Ch.4 Sensory Physiology and Pathology 感覺生理學與病理學

一、本章重點與視覺方向

本章重點（Highlights）

• 眼位正常的健康兒童若察覺複視，可能其實是 physiologic diplopia（生理性複視）。p.43
• Anomalous retinal correspondence 與 suppression 是不成熟視覺系統為避免複視所做的適應⁠^Q1696。p.43
• Monofixation 發生於周邊融像正常、bifoveal fusion（雙中心窩融像）不足時；常合併輕度弱視與小角度斜視。p.43

視覺方向與 visual axis

• 網膜區域不論以何種方式受刺激（外在的光，或內在的機械壓力、電流），產生的感覺永遠是光，且主觀上定位為來自空間中某一特定的 visual direction（視覺方向）。p.43
• Visual axis（視軸）：連接注視點與 fovea（中心窩）的假想線；正常中心固視時，主觀上定位在正前方。p.43

二、網膜對應、Horopter 與生理性複視

Retinal correspondence（網膜對應）

• Retinal correspondence：一個被注視的目標刺激兩眼中成對的網膜區域，這些位置稱為 corresponding（對應的）。p.43
• 物體影像落在對應點 → 被感知為單一物體，位於同一個主觀（egocentric，自我中心）方向；刺激 noncorresponding／disparate（非對應／像差）網膜點 → 同一目標產生 2 個視覺方向，即 diplopia。p.43
• Normal retinal correspondence（NRC，正常網膜對應）：兩眼 fovea 互為對應點；每眼中與 fovea 左右、上下等距的網膜區域也是對應點。p.43
• Horopter（雙眼單視界）：空間中能刺激兩眼網膜對應點的所有點的軌跡。p.43

Vieth-Muller circle 與 empirical horopter

• 對應點的幾何關係（例如一眼 fovea 鼻側 1° 的點對應另一眼 fovea 顳側 1° 的點）構成一個通過兩眼 nodal point（節點）與注視點的圓 → 理論上的 horopter，稱 Vieth-Muller circle（Vieth-Muller 圓）。p.43–44
• 實驗測得被看成單一的點不落在圓上，而落在一條稱為 empirical horopter（經驗 horopter）的曲線上；實際應用例：3D 放映戲院的弧形螢幕。p.44
• Horopter 同時存在於水平與垂直平面；因兩眼水平分開，斜向象限的點會有垂直像差。對稱性內聚時，同時具水平與垂直對應的 3D horopter 由一條彎曲的水平線與一條傾斜的垂直線組成，兩者交於注視點；每個注視點都有以該點為中心的獨特 horopter。p.44

Panum's area 與 physiologic diplopia（生理性複視）

• Panum's area of single binocular vision（Panum 雙眼單視區）：視覺系統可把 horopter 周圍有限區域內略有像差的點合而為一；位於 Panum's area 內的物體不會造成複視。p.44
• 位於 Panum's area 外的物體刺激差距很大的網膜點 → physiologic diplopia：物體在 Panum's area 遠側 → uncrossed（非交叉性）生理性複視；在近側 → crossed（交叉性）生理性複視⁠^Q1691。p.44
• Fig 4-1：點 2 落在 Panum's area 內，被看成單一且有立體感；點 3 落在 Panum's area 外，因此被看成兩個。p.44
• Fig 4-2：物體比注視點近 → 投射到兩眼的 temporal retina（顳側網膜） → crossed diplopia；物體比注視點遠 → 投射到 nasal retina（鼻側網膜） → uncrossed diplopia⁠^Q1691。p.45
• 沒有斜視的健康兒童可能注意到此現象而主訴複視。p.44

三、融像：Sensory Fusion、Motor Fusion 與 Stereopsis

Fusion（融像）

• Fusion：把兩眼各 1 個物體影像在皮質統合成單一知覺；要融像，網膜影像的大小與形狀必須相似。p.45
• Central fusion（中心融像，黃斑部影像融像）：因中心窩附近 receptive fields（感受野）小，兩眼影像只能有極少的差異，否則產生複視。p.45
• Clinical pearl：成人 epiretinal membrane（視網膜前膜）可能因中心窩變形而出現複視。p.45
• Peripheral fusion（周邊融像）：周邊感受野較大，可容許較多影像差異。p.45
• Fusion 被人為細分為 sensory fusion、motor fusion 與 stereopsis。p.45

Sensory fusion 與 motor fusion

• Sensory fusion（感覺融像）：建立在網膜與 visual cortex（視皮質）之間天生、有秩序的拓樸對應關係上，落在兩眼對應（或接近對應）網膜點的影像被合成單一視覺知覺。p.46
• Motor fusion（運動融像）：一種 vergence movement（聚散運動），在自然情況（如 heterophorias，隱斜視）或人為因素造成像差時，仍讓相似的網膜影像維持在對應網膜區域上。p.46
• 例：雙眼前放入漸增的 base-out prism（底朝外稜鏡）注視目標時，若眼睛不動，網膜影像會在兩眼網膜上往顳側移動；但因 fusional convergence（融像性內聚），眼睛改為內聚，使相似影像重新投射到對應區域；fusional vergence amplitudes（融像聚散幅度）的測量見第 6 章。p.46

Stereopsis（立體視）

• Stereopsis：由網膜影像的 horizontal disparity（水平像差）引起的雙眼相對深度感，是雙眼合作的最高形式。p.46
• 能產生立體視的像差範圍比 Panum's area 略寬，因此立體視並不單純是把同一點的像差影像合成單一知覺的副產物。p.46
• 對中線上的物體，大腦把兩個相似網膜影像的 nasal disparity（鼻側像差）解讀為物體比注視點遠，temporal disparity（顳側像差）解讀為比注視點近。p.46
• 立體視不需要雙鼻側或雙顳側影像：不在中線、位於 horopter 前方或後方的物體也能引發立體視，即使其影像落在一眼鼻側網膜與另一眼顳側網膜。p.46
• Stereoacuity（立體視敏度）約在 5–6 個月大時達到高水準（60 seconds of arc）。p.46
• Clinical pearl：stereopsis 與 depth perception（深度知覺）不是同義詞；monocular cues（單眼線索）包括 object overlap（物體重疊）、relative object size（相對大小）、highlights and shadows（明暗陰影）、motion parallax（運動視差）、perspective（透視），也有助深度知覺；單眼病人可藉這些線索擁有極佳的深度知覺。p.46

四、視覺神經生理與視覺發育

Neurophysiology（神經生理）

• 視神經在 chiasm（視交叉）的交叉對雙眼視覺與立體視的發育是必要的；有交叉，兩眼對應網膜區域的視覺資訊經 lateral geniculate body（LGB，外側膝狀體；lateral geniculate nucleus）與 optic tracts（視徑）到達 visual cortex，在此兩眼資訊混合，並經各種輸入的整合而修飾。p.46

Retinal ganglion cell（RGC，視網膜神經節細胞）的發育

• 人類視網膜大部分 ganglion cells 在妊娠 8–15 週產生，於第 18 週達到 2.2–2.5 百萬的高原期。p.47
• 第 30 週後，RGC 數量在 apoptosis（細胞凋亡）期間急遽下降，此期持續 6–8 週；之後 RGC 死亡以低速率持續到出生後最初幾個月；最終數量約 1.0–1.5 百萬。p.47
• 約 1 百萬 RGC 軸突的流失可能藉由消除不適當的連結，來精修 retinogeniculate projection（網膜—膝狀體投射）的拓樸與特異性。p.47

出生後的解剖成熟

• 新生兒 fovea 仍被多層細胞覆蓋、cones（錐細胞）排列稀疏，加上神經不成熟，促成新生兒的估計視力 20/400。p.47
• 出生後最初幾年，photoreceptors（感光細胞）在視網膜內重新分布，中心窩錐細胞密度增加 5 倍，達到成熟視網膜的構造。p.47
• 新生兒視覺路徑白質與視神經尚未完全 myelinated（髓鞘化）；myelin sheaths 在出生後前 2 年快速增大，之後較緩慢地持續到生命的第一個十年（first decade of life）。p.47
• 出生時 LGB 神經元只有成人平均大小的 60%，體積逐漸增加到 2 歲。p.47
• Striate cortex（紋狀皮質）突觸連結的精修在出生後持續多年；突觸密度在數年間下降 40%，約 10 歲達到成人的最終水準。p.47

五、異常視覺經驗與弱視的動物模式

• 由 visual deprivation（視覺剝奪）、anisometropia（不等視）或 strabismus（斜視）造成的異常視覺經驗，可強烈影響 retinogeniculocortical（網膜—膝狀體—皮質）路徑的發育。p.47

單眼剝奪：LGB 與 striate cortex

• 幼年 macaque monkeys（獼猴）單眼眼瞼縫合通常造成 axial myopia（軸性近視），但眼睛沒有其他顯著的解剖改變。p.47
• 在這些幼年 macaque 研究中，接收剝奪眼輸入的 LGB 層只有輕微萎縮，且這些細胞對視覺刺激反應迅速 → 提示 LGB 的缺陷不太可能是弱視的原因⁠^Q605。p.47
• Striate cortex 中，單眼剝奪使主要由閉合眼驅動的區域（ocular dominance columns，眼優勢柱）劇烈變窄；原因是兩眼在皮質競爭突觸連結，剝奪眼失去許多出生時已形成的連結。p.47
• 張開眼的 terminal arbors（終末分枝）長出超過平常邊界，佔據剝奪眼讓出的區域；但入侵剝奪眼皮質區的益處不明，因為視力不會超過正常。p.47
• Positron emission tomography（PET，正子斷層造影）：刺激弱視眼時，皮質血流與葡萄糖代謝比刺激正常眼時低 → 提示 visual cortex 是弱視的主要部位⁠^Q605。p.47–48
• 單眼剝奪也嚴重破壞 binocularity（雙眼性），因為只有很少細胞能被兩眼驅動。p.48
• Fig 4-3：放射性 proline 注入正常眼；一眼自出生縫合 18 個月的猴子，亮條紋（張開、注射眼）變寬，暗條紋（閉合眼）大幅變窄。p.48
• 相關（本章外）：弱視者的 LGB 神經元也有異常，但 retina（視網膜）與 optic nerve（視神經）基本上正常；弱視的視力缺損主要來自視皮質改變⁠^Q605。BCSC 6 p.56

Critical period（關鍵期）與逆轉

• Macaque 的視覺發育在一段 critical period 內容易受眼瞼縫合影響，對應於 striate cortex 線路仍易受剝奪影響的階段。p.48
• 在關鍵期內，縫合右眼的傷害可藉 reversal（反轉）矯正：打開右眼、縫合左眼後，原本閉合的右眼 ocular dominance columns 看來幾乎正常；若右眼縫合超過關鍵期，打開右眼並縫合左眼後，右眼的柱不會再擴張。p.48

各型弱視的機轉

• Visual deprivation amblyopia（剝奪性弱視）：幼年 macaque 眼瞼縫合是良好模式；兒童可由任何緻密的 ocular media（屈光介質）混濁或眼瞼明顯遮蔽造成；視覺剝奪可迅速造成嚴重弱視。p.48
• Anisometropic amblyopia（不等視性弱視）：optical defocus（光學失焦）使失焦眼驅動的皮質神經元敏感度降低（尤其對較高 spatial frequencies（空間頻率），因其最受模糊影響），送出較弱訊號 → 雙眼活動減少。p.48
• Anisometropic amblyopia 的關鍵期比 strabismic amblyopia 晚，且需較長期的單眼模糊才會發展⁠^Q582。p.48
• Meridional（astigmatic）amblyopia（子午線／散光性弱視）：生命第一年內不會發生，且可能到 3 歲才發生。p.48
• 相關（本章外）：visual deprivation amblyopia 是最少見、但最嚴重且最難治療的弱視；visual deprivation amblyopia（如嬰兒白內障）可逆轉的關鍵期比 infantile strabismic 或 anisometropic amblyopia 短，治療時間窗依弱視類型而定⁠^Q605。BCSC 6 p.56, BCSC 6 p.58

人工斜視的猴子

• 切斷一條 extraocular muscle（眼外肌）可在猴子造成人工斜視。p.48
• 部分猴子發展出 alternating fixation（交替固視），兩眼維持正常視力；其 striate cortex 細胞的 receptive fields 正常、對左眼刺激與對右眼刺激有反應的細胞數相等，但皮質缺乏 binocular cells（雙眼細胞）⁠^Q582。p.48–49
• Fig 4-4（Strabismus）：新生兒期人工造成眼位偏斜、交替固視（無弱視）且缺乏融像的猴子，眼優勢柱分隔過度誇大；滿 1 歲後單細胞紀錄顯示幾乎所有神經元只被右眼或左眼驅動，雙眼活動很少⁠^Q582。p.49
• 另一部分猴子恆定以同一眼固視，偏斜眼發生弱視。p.49
• Strabismic amblyopia 發展的重要因素之一：兩眼影像不相關造成的 interocular suppression（眼間抑制）；斜視妨礙兩眼中心窩同步取得相關影像 → striate cortex 輸入異常⁠^Q582。p.49
• 另一因素：偏斜眼的 optical defocus，主導眼對焦於注視物，偏斜眼朝向不同方向，對偏斜眼而言物體可能太近或太遠而無法對焦；兩種機轉都可造成 striate cortex 中一組訊號的不同步或抑制⁠^Q582。p.49
• Strabismic amblyopia 的關鍵期約從 4 個月大開始，正值 ocular dominance segregation（眼優勢分隔）及對 binocular correlation（雙眼相關性）敏感的時期⁠^Q582。p.49–50

Fig 4-4：眼優勢柱的成熟

出處 p.49

• 單是異常感覺輸入就足以改變視皮質的正常解剖；大腦皮質其他區域也可能依賴感覺刺激形成正常迴路，凸顯給兒童有刺激性感覺環境的重要。p.50

六、雙眼視覺異常：混淆、競爭與複視

• 出現 manifest deviation（顯性偏斜）時，兩眼對應網膜元素不再指向同一物體 → 病人有 2 種不同視覺現象的風險：visual confusion 與 diplopia。p.50

Visual confusion（視覺混淆）與 retinal rivalry（網膜競爭）

• Visual confusion：空間中分開的 2 個物體同時把影像投射到對應網膜區域。臨床上顯著的視覺混淆罕見⁠^Q541。p.50
• 混淆可能只是 extrafoveal（中心窩外）網膜區的現象，因為兩眼中心窩在生理上無法同時感知不同的物體。p.50
• 中心窩最接近混淆的現象是 retinal rivalry：兩個被感知的影像快速交替（Fig 4-5）。p.50

Diplopia（複視）

• 複視通常來自後天的視軸偏斜，使影像同時落在一眼的 fovea 與另一眼的非中心窩點；該物體必須位於 Panum's area 之外才會被看成兩個。p.50
• 同一物體被感知為在主觀空間有 2 個位置；中心窩影像永遠比非固視眼的非中心窩影像清楚。p.50
• 複視的感知取決於發病年齡、持續時間與病人的主觀察覺；兒童年紀愈小，抑制非中心窩影像的能力愈強；後天斜視的成人常因複視就診⁠^Q541。p.50

Central fusion disruption（horror fusionis，中心融像破壞）

• 無法抑制像差網膜影像的人失去正常雙眼融像 → intractable diplopia（頑固性複視），稱 central fusion disruption（horror fusionis）。p.51
• 發生於成人或視覺已成熟的兒童，在 traumatic brain injury（創傷性腦損傷）後，或治療長期單眼視覺剝奪（如未矯正的 aphakia，無水晶體）後；處置具挑戰性。p.51

七、斜視的感覺適應：Suppression

• 為了避免 visual confusion 與 diplopia，視覺系統使用 suppression 與 anomalous retinal correspondence（ARC）兩種機制（Fig 4-6）⁠^{Q541 Q556 Q1696}。p.51
• Pathologic suppression 與 ARC 只在不成熟視覺系統、雙眼條件下發展⁠^{Q541 Q1696}。p.51
• 相關（本章外）：斜視幼兒的 suppression 發展得很快；此適應用以避免 diplopia 與 visual confusion，但不交替固視的兒童若恆定抑制同一眼，可導致弱視⁠^Q541。BCSC 6 p.56
• Fig 4-6：A 右眼內斜視、NRC 且無抑制 → 複視（注視物投射到一眼中心窩與一眼中心窩外）；B 以抑制偏斜（內斜）右眼的影像消除複視；C 以 ARC 消除複視：偏斜右眼的視覺方向由 fovea 調適到 pseudofovea（假中心窩）。p.51

Suppression（抑制）的定義

• Suppression：雙眼視覺活動時，阻止一眼網膜影像進入意識所造成的視覺感覺改變。p.51
• Physiologic suppression（生理性抑制）：阻止 physiologic diplopia（Panum's area 外物體引起的複視）進入意識的機制。p.51–52
• Pathologic suppression（病理性抑制）：可能因斜視的視軸偏斜，或其他造成兩眼影像不一致的情況（如 cataract、anisometropia）而發生；可視為不成熟視覺系統內避免複視的主動雙眼適應。p.52
• 斜視且 NRC 的病人若沒有複視，只要感覺路徑完整，就表示有抑制；較不明顯時可用數種簡單檢查診斷（見第 6 章）。p.52

Suppression 的分類

出處 p.52

Management（處置）

• 抑制的治療常包括：適當的屈光矯正；以遮蓋或藥物治療的弱視治療；矯正視軸，使同一物體同時刺激對應網膜元素⁠^Q1696。p.52
• Antisuppression orthoptic exercises（抗抑制視能訓練）可能造成 intractable diplopia，一般不建議⁠^Q1696。p.52

八、Anomalous Retinal Correspondence（ARC）

• ARC：一種皮質適應，在（通常小角度的）顯性斜視下仍恢復某種程度的雙眼合作；物體投射到固視眼的 fovea 與偏斜眼的某個周邊網膜元素，卻不產生複視⁠^Q556。p.52–53
• Anomalous binocular vision（異常雙眼視覺）是優於完全抑制的功能狀態。p.53
• ARC 發展時，正常感覺發育被逐漸且不完全地取代；偏斜持續愈久，ARC 愈可能根深蒂固；ARC 可能發展的期間大概延伸至生命的第一個十年（probably extends through the first decade of life）。p.53

Paradoxical diplopia（矛盾性複視）

• 斜視手術後 ARC 持續時可能發生 paradoxical diplopia：例如內斜視病人術後眼位正或接近正，卻主訴中心窩或旁中心窩刺激呈 crossed（交叉性）複視定位⁠^Q1696。p.53
• 通常是短暫的術後現象，很少持續超過數天或數週，罕見情況下可持續更久⁠^Q1696。p.53
• Fig 4-7：內斜視合併 ARC，右眼前放 base-out prism 中和偏斜、右眼放紅玻璃；稜鏡使影像往顳側移動，離開 pseudofovea 到真正 fovea；因 pseudofovea 是定位中心，影像被感知為落在顳側網膜、投射到對側視野 → crossed diplopia。p.53

ARC 的檢測

• 檢測 ARC 是為了了解病人日常生活如何用眼，並尋找殘存的正常對應。p.53
• 感覺重整的深度差異很大，同一人可依所用檢查方法不同，而分別表現出 NRC 與 ARC。p.53
• 愈接近日常用眼的檢查愈可能引出 ARC；愈 dissociative（分離性高）的檢查愈可能得到 NRC 反應，除非 ARC 根深蒂固。p.53
• 常用 ARC 檢查，由最分離到最不分離：Worth 4-dot test → red-glass test（紅色濾片愈濃，分離度愈高）→ amblyoscope／synoptophore → Bagolini striated lenses（Bagolini 條紋鏡片）⁠^{Q643 Q1696 Q1691}。p.53
• 若在較分離的檢查中出現異常定位反應，表示 ARC 深度較大。p.54
• ARC 是雙眼現象，須兩眼同時檢測與記錄；它不一定與 eccentric fixation（偏心固視）相關，後者是單獨檢查一眼時發現的單眼現象（見第 5 章）⁠^Q556。p.54
• 因部分 ARC 檢查依賴分別刺激兩眼中心窩，eccentric fixation 存在時可明顯影響檢查結果。p.54
• 相關（本章外）：Eccentric fixation 定義為單眼注視時恆定使用網膜非中心窩區域；許多 strabismic amblyopia 病人有只能以 visuoscopy 等特殊檢查偵測的輕度偏心固視⁠^Q556。BCSC 6 p.57

相關檢查（第 6 章）

• Bagolini striated lens test 用於評估 retinal correspondence 與 suppression（Fig 6-11）；Bagolini lenses 允許接近正常的注視與融像，Maddox rods 則較具分離性⁠^Q643。BCSC 6 p.81
• Maddox rod test 具分離性、排除融像，無法評估 ARC 或 suppression 病人的眼位；double Maddox rod test 用於測量 cyclodeviations（旋轉偏斜）；Lancaster red-green test（及 Hess 等 screen tests）適用於 NRC 且無抑制、能配合的複雜非共動性斜視病人⁠^Q643。BCSC 6 p.71–72
• Bagolini lenses 通常擺放為條紋右眼 135°、左眼 45°（病人視角），注視遠方光點；orthotropic（正位）病人看到兩線段在中點交叉成「X」；Fig 6-11 圖示各種主觀結果⁠^Q1691。BCSC 6 p.80
• Red-glass test：esotropia（內斜視）合併 NRC 且無抑制 → homonymous／uncrossed diplopia；exotropia（外斜視）合併 NRC 且無抑制 → heteronymous／crossed diplopia；harmonious ARC 儘管有可測得的偏斜，仍看到兩光重疊呈粉紅色⁠^Q1691。BCSC 6 p.79

九、Monofixation Syndrome（單眼固視症候群）

• Monofixation syndrome：描述斜視中一種特定的感覺狀態表現；定義特徵為存在 peripheral fusion，但因 central scotoma（中心暗點）而缺乏 bifoveal fusion⁠^Q556。p.54
• Microtropia（微斜視）一詞是另外提出的，描述小角度斜視及一群與 monofixation syndrome 大幅重疊的表現。p.54
• 病人可能沒有顯性偏斜，但通常有小角度（≤ 8 prism diopters（Δ））heterotropia；最常為 esotropia，有時為 exotropia 或 hypertropia。p.54
• Stereoacuity 存在但降低；amblyopia 是常見表現。p.54
• Monofixation syndrome 是 infantile strabismus 手術的良好結果，也見於為數可觀的少數（substantial minority）intermittent exotropia 病人。p.54
• 也可以是原發狀況，在沒有明顯斜視時造成單側視力下降；也可由 anisometropia 或 macular lesions（黃斑部病灶）造成。p.54

Diagnosis（診斷）

• 須證明缺乏 bimacular fusion（雙眼條件下記錄到非固視眼的 macular scotoma，黃斑部暗點）且存在 peripheral fusion（周邊雙眼視覺）。p.54
• 立體視敏度檢查是重要的一環：任何程度的 gross stereopsis（粗略立體視）都可確認周邊融像存在；多數病人立體視為 200–3000 seconds of arc。p.54
• 部分病人沒有可測得的立體視，因此須合併其他周邊融像檢查，如 Worth 4-dot test 與 Bagolini lenses⁠^Q595。p.54
• Fine stereopsis（細緻立體視；原文 greater than 67 seconds of arc）只見於 bifoveal fixation（雙中心窩固視）的病人。p.54
• 相關（本章外）：標準 Worth 4-dot flashlight 在 3 m（10 ft）處投射到 1° 或更小的中央網膜區，落在 monofixation 特有的 1°–4° 暗點內，故病人依固視偏好報告看到 2 或 3 個光點；手電筒移近時光點投射到暗點外的較周邊網膜而得到融像反應（4 個光點），通常在 0.67–1 m（2–3 ft）⁠^Q595。BCSC 6 p.84
• 相關（本章外）：Worth 4-dot 看到 4 點表示某種程度的感覺融像：NRC（無顯性斜視，或符合 monofixation 與周邊融像的小角度斜視）或 ARC（較大角度顯性斜視）⁠^Q1691。BCSC 6 p.84
• 相關（本章外）：4Δ base-out prism test 中，monofixation 病人稜鏡放在非固視眼前通常不動；放在固視眼前出現 refixation version movement（再固視的共軛運動），但之後沒有 fusional convergence⁠^Q1691。BCSC 6 p.82

Management（處置）

• 合併的弱視若有臨床意義，需遮蓋治療。p.54
• Monofixation 可能在成年期失代償成較大角度的 heterotropia → 複視；可能需斜視手術以恢復融像。p.54