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代表视力和失明

摘要

背景

相对而言,很少有人试图从本体论上表现视觉或失明。这并不奇怪,因为由于各种原因,视力和失明的相关现象很难从本体论上表示出来。失明已经逃脱了本体论的捕获,至少部分原因是:失明或“失明”一词的使用似乎因上下文而异,失明可以有无数种类型和程度,而且没有先例可以表示失明等复杂现象。

方法

我们探讨了目前表现视力或失明的尝试,并展示了这些尝试在表现失明的亚型(即色盲、闪光盲和无意盲)方面是如何失败的。我们通过对当前尝试的审查来检查结果,并确定失败的地方。

结果

通过分析我们对不同类型失明的测试案例以及之前尝试的优缺点,我们确定了失明和视力的一般特征。我们提出了一个本体解决方案来表示视觉和盲目性,它利用了提供给使用基本形式本体作为高级本体的人的资源。

结论

我们在这里提出的解决方案包括指定处置的触发条件以及实现该处置的流程。一旦指定了这些,我们就可以将视觉描述为在一系列触发条件下通过某些(在这种情况下)生物过程实现的功能。当实现这些过程的条件范围缩小到某一阈值以上时,我们可以说存在盲目性。我们将视觉描述为一种通过视觉过程实现的功能,将失明描述为实现视觉功能的条件的减少。这个解决方案是可取的,因为它利用了主要高级本体的当前特性,准确地捕获了盲目现象,并且可以在许多特定领域的本体中实现。

背景

人类视觉系统是一个复杂的、有组织的特殊细胞和结构的集合,它们共同作用来编码和表示一种类型的刺激(光)。光线通过眼睛进入系统,这是一个复杂的器官,包括结构、光学和肌肉成分,这些成分共同作用以确保完整的聚焦图像到达视网膜。在视网膜中,两种类型的感光细胞通过将视觉信息转换为神经元信号,以光的形式编码视觉信息。突触网络通过双极神经元、神经节细胞、水平细胞和无长突细胞将感光细胞连接到视神经,视神经连接到大脑。许多视束纤维支配丘脑后部外侧膝状体核,而其他纤维则投射到上丘。外侧膝状体核向视觉皮层发送投射细胞轴突。上丘除了接收来自视网膜的信号外,还接收来自视觉皮层的间接信号。视觉皮层由负责不同任务的层组成。外侧膝状体核的大部分输入发生在初级视觉皮层的第四层。第四层的细胞以模式连接,将外侧膝状体的视觉数据整合为视野中物体的认知表征[1].

由于人类视觉系统涉及许多解剖结构和复杂功能,因此它可能会以多种方式失效。此类故障可能发生在组成系统的任何不同结构中,并经常导致视力受损或失明。人们从多个角度对失明进行了研究,无论是事故还是疾病造成的失明。大多数相关的解剖实体都得到了很好的描述,许多涉及视觉感知的受影响过程也得到了很好的理解;然而,从本体论的角度对失明的基本本质的表述仍然不完整。

在最基本的形式中,失明是指低于一定阈值的视觉功能受损。这一门槛的设定因环境而异,失明标准因国际和机构边界而异。世界卫生组织将失明定义为视力低于20/500或视野低于10度。在英国,视力损伤证书将失明定义为视力低于20/400。在美国,美国医学会将失明定义为视力低于20/200或视野低于20度。国际眼科学会最近也呼吁根据自己的标准来定义失明和视觉障碍,其中至少有一部分涉及人们使用的视觉替代技能[2]. 这种将视觉替代技能纳入失明账户的扩展非常重要,因为它表明视觉敏锐度仅代表失明的一个维度。其他类型的视觉障碍不在视觉准确度的范围内,例如辨别颜色的能力或能力。

失明、视力损害和视力之间的关系如果不诉诸于如上文所述的明确定义,就很难描述,因为这些定义几乎无法揭示现象的本质。我们首先假设失明是一种特殊类型的视觉障碍,失明是视觉过程失败的结果。视觉敏锐度是一个人在视觉方面的特定能力(一个人视觉处理刺激的能力有多好或有多差,或者可能是一个人对外部刺激表征的清晰度)。许多与表示失明相关的问题都是由视觉过程及其缺失的密切相关概念的融合造成的。因此,通过识别现实中的实体、视觉系统的组成部分及其相关功能和过程,我们可以找出失明是什么,失明是由什么引起的。

目前定义与失明有关的术语的努力虽然是系统性的,但存在相当大的问题。国家健康访谈服务(NHIS)提供了以下定义“视力下降的人”作为“那些报告他们看不到东西的人[].” 这种定义的问题在于,自我评估是一个可靠的、较差的感官感知标准。人们常常对自己的能力和感知能力产生误解。一项较旧的NHIS调查,即国家残疾健康访谈调查(NHIS-D),对那些合法失明的人实施了一项锐减,视力为20/200或更低。美国社区调查(ACS)对那些“视觉困难”作为自我报告失明或“即使戴眼镜也很难看到”的人[].” 除了上述自我评估问题外,我们现在还有一个额外的问题,即矫正镜片的合格性。(请注意,这个定义太模糊了,因为即使是视力异常的人,如果戴上处方浓度很高的眼镜,也可能会有严重的视力障碍;我们当然不想给这样的人贴上视力障碍的标签)。

政府组织执行自己的失明标准。劳工部劳工统计局采用当前人口调查作为识别严重视力丧失或失明者的手段。再次强调,标准是自我评估。“如果有失明者报告自己或家人在戴眼镜时失明或视力严重困难,CPS会将其确认为失明者[].” 如此广泛的失明定义或标准的问题之一是,似乎没有一个标准。因此,很难准确确定有多少人患有失明或失明。

从诊断的角度来看,国家眼科研究所(NEI)将“失明”定义为“视力较好的眼睛矫正视力达到6/60或更低(=20/200)[4].” 美国验光协会(American Optometric Association)遵循世界卫生组织(World Health Organization)的协议,将“全盲”定义为“无光感”,将“近全盲”界定为“最佳矫正视力低于20/1000”[5].” 美国对“失明”的标准法律定义遵循国家环境研究所认可的标准,即最佳矫正视力为20/200或更低。

“失明”的定义出现的问题至少可以追溯到20世纪初。N.Bishop Harman在谈到“失明”的一个拟议定义时写道,“通过任何可能的措辞,我们都无法给出一个足够简单的定义,该定义将包含构成视力的这几个因素中的可能变化,并声明这样或那样的变化应被视为失明[6].” 最近对“失明”定义可行性的其他评估也遇到了类似的不情愿,但有些乐观。“然而,事实是,对任何词典定义进行最简短的分析都会发现,‘盲’一词既不直截了当,也不体面[7]”.

尽管存在上述问题,但将失明作为调查对象仍存在困难。如果我们把失明理解为超过一定阈值的视觉功能受损,并接受视觉功能受损的方式有很多种,那么失明的方式也有很多种。此外,有许多不同的机制会导致失明。此外,如果我们关注不同类型的视觉障碍,即在视觉过程中没有有效表现出的世界特征,那么“失明”可以用来描述这些不同类型的表征失败,沿着世界特征线(例如色盲)。这使我们的任务复杂化,因为它不仅表明一个人可能有很多不同的致盲方式,而且还表明一个人的致盲途径也不同。失明的性质比乍一看要复杂得多。不仅在确定失明的情境阈值方面存在复杂性,而且在检查导致失明的不同类型视觉障碍的性质方面也存在困难。

在描述和定义视觉障碍和失明方面,有两个明显而紧迫的挑战。首先,不同的群体使用不同的测量标准。其次,不同的分类标准可以与单一的测量标准结合使用。这些挑战使得很难共享、重用和比较有关失明和视力相关疾病的数据。此外,在形式本体中表示盲目性时会出现更复杂的问题。本文探讨了在本体论上表示失明的困难,并提出了一种新的解决方案,以正式的方式表示视觉障碍和失明。虽然我们相信“失明”(及其相关术语)的定义不会轻易得出,但我们在本文中的目标是通过仔细检查失明的性质和相关现象来提供“失明“的本体论表示。

当前视觉和失明的本体论表征

基因本体论将“视觉感知”定义为“生物体接收视觉刺激、将其转换为分子信号、识别和表征信号所需的一系列事件。视觉刺激以光子的形式被检测出来,并经过处理形成图像[8].” 因此,视觉感知,或视觉,是一个代理人和刺激本身之间的关系过程。看的过程是表象性的,因为主体以某种方式代表刺激(我们把这种刺激的来源和这种表象的性质留给进一步的研究)。我们可以将这种关系过程的减少或停止描述为失明或失明。

目前,包含术语“盲”的本体相对较少,提供“盲”良好定义的本体更少。没有基于实现的本体论以反映其复杂性的方式来代表围绕失明的现象。表中列出了以前使用当前本体描述失明的尝试的结果1在生物医学本体论中表示失明的尝试中,将失明分类为表型是一种流行的策略[9].

表1以往定义和表示失明的尝试

寻求代表表型的生物医学本体论通常依赖实体质量(EQ)方法[10]. EQ方法利用本体的现有结构生成一个模式,其中表型(实体)的主体由该实体固有的表型(质量)描述。这种方法的优势在于它为研究表型质量的研究人员提供了计算资源。这使得研究人员可以在以前没有使用推理机的地方使用推理机。此外,EQ方法允许“使用多个本体以高度表达和精细详细的方式记录[表型],同时保持正确的逻辑和可计算性[10].” 这是一种在生物医学本体社区中使用的非常强大和创新的方法。

情商方法对于实体中固有的表型和品质很有效。例如,如果我们想说“一些人类有红眼睛”我们可以利用优步解剖本体(UBERON)和表型和特征本体(PATO)中的术语,通过EQ方法实现这一点。我们将使用来自PATO的术语“红色”和来自UBERON的术语“眼睛”,并应用EQ方法得出EQ=UBERON:眼睛+PATO:红色[10].

虽然这种解决方案有其优点,但对于盲人来说,其缺点大于优点。将EQ方法应用于失明的主要问题是,尚不清楚失明是否是一种表型。普通医学本体(OGMS)为“表型”提供了以下定义:

一种生物的质量(组合),由其遗传结构和环境的相互作用决定,将一个物种的特定实例与同一物种的其他实例区分开来[11].

如果失明是一种表型,而表型是一种品质(或其组合),那么失明就是一种品质。如果失明是一种性质(或其组合),那么失明是特定依赖的延续,无需进一步处理即可实现。但这种结果是不正确的——盲目是视觉功能无法实现。失明不是视觉系统或视觉系统所属有机体的一种特性。失明是视觉功能实现的失败。

另一个需要考虑的选择是“表型”的另一种定义。“表型”的一个标准定义是,表型是特定环境中给定基因型的结果[12]. 如果失明是一种表型,而一种表型是特定环境中特定基因型的结果,那么失明就是特定环境中给定基因型的产物。当然,当我们讨论基于遗传基础的失明案例时,这不会带来任何问题。然而,一些失明的情况并没有遗传基础,而是急性创伤或其他非遗传现象的结果。由于有一些失明病例具有非遗传基础,很明显,根据“表型”的定义,失明并不是所有病例的表型。由于失明并非在所有情况下都是一种表型(如果有的话),我们应该寻找失明的另一种解释。

将失明作为一种表型(质量)对待的一个普遍问题是,它与这些叙述中提出的定义不一致。如果失明是一种视力(或视力)的缺乏,而视力(或视觉)是一种可实现的实体,那么失明应该是缺乏一个过程或缺乏某种可实现实体。如果失明是一种表型,因此也是一种品质,那么就存在缺乏可实现实体的品质。但这是不可能的。不可能同时缺乏可实现实体和质量的实体。这里的教训并不是说失明不存在,而是失明不是一种表型。

如果失明不是一种表型,还有什么其他的本体论解决方案?最可能的候选解决方案之一涉及使用人类疾病本体(DO)。目前,《人类疾病本体论》并没有提供“失明”的定义,但我们可以在他们将色盲描述为检测光刺激的能力不足或减弱后,为他们提出一个可信的候选人。”色盲”在DO中定义为:“在正常照明条件下,以看不见颜色或感知色差的能力下降或丧失为特征的失明[13].” (表1)从这一特定类型失明的定义转向对失明的一般定义,应该会导致失明是“在正常照明条件下,看不见或感知能力下降”。

虽然这是一个普遍具有吸引力的观点,但经不起仔细审查。首先,DO将失明归类为一种疾病。失明不是一种疾病,尽管它可能是由某种特定的疾病引起的。此外,它不是DO目前所代表的一种视网膜疾病。有许多疾病可能导致失明,许多疾病可能使个人的视力复杂化,但失明本身并不是一种疾病。此外,失明不一定是由疾病引起的。相反,它可能是由单一事件引起的,例如急性创伤或闪光失明。失明也不必局限于视网膜的问题。皮层失明是一种与视网膜无任何功能障碍的失明。如最后一节所述,某些类型的盲目性不仅限于一种实现机制,也不限于仅在一个位置实现。

尽管存在这些问题,但这个解决方案更紧迫的问题是,似乎没有任何迹象表明什么是无能或能力下降。如果能力是配置或功能,那么它们就是可实现的实体。顾虑很明显,根据BFO,一个可实现的实体不可能缺少。可实现的实体不可能以程度表示,因为它们的存在是一件全有或全无的事情。如果失明是一种无法检测光的情况,那么所有失明病例都将是一种完全无法检测光刺激的情况,这无法捕捉到并非完全无法检测到光刺激的失明病例。如果失明是检测光的能力下降,那么它不能表示为BFO中功能或配置的下降。但是,如果视力是一种功能,失明是视力的缺乏,那么也不能将失明视为一种无能。因此,我们认为这类账户是混淆的。

远离基于DO表示的帐户,另一种捕获失明的方法是坚持失明是一种疾病,OGMS将“疾病”定义为“临床异常的物质实体,是扩展有机体的一部分[11].” 这种方法的问题在于,目前尚不清楚失明是一种物质实体。如果有人认为失明是视觉功能的缺失,那么失明似乎不是物质实体(功能的缺失不是物质实体)。此外,人们不能指向物质实体并将其识别为盲,因为盲不是在空间上延伸的,而空间延伸是物质实体的一个特征。由于这些原因,失明不可能是每个OGMS的障碍。

现实主义视而不见

从这篇对生物医学本体论中失明表征的简明回顾中,我们可以学到一些教训。首先,很难通过缺乏或缺失来描述一个实体的特征,这似乎是失明(失明)的情况[14]. 考虑一个涉及物质实体的本体论缺席的范式案例:一个洞。似乎没有什么可以归因于特征的东西。在基本形式本体(BFO)中,洞是连续的实体,容易受到特征归属类物质实体的影响,但本质上是非物质的。这至少表明表面上看通过缺乏来表征实体的问题。BFO是一个高级本体论,它是现实主义者、易犯错误者、透视主义者和绝对主义者[15]. BFO的核心在于区分连续体和发生体,追踪世界上两种不同类型的基本实体之间的差异。BFO目前被用作许多生物医学本体的高级本体,并且是开放生物和生物医学本体协作的主干[16].

当我们考虑捕捉孔洞存在条件的尝试时,会出现第二个问题。如果一个洞是由一个缺来定义的(缺既是必要的也是充分的),那么有各种各样的东西都可以称为洞。例如,如果我们将一个洞描述为周围缺少物质,那么房间的内部将被视为一个洞,就像袋子的内部一样。在解剖学中实施了一种表示缺少部分的策略;然而,对于非物质实体的事物,如过程或功能,它是否能很好地解释,仍存在争议脚注1[17]. 这种策略对非物质实体不起作用的原因是缺少部件(_P)关系不适用于函数,因为函数并没有部分。脚注2另一方面,过程确实有部分,但这些部分是时间部分,而不是物质实体(过程可以包括作为参与者的物质实体,但这些实体本身不是过程的一部分)。

除了前面讨论的法定标准外,失明似乎无法给出精确的定义,甚至无法明确区分失明存在或不存在的条件。失明通常是逐渐出现的,这通常是由于眼睛或与视力相关的设备退化所致。因此,许多失明病例是渐进性的,很难确定失明发生的时间点。除了这些并发症外,对失明阈值也存在争议。因此,有关失明的出版物通常会指定他们使用的“失明”定义[18].

即使考虑到这些与失明有关的复杂情况,我们认为,为了本体论的发展,对这种现象作出一个明确的解释是有益的。这样的描述应该涵盖所有或绝大多数失明病例以及文献中发现的各种失明分类。因此,该账户应保持通用性和灵活性,以捕捉广泛的特征,但也应足够刚性,以保持信息丰富和富有洞察力。

失明有很多种类型。例如,有色盲和变性盲。失明也可以相对于上下文进行定义。个人可能在法律上失明,但仍然能够检测到一些光刺激。同样,一个人的视力可能会受损,以至于他们被禁止驾驶喷气式飞机,但不能驾驶。因此,我们可以说某人是“根据[x]失明”,其中[x]是评估视力的标准。从这个意义上说,失明是以度数表示的。一个人缺乏远见的程度将被评分。如果我们将其视为代理与所代表的事物之间的关系过程,并在1到0的范围内评估此类表示的准确性(完全表示准确性到无表示准确性),人的视觉能力将处于从0到1的连续统上的某个位置。一个人对刺激的表征越接近0,他就越盲目。

评估视力的方法让人们对失明(和视力)的状况感到困惑。通常,视力表示为两个值之间的关系,即受试者与光学图表的距离和正常受试者为了辨别相同的视觉细节而与图表的距离。撇开与这种特殊类型的视力评估相关的问题不谈,我们已经在上面讨论过,这会如何导致对哪些条件表示失明的混淆[18].

鉴于上述考虑,人们可能会得出结论,没有一个连贯的本体论范畴与盲作为一个实体的含义相对应。相反,失明可能是松散相关实体的混合体,或者是在本体论上不完善的东西。我们认为这个结论不令人满意。对于临床医生和研究人员来说,有一个连贯的失明理论是有用的,该理论涵盖了通常被理解为失明形式的各种情况。我们同时意识到,失明似乎具有相对或上下文敏感的特征(术语本身可能是上下文敏感的,或者现象可能是上下文相关的,或者两者兼而有之)。我们赞成这样的观点,即“失明”一词表示一种单一的现象,反映了与特定评估环境相关的严重视力损害。因此,“盲”表示一个在本体论上形成良好的范畴。

根据BFO,函数是一种配置类型。处分是一种可实现的实体,其实现取决于持票人的身体构成,并且因为持票人处于某些特殊的身体环境中。功能是作为代理人的自然选择或有意设计的产物而存在的一种处置。因为功能是处置,所以它们是可实现的实体。它们被实现为有时被称为“功能”的过程。功能在BFO中被认为是非偶然的,这意味着它们是由于自然选择或有意设计而产生的[19]. 给定实体所具有的所有功能都与被检查实体的类型密切相关,无论该实体是生物实体还是人工实体。函数是内部可实现的实体。内部可实现实体“……是一个可实现实体,它反映了物质实体它就在其中[19].” 改变具有给定功能的实体的物理结构可能会改变所述功能的实现。

之所以认为视觉是一种气质,是因为它是通过以物质实体为基础的过程来实现的。这是如上所述的配置(其中函数是一种特殊类型)的标志。我们还有另一个理由认为视觉是一种气质:事实上,如果视觉不再存在,那么持有者就会发生物理上的改变。尽管这些实体仍然有看的倾向,但它们是盲目的,因为它们由于身体结构的某些变化而无法再认识到这种倾向。

此外,我们认为视觉是视觉系统(或至少是具有高阶认知功能的实体的视觉系统)的功能。一个原因是,视觉能力的发展是进化过程的结果。随着时间的推移,特定生物体的物理组成发生了变化,并进行了调整,以选择视觉功能的存在。对于拥有视觉的非生物实体来说,如果有的话,他们拥有的视觉不是偶然的,而是创造者有意设计的产物。基于这些原因,我们认为视觉是一种功能。

这里需要注意的是,并非所有函数承载者结构变化的情况下,函数都不再是可实现的。换句话说,并不是说持有者的每一个物理变化都会改变所讨论的功能。还有一种情况是,一些函数的承载者可能会经历一些变化,使他们无法实现一个函数,而该函数仍然存在于其承载者中。例如,人类心脏的功能之一是泵血。心脏的物理变化可能会导致心脏无法发挥其功能——心室壁上的大撕裂可能就是这种物理变化。其他身体变化可能不会导致丧失执行功能的能力——肌肉稍有增大的部分可能就是这种身体变化。但在所有情况下,当一个功能停止存在或产生时,必然会有相应的物理变化。用一个人造的例子来说,散热器具有散热的功能。散热器的某些物理变化将使散热器无法实现其功能,例如散热片上存在腐蚀或调节阀破裂。但在这种情况下,我们不会说散热器失去了功能,而是说它的功能无法实现。如果对一个实体进行了足够重要的正确类型的物理修改,只有这样我们才会认为该功能不再存在。这是一个重要的观点,将在我们稍后讨论失明时发挥重要作用。

我们可以通过识别和描述其定义特征来表征特定类型的功能(视觉)。采用这样的策略,我们提供了一个关于视觉的描述,作为接收光子并将其解释为视觉信息的函数。类似地,我们可以将视觉描述为光子接触视网膜的过程编码为动作电位并解释为视觉信息。将视觉作为视觉功能的实现进行描述后,自然会确定视觉功能作为视觉实现的过程。如上所述,在实现视觉功能时还涉及许多其他功能。为了便于说明,我们省略了对这些函数的详细讨论。

如果我们认为视力是一种功能,而失明与这一功能的实现有关,那么我们似乎可以通过将视力描述为一种功能来发展对失明现象的理解。由于失明是一种范围广泛的现象(即有多种类型的失明),因此我们有必要探索失明类型的范围,以便完全捕获失明。

色盲

人类可以感知颜色,因为我们(通常)有三种不同类型的锥细胞光感受器,可以检测相应波长范围内的光子。特定类型锥体细胞光感受器范围内的光子在相应的锥体细胞中产生动作电位,动作电位最终被传送到初级视觉皮层。颜色是通过这些类型的视锥感光细胞的放电分化来编码的。

色盲是指一个人无法区分两种或多种颜色的情况。在某些情况下,不同光谱波长的光子在不同时被表示或解释为相同。在其他情况下,个人无法报告两个或多个光子波长之间的差异[20]. 无法区分两种或多种类型的光并不局限于一种锥形光[21]. 使这幅图有些复杂的是,有许多机制被确定为色盲的原因,而且这些机制并不局限于一个解剖区域。有些色盲是由于缺乏锥体细胞或某种类型的锥体细胞造成的。其他时候原因是皮层[22]. 例如,完全缺乏辨别颜色的能力,即色盲,其潜在的病因可能位于视网膜(先天性色盲)或视觉皮层(大脑色盲)。因此,色盲与其他类型的失明相似,其原因和相关机制多种多样且复杂。

闪光盲

闪光失明是一种由于突然暴露在明亮的光线下而导致的失明,例如旧相机上的闪光灯或原子武器爆炸产生的明亮闪光。光线的突然涌入使视网膜的色素过饱和,个体无法将光子转换为神经信号[23]. 闪光失明通常是暂时的,受试者在几分钟内恢复其全部视力。然而,在一些极端情况下,闪光失明会导致永久性视力丧失[24].

注意盲

非注意性失明可以描述为个体由于缺乏注意力而对视野中的突出物体或特征缺乏知觉[25]. 对这一现象的机制的研究揭示了无意识和有意识的成分。无意识机制包括早期视觉皮层的轮廓整合,而有意识整合包括枕外侧皮层的参与,并且更强烈地通过集中注意力进行调节[26].

建议的解决方案

借鉴前面几节的经验教训,我们提出了一个解决盲目性给本体开发带来的问题的方案。因为视觉是一种功能,而失明似乎是该功能的未实现,我们对失明进行了解释,其中失明是实现视觉功能的触发条件的减少。为了理解这一点,我们需要了解处置与触发条件的关系。“处置是一种与实现有关的因果属性,即与个人在特定情况下或作为对特定刺激(触发器)的反应而表现出的特定行为有关[27]”.

此解决方案能够处理上述情况。色盲是实现视觉功能的(颜色)触发条件的减少。尽管不同类型的色盲会涉及不同类型的症状减轻,但由于它们都涉及特定光波数的减少,从而导致不同的视觉表现,因此它们被统一为一个单一的现象。对于闪光失明,我们说,无论实现视力功能的机制是什么,视觉功能实现的条件都会暂时(或可能永久)减少。可能是暂时性闪光失明是以以下方式造成的功能损害:它们基于导致功能故障但不是(永久)丧失功能的物理变化。由于这两种情况下的功能都是通过相当复杂的功能实现的,因此只要条件的减少程度相似,失明的类型可以涵盖不同类型的功能失效。

无意失明的案例很有趣,也有问题。目前尚不清楚无意失明是一种失明,还是“失明”一词的使用是隐喻性的。如果无意失明不是一种失明,那么我们不必担心它的形式化。然而,如果无意识失明是一种失明,那么我们提出以下形式化的说法:无意识失盲是一种未实现的倾向(视觉功能未实现)。这种配置不会以两种方式之一实现:无意识地通过早期视觉皮层的某些轮廓整合机制实现,或有意识地通过枕外侧皮层的功能失效实现。这就是为什么无意失明与更传统的失明类型很相似,尽管其机制和表现不同于这些传统类型的失明。如果你愿意的话,你也可以根据视觉功能失效的类型来划分失明的类型。

在提供了关于什么构成盲的非正式说明之后,我们现在提供了解决方案的形式化。因为我们的账户在很大程度上依赖于触发器、处置和实现这些处置的过程,所以任何形式化都必须至少调用所有这些。我们可以用以下方式描述触发因素、处置和实现处置的过程。性情存在于他们的实现之外——脆弱的性情是花瓶里固有的,无论实现这种性情是否有一个破碎的过程。有些处置没有任何实现,也就是说,有些处置永远不会实现,因为不满足触发条件。实现是过程实体,并有作为参与者的物质实体。物质实体固有的特性和品质。对于处置,我们可以确定以下特征。

处置、触发器和背景条件

上述触发条件、配置和实现之间的关系过于简化。请记住,所给出的处置说明将处置描述为非概率性,并将其相关现象描述为可直接访问。实际上,许多配置很可能是概率性的,其相关现象(触发条件、实现过程)的精确性质目前尚不清楚。然而,这不应阻止人们寻求说明处置、触发因素和实现过程。Rohl和Jansen提供了一个更具吸引力的账户[27]. 根据这个说法,有一个原始(未定义)关系(has_triggerR(右))其保持在触发过程和实现过程之间。处置和触发过程之间的关系根据原始关系定义如下:脚注

$$\mathrm{d}\kern0.5em\mathbf{has}\_\mathbf{trigge}{\mathbf2{r}}{\mathbf{d}}\mathrm{t}\\mathrm}\\mathr{i}\mathr m{f}\mathm{f}:\\mathrm}\t}\mathrem{here}\\mathm{existing}\\mathrm{some}\\mathlm{r}\\left(\mathrm2{d}\\mathbf}f{has}\_\mathbf{realization}\kern0.5em\mathrm{r}\\mathrm}和}\mathrm{r}\kern 0.5em\mathbf{has}\_mathbf}trigge}{\mathbf{r}}_{\mathbf{R}}\mathrm{t}\right)$$

粗略地说,这意味着某个特定的配置有一个特定的触发器,以防有一些实现过程,例如特定的配置具有该实现过程,并且该实现过程具有一些触发器。然后我们会说,所讨论的特定处置具有特定触发因素。这是一种实例级关系。这种关系的一个例子就是花瓶的脆弱性。花瓶用于破碎的特定配置通过实现过程(破碎过程)的某些实例实现,该实现过程由某些特定触发事件触发,例如,跌落过程。实现处置的特定实现过程与触发或先于实现过程的过程之间的关系是不可简化的。

一旦处置实例和触发器之间存在关系,就很容易将其扩展到处置类型。根据Rohl和Jansen,可以通过以下方式捕捉到这种关系:

$$Dhas\_触发{r} _DT(_D){=}_{\mathrm{DEF}}\forall\times\左边(\times\kern0.5em\mathbf{instance}\_\mathbf{共}D\kern0.5em\supset\kern0.5em\forall\mathrm{y}\\left$$

此定义处于类型级别。它指定了处置类型和触发流程类型之间的关系。以类似的方式,可以捕获实现类型和触发类型之间的关系:

$$R有触发{r} _RT(_RT){=}_{\mathrm{DEF}}\mathrm{f}\mathrm{o}\mathr{r}\kern0.5em\forall\kern0.5 em\times\ left(\times\kern0.5m\mathbf{instance}\_\mathbf{共}个R\kern0.5em\supset\kern0.5em\exists\mathrm{y}\left(\mathrm}y}\kern05em\mathbf{instance}\_\mathbf第{个,共}个T\&\times\mathbf{has}\_\mathbf{tridge}{\mathbf{r}}_{\mathbf{r}}\mathrm{y}\right)\ right)$$

这种关系存在于实现过程类型和触发过程类型之间。由于处置涉及触发过程、实现过程和处置本身,因此必须捕捉这三个实体之间的关系。上述关系规范就是这样做的。要了解这在我们的愿景中是如何运作的,请考虑个人愿景的以下关系:

x探员对愿景的处置has_triggerD类特定的照明条件iff:存在agent x的一些神经过程(agent x倾向于查看agent x的hasralization神经过程和agent x hastrigger的神经过程R(右)特殊照明条件)。

然后,这些关系将在普遍层面上存在:

视力处置has_trigger D类 照明条件(波长范围) = DEF(排放催化剂) x(x实例_of视力处置y(x有触发器D类特殊照明条件特定照明条件instance_of照明条件(波长范围)).

光子到神经信号转导has_trigger R(右) 照明条件(波长范围) = DEF(排放催化剂)对于x(x实例of光子对神经信号的转导y(y实例of照明条件(波长范围)&x个has_triggerR(右)y) )。脚注4

上述规范可能很复杂,但有许多优点。首先,它们捕获了部署的基础流程和部署本身,从而可以进行更准确的建模。其次,这种方法考虑了处置中涉及的所有过程(或至少所有相关过程)。不考虑处置所涉及的所有相关过程的方法将是不完整的。第三,它利用BFO作为一个高级本体,并继承了其中的所有优点。也就是说,使用BFO为建模感兴趣的生物医学实体提供了一个现实主义框架,并提供了与其他生物医学本体的理论前互操作性,这些本体也使用BFO作为高级本体。

可能的反对意见

对这种说法的一个可能的反对意见是,由于失明是一种实现处置的条件范围的减少,因此失明是盲人的外在因素。因此,根据我们的说法,关灯足以使人失明。这种反对的主旨是,触发条件的减少对代理来说是外在的,但盲目性是代理固有的现象。因此我们的账户不正确

我们认为,这一反对意见令人困惑。这里的混淆是存在条件和条件范围之间的混淆。举个例子,水在给定的大气压水平下,会在特定温度或特定温度下冻结(这恰好是实现冻结过程的一系列条件)。温度构成了冻结处理的触发条件。由于外部环境条件的变化,降低温度使处理更接近实现,但这并不意味着水在较低温度下结冰。这也不会改变水必须冻结的状态。并不是条件的范围发生了变化,而是条件本身发生了变化。实现处置的条件是实体外部的,很像范围,但这两件事是相互独立的。条件本身可以在不改变条件范围的情况下改变,就像触发条件减少的情况一样。通过这种方式,我们可以看到,关闭灯光并不意味着减少实现视觉功能的条件范围。相反,它只会减少这种情况下的实际照明条件。

然而,从这一反对意见中可以看出一个重要的观点,即对内在属性和外在属性之间的区别以及盲目性是内在的还是外在的关注。我们没有理由假设失明是内在的或外在的,至少在理论上不是。视觉功能实现条件范围的缩小是由于功能承载者的物理基础发生了变化。我们相信,这解释了盲目性是一种内在属性的直觉。事实上,我们对失明的描述与这一观察结果是一致的,因此那些认为失明是内在的人不应该对我们的观点怀有敌意。我们将对内在/外在的进一步讨论留给后面更详细的论文。

第二个反对意见大致如下:所提供的解决方案未能充分区分失明(或视力)和失明。在无意失明的情况下,一个人看不到东西,但他们有能力看到东西。这是一个重要的区别:事实上,这正是失明与视力良好之间的区别。只有当一个人缺乏检测视觉刺激的能力时,他们才会失明。所提供的说明混淆了这两种现象,因此是不正确的。

我们认为,这一反对提出了我们早些时候提到的一个非常重要的观点。我们同意,有视觉能力和没有注意到世界的某个特征与没有视觉能力是有区别的。前者通常不会被视为失明,但后者肯定会。正如我们之前所说,无意失明的情况是有趣的,也是有问题的。我们已经讨论了无意失明是一种失明的可能性,并说明了如何将其正式化。如果引发反对的预想案例是“失明”的隐喻用法,那么我们不需要也不应该将无意失明解释为一种失明。另一方面,如果无意失明不是一种隐喻性失明(它是一种未实现的视觉倾向的实例),那么它将以其他类型的失明根据这个模式被形式化的方式被形式化。也就是说,这种倾向不会以两种方式之一实现:无意识地通过早期视觉皮层的某些轮廓整合机制实现,或有意识地通过枕外侧皮层的功能失效实现。

如果一个人没有通过没有能力实现一种倾向来看待问题,而是通过一个简单的感知错误(手头的反对意见)来看待问题的话,那么这将是一种隐喻性的盲目。如果所有的无意失明都是这样的失明,不是因为无法意识到自己的性格,而是因为感知错误,那么无意失明就是一种隐喻性的失明。如果没有,那么我们已经准备好了正式化。

第三个反对意见可以用以下方式描述:解释失明的一种方法是,有许多子过程参与了更复杂的视觉过程。当其中一个子过程没有发生时,视觉过程就不会发生。愿景案例中发生的事情很复杂,至少部分是因为有关于流程、配置(功能)及其各自的子流程和子配置(子功能)的细微之处。事实上,许多大的、容易观察到的处置似乎不是单一的处置,而是许多共同作用的处置。更准确地说,许多处置的实现是一个复杂的过程,其中一些过程本身可能构成处置的实现,在某种程度上似乎是次级处置。事实上,当我们考虑像人类视觉系统这样的复杂系统时,似乎这个更复杂的画面比典型性格画面所提供的简单解释更接近真理。例如,人类视觉系统包含许多成分,这些成分各自具有不同的功能-视网膜的功能是将光子转换为动作电位,视神经的功能是把动作电位传递给外侧膝状体核,初级视觉皮层的功能是整合动作潜能和组织信息的方式使其对人类来说是可理解的,等等。由于某些机制的故障,这些过程中的每一个都可能无法实现,而这些都是失明或视力受损情况下的因果责任实体。当我们想到这些较小的过程和它们所依赖的物质实体时,我们看到色盲是视觉系统的一个或多个结构因物理改变而暂时或永久丧失的一种倾向。这种观点更简单,因为我们可以通过诉诸有机体的各个部分和实现子过程来解释有机体的配置,这比单纯诉诸大规模配置更准确。

由于几个原因,我们发现上一段中描述的方法有问题。首先,BFO中资产处置的性质是,该回复所假设的账户不够稳健。正如我们所讨论的,处置是这样的,它们不能在缺少_部分关系。如果处置或功能丧失,我们必须确定如何表示处置的丧失,而这并不是简单地通过利用现有关系就能做到的。

其次,这种账户的问题之一是功能的性质,这是BFO中的一种特殊配置。在某些情况下,功能可能会丢失,即在功能承载者发生极端物理、结构变化的情况下。然而,功能承载者的任何物理变化都不会导致功能的丧失。这是BFO的情况,也是本文所研究的视力情况。

例如,门具有打开功能。只有在特定条件下才能实现车门的功能,这对车门的正常功能至关重要。如果门开得太容易(在一系列太宽的条件下,比如说它在风的压力下打开),我们仍然会认为门具有打开的功能,但它出现了故障(由于门闩故障或其他原因)。同样,在保持其打开功能的同时,门也可能很难打开,这也是由于一些结构上的改变。但我们仍然会说,门有打开(和关闭)的功能,它出现了故障。对于这些示例中的每一个,门都保持其功能,但功能是在较小(或较大)的条件范围内实现的(即,或多或少需要用力才能打开门)。由于函数承载者物理结构的改变,实现函数的条件范围减小。然而,实体的功能没有改变;它的功能是。在这种情况下,一扇困难的门类似于一些失明的情况,因为承担该功能的两个实体都保留该功能,即使该功能是在更广或更窄的条件范围内实现的。

现在,根据实现功能(称为功能)的各种子过程或过程来定义这样的事件可能是合适的,而这确实是正在发生的。但这样的框架将无法准确捕捉到所有单一类型的现象,在我们的案例中是盲目的。此外,将所有失明病例联系在一起的并不是某些功能或其他功能没有发生,而是我们因此减少了实现处置的条件范围。任何这样的减少(在一定的阈值下)都是盲目的,无论什么子功能没有实现。当然,我们可能会发现存在更多的失明亚型,这些亚型可以根据各种潜在的物理机制进行划分,这些物理机制减少了实现视觉功能的条件范围,但这与我们的观点一致。事实上,这是我们的观点。在所讨论的每一个案例中,差异在于视觉处置触发条件范围缩小的机制。

讨论

鉴于目前有关失明的现有说法存在的问题,我们因此提出了一个新的失明定义:失明是指实现视觉功能的触发条件的减少。如果视觉障碍有一定程度,那么它不可能是一种功能或性格。失明不可能是缺乏性格或功能,因为许多东西缺乏功能,但不应被归类为失明。定义失明的最佳选择是,视力是接收光子并将其解释为视觉信息的功能,然后将失明定义为实现处置的条件的减少。

这种推理的后果之一是,各种表型本体论中的许多术语错误地指的是倾向而非品质的实体。我们在这篇论文中的目的并不是要证明表型本体论中的许多术语被错误地描述为表示质量而不是倾向,而是仅仅证明盲不是一种表型。我们认为,与BFO一致,性格不是表型,表型也不是性格。混淆表型和性格是错误的。这并不意味着在各种表型本体论中没有表示倾向的术语,只是从BFO的角度来看,将倾向表示为表型是不正确的。虽然可能已经尝试使用“失明”在过去的表型本体论中,我们认为这些努力是错误的。

我们的方法有一定的优势。首先,它解释了失明的分级性质。失明的缓慢有时是逐渐出现,这给本体构建带来了特殊的问题,因为它承认程度和似乎模糊的边界。其次,它将视线归类为一个内部可实现的实体,该实体利用了高级本体(如BFO)提供的框架。第三,它在本体论上是无辜的,因为在任何上层本体论中都没有新的实体可以支持。我们的解决方案引用的实体已经存在于BFO中,因此无需引入新实体。

结论

这个项目的动机是提供一个简单但灵活的失明本体论解释。由于失明可能由多种疾病引起,因此构建既包含失明又包含直接或间接导致失明的疾病的本体论对生物医学界来说至关重要。但这并不是一个纯粹的分类练习——使用实现配置(或功能)的条件是对一个工具的新应用,该工具已经为本体开发人员提供了一段时间。这些作者认为,这种类型的使用可以产生进一步的成果。

笔记

  1. BFO中的函数是一种特殊类型的配置。

  2. 函数没有部件,但具有函数的实体有部件。

  3. 注意,由于OWL等形式本体语言的限制,关系has_trigger是双位置的,OWL只能处理双位置关系。

  4. 我们为读者保留绑定变量未实例化。

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致谢

作者想感谢艾萨克·伯杰对手稿的深刻评论以及5位参与者第个国际生物医学本体论会议(德克萨斯州休斯顿,2014年10月),讨论这项工作的早期版本。

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作者声明,他们没有相互竞争的利益。

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PLR撰写、编辑和修订了手稿。APC、MJ、WD、TA和ADD提供了意见并修改了手稿。ADD指导了这项工作。所有作者阅读并批准了最终手稿。

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Ray,P.L.、Cox,A.P.、Jensen,M。等。代表视力和失明。J生物识别精液 7, 15 (2016). https://doi.org/10.1186/s13326-016-0058-0

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