治疗弱视，也用上了AR技术

人眼在功能上是不平衡的。古希腊哲学家亚里士多德早在公元前330年就描述了这一点。到1673年，意大利比萨大学的物理学家和生理学家博雷利进一步提出了视觉锐度的优势。此后，在19世纪和20世纪，对眼优势个体差异的研究逐渐兴起。人们也逐渐意识到大脑和眼睛共同产生视觉，眼睛聚焦于眼睛后面的视网膜，然后视网膜细胞通过视神经刺激神经信号到大脑的视觉皮层；当一只眼睛的输入信号较差时，另一只眼睛的信号变得更加主导；弱视是一种反映极度不平衡的视觉疾病，指一只眼睛的视力因为这只眼睛不能与大脑合作而下降，所以单眼或双眼矫正视力仍然不能达到www.xilukeji.com，两此，弱视也被称为懒眼(lazy eye)。弱视在人群中发病率较高，约占总人口的3%。

弱视通常发生在幼年，主要是由视觉剥夺、双眼交互和神经元之间的抑制引起的。治疗弱视的传统方法是遮盖好眼睛，锻炼儿童使用弱眼睛。这种方法不可避免地会给孩子的心理造成一些负担。例如，在学校里，他们可能经常会遇到下图所示的周围人的歧视，这可以想象孩子的心理阴影面积。而对儿童好眼的过度遮盖也可能导致强弱眼视力翻转，导致所谓的遮盖性弱视。除了单眼覆盖，有些人还用药物治疗儿童弱视。方法是将一滴阿托品药物滴入强眼，暂时导致视力模糊，使儿童使用弱视眼，特别是在注意近距离物体时。然而，使用阿托品有一个缺点：阿托品滴液有副作用，可能在眼睛内产生囊肿结节。此外，单眼遮盖对成年人影响不大。因此，长期以来，神经科学一直认为成年人的眼睛优势相当稳定，重塑的希望很小。

绘图:叶玉婷，心理研究所周文研究组

令人欣慰的是，自博雷利以来，它也来自意大利比萨 Lunghi 当人们通过双眼竞争任务测量单眼遮盖效果时，他们发现成年人的眼睛优势仍然塑性(Lunghi, Burr & Morrone, 2011)。这无疑激发了视觉和神经科学研究人员尝试各种方法来改善弱视患者的视力。

其中，早期尝试的是知觉学习方法，最初是让病人在实验室遮住眼睛，让他们用弱眼睛看电脑屏幕 ** 图形，连续多天完成一定的视觉训练任务，达到提高弱视视力的目的。然而，知觉学习的效果往往局限于训练中使用的视觉 ** 的属性(Sagi, 2011)不利于将训练效果扩展到日常生活中的任何视觉对象。而且，患者往往需要在有经验的科研人员的指导下，到指定的研究机构接受培训。这就造成了时间、交通和人力的成本。近年来兴起的另一种方法是在知觉学习方法的基础上进行改进，即通过玩视频游戏来治疗弱视。然而，在玩游戏的同时，你仍然不能做其他事情；玩视频游戏也可能限制受试者的范围。毕竟，个人都喜欢玩游戏，尤其是成年人；当然，玩视频游戏可能更受未成年患者的青睐，但未成年人更容易沉迷于视频游戏。游戏成瘾的危害，相信现在很多家长都深有体会，看下图中正在听课的孩子脑子里在想什么并不难理解。事实上，科学界早就报道视频游戏成瘾可能会对认知控制造成损害(Sun, Ma, Bao, Chen & Zhang, 2008年)，这种由视频游戏成瘾引起的负面问题最近面问题。(Rossé, 2012; Suissa, 2014; Gentile, Bailey, Bavelier et al., 2017;Xu, Chen & Adel ** n, 2017)。

绘图:叶玉婷，心理研究所周文研究组

为了克服治疗弱视的许多缺陷，找到一个不需要药物，不担心覆盖弱视，不需要去研究机构，不上瘾，不限于培训 ** 中国科学院行为科学重点实验室鲍敏研究组开发了一种新颖的可穿戴性增强现实，不会耽误工作、学习和生活的理想解决方案（augmented-reality，简作AR）技术，在日常活动中，人们有望治疗弱视，重塑双眼平衡。

鲍敏研究员开发的系统广义上可以认为是一种特殊的系统 AR 技术，常见 AR 技术的区别在于，它没有将不存在的物体（如箭头提示或网页窗口等）叠加到相机拍摄的图片上，而是在特殊算法改变后向佩戴者呈现原始相机拍摄图片中的一些视觉属性。因此，佩戴者看到的画面是经过一定变化后周围的现实世界。因此，该系统也被称为改变现实系统。该系统将实时呈现双眼互补的摄像头视频，因此佩戴者可以在与周围环境实时互动的同时，被迫用两只眼睛观看世界。

使用 AR 该技术可以克服传统实验室培训的一些不足。例如，该方法通过计算机程序电子调节真实环境的视觉输入，使视觉适应训练能够整合到日常生活中。这样，患者就不需要花时间在指定的研究机构接受治疗，也不需要长时间观看特定的实验 ** 影响学习、工作和生活，使他们无法观看现实场景。

更值得称赞的是，训练的效果可以持续两个多月，每天3小时连续几天的适应训练可以使眼睛更加平衡，这种效果在适应训练后两个月继续增强，这一阶段的考试已经处于日常生活的视觉环境中。在第一次实验中，基于双眼竞争任务测量和跟踪这种双眼再平衡效果。实验结果表明，在5天的训练阶段，眼睛不平衡的正常成年人逐渐接近强弱光栅的比例；告别适应训练后的跟踪测试阶段，随着时间的推移，两只眼睛的比例变得更接近；适应训练后两个月达到最大值，四个月仍可观察到。

他们还对18名弱视患者进行了类似的训练，导致弱视视力得到改善www.xilukeji.com行（logMAR视力表）。此外，该研究还测试了除双眼竞争外六种不同视觉任务的结果，受适应训练的影响。结果表明，这种适应训练显著改变了眼睛相位整合任务的结果，包括离眼运动的一致性、视觉锐度、艾宾浩斯错觉和视觉相位整合。

研究发现，虽然在正常视觉环境下生活，但眼睛优势继续变得更加平衡，这将吸引神经科学研究人员进一步探索其背后的机制；此外，该方法整合了增强国际热点的现实技术，响应了中国科学院的三个方向政策，在未来具有良好的应用前景。未来将对国内外临床眼科、神经科学、可穿戴设备、传感器等相关研究领域发挥重要作用。

研究工作在明尼苏达大学，美国同仁眼科医院的江毅研究员、刘丽娟医生 Stephen Engel 在教授的合作下，研究成果已在心理学领域发表在顶级实证杂志上 Psychological Science 。这是2014年美国视觉科学协会的团队（VisionSciences Society）该方法的基本原理和预实验结果在年会报告中首次公布后，在国际出版物上正式发表；这也是中国科学家首次研究世界上的视觉可塑性 AR 结合技术开发应用的突破性成果。

国家自然科学基金(微信， 微信, 中国科学院中国科学院重点部署项目(特支项目，KSZD-EW-TZ-003和QYZDB-SSW- ** C030）的支持。

作者：鲍敏

来源：中国科学院心理研究所

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