《Scientific Reports》：The effect of unilateral cortical blindness on lane position and gaze behavior in a virtual reality steering task
編輯推薦：
本研究旨在探索由皮層損傷（CB）導致的單側視野缺損如何影響駕駛者在虛擬環(huán)境中的轉向控制行為。研究人員讓21名CB患者與9名健康對照者在封閉回路的虛擬現實系統(tǒng)中完成駕駛任務，通過操縱道路紋理密度來間接改變視覺流信息質量。結果發(fā)現，右側視野缺損的CB患者能保持與健康人相似的車道居中距離，而左側視野缺損的患者對視覺流信息和轉彎方向的變化反應較弱，這可能與大腦處理運動信息的功能偏側化有關。這項研究揭示了CB患者的視覺缺陷對駕駛控制行為的具體影響機制，為相關干預提供了科學依據。
想象一下，駕駛在蜿蜒的道路上，你依賴著窗外快速后退的景象——也就是視覺流——來感知自己的速度和位置，從而微調方向盤，保持車輛在車道中央。然而，對于因腦卒中導致的大腦皮層損傷，而引發(fā)皮層性盲（Cortically-induced Blindness, CB）的成年人來說，事情變得棘手。這種損傷會剝奪他們視野中四分之一到一半的視覺信息，這如何影響他們的駕駛控制能力？這是一個關乎交通安全與康復的重要問題。過往研究已知，視覺信息的缺失會導致駕駛行為的不穩(wěn)定，但其中具體的機制，尤其是大腦對運動信息的處理（motion processing）在受損后如何影響駕駛員的視覺流利用，仍不清晰。為了解開這個謎團，一項研究聚焦于此，探索了CB患者在一個沉浸式虛擬現實駕駛任務中的表現。
這項研究發(fā)表在《Scientific Reports》雜志上。為了回答上述問題，研究人員設計了一個閉環(huán)虛擬現實駕駛模擬任務。他們招募了21名患有CB的駕駛員（其中11名為左側視野缺損，10名為右側視野缺損）和9名視覺完整的對照參與者。在模擬中，參與者被要求以恒定的19米/秒速度，沿著一條由程序生成的單車道行駛，并盡可能保持車道居中。研究人員系統(tǒng)地操縱了幾個關鍵變量：道路的轉彎方向（左轉或右轉）、轉彎半徑（35米、55米或75米），并間接地通過改變環(huán)境紋理的密度（低、中、高）來調控視覺流信息的質量。通過分析參與者的車道位置（具體指標為標準差，SD）、與內車道邊緣的平均距離以及他們的眼球運動（注視方向、掃視速率），研究者們得以量化CB對轉向控制的具體影響。
研究結果
左側與右側皮層盲患者展現出不同的轉向模式
數據分析揭示了一個有趣的偏側化現象。平均而言，右側CB患者（即右側視野缺損）在保持與道路內邊緣的距離方面，與視覺完好的對照組參與者表現相似。相比之下，左側CB患者（左側視野缺損）的車道位置行為則表現出不同的模式，他們對視覺流質量的變化和道路轉彎方向的反應相對較弱。
眼球運動行為在患者與對照組間無顯著差異
研究進一步檢查了可能解釋車道位置差異的其他因素，包括參與者的年齡、中風后的時間、中心視野的保留情況、注視方向以及掃視速率。分析結果表明，這些因素均無法解釋觀察到的車道位置偏差。這意味著，CB患者與對照組在注視策略上基本一致，但他們在利用視覺信息進行轉向控制的內在權重上可能存在差異。
討論與意義
綜合研究結果，作者們提出了一種可能的解釋：一部分左側CB患者在進行轉向控制時，對視覺流信息賦予了較低的權重。這一現象或許源于大腦在處理運動信息時存在的功能偏側化。右側大腦半球通常在空間注意和運動感知中扮演更重要的角色，左側CB（損傷了右側大腦半球的相關區(qū)域）可能因此更嚴重地破壞了依賴于視覺流的運動處理通路，導致患者轉而更多地依賴其他線索（如道路邊緣的輪廓）來控制轉向。從更廣闊的視角來看，這項研究的發(fā)現令人鼓舞：盡管CB患者的視覺場存在大面積缺損，但他們的轉向和注視行為在虛擬現實環(huán)境中表現出了顯著的“代償性”保留。這不僅深化了我們對大腦視覺-運動整合機制的理解，也為評估CB患者的駕駛能力、以及開發(fā)針對性的認知康復訓練方案提供了重要的科學依據。研究強調了在評估駕駛安全時，考慮大腦損傷側別及其對特定視覺信息處理過程影響的重要性。
