视觉依赖在前庭疾病中的研究进展

邹曙光 彭安全 杨涛 刘嘉 汪芹

中南大学湘雅二医院耳鼻咽喉头颈外科（长沙 410011）

视觉依赖（Visual dependency，VD）,又称视野依赖（Visual field dependency，VFD），是指空间定向和姿势维持依赖于视觉刺激的程度。这个概念最早源自Witkin和Asch的研究[1]，他们通过一系列关于空间定向的研究，发现了视觉刺激在垂直度和水平知觉中起决定性作用。人的姿势控制和平衡维持需要前庭系统、视觉系统和本体感觉系统的共同配合，如果前庭功能和（或）本体感觉功能障碍时，视觉系统权重加大，视觉依赖增加[2,3]。在前庭疾病的研究中，前庭疾病患者的视觉依赖增加，更依赖视觉线索来保持姿势的稳定[4,5]。

近年来，前庭功能检查的方法及其研究是耳科学研究热点，而对视觉依赖的研究尚浅。目前，视频头脉冲试验（Video head impulse test，vHIT）、前庭诱发肌源性电位检查（Vestibular evoked myogenic potentials，VEMP）和双温试验（Bithermal test，BT）等前庭功能检查是前庭疾病的主要检查方法，而基于视觉依赖的前庭疾病检查方法也在尝试性开展。视觉依赖与前庭疾病存在相关性的理论在很多研究中得到了证实，视觉依赖也愈加受到重视。

1 视觉依赖的作用机制

正常情况下，视觉系统接受视觉刺激后，能准确感受环境中物体的运动以及自我的空间定位[6]。由于自我或物体运动，视网膜图像的整体变化能为视觉系统提供关于环境和空间定位的信息[7]。

视觉感受器主要提供头部相对于环境物体位置的变化以及头部相对于周围物体运动的信息。视觉系统、前庭系统和本体感觉系统收集的信息传到中枢神经系统（主要包括脊髓、前庭核、内侧纵束、脑干网状结构、小脑和大脑皮层），经中枢神经系统进行信息整合后通过前庭-眼反射产生眼球运动，使眼球随着头位改变而调节，从而稳定视觉，以达到维持平衡的目的[8]。

根据环境条件，中枢神经系统能相应调节每个感官系统的相对贡献，这种现象被称为“感官加权”。Asslander和Peterka进行了12个实验，以研究在睁眼、无视觉输入或最小本体感觉刺激的条件下，变化振幅刺激和恒定振幅刺激对通道内和通道间反应敏感性的影响，从而证实了感官加权现象和得到了动态加权的准确表征[9]。在前庭疾病中，前庭功能受损，视觉系统和本体感觉系统的权重会加大，从而对感觉缺陷进行补偿。对视觉运动刺激的实验表明，前庭损伤后的早期代偿阶段，视觉信息输入占主导地位[10]。相对于本体感觉系统，前庭系统功能受损的患者更依赖视觉以维持身体平衡和姿势控制，视觉系统在前庭疾病患者的平衡控制中起着重要作用[2]。

2 测量视觉依赖的方法

对于视觉依赖的评估目前尚无统一的方法。视觉依赖的评估方法经历了从棒框测验到棒盘测验的发展。美国心理学家H.A.Witkin等设计了棒框测验对垂直度知觉进行了研究，发现了视觉依赖（或称视野依赖）的情况，将受试者分成了场依存型（Field dependence，FD）、场独立型（Field independence，FI）和介于其中的场中间型（Field intermediate，FInt）。FD和FI这两个概念也常被用于心理学的认知方式研究[11]。在此基础上，Dichgans等进一步研发了棒盘测验。近年来，评估前庭功能的主观视觉垂直检查也成功应用于评估视觉依赖。

2.1 棒框测验（Rod and frame test,RFT）

1954年Witkin等[12]研发了棒框测验来评估视觉依赖。这项测验使用棒框仪，在暗环境下，通过测量发光棒与真实垂直方向的偏差程度来评估一个人在倾斜的发光框架内垂直调整发光棒的能力。偏差程度越大表示视觉依赖越大。在RFT的基础上，当框架的存在对杆倾斜的判断产生显著影响时，正常受试者被归类为FD;当框架的存在不对杆倾斜的判断有影响时，正常受试者被归类为FI;当框架的存在对杆倾斜的判断产生一定程度影响时，正常受试者被归类为FInt[13]；FD人群受视觉线索的影响比受前庭或本体感觉线索的影响更大，其视觉依赖大于FInt和FI人群。1968年Oltman等[14]进一步改进了棒框测验，构造了一种便携式的设备。

2005年Bagust等[15]开发了一种基于计算机的棒框测验(Computer-based rod frame test,C-RFT)，该测验使用视频眼镜，不再需要很大的测试空间，能更容易地评估视觉依赖。测验由白色正方形框架和白色发光棒组成（图1A）。框架方向为：不倾斜框架（0°框架）、顺时针倾斜框架（+18°框架）和逆时针倾斜框架（-18°框架）。发光棒起始方向为顺时针倾斜(+20°)或逆时针倾斜(-20°)。计算机会随机测试四次，然后受试者使用鼠标按钮将棒旋转至自己感觉为垂直的位置，之后电脑程序记录感知位置与重力垂直的测量偏差度。

2010年Docherty等[16]进一步改进测验方法，使用了两个圆点的视频眼镜进行棒框测验(Computer-based rod frame test with dots,C-RFTdot)（图1B），并证实了C-RFT与C-RFTdot测试效果无明显偏差。通过Takasaki等人[17]报告，发现使用C-RFTdot测量视觉依赖性的最小重复次数为5次，正值表示顺时针偏离真实垂直方向，负值则表示逆时针偏离，绝对值越大表示视觉依赖越大。

图1 基于计算机的棒框测验（修改自Docherty等[16]）:A)屏幕显示以棒为线，框倾斜-18°，棒倾斜-20°；b)以两点替代棒，框倾斜-18°，棒倾斜-20°。Fig.1 Computer-based rod and frame test(modified from Docherty et al.[16]):A)Screen display with bar as line,frame tilt-18°,rod-20°;B)Replace the rod with two points,frame tilt-18°,rod-20°.

计算公式为：x(VD)=|x(测量值)|-|x(真实值)|，x表示度数值

2.2 棒盘测验（Rod and disc test，RDT）

1972年Dichgans等[18]研发了棒盘测验来研究运动对视觉和空间定向的影响。在此基础上，Cousins等[2]使用固定和移动背景下的棒盘测验来评估视觉依赖。在暗房间里，受试者坐在电脑前，头靠在一个视锥上，视锥挡住了无关的视觉干扰。视觉刺激源于黑色背景上一根能任意方向旋转360°的6cm发光棒，在这个中心区域之外，背景上随机分布220个灰白色圆点（如图2）。背景的圆点有三种实验条件：静止、以30°/s的速度顺时针或逆时针旋转。然后受试者用鼠标调整发光棒的方向，调整到他们感觉为垂直的位置。每一次测验的发光棒倾斜度被记录为真实垂直和受试者最终放置发光棒之间的度数之差。同样的，度数越大表示视觉依赖越大。

图2 棒盘测验（修改自Cousins等[2]）:固定和移动背景下的棒和盘测试，棒可顺时针或逆时针旋转。Fig.2 Rod and disc test(modified from Cousins et al.[2]):Rod and disk test display with stationary and moving backgrounds，and the rod can be rotated clockwise or counterclockwise.

计算公式为：x(VD)=(|x(测量值)|-|x(真实值)|)/n，x表示度数值，n表示测验次数

2.3 主观视觉垂直线检查（Subjective visual vertical test,SVVT）

正常情况下，我们不需要其他参考系就能使用视觉来精确地将物体与重力垂直方向对齐，这种能力被称为主观视觉垂直(Subjective visual vertical，SVV)[13]。在无任何视觉参考的黑暗环境下，向直立坐着的受试者展示一根不同角度倾斜的发光棒，来测量主观视觉感觉偏离重力垂直线的度数。SVVT是前庭功能检查的一种方法，不受传导性听力损失的影响[19]。SVV又分为动态和静态：通常认为，动态SVV反映了前庭信号被视觉信号代偿的过程[20]；静态SVV反映耳石通路的情况[21]。近年来，国外学者也使用SVV以尝试进行视觉依赖的测验。

上述提到的棒盘测验也能评估视觉运动影响重力垂直线判断的程度。受试者先在没有任何垂直提示的静止背景下将一根发光棒对准他们认为的重力垂直方向，然后在圆盘滚动的背景下重复这项测验，Roberts等[22]将静态和动态之间的倾斜差异称为视觉依赖，使用静态SVV和动态SVV之间的倾斜差异程度来评估视觉依赖。

Uloziene等[23,24]使用SVV来测量视觉依赖，他们使用VIRVEST系统进行四种SVV测试：静态SVV（图3A）、顺时针旋转的动态SVV（图3B）、逆时针旋转的动态SVV（图3B）和虚拟现实（Virtual reality，VR）背景中的SVV（图3C）。每项测试进行六次，测试后评估三个测量值：静态SVV、动态SVV和VR背景中的SVV，视觉依赖计算为每次动态SVV测试的发光棒倾斜绝对值减去静态SVV测试的绝对值的平均值[23]。

图3 SVV测试（引自Uloziene等[25]）：A.静态SVV测试，B.动态SVV测试，C.虚拟SVV测试:在静态和动态SVV测试中，要求受试者垂直对齐物体，此操作同样用于“虚拟现实SVV”测试-要求患者垂直对齐船。Fig.3 SVV test(quoted from Uloziene et al.[25]):A.Static SVV test,B.Dynamic SVV test,C.Virtual reality SVV test:During static and dynamic SVV tests,the patient is asked to align the object vertically,the same holds for“realistic SVV”test-the patient is asked to align the boat vertically.

计算公式为：x（VD）=(|x(动态SVV)|-|x(静态SVV)|)/n,n表示测试次数，x表示度数值。

2.4 动态平衡仪测试（Dynamic balance test，DBT）

2008年Christina Davlin-Pater[26]使用了动态平衡仪测试（Dynamic balance test，DBT）来研究场独立型和场依存个体在不同视觉条件下的动态平衡表现，先通过棒框测验将受试者分成FD和FI受试者，再分析在每种视力状态下，受试者在平衡姿势上所花费的平均时间。在此基础上，2010年Christina Davlin-Pater[27]使用Biodex平衡系统来测量FD和FI个体在不同视觉条件下的静态和动态平衡。结果发现FD个体受视觉信息的影响比受前庭或本体感觉信息的影响更大，其视觉依赖较FI个体更大。完成动态平衡任务更依赖身体运动产生的前庭和本体感觉信息刺激，FI个体在动态平衡任务表现好于FD个体。通过DBT来测量视觉依赖，分析平衡时间来评估视觉依赖，时间越长则视觉依赖越大[26,27]，具体计算公式有待进一步研究。

3 视觉依赖相关的前庭疾病

前庭症状的分类是眩晕症诊疗的基础[28]，前庭疾病主要表现为眩晕。许多出现眩晕的前庭疾病患者视觉依赖较正常人增大，与视觉依赖相关的前庭疾病包括前庭神经炎、良性阵发性位置性眩晕、多发性硬化症、前庭神经鞘瘤等。

3.1 前庭神经炎(Vestibular neuritis，VN)

前庭神经炎是一种以急性眩晕发作、恶心、呕吐和空间定位障碍为特征的疾病。通常，辅助检查会采用头脉冲试验、双温试验和前庭诱发肌源性电位检查等[29]。

据Cousins等[2]报告，他们通过计算机系统进行棒盘测验，用于评估视觉依赖，通过数据分析发现，视觉依赖与急性前庭神经炎有关，严重症状的患者视觉依赖更大。其中的可能原因是，更严重的急性前庭神经炎患者会更加依赖视觉刺激的信息处理，以补偿前庭系统信息处理能力低下的情况。前庭代偿包括从脑干到皮层的各级中枢调节过程，通过调节对视觉和本体感觉的处理能力，以到达维持平衡的目的，相对于本体感觉系统，视觉系统在维持身体平衡和姿势控制上起更大的作用。

对于急性前庭神经炎的治疗，药物治疗有效但有限，而针对性的前庭康复治疗可以有效降低视觉依赖，以提高健侧前庭功能代偿能力[30]，主观视觉垂直线检查对于前庭神经炎的精准评估存在研究的价值[31]。在临床上，测量视觉依赖可以作为评估急性前庭神经炎患者康复情况的指标[2]。

3.2 良性阵发性位置性眩晕（Benign paroxysmal positional vertigo，BPPV）

BPPV是一种以反复发作的位置性眩晕为特征的内耳疾病。据Agarwal等[32]报告，他们通过棒框测验评估静态视觉依赖，通过棒盘测验评估动态视觉依赖，通过研究发现:长期的前庭症状会增加视觉依赖，但偶尔BPPV发作并不会增加视觉依赖；BPPV患者进行视觉运动的反复刺激，会导致视觉依赖的适应，视觉依赖反映了神经的可塑性[32]。

目前对于BPPV的主要治疗方法为手法复位，而前庭康复训练也可以作为辅助治疗方法，我们可以通过测量视觉依赖来判断病情和评估治疗效果。

3.3 多发性硬化症（Multiple sclerosis,MS）

多发性硬化症是一种中枢神经系统的自身免疫性炎症性疾病，表现为眩晕和平衡障碍[33]。据Uloziene等[23]报告，他们通过在VIRVEST系统中进行SVV测试，发现多发性硬化患者的静态、动态和虚拟现实视觉垂直较正常人存在更大的偏差，即视觉依赖也更大。

通过评估视觉依赖能有效地辅助诊断多发性硬化症。基于虚拟现实定制康复训练治疗工具能有效降低视觉依赖[34]，以利于多发性硬化症患者的康复。

3.4 其他疾病

以下疾病也被认为是存在视觉依赖：①出现空间定位障碍和失衡情况的焦虑症[35]；②颈源性眩晕[36]；③帕金森氏病[37,38]。

4 视觉在前庭疾病诊断和康复中的意义

视觉在前庭疾病诊断和康复中有着重要意义。当重复相同的视觉刺激时，不但在正常人中，而且在前庭疾病患者中，视觉依赖都会有所降低[39]，这使得基于视觉系统作用原理和降低视觉依赖所研发的工具方法，能有助于上述疾病的诊断和康复治疗。

Danna-dos-Santos等引入视觉-姿势依赖指数，借助SVV等方法定量评估视觉依赖和帮助评估跌倒风险[40]。与年轻人相比，老年人在误导性的视觉提示下跌倒风险更大，基于视觉和视觉依赖，帮助指导开发干预工具，存在一定价值[41]。作为反馈的视觉刺激与实现姿势控制联系紧密，这对于避免前庭疾病患者跌倒和发生意外而制定预防措施和康复治疗有着重要的临床意义。Inojosa等客观地评估了视觉反馈对多发性硬化症与健康者的平衡稳定性的影响，使用静态姿势描记进行的简单的评估可以制定针对性的预防措施[42]。前庭疾病患者会出现视觉运动的呕吐症状，视性眩晕往往更需要康复治疗，包含凝视稳定训练的前庭平衡康复疗法存在治疗价值[43]。

5 展望和小结

综上所述，视觉依赖的机制复杂，尽管目前没有统一的评估方法，但视觉依赖与前庭疾病的相关性已被证实，视觉依赖也日渐受到重视。相信随着对视觉依赖的深入研究，视觉依赖的评估方法能在前庭疾病的检查中发挥重要作用，能有助于前庭疾病的诊断和康复。而基于降低视觉依赖的治疗方法或康复训练，表现出一定治疗优势和认可度，其前景可观。