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前庭系统对编码头和躯干运动至关重要,但其与注意系统的具体相互作用等尚不明确。研究人员通过对前庭疾病患者(AVS、EVS、CVS)和健康对照进行 Posner 提示任务等研究,发现前庭疾病影响视觉空间注意定向,这对相关疾病评估治疗及空间研究有重要意义。
在人体的感知与认知体系中,前庭系统宛如一座古老而神秘的 “灯塔”,它作为脊椎动物最早出现的感觉系统之一,默默地为机体编码着头和躯干的运动信息,保障着我们日常活动中的平衡与协调。然而,这座 “灯塔” 的作用远不止于此,越来越多的研究暗示,它还与我们的注意力系统有着千丝万缕的联系。
从临床现象来看,一些患有空间注意缺陷的中风患者,其症状竟与前庭功能障碍颇为相似,而且通过特定的前庭刺激(如热前庭刺激 Caloric Vestibular Stimulation,CVS ;或电前庭刺激 Galvanic Vestibular Stimulation,GVS)后,症状会有所改善。在健康个体中,人为的前庭刺激也能调节空间注意,并激活相关脑区。这些有趣的发现,犹如一把把钥匙,试图打开前庭系统与注意系统关系的大门。但遗憾的是,目前我们对于前庭系统在视觉空间注意定向中的确切贡献,以及前庭疾病对这一认知功能的潜在影响,仍知之甚少。
就像在黑暗中摸索前行,为了揭开这层神秘的面纱,来自意大利都灵大学外科科学系耳鼻喉科(Department of Surgical Sciences of the University of Turin)的研究人员踏上了探索之旅。他们聚焦于前庭疾病患者,开展了一项极具意义的研究,试图弄清楚前庭疾病究竟如何影响视觉空间注意的两个重要组成部分 —— 自动(外源性)和自愿(内源性)注意。该研究成果发表在《Cortex》杂志上,为我们带来了新的曙光。
为了完成这项研究,研究人员精心设计了一系列实验。首先,他们招募了 16 名患有急性(Acute Vestibular Syndrome,AVS)、发作性(Episodic Vestibular Syndrome,EVS)或慢性(Chronic Vestibular Syndrome,CVS)前庭综合征的患者,以及 16 名年龄匹配的健康对照者。为了确保研究的严谨性,他们在筛选参与者时,严格排除了患有神经系统或精神疾病、认知障碍、使用药物或精神类药物、酗酒等情况的个体。
接着,研究人员运用了多种评估工具。他们使用蒙特利尔认知评估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)来评估参与者的整体认知功能,包括记忆、注意力、语言和视觉空间技能等方面;采用贝克焦虑量表(Beck Anxiety Inventory,BAI)来量化参与者的焦虑水平。
在关键的实验环节,研究人员让参与者进行了内源性和外源性版本的 Posner 提示任务。在这个任务中,参与者需要坐在电脑前,眼睛注视屏幕中央的固定十字,随后会出现不同的提示信号(如箭头或方框变厚),之后会在屏幕两侧的方框中出现目标刺激(黑点),参与者需要尽快按键反应。通过记录参与者的反应时间(Reaction Time,RT)和准确率,研究人员计算出有效性指数(validity index)和不对称指数(asymmetry index),以此来评估他们的注意力定向能力。
经过一系列严谨的实验和数据分析,研究人员得出了令人瞩目的结论。在认知功能和焦虑水平方面,两组参与者的 MoCA 得分没有显著差异,这表明他们的整体认知功能相当;但在焦虑水平上,健康个体中表现出最低焦虑水平的比例更高,而前庭疾病患者中则有更多人处于中度焦虑水平。
在空间提示任务的外源性任务中,虽然前庭疾病患者和健康对照者在目标检测能力(准确率均大于 95%)和提示效果(有效性指数)上没有显著差异,但研究人员发现了一个有趣的现象:健康对照者表现出明显的右向注意偏向,即对右侧目标的检测速度更快;而前庭疾病患者的这种右向注意偏向则明显减小,他们对左侧目标的检测速度更快。这一结果暗示,前庭疾病可能影响了自动的右向注意系统。
在内源性任务中,前庭疾病同样展现出独特的影响。患者和对照者的目标检测准确率都很高,但患者组的有效性指数明显小于对照组。进一步分析发现,对照组表现出典型的提示效应,即有效提示的试验中反应速度更快;而患者组只有在与无效试验相比时,有效试验的反应速度才更快,且在无效试验中的反应速度比健康对照者更快。这意味着前庭疾病患者在面对意外目标出现在未提示位置时,注意力重新定向的速度更快,但他们在维持目标导向注意力方面存在缺陷,尤其是慢性和发作性前庭综合征患者更为明显。
此外,研究人员还进行了亚组分析,探究年龄、焦虑、前庭综合征类型和前庭损伤侧别对视觉空间注意的影响。结果发现,在内源性任务中,前庭综合征类型对有效性指数有显著影响,慢性前庭综合征与较低的有效性指数显著相关,发作性前庭综合征有边缘效应;而前庭损伤侧别并没有促进注意力向相反方向的隐蔽转移。在外源性任务中,这些因素均未产生显著影响。
综合这些研究结果,我们可以看到,前庭疾病对视觉空间注意定向有着显著影响。前庭系统与注意系统之间存在着复杂的相互作用,前庭疾病导致的前庭信号改变,会影响内源性和外源性注意的定向。这一研究成果具有多方面的重要意义。
对于临床医生而言,它为前庭疾病患者的评估和治疗提供了新的视角。了解前庭疾病对注意力的影响,有助于医生更全面地评估患者的功能状态,制定更有针对性的康复计划,帮助患者更好地恢复。对于中风患者的康复治疗也有重要的启示,因为许多中风患者存在空间注意缺陷,而前庭系统与注意系统的关联,或许能为他们的康复治疗开辟新的途径。
从空间研究的角度来看,前庭疾病患者为研究太空环境中前庭功能受损所引发的认知变化提供了宝贵的模型。宇航员在微重力环境下,前庭系统会受到影响,进而可能出现注意力等认知功能的改变。这项研究的结果,为识别有效的应对措施提供了有用信息,有助于保障未来长期太空任务中宇航员的认知功能。
不过,研究也存在一定的局限性,比如样本量较小。这就如同在广袤的知识海洋中只探索了一小片区域,未来还需要更大规模的研究来进一步验证和拓展这些发现,深入探究不同病因对前庭与视觉空间注意系统关系的影响。
总的来说,这项研究犹如一颗璀璨的星星,在生命科学和健康医学的天空中闪耀,为我们照亮了前庭系统与视觉空间注意系统之间复杂关系的研究道路,也为相关领域的进一步探索指明了方向。