编者按

眼睑作为视觉系统的第一道防线，通过眼轮匝肌（orbicularis oculi,OO）的收缩实现眨眼、闭眼等关键功能。传统研究将眼睑运动简化为单一维度的开闭动作，而OO肌肉独特的环形解剖结构和弥散神经支配提示其可能存在更复杂的节段性控制机制。目前科学界尚未明确OO的节段性激活与肌肉活动幅度如何在不同行为中产生独特的眼睑运动。

近期，在发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences》期刊的一项新研究中，通过评估眨眼行为中的肌肉激活模式与运动规律，揭示了神经对眼睑运动的精细控制的重要性。

一、研究方法

研究人员结合使用了节段性肌内的肌电图(EMG)和三维运动捕捉系统分析眼睑神经力学，对8名健康年轻志愿者的5种眼睑行为进行了超慢动作追踪，以明确眼轮匝肌不同节段的激活差异，以及激活模式如何变化以产生特定行为对应的眼睑运动学特征

这五种眼睑行为包括：自发眨眼(Spontaneous blinks)、自主眨眼(Voluntary blinks)、反射性眨眼(Reflexive blinks)、轻柔闭眼(Soft closure)和用力闭眼(Forced closure)。

图1.（A）运动捕捉相机相对于参与者头部的大致位置与朝向；（B）肌电图（EMG）电极（× 标记）与运动捕捉标记点（圆形标记）的目标放置位置（注：并非所有电极和标记点都适用于所有参与者）；（C）实验装置代表性照片（先放置细丝电极[绿色]，后粘贴运动捕捉标记点[灰色半球形]）。 

二、研究结果 研究团队发现，不同行为模式下眼睑运动至少在两个维度存在差异，每种眼睑行为均表现出其独特的OO激活模式及相应的、专属于该行为目的的眼睑运动学特征，且这些差异无法用传统的OO单节段“睁眼-闭眼”模型进行合理解释。

1不同眼睑行为的运动轨迹与量化差异

(1) 自发眨眼：眼睑闭合初期由外侧向内侧偏移，上眼睑存在轻微回弹（即上眼睑闭合时超过其完全闭合位置），通常为不完全闭合。内侧OO的激活比在轻柔闭眼中更早且更一致。

(2) 自主眨眼：在闭合早期，眼睑向内侧偏移，随后向外侧复位。

(3) 反射性眨眼：相较于其他行为，其运动幅度更大、速度更快，表现出更明显的回弹阶段、更高的肌肉收缩速度以及更完全的闭合。

(4) 轻柔闭眼：与自发眨眼相比，其在OO各节段的激活强度模式不同，且眼睑闭合程度始终更高。

(5) 用力闭眼：其眼睑运动轨迹与轻柔闭眼相似，但在运动末期（眼睑完全闭合时）会向外侧偏移。

图2.不同眼睑行为中的上眼睑运动学特征。（A）眼睑行为的运动学决定因素；（B）标记点 B、C、D（从左至右）的受试者间平均运动学轨迹。

运动学决定因素分析（图2A）量化了以上观察到的差异，表明不同行为在上述四个决定因素上均存在统计学显著差异。尽管通过高速视频观察到的眼睑运动差异细微，但运动捕捉揭示了跨人群显著一致的运动学差异。下眼睑边缘的标记点也观察到了因行为而异的一致运动学模式。

2肌肉激活与基于标记点的活动幅度动态变化相关

研究观察到，眼睑不同区域在激活峰值、激活起始时间（图 3A、B）以及活动幅度峰值、缩短起始时间（图 3C、D）上均存在明显差异。最显著的特征为：

自发眨眼和自主眨眼时，内侧肌肉的激活更早且强度更大；

反射性眨眼时，眼睑各区域的激活近乎同步且均匀。

图3.上下眼睑激活与活动幅度的时空分布。所有数值均为受试者间平均值，通过离散近似记录位置间的插值处理获得；每个图的左侧为内侧。（A）激活峰值（以该电极在用力闭眼时的肌电峰值为标准归一化）；（B）激活起始时间（每个试验中以所有电极的首个激活起始时间为参照计算）；（C）负活动幅度峰值（作为局部肌肉收缩的替代指标）；（D）活动幅度起始时间（每个试验中以所有标记点的首个活动幅度起始时间为参照计算）。 

激活峰值与活动幅度峰值呈线性相关；激活起始时间与缩短起始时间也呈线性相关。肌肉激活与眼睑运动学同步的慢动作重建结果中，可清晰观察到不同行为间的差异。 

3眼睑不同节段的激活及活动幅度动态存在差异

对于自发眨眼、自主眨眼和轻柔闭眼，眼睑各区域的肌肉激活峰值（图 4）存在显著差异；而反射性眨眼和用力闭眼的眼睑各区域激活峰值无显著差异。活动幅度峰值方面，自发眨眼、自主眨眼和轻柔闭眼的眼睑各区域存在显著差异，反射性眨眼和用力闭眼则无显著差异。

缩短起始时间仅在自发眨眼和自主眨眼中表现出眼睑各区域的显著差异，反射性眨眼、轻柔闭眼和用力闭眼无显著差异。但在轻柔闭眼时，两个内侧节段（s1、s2）的平均缩短起始时间显著早于外侧节段（s3、s4）。激活起始时间仅在自发眨眼中存在显著的眼睑区域差异，其余行为无显著差异。

图4.眼轮匝肌睑板前上部区域激活与活动幅度的节段性差异。

4行为特异性运动学特征与激活模式变化相关

结果显示，与自发眨眼相比，反射眨眼、轻柔闭眼和用力闭眼的激活峰值差值受电极编号的显著影响，而自主眨眼无显著影响。对激活起始时间的重复分析显示，反射性眨眼和用力闭眼与自发眨眼的激活时序模式存在显著差异；自主眨眼和轻柔闭眼与自发眨眼的电极间激活时序无显著差异，表明自发眨眼与轻柔闭眼的运动学差异可能并非由激活时序的显著变化驱动。

图 5 不同行为间激活幅度与激活时序的节段性差异。（A）自发眨眼与其他各眼睑行为在每个电极上的激活峰值及激活起始时间差值；（B）自发眨眼与轻柔闭眼在U1电极时序上的配对对比；（C）所有行为间电极平均激活峰值的对比。

三、研究局限 

该研究存在若干限制需考虑，受试者均为具有典型“双眼皮”的年轻健康个体，且处于坐姿直立状态。未来研究需进一步探讨年龄、病理状态、不同眼睑形态以及体位对眼睑神经力学的影响。此外，出于对受试者眼部安全的考虑，研究未记录上睑提肌(LPS)的肌电图(EMG)数据。

四、小结与展望

该研究首次系统揭示了节段性神经激活在精细调控多样化眼睑行为中的关键作用，强调了精细的神经控制对于产生自然眼睑运动的不可或缺性。该研究为构建更稳健的眼睑功能机制模型奠定了重要基础，为进一步开发眼睑麻痹的诊断工具、修复假体及治疗方案提供支撑，对开发神经修复系统以恢复面瘫患者的自然眨眼功能具有重要意义。

期刊来源

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2508058122

引用文献

J. Kim, A. Shirriff, J.N. Cornwell, M.P.Q. Mutis, E. Delis, S. Wang, D.B. Rootman, & T.R. Clites, & T.R. Clites， 0名作者 Human eyelid behavior is driven by segmental neural control of the orbicularis oculi, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (32) e2508058122, https://doi.org/10.1073/pnas.2508058122 (2025).