注意训练和视知觉训练对视觉能力改善效果的比较研究

潘笑楠，王玉鑫，周 曙，张小远，王 优



·论著·

注意训练和视知觉训练对视觉能力改善效果的比较研究

潘笑楠，王玉鑫，周 曙，张小远，王 优

510515广东省广州市，南方医科大学公共卫生学院心理学系(潘笑楠，王玉鑫，张小远，王优)；南方医科大学南方医院神经内科(周曙)

【摘要】目的比较注意训练和视知觉训练对视觉能力的改善效果，为临床上视觉能力的改善和康复提供借鉴。方法选取2015年5月第1周南方医科大学自愿报名的视力或矫正视力正常的学生32例，采用随机数字表法将所有受试者分为时间注意训练组(n=8)、空间注意训练组(n=8)、视知觉训练组(n=8)和对照组(n=8)。入组第2天对照组不进行任何训练，时间注意组进行注意瞬脱任务训练，空间注意组进行经典的有用视野任务训练，视知觉组进行经典的纹理辨别任务训练。共进行15组训练，48次/组，共计720次。入组第1天、第3天测量4组受试者中央注视点任务，入组第1天、第3天及3周后，测量4组受试者的外周视觉纹理辨别阈限，并于入组第1天记录4组低分心问卷得分。结果4组受试者中央注视点任务前测正确率及后测正确率、外周视觉纹理辨别前测阈限及后测阈限比较，差异无统计学意义(P>0.05)；时间注意训练组、视知觉训练组受试者阈限改善比例均大于对照组(P<0.05)；视知觉训练组受试者阈限改善比例大于空间注意训练组(P<0.05)。4组受试者外周视觉纹理辨别保持阈限、阈限保持比例及低分心问卷得分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。受试者外周视觉纹理辨别阈限改善比例〔(46±30)%〕与低分心问卷得分〔(7.1±2.4)分〕呈正相关(r=0.517,P=0.003)。结论时间注意训练对视觉能力的改善效果与视知觉训练相当，而空间注意训练弱于视知觉训练，所有改善效果均能在训练结束后保持至少3周，且个体越能控制自己不分心，视觉能力改善效果越好。

【关键词】注意瞬脱；视知觉；视觉，眼；注意训练；康复效果

潘笑楠，王玉鑫，周曙，等.注意训练和视知觉训练对视觉能力改善效果的比较研究[J].中国全科医学，2016，19(18)：2188-2192.[www.chinagp.net]

Pan XN,Wang YX,Zhou S,et al.Comparative study on effects of attentional training and visual perception training on visual capacity improvement[J].Chinese General Practice，2016，19(18)：2188-2192.

累及大脑视皮质的脑卒中、肿瘤等疾病会导致患者视野缺损(如同向偏盲)，严重影响其阅读、行走、驾驶和社交[1-2]，因此视觉能力的改善和康复能有效提高患者生活质量并减轻社会负担。近年来，来自正常成人视知觉训练的基础研究以及受其启发的视野缺损患者视觉康复训练的临床研究均证明，通过训练个体反复检测或辨别出现在视野中的视觉刺激(即视知觉训练)而改善和恢复其视觉能力是切实可行的，同时伴随视觉皮质结构或功能的可塑性改变[3-4]。因此，现阶段的视知觉训练热点问题转向如何优化训练方法以获得最佳的视觉能力改善和康复效果[5]。Wang等[6]基于正常成人视知觉训练的结果提出，视知觉纹理辨别训练学习到的可能主要是注意的时间分辨力。与此类似，Christian等[7]训练青年人和老年人的整体形状辨别能力，结果发现空间选择性注意能力与视知觉改善呈正相关。可见，注意在视觉能力的改善中发挥着不可忽视的作用，然而直接进行注意训练能否改善视觉能力，其效果与视知觉训练的差别在哪里，训练效果是否受所训练注意类型的影响仍不清楚。本研究比较了不同维度的注意训练与视知觉训练在视觉能力改善中的作用，为优化视觉能力提供参考。

1资料与方法

1.1研究对象选取2015年5月第1周南方医科大学自愿报名的视力或矫正视力正常的学生32例，其中男9例，女23例；年龄19～25岁。纳入标准：(1)年龄≥18周岁；(2)未参加过类似研究。排除弱视、斜视、色盲者。采用随机数字表法将受试者分为时间注意训练组(n=8)、空间注意训练组(n=8)、视知觉训练组(n=8)和对照组(n=8)。时间注意训练组中男3例，女5例；平均年龄(21.5±1.4)岁。空间注意训练组中男2例，女6例；平均年龄(21.8±2.3)岁。视知觉训练组中男3例，女5例；平均年龄(21.0±2.1)岁。对照组中男1例，女7例；平均年龄(21.1±2.3)岁。4组受试者性别(P>0.05)、年龄(F=0.260,P=0.855)比较，差异均无统计学意义。试验结束后，所有受试者获得一定报酬。本研究经南方医科大学南方医院伦理委员会审批通过。

1.2研究方法入组第2天，对照组不进行任何训练，其他3组受试者在电脑上完成720次训练，共15组，48次/组。训练程序采用E-Prime软件编写。

时间注意训练组：训练任务是注意瞬脱任务(attentional blink)(见图1A，本文图1彩图见本刊官网www.chinagp.net电子期刊相应文章附件)。本组受试者需要在一串连续快速呈现的字母中识别先后出现的2个数字。当第2个数字与第1个数字的间隔时间为200～500 ms时，识别第2个数字的准确率会大幅下降，这种现象称为注意瞬脱，反映注意的时间限制。时间注意训练可以减弱注意瞬脱，从而维持受试者识别第2个数字的准确率。训练的关键是使第2个数字变得突出，例如变成红色的数字[8]。本组训练的目的是通过颜色突出性训练以改善个体时间注意能力。训练结束后记录完成训练任务的正确率。

空间注意训练组：训练任务是经典的有用视野任务(useful field of view)(见图1B)。本组受试者需要判断电脑屏幕中央的图形是正方形还是梯形，然后回答外周三角形出现在哪个方位，在外周同时会出现一个干扰性刺激。中央注视点任务可以保证受试者盯着注视点，外周任务才是真正的训练任务，目标三角形的离心率为10°、20°和30°[9]。本组训练的目的是增强注意能力在空间不同位置的分配。训练结束后记录完成训练任务的正确率。

视知觉训练组：训练任务是经典的纹理辨别任务(texture discrimination task)(见图1C)。本组受试者在完成辨别中央字母是“T”还是“L”的同时，还需辨别外周(离心率为3°～7°)的3条斜线段(纹理)是水平还是竖直排列[10]。中央注视点任务是为了保证受试者盯着注视点，外周纹理辨别任务才是真正的训练任务。斜线段随机出现在左上、左下、右上、右下4个位置,由指向4个方位的箭头进行提示，掩蔽和纹理刺激间的时间间隔逐渐从384 ms减至33 ms。本组训练的目的是改善个体的视知觉纹理辨别能力。训练结束后记录完成训练任务的正确率。

1.3观察指标

注：A为注意瞬脱任务，B为经典的有用视野任务，C为经典的纹理辨别任务

图1注意训练和视知觉训练模型

Figure 1Attention training and visual training model

1.3.1中央注视点任务正确率受试者需辨别中央字母是“T”还是“L”，“T”按数字键“1”，“L”按数字键“4”。入组第1天测试值为前测正确率，入组第3天测试值为后测正确率。中央注视点字母辨别的正确率可反映受试者能否控制好眼动，正确率越高，说明其越能高效盯准注视点。

1.3.2外周视觉纹理辨别阈限入组第1天、第3天及3周后，采用外周视觉纹理辨别阈限评定训练效果，即纹理辨别正确率在80%时掩蔽刺激和纹理刺激的时间间隔。阈限测量方法为恒定刺激法，掩蔽刺激和纹理刺激间的时间间隔包括从易到难10个水平，第1天测试的时间间隔逐渐从384 ms减至33 ms，第3天及3周后测试的时间间隔逐渐从234 ms减至0 ms。共测试320次，包括两组，160次/组。每组测试通过Weibull函数拟合得到辨别阈限，取两组测试阈限的平均值。入组第1天测试值为前测阈限，入组第3天测试值为后测阈限，入组3周后测试值为保持阈限。后测阈限相对于前测阈限的阈限改善比例=(前测阈限-后测阈限)/前测阈限；阈限改善比例越小，表示训练效果越差；阈限改善比例越大，表示训练效果越好。保持阈限相对于后测阈限的阈限保持比例=(前测阈限-保持阈限)/(前测阈限-后测阈限)；阈限保持比例越小，表示训练效果保持的越差；反之表示训练效果保持的越好。

1.3.3低分心问卷得分[11]入组第1天采用低分心问卷评价所有受试者不分心能力，问卷的Cronbach′s α系数为0.722。低分心问卷共包含2个条目，条目1：很小的事情就会干扰我或让我分心；条目2：一旦我投入到一件事情或任务中，就没有什么事情能够干扰我或让我分心。问卷采用6级评分法，1分代表非常不符合，6分代表非常符合。条目1采用反向计分，条目2采用正向计分，2个条目总分越高说明受试者控制自己不分心能力越强。

2结果

2.1不同训练组受试者完成训练任务的正确率比较时间注意训练组完成训练任务的正确率为(93±4)%，空间注意训练组为(97±2)%，视知觉训练组为(94±4)%；3组受试者完成训练任务的正确率比较，差异无统计学意义(F=2.890,P=0.078)。

2.24组受试者中央注视点任务正确率比较4组受试者中央注视点任务前测正确率及后测正确率比较，差异无统计学意义(P>0.05，见表1)。

Table 1Comparison of the correct rate of the central fixation task among four groups

组别例数前测正确率后测正确率对照组891±690±5时间注意训练组892±393±3空间注意训练组892±591±3视知觉训练组895±392±2F值1.2161.130P值0.3270.352

2.34组受试者外周视觉纹理辨别前测阈限、后测阈限及阈限改善比例比较4组受试者外周视觉纹理辨别前测阈限及后测阈限比较，差异无统计学意义(P>0.05)；4组受试者阈限改善比例比较，差异有统计学意义(P<0.05)；其中，时间注意训练组、视知觉训练组受试者阈限改善比例均大于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)；视知觉训练组受试者阈限改善比例大于空间注意训练组，差异有统计学意义(P<0.05)；对照组受试者外周视觉纹理辨别前测阈限与后测阈限比较，差异无统计学意义(P>0.05)；时间注意训练组、空间注意训练组、视知觉训练组受试者外周视觉纹理辨别前测阈限与后测阈限比较，差异有统计学意义(P<0.05，见表2)。

2.44组受试者外周视觉纹理辨别保持阈限与阈限保持比例比较4组受试者外周视觉纹理辨别保持阈限及阈限保持比例比较，差异无统计学意义(P>0.05，见表3)。

Table 2Comparison of pre-test thresholds,post-test thresholds and proportion of threshold improvement among four groups

组别例数前测阈限(ms)后测阈限(ms)阈限改善比例(%)对照组896±4972±4320±38时间注意训练组8110±5654±30d49±18b空间注意训练组a7129±4270±28d42±22视知觉训练组8120±2433±17d73±13bcF值0.7982.5386.061P值0.5060.0780.003

注：a为空间注意训练组1例受试者因无后测阈限剔除；与对照组比较，bP<0.05；与空间注意训练组比较，cP<0.05；与前测阈限比较，dP<0.05

表34组受试者外周视觉纹理辨别保持阈限与阈限保持比例比较

Table 3Comparison of the visual texture discrimination maintenance thresholds and proportion of threshold maintenance among four groups

组别例数保持阈限(ms)阈限保持比例(%)对照组a682±4843±125时间注意训练组b541±2394±21空间注意训练组c656±41132±37视知觉训练组d641±1995±16F(H)值1.6501.737eP值0.2111.193

注：a为对照组2例受试者因无保持阈限剔除，b为时间注意训练组3例受试者因无保持阈限剔除，c为空间注意训练组2例受试者因无保持阈限剔除，d为视知觉训练组2例受试者因无保持阈限剔除；e为H值

2.54组受试者低分心问卷得分比较对照组低分心问卷得分为(6.1±2.4)分，时间注意训练组为(7.6±3.1)分，空间注意训练组为(6.7±2.3)分，视知觉训练组为(8.0±1.8)分。4组受试者低分心问卷得分比较，差异无统计学意义(F=0.972，P=0.420)。

2.6相关性分析受试者外周视觉纹理辨别阈限改善比例〔(46±30)%〕与低分心问卷得分〔(7.1±2.4)分〕呈正相关(r=0.517,P=0.003)。

3讨论

视野缺损是脑卒中、肿瘤、急性脑损伤等造成视皮质损伤之后的常见功能损伤[1-2]。有研究发现，15%的脑损伤患者表现出视野缺损，患者无法看到损伤视皮质对侧视野的视觉刺激，导致其在行走、阅读、与人交谈时出现不便和困难而严重降低生活质量，且增加相关的公共卫生负担[1]。因此，近年来国内外有关视野缺损患者的视觉能力改善和恢复的基础研究和临床研究日渐兴起[2，5]。

来自正常成人视知觉训练的研究发现，无论是青年人还是老年人，其视觉能力均可通过训练而得到显著提高，并伴随着视皮质结构或功能的明显改变[6，12]。例如，老年人经过为期3 d的视觉纹理辨别训练后，其低级视皮质V3区域的白质增加[12]。有研究者将视知觉训练应用于视野缺损的偏盲患者，在盲侧视野反复呈现运动刺激，要求其对刺激的运动方向进行被迫选择，结果发现，训练后患者的亮度检测、对比度检测等基本视觉能力得到显著改善[4]。近期关于视觉能力恢复的多篇综述均指出，视知觉训练是改善和恢复视野缺损患者视觉能力的理想方法[1-2，13]。鉴于此，对于视知觉训练效果影响因素的研究有助于优化患者视觉能力恢复的训练策略。

在视知觉训练效果的影响因素中，视觉注意是研究关注的焦点[14]。例如，正常成人的视知觉训练研究发现，被注意的空间位置上的训练效果优于未被注意的空间位置[15]。个体的空间注意能力与视知觉训练的效果呈正相关，训练前空间注意能力越好的个体，视知觉训练效果越好[7]。也有研究者提出，视知觉训练中80%均是时间注意能力的提升[6]。这为视觉能力的改善和康复提供了一个新思路，有望促进视觉能力康复策略的设计。

本研究对注意的时间和空间维度分别进行训练，并与等量的视知觉训练做对比，观察了不同训练在视知觉功能改善中的效果。结果显示，时间注意训练组、空间注意训练组和视知觉训练组受试者完成训练任务的正确率间无差异，表明在训练过程中，3组受试者在训练时的投入程度一致。4组受试者中央注视点任务前测正确率及后测正确率均较高，且无差异，表明受试者眼动控制良好，不同组别视知觉改善的差异不受眼动控制的影响[16]。4组受试者外周视觉纹理辨别前测阈限及后测阈限间无差异，时间注意训练组、视知觉训练组受试者阈限改善比例均大于对照组，视知觉训练组受试者阈限改善比例大于空间注意训练组，表明各组受试者初始视觉能力及干预后视觉能力均无差别，但在外周视觉纹理辨别阈限的改善方面，时间注意训练者和视知觉训练者均较未经任何训练的对照者能明显改善外周视觉纹理辨别能力，而空间注意训练者阈限改善比例弱于视知觉训练者。此外，时间注意训练组、空间注意训练组和视知觉训练组外周视觉纹理辨别阈限保持比例均在100%左右，虽然4组受试者的外周视觉纹理辨别阈限保持比例间无差异，但与视知觉训练类似，时间注意和空间注意训练所产生的视觉能力改善在训练结束后至少能保持3周，注意训练所产生的改善是真正的视觉能力的改变。Bavelier等[17]发现，动作视频游戏经验能够促进视觉能力的恢复，例如提高对比敏感度、削弱视觉拥挤效应等，研究者还指出，动作视频游戏训练可提高快速学会执行一种新任务的能力，所以其训练效果可以迁移到各类任务中。类似地，本研究中不同维度的注意训练之所以能够改善受试者的视觉能力，其原因可能也在于注意属于领域一般性的认知过程，大部分的视觉任务均需要注意的参与，当通过训练增强注意能力之后，即使未经过训练的视觉能力也能得到提高[6]。而以往关于视知觉训练改善和恢复视觉能力的研究均指出，视知觉训练具有刺激特异性，训练效果难以迁移到未经过训练的刺激参数上，例如训练45°的朝向辨别并不能改善135°的朝向辨别能力[3，18]，这种刺激特异性严重制约了视知觉训练在视野缺损患者视觉能力恢复中的应用。本研究中不同维度的注意训练任务与作为效果评定任务的外周视觉纹理辨别任务在很多方面存在不同，如任务流程、呈现时间等，但注意训练的效果仍然可以迁移到外周视觉纹理辨别任务中，说明注意训练对视觉能力的改善并不存在很强的刺激特异性。因此，相比于纯粹的刺激特异性的视知觉训练，注意等领域一般性认知能力的训练在视觉能力改善方面具有更广泛的迁移性。为了使临床上视野缺损患者的视觉能力从多个方面恢复，可考虑将领域一般性的注意训练与刺激特异性的视知觉训练结合起来。

执行控制是指个体调整自身行为以实现目标的高级认知过程，既往有研究采用低分心问卷来反映[11]。本研究结果显示，受试者外周视觉纹理辨别阈限改善比例与低分心问卷得分呈正相关，个体低分心问卷得分越高，控制自己不分心的能力越强，就越能通过训练获得较好的视觉能力改善，提示执行控制过程可能在视觉能力的改善中发挥着一定作用。

综上所述，注意训练及视知觉训练均能够改善视觉能力，不同维度的注意训练与视知觉训练改善效果相当，所有改善效果均能够在训练结束后保持至少3周，且个体越能控制自己不分心，视觉能力改善越好。但本研究仍存在一定的局限性，例如样本量少、训练时间短等，故未来研究将增加样本量、训练时间、效果评定指标，深入考察注意训练改善视觉能力的时间过程，并将研究对象扩展到视野缺损人群，为优化视觉能力改善和恢复方法提供借鉴。

作者贡献：潘笑楠进行试验设计与实施、资料收集整理、撰写论文、成文并对文章负责；王玉鑫、周曙、张小远进行试验实施、评估、资料收集；王优进行试验设计、质量控制及审校。

本文无利益冲突。

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(本文编辑：毛亚敏)

Comparative Study on Effects of Attentional Training and Visual Perception Training on Visual Capacity Improvement

PANXiao-nan,WANGYu-xin,ZHOUShu,etal.

DepartmentofPsychology,SchoolofPublicHealth,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510515,China

【Abstract】ObjectiveThe present study aims to investigate the difference between the attentional training and the visual perception training in improving visual capacity,and to provide guidance for visual capacity improvement and rehabilitation in clinical practice.Methods32 students of Southern Medical University whose vision or corrected vision was normal,were selected as study subjects according to voluntary manner during the first week of May 2015.They were divided into four groups equally:the temporal attentional training group(n=8),the spatial attentional training group(n=8),the visual perception training group(n=8),and the control group(n=8),by random number method.On the second day,control group was not trained with any task,temporal attentional training group was trained with the attentional blink task,spatial attentional training group was trained with the classic useful field of view task,and visual perceptual training group was trained with the classic visual texture discrimination task.The training included 15 blocks,48 trials per block,totaling 720 trials.On the first day and third day，the central fixation task was measured in 4 groups of groups；on the first day, the third day and at least three weeks later, the visual texture discrimination thresholds was measured in 4 groups of groups.All participants also answered the low distractibility questionnaire on the first day.ResultsThere was no significant difference in the pre-test accuracy and the post-test accuracy of the central fixation task,the pre-test threshold and the post-test threshold of the visual texture discrimination task among the four groups(P>0.05).The proportion of threshold improvement in the temporal attentional training group and the visual perceptual training group was significantly higher than that in control group,respectively(P<0.05); The proportion of threshold improvement in the visual perceptual training group was significantly higher than that in the spatial attentional training group(P<0.05).There was no significant difference in the visual texture discrimination maintenance thresholds,proportion of threshold maintenance and the Low Distractibility Questionnaire score among the four groups(P>0.05).The proportion of threshold improvement for the visual texture discrimination〔(46±30)%〕 was positively correlated with the low distractibility questionnaire score (7.1±2.4) for all participants(r=0.517,P=0.003).ConclusionThe visual capacity improvement in the temporal attentional training group was nearly equal to that in the visual perception training group,and the visual capacity improvement in the spatial attentional training group was weaker than that in the visual perception training group.Such improvement can be preserved at least for 3 weeks after training.People with lower distractibility can achieve better visual capacity improvement.

【Key words】Attentional blink；Visual perception；Vision，ocular;Attentional training;Treatment outcome

基金项目：国家自然科学基金资助项目(81200962)；国家级和广东省级大学生创新创业训练计划项目(201312121013，1212113028)

通信作者：王优，510515广东省广州市，南方医科大学公共卫生学院心理学系；E-mail:wangyou@smu.edu.cn

【中图分类号】R 339.145

【文献标识码】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.18.015

(收稿日期：2016-01-12；修回日期：2016-05-12)

·疗效比较研究·