Meyfarth, Julia Meyfarth Julia opus:11078 https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2023/0157/cover.png Fixationen 2022 Augenbewegungen Gain Medical sciences Medicine Medizin ths Prof. Dr. med. Kircher Tilo Kircher, Tilo (Prof. Dr. med.); Bremmer, Frank (Prof. Dr.) 2023-03-09 English Oculomotor fingerprint: eye movements of patients with schizophrenia and healthy controls Oculomotor fingerprint: Augenbewegungen bei Patienten mit Schizophrenie und gesunden Kontrollprobanden 2022-12-01 urn:nbn:de:hebis:04-z2023-01570 Augenbewegungen von Schizophreniepatienten werden bereits seit über 100 Jahren unter Laborbedingungen untersucht, wohingegen Untersuchungen in natürlicher Umgebung erst seit kurzem durchgeführt werden. Diese Studie, die als Folgestudie zur näheren Untersuchung von Augenbewegungen in natürlicher Umgebung geplant worden ist, zeichnet sich dadurch aus, dass sie erstmalig beide Untersuchungsbedingungen miteinander kombinieren konnte. Bei allen Studienteilnehmern – 25 Patienten mit der Diagnose Schizophrenie (ICD-10) und 25 Kontrollprobanden, gematcht nach Alter, Geschlecht, Bildungsniveau, Intelligenz (IQ) und städtischem Einfluss – wurden die glatten Augenfolgebewegungen (Smooth Pursuit) bei der Durchführung einer spezifischen Aufgabe, sowohl im Labor als auch (in angepasster Form) im natürlichen Umfeld untersucht. Darauf folgend wurden die Teilnehmer angehalten, verschiedene einfache Alltagsaktivitäten zu absolvieren. Sie konnten sich völlig frei bewegen, während sie einen Korridor entlangliefen (Free Viewing Task) und ferner ein Ziel mit den Augen während des Laufens verfolgten (Tracking). Okulomotorische Parameter wurden dabei von der EyeSeeCam, einem mobilen videobasierten Eye-Tracker, kontinuierlich und binokular aufgezeichnet, während Gain und RMSE der glatten Augenfolgebewegungen sowie Sakkaden, Fixierungen, Zwinkern und Augengeschwindigkeiten anschließend berechnet wurden. Um den möglichen Einfluss des Vestibularsystems auf die Augenbewegungen bei Schizophrenie besser einschätzen zu können, absolvierten alle Teilnehmer einen zweiten Durchlauf mit eingeschränkter Kopfbewegung (Nackenstütze/Kinnstütze). Die Ergebnisse des Trackings, dessen Aufgabe in Bezug auf die frühere Studie erstellt worden ist, konnten auch deren Resultate widerspiegeln: signifikant erhöhter RMSE bei normalem, den Literaturwerten widersprechendem, Gain. Interessant war auch das Ergebnis der Smooth Pursuit Untersuchung im Labor, im Vergleich zur natürlichen Umgebung. Entgegen aller Erwartungen erzielten beide Aufgaben ähnliche, wie im Tracking beschriebene, Resultate. Kopfeinschränkungen schienen ebenfalls keine bedeutenden Auswirkungen zu haben. Während des Free Viewings waren vor allem die Amplitude, die Spitzen- und Durchschnittsgeschwindigkeit von Sakkaden sowie die horizontale Augengeschwindigkeit bei Patienten signifikant verringert. Bei näherer Betrachtung der am stärksten betroffenen Patienten, die in Abhängigkeit von ihren Ergebnissen in psychologischen Bewertungsskalen (SANS und SAPS) in eine Gruppe mit positiven und eine mit negativen Symptomen eingeteilt wurden, konnten diese Ergebnisse bestätigt werden. Tatsächlich scheinen die Abnahme der Sakkadenamplitude eher mit Negativsymptomen verbunden zu sein, während verlangsamte Sakkaden- und Augengeschwindigkeiten, ebenso wie die Sakkadendauer und der Q-Wert aufgrund von Fehlfunktionen entstehen, die mit Positivsymptomen assoziiert sind. Die auffälligen Augenbewegungen im Labor sowie im realen Leben lassen auf eine, durch die Erkrankung bedingte, weitreichende neuronale Fehlfunktion schließen. Überraschenderweise konnten alle Ergebnisse nur bei freier Beweglichkeit von Augen, Körper und Kopf nachgewiesen werden, während eine Kopfbewegungseinschränkung zu kongruenten Ergebnissen beider Gruppen führte. Beim direkten Vergleich zwischen eingeschränkter und freier Kopfbeweglichkeit innerhalb derselben Gruppe konnten vorwiegend reduzierte Fixierungen bei verminderter Kopfbeweglichkeit nachgewiesen werden; Unterschiede in den Sakkaden- und Geschwindigkeitsparametern waren jedoch nicht ersichtlich. Nichtsdestotrotz scheint die stabilisierende Wirkung der Halskrause das okulomotorische System positiv zu beeinflussen. Daher sollte der Einfluss der zugehörigen Bewegungssysteme (vestibuläres, sensorisches, visuelles) auf die Augenbewegungen zukünftig weiter erforscht sowie die Suche nach zusätzlichen Kompensationsmechanismen vorangetrieben werden. Es wäre vorstellbar, dass in naher Zukunft die Zuverlässigkeit der Diagnose- und Prognosestellung einer Schizophrenie durch eine kurze Untersuchung der Augenbewegungen unterstützt werden könnte. Vestibulo-okularer Reflex, 2023-03-09 Eye movements of patients with schizophrenia have been examined for already more than 100 years under laboratory conditions; investigations in natural environment, however, have only been started recently. This study, designed as follow-up to the first project that measured eye movements of schizophrenic patients in natural environment, is the first one that has combined both: All participants, consisting of 25 patients with the diagnosis schizophrenia according to ICD-10 and 25 healthy controls, matched in age, gender, educational level, intelligence (IQ) and urban influence, performed a smooth pursuit specific task under laboratory conditions and additionally a similar task in real-life. Besides, everybody fulfilled a free-viewing task which contained simple everyday-activities like walking down a corridor or tracking a target during self-motion. Thereby, oculomotor parameters were recorded continuously and binocularly by the EyeSeeCam, a mobile video-based eye-tracker and afterwards gain and RMSE of smooth pursuit eye movements as well as saccades, fixations, blinks and eye velocities have been calculated. Referring to indices of the vestibular system as influencing factor on eye movements in schizophrenia, all participants completed a second run with restricted head (neck brace/chin rest). The tracking task, constructed referring to the former study, could reflect its results: significantly greater RMSE but normal velocity gain which differs from literature values obtained in laboratory studies. More astonishing was the outcome of smooth pursuit in laboratory compared to natural environment: Both tasks revealed similar findings as described in tracking and head restrictions did not seem to have huge impact either. During free-viewing, mostly saccadic parameters, such as amplitude, peak and average velocity as well as the horizontal eye velocity were significantly decreased in patients. The further selection of the most affected patients, classified in a positive-symptom group and a negative-symptom one, depending on their results in psychological rating scales (SANS and SAPS), confirmed these findings. Indeed, the decrease of the saccadic amplitude seems to be rather connected to negative symptoms while saccade and eye velocities and additionally saccade duration and Q-value are reduced in consequence of malfunctions associated with positive symptoms. Due to conspicuous eye movements in laboratory and real-life, a far-reaching neural malfunction can be concluded as a result of the disease. Surprisingly, all these results could have only been proven during free movability of eye, body and head, whereas head restriction led to congruent results between the two groups. However, the direct comparison of reduced and normal head movability within the same group could mainly indicate reduced fixations during head restriction but no differences in saccadic and velocity parameters. Nonetheless, the stabilizing effect of the neck brace might influence the oculomotor system positively. Therefore, the impact of associated systems, such as vestibular and visual motion systems, on eye movements as well as search of additional compensation mechanisms needs further investigation in the future. It is imaginable that one day the reliability of the diagnosis schizophrenia could be supported by a short examination of eye movements. Medizin Medizin doctoralThesis Smooth Pursuit Eye Movements Optokinetischer Nystagmus https://doi.org/10.17192/z2023.0157 Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg Universitätsbibliothek Marburg Saccaden Philipps-Universität Marburg monograph 262 application/pdf Schizophrenie RMSE