工過程是異常的，它是由紋狀區的輸入來決定的。Ho 等通過研究不同類型的兒童弱視者發現，整體運動知覺與立體視銳度顯著相關，這可能與整體運動過程的兩級模型有關，初級過程依賴于對比度和 V1 區，二級過程被認為是 V5和 MT 區的綜合，而且他們發現單側弱視在一定程度上存在著外紋狀區 V5/MT 的功能紊亂以及對側眼運動知覺的處理過程可能受到病因學和殘存的雙眼視功能的影響。
在運動知覺方面，研究普遍認為人類主管視覺運動的皮層區位于19與37、39交界處的V5 區，又稱中顳區、MT 區。在這方面，運動的格子圖案刺激對于評定 MT 區的功能提供了一個重要的附加工具，這種刺激的關鍵在于噪音的存在，生理學的證據表明，這種刺激導致的視知覺的處理過程超出了 V1區。Thompson 等也研究了弱視者對運動的格子圖案的知覺，并探討其所關聯的腦區，結果顯示弱視者在知覺這類刺激時具有微小的異常，并且這種異常被認為是發生在信號整合之前，目前認為是在 MT區。Cavanagh提出人類擁有一個高水平的運動系統，它受視覺注意功能的調解，這個高水平運動系統的運行機制主要表現在人眼對視覺刺激物移動時的注意追蹤任務上。與之相比，低水平的運動系統與V1 區的方向選擇性神經細胞相關，背側通路的運動區 MT 可以在不依賴視覺注意的情況下運行。運動后效對于兩種類型的運動來說具有顯著不同的特性，這表明注意追蹤不僅僅提高了低水平的運動信號，而且在信號加工處理的不同階段一直起作用。先前的研究用幾個高水平的非運動任務已經得出斜視性弱視者存在著后頂葉的功能異常。Ho 等對弱視兒童在不同層次的視運動知覺任務上的表現與視力正常兒童進行了比較，發現弱視兒童的弱視眼和對側眼與正常兒童的雙眼在低水平的整體運動和高水平的兩點表觀運動任務上的表現類似; 在單個目標與多個目標的注意追蹤任務上，弱視組成績顯著低于正常人，這些發現表明后頂葉皮層的雙眼視覺區域有可能對隨意的空間注意的虧損起到一定作用，這也是導致弱視的原因之一。Li 等以弱視者為被試對象研究外側膝狀體功能以及外側膝狀體與視皮層之間的聯系，結果發現弱視者的外側膝狀體功能減弱，并且其功能減弱的原因可能不僅僅是由于大腦皮層對于信息反饋的影響導致的，很可能是由于腹側和背側通路的連接性減少導致的。
弱視兒童腦機制的研究中，功能磁共振成像方面的研究已經比較成熟，涉及了視知覺研究的各個方面。相對而言，事件相關電位的研究就不是很充分，研究結果只是說明弱視兒童在潛伏期和振幅上與正常兒童存在差異，而在空間知覺、運動知覺等各方面并沒有做深入的研究，今后的研究可以分別從這幾個方面，對弱視兒童的腦機制做出進一步的解釋。
6、展望
本文對近年來弱視兒童視知覺的研究作了綜述，為弱視兒童注意、動機、價值觀和期望等方面的研究提供了理論基礎。弱視兒童視知覺的研究還涉及到時間知覺、錯覺、異常視知覺相應的腦機制變化以及不同通道的視知覺研究等方面，這些方面的研究在今后值得繼續探討。
弱視兒童時間知覺方面的研究還是一個空白，在運動知覺的任務判斷中就已經涉及到了事物變化的連續性和順序性，那在運動知覺的探討中是否就已經包括了對時間知覺特性的研究呢? 這是我們值得探討和分析的。另外從感覺通道的性質來看，視覺在判斷時間的精確性方面最差，而弱視患者又是在視覺上存在缺陷，這就使得弱視兒童時間知覺的研究比較困難。時間知覺還受到注意、興趣和情緒等的影響，弱視兒童在這幾方面是否存在差異，而它們又是否會影響到弱視兒童的時間知覺，在未來研究中還需要進一步探索。
錯覺是知覺的一種特殊形態，以往有關錯覺的研究多集中于正常視力者的視錯覺方面，還較少涉及到弱視兒童錯覺的研究，這可能是考慮到錯覺是一個極為復雜的知覺過程，存在于各種認知過程中，主要因感覺通道及圖形的不同而存在差異。在各種感覺通道的相互影響下弱視兒童是否會表現出差異，未來研究者可以從不同感覺通道的相互作用等方面，為弱視兒童的錯覺研究提供新的思路。
作者：楊玲 毛金銘 魏建蘭
