Behandlingsmetod

Dina ögon är ett fönster till din hjärna

Mäniskans rörelser är involverar i ett komplext samspel mellan flera delar av hjärnan och är beroende av konstant återkoppling från det visuella systemet. Vi sammanfattar här den nuvarande förståelsen av förhållandet mellan fixationer, sackader och gång, som observerats i vetenskapliga studier.


En betydande överlappning i rörelse- och "sackadiska neuronala" kretsar finns som kan stödja detta förhållande. Flera djurstudier har identifierat potentiella kopplingar  mellan dessa överlappande kopplingar. Beteendestudier som utforskade sambandet mellan sackadiska och gångrelaterade funktionsnedsättningar under normala tillstånd och vid olika sjukdomstillstånd diskuteras också. Ögonrörelser och rörelser delar många underliggande neurala kretsar, och ytterligare studier kan utnyttja detta samspel för diagnostiska och terapeutiska ändamål.



Nedan följer ett axblock av kunskapsläget för vilket behandling strategi bygger på. Vi är alla olika, hjärnan skadas olika vid hjärnskakningar och anpassar sig olika efter skada. Därför skiljer sig varje rehabilitering sig från varandra.


Eftersom vår behandlingsstrategi kombinerar kroppens och ögonens funktion följer här nedan en beskrivning av vad vi idag vet ifrån forskningsvärlden om dess relation och som ligger som grund för behandling och rehabilitering av hjärnskakningar, stroke eller andra skador mot hjärnan. Detta är ingen forskningsrapport i sig, men ett hundrta referenser finns nedan för den inbitne.

Introduktion

Visuell information från omgivningen samlas in genom snabba ögonrörelser, vilket är en serie av sackader och fixationer. Sackad är den snabba rörelse ögat gör antingen reflexmässigt eller frivilligt. Dina ögon är aldrig helt stilla utan rör sig över och omring föremål för att skapa information till hjärnan om t ex form, färg, om objektet rör sig, vilken hastighet , innebörd av föremålet, din kropps position i förhållande till föremålet och så vidare.

Effektivt rörelsemönster är beroende av visuell information. Och förståelsen av integerationen mellan rörelsemönster och ögonens funktion är grunden för hur behandling och rehabiltiering av hjärnskador fungerar.

Smooth Pursuit. I den vetenskapliga studier av syn beskriver smooth pursuit en typ av ögonrörelse där ögonen förblir fixerade på ett rörligt föremål. Det är ett av två sätt som vi frivilligt kan ändra blicken, det andra är sackadiska ögonrörelser. Pursuit skiljer sig från den vestibulo-okulära reflexen, som endast inträffar under huvudets rörelser och tjänar till att stabilisera blicken på ett stationärt föremål. De flesta människor kan inte påbörja Pursuit utan en rörlig visuell signal. Pursuit på föremål som rör sig med hastigheter över 30°/s tenderar att kräva så kallad catch up sackad. Smooth Pursuit ska vara symmetrisk. De flesta människor och primater tenderar att vara bättre på horisontell än vertikal jämn jakt, vilket definieras av deras förmåga att förfölja smidigt utan att göra catch-up sackader. De flesta människor är också bättre på att jaga nedåt än uppåt. Pursuit modifieras av pågående visuell feedback från andra system.

Hjärnan har som flera system som löper parallelt men också integerar i varandra för att skapa komplex information för din hjärna att tolka. Nedan sker en förklaring kring hur vår locomotion - översatt till rörelser - är integerarde med vårt visuella system. Det ligger till grund för att förstå den behandling metod vi använder oss av , genom att förstå sammankopplingar systemen emellan kan vi se på dysfunktion i ett system och funktion i ett annat system och använda oss av dem för att stimulera hjärnan till nybildning av nervsammankopplingar, neuroplasticitet.

Mesencephalic Locomotor Region/Mesencephalic Reticular Formation
Pedunculopontine nucleus (PPN) och cuneiform nucleus (CNF) utgör mesencephalic locomotor region (MLR) också känt som mesencephalic reticular formation (MRF). The MLR/MRF är involverade i ögonrörelse relaterade aktiviter. För övrigt så främjas rörelser geno reticulospinal pathways, som influerar vår posturala hållning. I djurstudier har man stimulerat CNF och sett associationer mellan våra rörelser (locomotion) och förtryckande av rörelse medan man stimulerar PPN. PPN är också assoccierade med ögon rörelser medan vi sover. PPN är direkt innerverade till motoriska nerver i våra ögon och får information från frontal eye field och supplementary eye field i cortex. Avkodning av PPN hos primater har visat vissa neuronala mönster under fixation och sackader. PPN får information från cortex och har ömsesidig reciprocitet med komponenter av basala ganglia, substantia nigra (både substantia nigra pars reticulata (SNr) och substantia nigra pars compacta (SNc), globus pallidus and subthalamic nucleus (STN).

Superior colliculus
The superior colliculus (SC) får input från ögat retina och visual cortex (VC). Nerver i SC har projicerar till saccadic burst genereatiors i hjärnstammen. Det har rapporterats att SC är associerat med fixation och sackdisk aktivitet. Det finns inga bevis på att motoriskarörleser är relaterade direkt med SC men, SC får afferent infromation olika subcortiacal strukturer som är relaterade till motoriska rörelser, som t ex från SNr, pretectum och andra nuclei i Pons och medulla. SC har en efferent koppling till thalamus, MLR/MRF, paramedian pontine reticular formation (PPRF) cerebellar locomotion region och cerebellums vermis.
PPRF är viktig för att kunna koordinera vår horisontella sackadiska ögonrörelse och får sin input från frontal eye field (FEF) genom contralateral SC. Och innehåller burstneurons som genererar horisontella sackader.

Pontomesencephalic reticular formation
Reticulospinal neurons i pontomesencephalic reticular formation är involverade i kontroll och guidning av huvudet. Omnipause neurons (OPNs) är inhiberande interneurons i pontomesencephalic reticular formation
som hjälper till att stabilisera, fixera ögat, och generera sackader horisontellt, vertikalt och i rotation.
OPNs är aktiva vid fixation men tysta vid sackader. Dysfunktioner i OPNs leder till instabilitet i fixation me microsaccader, oscilationer, saccadic dysmetri,  ocular flutter och opsoclonus.
Pontomesencephalic reticular formation är också involverad i att överföra motoriska rörelser till centralal dlear av ryggmärgen och kontrollerar balans och postural hållning.

Cerebellar vermis
Cerebellum, eller lillhjärnan, är involverad i både i att koordinera våra kroppsliga rörleser, våra inre organs funktion, och våra sackader. Fastigial nucleus (FN) i cerebellum får input från SC genom nucleus reticularis tegmenti pontis. Hjärnstammens saccadic burst generatior är drivna av FN och vermis. Studier med hjälp av transkraniell magnetstimulering av vermis har demonstrerat att området koordinerar sackader på samma sida av stimulering. FN kodar för våra armar och bens rörelser under gång, eller rörelse. FN fungerar lite om en pacemaker under gång och projicerar information till pontomedullary reticular formation i hjärnstammen.

Thalamus
Thalamus fungerar som en omkopplingstation mellan corikal och subcortikal sackadiska områden. Internal medullary lamina, är en myelinerat områd som delar thalamus i en antrior, medial och lateral massa och som innehåller olika nuclei, kärnor, som koppar information till multipla områden som kontrollerar sackader, som tex FEF och perietal eye field (PEF), SC, PPRF, stratium, cerbellum och lateral geniculate nuclie. Lateral geniculate nuclei och pulvinar är två områden i thalamus lokaliserade i ventrolateralt område som har specifik uppgift för visuell processering. Lateral geniculate nucleus projicerar information från retina till VC. Pulvinar har koppling mellan SC och visual cortex (V1). Och är vikigt för att generera sackader mot ett föremål eller bort från ett förmål och influeras av den visuella informationen och kroppens förhållande till det. Det har spekulerats om pulvinar integerar motorisk och visuell information genom att känna av om kroppen är i rörelse av eget bevåg eller om den rör sig pågrund av att vi tex sitter i en bil. Ventrolateral nucleus (VL) får informationa från hjärnstam, cerebellum, och för vidare till FEF och SEF (supplementary eye field). Likt pulvinar så är VL nära länkad med sackader. VL är också starkt kopplad till primary motori cortex, vilket också är vikigt för våra rörelser. Thalamus fungerar som en broms för både våra sackader och våra rörlser. Thalamic reticular nucleus skickar ömsesidig reciprokal inhibering till lateral geniculate nucleus
i för att avbryta sackader för at bibehålla ögonen fixerade på ett objekt. Mätningar har visat att det sker en aktiviering i thalamus vid hand eller fot rörelser under gånge cykeln.

Basala ganglia. 
Här refererar jag till caudate och putamen, vilka är en del av stratium, globus pallidus -interna och externa (GP), substantia nigra och STN, subthalamic nucleus. Nigrostriatal nervbana moduleras i striatum, och påverkar all motorisk output och är inte specifik till sackader eller viss rörelse. STN får input från cortex via stratium och GPe genom direkat kopplingan från cortex. STN får information hjärnstammen thalamus och cortex. Nedåtgående signal från STN går mestadels till GPi och SNr.
Det finns bevis för att patienter med Parkinson sjukdom (PS) som får DBS - Deep brain stimulation, av STN upplever bättre funktion av sackadiska tester och rörelse relaterade tester. DBS av GPi har också påvisat förbättrad gångrhytmik, rörelserythmik, men mindre bevis för sackadisk aktivitet, man fann "bara" förbättring av antisackadiskt aktivitet.

Hos patienter med parkinsons sjukdom har både sackader och abnormalitet av gång-mönster rapporterats. Hos PS patienter så är både sackader och steglängden hypometriska (kortare och långsammare). Assymetri mellan sidorna, mellan steglängd och amplitud av steg, ses ofta hos PS patienter . PS patienter har ofta en "frysning" där får svårt att koppla om motoriska program och blir då "frusen" i rörelsen, hos dessa patienter ser man långsammare initiering av sackader och svårigheter med anti-sackader. Hastigheten och kvalitén av av sackader är också påverkade negativt hos patienter med frysningar. Utförande av anti-sackader är nedsatt hos PS med frysningar i jämförelse med dem utan frysningar. PS patienter har också ökat antal sackader än dem i samma ålder, samt hastighet av sackaden än kontrollgrupper.

Den neurologiska påverkan av sackader och motoriksk påverkan hos parkinsons patienter inkluderader STN, SNr och MLR/MFR. Degeneration hos PS patienter påverkas SNc produktion av dopamin och på så sätt direkt och indirekt dess sammankopplade nätverk, med resultat av bradykinesti, och motoriska och ögonmotoriska funktioner som sackader. Mer specifikt ökar aktivitet hos STN vilket ökar inhiberande effekt av GPi och SNr, genom dess indirekta koppling. DBS och STN påverkar både sackader och motorik som beskrivet ovan. Vid ögonmotorisk funktion vid PS patienter så ökar aktivitet av SNr vilket leder till abnormala sackader genom dess koppling till SC. Det kommer även vara en ökad aktiviet av PPN, vilket nämns ovan, har en koppling mellan sackader och motorik.

Ett flertal studier har påvisat sammankoppling mellan nedsatt ögonmotorisk funktion och parkinson men också vid supranuclear palsy (supranukleär paralys), cerbrall ataxia, essensiell tremor och Huntington sjukdom. Vissa andra stuider rapporterar abnormalitet i sackader och relation till posturalt svaj/kroppshållning, Även hos friska individer. Dessa studier reflekterar den integeration som finns mellan postural hållning och ögon rörelser/ögonens funktion.

Patienter med cerebral ataxia har svårigheter med att gå och dysmetriska sackader. Dysmetri av sackader kan vara hypometriska eller hypermetriska följt av korrektiv sackad. TMS studier har påvisat ipsilateral cerbellums vermis vi dysmetri. Studier av visuell fixation hos patienter med ataxia har påvisat dysmetriska sackader. Ett flertal studier har påvisat samband mellan oculär dysfunktion och avvikande "gång rythmik" hos friska individer.

Studier av sackader hos patienter med avvikelser i gång, eller gå mönster, kan ge en stor insyn i hur ögonmotorisk funktion påverkar motoriska abnormaliteter som frysningar, blansnedsättning, svårigheter med att gå-vända, koordination, och vid fall. Ögonmotorisk träning vid rehabilitering kan vara av absolut vikt vid symptom av skader på hjärnan.

Referenser

Purves D Augustine GJ Fitzpatrick D Hall WC LaMantia AS McNamara JO Eye movements and sensory motor integration Purves D Augustine GJ Fitzpatrick D Hall WCLaMantia AS McNamara JO Neuroscience 3rd ed Sunderland, MA Sinauer Associates, Inc 2004 453 467

Holmqvist K Nyström M Andersson R Jarodzka H van de Weijer J Eye Tracking: A Comprehensive Guide to Methods and Measures 1st ed Oxford Oxford University Press 2011 537 3 Hollman JH McDade EM Petersen RCNormative spatiotemporal gait parameters in older adults Gait Posture 2011 34 111 118

Harcourt-Smith WE Aiello LC Fossils, feet and the evolution of human bipedal locomotion J Anat 2004 204 403 416 5 Walls GL The evolutionary history of eye movements Vision Res 1962 2 69 80

Ryczko D Dubuc R The multifunctional mesencephalic locomotor region Curr Pharm Des 2013 19 4448 4470

Graf WM Ugolini G The central mesencephalic reticular formation: its role in space-time coordinated saccadic eye movements J Physiol 2006 570 433 434

Waitzman DM Silakov VL Cohen B Central mesencephalic reticular formation (cMRF) neurons discharging before and during eye movements J Neurophysiol 1996 75 1546 1572

Perkins E May PJ Warren S Feed-forward and feedback projections of midbrain reticular formation neurons in the cat Front Neuroanat 2014 7 55

Skinner RD Kinjo N Henderson V Garcia-Rill E Locomotor projections from the pedunculopontine nucleus to the spinal cord Neuroreport 1990 1 183 186

Garcia-Rill E Skinner RD Fitzgerald JA Activity in the mesencephalic locomotor region during locomotion Exp Neurol 1983 82 609 622

Garcia-Rill E Houser CR Skinner RD Smith W Woodward DJ Locomotion-inducing sites in the vicinity of the pedunculopontine nucleus Brain Res Bull 1987 18 731 738 13 Sherman D Fuller PM Marcus J Yu J Zhang P Chamberlin NL Anatomical location of the mesencephalic locomotor region and its possible role in locomotion, posture, cataplexy, and parkinsonism Front Neurol 2015 6 140

Takakusaki K Saitoh K Harada H Okumura T Sakamoto T Evidence for a role of basal ganglia in the regulation of rapid eye movement sleep by electrical and chemical stimulation for the pedunculopontine tegmental nucleus and the substantia nigra pars reticulata in decerebrate cats Neuroscience 2004 124 207 220

Garcia-Rill E Hyde J Kezunovic N Urbano FJ Petersen E The physiology of the pedunculopontine nucleus: implications for deep brain stimulation J Neural Transm (Vienna) 2015 122 225 235

 Cohen B Waitzman DM Büttner-Ennever JA Matsuo V Horizontal saccades and the central mesencephalic reticular formation Prog Brain Res 1986 64 243 256

Huerta MF Krubitzer LA Kaas JH Frontal eye field as defined by intracortical microstimulation in squirrel monkeys, owl monkeys, and macaque monkeys: I. Subcortical connections J Comp Neurol 1986 253 415 439

Stanton GBGoldberg ME Bruce CJ Frontal eye field efferents in the macaque monkey: I. Subcortical pathways and topography of striatal and thalamic terminal fields J Comp Neurol1988 271 473 492

Huerta MF Kaas JH Supplementary eye field as defined by intracortical microstimulation: connections in macaques J Comp Neurol 1990 293 299 33020 Shook BL Schlag-Rey M Schlag J Primate supplementary eye field: I. Comparative aspects of mesencephalic and pontine connections J Comp Neurol 1990 301 618 642

Okada K Kobayashi Y Fixational saccade-related activity of pedunculopontine tegmental nucleus neurons in behaving monkeys Eur J Neurosci 2014 40 2641 2651

Okada K Kobayashi Y Rhythmic firing of pedunculopontine tegmental nucleus neurons in monkeys during eye movement task PLoS One 2015 10 e0128147

Lavoie BParent A Pedunculopontine nucleus in the squirrel monkey: projections to the basal ganglia as revealed by anterograde tract-tracing methods J Comp Neurol 1994 344 210231

Matsumura M Nambu A Yamaji Y Watanabe K Imai H Inase M Organization of somatic motor inputs from the frontal lobe to the pedunculopontine tegmental nucleus in the macaque monkey Neuroscience 2000 98 97 110

Martinez-Gonzalez C Bolam JP Mena-Segovia J Topographical organization of the pedunculopontine nucleus Front Neuroanat 2011 5 22

 Martinez-Gonzalez C van Andel J Bolam JP Mena-Segovia J Divergent motor projections from the pedunculopontine nucleus are differentially regulated in Parkinsonism Brain Struct Funct 2014 219 1451 1462

Lau B Welter ML Belaid H Fernandez Vidal S Bardinet E Grabli D The integrative role of the pedunculopontine nucleus in human gait Brain 2015 138 1284 1296

trumpf H Noesselt T Schoenfeld MA Voges J Panther P Kaufmann J Deep brain stimulation of the pedunculopontine tegmental nucleus (PPN) influences visual contrast sensitivity in human observers PLoS One 2016 11 e0155206 29 Perry VH Cowey A Retinal ganglion cells that project to the superior colliculus and pretectum in the macaque monkey Neuroscience 1984 12 1125 1137

Harting JK Glendenning KK Diamond ITHall WC Evolution of the primate visual system: anterograde degeneration studies of the tecto-pulvinar system Am J Phys Anthropol 1973 38 383 392

 Fries W Cortical projections to the superior colliculus in the macaque monkey: a retrograde study using horseradish peroxidase J Comp Neurol 1984 230 55 76

Lock TM Baizer JSBender DB Distribution of corticotectal cells in macaque Exp Brain Res 2003 151 455 470

 Izawa Y Sugiuchi Y Shinoda Y Neural organization from the superior colliculus to motoneurons in the horizontal oculomotor system of the cat J Neurophysiol 1999 81 2597 2611

Munoz DP Guitton D Control of orienting gaze shifts by the tectoreticulospinal system in the head-free cat. II. Sustained discharges during motor preparation and fixation J Neurophysiol 1991 66 1624 1641

Munoz DP Wurtz RHFixation cells in monkey superior colliculus. I. Characteristics of cell discharge J Neurophysiol 1993 70 559 575

Munoz DP Wurtz RH Fixation cells in monkey superior colliculus. II. Reversible activation and deactivation J Neurophysiol 1993 70 576 589

May PJ The mammalian superior colliculus: laminar structure and connectionsProg Brain Res 2006 151 321 378

Leichnetz GR Gonzalo-Ruiz A DeSalles AA Hayes RL The origin of brainstem afferents of the paramedian pontine reticular formation in the cat Brain Res 1987 422 389 397

Sparks DL The brainstem control of saccadic eye movements Nat Rev Neurosci 2002 3 952 964

Cohen B Komatsuzaki A Eye movements induced by stimulation of the pontine reticular formation: evidence for integration in oculomotor pathways Exp Neurol 1972 36 101 117

Scudder CA KanekoCS Fuchs AF The brainstem burst generator for saccadic eye movements: a modern synthesis Exp Brain Res 2002 142 439 462

Suzuki SS Siegel JM Wu MF Role of pontomedullary reticular formation neurons in horizontal head movements: an ibotenic acid lesion study in the cat Brain Res 1989 484 78

Optican LM The role of omnipause neurons: why glycine? Prog Brain Res 2008 171 115 121

Averbuch-Heller L Kori AA Rottach KG Dell’osso LF Remler BF Leigh RJ Dysfunction of pontine omnipause neurons causes impaired fixation: macrosaccadic oscillations with a unilateral pontine lesion Neuro-ophthalmology (Aeolus Press) 1996 16 99 106

ThurtellMJ Tomsak RL Leigh RJ Disorders of saccades Curr Neurol Neurosci Rep 2007 7 407 416

Sakai ST Davidson AG Buford JA Reticulospinal neurons in the pontomedullary reticular formation of the monkey (Macaca fascicularis) Neuroscience 2009 163 1158 1170

Schepens B Stapley P Drew T Neurons in the pontomedullary reticular formation signal posture and movement both as an integrated behavior and independently J Neurophysiol 2008 100 2235 225

Stapley PJDrew T The pontomedullary reticular formation contributes to the compensatory postural responses observed following removal of the support surface in the standing catJ Neurophysiol 2009 101 1334 1350

He YC Wu GY Li D Tang B Li B Ding Y Histamine promotes rat motor performances by activation of H(2) receptors in the cerebellar fastigial nucleus Behav Brain Res 2012 228 44 52

Chambers WW Sprague JM Functional localization in the cerebellum. I. Organization in longitudinal cortico-nuclear zones and their contribution to the control of posture, both extrapyramidal and pyramidal J Comp Neurol 1955 103 105 129

Chambers WW Sprague JMFunctional localization in the cerebellum. II. Somatotopic organization in cortex and nuclei AMA Arch Neurol Psychiatry 1955 74 653 680 52 Sprague JM Chambers WWRegulation of posture in intact and decerebrate cat. I. Cerebellum, reticular formation, vestibular nuclei J Neurophysiol 1953 16 451 463

Thach WT Goodkin HP KeatingJG The cerebellum and the adaptive coordination of movement Annu Rev Neurosci 1992 15 403 442

Dichgans J Diener HC Clinical evidence for functional compartmentalization of the cerebellum Bloedel JR Dichgans J Precht W Cerebellar Functions Berlin Heidelberg Springer-Verlag 1984 126 147

Zhang XY Wang JJ ZhuJN Cerebellar fastigial nucleus: from anatomic construction to physiological functions Cerebellum Ataxias 2016 3 9

Joshi AC Das VE Muscimol inactivation of caudal fastigial nucleus and posterior interposed nucleus in monkeys with strabismus J Neurophysiol 2013 110 1882 1891

Kleine JF Guan Y Buttner U Saccade-related neurons in the primate fastigial nucleus: what do they encode? J Neurophysiol 2003 90 3137 3154

Helmchen C Straube A Büttner U Saccade-related activity in the fastigial oculomotor region of the macaque monkey during spontaneous eye movements in light and darkness Exp Brain Res 1994 98 474 482

Fuchs AF Robinson FR Straube ARole of the caudal fastigial nucleus in saccade generation. I. Neuronal discharge pattern J Neurophysiol 1993 70 1723 1740

Robinson FR Straube A Fuchs AF Role of the caudal fastigial nucleus in saccade generation. II. Effects of muscimol inactivation J Neurophysiol 1993 70 1741 1758

Ohtsuka K Noda H Saccadic burst neurons in the oculomotor region of the fastigial nucleus of macaque monkeys J Neurophysiol 1991 65 1422 1434

Helmchen C Büttner U Saccade-related Purkinje cell activity in the oculomotor vermis during spontaneous eye movements in light and darkness Exp Brain Res 1995 103 198 208

Takagi M Zee DS Tamargo RJ Effects of lesions of the oculomotor vermis on eye movements in primate: saccades J Neurophysiol 1998 80 1911 1931

Thier P Dicke PW Haas R Thielert CD Catz N The role of the oculomotor vermis in the control of saccadic eye movements Ann N Y Acad Sci 2002 978 50 62

 Kojima Y Soetedjo R Fuchs AF Effect of inactivation and disinhibition of the oculomotor vermis on saccade adaptation Brain Res 2011 1401 30 39 '

Giolli RA Gregory KM Suzuki DA Blanks RH Lui F Betelak KF Cortical and subcortical afferents to the nucleus reticularis tegmenti pontis and basal pontine nuclei in the macaque monkey Vis Neurosci 2001 18 725 740

Matsuzaki R Kyuhou S Pontine neurons which relay projections from the superior colliculus to the posterior vermis of the cerebellum in the cat: distribution and visual properties Neurosci Lett 1997 236 99 102

Hashimoto M Ohtsuka K Transcranial magnetic stimulation over the posterior cerebellum during visually guided saccades in man Brain 1995 118 1185 1193

Ilg W GieseMA Gizewski ER Schoch B Timmann D The influence of focal cerebellar lesions on the control and adaptation of gait Brain 2008 131 2913 2927

Zwergal A la Fougère CLorenzl S Rominger A Xiong G Deutschenbaur L Functional disturbance of the locomotor network in progressive supranuclear palsy Neurology 2013 80 634 641

SchlagJ Schlag-Rey M Role of the central thalamus in gaze control Prog Brain Res 1986 64 191 201

Watanabe Y Funahashi S Neuronal activity throughout the primate mediodorsal nucleus of the thalamus during oculomotor delayed-responses. II. Activity encoding visual versus motor signal J Neurophysiol 2004 92 1756 1769

Kunimatsu J Tanaka M Roles of the primate motor thalamus in the generation of antisaccades J Neurosci 2010 30 5108 5117

Roth MM Dahmen JC Muir DR Imhof FMartini FJ Hofer SB Thalamic nuclei convey diverse contextual information to layer 1 of visual cortex Nat Neurosci 2016 19 299 307

Robinson DL McClurkin JW The visual superior colliculus and pulvinar Rev Oculomot Res 1989 3 337 360

Tanaka M Kunimatsu J Contribution of the central thalamus to the generation of volitional saccades Eur J Neurosci 2011 33 2046 2057

Kronenbuerger M González EG Liu LD Moro E Steinbach MJ Lozano AM Involvement of the human ventrolateral thalamus in the control of visually guided saccades Brain Stimul 2010 3 226 229

Armstrong DM Drew T Discharges of pyramidal tract and other motor cortical neurones during locomotion in the cat J Physiol 1984 346 471 495

Drew T Motor cortical activity during voluntary gait modifications in the cat. I. Cells related to the forelimbs J Neurophysiol 1993 70 179 199

Pinault D The thalamic reticular nucleus: structure, function and concept Brain Res Brain Res Rev 2004 46 1 31

Wurtz RH McAlonanK Cavanaugh J Berman RA Thalamic pathways for active vision Trends Cogn Sci 2011 15 177 184

Marlinski V Beloozerova IN Burst firing of neurons in the thalamic reticular nucleus during locomotion J Neurophysiol 2014 112 181 192

Watanabe M Munoz DP Probing basal ganglia functions by saccade eye movements Eur J Neurosci 2011 33 2070 2090

Watanabe M Munoz DP Saccade reaction times are influenced by caudate microstimulation following and prior to visual stimulus appearance J Cogn Neurosci 2011 23 1794 1807

Ding L Gold JI Separate, causal roles of the caudate in saccadic choice and execution in a perceptual decision taskNeuron 2012 75 865 874

Phillips JM Everling S Neural activity in the macaque putamen associated with saccades and behavioral outcome PLoS One 2012 7 e51596

Kravitz AV Freeze BS Parker PR Kay K Thwin MT Deisseroth K Regulation of parkinsonian motor behaviours by optogenetic control of basal ganglia circuitry Nature 2010466 622 626

Jahanshahi M Obeso I Rothwell JC Obeso JA A frontostriato-subthalamic-pallidal network for goal-directed and habitual inhibition Nat Rev Neurosci2015 16 719 732

Van Der Kooy D Hattori T Single subthalamic nucleus neurons project to both the globus pallidus and substantia nigra in rat J Comp Neurol 1980 192751 768

Canteras NS Shammah-Lagnado SJ Silva BA Ricardo JA Afferent connections of the subthalamic nucleus: a combined retrograde and anterograde horseradish peroxidase study in the rat Brain Res 1990 513 43 59

Kita T Kita H The subthalamic nucleus is one of multiple innervation sites for long-range corticofugal axons: a single-axon tracing study in the rat J Neurosci 2012 32 5990 5999

Nilsson MH Patel M Rehncrona S Magnusson M Fransson PA Subthalamic deep brain stimulation improves smooth pursuit and saccade performance in patients with Parkinson’s disease J Neuroeng Rehabil 2013 10 33

Lohnes CA Earhart GM Effect of subthalamic deep brain stimulation on turning kinematics and related saccadic eye movements in Parkinson disease Exp Neurol 2012 236 389 394

Ferrarin M Carpinella IRabuffetti M Rizzone M Lopiano L Crenna P Unilateral and bilateral subthalamic nucleus stimulation in Parkinson’s disease: effects on EMG signals of lower limb muscles during walking IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 2007 15 182 189

Chang JY Shi LH Luo F Woodward DJ High frequency stimulation of the subthalamic nucleus improves treadmill locomotion in unilateral 6-hydroxydopamine lesioned rats Brain Res 2003 983 174 184

Pötter-Nerger M Volkmann J Deep brain stimulation for gait and postural symptoms in Parkinson’s disease Mov Disord 2013 28 1609 1615

Fridley J Adams G Sun P York M Atassi F Lai E Effect of subthalamic nucleus or globus pallidus interna stimulation on oculomotor function in patients with Parkinson’s disease Stereotact Funct Neurosurg 2013 91 113 121

Antoniades CA Rebelo PKennard C Aziz TZ Green AL FitzGerald JJ Pallidal deep brain stimulation improves higher control of the oculomotor system in Parkinson’s disease J Neurosci 2015 3513043 13052

Saitoh K Ménard A Grillner S Tectal control of locomotion, steering, and eye movements in lamprey J Neurophysiol 2007 97 3093 3108

von Uckermann G Lambert FM Combes D Straka H Simmers J Adaptive plasticity of spino-extraocular motor coupling during locomotion in metamorphosing Xenopus laevisJ Exp Biol 2016 219 1110 1121

Schwarz M Sontag KH Wand P Sensory-motor processing in substantia nigra pars reticulata in conscious cats J Physiol 1984 347 129 147

Hikosaka O Wurtz RH Visual and oculomotor functions of monkey substantia nigra pars reticulata. I. Relation of visual and auditory responses to saccades J Neurophysiol 1983 49 1230 1253

Winn P Experimental studies of pedunculopontine functions: are they motor, sensory or integrative? Parkinsonism Relat Disord2008 14 Suppl 2 S194 S198

Ohtsuka K Edamura M Kawahara K Aoki M The properties of goal-directed eye movements evoked by microstimulation of the cerebellar vermis in the cat Neurosci Lett 1987 76 173 178

Godschalk M Van der Burg J Van Duin B De Zeeuw CI Topography of saccadic eye movements evoked by microstimulation in rabbit cerebellar vermis J Physiol 1994 480 147 153

 El-Shamayleh Y Kojima Y Soetedjo R Horwitz GD Selective optogenetic control of Purkinje cells in monkey cerebellum Neuron 2017 95 51 62.e4

Sauerbrei BA Lubenov EV Siapas AG Structured variability in Purkinje cell activity during locomotion Neuron2015 87 840 852

Hoogland TM De Gruijl JR Witter L Canto CB De Zeeuw CI Role of synchronous activation of cerebellar Purkinje cell ensembles in multi-joint movement control Curr Biol 2015 25 1157 1165

Andersson G Armstrong DM Complex spikes in Purkinje cells in the lateral vermis (b zone) of the cat cerebellum during locomotion J Physiol 1987 385 107 134

Gandhi NJ Barton EJ Sparks DL Coordination of eye and head components of movements evoked by stimulation of the paramedian pontine reticular formation Exp Brain Res 2008 189 35 47

Gandhi NJ Katnani HA Motor functions of the superior colliculus Annu Rev Neurosci 2011 34205 231 112 Grasso R Prévost P Ivanenko YP Berthoz A Eye-head coordination for the steering of locomotion in humans: an anticipatory synergy Neurosci Lett 1998 253115 118

Saleem AB Ayaz A Jeffery KJ Harris KD Carandini M Integration of visual motion and locomotion in mouse visual cortex Nat Neurosci 2013 16 1864 1869

Imai T Moore ST Raphan T Cohen B Interaction of the body, head, and eyes during walking and turning Exp Brain Res 2001 136 1 18

Wilkie RM Wann JP Judgments of path, not heading, guide locomotion J Exp Psychol Hum Percept Perform 2006 32 88 96

Rietdyk S Rhea CK Control of adaptive locomotion: effect of visual obstruction and visual cues in the environment Exp Brain Res 2006 169 272 278

Vitório R Lirani-Silva E Barbieri FA Raile V Stella F Gobbi LT Influence of visual feedback sampling on obstacle crossing behavior in people with Parkinson’s disease Gait Posture 2013 38 330 334

Stuart S Alcock L Galna B Lord S Rochester L The measurement of visual sampling during real-world activity in Parkinson’s disease and healthy controls: a structured literature review J Neurosci Methods 2014 222 175188

Land MF Lee DN Where we look when we steer Nature 1994 369 742 744

Land MF Motion and vision: why animals move their eyes J Comp Physiol A 1999185 341 352

Land MF Eye movements of vertebrates and their relation to eye form and function J Comp Physiol A Neuroethol Sens Neural Behav Physiol 2015 201 195214

Patla AE Tomescu SS Greig M Novak A Gaze fixation patterns during goal-directed locomotion while navigating around obstacles and a new route-selection modelvan Gompel RPG Fischer MH Murray WS Hill RL Eye Movements: A Window on Mind and Brain 1st ed Amsterdam Elsevier 2007 677 696

Higuchi T Visuomotor control of human adaptive locomotion: understanding the anticipatory nature Front Psychol 2013 4 277

Rivers TJ Sirota MG Guttentag AI Ogorodnikov DA Shah NABeloozerova IN Gaze shifts and fixations dominate gaze behavior of walking cats Neuroscience 2014 275 477 499

Foulsham T Eye movements and their functions in everyday tasks Eye (Lond) 2015 29 196 199

Matthis JS Barton SL Fajen BR The biomechanics of walking shape the use of visual information during locomotion over complex terrain J Vis 2015 15 10

Matthis JS Fajen BR Visual control of foot placement when walking over complex terrain J Exp Psychol Hum Percept Perform 201440 106 115

Marigold DS Patla AE Gaze fixation patterns for negotiating complex ground terrain Neuroscience 2007 144 302 313

Hollands MA Marple-Horvat DECoordination of eye and leg movements during visually guided stepping J Mot Behav 2001 33 205 216

Patla AE Vickers JN How far ahead do we look when required to step on specific locations in the travel path during locomotion? Exp Brain Res 2003 148 133 138

Yamada M Higuchi T Mori S Uemura K Nagai K Aoyama TMaladaptive turning and gaze behavior induces impaired stepping on multiple footfall targets during gait in older individuals who are at high risk of falling Arch Gerontol Geriatr 2012 54 e102 e108

Greany JF Di Fabio RP Saccade to stepping delays in elders at high risk for falling Aging Clin Exp Res 2008 20 428 433

Hollands MAPatla AE Vickers JN “Look where you’re going!”: gaze behaviour associated with maintaining and changing the direction of locomotion Exp Brain Res 2002 143 221 230

Young WR Hollands MA Newly acquired fear of falling leads to altered eye movement patterns and reduced stepping safety: a case study PLoS One 2012 7 e49765

Young WR Wing AM Hollands MA Influences of state anxiety on gaze behavior and stepping accuracy in older adults during adaptive locomotion J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci 2012 67 43 51

Kugler G Huppert D Eckl M Schneider E Brandt T Visual exploration during locomotion limited by fear of heights PLoS One 2014 9 e105906

Gonzalez Andino SL Grave de Peralta Menendez R Coding of saliency by ensemble bursting in the amygdala of primates Front Behav Neurosci 2012 6 38

Crowdy KAMarple-Horvat DE Alcohol affects eye movements essential for visually guided stepping Alcohol Clin Exp Res 2004 28 402 407

Jäntti V Lang AH Keskinen E LehtinenI Pakkanen A Acute effects of intravenously given alcohol on saccadic eye movements and subjective evaluations of intoxication Psychopharmacology (Berl) 1983 79 251255

Gitchel GT Wetzel PA Baron MS Slowed saccades and increased square wave jerks in essential tremor Tremor Other Hyperkinet Mov (N Y) 2013 3 tre-03-178-4116-2

Singer C Sanchez-Ramos J Weiner WJ Gait abnormality in essential tremor Mov Disord 1994 9 193 196

Hubble JP Busenbark KL Pahwa R Lyons K KollerWC Clinical expression of essential tremor: effects of gender and age Mov Disord 1997 12 969 972

Stolze H Petersen G Raethjen J Wenzelburger R Deuschl G The gait disorder of advanced essential tremor Brain 2001 124 2278 2286

Lim ES Seo MW Woo SR Jeong SY Jeong SK Relationship between essential tremor and cerebellar dysfunction according to age J Clin Neurol 2005 1 76 80

Kronenbuerger M Konczak J Ziegler W Buderath P Frank B Coenen VA Balance and motor speech impairment in essential tremor Cerebellum 2009 8 389 398'

Fasano A Herzog J Raethjen J Rose FE Muthuraman M Volkmann J Gait ataxia in essential tremor is differentially modulated by thalamic stimulation Brain 2010 133 3635 3648

Rao AK Gillman A Louis ED Quantitative gait analysis in essential tremor reveals impairments that are maintained into advanced age Gait Posture 2011 34 65 70

Hoskovcová M Ulmanová O Sprdlík O Sieger T Nováková J Jech R Disorders of balance and gait in essential tremor are associated with midline tremor and age Cerebellum 2013 12 27 34

Rao AK Louis ED Timing control of gait: a study of essential tremor patients vs. age-matched controls Cerebellum Ataxias 2016 3 5

MacAskill MR Anderson TJ Eye movements in neurodegenerative diseases Curr Opin Neurol2016 29 61 68

Srivastava A Sharma R Sood SK Shukla G Goyal V Behari M Saccadic eye movements in Parkinson’s disease Indian J Ophthalmol 2014 62 538 544

Bloem BR Hausdorff JM Visser JE Giladi N Falls and freezing of gait in Parkinson’s disease: a review of two interconnected, episodic phenomena Mov Disord 2004 19 871884

Svehlík M Zwick EB Steinwender G Linhart WE Schwingenschuh P Katschnig P Gait analysis in patients with Parkinson’s disease off dopaminergic therapy Arch Phys Med Rehabil 2009 90 1880 1886

Otero-Millan J Serra A Leigh RJ Troncoso XG Macknik SL Martinez-Conde S Distinctive features of saccadic intrusions and microsaccades in progressive supranuclear palsy J Neurosci 2011 31 4379 4387

Chen AL Riley DE King SA Joshi AC Serra A Liao K The disturbance of gaze in progressive supranuclear palsy: implications for pathogenesis Front Neurol 2010 1 147

Hatanaka N Sato K Hishikawa N Takemoto M Ohta Y Yamashita T Comparative gait analysis in progressive supranuclear palsy and Parkinson’s disease Eur Neurol 2016 75 282 289

Amano S Skinner JW Lee HK Stegemöller EL Hack N Akbar UDiscriminating features of gait performance in progressive supranuclear palsy Parkinsonism Relat Disord 2015 21 888 893

Lasker AG Zee DS Ocular motor abnormalities in Huntington’s disease Vision Res 1997 37 3639 3645

Golding CV Danchaivijitr C Hodgson TL Tabrizi SJ Kennard C Identification of an oculomotor biomarker of preclinical Huntington disease Neurology 2006 67 485 487

Hicks SL Robert MP Golding CV Tabrizi SJ Kennard C Oculomotor deficits indicate the progression of Huntington’s disease Prog Brain Res 2008 171 555 558

Patel SS Jankovic J Hood AJ Jeter CB Sereno AB Reflexive and volitional saccades: biomarkers of Huntington disease severity and progression J Neurol Sci 2012 313 35 41

Blekher T Johnson SA Marshall J White K Hui S Weaver M Saccades in presymptomatic and early stages of Huntington disease Neurology 2006 67 394 399

Peltsch A Hoffman A Armstrong I Pari G Munoz DP Saccadic impairments in Huntington’s diseaseExp Brain Res 2008 186 457 469

Winograd-Gurvich CT Georgiou-Karistianis N Evans A Millist L Bradshaw JL Churchyard A Hypometric primary saccades and increased variability in visuallyguided saccades in Huntington’s disease Neuropsychologia 2003 41 1683 1692

Koller WC Trimble J The gait abnormality of Huntington’s disease Neurology 1985 35 1450 1454

Rao AK Muratori L Louis ED Moskowitz CB Marder KS Spectrum of gait impairments in presymptomatic and symptomatic Huntington’s disease Mov Disord 2008 23 1100 1107

Thaut MH Miltner R Lange HW Hurt CP Hoemberg V Velocity modulation and rhythmic synchronization of gait in Huntington’s disease Mov Disord 1999 14 808 819

Bilney B Morris ME Churchyard A Chiu E Georgiou-Karistianis N Evidence for a disorder of locomotor timing in Huntington’s disease Mov Disord 2005 20 51 57

Termsarasab P Thammongkolchai T Rucker JC Frucht SJ The diagnostic value of saccades in movement disorder patients: a practical guide and review J Clin Mov Disord 2015 2 14

Christova P Anderson JH Gomez CM Impaired eye movements in presymptomatic spinocerebellar ataxia type 6 Arch Neurol 2008 65 530 536

Federighi P Cevenini G Dotti MT Rosini F Pretegiani E Federico A Differences in saccade dynamics between spinocerebellar ataxia 2 and late-onset cerebellar ataxias Brain 2011 134 879 891

Stolze H Klebe S Petersen G Raethjen J Wenzelburger R Witt KTypical features of cerebellar ataxic gait J Neurol Neurosurg Psychiatry 2002 73 310 312

Buckley E Mazzà C McNeill A A systematic review of the gait characteristics associated with cerebellar ataxia Gait Posture 2018 60 154 163 174 Palliyath S Hallett M Thomas SL Lebiedowska MK Gait in patients with cerebellar ataxia Mov Disord1998 13 958 964

Boonstra TA van der Kooij H Munneke M Bloem BR Gait disorders and balance disturbances in Parkinson’s disease: clinical update and pathophysiology Curr Opin Neurol 2008 21 461 471

Nemanich ST Earhart GM Freezing of gait is associated with increased saccade latency and variability in Parkinson’s disease Clin Neurophysiol 2016 127 2394 2401

Walton CC O’Callaghan C Hall JM Gilat M Mowszowski L Naismith SL Antisaccade errors reveal cognitive control deficits in Parkinson’s disease with freezing of gait J Neurol 2015 262 2745 2754

Ambati VN Saucedo F Murray NG Powell DW Reed-Jones RJ Constraining eye movement in individuals with Parkinson’s disease during walking turns Exp Brain Res 2016 234 2957 2965

Galna B Lord S Daud D Archibald N Burn D RochesterL Visual sampling during walking in people with Parkinson’s disease and the influence of environment and dual-task Brain Res 2012 1473 35 43

Lohnes CA EarhartGM Saccadic eye movements are related to turning performance in Parkinson disease J Parkinsons Dis 2011 1 109 118

Ewenczyk C Mesmoudi S Gallea C Welter MLGaymard B Demain A Antisaccades in Parkinson disease: a new marker of postural control? Neurology 2017 88 853 861

Mancini M Carlson-Kuhta P Zampieri C NuttJG Chiari L Horak FB Postural sway as a marker of progression in Parkinson’s disease: a pilot longitudinal study Gait Posture 2012 36 471 476

Stylianou AP McVeyMA Lyons KE Pahwa R Luchies CW Postural sway in patients with mild to moderate Parkinson’s disease Int J Neurosci 2011 121 614 621

Takamatsu Y Matsuda N AibaI Body sway during static standing in patients with progressive supranuclear palsy J Neurol Sci 2017 381 836

Umemura K Ishizaki H Matsuoka I Hoshino T Nozue MAnalysis of body sway in patients with cerebellar lesions Acta Otolaryngol Suppl 1989 468 253 261 186 Arkadir D Louis ED The balance and gait disorder of essential tremor: what does this mean for patients? Ther Adv Neurol Disord 2013 6 229 236

Panzera R Salomonczyk D Pirogovosky E Simmons R Goldstein J Corey-Bloom JPostural deficits in Huntington’s disease when performing motor skills involved in daily living Gait Posture 2011 33 457 461

Grimbergen YAM Knol MJ Bloem BRKremer BPH Roos RAC Munneke M Falls and gait disturbances in Huntington’s disease Mov Disord 2008 23 970 976

Legrand A Mazars KD Lazzareschi J Lemoine COlivier I Barra J Differing effects of prosaccades and antisaccades on postural stability Exp Brain Res 2013 227 397 405

Rodrigues ST Aguiar SA Polastri PF Godoi DMoraes R Barela JA Effects of saccadic eye movements on postural control stabilization Motriz: Revista de Educação Física 2013 19 614 619

Crowdy KA Hollands MAFerguson IT Marple-Horvat DE Evidence for interactive locomotor and oculomotor deficits in cerebellar patients during visually guided stepping Exp Brain Res 2000 135437 454

Marple-Horvat DE Crowdy KA Direct visualisation of gaze and hypometric saccades in cerebellar patients during visually guided stepping Gait Posture 200521 39 47

Zampieri C Di Fabio RP Balance and eye movement training to improve gait in people with progressive supranuclear palsy: quasi-randomized clinical trialPhys Ther 2008 88 1460 1473

Crowdy KA Kaur-Mann D Cooper HL Mansfield AG Offord JL Marple-Horvat DE Rehearsal by eye movement improves visuomotor performance in cerebellar patients Exp Brain Res 2002 146 244 247

Kang KY Yu KH The effects of eye movement training on gait function in patients with stroke J Phys Ther Sci 2016 28 1816 1818

Hollands MA Marple-Horvat DE Henkes S Rowan AK Human eye movements during visually guided stepping J Mot Behav 1995 27155 163

Stuart S Galna B Delicato LS Lord S Rochester L Direct and indirect effects of attention and visual function on gait impairment in Parkinson’s disease: influence of task and turning Eur J Neurosci 2017 46 1703 1716

Paquette C Fung J Old age affects gaze and postural coordination Gait Posture 2011 33 227 232

Di Fabio RP Greany JF Zampieri C Saccade-stepping interactions revise the motor plan for obstacle avoidance J Mot Behav 2003 35 383 397

Di Fabio RP Zampieri CGreany JF Aging and saccadestepping interactions in humans Neurosci Lett 2003 339 179 182