Wie Eye Tracking helfen kann, Hirnleistungsstörungen zu erkennen

Stellen Sie sich vor, Sie sind in der Praxis Ihres Hausarztes zu einer jährlichen Untersuchung. Der Arzt untersucht Ihr Herz und Ihre Lunge und führt Bluttests durch. Dann bittet er Sie, sich vor einen Computerbildschirm zu setzen, um ein paar einfache Tests durchzuführen. Sie brauchen nur mit den Augen den sich bewegenden Punkten auf dem Bildschirm zu folgen und sich einen kurzen Clip anzusehen. In nur fünf Minuten hat Ihr Hausarzt ohne stressige oder invasive Verfahren Ihre Gehirngesundheit und Ihr Risiko für schwerwiegende Hirnstörungen beurteilt.

Auge-Gehirn-Verbindung

Die Verbindung zwischen den Augen und dem Gehirn ist tiefgreifender, als vielen bewusst ist. Die Augen, die während der frühen Entwicklung aus dem gemeinsamen Hirngewebe hervorgehen, sind die Erweiterung des Gehirns selbst. Interessanterweise sind die Gehirnregionen, die die Augenbewegungen steuern, auch mit denen verflochten, die das Verhalten, die Emotionen und das logische Denken regulieren (Pouget, 2015 ).

Selbst subtile Abweichungen von herkömmlichen Augenbewegungsmustern können auf zugrundeliegende Veränderungen der Gehirnaktivität hinweisen (Maron et al., 2021 ). Die Eye Tracking-Technologie macht sich diese komplizierte Beziehung zunutze und wird zu einem nicht-invasiven Mittel zur Messung von Augenpositionen und -bewegungen. Eye Tracking hat das Potenzial, die Gesundheit des Gehirns zu überprüfen, indem es überwacht, worauf sich Personen beim Betrachten visueller Reize konzentrieren.

5 Gehirnstörungen, die mit Eye Tracking untersucht werden können

Augenbewegungen liefern wertvolle Erkenntnisse über neurologische Entwicklungsstörungen wie ADHS und Autismus sowie über altersbedingte Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer und Lernprobleme wie Legasthenie. In Tobii's White Paper
Eye Tracking in der Neurologie- und Psychiatrieforschung finden Sie eine vollständige Liste der Erkrankungen, die mit Eye Tracking untersucht werden können.

Autismus-Spektrum-Störung

Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) sind durch einen Mangel an Engagement und Interesse an sozialen Interaktionen gekennzeichnet. Eines der frühesten Anzeichen für soziales Desengagement bei Kleinkindern mit ASD-Risiko ist ihre Reaktion auf "motherese" - eine hohe, singende Stimme, die häufig von Müttern verwendet wird, wenn sie mit Kleinkindern sprechen. Eye Tracking kann das Ausmaß der Aufmerksamkeit, die der Muttersprache geschenkt wird, effizient quantifizieren.

Untersuchungen haben gezeigt, dass Kleinkinder im Alter von 12 bis 48 Monaten, die weniger als 30 % der Zeit auf die Muttersprache achten, genau als ASD-Kinder identifiziert werden können
(Pierce et al., 2023 ). Auch andere Stimuli für die soziale Aufmerksamkeit, wie z. B. Videos mit Menschen, die Yoga machen, im Vergleich zu sich bewegenden geometrischen Formen, haben eine vielversprechende Genauigkeit bei der Identifizierung von ASD bei Kleinkindern mit hohem Risiko gezeigt (Wen et al., 2022 ).

Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS)

ADHS ist durch Schwierigkeiten gekennzeichnet, die Aufmerksamkeit bei Aufgaben aufrechtzuerhalten und ohne Voraussicht zu handeln. Diese ADHS-Merkmale, die klinisch als Unaufmerksamkeit und Impulsivität bezeichnet werden, beginnen in der Regel in der Kindheit und bleiben oft bis ins Erwachsenenalter bestehen. Impulsivität und Unaufmerksamkeit können mithilfe von Eye Tracking-Tests quantifiziert werden. Diese Tests beinhalten in der Regel Reize, bei denen die Teilnehmer ihren Blick fixieren müssen, wobei die Fähigkeit, dies in Gegenwart eines Ablenkers zu tun, wichtige Erkenntnisse über Aufmerksamkeitsdefizite liefert.

Studien, in denen Eye Tracking bei Kindern mit ADHS eingesetzt wurde, haben ein beträchtliches Potenzial gezeigt, mit Genauigkeitsraten von bis zu 77 % bei der Unterscheidung betroffener Kinder von normal entwickelten Gleichaltrigen (Yoo et al., 2024 ). Darüber hinaus kann die Kombination bestehender ADHS-Bewertungstests mit Eye Tracking-Techniken die diagnostische Präzision verbessern
(Lee et al., 2023 ).

Alzheimer-Krankheit

Bei der Alzheimer-Krankheit kommt es in der Regel zu einem allmählichen Rückgang der Hirnfunktionen, bevor sich Symptome wie Gedächtnisverlust manifestieren. Eye Tracking-Aufgaben, die die Fähigkeit von Personen, sich an Gegenstände auf einem Computerbildschirm zu erinnern und diese zu finden, herausfordern, haben eine hohe Sensitivität und Spezifität bei der frühzeitigen Erkennung eines leichten Rückgangs der wichtigsten Gehirnfunktionen gezeigt
(Tokushige et al., 2023 ).

Wie in Tobiis White Paper Eye Tracking in der Neurologie und Psychiatrie
weiter ausgeführt wird, stehen verschiedene Augenbewegungsmetriken wie die Unfähigkeit, den Blick bewusst und schnell zu steuern, in signifikantem Zusammenhang mit einer leichten Verschlechterung der Gehirnfunktion
(Opwonya et al., 2023 ). Frühzeitige medizinische Maßnahmen können das Fortschreiten der Krankheit verlangsamen und die Lebensqualität der Betroffenen verbessern, doch dafür ist ein kosteneffizientes und zugängliches Screening unerlässlich. Eye Tracking ist vielversprechend, um frühe Stadien der Alzheimer-Krankheit zu erkennen, bevor offensichtlichere Symptome auftreten, und könnte ein Kandidat für eine bevölkerungsweite Bewertung sein.

Parkinsonsche Krankheit

Die Parkinson-Krankheit , die in erster Linie für ihre motorischen Symptome bekannt ist, beeinträchtigt auch das Sehen und die Augenbewegungen. Bei klinischen Untersuchungen werden häufig Anomalien bei sakkadischen Augenbewegungen festgestellt, d. h. bei der Art von Augenbewegungen, mit denen die Aufmerksamkeit auf Objekte von Interesse gelenkt wird. Bei Morbus Parkinson sind die Sakkaden ungenau und verfehlen ihr Ziel
(Shaikh & Ghasia, 2019 ). Eine regelmäßige Bewertung der Augenbewegungen ermöglicht es Fachkräften im Gesundheitswesen, das Fortschreiten der Parkinson-Krankheit im Laufe der Zeit zu überwachen.

Veränderungen in den Augenbewegungsmustern dienen als Indikatoren für die Schwere der Erkrankung und die Wirksamkeit der Behandlung und bieten wertvolle Einblicke in die Entwicklung dieser Erkrankungen. Obwohl Morbus Parkinson hauptsächlich als Bewegungsstörung betrachtet wird, entwickeln über 80 % der Morbus Parkinson-Patienten einen allmählichen Rückgang der Gehirnfunktionen und schließlich Demenz (Hely et al., 2008 ). Ähnlich wie bei der Alzheimer-Krankheit ist daher die rechtzeitige Erkennung eines kognitiven Rückgangs entscheidend, um ein frühzeitiges Eingreifen zu ermöglichen.

Legasthenie

Manche Menschen zeichnen sich durch schnelle und gute Leseleistungen aus, während andere Schwierigkeiten haben, insbesondere diejenigen, die an Legasthenie leiden - einer Lernstörung, die sich auf die Lese-, Schreib- und Rechtschreibfähigkeit einer Person auswirkt und oft bis ins Erwachsenenalter andauert. Eye Tracking-Studien zeigen, dass Kinder und Erwachsene mit Legasthenie in der Regel länger brauchen, um Wörter zu erfassen, ihre Augen in kürzeren Abständen bewegen und beim Lesen weniger Wörter überspringen. Diese Muster können auf Schwierigkeiten beim schnellen Verstehen und Abrufen von Wörtern in ihren Köpfen hinweisen, vor allem wenn die Betroffenen mehr Zeit damit verbringen, die ersten Wörter jeder Zeile zu fixieren, was auf eine erhöhte Anstrengung beim Verstehen dieser Wörter hindeutet (Franzen et al., 2021 ).

Kinder, bei denen eine Legasthenie diagnostiziert wurde, benötigen oft spezielle Lerntechniken, um ihre Leseschwierigkeiten effektiv zu bewältigen. Zur Diagnose gehört in der Regel die Durchführung von schriftlichen oder mündlichen Tests. Die Einbeziehung von Eye Tracking in diese Beurteilungen hilft dabei, eine visuelle Darstellung der wichtigsten Lesemerkmale zu erstellen, die es den Spezialisten ermöglicht, Leseschwierigkeiten frühzeitig im Lernprozess zu erkennen und anzugehen. Lesen Sie mehr über Eye Tracking-basierte Lösungen zur Beurteilung von Legasthenie, die in Zusammenarbeit mit Lexplore entwickelt wurden.

Eye Tracking hat sich als leistungsfähige Technologie erwiesen, mit der sich die Gesundheit des Gehirns in verschiedenen Lebensphasen nicht-invasiv beurteilen lässt. Vom Säuglings- bis zum Erwachsenenalter liefern Augenbewegungen wertvolle Erkenntnisse über neurologische Entwicklungsstörungen wie ADHS und Autismus sowie über altersbedingte Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer. Darüber hinaus hilft Eye Tracking bei der Diagnose spezifischer Lernschwierigkeiten wie Legasthenie, was seine Vielseitigkeit bei der Behandlung eines breiten Spektrums kognitiver Beeinträchtigungen unterstreicht.

Durch die Nutzung der komplexen Verbindung zwischen Augen und Gehirn revolutionieren Forscher und Fachleute des Gesundheitswesens die Früherkennung, Überwachung und Behandlungsbewertung von Hirnleistungsstörungen und verbessern so letztlich die Lebensqualität von Menschen weltweit.