華南理工大學(xué)吳凱教授團(tuán)隊(duì)基于EEG-fNIRS分析裸眼3D視覺訓(xùn)練對近視患者視功能影響的神經(jīng)血管機(jī)制研究

華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院吳凱教授與中山大學(xué)眼科中心卓業(yè)鴻教授、朱穎婷博士團(tuán)隊(duì)合作，開展了基于EEG-fNIRS分析裸眼3D視覺訓(xùn)練對近視患者視功能影響的神經(jīng)血管機(jī)制研究。2024年7月，《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》雜志錄用了題為《Adaptive changes in neurovascular properties with binocular accommodation functions in myopic participants by 3D visual training: an EEG and fNIRS study》的研究論文，華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生高晨洋與中山大學(xué)眼科中心博士研究生黃海順同學(xué)為并列第一作者。

近年來，近視在全球范圍內(nèi)的高發(fā)病率已成為一項(xiàng)重大公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)。近視不僅導(dǎo)致視力下降，還可能引發(fā)視網(wǎng)膜脫離、白內(nèi)障和青光眼等嚴(yán)重并發(fā)癥，極大影響個(gè)人生活質(zhì)量。為了應(yīng)對這一問題，各種近視干預(yù)措施相繼提出，包括遠(yuǎn)視訓(xùn)練、翻轉(zhuǎn)拍訓(xùn)練等。在這一背景下，裸眼3D視覺訓(xùn)練作為一種創(chuàng)新的干預(yù)手段，因其在改善雙眼調(diào)節(jié)功能和減緩近視進(jìn)展方面的潛力而備受關(guān)注。然而，對于裸眼3D視覺訓(xùn)練如何影響大腦的神經(jīng)血管機(jī)制，目前了解仍然有限。

 圖1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)流程

本研究納入了38名近視參與者，并采集他們裸眼3D視覺訓(xùn)練前后的視功能參數(shù)與EEG-fNIRS數(shù)據(jù)，評估訓(xùn)練前后的腦活動變化。具體而言，參與者在訓(xùn)練前接受了詳細(xì)的視功能檢查，包括調(diào)節(jié)靈活性和調(diào)節(jié)幅度的測量。隨后，參與者佩戴EEG-fNIRS設(shè)備，記錄靜息狀態(tài)下的腦電和腦氧信號。進(jìn)行10分鐘的3D視覺訓(xùn)練后，參與者再次接受視功能檢查，并記錄訓(xùn)練后的腦電信號和血紅蛋白濃度變化。本研究通過圖論分析，計(jì)算了靜態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)（SBN）、動態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)（DBN）和動態(tài)神經(jīng)血管耦合（DNC）的變化，評估了腦網(wǎng)絡(luò)效率和神經(jīng)血管耦合的變化。

 圖2.研究方法及技術(shù)路線

研究發(fā)現(xiàn)，裸眼3D視覺訓(xùn)練不僅顯著提高了參與者的雙眼調(diào)節(jié)功能，還提升了腦網(wǎng)絡(luò)的效率和神經(jīng)血管耦合。訓(xùn)練后，靜態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)（SBN）的局部和全局效率有所提高，動態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)（DBN）的變異性減少，神經(jīng)活動與血紅蛋白含量之間的耦合增強(qiáng)，這些變化有助于更高效的視覺信息處理。（通訊/吳凱教授團(tuán)隊(duì)）

 圖3 研究結(jié)果及討論