基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法

1.本发明属于视觉感知检测技术领域，尤其涉及基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法。

背景技术：

2.根据精神卫生最新流行病学调查统计，抑郁障碍终生患病率6.9％,精神性障碍0.9％(含精神分裂症)。以前的研究发现，抑郁症和精神分裂症都存在视觉感知功能的异常。使用一种经典的视觉运动刺激范式(中心-外周对抗作用)(如图1所示)所示。这个刺激范式是中颞叶视皮层具有的功能，刺激模式采用水平或垂直方位的正弦运动光栅，空间频率1cycle/degree，运动速度4degree/second。光栅有两种运动方向(向左或者向右；向上或者向下)，以及两种刺激范围(刺激直径大或小)，因为哺乳动物脑(包括鼠，猫，猴，人等)存在通用的视觉外周神经计算，被试对大光栅的反应时间比小光删长，这称为视觉外周抑制作用。
3.对于每个参与者，在两种光栅大小下，分别计算不同光栅持续时间下的判断正确率。然后将这些值拟合为一个累积高斯函数，正确率为75％时对应的光栅呈现时长作为分辨阈值，如图2所示。得到每个被试对大光栅的分辨阈值(large threshold)和小光栅的分辨阈值(smalle threshold)后，则外周抑制指数(suppression index，si)的计算公式如下
4.si＝log
10
(large threshold)-log
10
(small threshold)
5.使用以上的刺激范式，精神分裂症和抑郁症患者均发现：视觉外周抑制功能减弱，对小光删刺激的反应时间明显长于健康被试，而对大光栅刺激的反应时间在患者和健康被试之间无显著差异。在抑郁症上的工作使用超高场磁共振波谱测量技术发现，患者mt区的神经递质浓度(包括gaba和glutamate)显著降低。进一步发现：抑郁症患者mt区的神经活动及与重要脑区(如：内侧前额叶)的功能连接也发生异常。现有的在精神分裂症上的研究没有使用超高场磁共振技术对被试mt区进行脑成像，因此没有进一步发现精神分裂症患者视觉运动感知异常的神经机制，本发明人根据这个刺激范式是mt区的功能预测：精神分裂症患者mt脑区的神经递质和脑区功能均发生了异常。
6.使用视觉运动刺激范式已经发现了精神分裂症和抑郁症患者有相似的感知功能异常，并提示可能是mt脑区的活动发生了异常。但目前并没有一种刺激范式，可以既能探测到两种疾病相似的感知异常，又能探测到相异的感知异常。这两种精神疾病在视觉感知方面存在差异，临床经验和相关基础研究均认为精神分裂症的感知损伤程度较为严重。比如，一种形状识别的刺激范式(如图3所示)，被试识别蛋形小头位置的方向(朝左或者朝右)，随着目标与背景形状偏角(jitter)的增加,任务难度增加，总计有240个试次。使用达到正确率81％对应的jitter数值定量被试的成绩，研究发现健康被试的jitter值显著高于精神分裂症患者,这项研究表明，精神分裂症患者的形状识别能力受到损伤。这个刺激范式对应的是初级视皮层的功能(primary visual cortex,v1)，因此，认为精神分裂症患者v1区功能异常。
7.对图3的刺激范式应用于精神分裂症和抑郁症患者进行测试，并使用相同的健康被试数据作为对照，这项研究重复了前人的结果，即：精神分裂症患者的jitter值显著低于健康被试(p《0.0001)，同时发现精神分裂症和抑郁症患者的jitter值存在显著差异，抑郁症患者显著高于精神分裂症患者(p＝0.0153)，而健康被试与抑郁症患者的jitter值无显著差异(p》0.05)。对于心理物理实验来讲，因图1和图3两种不同的实验范式患者理解比较困难，且总计持续时间较长，患者无法在一次实验中完成这两种刺激范式；对于结合磁共振实验的任务态神经机理探测，更加无法在一次实验中完成这两种刺激范式。
8.神经生物学长期研究发现：mt区处理快速运动的视觉信息，而v1区处理速度较慢的视觉信息，因此，亟需一种通过设计不同运动速度的刺激范式(任务简单，且持续时间较短)，探测精神分裂症和抑郁症在视觉感知方面的相同以及不同的反应。

技术实现要素：

9.为解决上述问题，本发明提出基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，通过设计不同运动速度的刺激范式(任务简单，且持续时间较短)，探测精神分裂症和抑郁症在视觉感知方面的相同以及不同的反应。
10.为实现上述目的，本发明提供了基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据不同运动速度的刺激图形，被试对象判断所呈现刺激图形的运动方向；
12.基于所述被试对象判断所呈现刺激图形的运动方向的结果，来检测抑郁症和精神分裂症患者的视觉运动感知能力的相同或差异。
13.优选的，所述刺激图形为垂直方位的运动光栅，对比度为50％，空间频率为1cycle/degree。
14.优选的，所述运动光栅的边缘采用高斯函数进行模糊处理，模糊宽度为30％。
15.优选的，所述运动光栅包括两种运动方向和两种大小；其中所述两种运动方向包括：向左和向右，所述两种大小包括：直径2
°
和直径10
°
。
16.优选的，所述刺激图形的运动速度包括：较低速和较高速；其中，所述较低速为2degree/second，所述较高速为4degree/second。
17.优选的，所述方法的运行是基于matlab软件的心理物理学工具箱psychtoolbox。
18.优选的，所述方法需要在暗室中进行测试。
19.优选的，测试前，需要使用辉度仪对测试设备进行屏幕亮度校正，使所述测试设备保持的数值为56cd/m2，所有测试均需保持这个屏幕亮度；测试过程中，需要使用下颌托固定被试对象头部，确保被试对象水平直视屏幕中心，且保持眼睛和屏幕之间的距离为47厘米。
20.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
21.本发明使用较低速和较高速两种光栅运动速度对抑郁症和精神分裂症进行研究的刺激范式,探测精神分裂症和抑郁症在视觉感知方面的相同以及不同的反应。抑郁症和精神分裂症患者在不同速度下的视觉运动感知能力变化模式存在差异，在高速区均表现为视觉运动感知能力异常，而在低速区，精神分裂症患者表现出功能异常，抑郁症患者与健康被试对象相比，无感知功能异常。
附图说明
22.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
23.图1为现有的大、小视觉刺激图案示例示意图；
24.图2为现有的大、小光栅刺激阈值的算法示意图；
25.图3为现有的判断鸡蛋形状的视觉刺激范式示意图；
26.图4为本发明基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法的流程示意图；
27.图5为本发明视觉感知刺激范式流程图；
28.图6为本发明健康被试对象、精神分裂症和抑郁症患者小刺激时间阈值举例示意图，其中(a)为健康被试对象、精神分裂症和抑郁症患者在速度2degree/second刺激条件下的小光删时间阈值计算结果示意图，(b)为健康被试对象、精神分裂症和抑郁症患者在速度4degree/second刺激条件下的小光删时间阈值计算结果示意图；
29.图7为本发明抑郁症和精神分裂症患者在不同速度下的视觉运动感知能力存在差异示意图。
具体实施方式
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
31.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
32.如图4所示，本发明提供了基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，主要包括以下步骤：
33.根据不同运动速度的刺激图形，被试对象判断刺激图形的运动方向；
34.基于被试对象判断的刺激图形的运动方向的结果，来检测抑郁症和精神分裂症患者的视觉运动感知能力的相同或差异。
35.具体的，该感知测量范式是被试对象对不同运动速度的光栅判断其运动方向，可在游戏笔记本电脑实现这项测试。刺激图形为垂直方位的运动光栅，对比度为50％，空间频率为1cycle/degree；光栅边缘采用高斯函数进行模糊处理，模糊宽度为30％；光栅有两种运动方向(向左或者向右)和两种大小(直径2
°
或10
°
)，因此在每次实验中会组合产生4种不同的刺激图案；被试需要完成两组测试，每组的光栅运动速度分别为2和4degree/second，因此可以从较低速和较高速这两种运动速度来检测抑郁症和精神分裂症患者的视觉运动感知能力的相同或差异。
36.视觉刺激程序的运行是基于matlab软件的心理物理学工具箱psychtoolbox。
37.该视觉感知测量方法需要在暗室中进行测试。测试前，需要使用辉度仪对显示器进行屏幕亮度校正，使之保持的数值为56cd/m2，所有测试均需保持这个屏幕亮度。测试过程中，需要使用下颌托固定被试头部，确保被试水平直视屏幕中心，且保持眼睛和屏幕之间的距离为47厘米。
38.具体的，本发明使用的刺激范式如图5所示，每个试次(trial)开始后，屏幕中心会呈现十字作为标记点，被试需要持续注视标记点位置500毫秒，然后十字消失。屏幕中央会随机呈现一种刺激图形。光栅向左或向右运动，光栅直径或大(如：10度)，或小(如：2度)。参与者需要通过键盘按键来判断光栅的运动方向，如果判断错误会听到“滴”的一声提示，判断正确则无声音。运动光栅的空间频率与传统刺激范式保持一致：1cycle/degree，光栅的运动速度除了传统的刺激条件4degree/second,本发明增加了2degree/second这个较低速的刺激条件。
39.本发明只需要统计其中的小刺激时间阈值即可达到发明的目标。图6(a)、图6(b)举例说明一个健康被试(黑线表示)，一个精神分裂症患者(深灰线表示)，一个抑郁症患者(浅灰线表示)分别在速度2degree/second和4degree/second刺激条件下的小光删时间阈值计算方法。
40.本实施例已在杭州市第七人民医院使用此视觉感知测量方法收集到一批患者数据，刺激呈现在笔记本电脑上(型号为rog 3)，在初始测试前已对显示器进行屏幕校正，此后不再调整屏幕亮度。测试在关灯的无窗诊室中完成，每次测试前测量被试眼镜到屏幕中心的距离并填入程序，以保证被试看到的光栅度数为2
°
和10
°
。测试中全程使用下颌托固定被试头部，确保被试可以水平直视屏幕中心，且保持眼睛和屏幕之间的距离不变。
41.患者由经验丰富的精神科临床医生进行诊断。对年龄和用药情况等入组条件进行筛查，纳入统计的抑郁症患者(major depressive disorder，mdd)共41例，精神分裂症患者共39例(schizophrenia)，健康被试(healthy control)共46例。
42.该视觉刺激范式对精神分裂症和抑郁病人均能够在半小时内完成检测，仅使用小刺激时间阈值进行统计和分析就可以达成本发明的预期效果。得到小刺激时间阈值这一能够反映被试视觉运动感知能力的指标，从高速(4degree/second)和低速(2degree/second)两个区段检测到急性期抑郁症和精神分裂症患者视觉运动感知能力的异常：如图7所示，抑郁症患者(major depressive disorder，mdd)与健康被试对象相比，在高速区(4degree/second)表现为小刺激时间阈值显著升高(p＝0.038)；在低速区(2degree/second)与健康被试对象无显著差异(p》0.05)；精神分裂症患者与健康被试对象相比(schizophrenia)在低速(p《0.0001)和高速区(p＝0.002)均表现出小刺激时间阈值显著升高。精神分裂症与抑郁症患者相比，在高速区时间阈值无显著差异(p》0.05)，而在低速区，精神分裂症患者的时间阈值明显高于抑郁症患者(p《0.0001)。因此，抑郁症和精神分裂症患者在不同速度下的视觉运动感知能力变化模式存在差异，在高速区均表现为视觉运动感知能力异常，而在低速区，精神分裂症患者表现出功能异常，抑郁症患者与健康被试相比，无感知功能异常。通过检测两种速度下小刺激时间阈值的变化，可以达到对抑郁症和精神分裂症患者进行感知模式区分的目的。
43.以上，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据不同运动速度的刺激图形，被试对象判断所呈现刺激图形的运动方向；基于所述被试对象判断的所呈现刺激图形的运动方向的结果，来检测抑郁症和精神分裂症患者的视觉运动感知能力的相同或差异。2.根据权利要求1所述的基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，所述刺激图形为垂直方位的运动光栅，对比度为50％，空间频率为1cycle/degree。3.根据权利要求2所述的基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，所述运动光栅的边缘采用高斯函数进行模糊处理，模糊宽度为30％。4.根据权利要求3所述的基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，所述运动光栅包括两种运动方向和两种大小；其中所述两种运动方向包括：向左和向右，所述两种大小包括：直径2
°
和直径10
°
。5.根据权利要求1所述的基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，所述刺激图形的运动速度包括：较低速和较高速；其中，所述较低速为2degree/second，所述较高速为4degree/second。6.根据权利要求1所述的基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，所述方法的运行是基于matlab软件的心理物理学工具箱psychtoolbox。7.根据权利要求1所述的基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，所述方法需要在暗室中进行测试。8.根据权利要求7所述的基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，其特征在于，测试前，需要使用辉度仪对测试设备进行屏幕亮度校正，使所述测试设备保持的数值为56cd/m2，所有测试均需保持这个屏幕亮度；测试过程中，需要使用下颌托固定被试对象头部，确保被试对象水平直视屏幕中心，且保持眼睛和屏幕之间的距离为47厘米。

技术总结

本发明提供了基于感知测量范式对抑郁症和精神分裂症视觉检测方法，包括以下步骤：根据不同运动速度的刺激图形，被试对象判断所述刺激图形的运动方向；基于所述被试对象判断的所呈现刺激图形的运动方向的结果，来检测抑郁症和精神分裂症患者的视觉运动感知能力的相同或差异。本发明通过设计不同运动速度的刺激范式(任务简单，且持续时间较短)，探测精神分裂症和抑郁症在视觉感知方面的相同以及不同的反应。的反应。的反应。