Repeated visually-guided saccades improves postural control in patients with vestibular disorders

Acta Otorhinolaryngol Ital. 2005 Aug;25(4):224-32.

Abstract

One of the most recent and promising theoretical hypotheses for compensation of persistent asymmetry of dynamic vestibulo-ocular gain is sensory substitution. As a switch between oculomotor and vestibulo-ocular systems, saccadic eye movements are engaged in humans to compensate the angular displacement of the head towards the labyrinthine defective side thus preserving the foveal fixation of the target. This study focused on the possibility that saccadic eye movements might also compensate for the impaired vestibulo-spinal reflexes and force the postural system to a more effective control on upright stance and verified whether this sway-stabilizing effect could be applied to patients with vestibular disorders and balance dysfunction. In the first experiment, 27 patients with unilateral labyrinthine hypofunction, 24 patients with central vestibular disorders and 24 healthy volunteers were evaluated by static posturography in 3 different visual conditions: (a) eye open with fixation of a steady target, (b) eye closed, and (c) while performing horizontal visually-guided saccades. The percentage of individuals with a decreased body sway area during the oculomotor task was found to be higher in labyrinthine-defective patients as compared to those with central vestibular disorders and controls. In the second experiment, 46 patients with vestibular disorders both of central and peripheral origin, whose postural control improved by eye-tracking, as assessed by posturography, were later submitted to 12 consecutive training sessions based on repeated visually-guided saccades. Both the saccadic performances and postural control improved in all patients but a more pronounced effect was observed in those with peripheral vestibular disorders. Outcome of this rehabilitation technique was also corroborated by a general reduction of the perceived overall impairment from balance disorders as tested by a specific questionnaire.

Una delle più recenti ipotesi interpretative del compenso vestibolare rispetto ad una persistente asimmetria dinamica del guadagno dei riflessi vestibolo-oculomotori conseguente a deafferentazione del recettore labirintico è la sostituzione sensoriale. In una sorta di scambio funzionale tra i sistemi visuo- e vestibolo-oculomotore, alcuni movimenti saccadici di direzione opposta allo spostamento angolare della testa verso il lato del labirinto leso mantengono la fissazione del bersaglio visivo sulla fovea retinica. Questo studio ha esplorato la possibilità che i movimenti oculari saccadici possano inoltre compensare o correggere l’asimmetria dei riflessi vestibolo-spinali e indurre il sistema posturale ad un più efficiente controllo dell’equilibrio statico nei pazienti affetti da disfunzione vestibolare e, in tal caso, se tale effetto di stabilizzazione potesse essere impiegato come tecnica di riabilitazione vestibolare. Nel primo esperimento, 27 pazienti affetti da deficit labirintico monolaterale, 24 pazienti affetti da disfunzione vestibolare centrale e 24 soggetti sani sono stati sottoposti a posturografia statica computerizzata in tre differenti condizioni visive: a) ad occhi aperti con fissazione di una mira ferma, b) ad occhi chiusi al buio, c) durante l’esecuzione di movimenti saccadici guidati da mira luminosa in movimento. La percentuale dei soggetti per i quali è stato possibile rilevare una riduzione delle oscillazioni del corpo durante l’esecuzione di tale compito visuo-oculomotorio è risultata maggiore nei pazienti labirintopatici sia rispetto a quelli con disfunzione vestibolare centrale che al gruppo di controllo. Nel secondo esperimento, 46 pazienti con disfunzione vestibolare sia centrale che periferica, per i quali si era potuto evidenziare un effetto posturale stabilizzante dell’attività visuo-oculomotoria, sono stati sottoposti a 12 sedute consecutive di riabilitazione basata sull’esecuzione di ripetuti movimenti saccadici in risposta a bersagli mobili. Al termine del ciclo riabilitativo, sia la qualità dei saccadici che il controllo posturale hanno dimostrato significativi incrementi, di maggiore rilevanza nel gruppo dei labirintopatici rispetto ai pazienti affetti da disfunzione vestibolare centrale. Tale risultato è stato inoltre accompagnato da una significativa riduzione soggettiva dell’impatto della vertigine sulla qualità della vita, come dimostrato grazie all’impiego di un questionario ad hoc.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Adult
  • Electrooculography
  • Electrophysiology / instrumentation
  • Female
  • Humans
  • Male
  • Middle Aged
  • Periodicity
  • Posture*
  • Saccades*
  • Vestibular Diseases / diagnosis*
  • Vestibular Diseases / physiopathology*
  • Visual Perception*