儿童近视全球大流行，除了户外，我们还能怎么办？|《自然》长文

来源 | 自然系列（id:nature-portfolio）

原文作者 | Elie Dolgin

新冠疫情不仅重塑了儿童学习和看待世界的方式，也重塑了他们眼球。

随着现实的教室和操场被虚拟课堂和数码设备取代，儿童盯着屏幕等近处物体的时间激增，户外活动的时间则剧减。这给儿童造成了解剖学上的显著变化：为了更适应近距离视物，他们的眼球拉长了。

从欧洲到亚洲，各个地区的研究都显示了同样的变化。香港的一项分析甚至报道，与新冠疫情前相比，六岁儿童病理性眼球拉长的发生率几乎翻了一番[1]。

眼球拉长可以增加近处的物体在视网膜（眼球后壁的感光层）上的成像清晰度，但也会使远处的物体变得模糊，从而导致近视症状。尽管佩戴眼镜一般能缓解症状，比如让儿童能看清远处的黑板或文字，但重度近视可能会导致更严重的并发症，如视网膜脱离、黄斑变性、青光眼，甚至永久失明。

早在新冠疫情之前，近视率就在迅速攀升。一个在2015年左右被大量引用的预测认为，到本世纪中叶，近视将影响世界一半的人口（见“攀升的患病率”），使近视发病率在不到40年内翻一倍[2]（见“影响所有年龄段”）。现在看来，先前看似惊人的预测还是太保守了，印度蒂鲁内尔维利Aravind眼科医院的小儿眼科医生Neelam Pawar说：“我觉得近视发病率不会翻一倍——它会翻两倍。”

科学研究已经提出了一种简单的近视控制方案：在童年阶段增加户外活动——这一阶段也是眼球结构最容易改变的时期。

来自东亚的随机试验表明，每天增加1小时左右的户外活动就可以显著减少近视的发生率[3,4]。但要坚持户外活动却困难重重，尤其是在强调学习成绩的社会背景下，或在缺乏安全绿地的城市地区。

“让孩子们出去玩是件难事。”在中国工作近20年的英国贝尔法斯特女王大学的眼科医生Nathan Congdon说。

因此，研究人员正在努力将外界引入室内——玻璃教室、特殊照明装置、自然主题的壁纸和发光眼镜——这些干预措施不需要过多改变儿童行为、教育体系或育儿方式。他们还在探索其他基于光照和药物的干预措施。

其中一些方法看上去颇有希望，但在检验它们时却遇到了困难：研究人员还不完全理解户外活动有助于预防近视的原因。临床试验仍处于起步阶段，许多动物研究尚无定论。

加州大学伯克利分校的验光师Christine Wildsoet表示，更深刻的理解将有助于科学家开发更好的疗法。“因为一旦我们知道哪些是关键，”她说，“就可以把其中一些引入室内。”

在眼睛发育过程中，它会不断根据某些视觉信号来微调其形状。如果这些信号表明眼睛太短，它就会拉长以使物像聚焦。相反，如果眼睛变得太长，它会收到“停止”信号，这是预防近视的关键。

这些停止信号的来源一直是近视研究界争论的主题。在猴子、树鼩和鸡等常见的近视研究动物模型中，研究指出眼球后部释放的神经递质多巴胺可能是诱发因素。据信，日照充足、高光照水平的环境会诱发这种神经递质水平升高。

但另一种理论认为，户外活动的保护性效益可能与光线关系较小，而更多地与不同视觉环境中视网膜感知到的模糊模式有关。

户外的视觉景观丰富而有质感，其中各种元素通常距离眼睛非常远，各种细节更容易融合成统一图像。这样的焦距统一性告诉眼球停止生长，爱尔兰都柏林眼科研究中心的小儿眼科医生Ian Flitcroft说，“一个有效的停止信号是整个视网膜能看到一个清晰的图像。”

相比之下，室内空间充满了各种距离的物体，周围是通常缺乏细节的平坦墙壁。这种环境要求眼球不断调节焦距，根据Flitcroft的说法，这使视网膜丧失了调控眼球健康生长所需的停止信号。

户外活动的好处包括明亮的阳光，广阔空间中丰富的视觉体验，还包括体育锻炼和提升幸福感。但只有少数地方设法鼓励儿童进行更多的户外活动。

2010年，中国台湾的公共卫生官员推出了“天天户外活动120”计划，意即鼓励每天至少两小时的户外活动。该计划因成功遏制当地迅速增长的近视率而受到广泛认可[5]。

尽管在新冠疫情期间台湾地区的近视病例略有增加，但据高雄长庚医院的视网膜外科医生兼近视专家吴佩昌编制的数据，这一增长远小于当时东亚其他地区观察到的增长。此外，户外活动计划并未明显影响学生在数学、阅读或科学方面的考试成绩，它们仍然保持在世界最高水平。

对于一些人来说，这里的信息很明确：对于增加户外时间，“大规模推广目前看上去是可行的，并很可能会成功”，澳大利亚堪培拉国立大学的近视研究员Ian Morgan说，前提是更多的政府愿意为此调整他们的教育议程。

但直到那时，台湾地区仍是一个例外。近视率居世界最高的亚洲其他地区尚未看到类似的大规模成功，大多数地区仍优先考虑治疗近视而不是预防近视的公共卫生措施。“目前确实有很多强调临床干预措施。”Morgan说。

这促使许多眼科专家开始探索在室内条件下模拟户外活动的效果。

许多方案都围绕照明。2015年的一项研究发现，给教室配备比通常更亮的天花板灯具以及加强版黑板灯，显著减少了中国东北地区中小学近视发生率——发病率在一年内从10%下降到仅4%[6]。

另一些方案则强调将更多自然光引入学习环境，使用玻璃和钢材创建“明亮教室”。这得到了学生和教师的高度赞扬[7]。但据在中国南方领导这一工作的Congdon说，高昂的建造成本，加上2008年大地震后制定的严格建筑规范，使得这一概念显得不切实际。

另一种替代方案是将光直接传递到眼球内——尽管研究人员对于哪种光波长最有益及其相关机制仍存在争议。

在澳大利亚，研究人员进行了试点，使用专门的“光疗”眼镜发出蓝绿色光，这是天然太阳光谱的成分之一。尽管这些设备旨在缓解时差反应并改善睡眠质量，但这些设备——让人联想到《星际迷航》（Star Trek）中的面罩形护目镜——在控制近视方面也初见曙光，能诱使眼球短暂出现某些减少近视风险的参数变化。不过长期效果尚不明确，领导相关研究[8]的澳大利亚布里斯班昆士兰理工大学验光师Scott Read说，“但这个方向肯定有前景。”

在其他地方，位于柏林的医疗设备公司Dopavision正在试验一种虚拟现实头戴设备，该设备会将短波蓝光投射到“盲点”——即视网膜与视神经的连接点。在兔眼中，这种疗法显著提高了多巴胺水平——这种分子效应可能解释了为什么在试点临床试验中，这种治疗表现出了限制眼球拉长的潜力。同一平台更大规模的临床试验正在欧洲进行，受试儿童会戴着这些头戴设备玩电子游戏。

一些研究甚至认为更短波长的光是控制近视发展的关键因素。基础研究发现，紫光照射可以减缓或预防小鼠[9]和雏鸡[10]的近视进展。为了检验这一想法，东京庆应义塾大学医学部的眼科医生设计了两项随机试验，让6至12岁的近视儿童每天花几个小时，佩戴能让更多紫光透过[11]或眼镜框能发射紫光的特殊眼镜[12]。然而，即使在佩戴这些特殊眼镜数月甚至数年后，这种治疗对儿童眼球的生长轨迹几乎没有影响。

在俄亥俄州辛辛那提儿童医院医学中心，研究视觉系统的生物学家Richard Lang参与了庆应大学的研究，他认为他知道这些眼镜未能产生效果的原因。

庆应大学的研究人员选择的波长——在360到400纳米之间——是基于小鼠的研究，但人眼可能根本不会对这部分光谱产生反应。Lang和他的合作者——阿拉巴马大学伯明翰分校的生物工程师Rafael Grytz通过研究树鼩——它们的视觉比小鼠更接近人类——发现它们过滤掉了大部分波长短于400纳米的紫光。

如果人眼也以相同方式过滤线，那就可以解释为什么庆应大学的紫光眼镜几乎没有影响。使用稍长的波长——约420纳米，Lang 和Grytz在树鼩中再现了紫光的保护作用，他们预计在人类身上也会观察到类似的效果。

Grytz谈到未发表的树鼩数据时说，“基于这种精确的波长敏感性，我认为紫光可能是解决问题的关键，甚至会永远改变近视的治疗和预防。” Grytz对这一前景深信不疑，甚至为自己8岁的女儿安装了一盏紫光灯来帮助她控制近视发展。在辛辛那提儿童医院，Lang和他的同事正通过随机试验测试类似的照明系统。

然而，目前全球最受人瞩目的光学疗法使用的波长却在可见光谱的另一端。这种治疗名为重复低强度红光治疗，使用一种看起来类似显微镜的台式设备，直接向使用者的眼睛发出低强度、长波长的激光。

这种疗法最初是针对另一种眼病而开发的，据信它通过增强眼球内的血流起作用——这种机制完全不同于诱导多巴胺的自然阳光照射。

中国试验数据显示这种疗法在控制和预防近视方面也有潜力。在上海的十所小学进行的一项为期一年的研究中，研究人员发现，近视患病风险高的儿童每天接受两次、每次三分钟的红光疗法，每周五天，其发生近视的概率是未治疗的儿童的一半[13]。

“如果我们进行这种红光干预，近视患病率将随时间大幅降低。”香港理工大学的眼科学家何明光说道，他共同领导了上述研究。他也是位于澳大利亚南亚拉的红光治疗仪的头部制造商——Eyerising International的联合创始人兼首席医疗官。

全世界，主要是在中国，有数万甚至数十万的儿童每天早晚各使用三分钟红光设备，以缓解他们的近视。“这就像每天刷两次牙一样。”中国福州东南眼科医院的眼科医生Kaikai Qiu说道。

家庭通常每天花几美元租用该设备，并在家中进行治疗。但要让红光疗法真正成为广泛预防近视的可行公共卫生选项，这项技术必须变得更容易获取，Congdon说。“我们需要一个基于学校的解决方案，”他说，“如果不能在学校实施，它就不能解决社会问题。”

一名12岁女孩在使用红光治疗仪后出现了视网膜损伤，让近视专家对其安全性提出了担忧[14]。“技术规格令人担忧，”德克萨斯州休斯敦大学视光学院的视觉科学家Lisa Ostrin说道，她今年早些时候作为共同作者撰写了一份报告，指出该疗法可能对眼睛造成热损伤[15]。

但《自然》采访的支持者认为这种疗法是安全的——Congdon和他的合作者还计划在学校试点该疗法。试验即将在新加坡的学前班和香港的小学中开展。

还有一种正在加速发展的预防措施——一种叫做阿托品的药物。与一些光照疗法类似，这种治疗也以多巴胺为作用标靶。去年，香港的研究人员报告，含有阿托品的眼药水可以减少近视的发病率[16]。这种药物已经被广泛用于控制近视进展，并且通常副作用较少。不过，对于一种预防性治疗，即使是轻微的耐受性问题也可能影响一些人的接受意愿。

与此同时，在中国西南边陲云南省的小学生中进行的研究指出了一种截然不同方法来模拟户外环境。这种方法不依赖光线，而是再现了能促进视网膜聚焦的自然视觉环境。

在丽江市的九个教室中，由中国长沙爱尔眼科医院的眼科医生蓝卫忠带领的团队在教室中引入了定制的壁纸，再现了自然公园的视觉复杂性和空间特性，包括树木、欢腾的狗、振翅的麻雀和飘忽的蝴蝶。天花板被漆成蓝天，配上白云、成群的海鸥、漂浮的气球和一只风筝[17]。蓝卫忠说：“我尝试让整个环境很有趣。”

蓝卫忠计划今年晚些时候在中国三亚举行的国际近视会议上公开一项未发表的研究。他们发现，在这些“户外景观教室”中待了一年的孩子，眼球拉长的程度远小于在普通白墙教室中学习的孩子。他说，这种方法还具有易于实施的优点，并表明“光线并不是户外暴露有益的唯一原因”。

随着众多疗法的证据堆积如山，研究人员又面临着优先选择哪种方案的抉择。他们也可以选那个便宜又有效的非临床选项：鼓励更多的户外活动。

美国国家科学、工程和医学院近视共识研究委员会的共同主席，约翰斯·霍普金斯大学的健康经济学家Kevin Frick表示：研究人员和公共卫生官员需要决定是否将资源用于模拟户外环境。“或者我们要不要采取简单得多的方案，”他问道，“想点有用的办法吸引孩子们走出户外？”

“我们社会正面临一个重大抉择，”Frick说，儿童视力健康已然岌岌可危。

参考文献：

1.Zhang, X. J. et al. JAMA Netw. Open 6, e234080 (2023).

2.Holden, B. A. et al. Ophthalmology 123, 1036–1042 (2016).

3.He, M. et al. JAMA 314, 1142–1148 (2015).

4.Wu, P.-C. et al. Ophthalmology 125, 1239–1250 (2018).

5.Wu, P.-C. et al. Ophthalmology 127, 1462–1469 (2020).

6.Hua, W.-J. et al. Ophthalmic Physiol. Opt. 35, 252–262 (2015).

7.Zhou, Z. et al. PLoS ONE 12, e0181772 (2017).

8.Read, S. A. et al. Sci. Rep. 8, 8200 (2018).

9.Jiang, X. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 118, e2018840118 (2021).

10.Torii, H. et al. EBioMedicine 15, 210–219 (2017).

11.Torii, H. et al. J. Clin. Med. 11, 6000 (2022).

12.Mori, K. et al. J. Clin. Med. 10, 5462 (2021).

13.He, X. et al. JAMA Netw. Open 6, e239612 (2023).

14.Liu, H., Yang, Y., Guo, J., Peng, J. & Zhao, P. JAMA Ophthalmol. 141,

693–695 (2023).

15.Ostrin, L. A. &, Schill, A. W. Ophthalmic Physiol. Opt. 44, 241–248 (2024).

16.Yam, J. C. et al. JAMA 329, 472–481 (2023).

17.Yi, X. et al. Optom. Vis. Sci. 100, 543–549 (2023).