眼动——窥视精神分裂症患者的窗口，本文主要内容关键词为：精神分裂症论文,患者论文,窗口论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：B845文献标识码：A文章编号：1001-4403（2010）01-0122-04
一、引言
精神分裂症是极具复杂性的一种精神疾病，众多研究显示遗传因素对精神分裂症的重要影响作用。但由于精神分裂症患者个体间症状和病程的复杂与多变性，有研究认为精神分裂症患者的生物或行为特征是比临床表型更为直接的基因表达方式。鉴于内表型分析对建立精神分裂症的诊断和具体分类体系，具有生物学和诊断学上的理论和实践双重意义，所以寻求精神分裂症的遗传标志成为研究者孜孜以求的目标。神经心理学测验显示：仍有约27％～73％的患者测验成绩介于正常被试平均范围内，比例的差异一方面源于所使用的神经心理测量工具的不同，再就是精神分裂症的复杂性，各种亚类型表现各不相同。采用眼跳任务作为测量的辅助手段时，神经心理正常者的比例由58％下降到21％。换言之，提高测量工具或评估手段的敏感性，或可诊断出所存在的功能障碍。而精神分裂症患者的眼动障碍是近30年来不断探索和验证的生物学指标，在精神病学研究中是备受关注的一个热点主题。
自Diefendorf等人首次考察精神分裂症患者的眼球运动功能，相关的眼动研究越来越多。随着眼动检测设备和技术的革新，以及单细胞记录、损伤实验和临床及脑成像技术的应用等，对眼动的神经生理机制有了透彻了解。眼动研究犹如直通大脑的一扇窗户，可以让我们更加直接地了解精神病患者，成为考察患者精神运动功能和高级认知加工过程及内在神经机制的无创、有效的一种方法。
眼动障碍的考察时，研究者设计了不同的实验范式，来揭示与之关联的认知功能障碍，从而探索精神分裂症的神经生化异常或基因遗传的影响。如平滑追随眼动和眼注视任务与COMT（catechol- O- methyltransferase-）基因Val／Met多态性的关系，结果显示在男性病人中，不同基因型患者其平滑追随和眼注视的障碍程度不同，其中Met／Met基因型能够降低障碍程度，可能与其酶活性低有关；并且COMT基因对精神分裂症患者脑功能的影响有性别差异的趋势。对于酶活性较高的Val／Val基因型，研究发现精神分裂症患者的操作记忆功能显著下降，功能性核磁共振支持Met等位基因大脑额叶前部生理活动良好，因此较高酶活性的Val等位基因可能削弱了额叶前部的认知功能，从而增加精神分裂症的发病风险。
由此可见，眼球运动障碍在精神分裂症的诊断和病因机制的探索，甚至基因定位上都有潜在的应用价值，本文拟就精神分裂症研究中的眼动测量指标及近年来研究者在不同眼动测量指标上所揭示出的精神分裂症的眼动特性加以回顾，并从敏感性、特异性和稳定性三个角度对眼动测量指标进行评论。
二、眼动作业
（1）平滑追随。目标在屏幕上以一定形式（以三角波追随居多）运动，要求被试眼睛追随屏幕上运动的目标[1]，通过眼动仪记录被试的眼动信息[2]，目标刺激（黑色圆点）在屏幕上作水平往返匀速运动（常取值为12°／s，24°／s，36°／s）。常用的测量指标见主要包括：（1）眼跳总次数：在平滑追随作业过程中被试发生眼跳的总次数。（2）追赶眼跳：指平滑追随作业中因被试的眼动落后于目标的运动而发生的眼跳行为。（3）追随速度增益：指眼动的平动速率与目标运动速率的比值。（4）眼跳频率：指平滑追随作业过程中眼跳次数与追随总时间的比值[1]。
（2）朝向眼跳。朝向眼跳作业首先在屏幕中央呈现一注视点，间隔一定时间后（如1000～1500ms），目标随机出现在与注视点相距一定距离（如±10°）的位置处，并持续一定时间，要求被试当目标出现立即执行眼跳，并保持眼睛注视在目标上，又称之为视觉引导反射性眼跳作业，根据目标出现时中央注视点消失与否可分为重叠范式和间隔范式，前者指注视点不消失保持在屏幕上；后者指注视点在目标出现前消失。与之相似的还有记忆导向眼跳作业，目标在某个位置闪烁消失后，要求被试在中央注视点消失后执行眼跳至其所记忆的目标位置处。测量指标有：（1）朝向眼跳潜伏期：指从目标出现至眼跳开始时的时间；（2）眼跳幅度增益：指眼跳距离与目标距离之间的比值，分为伸展过度和伸展不足；（3）空间错误：指用眼跳距离减去目标距离后再除以目标距离的比值，反映眼跳的精确性；（4）未跳次数：指被试没有随着目标的出现而执行相应的朝向眼跳的次数。
（3）预测性眼跳。预测性眼跳作业与朝向眼跳作业类似，只是目标并非随机出现在中央注视点左右两侧，而是有规律地在距离中央注视点一定距离处以一定频率交替出现，某侧目标消失的同时，目标出现在对侧位置处。在不经练习的情况下要求被试既快又准地注视出现的目标对象[3]。测量指标包括：（1）眼跳潜伏期；（2）主眼跳幅度增益表示眼跳幅度与目标幅度的比值；（3）尾眼跳幅度增益：指最后一个眼跳的幅度与目标幅度的比值；（4）眼跳潜伏期小于60ms的称为提前性眼跳；眼跳潜伏期大于60ms的称为正常眼跳。在某个交替时刻，当目标没有出现在上一次目标位置的对侧，而是出现在同侧时的范式称为oddball范式，此时测量的指标为眼跳错误数。
（4）反向眼跳。反向眼跳与朝向眼跳不同的是目标出现时，要求被试眼跳至目标对侧等距位置处。除朝向眼跳作业中的测量指标外，相关指标还有：（1）反向眼跳错误率：指被试发生眼跳至目标处的次数所占眼跳总次数的百分比，即反射性眼跳所占的比率；（2）校正眼跳比率是指当被试意识到执行了错误眼跳方向并进行修正的眼跳次数占错误眼跳总次数的百分比。
（5）探究性眼动。探究性眼动作业中，在屏幕上呈现静止的S形图片刺激
，要求被试随意浏览一定时间后，把其重绘在白纸上，然后再分别依次呈现另一幅稍有不同的图片
和
，让被试浏览一定时间后让被试指出其与的不同处，再让被试重绘或图片，并进一步追问被试“还有什么别的不同”。探究性眼动作业中的测量指标有：（1）眼注视总次数：指被试在浏览过程中注视行为的总次数；（2）扫视总长度：指相继注视点之间的距离总和；（3）平均扫视长度：扫视总长度除以眼注视总次数；（4）认知搜索分：将和划分九个区段，被试对图的两端或隆起处任意一部分注视次数≥3时可得1分，和两张图满分分别为5和4，CSS最高为9分；（5）反应性搜索分：将和刺激划分成七个区段，当被试任意区段的注视次数≥1可得1分，每张图片满分为7分，RSS最多为14分。
（6）眼注视。目标在屏幕上不同位置处静止一定时间，要求被试尽可能精确地凝视目标。眼注视作业还可分为：（1）有注视目标；（2）无注视目标，仅要求被试直视正前方；（3）注视目标＋干扰对象，要求被试忽略注视过程中突然出现的干扰对象。分析时使用的眼动指标有：（1）眼跳频率：指眼注视作业中被试发生侵入式眼跳的次数除以眼注视的总时间；（2）中央及外周视野眼跳频率：当目标处于中央或外周视野时，单位时间内所发生的眼跳次数。
（7）凝视方向辨别。凝视方向辨别作业中给被试呈现不同注视方向（0，±4°，±8°）的人脸图片，询问被试刺激对象的凝视方向（人脸图片是在观看被试还是脸扭向了一侧）。记录的测量指标有反应时和正确率。
三、精神分裂症的眼动特性
有关精神分裂症的眼动特性研究主要分为以下两大类：（1）比较研究，研究精神分裂症及其一级亲和健康被试间、精神分裂症与其它病患间眼动测量指标的异同，主要考察眼动的特异性；（2）相关研究，主要考察精神分裂症患者不同眼动作业中测量指标间的关联性；眼动指标与神经心理测量间的关联性；眼动指标与精神分裂症患者大脑解剖结构间的关联性。
1.敏感性
敏感性是指某测量指标能够有效地区分精神分裂症患者和健康被试，或者说在两组研究对象之间差异的显著性程度。研究者常通过相关研究来考察不同眼动指标的敏感性，反向眼跳作业中，反向眼跳错误率与神经心理测量指标间存在显著相关，认知功能越差，其反向眼跳作业绩效也越差，且这种关联性同时表现于精神分裂症患者及其未发病的亲属中。反向眼跳错误率与晶体智力之间存在高度相关，且相关程度随被试类型不同而显著变化，具体而言在健康组中不存在显著相关，在精神分裂症及其未发病亲属中存在显著相关，且前者的相关程度高于后者。反向眼跳错误率与言语记忆和视觉忘记及联想学习间均存在显著相关[4]，反向眼跳错误率这一指标的敏感性已经被六十多项研究所证实，且有研究发现反向眼跳的错误率与遗传负荷显著关联[5]。除反向眼跳错误率外，另有许多研究发现反向眼跳的潜伏期及眼跳幅度的区分性。
平滑追随作业中速度增益明显小于健康被试，且随着运动目标速率的增加，速度增益显著下降；而眼跳频率高于健康被试，这一结果得到许多研究的支持[6]。因有研究支持精神分裂症患者在速度辨别实验中的差别阈限明显高于正常被试。在眼睛追随被掩蔽的目标时，被试会出现预期性眼跳和引导性眼跳，当把两种类型的眼跳结合起来对精神分裂症进行预测，预测的准确性显著高于传统的测量方法。并且预期性追随增益比闭环增益的预测能力更高。但亦有研究发现被试平滑追随的作业绩效与神经心理学变量并不存在显著相关[4]。
在记忆导向眼跳作业中，精神分裂症表现出眼跳潜伏期延长，眼跳幅度增益减小。朝向眼跳作业中眼跳潜伏期和眼跳精度研究结果很不一致，与健康被试相比眼注视作业中眼跳频率的差异也不尽一致[6]。尽管最近的一项研究发现朝向眼跳和记忆导向眼跳潜伏期及预期性眼跳作业中预期性眼跳比率与神经系统软体征之间存在关联[7]，说明精神分裂症的神经系统软体征和眼跳异常可能具有共同的病因机制和神经基础；同样有研究未发现朝向眼跳对于精神分裂症具有区分性[5]。
精神分裂症在探究性眼动作业中的平均扫视长度和反应探索分均显著低于健康被试。探究性眼动的反应探索分与韦氏智力测验中操作量表IQ和迷津测验成绩呈正相关，而与阴性症状呈负相关，反应探索分可能与人际反应和视觉空间和视觉运动能力具有关联性。分子遗传学研究表明，反应探索分与第22号染色体的异常存在一定关联性，脑成像研究也发现反应探索分与右顶眼区、右额眼区、右辅眼区和右额下回的体积具有关联。总之，探究性眼动作业中分裂症患者的探究性眼动和搜索的区域均少于正常被试，其视觉搜索绩效明显低于健康组被试。
在眼注视作业中，未发现明显的异常，但加入干扰刺激后，精神分裂症患者在目标上维持注视的任务变得困难；在凝视方向辨别作业中，精神分裂症与健康控制组间未见差异，但大脑的激活区域上表现出组间差异。另外在眨眼反射的测定中，精神分裂症表现出更少的眨眼条件反射行为，条件反射行为比无条件反射行为的产生在时间维度上明显提前。
由上述研究结果可见，记忆导向眼跳潜伏期、反向眼跳错误率、平滑追随作业中的闭环增益，探究性眼动作业中的反应探索分和有干扰对象时眼注视作业中的侵入式眼跳等测量指标的敏感性较高，其中尤以反向眼跳错误率的敏感性最为明显。表现为对于相对简单的朝向眼跳和可预测性追随作业，精神分裂症的眼跳潜伏期等眼动测量指标基本正常，即精神分裂症患者的眼跳生成通路没有受损，所以在简单的眼动作业中，与健康组没有显著差异；但在诸如反向眼跳等复杂的任务作业中，精神分裂症患者表现出明显的眼动异常，说明患者的高级认知功能受损。
2.特异性
特异性是指测量指标不仅能够区分精神分裂症患者和健康被试，而且在该测量指标上所表现出的眼动缺陷（相对于正常人群）特定于精神分裂症患者，即与其他心理精神障碍患者有显著性差异。有研究显示平滑追随作业更适合鉴别阴性症状的精神分裂症；而反向眼跳作业更适合于鉴别具有阳性症状的高危人群。但平滑追随作业中的平均追随增益并未显示出特异性，因为在情感障碍中也存在平均追随增益缺陷。在最近的一项研究中也证实闭环增益在单相、双相情感障碍和精神分裂症患者中均有下降[8]。
精神分裂症和分裂性人格障碍患者的探究性眼动并没有显著差异，但和精神分裂症族群之外其他病症（如抑郁症）相比差异显著。在使用人脸图片作为探究性眼动作业的刺激材料时，首个眼注视时间、眼跳次数、平均眼跳幅度及扫视总长度与精神分裂症型的测量得分无关，但首眼跳出现边侧化现象，奇异思维量表的测验分越高，首个眼跳至人脸左侧的几率越高，但对其它图片刺激未出现明显的边侧化现象（即首眼跳的边侧化现象具有特异性，并非是视觉空间注意的边侧化所导致），说明大脑右半球在人脸图片的探索中占据一定支配地位。
由此看来，精神分裂症患者的眼动测量指标并不具有特异性，一方面因为精神分裂症是一种复杂的病症，涉及认知、情感和意志过程的多个方面；二是其他的一些心理精神障碍与精神分裂症具有相似的病理基础。
3.稳定性
稳定性包含不同两层含义，一是指在眼动作业期间测量指标的稳定性，二是指在不同病期或具有不同遗传负荷的家系中测量指标的稳定性。前者是就个体而言，后者是就谱系而言。
通过对比急性发作期和缓解期的精神分裂症的眼动测量指标，结果发现朝向眼跳潜伏期、反向眼跳错误率和潜伏期及眼注视作业中眼跳频率表现出稳定性，尽管平滑追随作业中均方根误差、追随增益和眼跳频率的稳定性受作业时间的影响，但并不受病期的影响；眼注视作业中有干扰对象时眼跳频率的稳定性与病期有关。急性精神分裂症、首发精神分裂症、慢性精神分裂症和缓解期精神分裂症及接受和未接受药物治疗的精神分裂症患者均表现出反向眼跳的异常，而且不受记录方法的影响。并且精神分裂症患者在作业过程中反向眼跳的潜伏期起伏较大，但在其它边缘型人格障碍和抑郁患者也有同样的表现形式[9]。但精神分裂症患者的反向眼跳的空间精度的变异却较小，说明精神分裂症神经系统的计时机制可能出现问题。
在相隔约1.8年的重测眼动作业指标间（平滑追随作业中的闭环增益、反向眼跳错误率、正确反向眼跳的潜伏期以及朝向眼跳的伸展不足）的相关均在0.7以上，在考察反向眼跳指标与平滑追随眼动指标间的相关关系的研究中并未取得一致性结果。精神分裂症朝向眼跳潜伏期在不同试次间的变异显著高于健康被试，但眼跳潜伏期却没有显著性差异[10]。这一特性也表现在反向眼跳作业中，并且与反向眼跳成绩和选择性注意任务的绩效相关。
有研究对比了精神分裂症及其同胞间预测性眼动指标，结果发现主眼跳和尾眼跳均表现出伸展不足，但与健康控制组有显著差异[3]，说明预测性眼跳可能是有效的内表型标记。需要注意的是尽管眼动测量指标对精神分裂症和健康被试而言具有较高的内部一致性和重测信度，但也表现出练习和疲劳对眼动测量指标的影响，其影响模式在许多测量指标上精神分裂症和健康被试并未具有显著性差异[6]。
通过上述分析可见，眼动行为的异常性在精神分裂症患者的不同病期及其亲属间具有相当的稳定性，而且其重测信度较高，具备作为临床诊断测量工具的前提条件；另外需要注意的是，眼动行为测量指标在单次测量作业期间仍具有波动性，且这种波动性本身亦有可能是鉴别精神分裂症及高危人群的一种潜在测量指标。
四、结论
精神分裂症的眼动行为测量，不仅是考察和发掘不同眼动指标（或眼动行为）是否可作为该疾病的生物学遗传标志，而且也是通过眼动行为的神经机制来推测精神分裂症患者脑功能障碍的有效手段。例如，通过精神分裂症的眼动行为发现精神分裂症在认知加工中所表现出的信息整合和协调障碍可能与小脑功能缺陷有关，即皮质—小脑—丘脑一皮层大脑神经回路的中断或破坏有关。而磁共振弥散张量成像技术亦确证精神分裂症的幻觉阳性症状与患者的病期和大脑白质解剖结构的变化有关[11]。众多的眼动测量指标中反向眼跳的错误率在敏感性和稳定性上表现的最为突出，许多研究者认为精神分裂症患者不能有效地抑制由于外周视觉刺激所自动激活的反射性眼跳是导致精神分裂症患者反向眼跳错误率较高的原因。在反眼跳作业中被试抑制反射性眼跳的同时还需要激活反向眼跳，有研究发现后者的潜伏期对于精神分裂症患者而言明显变长，如果反向眼跳激活的功能受损，那么下面的模型将有助于我们的理解：反射性眼跳和反向眼跳的运动信号相互竞争，反射性眼跳由外源性的视觉刺激引起，而反向眼跳由内源性的任务指导语诱发，把任务规则转换为眼球运动信号相比于反射性眼跳相对较弱，再者从进化的角度来说，反射性眼跳是一种更“自然”的行为，而反向眼跳是实验室的产物，前者相对于后者执行眼跳动作正常或更强，只有当内源性眼跳信号达到一定强度时，才能有效地抑制反射性眼跳。
另外我们还需要注意，尽管大量研究显示眼动障碍是最有希望的精神分裂症候选内表型，可以作为精神分裂症潜在危险基因型的有效预测指标。但研究者在研究中所使用眼动测量任务不同，即使在相同的眼动作业中，采用的测量指标及其界定不同。换言之，测量任务和测量指标的非标准化给眼动测量指标的临床应用带来不便。因此下列问题值得研究者重视：
（1）取样问题。由于精神分裂症病情的复杂性，加剧了研究对象的异质性，往往样本量较小，从而导致统计效力不足。
（2）眼动测量作业的参数。参数不同对测量结果会具有不同的影响，例如在平滑追随作业中目标刺激的运动速率以及眼跳作业中目标离心率的不同，所测得的速率增益、眼跳频率和眼跳精度会有较大不同。
（3）测量指标的界定。不同的研究中对测量指标的界定因所使用眼动仪性能和参数的不同而不同，如关于眼跳的定义，有的将眼跳幅度≥0.5°的视作眼跳，有的将此标准设定为1°。
（4）抗精神病药物的影响。有研究发现未服用抗精神药物的精神分裂症患者出现快速的朝向眼跳，但服用药物后差异消失。一般而言抗精神药物（如普环啶）的服用可进一步加剧精神分裂症患者的眼动绩效的下降。类似的结果间的差异也表现在眨眼反射中[12]。
（5）研究对象的人口统计学变量。研究结果是否受到诸如性别、年龄、基至地域等因互的制约。
（6）测量工具和临床症状。眼动测量指标与神经心理学测验因子分之间的关系，不同的研究得出的结论不一致甚至相反，可能与实验任务或指导语以及神经心理学测量工具的使用有关。精神分裂症患者疾患的持续时间、病期和症状严重程序对研究结果的影响。
总之，精神分裂症患者所表现出来的眼动和神经心理功能的缺损受到研究者的广泛关注，即便目前普遍公认的与精神分裂症患者相关联的在眼动任务为平滑追踪和反向眼跳作业也有可能受其它因素的混淆为了排除诸如虚假关联现象，研究者不能单纯地对比精神分裂症患者和健康患者，而需要纳入精神分裂症患者的未发病亲属作为对照组之一来考察指标间的基因同源性是必不可少的。
收稿日期：2009－10－02