摘 要： 视敏度即视力,包括静态视敏度和动态视敏度,在日常生活和运动中起到重要作用。如何预防和降低青少年近视率已引起了国家各层面的重视,其中,加强体育锻炼,保证学生体育活动时间成为重要对策之一。目前国内外的相关和干预研究结果发现,经常参加体育运动的个体视敏度较好,且适度的运动训练能够改善个体的视敏度,但同时改善效果会受到个体差异和实验装置的影响。体育运动能够改善视敏度可能是由于晶状体和睫状肌不断的运动调节,提高了个体追踪目标的能力,从而缓解视疲劳,降低近视率。今后该领域应进一步关注静态和动态视敏度的结合、其他影响因素的控制、运动训练效果的保持效应以及认知神经机制等问题。
关键词： 运动; 近视; 静态视敏度; 动态视敏度;
Abstract： Visual Acuity(sight),including Static Visual Acuity and Dynamic Visual Acuity,plays an important role in our daily life.How to prevent and reduce the myopia rate of adolescents has attracted the attention of the country.One of the important measures is to strengthen physical exercise and ensure students' time of sports.The studies of correlation and intervention have found that the better visual acuity for those who exercise regularly,and the moderate sports training can improve individual's visual acuity,which would be influenced by individual's difference and laboratory equipment.The reason that physical exercise can improve visual acuity may be due to the continuous movement of the lens and ciliary muscles,which improves the ability of individuals to track targets,thereby relieving individual visual fatigue and reducing myopia.Future research should focus on the combine of Static Visual Acuity and Dynamic Visual Acuity,control of other influencing factors,the retention time of sports training effect and the cognitive neural mechanism.
Keyword： Sports; Myopia; Static Visual Acuity; Dynamic Visual Acuity;
视敏度即通常所说的视力,在我们日常生活中起到重要作用[1,2]。近年来,我国学生的近视率越来越高。新华网2017年6月份报道:“我国青少年近视率居世界第一,中国近视患者人数达6亿之多,几乎占到中国总人口数量的50%[3]”。2018年7月教育部发布的《中国义务教育质量检测报告》也指出:“学生视力不良问题突出,四年级、八年级学生视力不良检出率分别为36.5%、65.3%[4]”。这一现实已引起了国家各层面的重视,如***总书记作出重要指示:“我国学生近视呈现高发、低龄化趋势,严重影响孩子们的身心健康,这是一个关系国家和民族未来的大问题,必须高度重视,不能任其发展[5]”。教育部和各级政府相应部门均在积极探索应对措施,其中,保证学生体育活动时间成为重要的对策之一(见《综合防控儿童青少年近视实施方案》(征求意见稿))[6]。在此,本文对国内外体育运动和视敏度的研究进行了整理和分析,以期该领域的研究成果能更好地应用于改善学生视力的实践中。同时也为这一领域的学术研究提供新的视角,进一步推动这一领域的学术研究,为教育实践中保护、改善学生视力提供更多更科学的手段。
视敏度(视力)是指个体分辨物体细节的能力,一般分为静态视敏度(static visual acuity, SVA)和动态视敏度。静态视敏度是物体处于静止状态时,个体对其细节等信息进行识别的能力,一般常规的视力检查通常考察的是静态视力[7]。如通常采用Landolt环C或E型作为目标,要求个体判断目标的朝向,以此评估静态视力的水平。动态视敏度是指观察者与目标之间存在相对运动时,观察者能够区分物体关键细节的能力[8,9],即个体对运动物体细节信息的辨别能力。根据目标物的移动方向,动态视敏度又分为DVA (dynamic visual acuity)和KVA(kinetic visual acuity)[10]。KVA和DVA非常相似,即都是指个体检测运动目标细节的能力。不同的是,在DVA中,目标在曲面屏幕上水平运动,眼睛左右同步移动,要求被试识别水平移动的物体,视网膜上目标大小的视觉图像不变[8]。目前用于评估DVA的最广泛的方法是采用Landolt-C、snellen-E或Gabor波作为刺激物[9]。而KVA中是目标从远到近的接近被试,眼睛逐渐会聚(转向),目标在视网膜上的视觉图像随着目标的接近而变大[11,12]。关于动态视敏度与静态视敏度之间的关系,目前尚未得到一致结论。一些研究者认为二者之间存在显着的相关[13],而一些研究认为二者不存在显着相关[8,14]。下面分别就文献中这两类视力和体育运动的关系进行分析整理。
1、 体育运动和静态视敏度研究现状
1.1、 相关研究
一些研究通过横向调查或纵向追踪的方法,发现体育运动对静态视敏度可能有促进作用[1,15,16,17]。如江小春考察了不同体育项目(田径、武术、健美操、篮球、羽毛球、乒乓球和其他)对视力的影响,研究选取体育学院学生500名为调查对象,将问卷调查与视力情况(数据是来自校医务室体检数据,采用全国统一的“E”字形标准对数视力表进行测量)进行结合。结果发现,运动年限越长,近视患者的人数越低;参加武术运动近视患病率最高,参加乒乓球运动近视患病率最低[1]。梁丽琼在研究中对学生视力进行了连续3年的追踪调查,结果发现,与偶尔参加体育锻炼的学生相比,经常参加体育锻炼的学生视力低下率显着较低[15]。王纯的调查研究发现,通过一定时间的适宜运动,假性近视是能够得到改善的[16]。胡朝霞的研究中选取了3个群体的被试:乒乓球协会的学生、业余时间参加其他体育项目的学生和业余时间没有参加体育锻炼的学生,对所有被试进行两个学期的追踪调查,结果发现,乒乓球运动对于大学生视力的改善具有积极的促进作用[17]。
1.2、 干预研究
有研究通过干预的方法,发现体育运动训练能够提高个体的静态视敏度[18,19,20]。如郭晓平等人以初中生为被试,随机抽取30名男生进行2年有规律的乒乓球运动训练(每周3次,每次2h),另外选取30名男生作为对照组。两组被试实验前的视力采用统一的《视力体检表》进行测试,发现不存在显着差异。训练后再次进行视力测试的结果发现,与对照组相比,训练组被试的左眼和右眼视力均有所提高,表明乒乓球运动可以很好地预防初中男生视力的下降[18]。胡朝霞的研究考察了不同体育项目对小学生视力的影响,研究中选取了120名小学生,随机分配到乒乓球组、篮球组和中长跑组,对3组被试进行每周4次,每次不低于1.5h的训练,持续两学期。训练前后测查了学生的视力情况,结果发现,3种运动对于学生视力的改善均有促进作用,其中乒乓球运动的改善作用最为显着[19]。刘东波和沙鹏的研究以高校退休教职工为被试,实验前对视力进行测试,接着对实验组被试进行每周3次、每次90min的中等强度的乒乓球训练,持续1年后再次检测视力,结果发现,训练组视力改善显着高于对照组,表明运动训练有助于防止老年人视力减退[20]。
2、体育运动和动态视敏度研究现状
2.1、 相关研究
上述研究发现,体育运动能够提高个体的静态视敏度。然而,我们生活中视知觉的刺激不仅有静态的,还有动态的,如人行道上的行人或是公路上行驶的机动车,这使得利用SVA评估视觉功能缺乏一定的生态效度[9]。在运动领域中,尤其是一些球类运动,动态刺激的知觉更为频繁。运动员必须在有限的时间内检测到快速移动的刺激并尽快做出反应才有机会赢得一分[9]。目前,这一主题的数据主要源于运动员与非运动员之间动态视敏度差异的研究[9,21,22,23,24,25]。研究发现,与非运动员相比,棒球、网球等运动员通常表现出较好的DVA[26,27]。如Mui?o和Ballesteros的研究考察了男性空手道和柔道运动员与非运动员动态视敏度的差异,结果发现,运动员比非运动员具有更好的DVA[9]。Uchida等人以8名棒球运动员和8名相匹配的非运动员为被试考察动态视敏度,结果发现,与非棒球运动员相比,棒球运动员在较短的时间内能以更快的眼球运动获得较高的DVA,表明棒球运动员具有较好的DVA[27]。Millslagle分别对16名经验不足和16名经验丰富的女性垒球运动员的动态视力进行了研究,发现经验丰富的运动员比没有经验的个体具有更好的动态视力[24]。高雅萍的研究对比了不同等级球类运动员与非运动员的视觉功能,结果发现,初级运动员通常比非运动员有较好的动态视敏度,但高级运动员和初级运动员之间并没有显着差异[23]。
2.2、 干预研究
目前,关于体育运动对动态视敏度的干预研究并未得到一致结论。部分干预研究结果[11,28]与上述相关研究结果一致,提示运动有助于动态视敏度的改善。如Millslagle等人考察了运动过程中动态视敏度的变化,他们选取了11名女大学生和11名男大学生作为被试,这些被试每周骑自行车的次数少于2次。实验要求被试在Monark 818功率自行车上进行运动,运动负荷包括个体最大心率的30%、60%和90%3种,每种负荷各运动10min,不同负荷运动间有休息间隔。结果发现,被试在运动过程中的视敏度高于休息状态的,并且随着运动负荷的增加,视敏度逐渐更加精确[11]。
然而,也有研究发现运动可能并不影响个体的动态视敏度[21,25,29]。如Edgar等人在研究中选取了板球运动员和从不参加这项运动(或其他要求手眼协调的运动,如网球、冰球等)的个体为研究对象,初次测试发现板球运动员和非板球运动员的DVA不存在显着差异。之后被试可以根据个人意愿,选择是否参加训练。其中10名被试(8名板球运动员和2名非板球运动员)愿意继续参加训练,而剩余20名不参加训练的被试(4名板球运动员和16名非板球运动员)作为控制组。通过训练(DVA的重复测量,共2次,每次20min)发现,板球运动员和非板球运动员的DVA均有所改善[21]。研究者认为,该研究之所以与之前研究结论不一致,主要是由于个体差异的影响[21]。首先,前测中之所以没有发现运动员和非运动员DVA之间的差异,可能与被试的选取有关。之前研究多选取大学生运动员或有卓越能力的运动员为被试[23,27],而该研究中的板球运动员部分来自奥克兰19岁以下的冬季发展训练队,而剩下的被试则是研究者所认识的打板球的朋友,非运动员则为大学中的老师和学生组成[21]。因此,与之前研究中的运动员被试相比,该研究中的运动员群体大部分为非专业者,接受的专业训练可能相对较少,并且水平不一致,使其在追踪快速运动的球时未能达到较高水平,因此未能发现运动员与非运动员之间动态视敏度的差异。另外该研究中的样本量也相对较少,这也是影响实验结果的原因之一。其次,在训练过程中,训练组包括10名被试,8名板球运动员、2名非运动员,而控制组包括20名被试,4名板球运动员、16名非运动员。训练组被试与控制组被试无论是在人数上,还是在被试类型上,均未能做到很好的匹配,因此两组被试间的个体差异会对结果造成一定的影响。另外,该研究中的呈现装置和之前的研究也有所不同,之前多数研究在考察DVA时,均采用的是两边为曲面的屏幕[22,27,30],而Edgar等人研究中的屏幕为平面,与曲面屏幕相比,平面屏幕可能使得目标在开始呈现和呈现结束这两个位置(两端)上相对模糊,从而影响被试的识别[21],因此呈现装置的不同可能也是导致该研究和之前研究结论不一致的原因。
3、 改善原因
如前所述,目前多数研究均证明了体育运动能够促进个体视敏度的改善,其中球类运动,尤其是乒乓球运动对视敏度的影响相对较大[18,19,20]。那么,为什么球类运动能够更好的促进视力改善呢?研究者认为,在球类运动中,球的运动速度快,运动轨迹变化多端,需要眼睛始终跟随着球的运动轨迹,以便快速地做出合理的反应[1]。其中,乒乓球的往返、落点和旋转变化较多,这就要求个体时刻调节晶状体的屈光度,从而使晶状体和睫状肌不断进行收缩、放松,进而能够促进血液循环,缓解眼睛疲劳,使视力得到改善[18]。
同样,一些研究表明,运动员的优势DVA反映了他们能够通过适当的眼球运动来追踪运动物体的优势能力[30,31,32,33]。Quevedo-Junyent等人指出,运动员通常经历了严格的学习和训练,如通过不断练习使用视觉追踪一个移动的球,从而改善视觉技能[33]。Jafarzadehpur和Yarigholi的研究中指出,在球类运动中,个体需要观察并预测球的轨迹、对手的击球方向、对手的击球动作以及对手的比赛模式等,因此涉及到视觉搜索行为。在不断变化的动态环境中,个体需要有效的对目标进行视觉搜索,经过长期的练习,可能会使个体追踪运动目标的能力提高,从而改善了DVA[34]。
Uchida等人的研究中,选取8名男性棒球运动员和8名男性非运动员,以Landolt-C为材料,被试以迫选的方式判断间隙的方向(上、下、左或右),实验分为两个条件:第一个条件为自由眼动条件,即允许被试移动眼睛;第二个条件为固定条件,即在有限的范围内出现移动目标,要求被试注视中央目标。结果发现,在自由眼动条件下,运动员的DVA优于非运动员,但在固定注视条件上各组间无显着差异。因此,该结果表明,运动员具有较好的DVA,主要是由于他们用眼睛追踪运动目标的能力较高,而不是运动改善了视网膜上的运动图像[30]。
4、 结语
综上,可以发现,在研究群体上,研究对象涵盖了青少年、大学生、中老年人和运动员等。在研究结论上,国内外相关和干预研究的结果基本一致,即经常参加体育运动的个体视敏度较好,并且体育运动训练特别是动态信息丰富的球类运动能够促进个体视敏度的改善,但研究结果也会受到个体差异和实验装置的影响。此外,有研究者指出,DVA可以作为临床上的评估工具,用来评估中央和外周视觉功能的完整性,以及视觉和眼动神经间的协调性。因此,这不仅为近视个体选择体育运动改善视力提供了一定的科学依据,也可应用于临床上的评估。然而目前该领域的研究中,仍存在一些问题需要今后进一步的关注。
首先,目前国内的研究中,多数研究考察了体育运动对个体静态视敏度的影响,而动态视敏度则几乎很少涉及。孙运峰的研究指出,SVA并不能代替DVA,对于海军飞行员,当DVA降低时,会对飞行安全造成潜在威胁。DVA能够帮助我们快速识别运动的物体,在运动生活中同样起到重要作用。因此,未来国内研究有必要关注动态视敏度的测量,在考察运动对静态视敏度影响的同时,也对动态视敏度进行考察,以从多方面、多角度评估运动训练对个体视敏度的影响。
其次,目前一些研究中,研究者并没有有效控制其他影响个体视敏度的因素,如青少年的作业时间、电子产品(手机、电脑)的使用时间等。如当被试在这些因素上存在较大的个体差异时,会使已有的研究结果发生混淆。此外,在运动训练的干预研究中,当训练组个体在运动之外过多的使用手机、注视电子屏幕时,也可能会使已有的训练效果减弱。因此,在今后的研究中,研究者应严格控制其他额外因素,尽量使得不同组别之间的被试在其他方面相匹配,以精确考察运动训练所起到的作用。
再次,在运动训练的研究中,多数研究只考察了运动训练后的即时效果,而较少关注训练效果的长期效应。因此,在未来的干预性研究中,应进一步结合追踪的研究方法,探讨运动训练对视敏度改善的保持时间,以试图寻找到能够长期改善视敏度的运动方法。
最后,在机制研究上,现有研究没有深层次地探讨这类经验或练习对视力改善的认知神经机制。研究发现,外侧膝状核的大细胞层负责运动知觉和对比,小细胞层对视敏度和颜色知觉很重要,因此,DVA反映了这两种视觉通路之间的相互作用。今后的研究需进一步明确视敏度的提高究竟是加强了某一皮层或通道的有效性,还是增强了不同通路间的联结。同时,可借助现代脑成像技术,探讨与视敏度改善相对应的脑结构和功能层面上的变化。
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