我們的眼球是怎麼開始共軛活動的掃視(Saccades)?雖然這個議題很有趣,但其實沒有人想實際關心這個問題吧,只是上個月在看會診的時候被問到眼震,既然要講眼震,那就要先提到基本的共軛掃視訊號是如何起始的啦。

簡要機制
首先,我們可以先想像:眼球轉動的時候,旁邊的眼外肌肉會有一股彈力,一直想把眼球轉回正位,就像旁邊綁了六條橡皮筋一樣。當我們要往某個方向轉動的時候,會有一個起始訊號,之後到達我們預計的位置的時候會有一個維持訊號。這就很像一個彈簧:我們拉動它的時候是一個起始訊號,等到固定位置的時候,就需要保持一個固定張力。

這個起始訊號就是Pulse signal,維持固定的訊號就是Step signal

在腦子裡面,產生Pulse signal的結構,我們通常稱之為Excitatory burst neuron (EBN),顧名思義,就像點火器一樣,啪一聲,點燃這個迴路就沒有它的事情了。另外一個Neuron Intergrator (NI) 則是產生 Step signal 的結構,負責在點火之後讓眼球保持在某個角度的轉動。


到這邊很簡單吧!
水平掃視
重點:水平掃視的EBN 就是PPRF,NI 則有 MVN 和 NPH!


中腦解剖構造:CN3 = Oculomotor nucleus ; 橋腦解剖構造:PPRF = paramedian pontine reticular formation ; CN6 = Abduscence nerve nucleus, MVN = Medial Vestibular Nucleus ; NPH = Nucleus Prepositus Hypoglossi ; IO = Inferior olivary nucleus

當 EBN(=PPRF)啟動了以後,它會直接活化同側CN6及對側CN3,達到眼球轉動的目的,但是也會傳遞訊號給同側的NI。
這就是我們上面提到的第一步。


當 NI (NPH, MVN) 被啟動了以後,它會接手持續活化同側CN6及對側CN3,達到眼球繼續維持轉動在某側的目的。
這就是我們上面提到的第二步。

垂直掃視
重點:垂直掃視的EBN 就是riMLF,NI 則是INC!


中腦解剖構造:CN3 = Oculomotor nucleus ; INC = Internucleus of Cajal ; riMLF = rostral interstitial nucleus of medial longitudinal fasciculus。垂直的結構都在中腦,很簡單吧。

當 EBN(= riMLF)啟動了以後,它會直接活化雙側CN3,達到兩隻眼睛同時轉動的目的(很少有人翻白眼指翻一隻吧),但是也會傳遞訊號給同側的NI。
這就是我們上面提到的第一步。


當 NI (INC) 被啟動了以後,它會接手持續活化對側CN3,達到眼球繼續維持轉動在某側的目的。
這就是我們上面提到的第二步。

需要注意的是,這條路徑會經過PC (Posterior commisure),剛好在圖中黑點點(Cerebral Aqueduct)的後面。因此,當中腦後面有長腫瘤的患者,時常會產生眼球無法垂直運動的Sundown phenomenon,就是由於這個原因,例如:Parinaud syndrome。很簡單吧!
Pictures of this section were inspired from these sources. Redrawn and re-arranged by the author. (1) Bhidayasiri, Roongroj, Gordon T. Plant and Richard Leigh. “A hypothetical scheme for the brainstem control of vertical gaze.” Neurology 54 (2000): 1985 – 1993 (2) Averbuch‐Heller, L. (2009). Neuro-Ophthalmology Supranuclear control of ocular motility. (3) Oculist.net (v2) (4) Oculist.net (v7) (5) Sadeghpour S, Zee DS, Leigh RJ. Clinical applications of control systems models: The neural integrators for eye movements. Prog Brain Res. 2019;248:103-114. doi: 10.1016/bs.pbr.2018.12.001. Epub 2019 Feb 8. PMID: 31239124.; (6) Leigh RJ and Zee DS. The neurology of eye movements. 5 ed. New York, NY: Oxford University Press, 2015 (Also with fourth edition, 2006) and (7) NASA course.
