西班牙格拉纳达大学科学院光学系CLARO（视光研究的临床和实验室应用）研究小组，美国新英格兰视光学院，西班牙康普顿斯大学光学与视光学院眼部制药研究小组发表在视光学与视觉科学期刊的一份文献。
摘要
意义
我们的研究结果显示，调节功能和隐斜量的大小有显著的日变化。因此，当在临床或实验室环境中比较视觉测量时，建议在一天中的同一时间(±1小时)进行视觉检查。
目的
本研究的目的是评估在一天中三个不同时间的调节、双眼聚散和瞳孔尺寸。
方法
共20名大学生(22.8±2.1岁)参加本研究。参与者在三个不同的天每2小时访问一次实验室(上午9:00至11:00;下午2时至4时;晚上7时至9时)。采用临床验光程序测量双眼聚散和调节功能，使用WAM-5500自动验光机评估双眼条件下的调节反应和瞳孔功能。
结果
右眼和左眼的调节幅度在时间间隔上差异有统计学意义(P = 0.001和P = 0.02)，上午和下午的调节幅度高于晚上。参与者在上午接受评估时比在傍晚接受评估时(分别为P = .02和P = .01)，在下午接受评估时比在傍晚接受评估时(P = .02)，在远距离接受评估时(P = .02)。调节反应强度在早晨较高，在500 cm (P < .001)、40 cm (P = .05)和20 cm (P < .001)时逐渐降低。其他变量均无统计学显著差异。
结论
本研究显示一些调节和双眼聚散参数的日变化很小，但对瞳孔反应没有影响。这些结果与眼科保健专家在进行重复调节或双眼聚散测量时特别相关。然而，日变化不大，可能不会影响常规的视轴矫正检查。
昼夜节律在决定整体健康和生理稳态中起着主导作用，它们被定义为24小时周期后的身体、心理和行为变化。视交叉上核位于下丘脑前部，作为主生物钟，负责多种身体功能的时间组织。昼夜节律是由光-暗之间的过渡而同步的。具体来说，光的非视觉信息是由本质上感光的视网膜神经节细胞检测到的，它通过谷氨酸能突触通过视网膜丘脑束投射到视交叉上核的神经元，最终投射到松果体。
相当数量的生物过程(例如，睡眠和食物摄入、体温、心率和激素释放)已显示出昼夜变化，并在一天中经历波动。此外，不同的眼部生理过程揭示了有助于优化视觉功能的日变化。例如，眼压、巩膜和脉络膜厚度以及眼轴长度的日变化已被观察到，这些日变化与眼睛生长和近视的控制有关。此外，视网膜活动和角膜的曲率，厚度，地形和像差已被证明是由昼夜节律调节的。
视交叉上核与周围组织之间的关系通过自主神经系统发生，涉及交感神经和副交感神经。事实上，自主神经系统影响许多眼部功能，包括瞳孔直径和调节、眼压和眼血流量。瞳孔和眼部调节由位于虹膜和睫状体的眼内肌控制，由睫状体(副交感神经节)和颈上神经节(交感神经节)的节后纤维支配。在这方面，Wilhelm等人观察到瞳孔大小不稳定性和瞳孔运动幅度在白天的变化，这表明这是由于中枢神经系统激活的波动。对于眼调节，Park等人研究了日变化对调节幅度的影响。他们以六个时间间隔测量调节振幅，观察到青少年和20岁参与者的调节振幅从下午的峰值下降，而成人(40岁)的最高调节振幅在下午早些时候获得。此外，张力性调节也受到日变化的影响。
观察近距离目标时伴有眼调节、瞳孔缩小和集合。这三种动作通常被称为近反应或近距离三联动反应，它们分别允许将近距离目标聚焦在视网膜上，增加聚焦深度，并使眼睛与近距离目标对齐。控制这些成分的神经元通路是不同的，但相互关联，并涉及自主神经系统。考虑到日变化与自主神经系统之间的联系，以及先前的研究已经观察到瞳孔和调节振幅的日变化，可能有可能发现近距离三联动的日变化。因此，本研究的主要目的是评估在一天的时间内调节和双眼聚散和瞳孔行为的变化。本研究的发现可能在实验室和临床环境中具有相关性，因为它将有助于确定本研究中评估的不同直视参数是否对日变化敏感。因此，临床医生和研究人员不应将一天中不同时间的结果误解为测量变异性，但它可能反映了近距离三联动的真实昼夜变化。
方法
参与者
22名年轻成人(平均年龄±标准差，22.8±2.1岁)参加了本研究。所有受试者均按照以下入选标准进行筛选:(1)无任何系统性/眼部疾病或可能影响视觉功能的药物治疗;(2)双眼视力≤0 logMAR，屈光矫正效果最佳;(3)使用Conlon视觉不适调查进行无症状视觉不适评分(<24);(4)无斜视、弱视、屈光手术、角膜塑形术、双眼、调节或眼球运动障碍病史。非斜视双眼、调节或眼球运动障碍疾病的存在是基于完整的验光评估(见“临床程序”小节)，并遵循Scheiman和Wick建立的诊断标准。两名受试者因不符合纳入标准而被排除(一名受试者为单眼视力降低且屈光矫正最佳，另一名受试者在Conlon调查中得分为32分)。因此，20名视力健康的受试者被纳入分析。平均±标准差等效球镜为- 0.67±1.29 D，范围为- 3.25 ~ +2.00 D。实验方案遵循赫尔辛基宣言的指导方针，并经机构审查委员会批准(机构审查委员会批准，546/CEIH/2018)。所有参与者均获得书面知情同意。
主观问卷
在每个阶段开始时，参与者完成斯坦福嗜睡量表，以检查每个时间间隔的警觉性/嗜睡水平。斯坦福睡意睡眠量表包含7个陈述，从1“感觉活跃、活力、警觉或完全清醒”到7“不再对抗睡眠，睡眠很快开始，或有像梦一样的想法”。此外，我们还要求参与者完成一个视觉模拟量表，以评估他们的主观激活水平（0，绝对未被激活；10，极度激活）和疲劳（0，绝对不疲劳；10，极度疲劳）。
临床处理
根据Scheiman和Wick的建议，检查了参与者的眼部调节度和双眼聚散度。所有测量值均在相同的光照条件下（156±5 lux）下获得。这些程序描述如下：
1.采用具有调节目标的推进法测量调节幅度，该目标由0.18 logMAR（20/30）单个字母组成，固视棒位于40 cm处，并缓慢向眼睛移动。测量的终点是第一个持续的模糊。对右眼、左眼单眼进行测试，在受试者向远处观察后，每只眼重复3次，并计算平均值。
2.采用推进法评估其近距离聚散点。目标被移得更近，直到参与者经历了目标的持续复视（破裂点），然后离开眼睛，直到单一视力恢复（恢复点）。这个过程重复了三次，检查者要求受试者在连续两次测量之间看远，然后计算出平均值。
3.使用±2.00D翻转拍和BERNELL测试编号9放置在40厘米，字母大小为20/30（Bernell VTP，Mishawaka，IN），用偏振玻璃控制抑制。+2.00D镜片被放置在参与者的眼前，参与者被要求尝试尽快使字母清晰和单一。当字母被报道为清晰时，翻转拍很快被移到负镜侧。计算病人在60秒内说出“清晰”的次数，一个完整的周期包括正镜片和负镜片均清晰看清。
4.使用改良的Thorington技术在40厘米及远处测量水平隐斜视。参与者被要求注视目标的中心，并在测量过程中尽量保持清晰。红色的马氏杆被放置在右眼上方，参与者被要求口头报告最接近红线的数字。这个过程重复了三次，检查者要求受试者在连续两次测量之间仔细观察，并计算出三次测量的平均值。
5.当被试注视一列字母(20/30)时，通过逐渐增加主视眼水平棱镜条来测量近、远距离的负和正的聚散角度，我们增加棱镜的度数，直到患者报告重影(破裂点)，然后降低棱镜的度数，直到双像可以再次融合(恢复点)。首先进行底朝内测试，避免过度刺激集合。
6.近距离立体视力采用Frisby立体测试(Clement Clarke国际有限公司，埃塞克斯，英国)。采用阶梯过程后的四种强制选择模式。参与者被要求口头说出四个正方形中哪一个包含一个看起来在不同平面上的小圆。审查员改变板的厚度(6,3和1mm)，目标方向和观看距离，以确定被试可以辨别的最小视差角(从600到5秒弧)。
客观测试
WAM-5500双目开放自动验光机（Grand Seiko有限公司，日本广岛）在高速模式下被用来客观评估调节反应和瞳孔大小的动态。WAM-5500已被临床验证，可获得调节和瞳孔大小的连续记录，灵敏度分别为0.01 D和0.1 mm。当参与者注视在20、40和500厘米的Maltese交叉方格时，连续记录调节反应（大小和变异性）和瞳孔大小。
在开始测试前，每个参与者被放置在仪器上，头部稳定在下巴托和前额托上，并与注视目标对齐，以避免离轴错误。然后，利用WAM-5500在其静态模式下测量单眼屈光值，计算调节滞后。随后，在双眼条件下测量调节反应和瞳孔大小。数据记录从优势眼，这是由卡洞法确定的。对于数据分析，距离平均值大于±3标准差的数据点被删除，因为它们是眨眼或记录误差。调节记录和瞳孔连续记录的标准差分别被认为是调节记录和瞳孔大小的可变性。来自一名参与者的调节性数据因记录失败而丢失，因此，来自19名受试者的数据被用于分析调节和瞳孔动态。
过程
参与者在三个不同的日子里每隔两小时访问一次实验室(上午9:00至11:00;下午2时至4时;晚上7时至9时)会议之间的时间间隔为2至7天。每次评估的持续时间约为60分钟，会议的顺序是平衡的，因此参与者不会以相同的顺序完成三期会议(即第一天上午，第二个晚上，第三个下午;第一个晚上，第二个下午，第三个晚上，等等)。在收集数据之前，参与者被要求在测试当天避免进行高强度的体育锻炼，并分别在24小时和12小时内不饮酒和不摄入咖啡因。在第一阶段，签署知情同意书，并进行验光检查以排除不符合纳入标准的参与者。然后，研究的主要部分开始了，除了进行评估的时间间隔之外，三个实验阶段都是相同的。在每个疗程开始时，参与者填写主观量表(斯坦福嗜睡量表和激活和疲劳水平)。随后，以随机顺序测量主要视觉参数。
统计分析
使用G* power 3.1软件(Heinrich-HeineUniversität d<s:2> sseldorf, d<e:2> sseldorf, Germany)进行先验屈光度分析以确定所需的样本量。在此计算中，我们假设中效量为0.25，α为0.05，幂为0.80，这预计需要15名参与者的样本量。主要结果测量是40 cm处调节反应的大小，其平均标准差约为0.40 D，因此，0.25的效应大小将允许捕获0.10 D的差异。证实了数据的正态分布(Shapiro-Wilk检验)和方差的齐性(Levene检验)，并且观察到无显著差异(P > 0.05)。对于临床试验分析，我们以时间间隔(上午、下午、晚上)作为参与者内因素，并考虑调节和双目收敛参数作为因变量，进行单独的单向重复测量方差分析(ANOVA)。对于客观调节和瞳孔动态测量，我们以时间间隔(上午、下午、晚上)和距离(远、40和20厘米)作为参与者内因素，进行了四个单独的双向重复测量方差分析。统计学意义为0.05，事后检验采用Holm-Bonferroni程序进行校正。通过偏ƞ2报告标准化效应量。所有统计分析均使用JASP软件(University of Amsterdam, Amsterdam, Netherlands) (jasp-stats.org)，版本0.14.1.0进行。
结果
睡意/警觉水平在不同时间间隔间无显著差异(F2,38 = 0.80, P = 0.41)，上午、下午和晚上的平均值分别为2.15±0.75、2.35±1.04和2.55±1.15。对于平均参与者价值的表述是“在高水平上运作，但不是在峰值;能够集中注意力。”同样，时间间隔对激活和疲劳感知水平的主要影响也没有统计学意义(F2,38 = 0.12, P = 0.30;F2,38 = 0.89, P = 0.30)。在早上、下午和晚上，激活水平的平均值分别为7.40±1.60、7.25±1.55和6.70±1.90;在早上、下午和晚上，疲劳水平的平均值分别为2.35±2.08、2.45±1.99和2.65±2.32。
表1和表2分别显示了不同时间间隔的临床验光测量和WAM-5500检查的描述性值和统计结果。左右眼调节幅度在时间间隔上差异有统计学意义(F2,38 = 7.57, P = 0.001，ƞ2 = 0.30;F2,38 = 4.71, P = 0.02，ƞ2 = 0.20)。事后分析显示，早晨的调节幅度更高(右眼p校正值，<.001;左眼p -矫正值，0.02)和下午(右眼p -矫正值，0.02;左眼P校正值，0.04)与夜间测量值相比(图1)。远、近水平斜视在时间间隔上差异有统计学意义(F2,38 = 5.30, P = 0.01，ƞ2 = 0.22;F2,38 = 4.93, P = 0.01，ƞ2 = 0.21)。事后分析显示，受试者在上午接受评估时，在远距离和近距离上比在傍晚接受评估时(P校正值，0.02;P校正值，0.01)，在下午接受评估时，在远距离上比在傍晚接受评估时(P校正值，0.02)(图2)。其他主观变量没有统计学上的显著差异(P > 0.05)。
表1:19名受试者全天三个时间间隔(上午[上午9点至11点]、下午[下午2点至4点]和晚上[晚上7点至9点])的描述性调节和瞳孔值(平均值±标准差)以及统计数据(时间间隔因子P值和对三种可能的相互作用进行校正的P值)
粗体数字很重要。A =下午;E =傍晚;M=早上。
表2:20名受试者全天三个时间间隔(上午[上午9点至11点]、下午[下午2点至4点]和晚上[晚上7点至9点])的描述性临床值(平均值±标准差)和统计数据(时间间隔因子P值和对三种可能的相互作用进行校正的P值)
粗体数字很重要。对于隐斜视数据，负号表示外隐斜，如果没有负号则表示内隐斜。Δ =棱镜度;A =下午;AA =调节幅度;CPM =每分钟循环数;E =傍晚;LE =左眼;M =早上;NFV =负集合;NPC=近集合点;PFV =正集合;RE =右眼;S(弧)=秒弧。
图1:20厘米时，日变化对右眼(A)和左眼(B)调节幅度的影响的箱线图。中间的横线为中位数，横线为平均值，框的上下边界分别为第25和第75个四分位区间。在四分位间距的1.5倍范围内，线从方框延伸到最极端的数据点。圆圈表示单个数据点。落在线外的数据点被认为是异常值。*表示两个测量点之间的差异有统计学意义(校正P值，< 0.05)。
图2:日变化对远(A)和近(B)水平隐斜视影响的箱线图。负号为外隐斜，正号为内隐斜。中间的横线为中位数，横线为平均值，框的上下边界分别为第25和第75个四分位区间。在四分位间距的1.5倍范围内，线从方框延伸到最极端的数据点。圆圈表示单个数据点。落在线外的数据点被认为是异常值。*表示两个测量点之间的差异有统计学意义(校正P值，< 0.05)。
调节反应幅度在距离主效应(F2,36 = 1496.25, P < 0.001，ƞ2 = 0.98)和距离-时间间隔(F2,36 = 11.68, P < 0.001，ƞ2 = 0.002)上差异有统计学意义，但在时间间隔上差异无统计学意义(F2,36 = 0.05, P = 0.19，ƞ2 = 2.06e−4)。随后，对每个距离分别进行三次重复测量方差分析。宽松的大小反应显示统计学意义差异的时间间隔为500 (F2, 36 = 8.84, P <.001,ƞ2 = 0.33),40 (F2, 36 = 3.39, P = . 05,ƞ2 = 0.16),和20厘米(F2, 36 = 9.92, P <措施,ƞ2 = 0.34)(图3)。调节的可变性距离产生了显著差异(F2, 36 = 203.03, P <.001,ƞ2 = 0.76),但没有时间间隔(F2, 36 = 0.65, P =. 53,ƞ2 = 0.003)和时间间距(F2, 36 = 0.60, P =.66,ƞ2 = 0.003)。
结果显示，瞳孔大小在距离(F2,36 = 30.35, P < 0.001，ƞ2 = 0.31)和时间间隔(F2,36 = 1.05, P = 0.36，ƞ2 = 0.02)及时间间隔-距离(F2,36 = 1.46, P = 0.22，ƞ2 = 0.01)上差异无统计学意义。瞳孔大小的变异性在距离(F2,36 = 4.34, P = 0.02，ƞ2 = 0.05)和时间间隔(F2,36 = 0.54, P = 0.59，ƞ2 = 0.01)和时间间隔-距离(F2,36 = 0.48, P = 0.75，ƞ2 = 0.01)上差异有统计学意义。所有事后分析见表1。
此外，我们还进行了相关性分析，以探讨早晚参与者自我感知水平的差异与早晚调节和瞳孔测量之间的差异之间的关系。远距离和20 cm距离的瞳孔直径与激活水平（远： P = .05，r = 0.46；20 cm：P = .03，r = 0.50）和疲劳水平（远：P = .07，r =−0.43；20 cm：P = .04，r =−0.48）有统计学意义。
讨论
本研究旨在测试一天中调节、双眼聚散和瞳孔大小的可能变化。首先，我们通过主观问卷检查了参与者的觉醒自我感知，我们没有发现任何睡意/警觉性、激活和疲劳的变化。在调节功能方面，右眼、左眼的调节振幅峰值在早上出现，并随白天降低。同样，调节反应的幅度在早上更高，并且在全天都在下降。双眼聚散的变化与调节行为有关，因为较低的外隐斜值与一天内的调节放松有关。没有观察到对瞳孔反应的影响。
以前的研究表明，每天的调节经历波动。我们的结果与Park等人一致，因为两项研究都观察到了全天调节振幅值的变化。然而，Park等人发现20岁的参与者在下午出现了一个调节的振幅峰值，我们在上午得到了一个调节的振幅峰值。这些差异可以用Park等人在同一天进行所有测量并且没有抵消顺序的事实来解释。到目前为止，还没有研究客观地评估开放式验光机的调节反应。只有在没有视觉刺激的情况下，用验光机客观测量时，才显示出昼夜变化。在这里，我们观察到调节反应的强度在早上较高，并且在一天中下降。在所有测试距离上都观察到这种行为，在最近的距离上，从早晨到晚上的统计调节差异更大(早晚调节幅度:20 cm, 0.2 D;40 cm, 0.12 D;然而，从临床角度来看，调节日变化很小，因此，必须谨慎解释这一结果。此外，没有观察到调节稳定性的变化。先前的研究表明，调节稳定性是中枢神经控制的结果，它可能被认为是视觉疲劳和压力的潜在指标。我们首先假设，白天调节稳定性的变化可能与全天的自主平衡波动有关。这种效果的缺乏可能是由于调节动态显示出高度的主体间变异性。这方面需要进一步的研究。
一天结束时，调节幅度和调节幅度的减小伴随着适度的外隐斜。在早上，参与者表现出较高的内隐斜，在晚上变为外隐斜(早上到晚上的隐斜变化:远，0.48 Δ;近，1.41 Δ)。这可以用调节-集合关系来解释，因为调节诱导集合，因此，更宽松的调节诱导外隐斜。白天未观察到其他双目聚散变化。只有Amerson和Mershon评估了日变化对双眼系统的影响。他们分别在早上和当天晚些时候测量了一次张力性调节，发现它在白天保持稳定。因此，Watten等人调查了参与者在工作场所(即会计师)持续近距离工作数小时前后的调节和聚散反应。他们的结果显示，调节和聚散的能力降低，聚散函数比调节函数更容易疲劳，这可以用神经支配的差异来解释。此外，本研究针对的是经常使用个人电脑和手机的学生，这也可能降低了平均调节能力及其反应，并导致了近距离外隐斜的增加。
科学文献中关于瞳孔反应变化的报道结果相互矛盾。在这里，我们没有发现任何昼夜节律对瞳孔大小或其变异性的影响。与我们的研究一致，Lavie连续10小时每15分钟测量一次瞳孔直径和瞳孔对光反应的大小，白天没有观察到任何变化。此外，Loving等人得出结论，瞳孔大小与昼夜节律无关，这是通过使用双目红外视频瞳孔摄像机直接观察来评估的。相比之下，Wilhelm等人在一个30小时的实验中，每2小时测量一次，持续11分钟，观察到瞳孔大小稳定性和瞳孔运动幅度在白天的变化。这种差异可以用方法上的差异或使用的瞳孔地形记录技术来解释。此外，一些研究已经评估了白天瞳孔的变化，作为潜在的嗜睡生物标志物。Daguet等人分析了嗜睡和瞳孔大小如何随时间而变化，并观察到嗜睡昼夜变化的峰值发生在凌晨4:30左右，而瞳孔大小的最大值出现在晚上10:30，这表明它们是由依赖于昼夜节律系统的不同途径控制的。
时间生物学研究表明，自我报告的觉醒程度会发生昼夜变化;然而，在我们的研究中，我们没有观察到参与者的困倦/警觉、激活和疲劳的自我感知水平有任何变化。个体的时间生物学类型似乎可以缓和一天中的这些波动。事实上，Watts等人认为，早晨型和晚上型在一天中表现出不同的变化模式。在这里，参与者没有按时间生物学分类，这可以解释为什么我们没有发现任何对主观问卷的影响。因此，增加研究样本并根据参与者的时间生物学类型对其进行分类，以研究调节模式和瞳孔模式在白天是否会随着时间类型的分类而变化，这将是一项有趣的研究。此外，先前的研究已经发现觉醒与调节系统和瞳孔系统之间存在关联。研究结果表明，瞳孔直径越大，激活水平越高，疲劳程度越低。这一结果与先前的研究报告一致，瞳孔扩张发生在交感神经支配下。然而，未来的研究需要澄清自我感知觉醒的变化和视觉测量之间的联系。
我们的研究结果表明，白天的调节反应和隐斜是周期性变化的。这一发现可能会影响未来实验室研究的设计，特别是那些进行重复测量的实验。因此，研究人员应考虑视觉系统在白天的变化，建议在一天中的同一时间(±1小时)进行视力检查。此外，尽管白天的视觉变化具有适度的临床相关性(即调节振幅变化，1.2 D;近距离调节幅度变化，0.15 D;而近距离隐斜变化(1.4 Δ)和测量的可重复性应被视为可能的误差来源，重要的是临床医生要注意这些结果。从这个意义上说，最好在一天结束时进行眼科检查，以便对双眼和调节异常的诊断做出准确的决定。我们的研究对象是健康的年轻人;然而，有症状的受试者具有不同的视觉条件，如调节或双眼障碍，可能表现出不同的日间视觉变化。我们希望未来的研究将包括临床人群和儿童，以确定与昼夜节律变化相关的视觉变化是否可以外推到健康的年轻人身上。
结论
目前的研究结果显示，在一些调节和双眼聚散测量中有适度的日变化，但没有观察到对瞳孔反应的影响。调节振幅和调节反应在早晨较高，并在白天逐渐下降。此外，参与者在早上表现出更高的内隐斜，在晚上表现出向外隐斜的转变。当进行重复的调节或双眼聚散措施时，这些结果对眼科护理专家具有特殊的相关性；然而，由于观察到的临床差异不大，日变化可能不会影响常规的视轴矫正检查。因此，在比较临床或实验室环境中重复的视觉测量时，鼓励在一天的同一时间（±1小时）进行视觉检查。
声明：本文并非医学诊断建议也非眼部健康信息建议
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