Projekt

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Motion and spatial neglect

Titel Englisch Motion and spatial neglect
Gesuchsteller/in Nyffeler Thomas
Nummer 140696
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Labor für Perzeption und Okulomotorik Universitätsklinik für Neurologie Inselspital, Universität Bern
Hochschule Universität Bern - BE
Hauptdisziplin Neurophysiologie und Hirnforschung
Beginn/Ende 01.07.2012 - 31.10.2015
Bewilligter Betrag 317'268.00
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Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Neurophysiologie und Hirnforschung
Nervenheilkunde, Psychiatrie

Keywords (4)

Motion; Neglect; Patients; Visual exploration

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Lay summary

Visuelle Aufmerksamkeit und Bewegungswahrnehmung werden von verschiedenen Arealen beider Hirnhälften gesteuert, die teilweise überlappen und teilweise unabhängig voneinander sind. Bei Gesunden ist die wahrgenommene Bewegung ein starker Attraktor der visuellen Aufmerksamkeit: Wird Bewegung im peripheren Gesichtsfeld wahrgenommen, besteht eine natürliche Tendenz, sich dieser zuzuwenden.

Eine Verletzung des Netzwerkes für visuelle Aufmerksamkeit führt am häufigsten zu einer Halbseitenvernachlässigung der Seite, welche der geschädigten Seite gegenüber liegt, dem sogenannten Neglekt Syndrom. Ist hingegen das Bewegungswahrnehmungsnetzwerk durch eine Verletzung tangiert, sind Akinetopsien (Störungen der visuellen Wahrnehmung von Bewegung, Bewegungsrichtung sowie Geschwindigkeitsunterscheidung) die Folge.

Aus neueren Studien ist bekannt, dass Patienten mit einer Verletzung des Aufmerksamkeitsnetzwerkes und gleichzeitig intaktem Bewegungswahrnehmungsnetzwerk von bewegten Stimuli profitieren können, d.h. der Schweregrad der Neglektsymptomatik nimmt ab, wenn bewegte visuelle Stimuli vorhanden sind. Die Auswirkungen einer zusätzlichen Läsion des Netzwerkes für Bewegungswahrnehmung auf das Neglekt Syndrom sind bis jetzt nur ungenügend erforscht. Offen ist deshalb, wie sich eine solche zusätzliche Läsion bei gleichzeitigem Vorhandensein von bewegten Stimuli auf die Neglektsymptomatik auswirkt, ob sie diese verschlechtert beziehungsweise gleich bleibt.

Das vorliegende Nationalfondsprojekt soll wesentlich zur Klärung des Zusammenhangs zwischen visueller Aufmerksamkeit und Bewegungswahrnehmung beim Neglekt Syndrom beitragen. Dazu werden an Patienten mit Neglektsymptomatik und gesunden Kontrollprobanden verschiedene Studien durchgeführt, die in ihrem Grad über die Zeit hinweg an Alltagsnähe zunehmen. Mittels Aufzeichnung der Augenbewegungen und der Testleistung soll untersucht werden, wie Patienten mit Neglekt die Umgebung (ruhig vs. bewegt) betrachten, um so Aussagen über die Modulation des Neglektes durch Bewegung ableiten zu können. Dabei gehen wir davon aus, dass Patienten mit einem intakten Bewegungsnetzwerk von visuell bewegten Stimuli profitieren und die Neglektsymptomatik dementsprechend verbessert werden kann. Im Gegensatz dazu wird bei gleichzeitiger Schädigung des Bewegungsnetzwerkes davon ausgegangen, dass sich die Neglektsymtomatik in Abhängigkeit vom Vorhandensein bewegter Stimuli verschlechtert, da die visuelle Aufmerksamkeit sich auf bewegte Stimuli in der gesunden Raumhälfte richtet. Die durch dieses Projekt erzielten Erkenntnisse tragen wesentlich zur Beurteilung der Unabhängigkeit und Mobilität von betroffenen Patienten in alltäglichen Situationen bei und sollen als Basis für neue Rehabilitationskonzepte (Arbeit auch mit dynamischen Stimuli) dienen.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 21.02.2013

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
The asymmetrical influence of increasing time-on-task on attentional disengagement.
Paladini R (2016), The asymmetrical influence of increasing time-on-task on attentional disengagement., in Neuropsychologia, 107.
The influence of naturalistic, directionally non-specific motion on the spatial deployment of visual attention in right-hemispheric stroke.
Cazzoli D (2016), The influence of naturalistic, directionally non-specific motion on the spatial deployment of visual attention in right-hemispheric stroke., in Neuropsychologia, 181.
The Responsiveness of the Lucerne ICF-Based Multidisciplinary Observation Scale: A Comparison with the Functional Independence Measure and the Barthel Index.
Vanbellinge T (2016), The Responsiveness of the Lucerne ICF-Based Multidisciplinary Observation Scale: A Comparison with the Functional Independence Measure and the Barthel Index., in Front Neurol, 0.
Transcranial magnetic stimulation (TMS) inhibits cortical dendrites.
Murphy SC (2016), Transcranial magnetic stimulation (TMS) inhibits cortical dendrites., in Elife, 0.
Continuous theta burst stimulation over the left dorsolateral prefrontal cortex decreases medium load working memory performance in healthy humans
Schicktanz Nathalie (2015), Continuous theta burst stimulation over the left dorsolateral prefrontal cortex decreases medium load working memory performance in healthy humans, in PLoS One, 10.
The role of the right frontal eye field in overt visual attention deployment as assessed by free visual exploration.
Cazzoli Dario, Jung Simon, Nyffeler Thomas, Nef Tobias, Wurtz Pascal, Mosimann Urs P, Müri René M (2015), The role of the right frontal eye field in overt visual attention deployment as assessed by free visual exploration., in Neuropsychologia, 1.
Theta burst stimulation improves overt visual search in spatial neglect independently of attentional load.
Cazzoli Dario (2015), Theta burst stimulation improves overt visual search in spatial neglect independently of attentional load., in Cortex, 317.
A new method to measure higher visual functions in an immersive environment.
Zito Giuseppe A, Müri René, Mosimann Urs P, Nyffeler Thomas, Nef Tobias (2014), A new method to measure higher visual functions in an immersive environment., in Biomedical engineering online, 13, 104-104.
Development and evaluation of a new instrument to measure visual exploration behavior.
Nef T, Gruber N, Zito G A, Nyffeler T, Müri R, Mosimann U P (2014), Development and evaluation of a new instrument to measure visual exploration behavior., in Medical engineering & physics, 36(4), 490-5.
Enhancing treatment effects by combining continuous theta burst stimulation with smooth pursuit training.
Hopfner Simone, Cazzoli Dario, Müri René M, Nef Tobias, Mosimann Urs P, Bohlhalter Stephan, Vanbellingen Tim, Nyffeler Thomas (2014), Enhancing treatment effects by combining continuous theta burst stimulation with smooth pursuit training., in Neuropsychologia, 2.
Evidence-based guidelines on the therapeutic use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS).
Lefaucheur Jean-Pascal, André-Obadia Nathalie, Antal Andrea, Ayache Samar S, Baeken Chris, Benninger David H, Cantello Roberto M, Cincotta Massimo, de Carvalho Mamede, De Ridder Dirk, Devanne Hervé, Di Lazzaro Vincenzo, Filipović Saša R, Hummel Friedhelm C, Jääskeläinen Satu K, Kimiskidis Vasilios K, Koch Giacomo, Langguth Berthold, Nyffeler Thomas, Oliviero Antonio, Padberg Frank, Poulet Emmanuel, Rossi Simone, Rossini Paolo Maria, Rothwell John C (2014), Evidence-based guidelines on the therapeutic use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS)., in Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiol, 125(11), 2150-206.
Eye movements discriminate fatigue due to chronotypical factors and time spent on task--a double dissociation.
Cazzoli Dario, Antoniades Chrystalina A, Kennard Christopher, Nyffeler Thomas, Bassetti Claudio L, Müri René M (2014), Eye movements discriminate fatigue due to chronotypical factors and time spent on task--a double dissociation., in PloS one, 9(1), 87146-87146.
Motor threshold predicts working memory performance in healthy humans.
Schicktanz Nathalie, Schwegler Kyrill, Fastenrath Matthias, Spalek Klara, Milnik Annette, Papassotiropoulos Andreas, Nyffeler Thomas, de Quervain Dominique J-F (2014), Motor threshold predicts working memory performance in healthy humans., in Annals of clinical and translational neurology, 1(1), 69-73.
Effects of age and eccentricity on visual target detection.
Gruber Nicole, Müri René M, Mosimann Urs P, Bieri Rahel, Aeschimann Andrea, Zito Giuseppe A, Urwyler Prabitha, Nyffeler Thomas, Nef Tobias (2013), Effects of age and eccentricity on visual target detection., in Frontiers in aging neuroscience, 5, 101-101.
Network mechanisms of responsiveness to continuous theta-burst stimulation.
Rizk Sviatlana, Ptak Radek, Nyffeler Thomas, Schnider Armin, Guggisberg Adrian G (2013), Network mechanisms of responsiveness to continuous theta-burst stimulation., in The European journal of neuroscience, 38(8), 3230-8.
Non-invasive brain stimulation in neglect rehabilitation: an update.
Müri René Martin, Cazzoli Dario, Nef Tobias, Mosimann Urs P, Hopfner Simone, Nyffeler Thomas (2013), Non-invasive brain stimulation in neglect rehabilitation: an update., in Frontiers in human neuroscience, 7, 248-248.
The frontal eye field is involved in visual vector inversion in humans--a theta burst stimulation study.
Jaun-Frutiger Katrin, Cazzoli Dario, Müri René M, Bassetti Claudio L, Nyffeler Thomas (2013), The frontal eye field is involved in visual vector inversion in humans--a theta burst stimulation study., in PloS one, 8(12), 83297-83297.
Unmasking the contribution of low-level features to the guidance of attention.
Ossandón José P, Onat Selim, Cazzoli Dario, Nyffeler Thomas, Müri Rene, König Peter (2012), Unmasking the contribution of low-level features to the guidance of attention., in Neuropsychologia, 50(14), 3478-87.
Adapting a Driving Simulator to Study Pedestrians' Street-Crossing Decisions: A Feasibility Study.
Jäger Michael, Adapting a Driving Simulator to Study Pedestrians' Street-Crossing Decisions: A Feasibility Study., in Assist Technol., 27.
Age-dependent visual exploration during simulated day- and night driving on a motorway: a cross-sectional study
Urwyler Prabita, Age-dependent visual exploration during simulated day- and night driving on a motorway: a cross-sectional study, in BMC Geriatr, 15.
Neglect and Motion Stimuli - Insights from a Touchscreen-Based Cancellation Task.
Hopfner Simone, Neglect and Motion Stimuli - Insights from a Touchscreen-Based Cancellation Task., in PLoS one, 10.
Street crossing behavior in younger and older pedestrians: an eye- and head-tracking study.
Zito GA, Street crossing behavior in younger and older pedestrians: an eye- and head-tracking study., in BMC Geriatr, 176.
Validation of the new Lucerne ICF based Multidisciplinary Observation Scale (LIMOS) for stroke patients.
Ottiger Beatrice, Validation of the new Lucerne ICF based Multidisciplinary Observation Scale (LIMOS) for stroke patients., in PLoS one, 10.

Wissenschaftliche Veranstaltungen



Selber organisiert

Titel Datum Ort
Invitation 3rd Symposium on Behavioral Neurology Lucerne: Neglect and Neglect Rehabilitation 28.03.2014 Luzern, Schweiz

Auszeichnungen

Titel Jahr
Pfizer Forschungspreis 2013 für die Arbeit "Theta burst stimulation reduces disability during the activities of daily living in spatial neglect. Dario Cazzoli, René M. Müri, Rahel Schumacher, Sebastian von Arx, Silvia Chaves, Klemens Gutbrod, Stephan Bohlhalter, Daniel Bauer, Tim Vanbellingen, Manuel Bertschi, Stefan Kipfer, Clive R. Rosenthal, Christopher Kennard, Claudio L. Bassetti, Thomas Nyffeler. Brain. 2012;135(11):3426 – 3439." 2013

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
116074 Interhemispheric balance of attention in humans. A transcranial magnetic stimulation project in healthy subjects and patients with neglect. 01.07.2007 Projektförderung (Abt. I-III)
169789 The interplay of visual attention and response inhibition 01.03.2017 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

1.Summary of the research planThe aim of the project is to analyze how visual motion influences visual attention in patients with spatial neglect. In healthy subjects, motion is a strong attractor of visual attention. For instance, a moving stimulus that is perceived in the periphery of the visual field attracts attention resulting in eye and/or head movements that orient toward the stimulus. The neuronal networks responsible for motion and attention control are partly independent and partly overlapping. A lesion restricted to the visual motion network causes motion blindness or akinetopsia, whereas a lesion of the attention network results in spatial neglect. Recent studies suggest that patients with a lesion of the attention network but with an intact visual motion network may benefit from motion cues. For instance, the severity of the visual attention deficit in neglect may decrease in the presence of moving visual stimuli. The mechanisms of motion on visual attention are not understood in detail. It is also unknown whether damage to both attention and motion networks results in a clinical picture where the severity of neglect remains stable or is exacerbated by moving cues.Based on three different experimental levels that increasingly converge toward real-life situations, we aim to shed light on the relationship between visual motion and visual attention in patients with spatial neglect. To evaluate the modulation of neglect by motion, we will measure task performance and visual fixation distribution during task solving. On the first level, neglect patients will perform a computerized cancellation task on a touchscreen with static and moving stimuli. Outcome variables will be the number of detected targets, the sequence, and the time required for detection in the left and right screen halves. On the second level, neglect patients will freely explore photos of everyday scenes and short movies on a computer screen while their eye movements are measured. Outcome variables will include cumulative visual fixation duration in the left and the right screen halves. On the third level, neglect patients will perform a virtual reality task in a driving simulator where a scene will be projected on three canvases in front of the patient, achieving a 180° field of view. During static (crossroad and landscape of a city) and motion (crossroad and landscape of a city, moving cars) conditions, their performance and eye movements will be recorded. Outcome variables will include successful crossing behavior as well as cumulative visual fixation duration in the left and right hemispace. Performance of neglect patients will be compared to patients without neglect and to healthy controls.For data analysis, an index reflecting lateralization behavior will be calculated with static or dynamic stimuli. We will perform a lesion analysis based on MRI findings and use a voxel-based lesion-symptom mapping. Based on preliminary results that show that moving cues can exacerbate the severity of neglect, we hypothesize that, in neglect patients with an intact visual motion network, moving cues may reduce the severity of neglect, whereas in neglect patients with additional damage to the visual motion network, moving cues may exacerbate the severity of neglect.The relevance of our project is twofold. First, the results will elucidate how visual attention in neglect is influenced by visual motion. Second it has a strong clinical impact. We will be in a better position to predict the independence and mobility of neglect patients in real-life conditions where motion plays an important role. Furthermore, the results of our project will be the basis of the development of new rehabilitative therapeutic strategies with dynamic stimuli.
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