注意缺陷多动障碍儿童的眼动抑制缺陷对照研究
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【摘 要】目的:探讨注意缺陷多动障碍(Attention Deficit Hyperactivity Disorder,ADHD)儿童在抑制性眼动任务中的反应特征。 方法:采用注视、主动眼动及反向眼动任务对21例ADHD儿童和21例正常对照儿童进行评估。 结果:(1)注视任务中,ADHD组侵入性眼跳数目高于对照组[无分心条件:(12.67±12.28) vs.(6.38±6.95),P=0.040;分心条件:(16.91±10.00) vs.(11.29±5.99),P=0.030];(2)主动眼动任务中,两组儿童眼跳参数差异无统计学意义;(3)反向眼动任务中,ADHD组眼跳方向错误率高于对照组[间隔条件:(68.14±17.85) % vs.(54.10±20.22) %,P=0.020;重叠条件:(62.49±17.54) % vs.(49.27±17.21) %, P=0.020]。 结论:注意缺陷多动障碍儿童眼动抑制能力存在缺陷,推测可能是由于注意缺陷多动障碍儿童具有异常的额叶-纹状体结构和/或功能所致。
【关键词】注意缺陷多动障碍;眼动任务;抑制;眼跳; 病例对照研究
中图分类号:R749.94 文献标识码:A 文章编号:1000-6729(2010)001-0038-05
doi:10.3969/j.issn.1000-6729.2010.01.009
Inhibitory deficits of oculomotor behavior in children with attention deficit hyperactivity disorder
CHEN Qiang1,2,JING Jin1,YANG Wen-Han1
1Department of Maternal and Child Health,School of Public Health,Sun Yat-sen University,
Guangzhou 510080,China
2Department of Child Psychological Behavior,Zhuhai Maternal and Child Health's Hospital,
Zhuhai 519000,Guangdong Province,China
Corresponding author:JING Jin,E-mail:jingjin@mail.sysu.省略
【Abstract】Objective:To examine the characteristics of oculomotor inhibition about children with attention deficit hyperactivity disorder(ADHD).Methods:Twenty-one children with ADHD according to the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorder,4th edition(DSM-IV) and 21 matched controls were administered with fixation,prosaccade and antisaccade tasks.Results:(1) In the fixation task,the children with ADHD demonstrated significantly more intrusive saccade errors than the controls in either condition with distractors or without distractors[no distractors:(12.67±12.28) vs.(6.38±6.95),P=0.040;distractors:(16.91±10.00) vs.(11.29±5.99),P=0.030].(2) In the prosaccade task,there were no significant differences found between groups in saccadic parameters,in either gap condition or overlap condition.(3) In antisaccade task,the direction error rates of the ADHD group in either gap condition or overlap condition,were both higher than that of the control group[gap:(68.14±17.85) % vs.(54.10±20.22) %,P=0.020;overlap:(62.49±17.54) % vs.(49.27±17.21) %,P=0.020].Conclusion: It suggests that there is an abnormality of the oculomotor inhibition,which may be caused by abnormal structure and/or function of fronto-striatal in ADHD children.
【Key words】 attention deficit hyperactivity disorder;oculomotor task;inhibition;saccade;case-control study
注意缺陷多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder,ADHD)是儿童期常见的精神卫生问题之一,以明显的注意缺陷、多动和冲动行为为特征。到目前为止,ADHD的病因和发病机制仍然不甚清楚。认知和行为学症状表明,ADHD的临床症状与大脑额叶及基底神经核结构或功能异常所导致的病理症状相类似[1],从而提出ADHD患者存在额叶-纹状体功能紊乱的神经生理假设[2-3] ,该假设认为ADHD患者的额叶-纹状体功能异常(可能牵涉到多巴胺转运功能的异常)导致了其典型临床症状的产生以及抑制非必要或不恰当行为反应能力的减弱。抑制性眼动任务被认为具有直接测试被试抑制非必要或不恰当行为反应的能力,而不受其语言表达及动作反应的影响[4]。因为额叶皮层和基底神经核被证实在随意反应的产生和反射性反应的抑制上具有重要作用,我们推测ADHD患者在抑制性眼动任务中具有特殊的困难。为了测试这个假设,我们使用一系列眼动任务,去探索ADHD儿童在抑制性眼动任务中的反应特征。
1 对象与方法
1.1 对象
ADHD组:2006年3月至2006年12月在中山大学附属第三医院儿童发育行为中心就诊者,根据美国精神病协会《精神障碍诊断和统计手册》第四版(DSM-Ⅳ)中ADHD的诊断标准,收集21例确诊为ADHD的儿童(男17人,女4人),年龄7～11岁,平均(9±1)岁,经《中国修订韦氏儿童智力量表(C-WISC)城市版》[5]评估智商为75～129分,平均(97.7±14.7)分。排除标准:①既往有精神病,癫痫病以及脑部器质性疾病史;②有眼科疾病;③其他明显的家族遗传病史;④近2周有服用精神兴奋药物如哌甲酯史。
正常对照组:以1∶1的比例收集广州市某小学1～6年级正常儿童21人。基于量表筛查和教师报告不存在行为及学习问题,并按照与ADHD组儿童在年龄和性别相匹配进行收集。所有对照儿童无神经和精神疾病,年龄7～11岁,平均(9±1)岁,智商80～132分,平均(105.2±14.1)分。两组儿童在年龄和智商上差异均无统计学意义(均P>0.05)。
1.2 研究方法
1.2.1 实验仪器
采用加拿大SR Research LTD制造的EyeLink第二代高速眼动仪,数据采集频率达500 Hz,空间解析度
1.2.2 实验任务[6-7]
注视任务:屏幕中央出现一个注视点(8 dpi×8 dpi)并持续12000 ms。在分心条件下,一个外周刺激(100 dpi×100 dpi)在注视点持续3000 ms和9000 ms末,出现在屏幕水平右(左)侧视角10 °位置并持续3000 ms;在无分心条件下,没有外周刺激出现在屏幕上,注视点保持12000 ms后消失。正式实验开始前练习1次。两种条件交替进行,每种条件重复3次。要求被试持续注视注视点而不去管是否存在一个外周刺激(图1)。
主动眼动任务:屏幕中央出现注视点并持续1000 ms。最初要求被试注视注视点,在一个水平右(左)侧视角10 °的外周刺激出现后要求被试马上注视到外周刺激所在的位置(图2A)。在重叠条件下,不管外周刺激出现在什么位置,注视点一直保持在屏幕上;间隔条件下,注视点消失200 ms后外周刺激才出现。两种条件下外周刺激在屏幕上保持的时间均为1000 ms。正式实验开始前练习5次。两种条件随机进行,每种条件重复50次。
反向眼动任务:程序同主动眼动任务。在反向眼动任务中,开始要求被试注视注视点,在外周刺激出现后,他们必须马上移动眼球注视中心到刺激的水平镜像位置(图2B)。
1.2.3分析指标
注视任务中分析平均眼跳幅度(水平幅度在0.5 °~12 °间的首次眼跳幅度平均值)及侵入性眼跳数量(水平幅度大于2 °,水平速度大于70 °/s的眼跳数量);主动眼动任务中分析平均眼跳反应时间(反应时间在80 ms~1000 ms内方向正确的首次眼跳反应时间平均值)、平均眼跳幅度(正确眼跳的首次眼跳幅度平均值)、急速眼跳百分率(视觉触发的、潜伏期非常短(80 ms~130 ms)眼跳的百分率)及间隔效果(不同条件下眼跳反应时间之差);反向眼动任务中分析眼跳方向错误率、平均眼跳反应时间及间隔效果。
1.3 统计方法
眼动仪自身具备分析软件,自动记录数据。经检验两组儿童相关眼动数据符合正态性分布,故采用SAS8.0统计软件对两组儿童数据采取两独立样本t检验。
2 结 果
2.1 两组儿童注视任务结果比较
ADHD儿童与对照儿童平均眼跳幅度差异无统计学意义[无分心条件:(2.14±1.07)°vs.(2.24±0.83)°,t=0.34,P=0.740;分心条件:(3.40±0.84)°vs.(3.18±0.67)°,t=0.93,P=0.360](图3A)。两种条件下,ADHD组侵入性眼跳数目均高于对照组[无分心条件:(12.67±12.28)vs.(6.38±6.95),t=2.04,P=0.040;分心条件:(16.91±10.00) vs.(11.29±5.99),t=2.21,P=0.030](图3B)。
2.2 两组儿童主动眼动任务结果比较
两种条件下,ADHD儿童与对照儿童在平均眼跳反应时间[间隔条件:(262.14±49.88) ms vs.(249.91±18.27) ms,t=1.05,P=0.300;重叠条件:(286.53±50.90) ms vs.(277.16±34.92) ms,t=0.7,P=0.490](图4A)、平均眼跳幅度[间隔条件:(6.70±1.14)°vs.(6.77±1.18)°,t=0.19,P=0.85;重叠条件:(6.43±1.07)°vs.(6.89±1.14)°,t=1.36,P=0.180](图4B)、急速眼跳百分率[间隔条件:(9.65±8.14) % vs.(9.93±8.51) %,t=0.11,P=0.920;重叠条件:(9.49±6.89) % vs.(9.95±10.17) %,t=0.17,P=0.860](图4C)上差异均无统计学意义;间隔效果在两组儿童间差异也无统计学意义[(24.39±37.83) ms vs.(27.25±32.72) ms,t=0.26,P=0.800](图4D)。
2.3 两组儿童反向眼动任务结果比较
ADHD儿童与对照儿童在间隔效果[(23.20±104.27) ms vs.(36.87±102.59) ms,t=0.43,P=0.670](图4D)、平均眼跳反应时间[间隔条件:(409.46±110.79) ms vs.(391.34±81.48) ms,t=0.6,P=0.550;重叠条件:(432.66±114.39) ms vs.(428.21±107.15)ms,t=0.13,P=0.890](图5A)上差异均无统计学意义。两种条件下ADHD组眼跳方向错误率均高于对照组[间隔条件:(68.14±17.85) % vs.(54.10±20.22) %,t=2.38,P=0.020;重叠条件:(62.49±17.54) % vs.(49.27±17.21) %,t=2.47,P=0.020](图5B)。
3 讨 论
关于注意控制和眼动行为的神经基础被认为存在重叠[8]。根据注意功能参与不同,眼动行为(注视和眼跳)可以分为内源性(随意性)和外源性(反射性)两大类。早期研究证实,ADHD患者在有目的的眼动行为中难以抑制反射性反应[9]。最近国外的研究则提示,ADHD患者维持视觉注视稳定及随意眼跳控制存在困难[10-12]。国内对ADHD患者的眼动研究则更多集中于平稳眼追踪运动,对探究性眼动(随意性眼动)的研究报告并不多见[13],初步的研究发现ADHD患者在扫视目标时眼动具有特异性异常,不能根据指导语进行正确的眼动,提示ADHD患者大脑额叶功能整合存在障碍。我们的研究显示出两个方面的结果:其一,ADHD儿童反射性眼动能力正常或接近正常;其二,ADHD儿童随意性眼动能力存在缺陷。
侵入性眼跳是一种非必要的、幅度较大的眼跳,它反映了内源性视觉注视的不稳定性。ADHD组侵入性眼跳的数目高于对照组,提示ADHD儿童内源性注视能力不稳定。内源性注视控制的神经机制涉及前运动环路、前额叶皮层和纹状体结构。在ADHD患者中也发现这些大脑结构存在结构和功能的异常[14],从这一点讲,ADHD儿童内源性注视能力异常可能与这些神经结构的异常有关。
主动眼动任务中,两组儿童间相似的结果,表明ADHD儿童产生外源性眼跳能力与正常儿童相当,这与之前研究相符[6,15]。同时本研究发现间隔效果及注视任务中的眼跳幅度在两组儿童间并无差异,提示ADHD儿童外源性注视能力正常或接近正常。激活和执行外源性注视和眼跳牵涉到的脑区包括枕叶、顶叶皮层、上丘以及脑干前运动环路和小脑[16]。这些结果提示ADHD儿童这些脑区功能正常或者接近正常。急速眼跳是具有非常短潜伏期的眼跳。急速眼跳百分率的增高可能反映了大脑控制视觉注视和/或眼跳启动脑区的潜在病理[17]。急速眼跳百分率在两组儿童间不存在差异,表明ADHD儿童大脑眼跳爆发神经激活环路功能正常或接近正常。
现在普遍认为反向眼动任务中突然出现的外部刺激能自动促发一个朝向外部刺激的反射性眼跳,而当某种内源性过程不能抑制或撤销这个反射性眼跳时就会发生眼跳方向错误。最近的研究强调,在反向眼动行为中外源性眼跳和内源性眼跳的激活具有平行加工性质,并提示眼跳方向错误是否发生是由支持外源性眼跳和内源性眼跳神经系统相对激活强度所决定的[18-19]。额叶眼区是激活内源性眼跳信号的脑区,额叶眼区的内源性眼跳信号经由上丘传递到脑干眼跳执行系统从而产生内源性眼跳。在这个过程中,需要由背外侧前额叶皮层和基底神经核产生抑制性神经信号,去抑制外源性眼跳的产生以顺利产生内源性眼跳。研究发现,额叶眼区损害会导致反向眼动任务中平均眼跳反应时间增加,而背外侧前额叶皮层损害会导致反向眼动任务中眼跳方向错误率增加;进一步而言,眼跳方向错误率不仅仅在背外侧前额叶皮层损害后增加,基底神经核(尤其是纹状体结构)损害后也会增加[20]。反向眼动任务中ADHD儿童眼跳方向错误率明显高于对照儿童,表明ADHD儿童对反射性眼跳的抑制存在困难;同时发现ADHD儿童正确眼跳反应时间并没有异常,提示ADHD儿童成功产生的随意眼跳并无时间进程的异常。这一结果表明,ADHD儿童难以抑制对外部刺激的反射性反应,是内源性眼跳相关神经系统激活不足所致,提示ADHD儿童可能存在相应的大脑功能紊乱。
本次实验结果表明ADHD儿童控制外源性眼动行为的神经环路,具有正常或接近正常的功能。相反,ADHD儿童的眼动抑制能力(在我们的研究中表达为注视和眼跳的内源性成分)存在缺陷。我们认为眼动抑制的信号来自于额叶皮层和基底神经核,ADHD儿童这些抑制信号不能像正常儿童那样激活,从而导致了ADHD儿童存在特殊的眼动抑制缺陷,表现为在注视任务中出现更多的侵入性眼跳以及在反向眼动任务中出现更高的方向错误率。这一结果与ADHD患者存在额叶-纹状体功能紊乱的神经生理假设相一致。
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2008-03-10收稿,2009-06-24录用