Подугольникова Т.А. Повышение остроты зрения при амблиопии с помощью перцептивного обучения. Дефектология, 2012, № 4, 31-37.

Повышение остроты зрения при амблиопии с помощью перцептивного обучения

Т.А.Подугольникова

ИППИ им. А.А.Харкевича РАН, Москва

Амблиопия – наиболее часто встречающееся нарушение зрения у дошкольников, затрагивающее 2 - 3% детей (Flynn, Cassady, 1978 и др.). В клинической практике амблиопия характеризуется снижением остроты зрения, не поддающимся оптической коррекции, при отсутствии видимых структурных изменений глаза.

Рефракционная амблиопия развивается у маленьких детей до семи лет из-за вовремя нескорректированной ошибки рефракции, вызывающей расплывание зрительных образов на сетчатке и, таким образом, препятствующей нормальному развитию и функционированию проводящих зрительных путей и нейронов зрительных центров мозга. В результате, у детей неправильно формируется механизм обработки изображений в области высоких пространственных частот (распознавание мелких деталей объектов), что и приводит к амблиопии (Weiss, Kelly, 2004).

Хотя об амблиопии у детей обычно судят по снижению остроты зрения, другие зрительные функции у них также развиты не в полном объёме. Это выражается в нарушении точности и скорости смены фиксации взора, повышении порогов контрастной чувствительности, нарушении пространственного зрения и точности определения направления движения, в аномальном контурном взаимодействие и др. (Simmers et al., 1999 McKee et al., 2003; Giaschi et al., 1993). Всё это приводит к нарушению восприятия, отставанию в развитии когнитивных зрительных функций (кратковременной зрительной памяти и вимания), снижению скорости зрительного прослеживания, трудности при пространственной локализации объектов, ориентированию в микропространстве и т.д. Поэтому, ребенку с амблиопией на выполнение любой зрительной задачи требуется больше времени, чем детям с нормальным зрением, что создаёт трудности при обучении и в повседневной жизни.

Традиционным подходом к лечению амблиопии является полная оптическая коррекция ошибки рефракции и пенализация лучшего глаза заклейками, фармакологической циклоплегией или гиперкоррекцией, обеспечивающими амблиопичному глазу преимущественные условия для функционирования. (Repka, Ray, 1993).

В экспериментах последнего десятилетия (см. обзоры Levi, Li, 2009) показано, что при включении в курс лечения амблиопии активного перцептивного обучения с обратной связью, время лечения снижается, и результаты лечения становятся длительными. В настоящее время в офтальмологии для лечения зрительных расстройств и в педагогической практике для развития и коррекции когнитивных зрительных функций стали широко применять компьютерные методы обучения и функциональных тренировок зрения. Было показано, что эти методы эффективны при развитии кратковременной зрительной памяти, внимания, зрительной работоспособности, скорости локализации объектов и других зрительных функций, как у детей с нарушениями бинокулярного зрения, так и у детей с нормальным зрением (Подугольникова и другие, 2007, 2009, 2010).

Задача нашей работы состояла в оценке повышения остроты зрения у детей с амблиопией при выполнении упражнений по локализации объектов в условиях краудинга, являющихся вариантом перцептивного обучения.

Пациенты и методы лечения

С сентября 2009 г по июнь 2010 г в кабинет зрительной терапии ГБОУ ЦППР и К «Давыдково» (Москва) для лечения рефракционной амблиопии офтальмологами было направлено 10 детей в возрасте от 4 до 7 лет. У девяти человек была двухсторонняя амблиопия средней (острота зрения от 0.3 до 0.6; 11 глаз) и слабой (острота зрения от 0.7 до 0.9; 7 глаз) степени. У одной девочки была анизометропия с амблиопией правого глаза средней степени. Никто из этих детей не посещал специализированные детские сады.

Для повышения остроты зрения с детьми проводили тренировки с использованием специальной интерактивной тренировочной программы «Цветок», сделанной в игровой форме и предназначенной для лечения амблиопии. Ребенок сам управлял тренировкой с помошью одной кнопки мыши. Родители всех детей дали письменное согласие на проведение функциональных тренировок.

Игровое поле представляло собой условное изображение цветка, в серединке которого был расположен целевой объект. Задача ребенка - найти такой же объект среди других похожих объектов (фоновых), расположенных на лепестках цветка, и щелкнуть по нему курсором мыши.

Рисунок 1. Вид игрового поля при выполнении упражнений четвертого уровня сложности. В центре цветка показан целевой объект, который ребенок должен найти на лепестках.

При правильном ответе раздавался «положительный» звуковой сигнал, в центре цветка появлялся следующий целевой объект, а на лепестках - другой набор фоновых объектов, и тренировка продолжалась. При ошибочном ответе немедленно раздавался «отрицательный» сигнал обратной связи, который заставлял ребенка более тщательно исследовать объекты, чтобы дать правильный ответ. На рисунке 1 показан вид игрового поля при выполнении упражнения самого сложного уровня. Чтобы ребенок не отвлекался и был заинтересован в быстром и правильном выполнении задания, слева от цветка был расположен индикатор времени в виде «растущей» красной полоски, а в правом верхнем углу высвечивалось количество очков, полученных в ходе игры.

В программе предложены упражнения 4-х уровней сложности, различающихся степенью краудинга. Объектами служат наборы русских или латинских букв, контурные или силуэтные изображения хорошо знакомых детям объектов и силуэтные изображения животных. Все результаты выполнения тренировок сохраняются и могут быть выведены на экран в виде графиков или таблиц.

Занятия проводили монокулярно, при окклюзии лучшего глаза. Расстояние от глаз ребенка до монитора составляло не менее 50 см. При двухсторонней амблиопии между тренровками правого и левого глаза делали перерыв. За одну тренировку, длящуюся около 10-12 минут, ребенок выполнял 100 поисков. Дети посещали кабинет зрительной терапии не менее трех раз в неделю. Курс лечения составлял от 20 до 30 тренировок. Для регистрации динамики лечения после каждой десятой тренировки проводили измерение остроты зрения.

Результаты

При отсутствии косоглазия, в макулярную область сетчатки правого и левого глаза проецируются одинаковые изображения, которые при амблиопии могут различаться по четкости, контрасту и размеру. Из-за этих различий, мозг предпочитает работать с информацией, поступающей от лучшего (ведущего) глаза. Чтобы заставить мозг обратить внимание на сигналы, поступающие от амблиопичного глаза, которые в обычной ситуации им игнорируются, во время тренировок перед ведущим глазом помещали окклюдер.

Анализ результатов тренировок показал, что все дети, независимо от степени амблиопии, оказались восприимчивы к предложенному методу лечения, включающему активную работу таких когнитивных функций, как кратковременная зрительная память, быстрое переключение внимания, ориентировки в пространстве и скорость локализации объектов. У 8 из 10 пациентов нам удалось повысить остроту зрения амблиопичного глаза до общепринятой возрастной нормы - ≥ 1.0. У двух пациентов с двухсторонней амблиопией острота зрения не достигла показателя нормы: в трех глазах она повысилась от 0.5 до 0.9 (на 4 строки) и в одном - от 0.3 до 0.8 (на 5 строк). Эти дети должны продолжить тренировки. Результаты лечения представлены на рисунке 2. На гистограмме видно, что нам удалось не только повысить, но у большинства детей и уравнять остроту зрения правого и левого глаза. Это очень важно для последующего развития бинокулярного зрения, так как оно надежно функционирует лишь при равных сигналах, получаемых от обоих глаз.

Рисунок 2. Результаты повышения остроты зрения с помощью тренировок по программе «Цветок» у детей с амблиопией. Синяя часть столбиков гистограммы обозначает остроту зрения до лечения, голубая часть после лечения, левый столбик соответствует остроте зрения правого глаза, а правый левого.

Обсуждение

По результатам многих исследований видно, что лечение рефракционной амблиопии методом заклеек бывает очень успешным (Flynn, Cassady, 1978; Sen, 1982 и многие др.), так как позволяет повысить остроту зрения на несколько строк. Об эффективности этого метода свидетельствует тот факт, что он очень широко применяется уже более 200 лет, но у метода заклеек есть и нежелательные стороны: большая длительность лечения (многие месяцы, иногда больше года; Stewart et al., 2002 и др.) и снижение уровня работы бинокулярных функций. Кроме того, после такого «пассивного» лечения (очки + заклейка) уже через год у многих детей (40-48%) острота зрения снижается (Ciuffreda et al., 1980 и др.).

Так как дети были направлены в наш кабинет офтальмологами, то к моменту начала лечения они уже несколько месяцев постоянно носили очки. Кроме того, некоторым детям врачи рекомендовали проводить заклейку лучшего глаза в домашних условиях. При повторном обследовании детей перед началом тренировок мы не обнаружили улучшения остроты зрения по сравнению с показателями в выписках от офтальмолога. Это может свидетельствовать о том, что или родители не регулярно выполняли назначение врача, или срок 1-2 месяца недостаточен для получения положительного результата лечения методом заклеек.

Идея использования перцептивного обучения, как потенциального способа лечения амблиопии, была высказана давно Ф.Кэмпбеллом с соавторами (Campbell et al., 1978), но в клинической практике этот метод начали применять лишь после того, как была показана и доказана пластичность мозга человека (Buonomano, Merzenich, 1998 и др.). Было показано, что благодаря пластичности мозга перцептивное обучение может повысить и контрастную чувствительность, и остроту зрения даже у взрослых пациентов с амблиопией (Polat et al., 2004).

В специализированных детских садах для детей с нарушением зрения тифлопедагоги и учителя-дефектологи, осуществляющие дефектологическое сопровождение детей с амблиопией, проводят с ними зрительную работу на близком расстоянии, требующую концентрации внимания на мелких деталях объектов. На занятиях, при использовании печатных пособий и специальных игр, детей обучают методам анализа зрительных образов и приемам развития когнитивных зрительных функций. Это важная и кропотливая работа, но отведенного для индивидуальных занятий времени недостаточно для выполнения большого количества упражнений (сотен или тысяч), способных привести к изменению функционирования зрительных центров мозга.

Очень удобным способом проведения перцептивного обучения, безусловно, являются компьютерные тренировки с помощью специальных интерактивных программ, позволяющих: (1) генерировать неограниченное множество самых разных качественных изображений, (2) быстро изменять их параметры, (3) моментально производить смену предъявляемых стимулов, (4) осуществлять звуковую обратную связь, (5) изменять цвет, (6) обеспечивать движение стимулов, (7) сохранять результаты, (8) проводить моментальную обработку результатов и представлять их в табличной и графической форме и т.д. При таких больших возможностях медработник или педагог, проводящий занятие, всегда может индивидуально подобрать начальные условия тренировки, обеспечивающие успех ребенку с любой степенью патологии. Наличие обратной связи, игровой характер и динамичность программ, а также возможность самостоятельно управлять тренировкой поддерживают заинтересованность в лечении и повышают самооценку ребенка. Кроме того, компьютерное лечение можно успешно проводить в домашних условиях.

В предыдущем эксперименте по развитию скорости локализации объектов в условиях краудинга с использованием программы «Цветок», мы показали, что в результате 10 тренировок скорость зрительного поиска и локализации объектов повышается, как у детей с функциональными нарушениями бинокулярного зрения, так и у детей с нормальным зрением (Подугольникова и др., 2007), что свидетельствует о пластичности мозга. В ходе тренировок, от ребенка требуется не только определение формы объекта, выделение его из окружения и локализации в пространстве, осуществяемые, по-видимому, в проекционной коре (поле V1), но и активная работа когнитивных функций: кратковременной зрительной памяти при поиске и сравнении объекта с целевым стимулом, концентрации внимания при быстром переключении с одного объекта на другой, выработки стратегии зрительного поиска и др. Эти действия, неизбежно, требуют участия высших зрительных центров мозга. При многократном выполнении однотипных упражнений амблиопичным глазом, пациент с помощью обратной связи учится быстро и надежно выделять наиболее информативные признаки объектов, а зрительные нейроны мозга, связанные с амблиопичным глазом начинают воспринимать поступающую от него информацию.

Для повышения остроты зрения амблиопичного глаза до показателей возрастной нормы детям потребовалось от 20 до 30 тренировок, т.е. за курс лечения ребенок совершал от 2000 до 3000 упражнений. Именно такое интенсивное обучение амблиопичного глаза при выполнении перцептивных задач приводит к повышению кортикальной активности и изменениям связей зрительных нейронов проекционной коры, частично управляемых процессами более высокого уровня. В результате, в ходе улучшения тренируемой функции - скорости локализации объектов, происходит восстановление других зрительных функций, в том числе и остроты зрения.

Наше исследование показало, что при тренировках по программе «Цветок» у детей с рефракционной амблиопией средней и слабой степени можно восстановить остроту зрения до возрастной нормы за 2-4 месяца. Это свидетельствует о том, что перцептивное обучение значительно ускоряет лечение по сравнению с методом заклеек лучшего глаза, требующим более длительного времени (от 6 месяцев до года) и псхологически негативно воспринимаемого пациентами и родителями.

Автор выражает благодарность Алексиевичу С.В. и Черкасовой Е.В. за проведение с детьми функциональных тренировок, и Гребенниковой И.А. за помощь в оформлении результатов.

Литература 

1. Подугольникова Т.А., Козлова Е.А., Носова М.Ф., Самохина Н.В. Развитие способности к зрительному поиску и локализации объектов с помощью коьпьютерой программы «Цветок» у детей дошкольного возраста с функциональными нарушениями бинокулярноо зрения //Дефектология, 2007,№ 2, 67-76.

2. Подугольникова Т.А., Носова М.Ф., Козлова Е.А. Панкова Е.Ю. Развитие зрительного внимания у детей старшего дошкольного возраста с нарушениями зрения // Дефектология, 2009, N 4, 65-72.

3. Подугольникова Т.А., Носова М.Ф., Козлова Е.А., Панкова Е.Ю. Эффективность использования интерактивных компьютерных игр для развития кратковременной зрительной памяти при идентификации объектов // Дефектология, 2010б, № 2, 47-56.

4. Buonomano DV, Merzenich MM. Cortical plasticity: from synapses to maps // Annual Rewiew of Neuroscience, 1998, v. 21, 149-186.

5. Campbell FW, Hess RF, Watson PG, Banks R. Preliminary results of a physiologically based treatment of amblyopia // Br. J. Ophthalmol., 1978, v. 62, 748-755.

6. Ciuffreda K.J., Goldner K., Connelly R. Lack of positive results of a physiologically based treatment of amblyopia // Br J Ophthalmol., 1980, v. 64, 607-612.

7. Flynn J.T., Cassady J.C. Current trends in amblyopia therapy // Ophthalmology, 1978, v. 85, 428-450.

8. Giaschi E.D., Regan D., Kraft S.P., Kothe A.C. Crowding and contrast in amblyopia // Optom Vision Sci., 1993, v. 70, 192-197.

9. Levi DM, Li RW. Perceptual learning as a potential treatment for amblyopia: a mini-review // Vision Res., 2009, v. 49, 2535-2549.

10. McKee S.P., Levi D.M., Movshon J.A. The pattern of visual deficits in amblyopia // Journal of Vision, 2003, v. 3, 380-405.

11. Polat U., Ma-Naim T., Belkin M., Sagi D. Improving vision in adult amblyopia by perceptual learning // PNAS, 2004, v. 101, 6692-6697.

12. Repka M.X., Ray J.M. The efficacy of optical and pharmacological penalization // Ophthalmology, 1993, v. 100, 769-774.

13. Sen D.K. Results of treatment of anisohypermetropic amblyopia without strabismus // Br J. Ophthalmol., 1982, v. 66, 680-684.

14. Simmers A.J., Gray L.S., McGraw P.V., Winn B. Functional visual loss in amblyopia, and the effect of occlusion therapy // Invest Ophthalmol Vis Sci., 1999, v. 40, 1859-2871.

15. Stewart C.E., Fielder A.R., Stephens D.A., Moseley M.J. Design of the monitored occlusion treatment of amblyopia study (MOTAS) // Br J Ophthalmol., 2002, v.86, 915-919.

16. Weiss A.H., Kelly J.P. Spatial-frequency-dependent changes in cortical activation before and after patching in amblyopic children // Invest Ophthalmol Vis Sci., 2004, v. 45, 3531-3537.