不同視野水平視覺刺激下事件相關(guān)電位波形成分的特征性變化*

李茂娟， 趙娜， 趙令強(qiáng)， 羅亞， 黃仕美， 楊小蓉， 汪元河

(貴州醫(yī)科大學(xué) 法醫(yī)學(xué)院， 貴州 貴陽 550004)

視野(visual field)是指眼向前方固定注視某一目標(biāo)時(shí)周邊視網(wǎng)膜所能感覺到的全部空間范圍[1]。目前臨床上常用的動(dòng)、靜態(tài)視野檢查方法均屬于主觀檢查方法，其準(zhǔn)確性依靠患者的主觀配合[2]；但在法醫(yī)臨床鑒定中，由于被鑒定人特殊的訴訟心理需求，其檢查結(jié)果往往不能反映視野的真實(shí)情況[3]。有學(xué)者運(yùn)用多焦視覺誘發(fā)電位(multifocal visual evoked potential, mfVEP )聯(lián)合多焦視網(wǎng)膜電圖(multifocal electroretinography, mfERG)、閃光視覺誘發(fā)電位(flash visual evoked potential, FVEP)及視覺電生理檢測(cè)范式，結(jié)合顱腦X線計(jì)算機(jī)斷層攝影(computer tomography，CT)和視網(wǎng)膜視盤光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography, OCT)，期望能全面、客觀評(píng)價(jià)視野[4]，但這些檢查費(fèi)用昂貴且耗時(shí)較長(zhǎng)。事件相關(guān)電位(event-related potential, ERP)能對(duì)大腦高級(jí)心理活動(dòng)如認(rèn)知過程作出客觀評(píng)價(jià)，且操作簡(jiǎn)單，通過平均疊加技術(shù)從頭顱表面記錄大腦誘發(fā)電位來反映認(rèn)知過程中大腦的神經(jīng)電生理改變[5]。因此，本研究運(yùn)用ERP技術(shù)結(jié)合法醫(yī)臨床學(xué)中有關(guān)視野的鑒定標(biāo)準(zhǔn)[6]，對(duì)受試者10°和30°視野水平視覺刺激進(jìn)行檢測(cè)，通過分析不同視野水平視覺刺激誘發(fā)ERP波形的特征性變化，以期ERP技術(shù)能用于法醫(yī)臨床學(xué)鑒定中客觀評(píng)估視野，使鑒定結(jié)論更客觀、科學(xué)及公正。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

從本校招錄志愿者參加測(cè)試，要求志愿者粗測(cè)裸眼視力0.1及以上，無神經(jīng)或精神病史，未使用散瞳藥物。共納入志愿者30人，男17人、女13人，年齡21～38歲、平均(26.1±3.8)歲。

1.2 方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎媒?jīng)典Oddball模式[5]，呈現(xiàn)視覺刺激圖片，其中標(biāo)準(zhǔn)刺激概率為76%，偏差刺激的概率為24%。根據(jù)APS-6000AER 電腦視野儀(重慶康華瑞明科技股份有限公司)光點(diǎn)刺激特征和法醫(yī)臨床鑒定中有效視野的計(jì)算方法(8條子午線有效視野之和/500)，視覺刺激采用半徑為0.25 cm的光點(diǎn)，其中標(biāo)準(zhǔn)刺激紅色、綠色、藍(lán)色光點(diǎn)(red， green， blue，RGB)強(qiáng)度值分別為255、220及100 bit，偏差刺激光點(diǎn)RGB強(qiáng)度值分別為255、200及0 bit。標(biāo)準(zhǔn)刺激圖像是將8個(gè)光點(diǎn)同時(shí)分別呈現(xiàn)在8條子午線上，而偏差刺激是將光點(diǎn)隨機(jī)單獨(dú)呈現(xiàn)在任意1條子午線上(在各子午線上的呈現(xiàn)次數(shù)相等)；顯示屏中央始終呈現(xiàn)一個(gè)“十”字形符號(hào)；分別測(cè)試10°和30°視野水平，每一視覺條件作為單獨(dú)的一部分，且在每部分中共包括3組測(cè)試，每組標(biāo)準(zhǔn)刺激呈現(xiàn)380次，偏差刺激呈現(xiàn)120次；每個(gè)刺激圖片的呈現(xiàn)時(shí)間為200 ms，刺激間隔為1 000 ms；所有刺激以偽隨機(jī)序列通過E-prime軟件呈現(xiàn)在電腦顯示屏上，但為了保證Oddball實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降挠行裕苊膺B續(xù)呈現(xiàn)偏差刺激，因此在兩偏差刺激之間至少有1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激(圖1)。

圖1 刺激流程

1.2.2實(shí)驗(yàn)步驟 志愿者清醒狀態(tài)下暗室中進(jìn)行測(cè)試，腭托用于固定志愿者的頭部，據(jù)身高調(diào)節(jié)腭托高度，使其測(cè)試眼(單眼接受刺激)正對(duì)顯示屏中央的“十”字符號(hào)，不可轉(zhuǎn)動(dòng)眼位，避免肢體運(yùn)動(dòng)，另一只眼用眼罩蓋住。在每組刺激測(cè)試完畢后，可短時(shí)間休息。

1.2.3腦電記錄和分析 采用SynAmps2Model 8050 Neuroscan放大器(北京飛宇星電子科技有限公司)連續(xù)記錄腦電，用64導(dǎo)的Ag/AgCl電極帽，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)放置；以左、右乳突的平均電位[(M1+M2)/2]為參考，左眼水平眼電電極分別置于雙眼外眥外側(cè)，垂直眼電置于左眼眉弓部(垂直上)及左下眼瞼約1.0 cm處(垂直下)，腦電記錄的采樣頻率為1 000 Hz。采集的腦電通過Constant進(jìn)行基線矯正，30 Hz低通濾波，去除眼電及壞電極偽跡，-200～800 ms進(jìn)行腦電分段，即可獲得ERP波形及成分。最后將所有志愿者的ERP波形進(jìn)行疊加平均，得總平均波形。根據(jù)各刺激條件的總平均圖和腦地形圖的特征性改變(誘發(fā)各成分最明顯的頭皮區(qū)域)，標(biāo)準(zhǔn)刺激的N1成分選擇頂-頂枕區(qū)(parietal P3/P4，parietal-occipital PO3/PO4)電極進(jìn)行分析研究，分段時(shí)間窗為110～190 ms；P2成分選擇額-額中央?yún)^(qū)(frontal F1/F2，frontal-central FC1/FC2)電極進(jìn)行分析研究，分段時(shí)間窗為190～240 ms；偏差刺激的N1成分選擇頂-頂枕區(qū)(parietal P5/P6，parietal-occipital PO7/PO8)電極進(jìn)行分析研究，分段時(shí)間窗為110～190 ms；P2成分選擇額中央?yún)^(qū)(frontal-central FC1/FC2，frontal-central FC3/FC4)電極進(jìn)行分析研究，分段時(shí)間窗為190～270 ms。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)刺激

在標(biāo)準(zhǔn)刺激下，志愿者頂-頂枕區(qū)(P3/P4，PO3/PO4)電極誘發(fā)明顯的N1成分，額-額中央?yún)^(qū)電極(F1/F2，F(xiàn)C1/FC2)誘發(fā)明顯的P2成分；30°視野水平時(shí)，志愿者N1、P2成分的平均振幅均小于10°視野水平、差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，但N1、P2成分的峰值潛伏期差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見圖2和表1。

注：紅、藍(lán)色波形分別代表10°和30°視野水平。

表1 標(biāo)準(zhǔn)刺激下志愿者不同視野水平ERP成分

2.2 偏差刺激

在偏差刺激下，志愿者頂-頂枕區(qū)(P5/P6，PO7/PO8)電極誘發(fā)明顯的N1成分，額中央?yún)^(qū)(FC1/FC2，F(xiàn)C3/FC4)誘發(fā)出P2成分；與10°視野水平相比，30°視野水平時(shí)志愿者N1和P2成分的峰值潛伏期延長(zhǎng)、N1成分的平均振幅下降，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，但P2成分的平均振幅差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2和圖3。

表2 偏差刺激下志愿者不同視野水平ERP成分

注：紅、藍(lán)色波形分別代表10°和30°視野水平。

3 討論

視野是除視力外重要的視功能評(píng)價(jià)指標(biāo)，其客觀評(píng)定是法醫(yī)臨床學(xué)鑒定中的難點(diǎn)問題[7]。腦干視覺誘發(fā)電位(visual evoked potential，VEP)作為客觀的視野檢測(cè)手段，可反映從視網(wǎng)膜至視皮質(zhì)整個(gè)視覺通路的完整性[8]，但因其空間分辨率低、對(duì)高位視路損傷無明確的診斷價(jià)值等缺陷，導(dǎo)致其在法醫(yī)臨床學(xué)鑒定中存在一定的局限性[4]。mfVEP能同時(shí)記錄不同視野部位的局部誘發(fā)電位，與視野計(jì)檢查結(jié)果有良好的對(duì)應(yīng)性，被譽(yù)為“客觀視野計(jì)”[9]，但其結(jié)果易受瞳孔大小、頭皮厚度及心理活動(dòng)等的影響[10]。ERP可以反映認(rèn)知過程中大腦的神經(jīng)電生理變化和大腦對(duì)視野處理信息的加工機(jī)制，具有極高的時(shí)間和空間分辨率[11]。目前已有學(xué)者將其運(yùn)用于視功能研究，反映上、下半視野或左、右半視野的不對(duì)稱性[11-15]。既往研究發(fā)現(xiàn)ERP的中晚期成分(P2、N2及P3)在某種程度上能反應(yīng)視野量級(jí)(視覺刺激呈現(xiàn)在5、10、20及30°視野水平)的變化[16]，本研究結(jié)果顯示ERP的早、中期成分(N1、P2)也能反映視野的變化。

N1作為刺激110～140 ms后誘發(fā)的第1個(gè)負(fù)偏向腦電成分，能反映大腦對(duì)特定空間位置注意加工的自動(dòng)增強(qiáng)，其潛伏期能反映認(rèn)知加工開始的早晚或加工速度的快慢，即潛伏期越短，則自動(dòng)化加工程度越高，波幅可以反映視覺的辨別加工過程[17-20]。P2成分被視為與注意相關(guān)，在感知處理階段可以檢測(cè)視覺信息的特征[21]。有研究者應(yīng)用visual-Oddball范式研究任務(wù)困難，發(fā)現(xiàn)任務(wù)越困難，P2的振幅越大[22]。本研究標(biāo)準(zhǔn)刺激條件下，志愿者頂-頂枕區(qū)電極(P3/P4，PO3/PO4)誘發(fā)的N1成分，30°視野水平的平均振幅低于10°視野水平，但峰值潛伏期無明顯變化，表明同在中心視野范圍內(nèi)，視野范圍越大視覺的辨別加工過程越慢，但可能由于頻繁刺激的影響造成大腦對(duì)刺激圖片產(chǎn)生記憶，導(dǎo)致潛伏期在兩視野水平無變化，P2振幅隨視野范圍的增大而減小，這與之前的有關(guān)中心視野量級(jí)的研究結(jié)果一致，在30°視野水平較5°視野水平P2振幅顯著降低，表明當(dāng)中心視野向周圍擴(kuò)大時(shí)，需要更多的內(nèi)源性資源參與加工[16]。

本研究顯示，在偏差刺激條件下，頂-頂枕區(qū)(P5/P6，PO7/PO8)電極誘發(fā)的N1成分，表現(xiàn)為30°視野水平較10°視野水平的潛伏期延長(zhǎng)，振幅下降，證實(shí)在小概率的刺激條件下，大腦記憶減弱，大腦加工速度減慢致潛伏期延長(zhǎng)、振幅下降。另外，偏差刺激誘發(fā)的N1成分在頭皮電極上更靠后，更接近于視覺中樞，可更直觀地反映視覺信息的變化。而P2僅表現(xiàn)為潛伏期延長(zhǎng)，其振幅無明顯變化，可能是因?yàn)樵谄畲碳l件下誘發(fā)的P2波不典型造成，與相關(guān)研究報(bào)道有所差異[23-25]。本實(shí)驗(yàn)未誘發(fā)出ERP晚期成分N2、P3，具體原因尚不明確，期望在以后的研究中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以明確形成差異的原因。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)志愿者ERP的N1和P2成分能反映視野范圍的變化，表明N1和P2成分可作為區(qū)分視野范圍的特異指標(biāo)。在今后的研究中將外傷導(dǎo)致視野缺損的病人納入研究對(duì)象，了解其N1、P2成分隨視野變化的規(guī)律，以期ERP技術(shù)能用于法醫(yī)臨床鑒定實(shí)踐工作中。