视觉感知训练应用于弱视治疗的研究进展①

任骁方，肖林

视觉感知训练应用于弱视治疗的研究进展①

任骁方，肖林

弱视是视觉发育关键期异常视觉经验所导致的视皮层生理学改变和视力发育障碍。视觉感知训练以多媒体为载体，正广泛应用于临床弱视治疗。感知训练在儿童和成人弱视的治疗中都发挥着积极作用，并通过认知学和神经学机制发挥作用。年龄、弱视程度、弱视类型、训练时间及训练项目等都会影响感知训练的治疗效果。

弱视；感知训练；作用机制；综述

[本文著录格式]任骁方，肖林.视觉感知训练应用于弱视治疗的研究进展[J].中国康复理论与实践,2015,21(6):662-665.

CITED AS:Ren XF,Xiao L.Research progress of perceptual learning in amblyopia treatment(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(6):662-665.

弱视是视觉发育关键期异常视觉经验(形觉剥夺、屈光参差、高度屈光不正、斜视等)所导致的单眼或双眼视力发育障碍，是引起儿童单眼视力障碍的最主要原因[1]。根据以人群为基础的研究和所用的疾病定义，估计弱视的患病率为0.8%～3.3%[2]。弱视在儿童中引起的视觉损伤很显著并终生伴随，因此弱视是一个很重要的公共健康问题。及时治疗弱视可以提高视力和双眼视功能，避免终生的视觉丧失。弱视的传统治疗是压抑(遮盖或药物)健眼，强迫弱视眼发挥功能。目前认为部分遮盖联合一定强度注意力集中的感知觉训练，即综合疗法，同样能够成功治疗弱视，同时不会产生社会心理学副作用。国内外近年来的临床试验研究证实，以感知觉学习原则为基础的激活训练方案在弱视治疗中发挥着积极的辅助作用，可重建部分视功能[3]。现就感知训练的效果、影响因素以及其作用机制的研究进展做一综述。

1 感知训练

感知训练是弱视传统遮盖疗法的一种辅助治疗方法[4]。根据患者视功能缺陷的具体情况个性化地制定训练项目，使弱视眼受到足够的重复刺激，提高视网膜及视中枢视细胞的敏感性，建立正常的神经传导通路[5]，从而促进视觉发育和提高视力。

感知训练是一个主动的过程，需要患者积极主动地参与到视觉功能活动过程中，根据视觉刺激做出相应的反应，并做出反馈。国内外大量临床试验研究提示，通过感知训练，弱视眼的视功能可以得到明显且持久的提升[6]。国内杨明迪等对76例弱视患儿进行的一项前瞻性对照研究发现，感知训练组平均治疗时间低于对照组，且每提升1行logMAR视力所需治疗时间少于对照组，提示视觉感知训练可以明显缩短治疗周期，提高双眼视功能[7]。国外Levi等[8]和Knox等[9]的研究结果表明，弱视患者重复练习某项视觉项目后，这项特定的视觉功能有了显著提高，且效果持久，而且其他相关的视功能也有所改善。

目前临床上感知训练以多媒体为载体广泛应用于弱视治疗，并取得显著的疗效。根据弱视类型及目标视功能的不同，感知训练的项目主要包括精细目力训练、光刷训练、红光闪烁训练、光栅训练、后像增视训练、融合训练、同时视训练、立体视训练等。由于弱视是视觉发育早期异常视觉经验导致的，因此传统观点认为感知训练只在儿童期有效，但是越来越多的感知训练临床研究认为，给予青少年及成人弱视患者弱视眼足够的视觉刺激后，视功能仍然可以得到显著改善，甚至重新建

立立体视，且大脑视皮层也有相应的解剖学改变[10-12]。

2 儿童弱视感知训练的影响因素

目前有关感知训练的研究提示，通过重复进行特定的视觉训练，儿童弱视患者的视力、对比敏感度、空间分辨率及双眼视功能都能得到不同程度的改善[9]。但是视力提升的幅度和改善的视功能项目存在差异，年龄、弱视程度、弱视类型、训练时间及训练项目等都会影响感知训练的治疗效果。下面就以上因素进行讨论。

2.1 年龄

弱视是敏感期异常的视觉经验引起的，因此通常认为弱视治疗仅仅在儿童期有效。从视觉发育来讲，儿童12岁以前是视觉发育的可塑期，3岁是关键期，传统观点认为6岁以前是治疗的敏感期。然而Baker等对6岁以上的青少年弱视患者进行感知训练的研究发现，弱视眼对感知训练刺激的反应及视力提高的幅度并无明显减少[13]。Levi等对年龄和感知训练效果进行相关性分析，结果发现年龄和训练的效果之间并无相关性[14]。Murphy等的动物实验发现，发生弱视后，早期和晚期的双眼视功能训练都可以改善弱视动物模型的视功能[15]。Hussain等比较了感知训练对成人和儿童弱视的效果，发现视功能都有改善[16]。以上研究提示，弱视治疗的敏感期并不局限于6岁以内，感知训练会激发视觉通路的神经传导通路，延长视觉发育的可塑期。

2.2 训练项目

“棬素器”也叫“薄木胎”、“桮椦”，其工艺流程是先将木料或竹料加工成薄片，再通过木钉接合或胶漆粘合的方式将薄木片卷成所需的器身，进而接上器底，最后在表面进行髤漆装饰。考虑到需要弯曲或折叠，多选择长纤维的竹木料制作棬素器胎骨。（图1）

视觉感知觉训练是根据患者视功能缺陷的具体情况个性化地制定训练项目。Levi等对视觉感知训练的项目和视功能改善程度进行系统性评价分析，结果提示尽管弱视患者的对比敏感度和视力均有明显提高，但不同的训练项目对视功能改善幅度的影响有统计学差异，且认为开始训练时给予弱视眼高强度的刺激，并逐渐调整刺激强度这种方法的治疗效果最好；但是不明确单次训练时间等混杂因素是否影响了分析结果[14]。Xi等对11例屈光参差性弱视患者进行立体视训练，结果发现在改善双眼立体视的同时，视力也有显著提高[17]。另外，Camilleri等研究发现在感知训练中把行为学和神经网络调节结合起来可快速有效地提高弱视儿童的视力[18]。提示视觉感知觉训练应根据患者视功能缺陷的具体情况个性化地制定训练项目，并随着视功能的进展及时调整训练方案。

2.3 训练时间

视功能改善到哪种程度可以停止感知训练以及延长训练时间是否有意义是临床关注的问题。尽管有关训练时间和视功能改善程度的研究结果不一致[19]，但都认为训练时间和弱视程度密切相关，即弱视越严重，所需训练时间越长。关于训练时间和视功能改善的相关性，还需进一步的随机对照临床研究。

2.4 弱视程度

弱视按视力损害程度分为轻、中、重度。不同弱视程度的大脑皮层视觉细胞对不同空间频率的反应不同，感知训练的效果也会受到影响。Li等的研究认为，与中度弱视相比，重度弱视患者需要时间更长、刺激更强的感知训练视功能才能达到基本治愈的平台期，且进展幅度与弱视的严重程度呈负相关[19]。他们的研究发现中度弱视需要7.5～30 h达到基本治愈的平台期，而重度弱视则需要平均50 h才能取得同样的效果。Chen等的研究也发现弱视程度和感知训练后视功能提升幅度呈正相关[20]。以上结果提示重度弱视的视力损害严重，需要更长时间的感知训练，同时视力有比较大的提升空间，故其“剂量-效应”比较高，视力提升速率也最大，受益也最大。而对于轻度弱视，其初始视力较为接近基本治愈标准(l.0)，故提升所需时间较长。

2.5 弱视类型

弱视根据发病原因分为斜视性、屈光参差性、屈光不正性、形觉剥夺性和先天性弱视。由于形成原因不同，大脑对弱视眼视觉信息抑制的程度也不同，因此推测弱视类型可能会影响其预后。但是Polat等对斜视性弱视和屈光参差性弱视感知训练治疗的预后进行对比分析，发现两组之间的训练效果并无差异[21]。Levi等认为感知训练对斜视性弱视的立体视功能改善效果优于屈光参差性弱视[22]。目前缺乏与形觉剥夺性弱视对比的临床研究。因此弱视类型是否对感知训练的效果有影响以及会产生什么影响尚存在争议，还需要进一步大样本量的研究。

3 视觉感知训练对成人弱视的治疗效果

目前明确认为成人弱视患者视皮层仍能进行重塑过程[24]，推测可能是因为健眼对弱视眼的抑制阻碍了大脑的重塑过程。Astle、Hou和Zhang等的研究结果提示，成人弱视患者视觉感知训练后，视力和对比敏感度都能得到提高[25-27]。Li等利用多媒体的刺激信号逐渐降低健眼对弱视眼压抑的方法，与遮盖健眼只训练弱视眼的方法进行对照，发现实验组成人弱视患者的视力和立体视均有提高，且跟踪随访3个月后，其效果保持稳定[28]。Li等的另一项研究探讨了感知训练对成人弱视的对比敏感度的影响，该研究对30例成人弱视患者进行10 d的视觉感知训练后检测对比敏感度，结果有显著改善[29]。Campana等的研究也有类似的结果[30]。然而Li等发现与其他单眼治疗相比，40 h的弱视眼多媒体训练(遮盖健眼)视力平均提高1.6行[31]。与Li等[28-29]的研究结果存在差异，推测可能与训练的刺激强度及注意力不同有关[32]。另外，Hess等采用一种特殊的眼外运动刺激训练对9例成人斜视性弱视患者进行感知训练的临床对比研究，结果表明这种感知训练可以克服健眼对弱视眼的压抑作用，使两眼趋于平衡并建立联系，进行视皮质的重塑，从而为建立双眼单视功能及立体视觉打下基础[33]。

以上的研究提示人的视觉系统可塑性是终生存在的，感知训练可以通过克服健眼对弱视眼的压抑作用，激发视皮质的重塑，从而改善成人弱视的视功能，其疗效与患者的弱视程度和

类型、注视性质及治疗依从性息息相关。

4 感知训练效果的持续时间

弱视达到基本治愈后的巩固性治疗必不可少，因此视觉感知训练效果的持续时间对评估弱视治疗有着关键性的意义。传统观点认为，儿童弱视感知训练后效果持续时间是肯定的，成人弱视感知训练的长期效果存在争议。但是Polat等对感知训练后的成人弱视分别进行3、6、12个月的随访，结果发现弱视眼的视力保持在基本治愈状态，很少有回退[21]。Zhou等的研究发现感知训练停止后18个月，患者的视力仍然保持[34]。弱视治疗的目的之一是提高视力，然而更重要的是建立双眼立体视觉。Ooi等对弱视患者进行视觉感知训练的随访研究发现，在训练结束之后，患者建立的双眼立体视功能可以持续4个月以上[35]。Yalcin等对99例9～50岁的单眼远视性弱视患者进行一项前瞻性的对照试验，结果提示感知训练组的视力及对比敏感度都有提高，且没有视力的回退现象[36]。以上研究表明，感知觉训练结束后，视皮质仍然保持着神经通路的重塑过程，即感知训练可以延长视皮质的重塑时间。以上的研究结果提示无论是儿童弱视还是成人弱视，视觉感知训练后改善的视功能(视力、立体视)都是持久的。

5 视觉感知训练的机制

弱视的发病机制目前为止还不清楚，现公认经典的主要发病机制是形觉剥夺和双眼竞争。本文从认知学和神经学机制两个方面讨论视觉感知训练的作用机制。

从认知学角度，弱视的发病机制与视觉注意机制关系密切[37]。视觉注意是指对视野场景物的指向性和集中性。生理实验表明，注意焦点区细胞放电增多，兴奋性突触释放增多，非注意区细胞不放电，抑制性突触增多。没有视觉注意参与，信息输入、编码、储存和提取将无法实现。根据现代神经心理学视觉注意认知理论和神经生物学突触可塑性变化机制的原理[38]，感知训练通过视觉、听觉、触觉多元化跨通道互动，最大限度地对知觉注意机制给以强化刺激，激活与消除弱视产生的视觉抑制。

从神经学机制角度，Barnes等研究发现弱视的中枢解剖学改变主要表现在视皮层眼优势柱的转移及外侧膝状体神经元及突触结构的退行性改变[39]。Brodmann 17、18、19区结构和功能很复杂，在视觉发育的过程中容易受损，面积较小且反应弱[40]，这些区域可能会对感知训练更敏感。Zhai等利用功能磁共振成像技术(fMRI)和扩散张量成像技术(DTI)检测20例屈光参差性弱视患者感知训练前后视皮层结构和功能的变化，发现弱视眼给予30 d感知训练的视觉刺激后，Brodmann 17～19区的皮层反应性有显著性提高，而正常对照训练后则没有以上改变，且18、19区的改变更明显，可能是因为视觉信息在这两个区域得到进一步的加工处理[41]。同时两侧颞叶区域(主管听力、视觉、记忆、情感)的反应敏感性也有所增加，提示感知训练可能会重塑上述区域。但是没有发现外侧膝状体的结构发生改变，可能与扫描深度有关。Cooke等发现感知训练后初级视皮层V1区对刺激的反应性加强[42]。提示视觉感知训练可以通过重塑视皮层的神经结构和功能，重新建立或强化视觉神经传导通路，从而改善视功能。

此外，拥挤现象是弱视患者的一个特征性症状，弱视患者有无拥挤现象对判断预后有相当价值，且视力越差，拥挤现象越严重。Hussain等研究认为，感知训练可通过显著减轻弱视患者拥挤现象，视网膜上形成清晰物象，从而改善视功能[43]。

6 小结

目前临床上视觉感知训练以多媒体为载体广泛应用于弱视治疗，并取得显著疗效。年龄、弱视程度、弱视类型、训练时间及训练项目等都会影响感知训练的治疗效果。无论是儿童还是成人，视觉感知训练都能改善弱视患者视功能(视力、立体视)且效果持久。视觉感知训练通过视觉注意和重塑神经传导通路等机制发挥作用。

[1]Birch EE,Li SL,Jost RM,et al.Binocular iPad treatment for amblyopia in preschool children[J].JAAPOS,19(1):6-11.

[2]Tarczy-Hornoch K,Varma R,Cotter SA,et al.Risk factors for decreased visual acuity in preschool children:the multi-ethnic pediatric eye disease and Baltimore pediatric eye disease studies[J].Ophthalmology,2011,118(11):2262-2273.

[3]Li RW,Young KG,Hoenig P,et al.Perceptual learning improves visual performance in juvenile amblyopia[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2005,46(9):3161-3168.

[4]Birch EE.Amblyopia and binocular vision[J].Prog Retin Eye Res,2013,33:67-84.

[5]Gunton KB.Advances in amblyopia:what have we learned from PEDIG trials?[J].Pediatrics,2013,131(3):540-547.

[6]Levi DM.Prentice award lecture 2011:removing the brakes on plasticity in the amblyopic brain[J].Optom Vis Sci,2012,89 (6):827-838.

[7]胡晓东,杨明迪,王桂琴,等.数字化多媒体系统治疗儿童弱视的疗效观察[J].国际眼科杂志,2012,(7):1274-1276.

[8]Levi DM,Li RW.Improving the performance of the amblyopic visual system[J].Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci,2009, 364(1515):399-407.

[9]Knox PJ,Simmers AJ,Gray LS,et al.An exploratory study: prolonged periods of binocular stimulation can provide an effective treatment for childhood amblyopia[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2012,53(2):817-824.

[10]Morishita H,Miwa JM,Heintz N,et al.Lynx1,a cholinergic brake,limits plasticity in adult visual cortex[J].Science,2010, 330(6008):1238-1240.

[11]Baroncelli L,Maffei L,Sale A.New perspectives in amblyopia therapy on adults:a critical role for the excitatory/inhibitory balance[J].Front Cell Neurosci,2011,5:25.

[12]Camilleri R,Pavan A,Ghin F,et al.Improving myopia via perceptual learning:is training with lateral masking the only (or the most)efficacious technique?[J].Atten Percept Psychophys,2014,76(8):2485-2494.

[13]Baker DH,Meese TS,Hess RF.Contrast masking in strabismic amblyopia:Attenuation,noise,interocular suppression and binocular summation[J].Vision Res,2008,48(15):1625-1640.

[14]Levi DM,Li RW.Perceptual learning as a potential treatment for amblyopia:A mini-review[J].Vision Res,2009,49(21): 2535-2549.

[15]Murphy KM,Roumeliotis G,Williams K,et al.Binocular visual training to promote recovery from monocular deprivation[J].J Vis,2015,15(1):15.1.2.

[16]Hussain Z,Astle AT,Webb BS,et al.The challenges of developing a contrast-based video game for treatment of amblyopia[J].Front Psychol,2014,5:1210.

[17]Xi J,Jia WL,Feng LX,et al.Perceptual learning improves stereoacuity in amblyopia[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2014,55 (4):2384-2391.

[18]Camilleri R,Pavan A,Ghin F,et al.Improvement of uncorrected visual acuity and contrast sensitivity with perceptual learning and transcranial random noise stimulation in individuals with mild myopia[J].Front Psychol,2014,5:1234.

[19]Li RW,Klein SA,Levi DM.Prolonged perceptual learning of positional acuity in adult amblyopia:perceptual template retuning dynamics[J].J Neurosci,2008,28(52):14223-14229.

[20]Chen PL,Chen JT,Fu JJ,et al.A pilot study of anisometropic amblyopia improved in adults and children by perceptual learning:an alternative treatment to patching[J].Ophthalmic Physiol Opt,2008,28(5):422-428.

[21]Polat U,Ma-Naim T,Belkin M,et al.Improving vision in adult amblyopia by perceptual learning[J].Proc Natl Acad Sci U SA,2004,101(17):6692-6697.

[22]Levi DM,Knill DC,Bavelier D.Stereopsis and amblyopia:A mini-review[J].Vision Res,2015.[Epub ahead of print].

[23]Astle AT,Webb BS,McGraw PV.Can perceptual learning be used to treat amblyopia beyond the critical period of visual development?[J].Ophthalmic Physiol Opt,2011,31(6):564-573.

[24]Sasaki Y,Nanez JE,Watanabe T.Advances in visual perceptual learning and plasticity[J].Nat Rev Neurosci,2010,11(1): 53-60.

[25]Astle AT,Webb BS,McGraw PV.The pattern of learned visual improvements in adult amblyopia[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2011,52(10):7195-7204.

[26]Hou F,Huang CB,Tao L,et al.Training in contrast detection improves motion perception of sinewave gratings in amblyopia[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2011,52(9):6501-6510.

[27]Zhang JY,Cong LJ,Klein SA,et al.Perceptual learning improves adult amblyopic vision through rule-based cognitive compensation[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2014,55(4): 2020-2030.

[28]Li J,Thompson B,Deng D,et al.Dichoptic training enables the adult amblyopic brain to learn[J].Curr Biol,2013,23(8): R308-R309.

[29]Li J,Spiegel DP,Hess RF,et al.Dichoptic training improves contrast sensitivity in adults with amblyopia[J].Vision Res, 2015.[Epub ahead of print].

[30]Campana G,Camilleri R,Pavan A,et al.Improving visual functions in adult amblyopia with combined perceptual training and transcranial random noise stimulation(tRNS):a pilot study[J].Front Psychol,2014,5:1402.

[31]Li RW,Ngo C,Nguyen J,et al.Video-game play induces plasticity in the visual system of adults with amblyopia[J].PLoS Biol,2011,9(8):e1001135.

[32]Bavelier D,Green SC,Pouget A,et al.Brain plasticity through the life span:learning to learn and action video games[J].Annu Rev Neurosci,2012,35:391-416.

[33]Hess RF,Mansouri B,Thompson B.A new binocular approach to the treatment of amblyopia in adults well beyond the critical period of visual development[J].Restor Neurol Neurosci,2010,28(6):793-802.

[34]Zhou Y,Huang C,Xu P,et al.Perceptual learning improves contrast sensitivity and visual acuity in adults with anisometropic amblyopia[J].Vision Research,2006,46(5):739-750.

[35]Ooi TL,Su YR,Natale DM,et al.A push-pull treatment for strengthening the'lazy eye'in amblyopia[J].Curr Biol,2013, 23(8):309-310.

[36]Yalcin E,Balci O.Efficacy of perceptual vision therapy in enhancing visual acuity and contrast sensitivity function in adult hypermetropic anisometropic amblyopia[J].Clin Ophthalmol, 2014,8:49-53.

[37]Zhang JY,Zhang GL,Xiao LQ,et al.Rule-based learning explains visual perceptual learning and its specificity and transfer[J].J Neurosci,2010,30(37):12323-12328.

[38]Wong AM.New concepts concerning the neural mechanisms of amblyopia and their clinical implications[J].Can J Ophthalmol,2012,47(5):399-409.

[39]Barnes GR,Li X,Thompson B,et al.Decreased gray matter concentration in the lateral geniculate nuclei in human amblyopes[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2010,51(3):1432-1438.

[40]Hess RF,Thompson B,Gole G,et al.Deficient responses from the lateral geniculate nucleus in humans with amblyopia[J].Eur J Neurosci,2009,29(5):1064-1070.

[41]Zhai J,Chen M,Liu L,et al.Perceptual learning treatment in patientswithanisometropicamblyopia:aneuroimaging study[J].Br J Ophthalmol,2013,97(11):1420-1424.

[42]Cooke SF,Bear MF.How the mechanisms of long-term synaptic potentiation and depression serve experience-dependent plasticity in primary visual cortex[J].Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci,2013,369(1633):20130284.

[43]Hussain Z,Webb BS,Astle AT,et al.Perceptual learning reduces crowding in amblyopia and in the normal periphery[J].J Neurosci,2012,32(2):474-480.

Research Progress of Perceptual Learning inAmblyopia Treatment(review)

REN Xiao-fang,XIAO Lin
Department of Ophthalmology,Beijing Shijitan Hospital,Capital Medical University,Beijing 100038,China

Amblyopia is a developmental abnormality that results from physiological alterations in the visual cortex and impairs form vision.Based on multimedia,visual perceptual learning was widely applied in amblyopia treatment.Perceptual learning provided an important new method for treating amblyopia both in children and adults,and it reflects alterations of neural responses in the visual pathway.The therapeutic efficacy of perceptual learning was related to age,amblyopic types and degrees,training time and programs closely.

perceptual learning;amblyopia;mechanisms;review

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.06.007

R777.4

A

1006-9771(2015)06-0662-04

2014-10-11

2015-04-21)

北京市首都医学发展科研基金项目(No.2011-2008-08)。

首都医科大学附属北京世纪坛医院眼科，北京市100038。作者简介：任骁方(1988-)，女，汉族，河南商丘市人，硕士研究生，主要研究方向：视觉发育与近视防治。通讯作者：肖林，女，医学博士，博士生导师，主要研究方向：视觉发育与近视防治。E-mail:xiaolin1957@ 126.com。