弱视是最常见的眼部疾病之一,指眼部没有明显的器质性病变,但其矫正视力低于正常人,发病与早期异常视觉经验有关。弱视在普通人群中发病率在3%左右,存在视力低下、对比敏感度及立体视功能受损等视觉障碍,严重影响弱视患者的正常生活。弱视因其神经机制复杂,虽然关于其发病原因,功能损伤机制研究和讨论很多,但是目前还没有一致性的结论。主流观点包括投射连接紊乱、空间标度的低频偏移和采样率降低等。对于弱视的神经损伤机制深入研究,不仅对临床治疗具有重要帮助,有助于指导新的弱视治疗方法的探索,并且对进一步理解视觉神经系统的可塑性和信息处理机制有重要意义。动物模型在弱视神经理论建立上起到关键作用,由于弱视致病机理的复杂性,动物模型较难准确模拟弱视模型。心理物理实验研究对了解弱视也起到重要作用,但是间接的测量方法引发很多争议,主要因其较难从复杂的弱视机理中直接提取神经损伤的信息。功能磁共振成像(fMRI)因其较高的时间空间分辨率、无创和低危害等优良特性,成为探索人类和动物脑科学的重要手段。采用磁共振方法来研究弱视的损伤机制,可以直观的了解弱视大脑皮层的响应,得到视皮层损伤的直接证据。因此本文利用fMRI技术对屈光参差性弱视视觉神经损伤机理进行研究,主要包括视网膜拓扑、多焦点闪烁实验、静息态磁共振实验,具体内容如下:1视网膜拓扑:是精细描绘个体自身视野位置和其对应视觉脑区的经典模型。采用VFS(Visual field sign)算法进行分析,得到个体基于视网膜拓扑分析的视觉精细分区数据(V1-V4等),这些分析有利于深入了解视觉神经系统的拓扑机制,为后续精细处理不同视觉分区相关功能提供了可能,也避免了数据因标准化造成的非线性形变误差。2多焦点闪烁实验:通过棋盘格刺激,研究弱视视皮层对于不同视野位置的阈上刺激的损伤机制。通过计算双眼偏差系数,我们发现弱视组结果比正常组在纹状皮层和纹外皮层都有显著性增大,在中央区刺激得到的双眼偏差系数与视力损伤程度有显著的相关性,而在旁中央的刺激则没有显著相关性。因为实验中使用与实验无关的中央刺激反馈(正确率大于90%)来保证被试中央注视,所以我们可以推测正常组与弱视组双眼偏差系数的显著性差异可能是由拓扑紊乱引起的。通过计算%BOLD信号变化的平均激活强度,显著性激活的体素数目和最大激活点的激活强度指标,弱视结果比正常组存在显著性降低,弱视的相对健眼的结果比弱视眼存在显著性增加,可以推测即使在阈上刺激,视皮层中有较少的神经元参与刺激信息的处理,更多的神经元具有较低的信噪比。在不同皮层内部和之间的信息传递过程中存在采样率降低的现象。3脑部蕴含的大量信息,目前对脑部信息表征的研究还处于初级阶段。对静息状态下的脑部活动,特别是对病理状态下静息态信号的分析,可以帮助我们更好的研究神经系统疾病,特别是像弱视这种没有明显器质性病变的神经系统疾病。通过对功能连接、局部一致性和低频振幅等信息的研究,可以定量分析弱视在非任务态下视觉皮层甚至全脑皮层与正常被试的差异,进一步挖掘出弱视神经系统损伤的机理信息。在功能连接实验中,我们选取Brodmann17(V1),Brodmann18(V2)和Brodmann19(V3,V4和V5)三个经典视觉分区作为种子点,在对视觉分区功能连接分析过程中,发现弱视V1与V2和更高级皮层功能连接要弱于正常组,说明弱视的V1区存在损伤,其在向高级视皮层信息处理和传递过程中存在功能连接损伤。弱视的V2区与V1和V3等更高级皮层功能连接要强与正常组,可能原因是弱视传递相同的信息需要更多的神经元连接,也可能V2对初级视皮层损伤进行了功能代偿,进而表现出与其他视皮层的连接增强。在局部一致性(regional homogeneity,ReHo)和低频振幅(amplitude of low frequency fluctuations,ALFF)研究中发现弱视在认知、控制和注意等相关脑区的一致性与正常对照组有显著差异,并且首次发现视力损伤程度与这些脑区有显著相关性。综上所述,弱视功能损伤机制是多样性的,屈光参差性弱视可能同时存在拓扑连接紊乱和采样率降低等功能损伤。在静息态磁共振数据分析中,视觉区功能连接显示,弱视初级视皮层存在损伤,V1区向更高级视皮层的功能连接弱于正常组。局部一致性和低频振幅的结果显示,弱视在认知、控制和注意相关脑区的一致性低于正常对照组,这提示了弱视在视觉区以外的高级皮层信息处理也可能存在缺陷。