Der otolith-okuläre Reflexbei linearen Beschleunigungen mit niedrigen Frequenzen

Zusammenfassung

Hintergrund und Fragestellung. Allen bisher angewendeten Methoden zur Untersuchung des dynamischen otolith-okulären Reflexes (OOR) beim Menschen ist der limitierte untersuchbare Frequenzbereich des Stimulus gemeinsam.

Patienten und Methode. Der in der vorliegenden Studie verwendete Drehstuhl mit variablem Radius ermöglicht durch sinusförmige exzentrische Bewegung des Probanden während konstanter Drehung (300°/s) um die vertikale Achse eine einseitige Otolithenreizung und die Erzeugung eines Otolithenstimulus mit extrem niedrigen Frequenzen (0,03– 1,0 Hz). Mit einem 3D-Videookulographiesystem wurde das Verhältnis der Augentorsion zum effektiven Kippwinkel (Gain) und die Phasendifferenz zwischen Stimulus und torsionaler Augenbewegungskomponente ermittelt.

Ergebnisse.Über den gemessenen Frequenzbereich zeigte sich mit steigender Frequenz ein Abfall des torsionalen OOR (0,09°/° bei 0,03 Hz auf 0,009°/° bei 1 Hz) und ein Anstieg der Phasenverschiebung zwischen Stimulus und Augentorsion (Tiefpasscharakteristik). Im Vergleich mit der frequenzunabhängigen peripheren neuronalen Aktivität ergibt sich, dass die Tiefpassfilterung für den OOR in den vestibulären Nuklei stattfindet.

Schlussfolgerungen. Die torsionale Otolithenantwort konnte bis zu einer Reizstärke bzw. Beschleunigung der Otolithen von 0,03 m/s² registriert werden und liegt damit unterhalb der subjektiven Wahrnehmungsschwelle.

Abstract

Background. During constant velocity rotation about the earth's vertical axis, eccentric displacement of the head can be used to generate adequate stimulation of the otolith organs. More recently, studies have been performed with a variable radius rotatory chair, which permits a controlled modulation of the centripetal or radial acceleration, to achieve linear acceleration frequencies much lower than with a conventional linear sled.

Methods. In the present study, frequency response and threshold testing was performed using sinusoidal modulation of the chair radius. Three-dimensional eye movements were recorded with binocular video-oculography.

Results. The gain (0.09°/° at 0.03 Hz, 0.009°/° at 1 Hz) and phase relationships of the otolith-ocular response (OOR) show a low-pass characteristic over the measured range of 0.03–1.0 Hz. In comparison to the flat response of neurophysiological recordings from the otolith afferent, our findings support the idea that any low-pass filtering of otolith afferents occurs at the level of the vestibular nuclei.

Conclusion. The OOR could be detected at acceleration levels of 0.03 m/s², much lower than the subjective threshold for the perception of 0.08 m/s²