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《國家科學評論》（National?Science?Review）在線發表了題為Decoding Effects of Psychoactive Drugs in a High-Dimensional Space of Eye Movements in Monkeys的研究論文。該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心顧勇研究組、上海交通大學醫學院附屬精神衛生中心王繼軍團隊以及臨港實驗室程志仙研究組合作完成。該團隊開發了一套眼動測試工具包，發現了精神活性藥物PCP和氯胺酮誘導獼猴產生了與精神分裂癥患者相似的眼動異常，在高維度的眼動參數空間中可區分不同藥物（PCP、氯胺酮和生理鹽水）誘導的狀態，且該區分能力在不同個體之間可以遷移。結果表明，該眼動測試工具包可建立精神疾病的動物模型，有望為新治療方法的評估提供支持。

精神分裂癥（schizophrenia）是具有破壞力的精神疾病，表現為感知、思維、情感和行為等方面的異常。目前，精神分裂癥的發病機制尚未完全闡明，原因在于無法在病人身上進行各種侵入式的探測。因此，建立有效的動物模型可彌補現有研究方法的局限性。然而，精神分裂癥缺乏明確的生物學標志物，使得精神分裂癥的診斷依賴于主觀的癥狀描述和心理評估工具，這對精神疾病動物模型的建立帶來了挑戰。 

眼球運動在認知、情緒以及其他心理過程中具有重要作用。精神分裂癥患者普遍存在各種眼動異常，包括掃視，注視，平滑追蹤和自由視圖等。透過這些眼動異常，科研人員可更全面地探究精神分裂癥的神經生物學基礎。此外，研究顯示利用眼動可有效識別精神分裂癥（準確率超過90%），表明眼動可作為有效的生物學標志物。 

相比其他模型動物（如嚙齒類動物），非人靈長類動物獼猴在大腦結構和功能上與人類更相似，因此更可能出現類似于人類的精神障礙。人類和獼猴擁有幾乎相同的控制眼動的大腦回路。基于此，顧勇研究組開發出應用在獼猴模型上的眼動測試工具包，收集了獼猴在注射精神活性藥物PCP和氯胺酮前后掃視、平滑追蹤、注視、微掃視和瞳孔反應等多項眼動數據。

研究發現，盡管動物之間存在個體差異，但PCP和氯胺酮兩種藥物均產生了顯著而相似的效應，具體包括掃視啟動滯后、速度降低、持續時間增加，且正確率降低；平滑追蹤速度增益降低；注視不穩定；微掃視偏向下視野，且速度和持續時間增加；瞳孔反應減弱。這些眼動異常與精神分裂癥患者的眼動異常相似。

進一步，科研人員在高維度的眼動空間中，利用基于主成分分析和多分類支持向量機的分類方法，區分出不同藥物（生理鹽水、PCP和氯胺酮）誘導的狀態，準確率達93.4％（如圖）。

同時，該分類模型允許數據在不同的受試者之間進行遷移，即使用一個個體的數據來訓練解碼器，在另一個個體的數據上進行測試時，仍可取得較高的性能。該研究為未來臨床應用（如新的藥物和物理治療手段的評估）提供了潛在價值。

研究工作得到上海市、中國科學院、科學技術部和國家自然科學基金委員會的支持。

（A） 顯示了主成分（PCs）（最多到第15個PC）的散點圖，以及通過單因素方差分析（ANOVA）計算出的主成分的顯著性（綠色）。（B）由第1、第3和第10個主成分繪制的散點圖；（C）加載在第1、第3和第10個主成分上的不同眼動參數的權重。（D） 基于兩只動物混合數據的多類支持向量機（SVM）分類器的交叉驗證結果。（E） 個體間解碼結果。