Характеристики контрастной чувствительности зрительной системы и микротремора глаз при шизофрении

Обоснование: шизофрения – тяжелое психическое заболевание, для которого характерны не только когнитивные, но и сенсорные нарушения, в том числе зрительной системы. Исследования указывают на нарушение обработки контраста при шизофрении, однако данные о характере этих нарушений носят противоречивый характер. Теория треморного модуляционного сигнала связывает контрастную чувствительность с параметрами микротремора глаз – высокочастотными и малоамплитудными микродвижениями, которые управляются нейронами ядер ствола мозга. Параметры микротремора глаз при психопатологии, в частности шизофрении, в научной литературе не описаны.

Цель исследования: изучить особенности контрастной чувствительности и микротремора глаз при шизофрении.

Пациенты и методы: в исследовании приняли участие 30 пациентов с диагнозом параноидной шизофрении. Группу контроля составили 30 человек без психопатологических и неврологических расстройств. Для регистрации контрастной чувствительности использовали метод компьютерной визоконтрастометрии. Предъявляли элементы Габора с пространственной частотой 0.4, 1.0, 3.0 и 10 цикл/град. Микротремор глаз фиксировали бесконтактным методом высокоскоростной видеорегистрации с помощью оригинальной оптической установки.

Результаты: у пациентов контрастная чувствительность была ниже в области средних и высоких пространственных частот по сравнению с условно здоровым контролем, что может быть связано с хроническим течением болезни. Микротремор глаз у пациентов отличался более низким значением частоты и более высоким – амплитуды по сравнению с группой контроля.

Заключение: контрастная чувствительность и показатели микротремора глаз могут рассматриваться как потенциальные маркеры для определения функционального состояния при шизофрении, что требует дальнейших исследований и накопления экспериментальных данных.

1. Mueser KT, Jeste DV (ed.). Clinical handbook of schizophrenia. Guilford Press. 2011;650.

2. Мосолов СН, Цукарзи ЭЭ, Алфимов ПВ. Алгоритмы биологической терапии шизофрении. Современная терапия психических расстройств. 2014;(1):27–36.

3. Мосолов СН. Некоторые актуальные теоретические проблемы диагностики, классификации, нейробиологии и терапии шизофрении: сравнение зарубежного и отечественного подходов. Журнал неврологии и психиатрии имени С.С. Корсакова. 2010;110(6):4–11.

4. Шмуклер АБ, Костюк ГП, Латанов АВ, Сидорова МЮ, Анисимов ВН, Захарова НВ, Карякина МВ, Резник АМ, Соколов АВ, Спектор ВА, Сухачевский ИС, Чурикова МА. Сетевой анализ когнитивных, глазодвигательных и речевых показателей при шизофрении. Журнал неврологии и психиатрии имени C.C. Корсакова. 2020;120(6–2):54–60. doi: 10.17116/jnevro202012006254

5. Иванов МВ, Тумова МА, Муслимова ЛМ, Капустина ТВ. Нарушения обработки информации у больных шизофренией: обзор литературы. Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2020;2(107):41–50. doi: 10.26617/1810-3111-2020-2(107)-41-50

6. Silverstein MS, Keane PB, Demmin, LD, Fradkin IS. Visual impairments in schizophrenia: their significance and unrealized clinical potential. Psychiatria Danubina. 2020;32(1):72–73.

7. Jurišić D, Ćavar I, Sesar A, Sesar I, Vukojević J, Ćurković M. New insights into schizophrenia: a look at the eye and related structures. Psychiatria Danubina. 2020;32(1):60–69. doi: 10.24869/psyd.2020.60

8. Butler PD, Silverstein SM, Dakin SC. Visual perception and its impairment in schizophrenia. Biol Psychiatry. 2008;64(1):40–47. doi: 10.1016/j.biopsych.2008.03.023

9. Шошина ИИ, Шелепин ЮЕ. Механизмы глобального и локального анализа зрительной информации при шизофрении. СПб.: Изд-во ВВМ, 2016;300.

10. Shoshina II, Mukhitova YV, Tregubenko IA, Pronin SV, Isaeva ER. Contrast sensitivity of the visual system and cognitive functions in schizophrenia and depression. Human Physiology. 2021;47:516–527.

11. Симонова НА, Гарах ЖВ, Зайцева ЮС, Шмуклер АБ. Нейрофизиологические механизмы нарушения зрительного восприятия при шизофрении. Социальная и клиническая психиатрия. 2014;24(1):81–89.

12. Javitt DC. When doors of perception close: bottomup models of disrupted cognition in schizophrenia. Annu Rev Clin Psychol. 2009;5:249–275. doi: 10.1146/annurev.clinpsy.032408.153502 PMID: 19327031; PMCID: PMC4501390.

13. Dias EC, Butler PD, Hoptman MJ, Javitt DC. Early sensory contributions to contextual encoding deficits in schizophrenia Arch Gen Psychiatry. 2011;68(7):654–664. doi: 10.1001/archgenpsychiatry.2011.17 Epub 2011 Mar 7. PMID: 21383251; PMCID: PMC4346148.

14. Шелепин ЮЕ, Колесникова ЛИ, Левкович ЛН. Визоконтрастометрия. Л.: Наука. 1985;103.

15. Шелепин ЮЕ. Введение в нейроиконику. СПб.: Общество с ограниченной ответственностью Издательско-торговая компания Троицкий мост, 2017;352.

16. Edwards M, Goodhew SC, Badcock DR. Using perceptual tasks to selectively measure magnocellular and parvocellular performance: Rationale and a user’s guide. Psychon Bull Rev. 2021;28(4):1029–1050. doi: 10.3758/s13423-020-01874-w Epub 2021 Mar 19. PMID: 33742424; PMCID: PMC8367893.

17. Campbell FW. The human eye as an optical filter. Proceedings of the IEEE. 1968;56(6):1009–1014. doi: 10.1109/PROC.1968.6452

18. Campbell FW, Robson JG. Application of Fourier analysis to the visibility of gratings. J Physiol. 1968;197(3):551–566. doi: 10.1113/jphysiol.1968.sp008574 PMID: 5666169; PMCID: PMC1351748.

19. Croner LJ, Kaplan E. Receptive fields of P and M ganglion cells across the primate retina. Vision research. 1995;35(1):7–24. doi: 10.1016/0042-6989(94)E0066-T

20. Kaplan E. The M, P, and K pathways of the primate visual system. In: The Visual Neurosciences Editors: L. Chalupa and J. Werner 2004;1:481–493. doi: 10.7551/mitpress/7131.003.0036

21. Freud E, Behrmann M, Snow JC. What does dorsal cortex contribute to perception? Open Mind. 2020;4:40–56. doi: 10.1162/opmi_a_00033

22. Nassi JJ, Callaway EM. Parallel processing strategies of the primate visual system. Nat Rev Neurosci. 2009;10(5):360–372. doi: 10.1038/nrn2619 Epub 2009 Apr 8. PMID: 19352403; PMCID: PMC2771435.

23. Zemon V, Herrera S, Gordon J, Revheim N, Silipo G, Butler PD. Contrast sensitivity deficits in schizophrenia: A psychophysical investigation. Eur J Neurosci. 2021; 53(4):1155–1170. doi: 10.1111/ejn.15026 Epub 2020 Nov 9. PMID: 33118212.24.

24. Calderone DJ, Hoptman MJ, Martínez A, Nair-Collins S, Mauro CJ, Bar M, Butler PD. Contributions of low and high spatial frequency 95 processing to impaired object recognition circuitry in schizophrenia. Cereb Cortex. 2013;23(8):1849–1858. doi: 10.1093/cercor/bhs169

25. Laprevote V, Oliva A, Ternois AS, Schwan R, Thomas P, Boucart M. Low spatial frequency bias in schizophrenia is not face specific: when the integration of coarse and fine information fails. Front Psychol. 2013;4:248. doi: 10.3389/fpsyg.2013.00248

26. Almeida NL, Fernandes TP, Lima EH, Sales HF, Santos NA. Combined influence of illness duration and medication type on visual sensitivity in schizophrenia. Braz J Psychiatry. 2019;42:27–32. doi: 10.1590/1516-4446-2018-0331

27. Ляпунов СИ. Пороговый контраст зрительной системы в зависимости от внешних условий для различных тестовых стимулов. Оптический журнал. 2014;81(6):63–71. doi: 10.1364/JOT.81.000349

28. Ляпунов СИ. Острота зрения и контрастная чувствительность зрительной системы человека. Оптический журнал. 2017;84(9):44–48. doi: 10.1364/JOT.84.000613

29. Ляпунов СИ. Реакция зрительной системы на синусоидальную волну для различных внешних условий. Оптический журнал. 2018;85(2):48–54. doi: 10.1364/JOT.85.000100

30. Pritchard RM. Stabilized images on the retina. Sci Am. 1961;204:72–78. doi: 10.1038/scientificamerican0661-72 PMID: 13738093.

31. Evans CR. Some studies of pattern perception using a stabilized retinal image. Br J Psychol. 1965;56:121–133. doi: 10.1111/j.2044-8295.1965.tb00951.x PMID: 14340110.

32. Heckenmueller EG. Stabilization of the retinal image: A review of method, effects, and theory. Psychol Bull. 1965;63(3):157. doi: 10.1037/h0021743

33. Tulunay-Keesey Ü. Fading of stabilized retinal images. JOSA. 1982;72(4):440–447. doi: 10.1364/JOSA.72.000440

34. Ярбус АЛ. Роль движений глаз в процессе зрения. М.: Наука, 1965:167.

35. Барабанщиков ВА, Жегалло АВ. Айтрекинг: Методы регистрации движений глаз в психологических исследованиях и практике. М.: Когито-Центр, 2014;128.

36. Кубарко АИ, Лихачев СА, Кубарко НП. Зрение (нейрофизиологические и нейроофтальмологические аспекты). Минск: БГМУ. 2009;2:352.

37. Bolger C, Bojanic S, Sheahan N, Malone J, Hutchinson M, Coakley D. Ocular microtremor (OMT): a newneurophysiological approach to multiple sclerosis. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2000;68(5):639–642. doi: 10.1136/jnnp.68.5.639

38. Bolger C, Bojanic S, Sheahan NF, Coakley D, Malone JF. Ocular microtremor in patients with idiopathic Parkinson’s disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1999;66(4):528–531. doi: 10.1136/jnnp.66.4.528

39. Garcia-Rill E. Disorders of the reticular activating system. Med Hypotheses. 1997;49(5):379–387. doi: 10.1016/S0306-9877(97)90083-9

40. Karson CN, Garcia-Rill E, Biedermann J, Mrak RE, Husain MM, Skinner RD. The brain stem reticular formation in schizophrenia. Psychiatry Res. 1991;40(1):31–48. doi: 10.1016/0925-4927(91)90027-N

41. Михайлова ИИ, Орлова ВА, Березовская ТП, Шавладзе НЗ, Минутко ВЛ. МРТ-признаки аномалий головного мозга у больных приступообразной шизофренией: новые данные с использованием ангиографии. Вестник Российского научного центра рентгенорадиологии Минздрава России. 2013;1(13):5.

42. Nadler DJ. Glare and Contrast Sensitivity in Cataracts and Pseudophakia. In: D.W. Miller, D.J. Nadler. Glare and Contrast Sensitivity for Clinicians Published in Springer: New York, 1990;53–65.

43. Yu Q, Zhang P, Qiu J, Fang F. Perceptual learning of contrast detection in the human lateral geniculate nucleus. Curr Biol. 2016;26(23):3176–3182. doi: 10.1016/j.cub.2016.09.034

44. Белозёров АЕ. Теоретическая оценка трехполосных стимулов как оптотипов для измерения остроты зрения в сравнении с элементами Габора. Сенсорные системы. 2013;27(2):108–121.

45. Ляпунов СИ, Шошина ИИ, Ляпунов ИС. Треморные колебания глаз как объективный показатель утомления водителей. Физиология человека. 2022;48(1):71–77. doi: 10.31857/S013116462201009X

46. Kéri S, Antal A, Szekeres G, Benedek G, Janka Z. Spatiotemporal visual processing in schizophrenia. J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 2002;14(2):190–196. doi: 10.1176/jnp.14.2.190

47. Шошина ИИ, Шелепин ЮЕ, Вершинина ЕА, Новикова КО. Функциональные особенности магноцеллюлярной и парвоцеллюлярной систем при шизофрении. Психология. Психофизиология. 2014;7(4):77–88.

48. Шошина ИИ, Шелепин ЮЕ, Вершинина ЕА, Новикова КО. Пространственно-частотная характеристика зрительной системы при шизофрении. Физиология человека. 2015;41(3):29–40. doi: 10.1134/S0362119715030159

49. Муравьева СВ, Пронина МВ, Моисеенко ГА, Пневская АН, Поляков ЮИ, Кропотов ЮД, Шелепин ЮЕ. Исследование зрительных когнитивных нарушений при шизофрении на ранних стадиях заболевания и их коррекция при помощи интерактивных виртуальных сред. Физиология человека. 2017;43(6):24–36.

50. Kiss I, Fábián Á, Benedek G, Kéri S. When doors of perception open: visual contrast sensitivity in never-medicated, first-episode schizophrenia. J Abnorm Psychol. 2010;119(3):586. doi: 10.1037/a0019610

51. Chen Y, Levy DL, Sheremata S, Nakayama K, Matthysse S, Holzman PS. Effects of typical, atypical, and no antipsychotic drugs on visual contrast detection in schizophrenia. Am J Psychiatry. 2003;160(10):1795–1801. doi: 10.1176/appi.ajp.160.10.1795

52. Kéri S, Benedek G. Visual contrast sensitivity alterations in inferred magnocellular pathways and anomalous perceptual experiences in people at high-risk for psychosis. Vis Neurosci. 2007;24(2):183–189. doi: 10.1017/S0952523807070253