不同视野水平视觉刺激下事件相关电位波形成分的特征性变化*

李茂娟， 赵娜， 赵令强， 罗亚， 黄仕美， 杨小蓉， 汪元河

(贵州医科大学 法医学院， 贵州 贵阳 550004)

视野(visual field)是指眼向前方固定注视某一目标时周边视网膜所能感觉到的全部空间范围[1]。目前临床上常用的动、静态视野检查方法均属于主观检查方法，其准确性依靠患者的主观配合[2]；但在法医临床鉴定中，由于被鉴定人特殊的诉讼心理需求，其检查结果往往不能反映视野的真实情况[3]。有学者运用多焦视觉诱发电位(multifocal visual evoked potential, mfVEP )联合多焦视网膜电图(multifocal electroretinography, mfERG)、闪光视觉诱发电位(flash visual evoked potential, FVEP)及视觉电生理检测范式，结合颅脑X线计算机断层摄影(computer tomography，CT)和视网膜视盘光学相干断层扫描(optical coherence tomography, OCT)，期望能全面、客观评价视野[4]，但这些检查费用昂贵且耗时较长。事件相关电位(event-related potential, ERP)能对大脑高级心理活动如认知过程作出客观评价，且操作简单，通过平均叠加技术从头颅表面记录大脑诱发电位来反映认知过程中大脑的神经电生理改变[5]。因此，本研究运用ERP技术结合法医临床学中有关视野的鉴定标准[6]，对受试者10°和30°视野水平视觉刺激进行检测，通过分析不同视野水平视觉刺激诱发ERP波形的特征性变化，以期ERP技术能用于法医临床学鉴定中客观评估视野，使鉴定结论更客观、科学及公正。

1 对象与方法

1.1 研究对象

从本校招录志愿者参加测试，要求志愿者粗测裸眼视力0.1及以上，无神经或精神病史，未使用散瞳药物。共纳入志愿者30人，男17人、女13人，年龄21～38岁、平均(26.1±3.8)岁。

1.2 方法

1.2.1实验设计 本实验模型采用经典Oddball模式[5]，呈现视觉刺激图片，其中标准刺激概率为76%，偏差刺激的概率为24%。根据APS-6000AER 电脑视野仪(重庆康华瑞明科技股份有限公司)光点刺激特征和法医临床鉴定中有效视野的计算方法(8条子午线有效视野之和/500)，视觉刺激采用半径为0.25 cm的光点，其中标准刺激红色、绿色、蓝色光点(red， green， blue，RGB)强度值分别为255、220及100 bit，偏差刺激光点RGB强度值分别为255、200及0 bit。标准刺激图像是将8个光点同时分别呈现在8条子午线上，而偏差刺激是将光点随机单独呈现在任意1条子午线上(在各子午线上的呈现次数相等)；显示屏中央始终呈现一个“十”字形符号；分别测试10°和30°视野水平，每一视觉条件作为单独的一部分，且在每部分中共包括3组测试，每组标准刺激呈现380次，偏差刺激呈现120次；每个刺激图片的呈现时间为200 ms，刺激间隔为1 000 ms；所有刺激以伪随机序列通过E-prime软件呈现在电脑显示屏上，但为了保证Oddball实验模式的有效性，避免连续呈现偏差刺激，因此在两偏差刺激之间至少有1个标准刺激(图1)。

图1 刺激流程

1.2.2实验步骤 志愿者清醒状态下暗室中进行测试，腭托用于固定志愿者的头部，据身高调节腭托高度，使其测试眼(单眼接受刺激)正对显示屏中央的“十”字符号，不可转动眼位，避免肢体运动，另一只眼用眼罩盖住。在每组刺激测试完毕后，可短时间休息。

1.2.3脑电记录和分析 采用SynAmps2Model 8050 Neuroscan放大器(北京飞宇星电子科技有限公司)连续记录脑电，用64导的Ag/AgCl电极帽，按照国际标准导联10-20系统放置；以左、右乳突的平均电位[(M1+M2)/2]为参考，左眼水平眼电电极分别置于双眼外眦外侧，垂直眼电置于左眼眉弓部(垂直上)及左下眼睑约1.0 cm处(垂直下)，脑电记录的采样频率为1 000 Hz。采集的脑电通过Constant进行基线矫正，30 Hz低通滤波，去除眼电及坏电极伪迹，-200～800 ms进行脑电分段，即可获得ERP波形及成分。最后将所有志愿者的ERP波形进行叠加平均，得总平均波形。根据各刺激条件的总平均图和脑地形图的特征性改变(诱发各成分最明显的头皮区域)，标准刺激的N1成分选择顶-顶枕区(parietal P3/P4，parietal-occipital PO3/PO4)电极进行分析研究，分段时间窗为110～190 ms；P2成分选择额-额中央区(frontal F1/F2，frontal-central FC1/FC2)电极进行分析研究，分段时间窗为190～240 ms；偏差刺激的N1成分选择顶-顶枕区(parietal P5/P6，parietal-occipital PO7/PO8)电极进行分析研究，分段时间窗为110～190 ms；P2成分选择额中央区(frontal-central FC1/FC2，frontal-central FC3/FC4)电极进行分析研究，分段时间窗为190～270 ms。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 标准刺激

在标准刺激下，志愿者顶-顶枕区(P3/P4，PO3/PO4)电极诱发明显的N1成分，额-额中央区电极(F1/F2，FC1/FC2)诱发明显的P2成分；30°视野水平时，志愿者N1、P2成分的平均振幅均小于10°视野水平、差异有统计学意义(P<0.05)，但N1、P2成分的峰值潜伏期差异均无统计学意义(P>0.05)。见图2和表1。

注：红、蓝色波形分别代表10°和30°视野水平。

表1 标准刺激下志愿者不同视野水平ERP成分

2.2 偏差刺激

在偏差刺激下，志愿者顶-顶枕区(P5/P6，PO7/PO8)电极诱发明显的N1成分，额中央区(FC1/FC2，FC3/FC4)诱发出P2成分；与10°视野水平相比，30°视野水平时志愿者N1和P2成分的峰值潜伏期延长、N1成分的平均振幅下降，差异均有统计学意义(P<0.05)，但P2成分的平均振幅差异无统计学意义(P>0.05)。见表2和图3。

表2 偏差刺激下志愿者不同视野水平ERP成分

注：红、蓝色波形分别代表10°和30°视野水平。

3 讨论

视野是除视力外重要的视功能评价指标，其客观评定是法医临床学鉴定中的难点问题[7]。脑干视觉诱发电位(visual evoked potential，VEP)作为客观的视野检测手段，可反映从视网膜至视皮质整个视觉通路的完整性[8]，但因其空间分辨率低、对高位视路损伤无明确的诊断价值等缺陷，导致其在法医临床学鉴定中存在一定的局限性[4]。mfVEP能同时记录不同视野部位的局部诱发电位，与视野计检查结果有良好的对应性，被誉为“客观视野计”[9]，但其结果易受瞳孔大小、头皮厚度及心理活动等的影响[10]。ERP可以反映认知过程中大脑的神经电生理变化和大脑对视野处理信息的加工机制，具有极高的时间和空间分辨率[11]。目前已有学者将其运用于视功能研究，反映上、下半视野或左、右半视野的不对称性[11-15]。既往研究发现ERP的中晚期成分(P2、N2及P3)在某种程度上能反应视野量级(视觉刺激呈现在5、10、20及30°视野水平)的变化[16]，本研究结果显示ERP的早、中期成分(N1、P2)也能反映视野的变化。

N1作为刺激110～140 ms后诱发的第1个负偏向脑电成分，能反映大脑对特定空间位置注意加工的自动增强，其潜伏期能反映认知加工开始的早晚或加工速度的快慢，即潜伏期越短，则自动化加工程度越高，波幅可以反映视觉的辨别加工过程[17-20]。P2成分被视为与注意相关，在感知处理阶段可以检测视觉信息的特征[21]。有研究者应用visual-Oddball范式研究任务困难，发现任务越困难，P2的振幅越大[22]。本研究标准刺激条件下，志愿者顶-顶枕区电极(P3/P4，PO3/PO4)诱发的N1成分，30°视野水平的平均振幅低于10°视野水平，但峰值潜伏期无明显变化，表明同在中心视野范围内，视野范围越大视觉的辨别加工过程越慢，但可能由于频繁刺激的影响造成大脑对刺激图片产生记忆，导致潜伏期在两视野水平无变化，P2振幅随视野范围的增大而减小，这与之前的有关中心视野量级的研究结果一致，在30°视野水平较5°视野水平P2振幅显著降低，表明当中心视野向周围扩大时，需要更多的内源性资源参与加工[16]。

本研究显示，在偏差刺激条件下，顶-顶枕区(P5/P6，PO7/PO8)电极诱发的N1成分，表现为30°视野水平较10°视野水平的潜伏期延长，振幅下降，证实在小概率的刺激条件下，大脑记忆减弱，大脑加工速度减慢致潜伏期延长、振幅下降。另外，偏差刺激诱发的N1成分在头皮电极上更靠后，更接近于视觉中枢，可更直观地反映视觉信息的变化。而P2仅表现为潜伏期延长，其振幅无明显变化，可能是因为在偏差刺激条件下诱发的P2波不典型造成，与相关研究报道有所差异[23-25]。本实验未诱发出ERP晚期成分N2、P3，具体原因尚不明确，期望在以后的研究中改进实验设计，以明确形成差异的原因。

综上所述，本研究发现志愿者ERP的N1和P2成分能反映视野范围的变化，表明N1和P2成分可作为区分视野范围的特异指标。在今后的研究中将外伤导致视野缺损的病人纳入研究对象，了解其N1、P2成分随视野变化的规律，以期ERP技术能用于法医临床鉴定实践工作中。