惊！！白底黑字竟然会导致近视！https://www.zhihu.com/video/1529469896135671809

现如今在中国，近视患病率越来越高，也越来越低龄化。在我们目前的常识中，导致近视的主要是近距离用眼、看电子屏幕时间太久等因素，但德国图宾根大学眼科研究所眼科神经生物学系却在近些年的研究中有了一项意义重大的发现：白底黑字会刺激视觉信号传输中的OFF通路使脉络膜变薄，从而导致眼轴增长引发近视；而黑底白字则会刺激ON通路使脉络膜变厚，从而导致眼轴缩短，抑制近视的发展；在此基础上，通过合适的文本大小设置，可以得到与屈光度数无关的脉络膜增厚效果。稍有了解的朋友们就会知道，增厚脉络膜是近视防控的关键，可以促进眼轴缩短；不仅如此，这也是眼睛整体健康状态优化的信号。

这个结论其实并非不可思议——毕竟从农业时代、工业时代，到现在的物联网时代，教育几乎已经全面普及，人们的视觉信号输入中白底黑字出现的概率大幅提高，不管是对于读书、上网课的学生，还是对于室内工作的绝大部分打工人，就算是对于沉迷电子小说、标题党奇闻轶事八卦新闻的废柴也是如此。所以，这其实是一个一直存在但却未被重视的角度。接下来，我们来详细了解一下这项研究的具体内容，了解之后你就会明白：通过合理设置我们的显示屏对比极性以及文本大小，长时间的工作、学习、看小说的过程就可以让我们的眼睛更健康。

其实去年我就在《长时间阅读、写作、写程序时，白底黑字和黑底白字哪个对眼睛更好？》这篇回答中和大家分享过这个研究在2018年所得到的初步结论，即白底黑字加重近视而黑底白字抑制近视。眼睛视觉系统中存在着这样两种视觉信号——ON和OFF，其中ON信号由暗背景中的光亮（典例：黑底白字）刺激产生，通过其对应的ON通路中传输至大脑；而OFF信号则由亮背景中的暗处（典例：白底黑字）刺激产生，通过OFF通路传输至大脑。所以，我们平时不管是在阅读“纸质版”还是“电子版”的白底黑字文本时，往往会过度激发OFF通路。图宾根大学的研究小组在初步研究中设计了这样的实验：使7名受试者分别阅读白底黑字或黑底白字30分钟和60分钟，在这个过程中用OCT检测脉络膜的厚度变化；最终得到的结果为：当受试者在白色背景下阅读黑色文本时，脉络膜在一小时内变薄了约16μm；当他们从黑色背景中阅读白色文本时，脉络膜增厚了约10μm。所以他们认为，过度刺激OFF通路与脉络膜变薄存在着直接关联，反之则会引起脉络膜变厚[1]。

这个结果的意义重大之处在于，在过去的所有研究中，能够使得脉络膜厚度发生显著改变的只有符号散焦（近/远视离焦）和形觉剥夺信号的输入，这是首次在未施加上述操作的情况下检测到的脉络膜厚度的双向变化。这预示著在近视防控方面应当避免白底黑字的阅读条件而提倡黑底白字，而且显而易见，这是一种成本极低但却非常有效（脉络膜厚度变化相当可观）的防控手段，非常值得大力研究开发。

无奈的是，对人的研究并没有那么容易开展——人作为样本，在不确定具体影响及其程度的情况下，样本容量很难充足；而且，人类样本之间存在太多不可控的差异作为干扰项，最明显的如复杂的遗传因素。此前也有其他科学家在猴子、猫等动物身上进行过类似的简单实验，虽然也都监测到了ON/OFF信号对于屈光度数的明显影响，但是与正视化过程（脉络膜厚度双向变化）相关的金标准是信号分子浓度的双向变化，仅通过屈光度数变化来断言其影响是不够严谨的。所以研究小组为探究ON/OFF信号引起脉络膜厚度双向变化过程中视网膜多巴胺释放量（信号分子浓度）是否会随之发生双向变化，又在2019年选取最理想的近视动物模型——鸡，设计并进行了相应的实验。结果表明，与OFF信号相比，ON信号刺激后，玻璃体内DA（多巴胺）、3-甲氧基酪胺和高香草酸（多巴胺代谢物）浓度升高。此次在鸡身上进行的实验完美印证了ON信号输入对于近视防控的有效性[2]。

既然如此，那么ON信号的输入是否无条件有效呢？为避免局限于一家之言，我查阅了其他相关文献，发现澳大利亚昆士兰科技大学的一项研究得出了“过度刺激视网膜OFF通路会诱导脉络膜变薄”的结论，但在他们的实验中，ON通路并未产生期望的效果，而是表现出对脉络膜厚度无明显影响[3]。细究其实验细节即可发现，该实验模拟的是看电影的环境，光线非常暗，所以刺激ON通路无效的原因极有可能是光线不足。从而也就得知，如果黑底白字要应用于人类近视防控，务必要考虑亮度在其中的影响。环境的整体亮度是一方面，而单就黑底白字（或白底黑字）的画面本身而言，字体的大小、笔画的粗细才是每个相关视网膜细胞的感受野中亮度最主要的影响因素。也许是观察到了类似的现象，今年（2022年）4月份，图宾根大学的研究小组在进一步进行的人类实验中选择加入了对不同大小的字体所产生影响的观察[4]。

实验设计如图所示，受试者被随机分为两组，第一组观看小字体画面，第二组观看大字体画面。实验开始后，首先安排受试者观看灰白画面10分钟作为归零的清洗期，以排除实验之前外界环境的影响，测量眼轴长度；接着观看常规阅读的白底黑字（1组看0.8cm小字，2组看2cm大字，距离2m）30min，测量眼轴长度；（10min清洗期）；最后观看倒置对比极性的黑底白字相应画面30min，测量眼轴长度。实验装置为65英寸、4K分辨率、3840×2160像素、对向35.9°视野的大电视屏幕。实验结果数据经线性回归处理后，得到以下四种总体趋势图。

可以看出：

A.阅读白底黑字、小字体的不同度数的受试者，眼轴趋向于平均变长；

B.阅读白底黑字、大字体的不同度数的受试者，近视者眼轴变长，远视者眼轴变短，度数越高越明显；

C.阅读黑底白字、小字体的不同度数的受试者，近视度数越高，眼轴变短越多；

D.阅读黑底白字、大字体的不同度数的受试者，眼轴趋向于平均变短。

这个结果是颇具应用价值的：A组和D组拟合出了水平的趋向，说明对应条件下产生的影响与x轴数值（近视或远视度数）无关，也就是说，我们可以最终得出一个普遍适用的显示屏字体及对比极性调试方案，而不需要根据不同的度数去一个个私人定制，更何况每个人的度数也是不稳定的，尤其是正在成长的青少年，总不能每次看屏幕前先测一下度数，再计算调整到合适的字体大小才能开始使用，这显然太麻烦了。与屈光度数无关的脉络膜增厚效果即意味着极高的有效率，这一点是近视离焦无法企及的——因为近视离焦作为最知名的近视防控手段，其实际的有效率只有40%左右，似乎有一种即使你愿意花钱矫正，但是想真正起作用还得自身运气相当好才行的感觉。而D组黑底白字大字体可以说就做到了“男女通用，老少咸宜”的近视防控效果，所以我们只要按照这个结果来拟定唯一标准的显示屏调试方案，即可“造福全人类”。

那么接下来就到了答案揭晓的时刻了~由于该实验采用的字符为英文字母，而就单个字符而言，同样大小的字号所对应的平均图像密度显然是不同的：相同字号的中文笔画粗细是英文的1/2；相同字号的加粗中文笔画粗细是未加粗英文的2/3；中文加粗，字号（字体高度）扩大为原来的1.2倍时，笔画粗细与原字号英文相当。根据该实验中大字体的具体参数（字体高2cm，距离眼睛2m）以及常用设备的大致使用距离给出以下建议（如图）。

至于该实验中字体参数的选择，其实当然不是随机的，是经过合理计算推出的最佳值，其原理会涉及到视网膜中ON/OFF神经节细胞对于图像轮廓的识别，放在这里解释的话就有些一言难尽了。那么下期会给大家详细科普一下视网膜相关细胞的功能以及ON/OFF信号及通路如何被激发，并对脉络膜产生影响。虽然听起来有些玄乎，但其实一切都是有迹可循的。此外，电脑手机常用软件的对比极性及文字大小的设置教程也会给大家安排上，感兴趣的朋友们一定要耐心等待哦！不要走开，下期更精彩~

参考文献：

[1] Andrea C. Aleman, Min Wang, Frank Schaeffel. Reading and Myopia: Contrast Polarity Matters[J]. Scientific Reports, 2018, 8: 10840.

[2] Min Wang, Andrea C. Aleman, Frank Schaeffel. Probing the Potency of Artificial Dynamic ON or OFF Stimuli to Inhibit Myopia Development. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2019, 6.

[3] Hosein,Hoseini-Yazdi, Scott A, Read, David, Alonso-Caneiro, Michael J, Collins. Retinal OFF-Pathway Overstimulation Leads to Greater Accommodation-Induced Choroidal Thinning. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2021, 11(13).

[4] Barbara Swiatczak, Frank Schaeffel. Transient Eye Shortening During Reading Text With Inverted Contrast: Effects of Refractive Error and Letter Size. Translational Vision Science & Technology, 2022, 4.