Die Häufigkeit von schnellen Augenbewegungen und Blinks als Aktivationsindikator

J. Neurol. 215, 115--125 (1977) Journal of

Neurology © by Springer-Verlag 1977

Die Hiiufigkeit von schnellen Augenbewegungen und Blinks als Aktivationsindikator

Detlev von Cramon und Josef Zihl

Max-Planck-Institut fiir Psychiatrie, Abteilung Neurologie, Kraepelinstr. 10, D-8000 Miinchen 40, Bundesrepublik Deutschland

The Frequency of Rapid Eye Movements and Blinks as an Activation Indicator

Summary. Electrooculographic (EOG) records were studied in 10 neurological patients with disturbances of activation according to clinical assessment and in 12 normal subjects. Rapid horizontal eye movements (saccades) and movements of the eyelids (blinks) were measured. It was concluded that the frequency distribution of blinks and saccades indicates activation deficits in a sensitive and reliable way. The continuous decrease of activation from ortho- logical to pathological states could be shown by counting the frequencies of blinks and saccades. The relationship between the two variables is interpreted with regard to its functional significance.

Key words: Activation - Arousal - Blinks - Electrooculogram Saccades.

Zusammenfassung. Bei 10 neurologischen Patienten mit klinisch gesch~itzter Aktivationsst6rung und bei 12 Kontrollpersonen wurde das Elektrookulo- gramm (EOG) abgeleitet. Als Variablen im EOG wurden die raschen horizontalen Blickbewegungen (Sakkaden) und die periodischen LidschluB- reaktionen (Blinks) gemessen. Die H~iufigkeitsverteilung von Blinks und Sakkaden ergaben ein zuverlassiges MaB zum Nachweis von Aktivations- defiziten. Uber die beobachteten Blink- und Sakkadenh~ufigkeiten l~iBt sich das Kont inuum der Aktivationszust~inde vom orthologischen zum pathologischen Bereich zuverl~issig abbilden. Das Verh~iltnis von Blink- und Sakkadenaktivit~it wird im Hinblick auf seine funktionelle Bedeutung dis- kutiert.

Einleitung

Zwischen ZNS und Umwelt besteht eine zweiseitige Interaktion. Die Umwelt wirkt tiber verschiedene Sinneskan~ile auf das ZNS ein. Funktionelle Voraus- setzung daftir ist ein phasisch arbeitendes System, das als ,,Arousal-System"

116 D. von Cramon und J. Zihl

bezeichnet wurde (Hebb, 1949 und 1955) und dessen strukturelles Korrelat im retikul~ir-aszendierenden System besteht (Moruzzi und Magoun, 1949). Umge- kehrt kann das ZNS unabh~ingig von externer Reizeinwirkung ,,spontan" aktiv sein. Die funktionelle Voraussetzung daftir k/Snnte ein tonisch wirksames System sein, das man operational als Aktivationssystem bezeichnen kann. Murrell (1967) hat es auch ,,Auto-Arousal-System" genannt. Pribram (1975) hat ,,Aktivation" als tonische Bereitschaft des Organismus zur Reaktion definiert. Damit hat er sowohl die Bereitschaft zur Wahrnehmung (perceptual expectancy) als auch zur motorischen Reaktion (motor readiness) gemeint.

Zahlreiche Befunde in der Literatur sprechen nun daftir, dab zwischen den verschiedenartigen Aktivationszust~inden des ZNS und der Frequenz rascher Blickbewegungen (Sakkaden) und periodischer Blinkreaktionen (Blinks) ein Zu- sammenhang besteht (Amadeo und Shagass, 1963; Blount, 1928; Kennard und Glaser, 1964; King und Michels, 1957; Lawson, 1950; Lorens und Darrow, 1962; McEwen und Goodner, 1969; Peterson und Allison, 1931; Pfaff u. Mitarb., 1976; Zikmund, 1966).

Mit der vorliegenden Arbeit soil geprtift werden, ob die Messung der Haufig- keit von Blinks und Sakkaden ein ausreichend genaues und zuverl~tssiges MaB zum Nachweis klinisch relevanter Aktivationsst6rungen ist. Dabei interessiert vor allem auch das Verh~iltnis der beiden Variablen zueinander.

M e t h o d e

1. Versuchspersonen

Es wurden 10 neurologische Patienten untersucht, die nach klinischer Beurteilung eine AktivationsstSrung aufwiesen (Tabelle 1). Die Sttirung wurde von zwei Neurologen unabh~ingig voneinander skaliert. Die Skalenstufen waren: sehr schwere, schwere, mittlere, leichte und keine Aktivationsst~rung (vgl. Tabelle 1). Die Patienten (5 Manner, 5 Frauen) hatten ein mittleres Alter von 35 Jahren (Md=35 Jahre, Bereich 17--63 Jahre).

Tabelle 1. Patienten mit Aktivationsst6rung (n = 10)

Nr. Pat. Alter Geschl. Klinische Diagnose Klinische Beurteilung der Aktivationsst6rung

1 R.R. 17 m

2 K.H. 21 m 3 V.A. 63 w 4 W.D. 35 w 5 H.O. 49 m 6 W.E. 28 w 7 B.E. 17 w 8 M.F. 43 m 9 H.D. 24 w

10 K.R. 52 m

hypoxische Hypoxydose/Coma sehr schwer Sarkomatose der Meningen/Coma sehr schwer Basilaristhrombose/Locked-in-Syndrom sehr schwer akute multiple Sklerose/Coma vigile schwer zerebellire Metastasen/Coma schwer diffuse Glioblastose schwer Virusenzephalitis mittel Sch~idel-Hirn-Trauma/Coma vigile mittel Virusenzephalitis leicht frontales Astrozytom leicht

Haufigkeit von schnellen Augenbewegungen als Aktivationsindikator 117

Tabelle 2. Kontrollpersonen (n = 10) und Kontrollpersonen nach 24 Std Schlafentzug (n = 2)

Nr. Pat. Alter Geschl. Selbst- Bemerkungen einsch~tzung

1 S.S. 52 w sehr aktiv 200mg Coffein 30min vor der Untersuchung 2 H.G. 29 m sehr aktiv 200mg Coffein 30min vor der Untersuchung

3 N.R. 32 m aktiv Untersuchung vor Arbeitsbeginn 4 R.A. 27 w aktiv Untersuchung vor Arbeitsbeginn 5 B.S. 41 m aktiv Untersuchung vor Arbeitsbeginn

6 K.A. 39 m mtide Untersuehung nach Arbeitstag 7 S.B. 34 w mtide Untersuchung nach Arbeitstag 8 L.A. 36 w mtide Untersuchung nach Arbeitstag 9 K.E. 61 w mtide Untersuchung nach Arbeitstag

10 E.B. 17 m miide Untersuchung nach Arbeitstag

1 E.J. 23 w sehr miide Untersuchung nach 24stiindigem Schlafentzug 2 W.G. 30 w sehr mtide Untersuchung nach 24stUndigem Schlafentzug

Als Kontrollgruppe wurden 10 Personen des Klinikpersonales (5 M~tnner, 5 Frauen) untersucht (Tabelle 2). Die Kontrollpersonen hatten ein mittleres Alter von 37 Jahren (Md = 37 Jahre, Bereich 17--61 Jahre). Zus~itzlich wurden 2 weibliche Kontrollpersonen nach 24stiindigem Schlafentzug untersucht.

2. Versuchsbedingungen

Die Ableitungen fanden j eweils in der Zeit zwischen 15 und 21 Uhr statt. Kontrollpersonen und Patienten wurden unter den gleichen Bedingungen abgeleitet. Der Untersuchungsraum war mit 300Lux indirekt beleuchtet. Gespr~iche, Radioh6ren, Lesen etc. wurden im Untersuehungs- zeitraum nieht gestattet..~rztliehe und pflegerisehe Mal3nahmen wurden nur zwisehen 18 und 18.30 Uhr durehgeftihrt.

Den Kontrollpersonen wurde vor Beginn der Ableitung eine Skala zur Selbsteinseh~itzung ihres Aktivationszustandes vorgelegt. Die Skalenstufen waren: sehr aktiv, aktiv, mtide, sehr mtide (Tabelle 2).

3. Ableitung des EOG

Es wurden das horizontale und vertikale EOG beider Augen unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen registriert. Die Hautelektroden wurden 1 Std vor Beginn der Ableitung

Tabelle 3. Technische Angaben zum Elektrookulogramm

Kanal Elektrodenposition Zeit- Ver- Filter konstante starkung (Hz) (sec) (#V/mm)

1 horizontal lateraler Augenwinkel links/Ohr links 5 30 70

2 horizontal lateraler Augenwinkel reehts/Ohr rechts 5 30 70

3 vertikal Stirn/Wange links 5 30 70

4 vertikal Stirn/Wange rechts 5 30 70

Elektrodenart: Silber-Silberchlorid-Hautelektroden. Rektilineares AC-Schreibsystem: Papier- geschwindigkeit 10mm/sec. Eichspannung 50#V. Hautwiderstand < 5 kO.


Tabelle 4. Definition der Blink- und Sakkadenklassen

Klasse 0 0 Blinks bzw.

Klasse 1 1 2 Blinks bzw.

Klasse 2 3- - 4 Blinks bzw.

Klasse 3 5- - 8 Blinks bzw.

Klasse 4 9 - - 16 Blinks bzw.

Klasse 5 17 32 Blinks bzw.

Klasse 6 33-- 64 Blinks bzw.

Klasse 7 65--128 Blinks bzw.

Sakkaden/mm

Sakkaden/mm

Sakkaden/mm

Sakkaden/mln

Sakkaden/man

Sakkaden/mln

Sakkaden/min

Sakkaden/min

geklebt. Zu Versuchsbeginn betrug der Elektroden-Hautwiderstand in allen Fallen maximal 5k-Q. Die Eichung der Kontrollpersonen mit 200/30 ° Sakkaden langs des horizontalen Meridians vor und nach den Ableitungen ergab bei den angegebenen Bedingungen ein korneo- retinales Potential mit annahernd gleichen Spannungswerten.

4. Auswertung des EOG

Als Sakkade wurde eine steile Federauslenkung mit einer minimalen Amplitude von _+60 Mikrovolt und einer Dauer von 30 200msec akzeptiert. Die Sakkaden mul~ten in beiden horizontalen EOG-Kanalen erkannt werden.

Als Kriterium fiir die Auswahl der LidschluBreaktionen wurde eine minimale Amplitude von _+ 200 Mikrovolt bei einer Dauer von maximal 300 msec festgesetzt. Auch die Blinks mul~ten in beiden vertikalen EOG-Kanalen indentifiziert werden. Blinks, die nach diesen Kriterien bestimmt wurden, korrelierten tiber 0.90 mit dem Zustand ,Augen often". Sakkaden und Blinks wurden jeweils pro min ausgezahlt. Die Interrater-t0bereinstimmung betrug bei 3 Auswertern for die Blinks 98%, fiJr die Sakkaden 93%, d. h. die gew~ihlten Kriterien k~nnen als ausreichend ftir die zuverl~issige Auswertung angesehen werden.

Es wurden je Patient 300 der insgesamt 360 registrierten Minuten ausgewertet. Die ersten 30 min und der Zeitraum zwischen 18 und 18.30Uhr wurden nicht ausgewertet.

Aufgrund der Gesamtverteilung der absoluten Haufigkeiten von Blinks und Sakkaden wurden zunachst Klassen definiert (Tabelle 4). Zur besseren Abstufung der Probanden mit Aktivationsdefizit wurde eine logarithmische Definition der Klassen gewahlt. Die Belegungs- h~iufigkeit der Klassen wurde in Prozent der gesamten MeBzeit angegeben und als kumulierte Haufigkeit aufgetragen.

Zur Darstellung des Zusammenhanges von Blink- und Sakkaden-Haufigkeiten wurden aus den kumulierten H~iufigkeitsverteilungen 2 reprasentative Perzentilwerte entnommen: das 50. und 90. Perzentil. Das 50. Perzentil gibt die Haufigkeitsklasse an, unter der 50% der kumulierten Belegungsh~iufigkeiten liegen; Entsprechendes gilt fur das 90. Perzentil. Jeder Versuchsperson wird damit in der entspreehenden Blink- und Sakkadenklasse, unterhalb derer sich 50 bzw. 90% der Belegungshaufigkeit befindet, eine Position in einer Blink/Sakkaden- Matrix zugeordnet.

Ergebnisse

Die H a u f i g k e i t s v e r t e i l u n g in de r Bl ink- u n d S a k k a d e n k l a s s e ist ftir die P a t i e n t e n -

g r u p p e und die K o n t r o l l g r u p p e ve r sch ieden . In Tabe l l e 5 a und 5 b s ind jewei ls die M e d i a n w e r t e u n d die Bere iche de r H~iuf igke i t sver te i lungen fu r die Klassen 0 bis 7

angegeben .

H~iufigkeit von schnellen Augenbewegungen als Aktivationsindikator 119

Tabelle 5 a. Verteilung der Belegungshaufigkeit in den Blink- und Sakkaden-Klassen 0--7 bei Patienten mit AktivationsstOrung (n = 10)

Blink-Klassen

0 1 2 3 4 5 6 7 N

Median (min) 196 32 22 27 18 4 1 0 300

Bereich (min) 45--300 0--101 0--55 0--71 0--81 0--20 0--5 0

Sakkaden-Klassen

0 1 2 3 4 5 6 7 N

Median (min) 199 42 20 26 11 2 0 0 300

Bereich (min) 34--300 0--89 0--56 0--93 0 4 1 0--8 0--2 0

Tabelle 5b. Verteilung der Belegungsh~iufigkeit in den Blink- und Sakkaden-Klassen 0--7 bei Kontrollpersonen (n = 10)

Blink-Klassen

0 1 2 3 4 5 6 7 N

Median (min) 70 11 9 17 33 58 77 25 300

Bereich (min) 12--116 0--23 0--17 6 4 6 1--107 16--103 0--174 0--81

Sakkaden-Klassen

0 1 2 3 4 5 6 7 N

Median (min) 72 19 23 54 74 50 8 0 300

Bereich (min) 20--155 9--30 12~45 33--104 39--115 7--84 0--16 0

FUr die Pa t i en t eng ruppe ergibt sich eine l inksschiefe Vertei lung. A u f die Bl inkklasse 0 entfal len 65% der 300minti t igen MeBzeit. Die Belegung der Bl inkklassen 5 und 6 mach t nur 2% aus, die Blinkklasse 7 ist gar nicht belegt. Bei den S a k k a d e n entfal len 66% des MeBzei t raumes auf die Klasse 0, die Klasse 5 ist hier nur in 1%, die Klassen 6 und 7 gar nicht belegt. Die Kon t ro l l g ruppe dagegen weist eine zweigipfl ige Vertei lung auf. Die Bl inkklassen 0 und 6 sowie die S a k k a d e n k l a s s e n 0 und 4 haben ann~ihernd gleich hohe Belegungsh~iufigkeiten. Der rechte Vertei lungsgipfel der Blinks liegt 2 Klassen h6her als der der Sak- kaden.

Die Bl inkklasse 0 beanspruch t bei den Kon t ro l lpe r sonen 23%, die Klassen 5, 6 und 7 z u s a m m e n 53% der MeBzeit. Der Med ian ftir den gesamten 300minii t igen Mel lze i t r aum entf~illt au f die Klasse 5. Die Sakkadenk las se 0 ist in 24%, die Klassen 4 und 5 z u s a m m e n in 42%, die Klasse 6 dagegen nur noch in 3% belegt.


%100

80

S.S. 19.06.75 BUnks

%,o 1 //""~J ;/;' 80

60 6001

&0 ~0'

20"

0 1 2 3 t, 5 6 7 Klossen

Sakkoden

/ 1 "

20

0 2 3 t. 5 6 7

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0

L.A.t2.06.?5 Blinks Sakkaden

/ 'f~ i' / /1If

/ i 1 / /

................. ' / 20 J s j~ l . / ]

1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 /, 5 6 Klassen

Abb. 1. a Relative kumulierte H~iufigkeiten in den Blink- und Sakkadenklassen 0--7 von 2 Kon- trollpersonen, b Relative kumulierte H~iufigkeiten in den Blink- und Sakkadenklassen 0--7 yon 2 Kontrollpersonen nach 24 Std Schlafentzug

Auf die Sakkadenklasse 4 allein entfallen bei den Kontrollpersonen 25%, bei den Patienten dagegen nur 4% der Mel~zeit. Der Median fur die gesamte Mefizeit fallt in Klasse 3.

In Abbildung 1 a sind die H~iufigkeitsverteilungen in den Blink- und Sak- kadenklassen aller Kontrollpersonen als relative kumulierte H~iufigkeiten angegeben.

Die gestrichelten Kurven wurden aus den fur jede einzelne Blink- und Sakkadenklasse der Kontrollgruppe ermittelten bzw. kumulierten Haufigkeiten gewonnen.

In Abbildung I a zeigen die durchgezogenen Kurven die kumulierten H~iufigkeiten yon 2 Kontrollpersonen an, von denen sich Kontrollperson Nr. 1 als ,,sehr aktiv", Kontrollperson Nr. 2 dagegen als ,,mtide" eingesch~ttzt hatten (Tabelle 2). Die Kurven von Nr. 1 verlaufen fur Blinks und Sakkaden nahe der oberen (rechten) Grenze, die Kurven von Nr. 2 dagegen nahe der unteren (linken).


Blinks %1ooj so ,' ,,""

60 /

40

I

20 ,'

1 2 3 4 5 6 Klassen

W.G.16.06.75 Sakkaden %1~

60

40

20 " 4"

7 0 1 2 3 4 5 6 7

%100

80

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40

20

Blinks ~ ' / o 1 0 0 ,

~/ //r /" 80- / f

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J i t

l / I i

J i

/ / I

1 2 3 4 5 6 7 Klossen

E.]. 05.06.75 Sakkaden

7

40.

20.

0 1 2 3 4 5 6 7

Abb. l b

Alle anderen Kontrollpersonen liegen innerhalb des durch die beiden gestrichelten Linien markierten Bereichs. Die H~iufigkeitskurven der Patienten liegen andererseits allesarnt unterhalb des Vertrauensbereiches fur die Verteilung bei den Kontrollpersonen. Die obere Strichlinie der Sakkaden wurde nicht iiber- schritten.

In Abbildung 1 b sind die Daten von 2 Kontrollpersonen dargestellt, die nach 24 Std Schlafentzug untersucht wurden (Tabelle 2). Beide Personen hatten sich als ,,sehr miide" eingeschatzt. Die untere Grenze wird in den kleinen Blink- und Sakkadenklassen deutlich unterschritten, d. h. subjektive Miidigkeit ~iul~ert sich hier eindeutig in einer Abnahme der Blink- und Sakkadenhaufigkeit. In Abbil- dung 2 sind die Daten aUer Patienten und Versuchspersonen in eine Blink-Sak- kaden-Matrix eingetragen. Die Ziffern tiber den Symbolen beziehen sich auf die Numerierung der Patienten bzw. der Kontrollpersonen in Tabelle 1 und 2.

Entsprechend der Tabelle 5a und b liegen die MeBwerte fur die Patienten im linken unteren, die der Kontrollpersonen im rechten oberen Feld der Matrix.


7

~ 4

~ 3

~2

P50 /// 7 6 //

6 12 / / 0 O0 , 5

• ," O0 0 ,"

0

1

0

Pg0 2//13 / o ~ o ,o0%//

B .g.- 2o yo0 4 ./< 1 g o / / '"

/ / / ~ /// "/ ~ //" ~ /.,,'/

I 2 ,/

0 1 2 3 /. 5 6 7 0 1 2 3 /. 5 6 7 Sakkadenklassen Sakkadenktassen

• Potienten mit Aktivationsst6rung (n = 10 ) o Kontrottpersonen ( n = 10 ) o Kontrol[personen nach 2/.- Stunden Schlofentzug ( n = 2 )

Abb.2 . Blink-Sakkaden-Matrix mit den 50. und 90. Perzentilen (P 50/P 90)der kumulierten H~iufigkeiten liar alle 22 Versuchspersonen

FUr das 90. Perzentil lassen sich die Patienten Nr. 1, 2 und 3 (nach Tabelle 1 Patienten mit ,,sehr schwerer" Aktivationsst6rung) von den Patienten Nr. 4, 5 und 6 (Patienten mit ,,schwerer" Aktivationsst6rung) und diese wiederum von den Patienten Nr. 7, 8, 9 und 10 durch ihre Positionen in der Matrix voneinander unterscheiden. Die Patienten Nr. 7, 8, 9 und 10, die nach Tabelle 1 mittelgradige und leichte Aktivationsst6rungen aufweisen, nehmen Positionen ein, die in der N~he der Werte fur die Kontrollpersonen liegen, die sich nach Tabelle 2 als ,,sehr mtide" bzw. ,,mtide" eingesch~itzt hatten.

Bei 19 von 22 Versuchspersonen unterscheidet sich das 90. Percentil von Blinks und Sakkaden nur um maximal 2 Klassen. FUr das 90. Perzentil tiberwiegen die Blinks bei 12 Versuchspersonen (7 Kontrollpersonen, 2 Kontroll- personen nach Schlafentzug, 3 Patienten) die Sakkaden. Bei 3 Versuchspersonen (3 Patienten) treten Sakkaden h~iufiger auf als Blinks. Bei 3 Versuchspersonen (Patienten Nr. 4 und 8, Kontrollperson Nr. 6) liegt das 90. Perzentil fur die Blinks 3 bzw. 4 Klassen tiber dem der Sakkaden. Die Patientin Nr. 4 belegt ftir 90% des Mel3zeitraumes die Sakkadenklasse 0.

Die beiden nach Schlafentzug abgeleiteten Kontrollpersonen liegen in bezug auf das 50. Perzentil in der Patientengruppe, die 50% des MeBzeitraumes in den Klassen 0 zugebracht hatten. Ftir das 50. Perzentil sind die Patienten Nr. 1, 2 und 3 nicht mehr von den Patienten Nr. 5 und 6 zu unterscheiden. Dagegen nehmen die Patienten Nr. 7, 8, 9 und I0 weiterhin eine mittlere Position zwischen den anderen Patienten und der Kontrollgruppe ein. Nur 2 Versuchspersonen (1 Kontrollperson, 1 Patient) haben mehr Sakkaden als Blinks. Bei 4 Versuchs- personen (Patienten Nr. 4 und 8, Kontrollpersonen Nr. 6 und 8) tiberwiegen die Blinks die Sakkaden um mehr als 2 Klassen. Die Patientin Nr. 4 sowie die Kontrollperson Nr. 8 belegen die Sakkadenklasse 0 in 50% des MeBzeitraumes.

H/iufigkeit von schnellen Augenbewegungen als Aktivationsindikator 123

Diskussion

Einen Zusammenhang zwischen der Frequenz von Sakkaden und Blinks und dem Aktivationsniveau des ZNS lassen frUhere Untersuchungen vermuten. Auch die vorgelegten Ergebnisse deuten auf einen engen Zusammenhang zwischen der Leistung des Aktivationssystems und der Blink- bzw. Sakkadenfrequenz hin. Ein Vergleich der verschiedenen Untersuchungen setzt jedoch voraus, dag der Begriff ,,Aktivation" anstelle von ,,Aufmerksamkeit", ,Vigilanz", ,,attentiveness", ,,attentive activity", ,,mental activity" u.~. Begriffe verwendet werden kann. FUr Amadeo und Shagass (1963) beispielsweise ist die Frequenz der raschen Augen- bewegungen ein guter Indikator der ,,attentive activity". Sie fanden unter Ruhe- bedingungen der Probanden eine mittlere Frequenz von 7,6/min, dagegen eine Erh~hung der Rate auf 20,4/min bei aktiver visueller Vorstellung und auf 17,7/min w~hrend eines Wort-Assoziations-Testes. Ordnet man diese Ergebnisse den H~ufigkeitsklassen zu, so f~llt der Mittelwert der H~ufigkeitsverteilung bei den Kontrollpersonen in die Klasse 3 (5--8 Sakkaden/min). Andererseits macht die Belegung der Klassen 4 und 5 (9--32 Sakkaden/min) zusammen 42% des Be- legungszeitraumes aus, was nach Amadeo und Shagass auch eine hohe ,,attentive activity" tier Kontrollpersonen anzeigt. Eine hohe Sakkadenrate beobachteten auch Lorens und Darrow (1962) bei Personen, denen eine Rechenaufgabe gestellt worden war. In die gleiche Richtung weisen Angaben von Zikmund (1966), Erickson (1962) sowie Schiff u. Mitarb. (1961).

Auch fur die Blinkaktivit~it l~gt sich ein Zusammenhang mit der Aktivation annehmen. Poulton und Gregory (1952) fanden eine Abnahme der Blinkh~ufigkeit mit Verminderung der Aufmerksamkeit. W~hrend McEwen und Goodner (1969) ein Absinken der Blinkrate bei Personen ,,with a vacant stare when lost in deep thought" behaupteten, beobachteten Kennard und Glaser (1964) eine Zunahme der Blinkfrequenz als Anzeichen verminderter visueller Aufmerksamkeit. King und Michels (1957) magen bei ihren Probanden vor Beginn eines Experimentes zur Bestimmung des Zusammenhanges von muskulgrer Anspannung und Blink- rate eine mittlere spontane Blinkrate von 12,5/min. Pfaff u. Mitarb. (1976) fanden bei ihren Probanden zu Beginn einer Autofahrt eine mittlere spontane Blinkrate yon 12--15/min, die sich unter den monotonen Fahrtbedingungen auf 40/min steigerte. Die mittlere spontane Blinkrate entfallt nach der vorliegenden Klassifizierung bei der Kontrollgruppe in die Klasse 5 (17--32 Blinks/min). Die Belegung der Klassen 6 und 7 (33--128 Blinks/min) macht zusammen 34% aus. Diese insgesamt sehr hohe Blinkrate l~gt sich in f~bereinstimmung mit den Beobachtungen yon Pfaff u. Mitarb. als Folge einer reizarmen, monotonen Untersuchungsbedingung erkl~ren. Hohe Blinkaktivit~t findet sich offenbar in Zust~nden geringer perzeptiver Aktivit~it bzw. starker innerpsychischer Inan- spruchnahme (Kennard und Glaser, 1964; Lehtonen und Lehtinen, 1972; Simon u. Mitarb., 1976).

Vergleichswerte zur Frequenz yon Blinks und Sakkaden bei Patienten mit Aktivationsdefiziten sind bisher in der Literatur nicht angegeben. Die Ergebnisse zeigen einen ann~ihernd linearen Zusammenhang zwischen Aktivationsdefizit und der Haufigkeit der beiden Variablen. Die extrem linksschiefe H~ufigkeitsverteilung in der Patientengruppe beruht auf der hohen Belegung der Klasse ,0". Bei


den Kontrollpersonen sollte aufgrund der Schlafanteile ebenfalls eine hohe Be- legung der Klasse ,,0" erwartet werden k6nnen. Die Patientengruppe weist jedoch im Mittel etwa 3mal langere Intervalle ohne Blinks und Sakkaden auf als die Kontrollgruppe.

Zur Beschreibung des Aktivationsdefizites l~if3t sich auch der rechtsseitige Anteil der H~iufigkeitsverteilung heranziehen. Bei den Patienten fehlt der fur die Kontrollgruppe charakteristische rechte Verteilungsgipfel. Dagegen liegen die H~iufigkeitswerte der beiden Kontrollpersonen, die nach 24Std Schlafentzug gemessen wurden, trotz hoher Belegung in den Klassen ,,0" dennoch auch in den h6heren Blink- und Sakkadenklassen. Sie verftigen somit im Gegensatz zu den Patienten noch tiber einen uneingeschr~inkten Aktivationsbereich, der aber im Vergleich zur Kontrollgruppe nur in einem signifikant ktirzeren Zeitraum genutzt werden kann.

Mit Hilfe der H~iufigkeitsinformation von Blinks und Sakkaden l~iBt sich die Beziehung zwischen den zur Fremd- und Selbstbeurteilung der Aktivations- zust~inde verwendeten Skalen verstehen. Die benachbarten Matrixpositionen yon Kontrollpersonen, die sich als ,,sehr mtide" oder ,,mtide" eingestuft hatten, mit Patienten, deren Aktivationsdefizit als ,,leicht" oder ,,mittelgradig" bezeichnet worden war, zeigen den kontinuierlichen Obergang vom orthologischen zum pathologischen Bereich an. DaB die Kontrollpersonen l~ings der Hauptdiagonale der Matrix nicht in gleicher Weise wie die Patienten abgestuft werden, liegt an der verwendeten logarithmischen Definition der Klassen.

Wahrend sich ftir die meisten Versuchspersonen eine nahezu gleichsinnige Beziehung zwischen Aktivationsniveau und der Frequenz der beiden Variablen findet, verdient das Blink-Sakkaden-Verhaltnis bei einigen Probanden besondere Beachtung. So findet sich bei der Kontrollperson Nr. 6 und den Patienten Nr. 4 und 8 ein hochgradiges Blinktiberwiegen (mehr als 2 Klassen Differenz). Die Patienten hatten die klinische Diagnose Apallisches Syndrom/Coma vigile. Nach der Blinkposition in der Matrix sollte Patient Nr. 8 keine, Patient Nr. 4 allenfalls eine leichte Aktivationsst6rung aufweisen. Nach klinischem Urteil lag jedoch bei Patient Nr. 4 eine schwere, bei Patient Nr. 8 immerhin eine mittlere Aktivations- st6rung vor. Die Sakkadenposition ergab eine bessere l~bereinstimmung mit der klinischen Bewertung.

In das klinische Urteil tiber den Aktivationszustand eines Patienten geht offenbar vor allem die Bewegungsaktivit~it der Augen ein. Da ein Blinktiber- wiegen, wenngleich geringeren Ausmaf3es, auch bei Kontrollpersonen beobachtet wurde, kann es sich hier nicht um einen prim~tr pathologischen Funktions- zustand des ZNS handeln. Pathologisch ist es allerdings, wenn dieses Blink- Sakkaden-Verh~ltnis z.B. bei Patienten im Coma vigile von keinem anderen Zustand mehr abgel6st werden kann. Die Dissoziation zwischen der Frequenz von Blinks und Sakkaden geht bei den 3 Versuchspersonen stets zu Lasten einer starken Verminderung der Sakkaden. Das extreme Blinktiberwiegen l~if~t sich bei den Patienten im Coma vigile in Analogie zu der funktionellen Dissoziation zwischen einerseits hochgradig verminderter Wahrnehmungst~ttigkeit und andererseits voll erhaltenem Wachbewul]tsein interpretieren. Die Frequenz der Sak- kaden verandert sich unter dieser Annahme entsprechend der Wahrnehmungs- aktivit~it (Amadeo und Shagass, 1963), wahrend der Anstieg der Blinkrate


sozusagen spiegelbi ldl ich dazu die Verminderung der Wahrnehmungsakt iv i t~ i t anzeigt (Kenna rd und Glaser , 1964). Die Verminderung der Blinkfrequenz schlieB- lich ist ein I n d i k a t o r der reduzier ten Vigilanz. Auf P r i b r a m s Ak t iva t i onsmode l l bezogen (P r ib ram, 1975), liif3t sich an der Anzah l der S a k k a d e n die Berei tschaft zur W a h r n e h m u n g , an der Bl inkfrequenz die Berei tschaft zur motor i schen R e a k t i o n ablesen. Zur Bewer tung einer S t6 rung der , , spontanen" Aktivi t i i t eines Pa t ien ten sind fur die Kl in ik beide H~iuf igkei ts informat ionen von besonde rem Interesse.

Literatur

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Eingegangen am 4. Jun i 1976

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Die Häufigkeit von schnellen Augenbewegungen und Blinks als Aktivationsindikator