一分钟视觉注视，就能识别精神分裂！

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关于精神分裂症，你了解多少？

撰文|王 伟 刘 旭

2023年4月17日，Schizophrenia Bulletin期刊在线发表题为《Spatial and temporal abnormalities of spontaneous fixational saccades and their correlates with positive and cognitive symptoms in schizophrenia》研究论文。该研究由国家精神疾病医学中心、上海交通大学医学院附属精神卫生中心王继军教授团队与中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王伟研究组合作完成。

该研究揭示了精神分裂症患者在视觉注视期间自发产生的跳视眼动存在时空特性异常，及其与患者的临床症状和认知功能障碍的关联性。研究还展示应用简单机器学习方法，通过仅仅1分钟视觉注视眼动数据，来快速有效地从健康人群中识别出精神分裂症患者。

精神分裂症是一种症状多样、病因复杂的精神疾病。我国精神分裂症终身患病率高达0.7%，累及700多万人口，其中至少1/3的重症患者迁延难愈，给患者及家庭乃至社会带来极大负担。

临床上，精神分裂症包括阳性症状（如幻觉、妄想、语言紊乱、行为怪异等）和阴性症状（如思维贫乏、快感缺乏、情感反应迟钝、社交退缩等）以及认知功能障碍（如工作记忆、注意力、执行功能等方面的受损）等三大核心症状。

皮质-皮质下-小脑环路（cortical-subcortical-cerebellar circuit）结构与功能异常，被认为是精神分裂症的基本致病机制，并与疾病的阳性症状、阴性症状及认知功能障碍密切相关。

视觉注视是人类最基本的行为模式，人类和大部分的哺乳动物通过视觉注视来感知外界信息和指导决策。当我们注视一个目标，我们的眼睛并不是静止不动的，而是会自发地以每秒1-3次的频率产生跳视，将注视点从原来的位置转移至另外一个位置。

这些跳视可分为微跳视（microsaccades）和大跳视（macrosaccades）。微跳视的幅度一般小于1°，它可以避免视网膜适应，起到维持视知觉的作用。大跳视则会使注视点从目标脱离从而破坏此次注视活动。大脑皮质-皮质下-小脑环路参与了注视性跳视的发生，且该环路结构和功能的异常会改变注视性跳视的时空特征。

精神分裂症患者大脑皮质-皮质下-小脑环路存在广泛异常，然而患者的注视性跳视如何受到这一异常环路的影响，以及其与疾病的临床症状和认知功能障碍的联系尚不清楚。

图1.中秋时节，当我们注视满月，我们的眼睛不是静止不动的(图中蓝点为注视点轨迹)，而是伴随着不易察觉的微跳视（图中绿色线条）和大跳视（图中紫色线条），时刻改变着我们的注视位置。微跳视的幅度较小，它可以避免视网膜适应，保证我们能够一直感知到月亮。大跳视则会将注视点从月亮转移至其他位置从而破坏注视活动。

“眼睛是心灵的窗户”

注视性跳视可以作精神分裂症生物行为学标记

本工作研究和分析了140例未服用过精神类药物的首次发作的精神分裂症患者和160例健康被试的注视性跳视，发现尽管患者和正常被试的注视性跳视的方向主要为水平方向，但精神分裂症患者表现出更多的垂直方向的跳视（图2A）。患者的注视性跳视，尤其是水平方向的跳视，不仅运动速度更快，持续时间更久，幅度更大，而且其运动方向更多偏向垂直方向（图2B和D）。

研究还发现患者水平跳视时间和空间特性的异常，分别与患者的认知功能障碍和阳性症状密切相关（图2C和E）。最后，利用简单机器学习方法，仅仅通过1分钟的注视眼动数据来区分精神分裂症患者和健康被试，准确率达到85%（图2F）。“眼睛是心灵的窗户”，该工作揭示了注视性跳视可以作为一种快速、简易、可靠的精神分裂症生物行为学标记。

图2.（A）注视性跳视分布。FEP：首发分裂症病人；HCs:健康被试。 （B）相比健康 被试，精神分裂症患者的注视性跳视，尤其是水平方向的跳视，表现出更大的幅度，更快的速度，和更长的持续时间。 （C）跳视持续时间与MCCB量表评估的认知功能障碍的相关性。 （D）精神分裂症患者水平跳视的更偏好垂直方向。 （E）水平跳视方向与PANSS量表评估的临床症状的相关性。 （F）利用SVM和KNN算法的分类结果。 利用1分钟的视觉注视数据，KNN方法区分精神分裂症患者和健康被试，达到了85%的准确率。

这项工作是在上海交通大学医学院附属精神卫生中心王继军教授和中科院脑智卓越中心王伟研究员的指导下，主要由上海交通大学医学院博士后刘旭完成。研究组的其他成员李瑜、徐丽华等以及中科院脑智卓越中心的ANDOLINA Ian Max博士、弗莱堡大学的Spillmann Lothar教授、曼彻斯特大学的Niall McLoughlin博士在研究的不同阶段做出了贡献。

本研究得到国家自然科学基金、上海市精神心理疾病临床医学研究中心、上海交通大学医学院临床研究中心、上海市科技重大专项、中国科学院战略性先导科技专项等项目支持。

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本文来源： 上海交大医学院附属精神卫生中心

责任编辑：土土

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