雙眼競(jìng)爭(zhēng)研究范式在精神科的應(yīng)用

朱怡康李春波吳文源

雙眼競(jìng)爭(zhēng)研究范式在精神科的應(yīng)用

朱怡康1李春波1吳文源2

雙眼競(jìng)爭(zhēng)是客觀恒定的物理刺激與主觀不斷交替的知覺(jué)體驗(yàn)相分離的一種視覺(jué)生理現(xiàn)象。國(guó)外已有研究者將雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式應(yīng)用于精神疾病研究，國(guó)內(nèi)這方面研究尚處于起步階段。雙眼競(jìng)爭(zhēng)的測(cè)量指標(biāo)可以客觀反映受試者意識(shí)狀態(tài)并可作為精神障礙患者特殊視覺(jué)信息識(shí)別功能的主要研究手段，這對(duì)于研究精神疾病相關(guān)癥狀的發(fā)生具有啟示意義。

雙眼競(jìng)爭(zhēng) 意識(shí) 無(wú)意識(shí) 視覺(jué)信息識(shí)別 精神疾病

目前，關(guān)于意識(shí)相關(guān)問(wèn)題的研究是生理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和神經(jīng)影像學(xué)等領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)課題。雙眼競(jìng)爭(zhēng)（Binocular Rivalry)是客觀恒定的物理刺激與主觀不斷交替的知覺(jué)體驗(yàn)相分離的一種視覺(jué)生理現(xiàn)象，是研究意識(shí)問(wèn)題的突破口之一［1］。隨著研究方法和技術(shù)的改進(jìn)，雙眼競(jìng)爭(zhēng)的研究手段已從起初的行為學(xué)試驗(yàn)擴(kuò)展到電生理、腦電以及腦功能成像等。國(guó)外已有研究者將雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式應(yīng)用于精神疾病研究，國(guó)內(nèi)這方面研究尚處于起步階段。本文從PUBMED、WEB OF SCIENCE、CNKI、VIP及Google等國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)庫(kù)檢索了1960年-2010年雙眼競(jìng)爭(zhēng)研究范式運(yùn)用于精神疾病研究的文獻(xiàn)，現(xiàn)作如下綜述。

1 雙眼競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制及理論模型

在雙眼競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象中，刺激是“定量”，而視覺(jué)成像卻是“變量”，這場(chǎng)知覺(jué)支配權(quán)是發(fā)生在大腦的某些區(qū)域，還是視覺(jué)加工通路的某個(gè)環(huán)節(jié)上，神經(jīng)信號(hào)的波動(dòng)是否起到誘導(dǎo)作用，尚待研究中。

目前，雙眼競(jìng)爭(zhēng)的神經(jīng)機(jī)制仍存在眾多爭(zhēng)議，但普遍的觀點(diǎn)是表征競(jìng)爭(zhēng)刺激的神經(jīng)元組之間相互抑制是造成這一現(xiàn)象的根本原因，且其發(fā)生在多個(gè)階段［2］。神經(jīng)影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)視覺(jué)加工早期可測(cè)得雙眼競(jìng)爭(zhēng)的神經(jīng)信號(hào)。通過(guò)血氧水平依賴腦功能性成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)初級(jí)視皮層（V1)和外側(cè)膝狀體的神經(jīng)活動(dòng)明顯減低，從而提出了雙眼競(jìng)爭(zhēng)的早期加工模型，但Blake等［3］后來(lái)認(rèn)為初級(jí)視皮層活動(dòng)減低可能是高級(jí)視覺(jué)加工區(qū)域的反饋抑制所致，雙眼競(jìng)爭(zhēng)既存在于早期加工過(guò)程亦存在于晚期加工過(guò)程，分布在視覺(jué)加工的各個(gè)層次。Tong等［4］通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提出了雙眼競(jìng)爭(zhēng)的多層次混合模型，即神經(jīng)元之間的興奮連接通過(guò)協(xié)調(diào)表征不同視覺(jué)空間區(qū)域的神經(jīng)元活動(dòng)，以促進(jìn)知覺(jué)的組織進(jìn)程。單眼神經(jīng)元的興奮連接會(huì)促進(jìn)具有相同或相似方位調(diào)制特性的神經(jīng)元之間的組織；雙眼神經(jīng)元的興奮連接負(fù)責(zé)相鄰區(qū)域模式級(jí)別上的組織。來(lái)自較高加工水平的反饋信息可以調(diào)節(jié)早期視覺(jué)加工神經(jīng)元的活動(dòng)。對(duì)模式選擇神經(jīng)元的興奮性反饋不但可以說(shuō)明選擇性注意的調(diào)節(jié)作用，而且對(duì)表征相鄰區(qū)域神經(jīng)元的興奮性反饋又起到了知覺(jué)組織增強(qiáng)效果。反饋還可以直接地或間接地激活抑制性神經(jīng)元及調(diào)節(jié)抑制性神經(jīng)元的活動(dòng)強(qiáng)度。最近有學(xué)者認(rèn)為，包括右側(cè)頂上葉皮層在內(nèi)的更高級(jí)的大腦皮層活動(dòng)與知覺(jué)交替之間存在“鎖時(shí)”關(guān)系［5］。Carmel等［5］研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)右側(cè)頂上葉皮層區(qū)域給予重復(fù)經(jīng)顱磁刺激，可縮短雙眼競(jìng)爭(zhēng)的知覺(jué)持續(xù)時(shí)間，從而提示右側(cè)頂葉對(duì)競(jìng)爭(zhēng)中維持現(xiàn)有知覺(jué)狀態(tài)起調(diào)節(jié)作用?？梢?jiàn)，雙眼競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制和理論模型還有待進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和完善。

2 雙眼競(jìng)爭(zhēng)的測(cè)量指標(biāo)及影響因素

雙眼競(jìng)爭(zhēng)的測(cè)量指標(biāo)可分為行為學(xué)指標(biāo)和生理學(xué)指標(biāo)。行為學(xué)指標(biāo)主要包括：①知覺(jué)持續(xù)時(shí)間，為從單次獲取知覺(jué)主導(dǎo)權(quán)到被競(jìng)爭(zhēng)刺激所取代之間的時(shí)間；②意識(shí)交替的平均速率，為單位時(shí)間內(nèi)從一種意識(shí)狀態(tài)切換到另一種意識(shí)狀態(tài)的次數(shù)；③靶刺激正確率，為競(jìng)爭(zhēng)刺激后一定時(shí)間內(nèi)對(duì)于給定的靶刺激作出行為學(xué)判斷；④靶刺激反應(yīng)時(shí)間，為競(jìng)爭(zhēng)刺激后給定靶刺激的出現(xiàn)到作出行為學(xué)判斷的時(shí)間。生理學(xué)指標(biāo)有放電頻率、放電同步性、血氧水平依賴性等。放電頻率是動(dòng)作電位串的重要屬性，平均放電頻率的高低表示信號(hào)的強(qiáng)弱。Wilke等［6］發(fā)現(xiàn)雙眼競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象中刺激處于可見(jiàn)或不可見(jiàn)時(shí)，背側(cè)和腹側(cè)枕神經(jīng)元放電反應(yīng)速率存在變化，而外側(cè)膝狀核神經(jīng)元放電反應(yīng)速率無(wú)改變。Sterzer等［7］通過(guò)腦磁圖檢測(cè)人臉圖片刺激在雙眼競(jìng)爭(zhēng)抑制下處于不可見(jiàn)時(shí)，是否會(huì)激起人腦的類別特異性反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)M170(目前公認(rèn)的一種面部特異信號(hào)）其振幅出現(xiàn)明顯減弱，但較之與不可見(jiàn)的房屋圖片刺激，M170潛伏期和導(dǎo)聯(lián)部位都存在明顯差異。

刺激材料的對(duì)比度、亮度、空間頻率及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等屬性是雙眼競(jìng)爭(zhēng)的主要影響因素。刺激材料的清晰度、可辨別性、方位襯度、語(yǔ)義內(nèi)容等也會(huì)對(duì)雙眼競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生影響。增加刺激的對(duì)比度，即降低知覺(jué)的穩(wěn)定性，增加競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)生率［8］。運(yùn)動(dòng)的刺激比靜止的刺激在雙眼競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)［9］。刺激圖片處于競(jìng)爭(zhēng)抑制時(shí)，不同方位的局部存在異質(zhì)性，知覺(jué)交替的空間起始點(diǎn)最早出現(xiàn)在方位襯度較高的區(qū)域［10］。較之于中性語(yǔ)義內(nèi)容，情緒描述性或情緒誘導(dǎo)性負(fù)性語(yǔ)義內(nèi)容的競(jìng)爭(zhēng)抑制持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)［11］。也有學(xué)者認(rèn)為雙眼競(jìng)爭(zhēng)是視覺(jué)注意的一種表現(xiàn)形式［12］。外源性注意能有效決定競(jìng)爭(zhēng)初始階段某刺激初次支配權(quán)，并對(duì)競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程產(chǎn)生影響［13］；內(nèi)源性注意在雙眼競(jìng)爭(zhēng)中也存在影響作用，被試某種程度上可以人為地加快或減緩知覺(jué)交替變化的速率［14］。當(dāng)受試者注意力從雙眼競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)移到某個(gè)視覺(jué)注意分散任務(wù)時(shí)，雙眼競(jìng)爭(zhēng)的視覺(jué)交替頻率減慢；當(dāng)受試者注意轉(zhuǎn)移到某個(gè)聽(tīng)覺(jué)注意任務(wù)時(shí)，雙眼競(jìng)爭(zhēng)的視覺(jué)交替頻率亦減慢［15］。Zhou等［16］發(fā)現(xiàn)當(dāng)嗅覺(jué)刺激和視覺(jué)競(jìng)爭(zhēng)刺激圖片之一相疊加時(shí)，可延長(zhǎng)該圖片的知覺(jué)持續(xù)時(shí)間，提示嗅覺(jué)信號(hào)對(duì)雙眼競(jìng)爭(zhēng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程亦會(huì)造成影響。此外，受試者的情緒和精神狀態(tài)，對(duì)刺激材料的熟悉程度，精神活性物質(zhì)使用情況對(duì)雙眼競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)造成影響［17］。研究結(jié)果顯示，受試者處于情緒急躁?duì)顟B(tài)時(shí)，雙眼競(jìng)爭(zhēng)知覺(jué)交替速率比正常受試者高［18］。今后將有可能發(fā)現(xiàn)更多雙眼競(jìng)爭(zhēng)的影響因素，提高測(cè)試中雙眼競(jìng)爭(zhēng)測(cè)量指標(biāo)的準(zhǔn)確性和客觀性。

3 雙眼競(jìng)爭(zhēng)在精神科的應(yīng)用

起初，雙眼競(jìng)爭(zhēng)研究范式主要運(yùn)用于知覺(jué)組織、意識(shí)與無(wú)意識(shí)等基礎(chǔ)心理學(xué)研究［2］。例如，Yan等［19］通過(guò)雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式探究吸煙者在沒(méi)有意識(shí)到吸煙相關(guān)刺激時(shí)，注意偏差是否受到意識(shí)調(diào)節(jié)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)吸煙者在無(wú)意識(shí)狀態(tài)下對(duì)煙草圖片存在注意偏差，但這種無(wú)意識(shí)狀態(tài)下的注意偏差與煙草依賴量表評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，而在意識(shí)狀態(tài)下的注意偏差與煙癮調(diào)查問(wèn)卷評(píng)分呈正相關(guān)。這一結(jié)果表明，意識(shí)狀態(tài)下的注意偏差可能受到煙癮意識(shí)的調(diào)節(jié)，而與依賴程度無(wú)關(guān)，調(diào)節(jié)因素諸如渴望，戒煙意愿，態(tài)度以及厭惡情緒等。有趣的是，不吸煙者在意識(shí)狀態(tài)下也存在注意偏差，進(jìn)一步提示這種注意偏差是受意識(shí)的調(diào)節(jié)，甚至可能與煙癮無(wú)關(guān)。

雙眼競(jìng)爭(zhēng)這一范式在研究無(wú)意識(shí)神經(jīng)機(jī)制方面相對(duì)于倒行掩蔽、擁擠、注意瞬脫及變化盲視等其他方法具有一定優(yōu)勢(shì)［20］，因此，越來(lái)越多國(guó)外研究者將這一范式應(yīng)用于諸如心境障礙、精神分裂癥、焦慮癥等精神疾病的研究。

3.1 抑郁癥

Yoon等［21］將雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式運(yùn)用于抑郁癥患者對(duì)不同情緒面部表情識(shí)別的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)情緒表情刺激較中性表情刺激占優(yōu)，正性情緒表情較負(fù)性情緒表情占優(yōu)，且正性情緒表情占優(yōu)不受抑郁癥狀嚴(yán)重程度的影響，但情緒表情刺激占優(yōu)會(huì)隨著抑郁癥狀的加重而減弱?？梢?jiàn)抑郁癥狀嚴(yán)重程度越高，患者注意分配越更多地傾向于中性面部表情。

3.2 雙相障礙

有研究表明，雙相障礙患者受試高空間頻率的非靜止的垂直水平光柵時(shí)，雙眼競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)交替速率慢于對(duì)照組［22］。Miller等［22］對(duì)30例雙相障礙患者進(jìn)行了測(cè)試，給予低空間頻率的靜止的垂直水平光柵，結(jié)果表明，與年齡、性別均匹配的30名正常對(duì)照相比，雙相障礙組患者雙眼競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)交替速率明顯減慢，從而進(jìn)一步推斷雙相障礙患者的雙眼競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和正常化競(jìng)爭(zhēng)間隙分布有別于正常人。Krug等［23］也對(duì)雙相障礙患者和正常受試者進(jìn)行了意識(shí)交替速率的測(cè)量，給予雙穩(wěn)態(tài)交替的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)模式圓柱體光柵。結(jié)果表明，兩組間無(wú)明顯差異，從而推論雙眼競(jìng)爭(zhēng)中的意識(shí)交替并非由單一腦區(qū)的活動(dòng)決定，而可能是與區(qū)域皮質(zhì)通路的活動(dòng)有關(guān)。Nagamine等［24］對(duì)雙相障礙I型和II型進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)I型雙相情感障礙患者雙眼競(jìng)爭(zhēng)的平均持續(xù)時(shí)間明顯長(zhǎng)于II型雙相情感障礙患者和對(duì)照組，后兩者之間無(wú)明顯差異，提示雙相障礙兩組亞型間存在神經(jīng)生物學(xué)差異。

3.3 精神分裂癥

雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式有關(guān)精神分裂癥患者的研究較少，僅Yang等［25］對(duì)精神分裂癥、雙相障礙及正常對(duì)照間雙眼競(jìng)爭(zhēng)中的意識(shí)差異進(jìn)行了比較，給予了中性、愉悅、憤怒、沮喪的表情刺激，發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者對(duì)于憤怒表情刺激，雙眼競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)交替速率明顯減慢，從而進(jìn)一步為精神分裂癥在意識(shí)組織和總體特征整合上存在障礙提供了依據(jù)。

3.4 焦慮癥

Nagamine等［26］還將雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式應(yīng)用到焦慮癥的研究。他們運(yùn)用三維人格問(wèn)卷中的傷害回避性量表對(duì)廣泛性焦慮癥患者進(jìn)行焦慮程度的分組，并與正常受試者對(duì)照，研究其雙眼競(jìng)爭(zhēng)中知覺(jué)交替速率的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，傷害回避性高分組較低分組知覺(jué)交替速率與節(jié)律性明顯增高，廣泛性焦慮癥患者較正常對(duì)照雙眼競(jìng)爭(zhēng)中知覺(jué)交替速率明顯增高。由此推斷，雙眼競(jìng)爭(zhēng)與焦慮癥狀可能存在共同的血清素能神經(jīng)遞質(zhì)。Gray等［27］將雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式應(yīng)用于焦慮癥患者情緒面部表情注意選擇研究，發(fā)現(xiàn)受試者自述狀態(tài)的焦慮程度影響雙眼競(jìng)爭(zhēng)情緒面部表情的初始選擇；焦慮程度越高對(duì)憤怒和恐懼的面部表情知覺(jué)體驗(yàn)程度越高，對(duì)愉悅的面部表情知覺(jué)體驗(yàn)程度越低，從而為焦慮癥對(duì)恐懼存在不自主注意選擇這一觀點(diǎn)提供了依據(jù)。

4 展望

近年來(lái)，雙眼競(jìng)爭(zhēng)的研究已成為心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等學(xué)科的新研究熱點(diǎn)，高級(jí)別專業(yè)刊物上（如《Nature》）關(guān)于雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式應(yīng)用的研究文獻(xiàn)數(shù)量呈逐年遞增趨勢(shì)，但多數(shù)是對(duì)正常人的研究報(bào)道，將其應(yīng)用于精神疾病研究的文獻(xiàn)還較少。通過(guò)增加雙眼競(jìng)爭(zhēng)中刺激材料的對(duì)比度和動(dòng)態(tài)性，可長(zhǎng)時(shí)間抑制競(jìng)爭(zhēng)刺激的可見(jiàn)性，使其處于無(wú)意識(shí)狀態(tài)，這種處理技術(shù)為今后研究無(wú)意識(shí)狀態(tài)下的信息加工提供了一種行之有效的方法［20］。結(jié)合電生理、腦電以及功能磁共振成像等技術(shù)，將雙眼競(jìng)爭(zhēng)范式運(yùn)用于精神醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)無(wú)意識(shí)狀態(tài)下感知覺(jué)、情緒識(shí)別及相應(yīng)的神經(jīng)反應(yīng)，尼古丁成癮及酒精依賴等進(jìn)行多方面研究，為進(jìn)一步揭示精神疾病的發(fā)病機(jī)制提供一條新的途徑。

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Applications of the binocular rivalry paradigm in psychiatry

Yi Kang ZHU1，Chun Bo LI1，Wen Yuan WU2*

1Shanghai Mental Health Center，Shanghai Jiao Tong University，200030
2Department of Psychosomatics，Shanghai Tongji Hospital，Tongji University，200065;
*Correspondence：wuwy@#edu.cn

Binocular rivalry is a phenomenon that assesses the ongoing exchange of visual information from an unchanging visual stimulus and the subjective perception of the stimulus.Overseas researchers have used the binocular rivalry paradigm to assess mental disorders but this type of research has only just started in China.The magnitude of binocular rivalry can objectively assess the conscious state of subjects and，thus，be used to evaluate the processing of visual information by patients with mental disorders.It is a valuable research tool in the assessment of the development of symptoms in mental disorders.

Binocular rivalry;Consciousness;Nonconsciousness;Visual Information recognition;Mental disorders

10.3969/j.issn.1002-0829.2011.04.009

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（2007CB512306);國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（2008AA02Z412);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（30770773，81071098）

1上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心200030；2同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院精神醫(yī)學(xué)科200065。

吳文源，電子信箱wuwy@#edu.cn