運動覺鼻、顳側不對稱性 (Naso-temporal asymmetry of Motion Perception)

反轉柵紋測試 (Reversing Grating Test)

 

王藹侯

 

 

嬰幼兒單眼的視動眼震(optokinetic nystagmus, OKN)是鼻、顳側不對稱的。所見景像由顳側向鼻側移動,會誘發快速相朝向顳側的視動眼震;而景像由鼻側向顳側移動,則不會誘發快速相朝向鼻側的視動眼震。也就是右眼偏好向左移動的景象,產生快速相向右的視動眼震,但是對於向右移動的景象,卻不會產生快速相向左的視動眼震;左眼相反過來,偏好向右移動的景象,產生快速相向左的視動眼震,但是對於向左移動的景象,卻不會產生快速相向右的視動眼震。

 

右眼偏好向左移動的景象

 

左眼偏好向右移動的景象

 

一般沒有斜視的人,這個鼻、顳側的不對稱性在三個月到七、八個月大的時候漸漸發育成為鼻、顳側對稱的視動眼震。先天性內斜視的病人,這個鼻、顳側的不對稱性則一直存在,不會發育成為鼻、顳側對稱的視動眼震。

 

這種偏好快速相朝向顳側的眼震,和隱眼震(latent nystagmus, LN)的方向是一致的,而隱眼震是早發型斜視的特徵之一。又,視動眼震鼻、顳側不對稱發育成為對稱的時程和立體視發育的時程是一致的。另外,雙眼位於兩側、沒有雙眼視的動物的視動眼震視也是鼻、顳側不對稱的。凡此種種,都意味著視動眼震鼻、顳側的對稱性和雙眼視有著密切的關聯。華盛頓大學的Tychsen L在前幾版的Adler’s physiology of the eye的雙眼視(Binocular vision)章節裡有詳盡的闡述。

 

Tychsen L. Binocular vision. In: Hart WM, editor. Adler's Physiology of the Eye: Clinical Applications, 9th ed. St. Louis: Mosby; 1992: 773–853.

 

鼻、顳側不對稱的視動眼震是早發型斜視的特有的徵候。兩眼不等視性弱視(anisometropic amblyopia)的病人,即便一眼弱視非常嚴重而沒有立體感,視動眼震卻依舊是鼻、顳側對稱的。視動眼震的鼻、顳側對稱性因此可以鑑別診斷是斜視性弱視或是兩眼不等視性弱視。

 

我們在個人電腦上設計了反轉柵紋測試(reversing grating test)來測試視動眼震的鼻、顳側對稱性。

 

 

電腦上,視動眼震測試使用的移動條紋是將四張相位互差90°的條紋圖依次循環播放(見圖)。如果由上而下循環播放,條紋是向左移動;如果由下而上循環播放,條紋則是向右移動。

 

 

反轉柵紋則是兩張黑白相反的條紋圖反覆循環播放。相對於視動眼震的四張條紋圖的相位互差90°,反轉柵紋可以說成是兩張相位差180°的條紋圖反覆循環播放而來(見圖)

 

 

每一次的反轉,可以看成是向右移動一格,也可以看成是向左移動一格。反轉柵紋的影像在物理性質上是左、右對稱的,或者可以說,向左移動和向右移動的權重是相等的。反轉柵紋反覆播放,讓視動眼震鼻、顳側對稱的正常人單眼來看,是閃爍著的條紋;而讓視動眼震鼻、顳側不對稱的先天性斜視的人來看,用右眼看,是類似於視動眼震向左移動的條紋,而用左眼看,是向右移動的條紋,同時也誘發出視動眼震。

 

 

 

 

同樣一張反轉柵紋的影像,右眼去看,得到快速相向右的眼震;而左眼去看,得到快速相向左的眼震,非常類似於隱眼震的眼震方向!

 

視動眼震的移動條紋在物理上可以用亮度的波動方程式來描述,而反轉柵紋則可以用駐波來描述,它可以看成是波長相同的兩個波動方程式,一個向左、一個向右等速移動,相加起來的結果(見圖)

 

Reversing Grating

 

 

OKN to L

+

OKN to R

 

視動眼震鼻、顳側對稱的正常人如果眼睛不動去看反轉柵紋,是閃爍的條紋,但是如果視線跟隨著左、右移動的筆尖觀看反轉柵紋,當視線向左移動的時候,會看到向左移動的條紋;當視線向右移動的時候,則會看到向右移動的條紋。既然反轉柵紋可以看成是一個向左、一個向右移動的視動眼震條紋相加起來的和,視線向左移動,加強了總和裡向左移動條紋的權重,因此會看成是向左移動的條紋;反過來,視線向右移動,加強了總和裡向右移動條紋的權重,因此會看成是向右移動的條紋。

 

 

視動眼震鼻、顳側不對稱的人,則是生理上右眼就偏好左移的條紋,左眼就偏好右移的條紋,不必外力誘導視線向左,向右移動,用右眼去看反轉柵紋,自然就看成是向左移動的條紋,同時誘導出向左方向的追視(pursuit),然後經由前段所說的視線向左移動,會加強反轉柵紋總和裡向左移動條紋的權重,於是更加強了將反轉柵紋看成向左移動的傾向。這樣造成了一個循環的正回饋(positive feedback),將早發性斜視病人原本要遮蓋一眼才出現的隱眼震放大出來(Amplification of Latent Nystagmus),右眼看是向右的眼震;左眼看是向左的眼震。臨床上可以用來確診斜視的早發性質。

 

有趣的是,反轉柵紋測試,或者說視動眼震鼻、顳側對稱性的測試,基本上是單眼的測試,但是它卻和雙眼視多所牽連。一個內斜視的人,無法融像(fusion)、立體感檢查也不可能通過,要預後他手術矯正成正眼位之後的雙眼視,可以左、右眼單眼各自作反轉柵紋測試,如果視動眼震是鼻、顳側對稱的,傾向於是晚發性的斜視,立體感有可能可以恢復;如果視動眼震是鼻、顳側不對稱的,則傾向於是早發性的斜視,立體感幾乎是不可能恢復的。

 

幼兒型內斜視(infantile esotropia, congenital esotropia)一般的共識是兩歲之前手術矯正眼位,比較積極的醫師甚至早在四個月大就儘速作手術。及早手術的著眼點是移除雙眼抑制(binocular suppression),恢復雙眼視。但是恢復雙眼視是要恢復哪些雙眼視呢?

(1)  隨機點立體視似乎不可能恢復;

(2)  單眼注視(monofixation syndrome)的周邊融合(peripheral fusion)可能可以恢復;

(3)  Jampolsky ANorcia AMTychsen L以視誘發電位測試運動覺鼻、顳側的對稱性,發現它是可以經由早期手術而恢復對稱的。

 

Norcia AM, Hamer RD, Jampolsky A, Orel-Bixler D. Plasticity of human motion processing mechanisms following surgery for infantile esotropia. Vision Res. 1995 Dec;35(23-24):3279-96.

 

Tychsen L, Wong AMF, Foeller P, Bradley D. Early Versus Delayed Repair of Infantile Strabismus in Macaque Monkeys: II. Effects on Motion Visually Evoked Responses. Invest Ophthal & Vis Sci March 2004, Vol.45, 821-827.