弱视和肝豆状核变性患者视觉认知功能损害机制的噪音和模型分析研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文弱视和肝豆状核变性患者视觉认知功能损害机制的噪音和模型分析研究姓名：徐鹏景申请学位级别：博士专业：生物物理学指导教师：周逸峰20070501中国科学技术大学博士论文摘要摘要中文摘要·引入外部视觉噪音，测量视觉系统在受噪音干扰时对信号的检测能力是近年来在心理物理学研究中逐渐流行起来的实验方法。外部噪音的引入使得我们可以全面的研究视觉系统信号检测能力受到外部噪音影响的情况，从而得出信号检测阈值与外部噪音对比度之间的函数关系(TvC曲线)。在此基础之上，再通过模型分析求出视觉系统的一些内部组成成分，如内部加法噪音，内部乘法噪音，视觉模板效能，非线性传递因子等，从

2、而进一步加深我们对视觉系统信号处理功能的了解。在本文中，我们运用引入外部噪音的方法，配以PTM模型分析，对弱视及肝豆状核变性患者视觉信号检测能力损害的机制进行了系统性分析，同时对弱视患者二阶运动信号的检测，以及肝豆状核变性患者知觉学习和分类学习之间的关系也作了相应研究。弱视是视觉发育敏感期异常视觉经验所导致的以空间视力损害为特征的一组视力不良综合征。其视功能损害涉及多个脑区并与皮层神经元空间特性的异常密切相关。我们共在8个噪音度(噪音对比度0-0．33)以及两个正确率(d，=1．09和d’=1．63)下分别测量了弱视患者与正常被试中央视野辨别Gabor信号朝向的对比度阈值．。实验结果

3、显示，在空问频率2．3e／d时，弱视的主要损害表现为在低噪音段的信号检测能力远弱于正常被试(弱视眼闽值比正常被试高169％)，PTM模型分析显示这主要是由于弱视造成了视觉系统内部加法噪音的增高。弱视患者的成绩在高噪音段也表现出一定程度的受损(弱视眼阈值比正常被试高56％)，这在VIM模型中表现为视觉模板的滤波能力相应的降低。且随着需检测信号的空间频率从1．5edd逐渐增加至4．6c／d，弱视眼在高噪音段的损伤增加幅度要高于其在低噪音段的增加幅度，显示弱视视觉模板随空间频率的提高损害程度大于内部加法噪音的增加。此外，我们还发现弱视眼的乘法噪音和非线性系统与正常被试相比并未受到明显损害。

4、中国科学技术大学博士论文摘要在屈光参差性弱视患者对一阶运动和二阶运动信号的检测阈值测量实验中，我们在5个时问频率下分别测量了弱视眼与健康眼在未平衡载体(carrier)输入时与平衡载体输入后的二阶运动信号检测阈值。结果表明，与正常服相比，弱视眼对未经载体平衡的二阶运动信号检测存在损伤，但其对比敏感度降低幅度(平均80％)小于其一阶信号降低幅度(平均150％)；同时弱视眼对经过载体平衡的二阶运动信号的检测能力与健康眼相当。我们的实验结果说明，弱视眼对二阶运动信号的检测能力并未受到明显的损伤，其在未平衡载体时表现出的能力受损主要是来自于其对载体信号的一阶空间信号检测能力的损伤。肝豆状核交

5、性又称Wilson病，是一种常染色体隐性遗传的铜代谢障碍疾病，由于铜在体内过度蓄积，损害肝、脑等器官而导致多种临床症状。肝豆状核变性患者大脑中的损害位点主要在基底节，通过对其进行知觉学习和分类学习实验，我们可以观察到两类学习处理过程与基底节的联系，并研究两类学习之间的相关性。我们的实验结果显示，肝豆状核变性患者的显性和隐性分类学习都受到损害，其成绩(显性分类达标正确率73．0*4，隐性分类达标正确率65．3％)显著低于正常被试(显性分类达标正确率83．1％，隐性分类达标正确率72．7％)，进一步证实了这两类分类学习过程都需要基底节的参与。同时在知觉学习任务中，患者在低噪音下的知觉学习

6、能力与正常被试相比无显著性差异，而在高噪音下的知觉学习能力则有明显损伤(肝豆状核变性患者阙值降低2．21dB，正常被试阈值降低4．66dB)，PTM模型分析显示肝豆状核变性患者视觉模板滤波能力降低，且此结果可能与基底节的损伤有关。此外我们还发现，高噪音下的知觉学习成绩与隐性分类学习有着显著性的相关，预示两类学习之间有着一些共同的神经机制。引入外部噪音进行建模分析，通过这种有效的研究方法我们可以获得更丰富的实验信息，帮助我们在更广泛的视觉研究工作中深入的了解其内在豹机制。关键词：外部噪音、PTM模型、弱视、肝豆状核变性，内部加法噪音、内部乘法噪音、视觉模板、一阶运动和二阶运动信号n中国

7、科学技术大学博士论文摘要AbstractCurrendy，externalnoiseisfrequendyusedbypsychologiststomeasurethepropertiesofawiderangeofperceptualprocess．Thebasicideaofthismcthosistoestimatethemountofinternalnoiseandcharacteristicsoftheperceptualprocessesbys