Optokinetic nystagmus

Summary

Optokinetic nystagmus is one of the physiological forms of nystagmus, which occur as a general rule when the optomotor reflexes are incapable of maintaining the intentional direction of gaze. Ter Braak draws a distinction between optokinetic stare nystagmus and optokinetic look nystagmus. The stimulus to optokinetic nystagmus is provided by the rise and fall of certain processes in successive series of retinal elements. This accounts for the fact that several maxima, optima and minima can be detected. Examples of values found are: optimum velocity of moving stripes 36° per sec.; optimum number of contours 3–12 per sec.; optimum number of stimuli 12–20 per sec. Summation of stimuli was observed, even when only one stimulus at a time was present in the field of vision. Within certain limits the influence of size of the moving field of vision was found to be inversely proportional to that of the velocity. The direction of the moving objects and the succession of black and white are also of importance. Numerous subjective perceptions during optokinetic nystagmus can be explained as due to an increased gaze tonus in the direction of the moving objects.

Optokinetic nystagmus in patients with hemianopia is dealt with in detail. The chief question here is: Why is, in some cases of cortical hemianopia, the slow phase in one direction disturbed while that in the other direction is not? The various disturbances of optokinetic nystagmus which occur in spontaneous and latent nystagmus are described and an attempt is made to explain the typus inversus.

The theories of Bárány and Ohm on the origin of optokinetic nystagmus are rejected. The existence in man of a subcortical optokinetic nystagmus, as observed in animals, is considered very doubtful. Stare-nystagmus and subcortical nystagmus are not the same. The author shares ter Braak's opinion that 2 gaze centres have to be passed in this reflex event. The following conclusions are stated and explained: 1) The slow phase is primary and is due to increase of the gaze tonus by a series of stimuli; 2) The slow phase is grafted onto to the labyrinthine reflex path in such a way that foveapetal movement has an inhibitory and foveafugal movement a stimulating effect on the corresponding gaze centre. Owing to a close connection between the 2 centra, inhibition of the one is accompanied by stimulation of the other and vice versa; 3) The slow and the fast phase form 2 separate reflexes which meet in a single peripheral gaze centre; 4) The fast phase is the result of corrective stimuli which tend to restore the intentional direction of gaze; they come into being via all systems which are capable, singly or in combination, of effecting correction. If the direction of gaze is maintained by asymmetric optical and non-optical stimuli, the optokinetic nystagmus will be inhibited if the slow phase coincides with the direction in which the optical stimuli predominate but will be enhanced if it coincides with the direction in which the non-optical stimuli predominate.

In conclusion, a summary is given of the literature on the reflex paths in question, as published up to and including 1947, in so far as this is known to the author.

Résumé

Le nystagmus optocinétique est un nystagmus physiologique, qui se déclanche quand les réflexes oculo-moteurs ne sont pas capables de maintenir la fixation intentionnelle du regard. Ter Braak fait une distinction entre nystagmus optocinétique du regard désintéressé et du regard intéressé. Le stimulus est fourni par la croissance et la décroissance de certains processus dans les séries successives d'éléments rétiniens. Ceci explique que l'on observe différents maxima, optima et minima. Exemples de ces valeurs: vitesse optima des raies mouvantes 36° par seconde; nombre optimum des contours 3–12 par seconde; nombre optimum des stimuli 12–20 par seconde. La sommation des stimuli a été observée, même quand un seul stimulus se produisait à un moment donné dans le champ visuel. A l'intérieur de certaines limites, l'influence de la taille du champ en mouvement s'est trouvée inversement proportionnelle à celle de la vitesse. La direction des objets en mouvement et la succession du noir et du blanc sont également importantes. De nombreuses perceptions subjectives au cours du nystagmus optocinétique peuvent s'expliquer par une augmentation du tonus du regard dirigé vers l'objet en mouvement.

Le nystagmus optocinétique chez les malades présentant une hémianopsie est traité en détail. La question essentielle est de savoir pourquoi, dans certains cas d'hémianopsie corticale, la phase lente n'est perturbée que dans une direction. Les différents troubles du nystagmus optocinétique qui peuvent apparaître au cours du nystagmus spontané et latent sont passés en revue, ainsi qu'un essai d'explication du type inverse.

L'auteur rejette les théories de Bárány et d'Ohm sur l'origine du nystagmus optocinétique. L'existence d'un nystagmus optocinétique subcortical chez l'homme, tel qu'on l'observe chez les animaux, est très douteuse. Le nystagmus optocinétique désintéressé et le nystagmus subcortical ne sont pas identiques. L'auteur partage l'opinion de ter Braak que dans ce réflexe deux centres de fixation doivent être traversés. Il tire les conclusions suivantes et les explique: 1) La phase lente est primaire, elle est due à une augmentation du tonus du regard par une série de stimuli; 2) La phase lente est greffée sur la voie réflexe labyrinthique de telle sorte qu'un mouvement foveapète a un effet inhibiteur et un mouvement foveafuge un effet stimulant sur le centre correspondant. Grâce à une étroite connection entre les deux centres, l'inhibition de l'un s'accompagne de la stimulation de l'autre et inversement; 3) La phase lente et la phase rapide forment 2 réflexes distincts, qui se rencontrent dans un centre périphérique unique; 4) La phase rapide est le résultat de stimuli correcteurs qui tendent à rétablir la direction intentionnelle du regard; ils se produisent à travers tous les systèmes capables, isolément ou en combinaison, d'effectuer une correction. Si la direction du regard est maintenue par des stimuli asymétriques optiques et non optiques, le nystagmus optocinétique sera inhibé si la phase lente coincide avec la direction oú prédominent les stimuli optiques, renforcé au contraire si elle coincide avec la direction ou prédominent les stimuli non optiques.

L'auteur termine par un résumé de la littérature sur ces voies réflexes, parue à sa connaissance jusqu'en 1947 inclusivement.

Riassunto

Il nistagmo ottocinetico é un nistagmo fisiologico che avviene quando i riflessi oculo-motori sono incapaci di mantenere la fissazione dello sguardo. Ter Braak fa una distinzione fra lo nistagmo ottocinetico dello sguardo disinteressato e quello dello sguardo interessato. Lo stimolo peril nistagmo ottocinetico é dato dalla crescenza e dalla discrescenza di certi processi nelle serie successive di elementi retinici. Questo spiega che si verificano differenti effetti massimali, preferenziali e minimi. Esempi di tali valori sono: velocità preferenziale delle striscie semoventi 36° per secondo; numero preferenziale dei contorni 3–12 per secondo; numero preferenziale degli stimoli 12–20 per secondo. La cumulazione degli stimoli é stata osservata anche quando ad un momento dato si produceva un solo stimolo nel campo visivo. Entro certi limiti, l'influenza della grandezza del campo semovente era inversamente proporzionale a quella della velocità. La direzione degli oggetti semoventi e la iterazione del nero e del bianco sono pure importanti. Numerose percezioni soggettive durante il nistagmo ottocinetico possono spiegarsi con l'aumento della tensione dello sguardo nella direzione dell'oggetto semovente.

Il nistagmo ottocinetico dei malati che presentano un'emianopsia viene trattato dettagliatamente. La questione essenziale, in certi casi di emianopsia corticale, é di sapere, perché la fase lenta é perturbata in una sola direzione. I differenti disturbi del nistagmo ottocinetico che possono sorgere durante il nistagmo spontaneo e latente, sono elencati e si é tentato di interpretare il “tipo inverso”.

L'autore rifiuta le teorie di Bárány e Ohm sull'origine del nistagmo ottocinetico. L'esistenza di un nistagmo ottocinetico subcorticale, come viene osservato per gli animali, é per l'uomo dubbia. Il nistagmo ottocinetico disinteressato ed il nistagmo subcorticale non sono identici. L'autore é dell' opinione di ter Braakche nel questo riflesso due centri dello sguardo devono essere percorsi. Si giunge alle seguenti conclusioni ed interpretazioni: 1) La fase lenta é primaria ed é dovuta ad un accrescimento del tono dello sguardo per mezzo di una serie di stimoli; 2) La fase lenta é innestata sulla via del riflesso labirintico di modo che il movimento foveopetale ha un effetto inibitorio, il movimento foveo-fugale un effetto eccitatorio sul centro dello sguardo corrispondente. L'inibizione di uno dei centri é accompagnata della stimolazione dell'altro e viceversa, data la loro stretta correlazione. 3) La fase lenta e la fase rapida formano 2 riflessi distinti che s'incontrano in un centro unico periferico dello sguardo. 4) La fase rapida é il risultato di stimoli opposti tendenti a ristabilire la direzione intenzionale dello sguardo; essi sono prodotti da tutti i sistemi capaci, isolatamente od in correlazione fra loro, di effettuare una correzione.

Se la direzione dello sguardo é mantenuta per mezzo di stimoli asimetrici ottici e non ottici, il nistagmo ottocinetico sarà inibito se la fase lenta coincide con la direzione nella quale predominano i stimoli ottici, rinforzata invece se questa coincide con la direzione nella quale predominano i stimoli non ottici.

L'autore ha raccolto la litteratura su queste vie di riflesso in quanto accessibile sino al 1947 (inclusivo).

Zusammenfassung

Optokinetischer Nystagmus ist ein physiologischer Nystagmus, der auftritt, wenn die optomotorischen Reflexe nicht im Stande, sind, die beabsichtigte Blickrichtung festzuhalten. Ter Braak macht einen Unterschied zwischen optokinetischem Stier-Nystagmus und optokinetischem Schau-Nystagmus. Der Reiz für optokinetischen Nystagmus ist bestimmt durch das An- und Abschwellen von bestimmten Prozessen in aufeinander folgenden Serien von Retinaelementen. Dies erklärt die Tatsache verschiedener Maxima, Optima und Minima.

Beispiele für gefundene Werte sind: optimale Geschwindigkeit der bewegenden Streifen 36° per Sec.; optimale Zahl der Konturen 3–12 per Sec.; optimale Zahl der Reize 12–20 per Sec. Summation der Reize wurde beobachtet, auch wenn nur 1 Reiz in einer Zeit im Gesichtsfeld vorhanden war. Innerhalb gewisser Grenzen war der Einfluss der Grösse des bewegenden Gesichtsfeldes umgekehrt proportional zu jenem der Geschwindigkeit. Die Richtung der bewegenden Objekte und die Folge von Schwarz und Weiss sind ebenfalls wichtig. Zahlreiche subjektive Wahrnehmungen während des optokinetischen Nystagmus können erklärt werden als Folge eines gesteigerten Blicktonus in der Richtung des bewegenden Objektes.

Ausführlich wird besprochen optokinetischer Nystagmus bei Patienten mit Hemianopsie. Die Hauptfrage hierbei ist, warum in einigen Fällen mit corticaler Hemianopsie die langsame Phase nur in einer Richtung gestört ist. Die verschiedenen Störungen des optokinetischen Nystagmus welche bei spontanem und latentem Nystagmus auftreten können, werden beschrieben und der Versuch gemacht, den Typus inversus zu erklären.

Die Theorien von Bár ány und Ohm über den Ursprung des optokinetischen Nystagmus werden abgelehnt. Die Existenz eines subcorticalen optokinetischen Nystagmus wie er beim Tier beobachtet wurde ist beim Menschen fraglich. Stier-Nystagmus und subcorticaler Nystagmus -sind nicht identisch. Der Autor teilt die Ansicht Ter Braak's, dass bei diesem Reflex 2 Blickcentren durchlaufen werden müssen. Die folgenden Schlüsse werden gemacht und erklärt: 1) Die langsame Phase ist primär und ist zuzuschreiben dem Ansteigen des Blicktonus bei einer Reihe von Reizen; 2) die langsame Phase ist gepfropft auf die labyrinthare Reflexbahn in der Weise dass foveapetale Bewegung einen hemmenden und foveafugale Bewegung einen reizenden Effekt auf das korrespondierende Blickzentrum hat. Infolge der nahen Beziehung dieser 2 Centren ist die Hemmung des einen begleitet von der Reizung des anderen und umgekehrt; 3) Langsame und schnelle Phase sind 2 verschiedene Reflexe, die sich in einem einzigen peripheren Blickcentrum treffen; 4) Die schnelle Phase ist die Folge korrigierender Reize, die bestrebt sind, die beabsichtigte Blickrichtung wieder herzustellen. Sie treten auf mit Hilfe aller Systeme - einzeln oder in Kombination- die fähig sind, eine Korrektur auszuführen.

Wenn die Blickrichtung erhalten wird durch asymmetrische optische und nicht-optische Reize, dann wird der optokinetische Nystagmus gehemmt, wenn die langsame Phase zusammenfällt mit der Richtung, in welcher die optischen Reize vorherrschen, dagegen erhöht, wenn die langsame Phase zusammenfällt mit der Richtung in welcher die nicht-optischen Reize vorherrschen.

Zum Schluss wird eine Literaturübersicht über die in Rede stehenden Reflexbahnen gegeben, bis und einschliesslich 1947, soweit sie dem Autor bekannt ist.