ERP在视野客观评价中的应用及视野信息刺激的大脑投射加工机制研究

In clinical and forensic practice, there are lots of patients who cannot tell their visual filed clearly, and even exaggerate their visual defect problems. However, the current commonly used perimetry cannot objectively evaluate the subjects of their vision field, not to say to detect the central nervous system damage caused visual field deflects. In addition, the central nervous mechanism of the visual field projection is still not clear. Based on our previous works on visual acuity, this project intends to adopt event-related potentials (ERPs) etc. to carry out the following studies: 1. To establish a ERPs-stimulus paradigm that is compatible with multifocal VEPs, and to establish left and right/ upper and lower/central and peripheral visual field stimulation module; 2. To conduct ERPs triggered by the paradigm of visual stimuli frequency and brain network analysis and found the characteristic components and visual field; 3.combined application of ERPs, MRI, fMRI and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) to explore the mechanism of brain processing on different visual field information stimuli. The research of this subject will provide technical means for the objective examination of visual field defects in forensic and clinical practice, and provide new theory for brain processing mechanism on visual field projection.

在临床和法医学鉴定实践中，常存在病人不能陈述或被鉴定人有目的地伪装或夸大视野缺损程度的问题，目前常用的主观检查方法不能对被试者的视野进行客观评价，更无法评价中枢性损害引起的视野缺损，视野信息的大脑投射及加工机制也是脑科学中亟待研究的课题。本申请项目在我们前期工作基础上，拟采用事件相关电位（ERP）等脑科学研究技术开展以下研究：1.建立与多焦VEP相兼容的视野ERPs刺激模块，以及左/右视野、上/下视野、中心/周边视野刺激模块；2.对各种刺激模块所引发的ERPs成分进行时空分析和脑网络构建，建立ERPs特征成分与视野刺激的相关性；3.联合应用ERPs、核磁共振（MRI及fMRI）和功能性近红外光谱（fNIRS）技术，研究不同视野信息投射的脑定位和网络加工机制。本研究将为中枢及外周损伤或疾病所致视野缺损提供客观检测及诊断手段，并为视野信息的大脑投射及加工机制提出新理论。

项目的背景：.目前视野检查缺乏客观可靠的方法。多焦VEP等新技术由于检测条件不同和方法本身的局限，无法应用于视野中晚期成分的呈现，更无法对高位视路及中枢障碍引起的视野缺损进行客观检测。脑电ERPs、EROs、以及具有影像定位特征的脑网络连接和脑区溯源定位等多种检测方法联合应用，能够发挥各自的时空分辨率优势，弥补VEP等视野检测的缺陷，可进一步探索大脑对视野信息投射及加工的机制。..主要研究内容：.定量模拟不同视野方位（包括左/右视野、上/下视野及中央/周边视野等）刺激，建立视野的精细量化刺激模块。（1）研究不同类型视野的ERP/ERO特征，证明ERPs/EROs可以作为视野缺损的客观检测手段；（2）研究并明确正常人不同类型视野信息的大脑投射区域，建立视野信息大脑投射数据库；（3）研究并发现不同类型视野缺损异常情况下ERPs/EROs特征；脑网络连接和脑区溯源定位；（4）联合多模态方法探索并揭示视野信息大脑投射和加工机制。..重要结果、关键数据及其科学意义等：.（1）不同类型视野缺损范式的比对研究显示：Oddball为优选范式，可诱导出明确且稳定的脑电ERP外源性成分（P1、N1），并做为视野缺损早期注意分配研究的主要指标。.（2）视野变化诱导的脑电时域、时频分析结果显示：中央视野刺激-锁相差异特征，中央缺损刺激-非锁相差异特征，一致性证明了时频分析应用的价值。同时，表明theta活动及能量变化与光输入量具有一定的关联，而alpha（low and high）和beta活动特征可一定程度反应任务加工的难易度，以及和视野核心区的方位关系。.（3）网络连接和溯源分析完整揭示了不同中央/周围视野条件下脑加工机制和特定脑区溯源定位：高级视觉相关皮质表现出自上而下的识别和评估初始视觉表征；视野信息加工呈现双侧腹侧流被激活，信息流加工流向从早期视觉枕叶皮质流向前颞下回皮质，并进一步延伸至腹外侧前额皮质的特定脑区关联机制。ERPs和溯源定位的组合可以揭示视野变化在时空上的控制能力。本研究为视野信息大脑投射加工机制提供了理论依据，并为临床视野异常的早期诊断、预后监测提供客观有效的指标。