Tracking Test

TRACKING TEST (Smooth Pursuit)

Timothy C. Hain, MD

Pagina laatst gewijzigd: March 7, 2021

De schermafbeelding hierboven, van ons klinisch laboratorium in Chicago, toont hoe een gecomputeriseerde volgtest eruitziet. De volgtest meet het vermogen van proefpersonen om oogbewegingen te koppelen aan visuele doelbewegingen. De blauwe lijn is een doel dat door een LCD-projector wordt geprojecteerd op een scherm ongeveer 1,5 meter voor de proefpersoon. De groene lijn bovenaan is de horizontale oogpositie. Merk op dat het oog soms achter het doelwit raakt en een abrupte, snellere beweging moet maken om het in te halen (dit wordt een “inhaalsaccade” genoemd). De verticale oogpositie is te zien op het onderste spoor. Het is vrij rustig – vertoont af en toe knipperen artefacten, en een kleine hoeveelheid golven in verband met een onnauwkeurige rotatie uitlijning van het oog-camera ten opzichte van het linker oog (dit kan gemakkelijk worden gezien op de rechter video, die het linker oog bevat).

Een voorbeeld van een verwerkte volgtest (met het label Smooth Pursuit) is hieronder te zien. Sinusoïdale achtervolging is verwerkt met Fourier-fits en een Bode-plot is geproduceerd. Deze figuur toont normale achtervolging, waarbij slechts één oog werd opgenomen.

Methoden voor het produceren van een vloeiend achtervolgingsdoel.

De bovenstaande figuur toont twee voorbeelden van methoden om een glad achtervolgingsdoel te produceren. De “low tech”-methode bestaat erin een felgekleurd zwaar voorwerp, zoals een tennisbal of golfbal, aan een touwtje te bevestigen. Dit kan worden gebruikt om een sinusoïde bewegend doel te produceren, met een enkele frequentie die wordt bepaald door de lengte van het touwtje. De pieksnelheid is bij deze methode variabel. Alleen sinusoïdale stimuli zijn mogelijk.

Een meer reproduceerbare methode om een vloeiend achtervolgingsdoel te produceren is het gebruik van een laser of een LCD-projector om een doel op een scherm te projecteren. Aangezien de prijs van LCD-projectoren de laatste jaren drastisch is gedaald, geniet deze methode momenteel de voorkeur.

Een oudere methode is het gebruik van een “LED-balk”. Dit is een reeks LED’s die in een boog zijn gerangschikt. Door ze achtereenvolgens te verlichten, kan de illusie van een vloeiende beweging worden geschapen, en door afzonderlijke LED’s aan te zetten, kan de saccade-test worden uitgevoerd. Op dit moment denken wij dat de LCD projector methode veruit superieur is.

PURSUIT TRACKING — KLINISCHE OVERWEGINGEN

Zowel de sinusoïdale als de driehoekige golf achtervolgingsstimuli worden gebruikt voor klinische testen. Sinusoïdale stimuli zijn geschikt voor het detecteren van symmetrische stoornissen van de achtervolging en driehoekige golf stimuli worden gebruikt om achtervolging te detecteren die beter is in de ene richting dan in de andere. De achtervolgingsversterking, d.w.z. de verhouding tussen de oogsnelheid en de doelsnelheid, wordt beïnvloed door de doelsnelheid, de versnelling en de frequentie. Voor de sinusvormige achtervolgingsstimulus zijn deze drie stimulusparameters onderling van elkaar afhankelijk. Voor de driehoekige-golf-stimulus is de snelheid constant en de versnelling verschijnt als periodieke pulsen. Frequentie en snelheid kunnen dus onafhankelijk van de versnelling worden gevarieerd. Helaas is perfect volgen van de driehoeksgolfstimulus onmogelijk vanwege de abrupte versnellingen bij de omlooptijd.

Registratie van vloeiende achtervolging is van ondergeschikt diagnostisch nut, omdat stoornissen in de achtervolging gewoonlijk niet-specifiek zijn. De achtervolgingsprestaties worden sterk beïnvloed door de aandacht, en onoplettende of niet meewerkende proefpersonen kunnen slecht presteren zonder een significante centrale laesie te hebben. Een andere bron van moeilijkheden is het ontbreken van een standaard achtervolgingsparadigma dat geassocieerd is met een goed gedefinieerde normale dataset. Eenvoudige sinusoïdale achtervolgingsparadigma’s kunnen worden gekarakteriseerd door een paar van drie variabelen (frequentie, amplitude en pieksnelheid), en de prestatie van de achtervolging is een functie van alle drie variabelen. De meeste laboratoria hebben idiosyncratische combinaties van paradigmavariabelen gebruikt, hetgeen heeft geleid tot het ontstaan van vele kleine normale datasets die niet met andere kunnen worden vergeleken. Er is aanzienlijke variabiliteit, zelfs wanneer de paradigmavariabelen gelijk zijn. Deze variabiliteit kan verband houden met factoren die moeilijk te kwantificeren zijn, zoals de mate van alertheid van de proefpersonen, of de zichtbaarheid van het achtervolgingsdoel. De achtervolging wordt gemakkelijk verstoord door veel voorkomende centraal werkende medicatie, zoals anticonvulsiva, kleine kalmeringsmiddelen en preparaten die voor de slaap worden gebruikt. Tenslotte is het ook duidelijk dat de achtervolgingsprestaties afnemen met de leeftijd (Zackon en Sharpe, 1987).

Normale grenzen voor vloeiende achtervolging

Sinuosoïdale vloeiende achtervolging is sterk verminderd door frequentie, leeftijd en geslacht (vrouwen hebben een slechtere achtervolging dan mannen).

• ICS Medical Corporation. (1988) Pursuit testing with computers – a status report. ENG Report, Feb (Uitgever: ICS medical, Schaumburg, Illinois, VS).
• Zackon DH, Sharpe JA. (1987) Soepele achtervolging in senescentie. Effecten van doelversnelling en -snelheid. Acta Otol 1987; 104; 290-297.

Eyeball methode van achtervolgingsanalyse

Verschillende merken van klinische EOG-systemen slagen er in mindere of meerdere mate in smooth pursuit te kwantificeren. Meestal is de fout aan de kant van normaal — personen met slechte achtervolging worden gescoord als hebbende een betere tracking dan correct is. Algoritmen om slechte calibraties op te sporen zijn momenteel ook vrij primitief. Vanwege deze methodologische problemen, en voor alle zekerheid, is het altijd beter om het spoor van de achtervolging op het oog te volgen, dan te vertrouwen op de uiterst variabele prestaties van commerciële systemen.

De vragen die men moet stellen zijn:

• Is achtervolging op hoge frequentie (d.w.z. 0.4 hz) redelijk vloeiend ? Zo ja, dan is deze persoon normaal, en ga verder
• Is er enige achtervolging op lage frequentie (d.w.z. 0.1 hz). Zo niet, dan heeft deze persoon helemaal geen achtervolging, en kunt u verder gaan.
• Zijn de saccades “inhalen” of “terug omhoog” ? Back-up saccades betekent dat de persoon sneller gaat dan het doel. Indien “catch-up”, dan heeft deze persoon waarschijnlijk een aangeboren nystagmus.
• Is er een duidelijk verschil tussen de rechter- en linkerwaartse prestatie?
• Is de achtervolgingsprestatie in overeenstemming met de leeftijd van de patiënt?

Meer details over hoe men achter de antwoorden op deze vragen komt, vindt u hieronder.

Calibratiefouten

Het is gemakkelijk mogelijk om een onjuiste kalibratie te gebruiken tijdens ENG/VNG-tests, en wanneer dit gebeurt, is dit gemakkelijk te zien bij vloeiende achtervolging. Een voorbeeld hiervan is te zien in de bovenstaande figuur. Wanneer dit wordt waargenomen, moet de operator opnieuw kalibreren. Dit kan soms worden gedaan nadat de opname is gedaan, als achtervolging is intrinsiek “zelfkalibrerend”.

Symmetrische stoornissen van de achtervolging

Stoornissen van de vloeiende achtervolging

• Ouderdom
• Hersenstamstoornissen
• Cerebellaire stoornissen
• Cerebrale corticale stoornissen
• Congenitale nystagmus
• Drugsinname
• Onoplettendheid
• Visuele stoornissen

  

  Symetrisch gestoorde achtervolging bij patiënt met een cerebellaire laesie (basilar impression).

Symmetrische vermindering van de vlotte achtervolging (verminderde gain) wordt zeer frequent aangetroffen. In bovenstaande tabel staan de meest voorkomende oorzaken van verminderde achtervolgingsversterking. Om de hierboven uiteengezette redenen moet men voorzichtig zijn bij het diagnosticeren van afwijkingen in de achtervolging. Klinisch gezien is het adequaat om patiënten met symmetrische pursuit te classificeren in patiënten met een perfecte pursuit, patiënten met een matig verminderde pursuit en patiënten die helemaal geen pursuit hebben. Deze classificatie kan gewoonlijk op het oog worden gedaan aan de hand van het positie spoor, wanneer men een redelijke sinusvormige stimulus gebruikt (b.v. 0.5 Hz, +- 20 graden amplitude). Cerebellaire laesies hebben significante maar relatief kleine effecten op de achtervolging (Straube et al, 1997).

Degenen met een perfecte of bijna perfecte achtervolging, zoals beoordeeld uit het ontbreken van inhaal saccades, of uit achtervolgingswinsten groter dan 0,8, zijn normaal. Personen met enige, maar niet perfecte achtervolging, b.v. achtervolgingswinst groter dan 0.2 maar minder dan 0.8, bevinden zich in een grijze zone. Dergelijke matig verminderde achtervolging kan verband houden met onoplettendheid of medicatie, een onderliggende aandoening van het centrale zenuwstelsel, of hoge leeftijd.

Personen die helemaal geen achtervolging hebben, operationeel gedefinieerd als achtervolgingswinst minder dan 0,2, zijn de belangrijkste om te identificeren omdat zij bijna altijd een stoornis in het centrale zenuwstelsel zullen hebben. In zeldzame gevallen wordt een achtervolgingsversterking van meer dan 1,0 waargenomen. Dit is te herkennen aan het optreden van “backup” saccades, of met andere woorden, saccades gericht tegen de doelbeweging in. Indien geen backup saccades aanwezig zijn, zal men onvermijdelijk een technische fout vinden. Achtervolgingswinst die werkelijk groter is dan 1,0 komt het meest voor bij patiënten met een vorm van congenitale nystagmus die “latente nystagmus” wordt genoemd, tijdens driehoeks-golf achtervolging. Sommige normale proefpersonen kunnen ook volgen met gains iets groter dan 1,0.

Om te kunnen achtervolgen moet men een centraal gezichtsvermogen hebben. Blinden kunnen dus niet achtervolgen, evenmin als personen wier gezichtsvermogen door cataract of door het afnemen van hun gewone bril is vertroebeld. Anderzijds kunnen personen met een goed centraal gezichtsvermogen, maar een slecht perifeer gezichtsvermogen, heel goed achtervolgen. De volgende figuur toont een patiënt die een verschrikkelijk perifeer zicht heeft (zie hun opname op de saccadische stoornis pagina), maar een goed centraal zicht heeft. Daarom kan hij redelijk goed achtervolgen.

Verminderde vloeiende achtervolging — drug ingestion.

Er is geen poging bekend om elk afzonderlijk medicijn te testen op zijn effect op de achtervolging, maar voor zover wij weten kan elk verdovend medicijn de vloeiende achtervolging aantasten. Om kalmerend te werken moet een medicijn in de hersenen terechtkomen. Stimulerende medicatie belemmert over het algemeen niet de vloeiende achtervolging, maar veroorzaakt in plaats daarvan vreemde saccades (square wave jerks)

Vaak voorkomende overtreders zijn medicijnen tegen duizeligheid (b.v. meclizine, benzodiazepines), psychiatrische medicijnen, en neurologische medicatie. Een voorbeeld van het effect van Olanzapine op de vlotte achtervolging is hieronder afgebeeld (afbeelding bijgedragen door Dr. Dario Yacovino).

Asymmetrische achtervolging

Oorzaken van asymmetrische achtervolging

• Aute pariëtale kwab stoornis
• Aute frontale kwab stoornis
• Lesie van pontine kernen
• Gesuperponeerde nystagmus

Pursie die in de ene richting beduidend slechter is dan in de andere, is asymmetrisch. Hoewel zeldzaam, is asymmetrische pursuit vaker van klinisch nut dan symmetrisch verminderde pursuit, omdat het specifiek is voor een aandoening van het centrale zenuwstelsel. Asymmetrie in de achtervolging kan gemakkelijk worden opgespoord als er een diagram beschikbaar is waarin de gemiddelde toename en de standaardafwijking in elke richting worden aangegeven. Men moet een achtervolgingsstimulus gebruiken waarbij de snelheid constant is, zoals het driehoekige golf paradigma, om rechtswaartse en linkswaartse versterking te kunnen vergelijken.

Er zijn verschillende oorzaken van asymmetrische achtervolging, zoals opgesomd in de tabel hierboven. Patiënten met acute corticale laesies waarbij de pariëtale of frontale kwabben betrokken zijn, of een hersenstamlaesie waarbij de pontine kernen betrokken zijn, kunnen tijdelijk een betere achtervolging vertonen die contralateraal van hun laesie is gericht (Bogousslavsky en Regli, 1986). Asymmetrie in de achtervolging ten gevolge van een corticale verwonding is zelden bruikbaar omdat het meestal slechts enkele weken aanhoudt. Na enkele maanden, kan er nog steeds onoplettendheid zijn aan de kant tegenover de laesie.

Unidirectionele spontane nystagmus kan gesuperponeerd worden op achtervolging en asymmetrie veroorzaken. Spontane nystagmus ten gevolge van perifere vestibulaire laesies kan, indien zwak, de achtervolging in het geheel niet beïnvloeden, maar wanneer zij sterk is (b.v. 20 deg/sec in het donker), kan zij het achtervolgingssysteem overweldigen. Spontane nystagmus als gevolg van centrale laesies kan ongecorrigeerd door het achtervolgingssysteem, en resulteren in een uitgesproken asymmetrie patroon. Deze patiënten vertonen een spontane nystagmus, slecht onderdrukt door fixatie, verminderde en asymmetrische pursuit, en gaze-evoked nystagmus. In deze gevallen is het nuttig om de pursuit gain alleen te meten rond gebieden waar het oog de primaire positie kruist, omdat op deze manier de effecten van de blik kunnen worden geëlimineerd.

Bij patiënten met een vorm van aangeboren nystagmus die latente nystagmus wordt genoemd, kan een pursuit asymmetrie worden geregistreerd die van richting wisselt al naar gelang het kijkende oog. Deze patiënten hebben meestal een voorgeschiedenis van amblyopie. Aangezien geen achtervolgingsasymmetrie of nystagmus kan worden gezien met beide kijkende ogen, kan deze aandoening verwarring veroorzaken als de patiënt de fixatie afwisselt tijdens de oculomotorische batterij.

Reversed Pursuit

Bij sommige patiënten met congenitale nystagmus zullen de ogen saccades maken in de richting van de doelbeweging en langzame vloeiende bewegingen tegen de doelbeweging in. Sommige auteurs geven er de voorkeur aan de term “omgekeerde achtervolging” te vermijden, omdat de oogsnelheid bij deze patiënten niet evenredig is met de doelsnelheid (Abadie en Dickenson, 1981).

Diverse achtervolgingsafwijkingen.

Bij patiënten met een slecht gezichtsvermogen, zoals personen die hun bril of contactlenzen niet dragen tijdens het testen, of meer zeldzaam een persoon met een retinale pigmentaire degeneratie, kunnen de ogen van tijd tot tijd “de weg kwijt raken” tijdens het volgen. Dan kunnen zij een karakteristiek patroon van zoekende saccades vertonen. Omdat de patiënt het doel echter met tussenpozen kan vinden, kunnen de numerieke cijfers voor het volgen normaal zijn. De figuur hierboven toont een voorbeeld van zo’n geval. Let op de vlaag van vierkante golf schokken in het horizontale spoor (boven), en ook op het heen en weer slingeren van de oogpositie. Deze patiënt is numeriek gevolgd met een versterking van 0,96 (wat normaal is).

De term “gedesorganiseerde achtervolging” wordt soms gebruikt voor ernstig abnormale achtervolging die in een van de bovengenoemde categorieën valt. Dit kan een ernstig probleem zijn met videosystemen die geen gecorrigeerd zicht toestaan (d.w.z. het dragen van een bril tijdens de test). Een deel van het oculomotorische deel van een ENG moet bestaan uit het meten van de gezichtsscherpte in het oog dat kijkt.

Disconjugate oogbewegingen kunnen zelden voorkomen tijdens de achtervolging. In de meeste gevallen is het niet nodig om het achtervolgingsspoor nauwkeurig te onderzoeken, omdat dezelfde onderliggende stoornissen die disconjugate pursuit veroorzaken, ook disconjugate saccades veroorzaken.

Pursuit bij pariëtale kwab laesies

Individuen met pariëtale kwab laesies kunnen onoplettend zijn voor de helft van hun visuele ruimte. Om deze reden kan de achtervolging eenvoudigweg “stoppen” wanneer het oog zich beweegt in het gebied waar de persoon niet aandachtig is (zie onderstaande afbeelding).

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

We hebben onze sectie over OKN/OKAN naar deze pagina verplaatst.

Algemene referenties

• Alpert JN, (1974) Failure of fixation suppression: a pathologic effect of vision on caloric nystagmus. Neurologie 24: 891-896, 1974.
• Straube A, Scheuerer W, Eggert T. Unilateral cerebellar lesions affect initiiation 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) Oculair-motorische afwijkingen bij erfelijke cerebellaire ataxie. Brain 99:207-34.