Visuella bearbetningsavvikelser vid schizofreni

Fig.1 Surrounddämpningsdemo. Med ögonen fästa på den blå fyrkanten verkar mitten av cirkeln till höger ha lägre kontrast än cirkeln till vänster, även om de är fysiskt identiska.

Synbearbetningsavvikelser vid schizofreni är vanliga och bidrar till dålig social funktion.

Det finns bevis för att schizofreni påverkar uppfattningen av kontrast och rörelse , kontroll av ögonrörelser , upptäckt av visuella konturer och igenkänning av ansikten eller ansiktsuttryck . Specificiteten hos många visuella bearbetningsavvikelser vid schizofreni är fortfarande ett område för aktiv debatt inom det vetenskapliga samfundet.

Perception av kontrast

Kontrastkänslighet

Kontrast är en egenskap hos visuella stimuli som kännetecknar skillnaden i ljusstyrka mellan mörka och ljusa områden i en bild. Perception av kontrast påverkas av de temporala frekvens- och rumsfrekvensegenskaperna hos ett stimulus, och känsligheten för kontrast i sinusvågsstimuli kännetecknas av kontrastkänslighetsfunktionen . Kontrastkänslighet har visat sig vara nedsatt vid schizofreni. Det finns bevis för att dessa funktionsnedsättningar kan vara allvarligare bland personer med övervägande negativa symtom , eller de som inte är medicinerade . Butler och kollegor har föreslagit att personer med schizofreni kan ha ett specifikt underskott i den ^{magnocellulära elektroencefalografi ( EEG} visuella processvägen, och ) data har presenterats som kan stödja denna uppfattning . ^{[ medicinsk hänvisning behövs ] Resultat från farmakologiska studier på katter har visat} NMDA: s roll i kontrastuppfattningen av magnocellulärt avstämda stimuli. Användning av läkemedel som inaktiverar denna glutamatreceptortyp ledde till minskade neurala reaktioner i synsystemet hos katter, och vissa hävdar att detta undertryckande liknar de reducerade beteendereaktioner som observerats bland personer med schizofreni. De hävdar att dessa resultat stämmer överens med glutamathypotesen om schizofreni , som föreslår att dysfunktion i detta signalsubstanssystem leder till onormal neural aktivitet som ligger bakom denna störning. Skottun och kollegor ifrågasätter dock teorin om magnocellulärt underskott och säger att det inte finns tillräckligt med bevis från olika forskargrupper för att stödja den, och att experimenten fokuserade på detta ämne har visat mycket blandade resultat.

Surroundundertryckning

Den upplevda kontrasten av ett stimulus undertrycks ibland när ett annat stimulus presenteras runt det, en effekt som kallas surroundundertryckning (se figur 1), som liknar den samtidiga kontrastillusionen. Vid schizofreni är uppskattningar av upplevd kontrast vid surroundundertryckning mindre undertryckta än för friska vuxna. Vidare har omfattningen av denna perceptuella undertryckande effekt visat sig korrelera med koncentrationen av GABA (y-aminosmörsyra), en hämmande neurotransmittor , i den visuella cortex . Dessa resultat kan illustrera rollen av GABA i mekanismer som reglerar den övergripande nivån av neural aktivitet i visuell cortex, och det har föreslagits att sådana mekanismer kan störas vid schizofreni. En sådan störning skulle vara förenlig med GABA-hypotesen om schizofreni, som säger att dysfunktionell GABAergisk hämning kan störa neurala aktivitet hos patienter med denna störning, och detta i sin tur kan leda till visuella bearbetningsavvikelser.

Rörelsebearbetning

Rörelseuppfattning är en viktig visuell funktion och sker från de tidigaste stadierna av kortikal visuell bearbetning, med individuella neuroner som är inställda på en föredragen rörelseriktning. Det kortikala området MT (medial temporal cortex, även känd som V5) spelar en betydande roll i rörelsebearbetning, och deaktivering av denna region med hjälp av transkraniell magnetisk stimulering kan påverka uppfattningen av rörelse. Patienter med schizofreni har visat abnormiteter i perceptuella bedömningar av rörelse, hastighet och riktning, med brister i dessa bedömningar i allmänhet rapporterade. Det har föreslagits att dessa fynd är relaterade till det tidigare nämnda magnocellulära underskottet som påstås existera i denna störning. Hämning av rörelseuppfattning genom tillägg av en surround-stimulus har också undersökts vid schizofreni, där en grupp hittade bevis för både nedsatt rörelseuppfattning och svagare perceptuell undertryckande effekter vid schizofreni. Detta överensstämmer med de resultat som nämnts tidigare relaterade till svagare undertryckande av upplevd kontrast vid denna störning. En annan nyligen publicerad rapport har emellertid ifrågasatt detta fynd, utan visar istället bevis som överensstämmer med starkare surroundinflytande på rörelseuppfattning vid schizofreni.

Ögonrörelser

Ögonrörelser är viktiga beteenden för att lokalisera och spåra föremål i den visuella världen. Två av de viktigaste typerna av ögonrörelser är saccades och smidig jakt . Saccader är mycket snabba och exakta ögonrörelser mellan två positioner och är viktiga för att etablera fixering . Jämn jakt å andra sidan tillåter betraktaren att spåra ett rörligt föremål längs dess bana inom synfältet. Underskott i ögonrörelsebeteende bland personer med schizofreni har rapporterats sedan början av 1900-talet. Genetiska faktorer tros vara inblandade i dessa abnormiteter, eftersom opåverkade släktingar uppvisar liknande dysfunktion. Specifikt har saccade-avvikelser observerats i denna störning, med människor som visar förändringar i saccade-hastighet, amplitud och noggrannhet. Sådana brister har kopplats till medicinering med litium, såväl som till skador i frontallobsregionerna. Vidare uppvisar personer med schizofreni ofta fel i smidiga ögonrörelser. De neurala korrelaten för smidigt följebeteende vid schizofreni har studerats med hjälp av funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI), där onormal aktivering har observerats i flera kortikala regioner som är inblandade i rörelsebearbetning, såsom frontala ögonfält och område MT . Vissa har spekulerat i att fel i smidig jakt i denna störning kan bero på brister i frontallobsbearbetningen , såsom fel i att förutse riktningen av stimulansrörelse, och att detta i sin tur kan stämma överens med arbetsminnesbrist vid schizofreni. Andra har ifrågasatt detta påstående och presenterat bevis istället som pekar på de ovannämnda bristerna i rörelsebearbetning och abnormiteter i kortikalt område MT som en möjlig källa till smidiga jaktfel. ^{[ medicinsk hänvisning behövs ]} I det här experimentet fann man att rörelseuppfattning och utförande av smidig jaktuppgift var korrelerade, men inget samband mellan mått på jämn jakt och uppmärksamhet observerades.

Konturdetektering

Att upptäcka visuella konturer, kanter eller gränser är en viktig funktion i mänskligt och datorseende som underlättar figur- marksegmentering och objektigenkänning . Konturintegrering beror på en subjekts förmåga att länka representationer av separata visuella stimuli till en sammanhängande percept. Patienter med schizofreni har visat sig prestera sämre än friska vuxna på uppgifter som är beroende av konturintegration, och dessa brister kan vara relaterade till faktorer som sjukdomens svårighetsgrad, kroniskhet och graden av oorganiserade symtom . I dessa experiment såg försökspersoner ofta stimuli som kunde kopplas ihop för att bilda en sammanhängande uppfattning av en linje, som ett förenklat pussel för att koppla ihop punkterna . Det är värt att notera att i allmänhet är omfattningen av visuella bearbetningsavvikelser (såsom onormal konturdetekteringsprestanda) vid schizofreni ganska liten. Därför kan det vara nödvändigt att undersöka experimentella data från ett stort antal försökspersoner för att observera skillnader mellan friska vuxna och de med schizofreni med hjälp av statistiska metoder. Det har föreslagits att svagare lateral excitation på grund av bristfällig NMDA-receptorfunktion kan störa neurala processer, och att detta kan ligga bakom problem med konturintegrering vid schizofreni. Denna idé överensstämmer med glutamathypotesen om schizofreni , eftersom dysfunktion i detta signalsubstanssystem kan förklara de observerade symtomen.

Presentation av kolinjära stimuli som flankerar ett mål kan förstärka svaren på målet i cortex, en effekt som kallas flanker eller collinear facilitation, som har visat sig vara svagare hos de med schizofreni än hos opåverkade vuxna eller de med bipolär sjukdom . Publikationer från flera forskargrupper indikerar att de med schizofreni presterar sämre än friska vuxna när de uppmanas att identifiera konturer som består av separerade linjesegment inbäddade i bakgrunder som består av slumpmässigt orienterade segment. Detta inkluderar bevis från ett fMRI- experiment som indikerar onormalt reducerad aktivering i visuella områden V2-4 . En annan grupp använde EEG för att undersöka illusoriska konturbearbetningsunderskott vid schizofreni. ^{[ medicinsk hänvisning behövs ]} De fann minskad amplitud och ändrad källplats för P1-komponenten hos patienter, vilket de hävdar återspeglar onormal ryggströmsbehandling i denna sjukdom.

Trängselfenomen

Trängsel hänvisar till fenomenet där igenkänningen av visuella stimuli presenteras i periferin försämras av närvaron av andra närliggande föremål (ibland kallade "flanker"). Onormal trängsel har observerats vid schizofreni, där olika grupper rapporterar starkare eller svagare [ ^{läkarhänvisning behövs] trängningseffekter} .

Blicken skiftar

Under blickförskjutningar , till exempel när ett föremål dyker upp i periferin, rör människor vanligtvis både ögat och huvudet för att fånga föremålet av intresse. I experiment, där deltagarna behövde flytta blicken för att upptäcka ett visuellt mål, uppvisar personer med schizofreni onormal ögon-huvudkoordination och ingen modulering av saccadisk latens (fördröjningen mellan början av stimulansen i periferin och starten av blicken) shift) inträffade, vilket vanligtvis är uppgiftsberoende hos friska kontroller eftersom de anpassar sig till olika uppgifter när det gäller saccadisk latens.

Perception av ansikten och ansiktskänsla

Ansikten

Ansiktsuppfattning är en funktion av det visuella systemet som är avgörande för socialt beteende . Personer med schizofreni har visat avvikelser i uppgifter som är utformade för att undersöka ansiktsbearbetning och igenkänning. Specifikt har prestationsbrister observerats i denna störning när försökspersoner ombads identifiera försämrade bilder av ansikten, och de observerade bristerna var specifika för de med övervägande oorganiserade symtom . Ett annat experiment som använde samma stimuli under EEG fann sämre prestanda och långsammare reaktionstider bland de med schizofreni, såväl som abnormiteter i betabandaktivitet . Författarna säger att dessa resultat är relaterade till brister i långdistanskoordination av neural aktivitet, som beskrivs för konturdetektering . Ett annat experiment med EEG och strukturell MRI för att undersöka avvikelser i ansiktsbearbetningen vid schizofreni fann minskade N170- komponentsvar, och detta korrelerade med minskade grå substansvolymer i fusiform gyrus . ^{. fusiforma Det} finns bevis för att det ansiktsområdet är ett visuellt kortikalt område som kan vara specialiserat för att upptäcka ansikten Författarna till denna studie drar slutsatsen att deras data stöder ett specifikt ansiktsbehandlingsunderskott vid schizofreni. Men en annan studie som använde brutna bilder av ansikten fann att personer med schizofreni var bättre än friska vuxna på att identifiera bilder av kända personer som hade blivit förvrängda. Dessa experiment säger att detta kan vara bevis på svagare "konfigurerad" bearbetning vid schizofreni, som istället kan förlita sig mer på lokala bildegenskaper för ansiktsidentifiering, eftersom dessa bevarades i sin bildmanipulation.

Känslor i ansiktet

Att känna igen känslomässiga uttryck i bilder av mänskliga ansikten är en särskilt viktig komponent i ansiktsuppfattning med tydliga implikationer i mänskliga sociala interaktioner . Personer med schizofreni uppges prestera dåligt jämfört med friska vuxna när de uppmanas att identifiera ansiktskänsla. Vissa forskare har hävdat att detta inte är ett underskott som är specifikt för ansiktskänsla per se, utan snarare bevis på ett generaliserat underskott eller totalt sett sämre arbetsprestation vid schizofreni. Andra har dock hävdat att en genomgång av litteraturen visar bevis på ytterligare ett specifikt underskott i att bearbeta negativa känslor, såsom ilska och rädsla, bland dem med schizofreni. Dessutom har bevis presenterats för en koppling mellan ett specifikt känslobearbetningsunderskott vid schizofreni och volymen av temporallobsstrukturer , inklusive fusiform gyrus och middle temporal gyrus , mätt med MRT .

Visuell bakåtmaskning

Vid visuell bakåtmaskning (VBM) följs ett kort presenterat mål av en mask, vilket minskar prestandan på målet. VBM är ett kraftfullt experiment för schizofreniforskning. Det möjliggör kontroll över timing på millisekundsnivå, det finns väl underbyggda teorier om de underliggande mekanismerna och det kan enkelt studeras med EEG och fMRI . Inte bara patienter utan även deras opåverkade syskon uppvisar starka och reproducerbara maskeringsbrister, varför maskeringsbrister har föreslagits som en endofenotyp för schizofreni.

Triggerhypotes

I de tidiga stadierna av sjukdomen, och hos obehandlade patienter, har överkänslighet mot låga rumsliga frekvenser dokumenterats. Under det fortsatta förloppet (och medicineringen) av schizofreni övergår denna överkänslighet till hyposensitivitet och börjar påverka andra rumsliga frekvenser av visuell perception. Förändringar av den visuella signalen, som till stor del är inkonsekventa under schizofreni (remission och återfallsfaser), kan leda till bildandet av inkonsekventa interna modeller av världen. Dessa signalförändringar (brus-till-signal-förhållanden) är associerade med fluktuationer i dopamin- och acetylkolinnivåer , minskad aktivitet av hämmande GABAergiska interneuroner och hypofunktion av NMDAr associerad med gradvis förlust av cellpopulationer i den prekortikala visuella kretsen. Den flyktiga och brusiga signalen från den visuella periferin kan då fungera som en förstärkare av primärt minskad anslutning inom frontområden, som sedan kan progredera retrogradt till lägre kortikala områden i den visuella informationsbearbetningskretsen.

Se även