眼球異常運動 (7) -Saccadic Intrusions

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在前面的Introduction,我們提到:自發性眼球運動可大致分為 眼震 (nystagmus) 與 掃視侵入 (Saccadic Intrusions,以下文章簡稱SI)。再簡單回顧一下,眼震是指眼球的不自主震動,其特徵是先產生慢相離開注視點,接著再由校正補償產生快相。然而,SI 則是短暫、不自主的掃視動作,會中斷注視,且常由注視方向改變所觸發。兩者都會呈現雙眼共軛的眼球運動,但是起始點不同:眼震起始是慢相,而 SI 則是起始於快速的掃視(Saccade)。這也是接下來幾個篇章我們要談論的主題。

病生理機轉

前面我們提到,眼球要產生活動,會由EBN(Excitatory Burst Neurons)的活化達成目的。但一個會活化的東西總是危險的,EBN總不能無時無刻都在活化,而我們的身體就有一個機制來控制EBN,這就是抑制神經元—Omnipause Neuron(OPN)的作用,其解剖位置在橋腦腹側

Omnipause neurons (OPNs) 可以想像成下指令的大總管,位於Nucleus Raphe Interpositus (RIP)。只有在Saccade要開始的那一剎那,OPN的抑制訊號會短暫消失,讓EBN活化,其餘時間,不論是在Saccade開始之前或之中,EBN會被OPN抑制不要亂開火。一旦這個系統亂掉,EBN亂開火,就會產生Saccadic Intrusion。

正常生理作用下,OPN是抑制性訊號(上圖),但等到要Saccades時,OPN的功能會被解除(中圖,紅色向下箭頭代表抑制性訊號減弱),於是活化EBN及NI,並進一步產生眼動。(下圖)

從另一個角度解釋,OPN 在注視(fixation)時會持續活化,抑制 EBN 的活動,避免不必要的掃視發生。當需要進行掃視時,上丘(superior colliculus)與其他相關腦區(大腦或小腦)會活化,進而抑制 OPN 的作用,使 OPN 停止放電,解除對 EBN 的抑制,再讓EBN得以放電,產生掃視。這種層層把關的機制一但壞掉,就有可能導致對 OPN 的抑制功能異常(dysfunctional inhibition),無法正確調控EBN,造成不適當的快速眼球運動,並且在臨床上表現出Saccadic Intrusions。

分類

依據異常掃視之間是否存在「間期」 (intersaccadic interval),可再進一步分類:with interval 與 without interval(Stepless),也就是沒有進入到Step phase就再次Saccade回去(這可以特別稱為Saccadic pulses)。

有Step phase (With intersaccadic interval)

  • Square-wave jerks (SWJ), Macro-SWJ
  • Macrosaccadic oscillation (MSO)
當眼動已經由NI接手了(上圖),但這時候EBN莫名又突然活化,就會在原先的基礎上疊加一層Pulse signal。(下圖)於是就形成with interval 的saccadic inrusion。

沒有Step phase(Without intersaccadic interval):

  • Saccadic pulses(Stepless saccases)
  • Double saccadic pulses(DSP)
  • Ocular flutter/ Opsoclonus
當眼動開始時,EBN被活化,產生Pulse的訊號傳到EOM。(上圖)但這時候在還沒有產生Step訊號的時候,又立刻來了個Pulse訊號。(下圖)這種相連的Saccadic intrusion又稱為Stepless saccadic intrusion。上面示範的是DSP這種類型。

The graphs of this page were inspired by (1) 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 (2) NASA course. Redrawn and redesigned by the author.

「Nervous Nerve」的個人頭像

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