目的随着现代医学技术手段的发展,近视的研究不仅局限于研究眼部的结构、功能变化,也逐步开始探索近视是否会导致视皮层的结构和功能改变。文献报道指出正常人眼的调节过程需要视皮层在内的神经环路参与调控。近视儿童常伴随眼调节功能及调节反应的最终靶器官-睫状肌结构的异常,因此推测近视儿童调节相关的大脑神经环路也可能存在功能异常。大脑在功能活动中需氧量增加,会导致血管内氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的含量变化。本课题采用一种非侵入式脑功能成像技术-功能性近红外光谱技术（functional Near Infrared Spectroscopy,fNIRS）进行研究。根据氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对近红外光吸收光谱的特异性不同,计算出感兴趣脑区内二者的相对含量,从而间接反映大脑特定区域神经元活动的变化。本试验利用自主研发的基于眼调节相关视觉任务的fNIRS软硬件系统,探讨了正常儿童与近视儿童在完成视觉任务时视皮层V1区和V2区的功能差异,揭示了近视儿童调节相关的视皮层神经功能的变化。方法在2021年1月至2021年12月,共纳入6-14周岁正常和近视儿童123例,其中正常儿童64例（男性33例,女性31例）,近视儿童59例（男性34例,女性25例）,进一步根据综合验光NRA、PRA指标将近视儿童分为调节正常的近视儿童27例（男性15例,女性12例）和调节异常的近视儿童32例（男性19例,女性13例）。所有受试者儿童及其监护人在测试之前均已知情同意并分别签署书面知情同意书。视觉刺激程序由本单位自主设计,包括带可控视标装置的开放视野屈光检测系统、同步fNIRS脑数据采集系统及脑视力云平台。共包含两个视觉任务。视觉任务一的视标为距离角膜顶点0.25 m,1.2 m和2.5 m处的3个“E”字灯箱;视觉任务二为一3*3阵列的“E”字可移动灯箱视标。完成视觉任务期间,视觉任务同步的脑数据由fNIRS进行采集。视觉任务一流程为闭眼静息期40 s、凝视1.2 m处视标20s、闭眼休息30 s、交替注视2.5 m和0.25 m处的视标共10个循环,闭眼恢复期30s;视觉任务二的流程为闭眼静息期40 s、注视近点0.25 m处视标20 s、闭眼休息20s、注视视标从0.25 m处移动至2.5 m处、闭眼休息20 s、注视远点2.5 m处视标20s、闭眼恢复期20 s。为排除外界光线及其他外界因素对试验造成的干扰,受试者处于安静且黑暗的环境中完成试验,仅接受来自灯箱发出的光源。ETG-4000功能性近红外脑功能成像仪采集的脑数据按照立体定位系统,视皮层区域的检测通道分别为通道10-通道22。借助MATLAB（R2013a）软件对脑数据进行处理,并利用NIRS＿SPM8工具箱分析fNIRS的血氧变化信号,通过处理后得到的β值来代表视觉任务对大脑激活程度的高低,最后应用SPSS 22.0软件包进行统计学分析。结果1正常儿童完成视觉任务过程中大脑功能激活反应1.1完成视觉任务一时脑功能激活通道分布对所有正常受试者基线静息状态与凝视状态下的β值进行配对样本t检验,结果显示,通道10、12、13、14、15、17、18、22的P＜0.05,有统计学意义,在该视觉刺激期间以上通道所对应脑区被显著激活,其他通道未见显著激活。对基线静息状态与交替注视状态下的β值进行配对样本t检验,结果显示,通道10、12、13、14、15、17、18、19、21、22的P＜0.05,有统计学意义,在该视觉刺激期间以上通道所对应脑区被显著激活,其他通道未见显著激活。1.2完成视觉任务二时脑功能激活通道分布对所有正常受试者基线静息状态与近点注视状态下的β值进行配对样本t检验,结果显示,通道10、12、13、14、15、17、18、19的P＜0.05,有统计学意义,在该视觉刺激期间以上通道所对应脑区被显著激活,其他通道未见显著激活。配对分析比较正常组受试者基线静息状态与注视运动视标过程中的β值,结果显示,通道10、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22的P＜0.05,有统计学意义,其他通道未见显著激活。对基线静息状态与远点注视状态下的β值进行配对样本t检验,结果显示,通道10、12、13、14、15、17、18、19、21的P＜0.05,有统计学意义,在该视觉刺激期间以上通道所对应脑区被显著激活,其他通道未见显著激活。1.3完成视觉任务时纹状区（V1区）和纹状外区（V2区）激活特点根据3D定位仪的定位结果,15和17通道可分别代表双侧V1区的反应,19和22通道可分别代表双侧V2区的反应。在两种视觉任务刺激下各任务阶段的特征均为:V1区同侧皮层反应低于对侧皮层,V2区同侧皮层反应高于对侧皮层。2正常儿童与近视儿童fNIRS研究结果的比较:2.1两组在视觉任务1下视皮层V1区、V2区的氧合血红蛋白β值比较在凝视状态下,正常儿童与近视儿童V1区同侧皮层或对侧皮层的β值组间比较并未呈现出统计学差异,P＞0.05;正常组和近视组V2区同样未发现统计学差异。在交替注视刺激下,正常组与近视组V1区同侧皮层或对侧皮层的β值组间比较仍未呈现出统计学差异,P＞0.05;在V2区的比较中,正常组同侧皮层氧合血红蛋白β值显著高于近视组同侧皮层（P=0.036,P＜0.05）,存在显著差异;而正常组对侧皮层与近视组对侧皮层之间未见统计学差异。综上,近视组同侧皮层氧合血红蛋白β值显著低于正常组。2.2两组在视觉任务2下视皮层V1区、V2区的氧合血红蛋白β值比较在近点及远点注视状态下,正常组儿童V1区及V2区的同侧皮层或对侧皮层与近视组对应区域相比较未发现统计学差异。在视标近-远运动阶段,两组在V1区仍未存在统计学差异,但在V2区,正常组同侧皮层氧合血红蛋白β值显著高于近视组同侧皮层（P=0.025,P＜0.05）,存在显著统计学差异,正常组对侧皮层同样高于近视组对侧皮层,但未见统计学差异。综上,近视组被试眼同侧皮层的氧合血红蛋白β值在视标近-远运动阶段显著低于正常组。3正常儿童与调节异常的近视儿童fNIRS研究结果的比较:3.1两组在视觉任务1下视皮层V1区、V2区的氧合血红蛋白β值比较凝视视觉任务刺激下,正常儿童与调节异常的近视儿童V1区同侧皮层或对侧皮层的β值组间比较均未呈现出统计学差异,P＞0.05;在视皮层V2区的比较中,正常组和调节异常的近视组同样未发现存在统计学差异。在交替注视视觉任务刺激下,两组V1区同侧皮层或对侧皮层的β值组间未出现差异表现,P＞0.05。在视皮层V2区的比较中,正常组同侧皮层反应显著高于调节异常的近视组同侧皮层（P=0.018,P＜0.05）,正常组对侧皮层同样显著高于调节异常的近视组对侧皮层（P=0.016,P＜0.05）。且以上两组的差异较正常组与近视组间的差异更为明显。调节异常的近视组同侧皮层与对侧皮层的氧合血红蛋白β值更为显著地低于正常组。3.2两组在视觉任务2下视皮层V1区、V2区的氧合血红蛋白β值比较在近点及远点注视状态下,分析比较正常组与调节异常的近视组同侧皮层或对侧皮层的激活反应,结果显示在视觉任务的这两个阶段下,两组儿童在视皮层V1区或V2区氧合血红蛋白β值均未出现统计学差异。在视标近-远运动视觉刺激下,两组在V1区仍未存在差异;但正常组V2区同侧皮层或对侧皮层的β值显著高于调节异常近视组同侧皮层或对侧皮层的β值（同侧:P=0.008,P＜0.05;对侧:P=0.007,P＜0.05）。该两组间的统计学差异较正常组与近视组间的差异更为明显。调节异常的近视组同侧皮层与对侧皮层的激活量更为显著地低于正常组。4正常儿童与调节正常的近视儿童fNIRS研究结果的比较:4.1两组在视觉任务1下视皮层V1区、V2区的氧合血红蛋白β值比较在凝视状态下的视皮层V1区和V2区的比较中,正常儿童的同侧皮层或对侧皮层与调节正常的近视儿童的同侧皮层或对侧皮层的β值组间比较均未呈现出统计学差异,P＞0.05。在交替注视视觉刺激状态下,两组视皮层V1区及V2区的同侧皮层或对侧皮层组间比较仍没有统计学差异,P＞0.05。4.2两组在视觉任务2下视皮层V1区、V2区的氧合血红蛋白β值比较在近点注视、远点注视及注视运动视标的三个视觉阶段中,分析比较正常组视皮层V1区、V2区的同侧皮层或对侧皮层与调节正常的近视组相对应脑区的变化差异,结果显示,在以上三种状态下,两组间在视皮层V1区、V2区均未发现任何统计学差异,P＞0.05。5调节正常的近视儿童与调节异常的近视儿童fNIRS研究结果的比较:视觉任务一中无论在凝视或者交替注视状态下,调节正常的近视儿童视皮层V1区的β值均高于调节异常的近视儿童,但组间比较均未呈现统计学差异。在凝视状态下,两组视皮层V2区的同侧皮层或对侧皮层β值较为接近,未达到统计学差异;但在交替注视状态下,调节正常的近视组同侧皮层反应明显高于另一组,在统计学分析中未发现差异,而调节正常的近视组对侧皮层β值显著高于另一组（P=0.033,P＜0.05）。视觉任务二中,两组仅在视标运动阶段的视皮层V2区存在统计学差异,调节正常的近视组对侧皮层β值显著高于另一组对侧皮层（P=0.015,P＜0.05）;虽调节正常的近视组同侧皮层激活程度高于调节异常的近视组,但未形成统计学差异。结论1.正常儿童在完成两种眼调节相关的视觉任务时,大脑纹状区（V1区）、纹状外区（V2区）均显著激活,提示该脑区参与了眼调节过程。2.在视觉任务一的交替注视阶段及视觉任务二的注视运动视标阶段,正常组视皮层V2区的激活反应显著高于近视组和调节异常的近视组,说明近视儿童眼调节同步的脑功能激活程度降低;在两个视觉任务的凝视及近点、远点注视刺激下,正常组与近视组,与调节功能正常/异常的近视组间,V1区和V2区均未发现显著差异。3.fNIRS系统可应用于研究脑功能的实时血流动力学参数,可以更好地反映近视儿童眼调节活动同步的大脑皮层的功能变化情况,为今后干预治疗近视的机制研究奠定基础。