WeChat ID guokr_kid Intro 靠谱的儿童科学教育； 有料的亲子课讲座； 干货满满的线上分享课程； 以及，大家一起来动手的科学实验 中国南方的广州市一直有中国最大的眼科医院。不过大约五年前，中山眼科中心就展现出明显的扩张需要了。 越来越多的孩子因为近视带来的视力模糊而来到了眼科中心，如此之多的验光和配镜需求，让医院挤得水泄不通。于是该中心添加了几个新的检查室——为了腾出地方，一些医生和研究者被挪到了当地的一个商场。现在，一到就诊者最多的寒暑假，每天都有“成千上万的孩子们”涌入医院——同样要搬去商场工作的眼科医生纳丹·康登（Nathan Congdon）说道。“孩子多到你基本没法穿过大厅。” 东亚一直没摆脱这波空前的近视增长大流。60年前，中国人口的10%-20%是近视。而今天，接近90%的青少年和年轻人都近视了。在首尔，19周岁男性的近视率达到惊人的96.5%。 世界其他地方也发生了近视率的剧增，欧美一半的年轻人都没有免俗得了近视——广泛程度已是半世纪前的两倍。据估计，在未来五年之内，世界人口可能有三分之一——25亿人——会患有近视。“我们正在走向一场近视大流行。”澳大利亚布莱恩·霍登视觉研究所（Brien Holden Vision Institute）近视项目的带头人帕德玛贾·桑卡里杜格（Padmaja Sankaridurg）说道。 图片来源：Ian Morgan, Australian Natl Univ. 近视可不只是不方便而已。框架眼镜、隐形眼镜和外科手术能够帮忙矫正视力，但它们并没有解决深层的缺陷：近视者的眼球会稍稍伸长，晶状体会将远处物体的像会聚到视网膜之前，而不是视网膜之上。在严重的近视案例中，这种变形牵拉了眼球内部的组织，使之变薄，增加了视网膜脱落、白内障、青光眼，甚至是失明的风险。因为眼球会在童年阶段生长，近视也普遍在学龄儿童和青少年中发生。在东亚，大学生年龄段的人里大约有五分之一有这种严重形式的近视，而其中的一半可能会发展出不可逆的视觉丧失。 这一威胁推动了相关研究的增长，以试图了解近视的成因——而科学家们开始找到答案了。他们正在挑战认为近视专属于小“书虫”的旧观点，而在一个新论点下达成一致：给孩子们增加近视风险的，其实是太长时间的室内活动。“我们正在很努力地传达这个讯息，孩子们需要在户外花更多的时间。”凯瑟琳·罗斯（Kathryn Rose）说。她是悉尼科技大学视觉矫正学系的系主任。 许多年来，科学群体都认为近视主要是因为遗传。20世纪60年代的研究表明，比起基因不相同的双胞胎，近视在基因完全相同的双胞胎中更普遍，这意味着近视的易感程度受DNA的强力影响[1]。在科学家的努力搜寻下，基因组中超过100个片段都被发现与近视相关。 但显然，基因不可能解释事情的全部。最明显的标志之一是1969年的一项对因纽特人的研究[2]。这些因纽特人住在阿拉斯加的北端，生活方式正在经历变化。对于那些在孤立群体中成长的成年人，131人中只有2人有近视。但他们的儿女和孙子中却超过一半的人都成了近视。遗传变化发生得太慢，不足以解释这么迅速的变化——因纽特人的例子也好，自那之后记录到的全球近视率飞涨也罢。“一定有个环境因素导致了这些世代间的差别。”新加坡国立大学研究近视流行病学和遗传学的邵星梅（音译，Seang Mei Saw）说。 在过去，科研人员认为近视的主要原因在于遗传。 图片来源：shutterstock友情提供 书本曾是明摆着的“凶手”。这个观念在400多年前就有了，那时德国的占星师、光学专家约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）将自己的近视归罪于他所有的研究。这个观念根深蒂固，在19世纪前，一些有名的眼科医生会推荐小学生们使用头靠以防止他们离书本太近。 近视率在现代的增长反映出一个趋势：许多国家的小孩正在花更多的时间来读书，学习，或者黏在电脑或智能手机屏幕前——在东亚国家尤其如此。在这些国家，社会对学习成绩的高度重视正在促使孩子们在学校待得更久，在学习上花更多的时间。去年，经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development）的一项报告[3]指出，平均每个上海的15岁小孩现在每周要花14个小时做作业。相比之下，英国是5个小时，美国是6个小时。 研究者们一致地记录到了教育方式和近视普及度的强烈关联。例如在20世纪90年代，他们发现以色列的青少年男性中，在犹太教会学校（yeshiva，学生成日学习宗教经文）学习的学生比看书时间少的学生们有着高得多的近视率[4]。在生物学层次看，说长时近距离用眼能改变眼球的生长貌似很合理，毕竟眼球会不断调节射入的光线，使近处的图像聚焦在视网膜附近。 尽管这个观点很吸引，但却禁不住检验。21世纪初，研究者开始研究具体的行为，诸如每周读多久书，看多久的电脑，结果没有一个因素看起来是近视风险的主要贡献者——但另一个因素却是的[5]。在2007年，俄亥俄州立大学哥伦布分校验光学系的唐纳德·穆蒂（Donald Mutti）和同事们报告了一项研究结果，该研究跟踪了加利福尼亚州500多名8-9岁的、视力正常的儿童[6]。该团队调查了这些儿童的每日活动，“大概是事后才想到，我们又问了体育运动和户外活动。”穆蒂说。 他们没做错。五年后，每5个孩子中就有一个近视，而唯一一个和该风险强烈相关的环境因素是花在户外的时间[6]。“我们觉得这个发现很奇怪，”穆蒂回忆道，“但这在我们分析数据时不停地出现。”一年之后，罗斯和她的同事们在澳大利亚得出了同样的结论[7]。在对悉尼中小学中的4000余个孩子进行三年的研究后，他们发现户外活动时间少的孩子有着更大的近视风险。 罗斯的团队试图排除这种联系背后的其它解释——比方说，孩子们也许在户外进行了更多体育锻炼，而益处也许是从锻炼中来的。但室内体育运动的时间就没有展现出这样的关联，不足以支持这项解释。但户外的时间却可以，不论孩子们是在锻炼、野餐，或者只是在海滩上读书。那些在户外待得更久的孩子们并不一定减少了和看书本、看屏幕以及进行近距离工作的时间。“我们遇到的一些孩子在这两项活动上都很积极，但他们并没有变成近视。”罗斯说。近距离工作也许仍有些影响，但最重要的似乎是眼睛在明亮光线下的暴露。 一些研究者认为，支持这一关联的数据还不够有力。大多数流行病学研究都通过问卷估计了孩子们花在户外的时间——但加州大学伯克利分校的验光师克里斯汀·怀尔索耶（Christine Wildsoet）说，这样的数据得小心处理。在一个关于可穿戴光传感器的小规模先行研究中[8]，她发现人们的估计值通常与他们的实际暴露时间不相符。都柏林儿童大学医院的近视专家伊恩·弗利特克罗夫特（Ian Flitcroft）则怀疑光照到底是不是待在室外的关键保护性因素。他说，室外更远的可视距离也有可能影响近视的发展。“光照并不是唯一的因素，把它当成解释是对复杂过程的一种粗放的过度简化。”他说。 不过，动物实验支持了光照具有保护性这一观念。研究者在鸡这种视觉研究中常用的实验模型身上首次证实了这一点。在控制抚育环境、只改变光照强度的前提下，研究者能通过给它们戴上眼镜改变它们眼前图像的分辨率和对比度，诱导出近视。在2009年，图宾根大学眼科研究所的里甘·阿什比（Regan Ashby）、阿尔内·奥伦多夫（Arne Ohlendorf）和弗兰克·舍费尔（Frank Schaeffel）指出，与在一般室内光照环境下生长的鸡相比，处于与户外光照相当的高光照水平下的鸡，实验诱发的近视发生减缓了大约60%[9]。其它地方的研究者也在树鼯和恒河猴中发现了类似的保护性效应[10]。 研究者用鸡作为模型研究光照对预防近视的作用。 图片来源：vision-research.eu 但科学家们真正需要的还是机制：明亮光照具体是怎样预防近视的？一个主流的假说是，光照刺激了视网膜释放多巴胺，而这种神经递质进而阻止了眼球在发育中的伸长。最能支持“光照-多巴胺”假说的证据又一次出现在了鸡身上——2010年，阿什比和舍费尔表明，向鸡的眼球中注射抑制多巴胺的药物螺旋哌丁苯（spiperone）能抵消亮光带来的保护效果[11]。 视网膜通常按照昼夜节律来产生多巴胺——白天产生得多——它通知眼球从视杆细胞主导的夜间视觉切换到视锥细胞主导的明视觉。研究者现在推测，在昏暗的（通常是室内的）光照下，这个周期会被扰乱，从而影响到眼球发育。“如果我们的系统没有足够强的昼夜节律，事情就失控了。”现在在堪培拉大学工作的阿什比说，“系统开始受到干扰，而这些干扰意味着它会按照自身不规律的方式生长。” 时不我待 澳大利亚国立大学的近视研究者伊恩·摩根（Ian Morgan）基于流行病学研究估计，孩子们需要每天在至少10000勒克斯的光照下待约3个小时才能避免近视。这大约相当于一个人夏天在大太阳下戴着太阳眼镜站在树荫下接收到的光照亮度（阴天有不到10000勒克斯的亮度，而照明充分的办公室或教室通常不到500勒克斯。）对摩根所在的澳大利亚而言，每天3个多小时的户外时间是孩子们的日常。在那里，17岁的人里只有30%是近视。但在世界上的很多地方——包括美国、欧洲和东亚——孩子们通常只有一两个小时在户外。 2009年，摩根开始测试户外时间的增加是否会帮助保护中国儿童的视力。他和中山眼科中心（摩根也在这工作）的一个团队展开了一个为时三年的试验：在广州随机选取6所学校，让其中六七岁的孩子每天放学前上一节40分钟的户外课；在另外6所学校中，孩子们的课程表不做变化，以此对照。在参与了户外课的900多名孩子中，9-10岁开始近视的比例是30%，而在对照学校，这一数字是40%。这项研究正准备发表。 更有力的效果出现在台湾南部的一个学校。这里的老师应要求让孩子们将每天共80分钟的课间时间内全都花到户外，不让他们留在室内。一年以后，8%的孩子们被诊断为近视，而附近一所学校的近视率则是18%[12]。 这些初步发现让摩根大受鼓舞，他觉得自己还能做得更好。“我们已经有了原理上的证据，说明增加孩子们花在户外的时间的确有用。”他说，“现在的问题是，我们怎样将这项工作付诸实践才能产生显著的影响？”他认识到许多学校都不能灵活地添加户外的时间。于是在去年，他和康登合作，开始试着在玻璃教室里给学生上课，这样自然光线更多。“玻璃教室的想法在整个中国都相当可行。” 罗斯指出，额外的户外时间“必须由学校指定，因为让家长自愿这么做是非常困难的”。邵教授和她的同事们在试行一个为期九个月的项目时见识到了这点。那时，他们告诉新加坡的父母们户外时间对预防近视很重要。他们提供了计步器，组织了周末的家庭户外活动，甚至提供了一些企业的现金券。但在试验的最后，户外时间与没有此类活动的对照组相比并没有在统计上的显著不同。 在有些地方，孩子们没法接受更多的户外光照了：要么白天本来就短，要么太阳太猛，要么户外实在太冷。动物实验[10]表明室内的强照明也能代劳：例如，目前市售用来治疗季节性情绪障碍（seasonal affective disorder）的光箱（light box）能够提供高达10,000勒克斯的照明。但他们对近视的作用还没有在人类中得到广泛测试。 与此同时，研究者们还在研究防止近视恶化的方法。桑卡里杜格和她的同事们已经研发出了能将远处景象会聚到整个视野的特殊框架和隐形眼镜，从而改变眼睛的生长过程——传统的眼镜只把像会聚到视野中心。其它研究组表明含有阿托品（一种神经递质阻滞剂）的夜间滴眼液也能帮助控制近视发展[14]，尽管背后机制依旧不明。桑卡里杜格说，“我们想采取全盘措施”来对抗近视。 但滴眼液和光箱并没有送小孩去户外玩耍那样大的号召力，毕竟户外玩耍还有其他益处。“这样做有可能也增加了体育锻炼，既降低肥胖的可能性，也能改善情绪。”罗斯说。“我只会把这看成好事——而且还是免费的。” 一个世纪多以前，著名的英国眼外科医生亨利·爱德华·朱勒（Henry Edward Juler）就提出了类似的建议。1904年，他在《眼科学与实践手册》（A Handbook of Ophthalmic Science and Practice）中写道，当“近视已成定局，应该开处方建议患者换换环境——如果可能的话来趟海上旅行”。正如怀尔索耶指出的那样：“我们花了一百年来回归到那时人们直觉上相信的事。” （编辑：Calo） 1. Sorsby, A. & Leary, G. A. Refraction and its components in twins. Special Report Series no. 303 (Medical Research Council, 1962). 2. Young, F. A. et al. Am. J. Optom. Arch. Am. Acad. Optom.46, 676–685 (1969). 3. Salinas, D. Does Homework Perpetuate Inequities in Education? (OECD, 2014). Available at http://doi.org/2sd 4. Zylbermann, R., Landau, D. & Berson, D. J. Pediatr. Ophthalmol. Strabismus 30, 319–322 (1993). 5. Saw, S. M., Carkeet, A., Chia, K. S., Stone, R. A. & Tan, D. T. Ophthalmology 109, 2065–2071 (2002). 6. Jones, L. A. et al. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 48, 3524–3532 (2007). 7. Rose, K. A. et al. Ophthalmology 115, 1279–1285 (2008). 8. Alvarez, A. A. & Wildsoet, C. F. J. Mod. Opt. 60, 1200–1208 (2013). 9. Ashby, R., Ohlendorf, A. & Schaeffel, F. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50, 5348–5354 (2009). 10. Siegwart J. T., Ward, A. H. & Norton, T. T. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 53, 3457 (2012). 11. Ashby, R. S. & Schaeffel, F. Invest. Ophthalmol. Vis. 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