综述:基于眼动追踪的双任务在脑卒中患者运动和认知功能康复中的应用:文献综述

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Bulletin of Faculty of Physical Therapy

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  本综述聚焦眼动追踪技术在脑卒中患者康复领域的应用,探讨其用于运动功能(如肢体活动)和认知功能(如注意力、记忆)双任务康复的效果。指出该技术在认知康复中前景可期,但运动康复研究尚有限,需更多临床验证。

  

脑卒中康复新视角:眼动追踪双任务技术的应用探索


脑卒中作为导致长期残疾的主要病因,常使幸存者遗留运动与认知功能障碍,严重影响日常生活能力与独立性。传统康复多孤立关注运动功能改善,而双任务训练(同时进行运动与认知任务)因契合日常多任务需求、促进神经可塑性,成为提升康复效果的重要方向。眼动追踪技术通过测量眼球位置与运动,为脑卒中患者的康复评估与治疗提供了创新路径,其在双任务康复中的应用正逐渐成为研究热点。

眼动追踪技术的核心框架与功能关联


眼动追踪系统主要由检测眼球运动的传感器、数据记录设备(如摄像头、智能手机)及处理软件构成,可采集瞳孔大小、注视点、眼跳(saccade)、平滑追踪(smooth pursuit)等数据,衍生出注视时长、眼跳速度、微扫视(microsaccade)等指标。这些指标不仅反映基础眼动特征,更与认知功能紧密耦合:微扫视与工作记忆相关,平滑追踪涉及前额叶皮层与上丘的运动通路,眼跳后震荡及注视误差与视觉处理时间关联,瞳孔变化则与认知负荷、情绪唤醒相关。大脑多个区域如前额叶皮层、前扣带回、补充运动区等在眼动任务中被激活,揭示了眼动与认知过程的神经机制关联。

眼动追踪双任务在运动障碍康复中的实践


一项针对 3 名不同程度慢性脑卒中患者的研究,采用基于眼动追踪的虚拟现实(VR)游戏训练系统(含眼动仪与 arcade 游戏),进行为期 4 周的干预。结果显示,接受眼手协同干预的患者运动皮层、基底神经节及小脑活动增强。其中,中等障碍程度的患者 B 上肢 Fugl-Meyer 评估(FMA-UE)得分提升 2 分,眼动任务的平均绝对误差(MAE)显著降低,提示眼动追踪训练可能通过增强感觉运动区域的脑活动,提升眼球运动准确性并转化至手部运动控制。尽管效果显现需时较长,但展现了眼动康复对运动功能的潜在促进作用。另一项实验性研究尝试结合眼动追踪与上肢外骨骼装置,健康参与者的最高平均成功率达 79.12%,为脑卒中患者的运动康复提供了新设备联用思路。不过,目前眼动追踪结合肢体运动双任务用于脑卒中康复的研究较少,其效果仍需更多证据支持。

眼动追踪双任务在认知障碍康复中的探索


针对认知功能中的注意力提升,研究采用 “眼 - 耳注意力系统”(EYAS)对脑卒中患者进行训练,该系统结合视觉与听觉刺激评估注意力水平并调整训练难度。干预组在 6 周内完成 30 次训练后,视觉连续性能任务、听觉任务表现显著改善,记忆测试(视觉学习、言语学习、数字广度)亦有提升,提示眼动训练可有效影响认知活动,增强工作记忆与视觉空间注意力,其效果优于传统计算机辅助认知训练。在轻度认知障碍(MCI)的评估研究中,通过虚拟自助服务终端测试发现,MCI 患者存在手部动作迟缓、注视时长占比低、完成时间长及错误率高等特征,结合手眼运动的四项关键特征(手部运动速度、注视时长百分比、完成时间、错误数)可有效区分 MCI 患者与健康对照。尽管未直接验证治疗效果,但任务的趣味性为认知康复提供了潜在工具。此外,一项融合眼动追踪、步态监测与双任务的研究显示,双任务眼动(如眼动结合连续减法运算)与步态数据的联合分析,对认知障碍(CI)的早期检测具有一定价值,虽模型效果有待提升,但为社区筛查提供了新方向。

现状总结与未来方向


眼动追踪技术在脑卒中患者的运动 - 认知双任务康复中展现出可行性,尤其在认知功能康复中前景显著,但其在运动障碍康复中的研究仍较有限,疗效尚需更多高质量研究验证。当前研究多局限于实验室环境,缺乏真实临床场景的有效性数据,且对眼动双任务干预的具体神经机制、最优参数(如训练强度、时长)等仍需深入探索。未来需进一步开展大样本、多中心研究,推动眼动追踪技术从实验走向临床,为脑卒中患者的全面康复提供更精准、高效的解决方案。

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