白内障术后视觉康复对中枢神经系统影响的研究进展

白内障术后视觉康复对中枢神经系统影响的研究进展摘要：白内障是全球视力障碍及认知衰退发生的重要危险因素。近年研究表明，白内障术后视觉康复不仅能够改善患者视力，还可能促进中枢神经系统功能和结构的重塑。本文综述了白内障手术对中枢神经系统的影响，涵盖了认知功能提升、情绪与行为障碍缓解及睡眠质量改善等方面的功能重塑，并阐述了灰质体积动态变化与白质纤维束完整性改善等结构的重塑。同时探讨了合并其他疾病或植入不同IOL的白内障术后对神经系统的影响，为优化白内障手术决策及术后管理提供了理论依据，并强调视觉康复在大脑神经退行性疾病防治中的潜在价值。关键词：白内障；中枢神经系统；认知功能；情绪障碍白内障是导致失明的主要原因，也是全球视力障碍的第二大原因，仅次于未矫正的屈光不正，同时也是认知功能衰退及神经退行性疾病发生的重要因素之一[1-2]。白内障相关视力损害与视网膜神经变性存在内在联系，进而使视觉通路的结构完整性降低，导致认知障碍和大脑萎缩[3]。流行病学研究显示，白内障患者痴呆的发生风险显著高于健康人群，其中阿尔茨海默病（Alzheimer'sdisease，AD）的发病率尤为突出[4]。白内障术后视觉质量的优化不仅能够提升患者的生活质量，还可能通过改善视觉信号输入，促进中枢神经系统功能的重塑，对大脑认知功能产生积极影响[5]。事实证明，视觉状态与感知能力密切相关，包括注意力、执行功能，以及学习、记忆和运动功能等[6]。近年来，越来越多的临床研究表明，白内障术后患者的认知功能、情绪状态及睡眠质量均得到显著改善，同时伴随大脑灰质体积增加及白质纤维束完整性增强[7-8]。视觉系统和大脑的关系似乎比人们想象的更加密切，这一发现将白内障手术的临床意义从眼科领域拓展至神经科学领域，成为当前研究的热点方向。本文基于最新临床研究证据，系统综述了白内障术后视觉康复对中枢神经系统功能与结构的影响，重点探讨对认知功能、情绪行为、睡眠质量及大脑灰质、白质重塑的影响。同时分析了患者个体差异对术后疗效的影响，为优化手术决策及术后管理提供理论依据。1白内障手术对中枢神经系统的功能重塑1.1认知功能的提升与改善白内障术后认知功能的改善是近年临床研究的重要发现之一。随着全球老龄化进程的加速，白内障已成为老年人群视力损害的首要原因，而流行病学研究进一步揭示其与认知功能衰退及神经退行性疾病间的潜在关联[9]。多项研究表明，白内障患者的痴呆发生风险显著高于健康人群，但值得注意的是，手术干预可能改变这一病理进程。这一现象在超大型前瞻性队列研究中得到进一步验证。一项纳入300823名受试者的研究显示[10]，与健康的对照组相比，未接受手术的白内障患者发生痴呆的风险更高；而与未接受手术的白内障患者相比，接受手术的白内障患者患痴呆的风险降低了50%，并且和健康受试者患痴呆的风险没有差异。Kheirkhah等[11]研究表明，白内障患者的简易精神状态检查表（Mini-mentalstateexamination，MMSE）分数在手术后显著提高，表明白内障手术对老年人的认知状况产生了积极的影响。视觉剥夺可能导致中枢感觉通路的激活减少，从而使认知功能障碍和结构性脑损伤风险增加[12]。白内障与海马体和侧脑室的强烈负相关关系表明，白内障可能通过这些区域的结构异常增加认知障碍和痴呆发生的风险[10]。但白内障术后视力改善与认知改善之间的关系可能不是简单的线性关系，术后视力的改善需要时间才能转化为认知表现的提高[13]。另一种机制可能是光通过调节昼夜节律或直接激活与认知任务相关的脑活动，这种调节机制与光的波长、强度和持续时间有关[14]。蓝光在引发这些效应上具有优势，其对内在光敏视网膜神经节细胞（Intrinsicallyphotosensitiveretinalganglioncell，ipRGCs）有促进作用，ipRGCs投射到大脑的某些区域时，可能触发广泛的皮质活动，最终引起认知行为变化[15]。不过，白内障手术和认知障碍背后的机制仍需进一步探索和研究。1.2情绪与行为障碍的缓解抑郁症是老年人常见的疾病，通常与慢性疾病、社会心理逆境、认知障碍和行动障碍有关[16]。研究表明，老年抑郁症与包括白内障在内的视力障碍之间存在关联，可能通过日常活动减少来解释，例如阅读障碍、丧失自主性、社交障碍等[17]。一项荟萃分析表明，在眼科诊所和低视力康复中心的患者样本中，抑郁症的患病率高达25%。当排除合并其他疾病的患者（主要是认知障碍）时，抑郁症的患病率下降到18%[18]。一项经过平均7.8年随访的纵向队列研究证实，白内障与患抑郁症的患病风险增加显著相关[19]。关于白内障手术，一些研究表明它可以改善抑郁和焦虑症状，极有可能是与认知障碍风险降低相关。在之前引用的队列研究中发现，在平均7.8年的随访时间内，接受手术的白内障受试者与未治疗的受试者相比抑郁风险降低了25%[19]。值得注意的是，视力改善和白内障术后抑郁症状减轻之间可能存在关联，一项研究中发现白内障术后患者的Beck抑郁量表-II（Beckdepressioninventory，BDI-II）评分显著下降，术前和术后BDI-II评分的差异与术前和术后BCVA的差异相比具有统计学意义（P<0.001），说明抑郁改善与视力恢复呈正相关，从而突出了白内障手术对改善抑郁和焦虑状态的重要性[20]。情绪与行为障碍的缓解，尤其是抑郁症状的改善可能主要包括两方面。一方面是白内障手术成功后视力恢复，与视力相关的社会活动和视觉功能等生活质量显著提高，从而改善患者焦虑和抑郁的心理状态[21]。另一方面，及时进行白内障手术至关重要。研究表明，对于延迟手术的视力严重受损的白内障患者，其患抑郁症的风险更高[22]。此外，随机对照试验表明，尽早接受白内障手术的患者焦虑有所减轻、自信心和活动水平能够增强和提高[23]。1.3昼夜节律与睡眠质量的影响在来自不同地理和文化背景的老年人群体中，经常观察到白天过度嗜睡和其他与睡眠相关的问题[24]，其发生与多种病理生理因素相关，包括失眠、冠心病、慢性疼痛、营养不良、抑郁及认知障碍等[25]。近年研究发现，白内障患者的睡眠问题尤为突出，而睡眠质量的改善则可能与褪黑素水平的变化及昼夜节律的调节有关[26]。褪黑素的分泌是人体昼夜节律的重要指标，光照对昼夜节律变化有重要的调节作用。当被含有视黑素光色素的ipRGCs检测到光时，这些细胞通过下丘脑束将光强度和波长信息传递到中枢昼夜起搏器（视交叉上核）和其他皮质/皮质下区域，进而引起褪黑素的释放来影响睡眠[27]。白内障患者由于晶状体的混浊和颜色的加深，光线透过时会受到影响，特别是短波长的光透射减少会对昼夜节律光适应和睡眠质量产生负面影响[28]。白内障手术用IOL更换白内障患者混浊的晶状体可以增加对光的透光率来改善睡眠质量。一项随机临床试验表明[29]，接受白内障手术的患者术后3个月褪黑素的分泌与对照组相比显著升高，但接受透明IOL和黄色IOL植入的患者之间在褪黑素分泌水平上没有显著差异。Shenshen等[30]的纵向研究证实，白内障术后1个月睡眠质量差的人数减少，匹兹堡睡眠质量指数（Pittsburghsleepqualityindex，PSQI）和艾普沃斯嗜睡量表（EpworthSleepinessScale，ESS）得分显著下降。表明夜间睡眠能够得到改善，白天嗜睡减少。但探寻白内障手术对昼夜节律系统的影响是否能够持续，应该进行更长的随访时间研究，排除混杂因素的干扰，如手术后日常活动和生活质量的改变等。白内障术后视觉重建对中枢神经系统功能有着积极的影响，在认知功能、情绪行为、睡眠质量等方面均有所改善。2白内障手术对中枢神经系统的结构重塑2.1灰质体积的动态变化灰质（Graymatter，GM）是中枢神经系统的主要组成部分，主要由神经元细胞体和无髓鞘轴突组成。GM体积的变化通常用于表示大脑结构的改变，尤其是在小脑后部GM体积的减少提示与较差的认知能力有关[31]。影像学研究为白内障术后大脑结构重塑提供了直接证据。一项功能性磁共振成像（Functionalmagneticresonanceimaging，fMRI）研究表明，白内障组患者术前扣带回前部（认知相关区域）的GM体积较健康对照组显著降低，而术后6个月恢复至正常水平，逆转了白内障引起的大脑功能和结构变化，在视觉和认知相关区域都显著改善了大脑功能并增加了GM体积，主要位于大脑皮层的顶叶上叶、距突、扣带回前部、中央后回和中央前回[8]。这些区域在视觉处理和各种其他高阶功能中起着至关重要的作用，如认知功能、躯体运动和体感处理等[32]。Lou等[33]的研究也证实了白内障患者在接受手术后，其视觉皮层GM体积呈现显著增加。2.2白质纤维束完整性改善白质纤维束的完整性同样也是评估大脑结构和功能的重要指标，其异常与多种神经退行性疾病（如AD、帕金森病）密切相关[34]。白内障术后视觉恢复不仅能够改善患者的视力，还可能对白质纤维束的完整性产生积极影响。弥散张量成像（Diffusiontensorimaging，DTI）是磁共振成像最重要的成像方式之一，提供各向异性分数（Fractionalanisotropy，FA）、平均弥散率（Meandiffusivity，MD）和相对各向异性（Relativeanisotropy，RA）等参数以反映白质纤维束的微观结构变化，如髓鞘化程度、轴索密度和完整性等[35]。Pedersini等[36]为这一假说提供了初步证据。该研究评估了在青春期的不同阶段进行手术治疗的双眼视力较差的先天性白内障患者，发现术后其视觉通路的白质纤维束结构完整性得到改善，表现为FA的增加和MD的减少。手术时机对白质重塑也同样重要，在青春期早期而非晚期接受干预的患者表现出更大的结构完整性增加。下额枕束、上纵束、下纵束和后胼胝钳等白质纤维束在术后表现出显著的结构变化，其对面部识别、视觉记忆、语义处理发挥着重要作用。然而，目前关于老年性白内障患者白质纤维束变化的研究仍较为匮乏，需进一步探索手术对老年人群白质微观结构的长期影响。上述发现提示，视觉重建可能通过神经可塑性机制逆转白内障相关的脑结构退行性改变，同时强调了视觉输入对维持初级视觉通路及其相关脑区功能与结构完整的重要性。3患者的个体差异对白内障术后中枢神经系统的影响3.1白内障患者合并其他疾病对中枢神经系统的影响临床研究证据表明，白内障患者痴呆和认知障碍的发生风险与其全身性疾病状态呈现交互作用。值得注意的是，在无全身性疾病的白内障人群中，手术干预可使痴呆或认知障碍风险降低至健康对照水平，提示单纯性白内障的神经损害具有可逆性特征[37]。然而，队列研究显示，合并全身性疾病的白内障患者痴呆风险较单一疾病患者明显升高，其中肥胖与中风构成主要风险因素[10]。由此可见，对于合并其他全身性疾病的白内障患者，多学科联合治疗是十分必要的。视网膜作为大脑的延伸，因其与中枢神经系统在胚胎学、解剖学及生理学上的密切联系，成为探索痴呆病理机制的潜在窗口[38]。影响视网膜的眼部疾病，包括AMD、青光眼和糖尿病性视网膜病变（Diabeticretinopathy，DR），它们与认知障碍或痴呆之间存在共同特点，这些疾病均具有慢性、进行性特征，且发病率随年龄增长而升高。Kuzma等[39]的荟萃分析证实DR和白内障相关的痴呆风险增加，而Feng等[40]的研究进一步揭示了AMD和青光眼与痴呆的风险呈现显著关联。眼科疾病与认知障碍或痴呆之间关系的潜在机制是复杂和多因素的。首先，视力障碍可能导致社会活动减少及认知刺激不足，从而增加认知衰退风险[41]。其次，视网膜与大脑微血管系统在结构与功能上高度相似，视网膜微血管变异已被证实可作为脑微血管病变的生物标志物，尤其在糖尿病患者中，视网膜病变与认知能力下降显著相关[42]。此外，青光眼患者眼压升高可损害视网膜神经节细胞，进而引发大脑视觉通路的结构与功能改变[43]。在合并其他眼病的白内障患者中，术后大脑重塑的效果尚不明确。多种原因引起的视觉损害可能无法通过单一手术的干预来进行大脑功能的重塑。3.2IOL类型对中枢神经适应的影响白内障摘除联合IOL植入术后，视觉刺激模式的改变可能触发神经适应性重塑，进而影响大脑功能的变化[44]。多焦点IOL通过提供多距离（远、中、近）视觉补偿，显著提高患者眼镜脱镜率[45]。然而，有部分患者术后报告满意度较低，主要归因于异常光现象，如眩光、光晕等[46]。这些现象无法单纯以光学参数解释，神经适应被认为在缓解这些症状中发挥关键作用。Rosa等[47]研究观察到，双眼植入衍射多焦点IOL的患者在眩光条件下观看低对比度光栅刺激时，术后早期大脑额叶、额中回、顶叶和中央后回等与注意力相关的网络显著激活，上述大脑皮层区域主要涉及注意力、学习和认知、任务规划等方面，这可能是神经适应过程的初步表现。进一步的fMRI研究揭示了单焦点与多焦点IOL植入后不同的中枢神经适应。Zhang等[48]的研究显示，2组植入不同IOL的患者术后视觉功能均有提升，但多焦点IOL组患者视觉皮层功能的低频波动分数振幅（Fractionalamplitudeoflow-frequencyfluctuations，fALFF）在术后经历先显著下降再上升的过程，而单焦点组患者视觉皮层功能的fALFF在术后1周显著增强，3个月后回落至基线水平。这种fALFF值的变化趋势差异表明，不同类型的IOL植入后，神经适应在时间进程和大脑活动模式上存在区别。这些发现不仅丰富了对白内障术后视觉康复的理解，也为优化术后视觉效果和患者满意度提供了潜在的干预靶点。未来研究可进一步探索如何通过针对性的视觉训练或其他神经适应促进策略，来改善多焦点IOL患者术后异常光现象的发生，从而提升整体视觉和认知功能。4小结白内障术后视觉恢复对中枢神经系统的影响是一个复杂且多维的过程，涉及功能与结构的双重重塑。在功能重塑方面，认知功能的提升可能与视力改善有关，改善的视觉功能为大脑提供了更丰富的外界信息刺激，激活了认知相关脑区的活动。在结构重塑方面，灰质体积的动态变化与白质纤维束完整性的改善提示视觉恢复可能对大脑结构产生积极影响，这种结构的改变可能为功能的恢复提供了基础。患者的个体差异是影响术后疗效的重要因素。合并全身性疾病及其他眼病的患者会干扰白内障手术对中枢神经系统的影响，较单一白内障患者的大脑恢复存在差异，这类患者可能需要多学科联合治疗。IOL的类型的不同也会影响术后神经适应，多焦点IOL虽能提供远中近的视觉补偿，但部分患者可能出现异常光现象，其长期中枢神经效应有待进一步验证。未来研究应关注白内障术后大脑结构与功能变化的长期影响，探索影像技术在评估这些变化中的应用，并深入揭示其分子机制。此外，针对患者的个体差异，应进一步明确在合并其他疾病及IOL类型不同时对术后疗效的影响，以实现个性化的手术决策与术后管理，从而使白内障手术对中枢神经系统的积极影响最大化。参考文献[1]HashemiH,FayazF,HashemiA,etal.Globalprevalenceofcataractsurgery[J].CurrOpinOphthalmol,2025,36(1):10-17.DOI:10.1097/ICU.0000000000001092.[2]DengX,GengZ,YuJ,etal.Theassociationbetweencataractandcognitivefunctionsinolderadults:Alongitudinalcohortstudy[J].JAlzheimersDis,2023,91(3):1097-1105.DOI:10.3233/JAD-220963.[3]GarzoneD,FingerRP,MauschitzMM,etal.Visualimpairmentandretinalandbrainneurodegeneration:Apopulation-basedstudy[J].HumBrainMapp,2023,44(7):2701-2711.DOI:10.1002/hbm.26237.[4]XiongZ,LiX,YangD,etal.Theassociationbetweencataractandincidenceofcognitiveimpairmentinolderadults:Asystematicreviewandmeta-analysis[J].BehavBrainRes,2023,450:114455.DOI:10.1016/j.bbr.2023.114455.[5]凌欣如，曹谦，薛春燕.白内障手术对老年人认知功能影响的研究进展[J].医学研究与战创伤救治,2023,36(8):888-892.DOI:10.16571/ki.2097-2768.2023.08.020.[6]ManREK,GanATL,FenwickEK,etal.ThedifferentialimpactofageonVision-RelatedQualityofLifeacrossthevisualimpairmentspectrum[J].Ophthalmology,2021,128(3):354-363.DOI:10.1016/j.ophtha.2020.07.046.[7]MeulenersLB,HendrieD,FraserML,etal.Theimpactoffirsteyecataractsurgeryonmentalhealthcontactsfordepressionand/oranxiety:Apopulation-basedstudyusinglinkeddata[J].ActaOphthalmol,2013,91(6):e445-449.DOI:10.1111/aos.12124.[8]LinH,ZhangL,LinD,etal.Visualrestorationaftercataractsurgerypromotesfunctionalandstructuralbrainrecovery[J].EBioMedicine,2018,30:52-61.DOI:10.1016/j.ebiom.2018.03.002.[9]FergusonEL,ThomaM,ButoPT,etal.Visualimpairment,eyeconditions,anddiagnosesofneurodegenerationanddementia[J].JAMANetwOpen,2024,7(7):e2424539.DOI:10.1001/jamanetworkopen.2024.24539.[10]MaLZ,ZhangYR,LiYZ,etal.Cataract,cataractsurgery,andriskofincidentdementia:Aprospectivecohortstudyof300,823participants[J].BiolPsychiatry,2023,93(9):810-819.DOI:10.1016/j.biopsych.2022.06.005.[11]KheirkhahF,RoustaeiG,MohebbiAbivardiE,etal.Improvementincognitivestatusanddepressivesymptomsthreemonthsaftercataractsurgery[J].CaspianJInternMed,2018,9(4):386-392.DOI:10.22088/cjim.9.4.386.[12]WhitsonHE,Cronin-GolombA,CruickshanksKJ,etal.Americangeriatricssocietyandnationalinstituteonagingbench-to-bedsideconference:Sensoryimpairmentandcognitivedeclineinolderadults[J].JAmGeriatrSoc,2018,66(11):2052-2058.DOI:10.1111/jgs.15506.[13]JefferisJM,ClarkeMP,TaylorJP.Effectofcataractsurgeryoncognition,mood,andvisualhallucinationsinolderadults[J].JCataractRefractSurg,2015,41(6):1241-1247.DOI:10.1016/j.jcrs.2014.09.044.[14]JudaM,Liu-AmbroseT,FeldmanF,etal.Lightintheseniorhome:Effectsofdynamicandindividuallightexposureonsleep,cognition,andwell-being[J].ClocksSleep,2020,2(4):557-576.DOI:10.3390/clockssleep2040040.[15]SchmollC,TendoC,AspinallP,etal.Reactiontimeasameasureofenhancedblue-lightmediatedcognitivefunctionfollowingcataractsurgery[J].BrJOphthalmol,2011,95(12):1656-1659.DOI:10.1136/bjophthalmol-2011-300677.[16]MaierA,Riedel-HellerSG,PabstA,etal.Riskfactorsandprotectivefactorsofdepressioninolderpeople65+.Asystematicreview[J].PLoSOne,2021,16(5):e0251326.DOI:10.1371/journal.pone.0251326.[17]KlaukeS,SondocieC,FineI.Theimpactoflowvisiononsocialfunction:Thepotentialimportanceoflostvisualsocialcues[J].JOptom,2023,16(1):3-11.DOI:10.1016/j.optom.2022.03.003.[18]ParravanoM,PetriD,MauruttoE,etal.Associationbetweenvisualimpairmentanddepressioninpatientsattendingeyeclinics:Ameta-analysis[J].JAMAOphthalmol,2021,139(7):753-761.DOI:10.1001/jamaophthalmol.2021.1557.[19]ChenPW,LiuPP,LinSM,etal.Cataractandtheincreasedriskofdepressioningeneralpopulation:A16-yearnationwidepopulation-basedlongitudinalstudy[J].SciRep,2020,10(1):13421.DOI:10.1038/s41598-020-70285-7.[20]MylonaI,AletrasV,ZiakasN,etal.Successfulcataractsurgeryleadstoanimprovementindepressivesymptomatology[J].OphthalmicRes,2021,64(1):50-54.DOI:10.1159/000508954.[21]PellegriniM,BernabeiF,SchiaviC,etal.Impactofcataractsurgeryondepressionandcognitivefunction:Systematicreviewandmeta-analys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