Tracking-Test

TRACKING-TEST (Smooth Pursuit)

Timothy C. Hain, MD

Seite zuletzt geändert: 7. März 2021

Die obige Bildschirmaufnahme aus unserem klinischen Labor in Chicago zeigt, wie ein computergestützter Verfolgungstest aussieht. Der Tracking-Test misst die Fähigkeit der Probanden, Augenbewegungen mit visuellen Zielbewegungen in Einklang zu bringen. Die blaue Linie ist ein Ziel, das von einem LCD-Projektor auf einen Bildschirm projiziert wird, der sich etwa 1,5 Meter vor der Testperson befindet. Die grüne Linie oben ist die horizontale Augenposition. Beachten Sie, dass das Auge manchmal hinter das Ziel fällt und eine abrupte, schnellere Bewegung machen muss, um es einzuholen (dies wird als „Aufholsakkade“ bezeichnet). Die vertikale Augenposition ist in der unteren Kurve dargestellt. Sie ist eher ruhig – sie zeigt gelegentliche Blinzelartefakte und eine kleine Wellenbewegung, die mit einer ungenauen Rotationsausrichtung der Augenkamera in Bezug auf das linke Auge zusammenhängt (dies ist auf dem rechten Video, das das linke Auge enthält, gut zu erkennen).

Nachfolgend ist ein Beispiel für einen verarbeiteten Tracking-Test (mit der Bezeichnung Smooth Pursuit) zu sehen. Die sinusförmige Verfolgung wird mit Fourier-Fits verarbeitet und ein Bode-Diagramm erstellt. Diese Abbildung zeigt die normale Verfolgung, bei der nur ein Auge aufgezeichnet wurde.

Methoden zur Erzeugung eines glatten Verfolgungsziels.

Die obige Abbildung zeigt zwei Beispiele für Methoden zur Erzeugung eines glatten Verfolgungsziels. Die „Low-Tech“-Methode besteht darin, einen bunten schweren Gegenstand, z. B. einen Tennis- oder Golfball, an einer Schnur zu befestigen. Auf diese Weise lässt sich ein sich sinusförmig bewegendes Ziel mit einer einzigen Frequenz erzeugen, die durch die Länge der Schnur bestimmt wird. Die Spitzengeschwindigkeit ist bei dieser Methode variabel. Es sind nur sinusförmige Reize möglich.

Eine reproduzierbarere Methode zur Erzeugung eines gleichmäßigen Verfolgungsziels ist die Verwendung eines Lasers oder eines LCD-Projektors, um ein Ziel auf eine Leinwand zu projizieren. Da die Preise für LCD-Projektoren in den letzten Jahren drastisch gesunken sind, ist dies derzeit die bevorzugte Methode.

Eine ältere Methode zur Erregung einer gleichmäßigen Verfolgung ist die Verwendung einer „LED-Leiste“. Dabei handelt es sich um eine Anordnung von LEDs, die in einem Bogen angeordnet sind. Indem man sie nacheinander beleuchtet, kann die Illusion einer gleichmäßigen Bewegung erzeugt werden, und indem man einzelne LEDs einschaltet, kann der Sakkadentest durchgeführt werden. Zum jetzigen Zeitpunkt sind wir der Meinung, dass die Methode mit dem LCD-Projektor weit überlegen ist.

PURSUIT TRACKING – KLINISCHE ERWÄGUNGEN

Bei klinischen Tests werden sowohl sinusförmige als auch dreieckige Verfolgungsreize verwendet. Sinusförmige Stimuli eignen sich für die Erkennung symmetrischer Verfolgungsstörungen, und Dreieckswellenstimuli werden zur Erkennung von Verfolgungen verwendet, die in einer Richtung besser sind als in der anderen. Die Verfolgungsverstärkung, d. h. das Verhältnis zwischen der Augengeschwindigkeit und der Zielgeschwindigkeit, wird von der Zielgeschwindigkeit, der Beschleunigung und der Frequenz beeinflusst. Beim sinusförmigen Verfolgungsstimulus sind diese drei Stimulusparameter voneinander abhängig. Beim Dreieckswellen-Verfolgungsreiz ist die Geschwindigkeit konstant, und die Beschleunigung tritt in Form von periodischen Impulsen auf. Dementsprechend können Frequenz und Geschwindigkeit unabhängig von der Beschleunigung variiert werden. Leider ist eine perfekte Verfolgung des Dreieckswellenreizes wegen der abrupten Beschleunigungen bei der Umkehrzeit unmöglich.

Die Registrierung der glatten Verfolgung ist von geringem diagnostischen Nutzen, da Störungen der Verfolgung in der Regel unspezifisch sind. Die Verfolgungsleistung wird stark von der Aufmerksamkeit beeinflusst, und unaufmerksame oder unkooperative Probanden können eine schlechte Leistung erbringen, ohne eine signifikante zentrale Läsion zu haben. Eine weitere Schwierigkeit ist das Fehlen eines Standard-Pursuit-Paradigmas in Verbindung mit einem gut definierten normalen Datensatz. Einfache sinusförmige Verfolgungsparadigmen können durch ein Paar von drei Variablen (Frequenz, Amplitude und Spitzengeschwindigkeit) charakterisiert werden, und die Verfolgungsleistung ist eine Funktion aller drei Variablen. Die meisten Labors haben idiosynkratische Kombinationen von Paradigmenvariablen verwendet, was dazu geführt hat, dass viele kleine normale Datensätze erzeugt wurden, die nicht mit anderen verglichen werden können. Selbst wenn die Paradigmenvariablen ähnlich sind, gibt es eine erhebliche Variabilität. Diese Variabilität kann mit Faktoren zusammenhängen, die schwer zu quantifizieren sind, wie z. B. dem Grad der Wachsamkeit der Versuchspersonen oder der Sichtbarkeit des Verfolgungsziels. Die Verfolgung wird leicht durch gängige zentral wirkende Medikamente wie Antikonvulsiva, leichte Beruhigungsmittel und Schlafmittel gestört. Schließlich ist es auch klar, dass die Verfolgungsleistung mit dem Alter abnimmt (Zackon und Sharpe, 1987).

Normale Grenzwerte für das glatte Verfolgen

Das glatte Verfolgen ist stark von der Frequenz, dem Alter und dem Geschlecht abhängig (Frauen haben ein schlechteres Verfolgen als Männer).

• ICS Medical Corporation. (1988) Pursuit testing with computers – a status report. ENG Report, Feb (Herausgeber: ICS medical, Schaumburg, Illinois, US).
• Zackon DH, Sharpe JA. (1987) Smooth pursuit in senescence. Effects of target acceleration and velocity. Acta Otol 1987; 104; 290-297.

Eyeball-Methode der Verfolgungsanalyse

Die verschiedenen Marken klinischer EOG-Systeme sind mehr oder weniger erfolgreich bei der Quantifizierung der glatten Verfolgung. In der Regel liegt der Fehler auf der Seite des Normalen – Personen mit schlechtem Pursuit wird ein besseres Tracking attestiert als es korrekt ist. Auch die Algorithmen zur Erkennung schlechter Kalibrierungen sind derzeit noch recht primitiv. Wegen dieser methodischen Probleme und um auf Nummer sicher zu gehen, ist es immer besser, die Verfolgungsspur nur mit dem Auge zu erfassen, als sich auf die extrem variable Leistung kommerzieller Systeme zu verlassen.

Die Fragen, die man sich stellen sollte, lauten:

• Ist das Verfolgungsverhalten bei hohen Frequenzen (d.h. 0,4 hz) einigermaßen gleichmäßig? Wenn ja, ist diese Person normal, und fahren Sie fort
• Ist bei niedriger Frequenz (d. h. 0,1 Hz) überhaupt ein Verfolgungsverhalten vorhanden? Ist dies nicht der Fall, so hat diese Person keinerlei Verfolgung und Sie können weitergehen.
• Sind die Sakkaden „aufholend“ oder „unterstützend“? Aufholsakkaden bedeuten, dass die Person schneller läuft als das Ziel. Wenn „catch-up“, hat die Person wahrscheinlich einen angeborenen Nystagmus
• Gibt es einen offensichtlichen Unterschied zwischen der Leistung nach rechts und nach links?
• Ist die Verfolgungsleistung mit dem Alter des Patienten vereinbar?

Wie man die Antworten auf diese Fragen herausfindet, wird weiter unten näher erläutert.

Kalibrierungsfehler

Es ist leicht möglich, bei ENG/VNG-Tests eine falsche Kalibrierung zu verwenden, und wenn dies der Fall ist, lässt sich dies bei der glatten Verfolgung leicht erkennen. Ein Beispiel ist in der obigen Abbildung dargestellt. In diesem Fall sollte der Bediener eine Neukalibrierung vornehmen. Dies kann manchmal nach der Aufzeichnung geschehen, da die Verfolgung an sich „selbstkalibrierend“ ist.

Symmetrische Störungen der Verfolgung

Störungen der glatten Verfolgung

• Fortgeschrittenes Alter
• Störungen des Hirnstamms
• Störungen des Kleinhirns
• Störungen der zerebralen Rinde
• Kongenitaler Nystagmus
• Drogeneinnahme
• Unaufmerksamkeit
• Sehstörungen

  

  Symetrisch gestörtes Pursuit bei Patient mit Kleinhirnläsion (basilare Impression).

Symmetrische Verminderung des glatten Verfolgungsverhaltens (reduzierte Verstärkung) ist sehr häufig anzutreffen. In der obigen Tabelle sind die häufigsten Ursachen für eine reduzierte Verfolgungsverstärkung aufgeführt. Aus den oben genannten Gründen sollte man bei der Diagnose von Verfolgungsanomalien konservativ vorgehen. Klinisch ist es angemessen, Patienten mit symmetrischem Pursuit in solche mit perfektem Pursuit, solche mit mäßig eingeschränktem Pursuit und solche mit gar keinem Pursuit zu klassifizieren. Diese Klassifizierung kann in der Regel mit dem Auge anhand der Positionskurve vorgenommen werden, wenn ein angemessener sinusförmiger Stimulus (z. B. 0,5 Hz, +- 20 Grad Amplitude) verwendet wird. Kleinhirnläsionen haben signifikante, aber relativ geringe Auswirkungen auf das Verfolgungsverhalten (Straube et al., 1997).

Personen mit perfektem oder nahezu perfektem Verfolgungsverhalten, das anhand des Fehlens von Aufholsakkaden oder von Verfolgungsgewinnen von mehr als 0,8 beurteilt wird, sind normal. Personen mit einem gewissen, aber nicht perfekten Verfolgungsverhalten, z. B. mit einem Verfolgungsgewinn von mehr als 0,2, aber weniger als 0,8, befinden sich in einer Grauzone. Eine solche mäßig beeinträchtigte Verfolgung könnte mit Unaufmerksamkeit oder Medikamenteneinnahme, einer zugrunde liegenden Störung des zentralen Nervensystems oder fortgeschrittenem Alter zusammenhängen.

Personen, die überhaupt kein Verfolgungsverhalten aufweisen, d. h. deren Verfolgungsvermögen weniger als 0,2 beträgt, sind am wichtigsten zu identifizieren, da bei ihnen fast immer eine Störung des zentralen Nervensystems vorliegt. Seltener wird eine Verfolgungsverstärkung von mehr als 1,0 festgestellt. Dies ist daran zu erkennen, dass „Backup“-Sakkaden auftreten, d. h. Sakkaden, die gegen die Zielbewegung gerichtet sind. Sind keine Backup-Sakkaden vorhanden, handelt es sich unweigerlich um einen technischen Fehler. Eine Verfolgungsverstärkung, die tatsächlich größer als 1,0 ist, tritt am häufigsten bei Patienten mit einer Form des angeborenen Nystagmus auf, die als „latenter Nystagmus“ bezeichnet wird, und zwar während der Dreieckswellenverfolgung. Einige normale Personen können auch mit Verstärkungen von etwas mehr als 1,0 verfolgen.

Zum Verfolgen muss man zentral sehen können. Daher können Blinde und Personen, deren Sehvermögen durch den Grauen Star oder die Entfernung ihrer Brille beeinträchtigt ist, keine Ziele verfolgen. Andererseits können Personen mit gutem zentralen, aber schlechtem peripheren Sehvermögen durchaus in der Lage sein, Ziele zu verfolgen. Die folgende Abbildung zeigt einen Patienten, der ein schlechtes peripheres Sehen hat (siehe seine Aufzeichnung auf der Seite Sakkadische Störung), aber ein gutes zentrales Sehen. Aus diesem Grund kann er recht gut verfolgen.

Reduzierte glatte Verfolgung – Einnahme von Medikamenten.

Wir kennen zwar keinen Versuch, jedes einzelne Medikament auf seine Wirkung auf die Verfolgung zu testen, aber soweit wir wissen, kann jedes sedierende Medikament die glatte Verfolgung beeinträchtigen. Damit ein Medikament sedierend wirkt, muss es ins Gehirn gelangen. Stimulanzien beeinträchtigen im Allgemeinen nicht die glatte Verfolgung, sondern verursachen stattdessen Fremdsakkaden (Rechteckstöße)

Häufige Übeltäter sind Medikamente gegen Schwindel (z. B. Meclizin, Benzodiazepine), Psychopharmaka und Neurologie-Medikamente. Ein Beispiel für die Wirkung von Olanzapin auf das Smooth Pursuit ist unten dargestellt (Bild von Dr. Dario Yacovino).

Asymmetrisches Verfolgen

Ursachen für asymmetrisches Verfolgen

• Akute Scheitellappenstörung
• Akute Frontallappenstörung
• Läsion der pontinen Kerne
• Überlagerungsnystagmus

Ein Verfolgungsverhalten, das in einer Richtung deutlich schlechter ist als in einer anderen, ist asymmetrisch. Asymmetrisches Pursuit ist zwar selten, aber häufiger von klinischem Nutzen als symmetrisch reduziertes Pursuit, da es spezifisch für eine Störung des zentralen Nervensystems ist. Eine Asymmetrie des Verfolgungsverhaltens lässt sich leicht feststellen, wenn ein Diagramm zur Verfügung steht, in dem die mittlere Verstärkung und die Standardabweichung in jeder Richtung angegeben sind. Man muss einen Verfolgungsreiz verwenden, bei dem die Geschwindigkeit konstant ist, wie z. B. das Dreieckswellen-Paradigma, um die Verstärkung nach rechts und links vergleichen zu können.

Es gibt mehrere Ursachen für asymmetrisches Verfolgen, die in der Tabelle oben aufgeführt sind. Patienten mit akuten kortikalen Läsionen des Parietal- oder Frontallappens oder einer Hirnstammläsion mit Beteiligung der pontinen Kerne können vorübergehend ein besseres kontralateral zur Läsion gerichtetes Pursuit aufweisen (Bogousslavsky und Regli, 1986). Eine Verfolgungsasymmetrie aufgrund einer kortikalen Verletzung ist nur selten von Nutzen, da sie in der Regel nur für einige Wochen anhält. Nach mehreren Monaten kann immer noch eine Unaufmerksamkeit auf der der Läsion gegenüberliegenden Seite bestehen.

Ein unidirektionaler Spontannystagmus kann die Verfolgung überlagern und eine Asymmetrie verursachen. Spontannystagmus aufgrund von peripheren vestibulären Läsionen kann, wenn er schwach ist, das Verfolgungsverhalten überhaupt nicht beeinträchtigen, aber wenn er stark ist (z. B. 20 Grad/Sek. im Dunkeln), kann er das Verfolgungssystem überwältigen. Spontannystagmus aufgrund zentraler Läsionen kann vom Pursuit-System unkorrigiert bleiben und zu einem ausgeprägten Asymmetriemuster führen. Diese Patienten zeigen einen Spontannystagmus, der schlecht durch Fixation unterdrückt wird, ein reduziertes und asymmetrisches Verfolgungsverhalten und einen durch den Blick evozierten Nystagmus. In diesen Fällen ist es hilfreich, die Verfolgungsverstärkung nur in den Bereichen zu messen, in denen das Auge die primäre Position kreuzt, da auf diese Weise die Auswirkungen des Blicks eliminiert werden können.

Bei Patienten mit einer Form des angeborenen Nystagmus, dem so genannten latenten Nystagmus, kann eine Verfolgungsasymmetrie aufgezeichnet werden, die je nach dem betrachtenden Auge die Richtung wechselt. Diese Patienten haben in der Regel eine Vorgeschichte von Amblyopie. Da bei der Betrachtung mit beiden Augen keine Pursuit-Asymmetrie oder kein Nystagmus zu beobachten ist, kann dieser Zustand Verwirrung stiften, wenn der Patient während der okulomotorischen Batterie die Fixation wechselt.

Reversed Pursuit

Bei bestimmten Patienten mit kongenitalem Nystagmus machen die Augen Sakkaden in Richtung der Zielbewegung und langsame, glatte Bewegungen gegen die Zielbewegung. Einige Autoren ziehen es vor, den Begriff „umgekehrtes Verfolgen“ zu vermeiden, da die Augengeschwindigkeit bei diesen Patienten nicht proportional zur Zielgeschwindigkeit ist (Abadie und Dickenson, 1981).

Sonstige Verfolgungsanomalien.

Bei Patienten mit schlechtem Sehvermögen, z. B. bei Personen, die während des Tests keine Brille oder Kontaktlinsen tragen, oder seltener bei Personen mit retinalen Pigmentdegenerationen, können die Augen während der Verfolgung gelegentlich „verloren gehen“. Dann können sie ein charakteristisches Muster von suchenden Sakkaden zeigen. Da der Patient das Ziel jedoch intermittierend finden kann, können die Zahlenwerte für die Verfolgung normal sein. Die obige Abbildung zeigt ein Beispiel für einen solchen Fall. Man beachte die Häufung von Rechteckwellen in der horizontalen Kurve (oben) und auch das Schwanken der Augenposition. Dieser Patient wurde numerisch mit einer Verstärkung von 0,96 verfolgt (was normal ist).

Der Begriff „desorganisiertes Verfolgungsverhalten“ wird manchmal für stark abnormes Verfolgungsverhalten verwendet, das in eine der oben genannten Kategorien fällt. Dies kann ein schwerwiegendes Problem bei Videosystemen sein, die kein korrigiertes Sehen zulassen (d. h. Tragen einer Brille während des Tests). Bei der Durchführung des okulomotorischen Teils einer ENG sollte auch die Sehschärfe des Auges gemessen werden, das den Test durchführt.

Diskonjugierte Augenbewegungen können während des Verfolgens selten auftreten. In den meisten Fällen ist es nicht notwendig, die Verfolgungsspur zu untersuchen, da dieselben Grunderkrankungen, die eine diskonjugierte Verfolgung verursachen, auch diskonjugierte Sakkaden verursachen.

Verfolgung bei Läsionen des Parietallappens

Personen mit Läsionen des Parietallappens können auf die Hälfte ihres visuellen Raums unaufmerksam sein. Aus diesem Grund kann die Verfolgung einfach „aufhören“, wenn sich das Auge in das Feld bewegt, in dem die Person nicht aufmerksam ist (siehe Bild unten).

• Bogousslavsky, J. und F. Regli (1986). „Pursuit gaze defects in acute and chronic unilateral parieto-occipital lesions“. Eur Neurol 25(1): 10-18.

Wir haben unseren Abschnitt über OKN/OKAN auf diese Seite verschoben.

Allgemeine Referenzen

• Alpert JN, (1974) Failure of fixation suppression: a pathologic effect of vision on caloric nystagmus. Neurology 24: 891-896, 1974.
• Straube A, Scheuerer W, Eggert T. Unilateral cerebellar lesions affect initiation of ipsilateral smooth pursuit eye movements in humans. Ann Neurol 1997;42;891-898.
• Takemori S, Cohen B. (1974) Loss of visual suppression of vestibular nystagmus after flocculus lesions. Brain Res 72:213
• Wheeless LL, Cohen GH, Boynton RM. (1967) Luminance as a paramater of the eye-movement control system. J. Opt Soc Am. 57, 394-400
• Zee DS, Yee RD, Cogan DG, Robinson DA, Engel WK. (1976b) Ocular motor abnormalities in hereditary cerebellar ataxia. Brain 99:207-34.