Implicit processing of contralesional stimuli and ipsilesional oculomotor capture in neglect

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URI: http://hdl.handle.net/10900/148811
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-dspace-1488116
http://dx.doi.org/10.15496/publikation-90151
Dokumentart: PhDThesis
Date: 2023-12-21
Language: English
Faculty: 4 Medizinische Fakultät
Department: Medizin
Advisor: Karnath, Hans-Otto (Prof. Dr.)
Day of Oral Examination: 2023-09-19
DDC Classifikation: 500 - Natural sciences and mathematics
570 - Life sciences; biology
610 - Medicine and health
Other Keywords:
spatial neglect
oculomotor capture
eye tracking
right hemispheric stroke
neuropsychological syndrome
License: http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=de http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=en
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Inhaltszusammenfassung:

Räumlicher Neglect ist ein neuropsychologisches Syndrom, das vermehrt nach rechtshemisphärischen Hirnläsionen auftritt und sich durch Defizite in der Raumorientierung und -wahrnehmung äußert. So weisen Neglect-Patienten Verhaltensauffälligkeiten auf, die gravierende Konsequenzen für ihren Alltag haben: Sie übersehen Gegenstände auf der linken Seite, verschätzen sich in der Richtung, aus der sie gerufen werden, oder verpassen sogar, dass sie angesprochen wurden, wenn dies von der kontralateralen Seite zur Hirnläsion geschieht. Sie lassen das Essen auf der linken Seite des Tellers unberührt, sowie die linke Gesichts- oder Körperhälfte beim Waschen. Die Ursachen solcher heterogener Defizite sind bisher nicht vollständig bekannt. Ein besseres Verständnis der Grundlage dieser Symptome wäre jedoch hinsichtlich der weltweit steigenden Inzidenz von Schlaganfall, eine führende Ursache von Gehirnläsionen, von großem Nutzen für die Rehabilitation von Neglect. Die vorliegende Arbeit untersucht einige gängige Hypothesen, welche Funktions- und Verhaltensmechanismen zu visuellem Neglect führen. Als Arbeitshypothese legt dieses Manuskript die Auffassung zugrunde, dass die sensorisch-visuellen Verarbeitungsprozesse im Neglect größtenteils intakt sind, während intentionale Prozesse, die zur Explorationssteuerung und der Kontrolle von Augenbewegungen dienen, durch die Hirnläsionen beeinträchtigt werden. Um diese Hypothese zu überprüfen, implementieren wir ein neues experimentelles Design, mit dem wir Wahrnehmung und Exploration getrennt voneinander betrachten können. Der aktuelle Versuchsaufbau kann künftig auch zum experimentellen Vergleich zwischen Menschen und nichtmenschlichen Primaten herangezogen werden. In diesem Versuch, hatten die Teilnehmer*innen die Aufgabe, einen lateral präsentierten Reiz während der zentralen Fixation zu betrachten und sein identisches Gegenstück durch eine nachfolgende okuläre Exploration auf einer verdunkelten Fläche wiederzufinden. Die gesuchten Figuren sind nur dann aufgetaucht, wenn die Versuchsperson ihre Augen auf die kodierten Bereiche auf dem Explorationsareal gerichtet haben, wo sich solche Stimuli verdeckt aufgehalten haben. Die Kontrolle der Augenbewegungen erfolgte durch einen Eye-Tracker. Die Reize wurden auf einer Fläche gegenüber der Versuchsperson durch einen über dem Kopf platzierten Projektor zurückgeworfen und konnten in der Explorationsphase durch Tastendruck selektiert werden. Nach dem Versuch hat jeder Proband einen Fragebogen zur subjektiven visuellen Wahrnehmung und Differenzierung der Stimuli ausgefüllt. Für die Überprüfung der zentralen Hypothese waren folgende Messungen relevant: die Erfolgsraten bezogen auf die zwei Positionen der Samples (links oder rechts) lieferten Hinweise auf mögliche visuell-sensorischen Defizite. Um die Explorationseinschränkungen zu quantifizieren, haben wir die Augenbewegungen während der Suche aufgezeichnet, sowie die Erfolgsraten, bezogen auf die Position der gesuchten Figuren (matches) ausgewertet. Eine zusätzliche Bestimmung war die Zeit, in der der Blick der Versuchsperson spontan, ohne visuellen Reiz, auf eine der Hälften der Projektionsfläche gerichtet war. Eine letzte wichtige Messung war die Anzahl der Fixationsunterbrechungen, aufgeteilt nach der horizontalen Richtung der ursächlichen Sakkaden. Beide Neglect-Patienten in der Studie hatten vergleichbare Erfolgsraten bezogen auf die Position (links oder rechts) der Musterfigur (sample). Gleichzeitig haben beide Neglect-Patienten eine ipsiläsionale Präferenz in ihrem Explorationsverhalten gezeigt: zum einen wurde eine Vernachlässigung der am weitesten gelegenen kontraläsionalen Areale in den Augenbewegungsmustern sichtbar, zum anderen waren die Erfolgsraten bezogen auf das Match signifikant geringer auf der kontraläsionalen Seite. Beide Neglect-Patienten haben vermehrt reflexive Sakkaden zu den ipsiläsionalen Figuren durchgeführt und dadurch ein deutliches Defizit in der Fixation gehabt. Insgesamt deuten die vorliegenden Ergebnisse darauf hin, dass die visuelle Wahrnehmung in Neglect funktional, wenngleich nicht bewusst ist. Hingegen weisen Neglect-Patienten Defizite in der räumlichen Orientierung sowohl in Suchaufgaben als auch in der spontanen Hinwendung in den Raum auf. Ihre exogene Aufteilung der Aufmerksamkeit zeigt eine übermäßige Präferenz für ipsiläsionale Gegenstände, die dem Training sehr eingeschränkt zugänglich ist. Diese Befunde sind mit der Hypothese einer gestörten topographischen Kodierung des Raumes in Neglect vereinbar und können durch Läsionen der rechten Hemisphäre, die physiologisch für die Steuerung der räumlichen Aufmerksamkeit in beiden visuellen Feldern zuständig ist, funktional-anatomisch erklärt werden. Die Verschiebung egozentrischer räumlicher Koordinaten in Bezug auf die neuronalen topographischen Salienzkarte der Umgebung kann zu einer inkorrekten spontanen Orientierung, aber auch zu einem verschobenen Aufmerksamkeitsfokus führen und schließlich das Verhalten der Neglect-Patienten in der vorliegenden Arbeit erklären.

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