Features of oculomotor activity (eye movement) in patients with schizophrenia in recognizing essential signs using the example of the "Exclusion of the 4th superfluous" technique

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The research is devoted to the study of the specifics of oculomotor activity of patients with schizophrenia when solving the cognitive task of searching for common (similar) signs in 4 stimulus images and, on this basis, the exclusion of 1 superfluous object on the cards of the "Exclusion of the 4th superfluous" technique. Oculomotor activity is a reliable biomarker of both conscious and unconscious cognitive processes, and eye movement patterns serve as a quantitative (objective) characteristic of the process of perception, attention and thinking in real time. When solving cognitive tasks, the subject of study was the mental processes of patients with schizophrenia: comparison, classification, generalization, abstraction, which were revealed in the responses of patients in the "Exclusion of the fourth superfluous" technique. The respondents' answers were analyzed depending on the level of generalization: by categorical and functional criteria, by specific situational criteria, and latent criteria. To assess the characteristics of oculomotor activity, the AI tracker method was used using a hardware and software complex for contactless registration of human oculomotor activity. To assess the characteristics of mental activity, the “Exclusion of the fourth superfluous" technique was used. Patients with schizophrenia demonstrate difficulties in the recognition process, there is an emphasis on individual parts of the image, as well as: chaotic movements of the gaze between objects and their details. This indicates the need for a longer time period for image recognition, as well as difficulties in analyzing and identifying common essential features of objects (images), as a result of which schizophrenia patients carry out mental generalization operations based on a variety of, more often insignificant and latent signs, which is reflected in making the "wrong" decision. The study of eye movement during the solution of such mental tasks has shown that the characteristics of the gaze during the search for common features reflect the mental acts of comparison and generalization of essential features and can provide objective information about the difficulties and violations of the produced. As a result of the study, it was concluded that the features of oculomotor activity in patients with schizophrenia are closely related to disorders of cognitive processing of visual information at early levels of the thought process. Eye movements in solving cognitive tasks accompany the mental process of searching and selecting significant features from the general background of diverse visual information and reflect the difficulties of its selection.

References

  1. Абрамов В.А., Путятин Г.Г., Абрамов А.В. Психический дефект при шизофрении и проблема госпитализма // Психиатрия и медицинская психология. № 1 (18), 2008. С. 101-116.
  2. Ананьева К. И., Барабанщиков В. А., Харитонов А. Н. Эксперимент в психофизике и психологии восприятия. М: Институт психологии РАН, 2010. 165 с.
  3. Барабанщиков В. А., Жегалло А. В. Айтрекинг. Методы регистрации движений глаз в психологических исследованиях и практике. М.: Когито-Центр, 2014. 128 с.
  4. Барабанщиков В. А. Окуломоторные структуры восприятия. М: Институт психологии РАН, 1997. 384 с.
  5. Блейхер В.М., Крук И.В., Боков С.Н. Клиническая патопсихология: руководство для врачей и клинических психологов. М: Московский психолого-социальный институт, 2009. 624 с.
  6. Бутенко В. В. Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы IV Международной научной конференции. СПб.: Свое издательство, 2016. С. 1-6.
  7. Владимиров А. Д. Методы исследования движений глаз. М.: МГУ, 1972. 99 с.
  8. Горьковая И.А. Основные направления исследований в патопсихологии /Известия Российского Государственного Педагогического университета им. А.И.Герцена, № 139, Спб: РГПУ им. А.И.Герцена, 2011, с. 21-26.
  9. Гурович И.Я., Шмуклер А.Б., Магомедова М.В. Соотношение нейрокогнитивного дефицита и социального функционирования у больных шизофренией и шизоаффективными расстройствами на различных этапах заболевания // Социальная и клиническая психиатрия. №4, 2001, с. 31-35.
  10. Зейгарник Б.Ф. Патопсихология. 3-е изд. М: Академия, 2005. 208 с.
  11. Зотов М.В. Когнитивные нарушения и возможности их компенсации у больных шизофренией с различной степенью выраженности дефекта // Дисс. канд.псих.наук. Спб, 1999. 182 с.
  12. Иванов М.В., Незнанов Н.Г. Негативные и когнитивные расстройства при эндогенных психозах: диагностика, клиника, терапия. Спб: Изд.НИПНИ им.В.М.Бехтерева, 2008. 288 с.
  13. Исаева Е.Р., Лебедева Г.Г. Сравнительный анализ отечественного и зарубежного подходов к изучению когнитивных процессов у пациентов с шизофренией/ Диагностика в медицинской (клинической психологии): современное состояние и перспективы. Научное издание. Коллективная монография, под ред. Н.В.Зверевой, И.Ф.Рощиной. М.: ООО «Сам Полиграфист». 2016. С. 65-81.
  14. Зейгарник Б. В. Патология мышления. М.: МГУ, 2005. 380 с.
  15. Исаева, Е. Р., Трегубенко, И. А., Мухитова, Ю. В., Шошина, И. И. Функциональное состояние магно- и парвоцеллюлярных нейронных систем и когнитивные нарушения при шизофрении на разных этапах заболевания. Российский психологический журнал, 18(1), 74-90. 2021. DOI: https://doi.org/10.21702/rpj.2021.1.6
  16. Исаева Е.Р., Трегубенко И.А. , Мухитова Ю.В., Шошина И.И Контрастная чувствительность зрительной системы и когнитивные функции при шизофрении и депрессии / Физиология человека, 2021. Т. 47, № 5. С. 1-13.
  17. Кабанов М. М. Реабилитация психически больных. М.: Медицина, 1985. 216 с.
  18. Критская В.П., Мелешко Т.К. Патопсихология шизофрении. М: «Институт психологии РАН». 2015. 389 с.
  19. Критская В. П., Мелешко Т. К., Поляков Ю. Ф. Патология психической деятельности при шизофрении. Мотивация, общение, познание. М.: МГУ, 1991. 256 с.
  20. Литвинцев С.В., Ершов Б.Б., Колчев А.И., Колчев С.А. Нейропсихология когнитивного дефекта и когнитивных расстройств у больных шизофренией позднего возраста / С. В. Литвинцев, Б. Б. Ершов, А. И. Колчев, С. А. Колчев / Клиническая психология: Итоги. Проблемы. Перспективы. Сб. материалов Всероссийской научно- практической конференции с международным участием (27-28 апреля 2010 г.). – СПб, 2010. – С. 151-156.
  21. Мухитова Ю.В., Исаева Е.Р., Трегубенко И.А., Шошина И.И., Ханько А.В., Лиманкин О.В. Особенности взаимодействия когнитивных функций с работой магноцеллюлярной и парвоцеллюлярной нейронных систем у больных шизофренией и больных с эндогенной депрессией// Клиническая и специальная психология 2021. Том 10. № 4. С. 93-117. doi: 10.17759/cpse.2021100405
  22. Плотников В. В., Плотников Д. В. Познавательная деятельность при различных типах течения шизофрении // Социальная и клиническая психиатрия. 2018. Т. 28. № 1. С. 22-28.
  23. Поляков Ю.Ф. Патология познавательных процессов / Шизофрения: мультидисциплинарное исследование, под ред. Снежневского А.В., М: Медицина, 1972. 399 с.
  24. Рубинштейн С.Я. Экспериментальные методы патопсихологии и опыт применения их в клинике. Практическое руководство. М: Апрель – Пресс, 2004.
  25. Саркисян Г.Р., Гурович И.Я, Киф Р.С. Нормативные данные для российской популяции и стандартизация шкалы ≪Краткая оценка когнитивных функций у пациентов с шизофренией≫ (BACS) // Социальная и клиническая психиатрия. Том 20 Выпуск 3 Москва 2010 С. 13-19.
  26. Скрипка Е. Ю. Исследования нарушений познавательных процессов при шизофрении в клинической психологии // Молодой ученый. 2011. Т. 2. № 11 (34). С. 107-110.
  27. Ткаченко А. А., Демидова Л. Ю., Бабичева Н. В. Окуломоторная активность как показатель нарушения восприятия и программирования у лиц с шизотипическим расстройством // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2018. № 118(6). С. 50-57.
  28. Ярбус А. Л. Роль движений глаз в процессе зрения. М.: Наука, 1965. 167 с.
  29. Almubark, I., Chang, L.-C., Shattuck, K. F., Nguyen, T., Turner, R. S., and Jiang, X. (2020). A 5-min Cognitive Task With Deep Learning Accurately Detects Early Alzheimer’s Disease. Front. Aging Neurosci. 12:603179. doi: 10.3389/fnagi.2020.603179
  30. Beedie S. A., Benson P. J., Giegling I. Smooth pursuit and visual scanpaths: Independence of two candidate oculomotor risk markers for schizophrenia // World J. Biol. Psychiatry. 2012. Vol. 13. P. 200-210.
  31. Beedie, S. A., St.Clair, D. M., and Benson, P. J. (2011). Atypical scanpaths in schizophrenia: evidence of a trait- or state-dependent phenomenon? J. Psychiatry Neurosci. 36, 150-164. doi: 10.1503/jpn.090169
  32. Bell, L., Vogt, J., Willemse, C., Routledge, T., Butler, L. T., and Sakaki, M. (2018). Beyond self-report: a review of physiological and neuroscientific methods to investigate consumer behavior. Front. Psychol. 9:1655. doi: 10.3389/fpsyg.2018.01655
  33. Bryson G. B. Initial and final work performance in schizophrenia. Cognitive and symptoms predictions // J. Nerv. Ment. Dis. 2001. Vol. 191. P. 87-92.
  34. Connors, B. L., Rende, R., and Colton, T. J. (2016). Beyond self-report: emerging methods for capturing individual differences in decision-making process. Front. Psychol. 7:1-5. doi: 10.3389/fpsyg.2016.00312
  35. Daglas, R., Yücel, M., Cotton, S., Allott, K., Hetrick, S., and Berk, M. (2015). Cognitive impairment in first-episode mania: a systematic review of the evidence in the acute and remission phases of the illness. Int. J. Bipolar Disord. 3:9. doi: 10.1186/s40345-015-0024-2
  36. Fujioka, T., Inohara, K., Okamoto, Y., Masuya, Y., Ishitobi, M., Saito, D. N., et al. (2016). Gazefinder as a clinical supplementary tool for discriminating between autism spectrum disorder and typical development in male adolescents and adults. Mol. Autism. 7:19. doi: 10.1186/s13229-016-0083-y
  37. Global visual scanning abnormalities in schizophrenia and bipolar disorder / Bestelmeyer P. E. G., Tatler B. W., Phillips L. H., Fraser G., Benson P. J., Clair St. // Schizophrenia Research. 2006. Vol. 87. P. 212-222.
  38. Green M.F. Neurocognitive deficits and functional outcome in schizophrenia / M. F. Green, R. S. Kern, D. L. Braff, J. Mintz // Schizophrenia Bull, 2000. Vol. 26. P. 119-136.
  39. Kim C. K., Kim S. H., Choe B. M. Symptoms and cognitive function in chronic schizophrenia: 6 Months Follow-up Study // Sleep Medicine and Psychophysiology. 2004. Vol. 11. Р. 44-49.
  40. Kim, J., Park, S., and Blake, R. (2011). Perception of Biological Motion in Schizophrenia and Healthy Individuals: a Behavioral and Fmri Study. PLoS One 6:e19971. doi: 10.1371/journal.pone.0019971
  41. Lee K. H, Williams L. M. Eye movement dysfunction as a biological marker of risk for schizophrenia // The Australian and New Zealand journal of psychiatry. 2000. Vol. 34. Р. 91-100.
  42. Li, J., Zhong, Y., Han, J., Ouyang, G., Li, X., and Liu, H. (2020b). Classifying ASD children with LSTM based on raw videos. Neurocomputing 390, 226–238. doi: 10.1016/j.neucom.2019.05.106
  43. Minassian A., Granholm E., Verney S. Visual scanning deficits in schizophrenia and their relationship to executive functioning impairment // Schizophr. Res. 2005. Vol. 74. P. 69-79.
  44. Morita K., Miura K., Fujimoto M. Eye movement as a biomarker of schizophrenia: Using an integrated eye movement score // Psychiatr. Clin. Neurosci. 2017. Vol. 71. P. 104-114.
  45. Neurocognitive function in schizophrenia at a 10 Year Follow-up. A prelminlaty investigation / M. M. Kutz, I. C. Selter, I. K. Ferrnand et al. // CNS Spectr, 2005. Vol. 10. P. 277-280.
  46. Nuechterlein K. H., Dawson M. E., Green, M. F. Information-processing abnormalities as neuropsychological vulnerability indicators for schizophrenia // Acta Psychiatrica Scandinavica. 2006. Vol. 384. P. 71-79.
  47. Nyoni, T., and Bonga, W. G. (2017). Neuromarketing: no brain. No Gain! J. Econ. Financ. 2, 17-29.
  48. Pop, N., Al, Dabija, D. C., and Iorga, A. M. (2014). Ethical responsibility of neuromarketing companies in harnessing the market research - A global exploratory approach. Amfiteatru Econ. 16, 26-40.
  49. Rutkowski, T. M., Abe, M. S., Koculak, M., and Otake-Matsuura, M. (2020). “Classifying Mild Cognitive Impairment from Behavioral Responses in Emotional Arousal and Valence Evaluation Task - AI Approach for Early Dementia Biomarker in Aging Societies - AI A,” in Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS. (United States: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc). doi: 10.1109/EMBC44109.2020.917580
  50. Scholl, J., and Klein-Flügge, M. (2018). Understanding psychiatric disorder by capturing ecologically relevant features of learning and decision-making. Behav. Brain Res. 355, 56-75. doi: 10.1016/j.bbr.2017.09.050
  51. Shiino, T., Miura, K., Fujimoto, M., Kudo, N., Yamamori, H., Yasuda, Y., et al. (2020). Comparison of eye movements in schizophrenia and autism spectrum disorder. Neuropsychopharmacol. Rep. 40, 92-95. doi: 10.1002/npr2.v40.1
  52. Sereno, A. B., Holzman, P. S. Express Saccades and Smooth Pursuit Eye Movement Function in Schizophrenic, Affective Disorder, and Normal Subjects // Journal of Cognitive Neuroscience. 1993. Vol. 5. Р. 303-316.
  53. Social cognition and neurocognition as independent domains in psychosis / S. Van Hooren [et al.] // Schizophr. Res. 2008. Vol. 103. P. 257-265.
  54. Thakkar K. N., Diwadkar V. A., Rolfs M. Oculomotor prediction: A window into the psychotic mind // Trends Cog. Sci. 2017. Vol. 21. P. 344-356.
  55. Türkan, B. N., Amado, S., Ercan, E. S., and Perçinel, I. (2016). Comparison of change detection performance and visual search patterns among children with/without ADHD: evidence from eye movements. Res. Dev. Disabil. 4, 205-215. doi: 10.1016/j.ridd.2015.12.002
  56. Velligan D. I. Executive function in schizophrenia / D.I. Velligan, C.C. Bow-Thomas // Sem Clin Neuropsychiatry, 1999. Vol. 4. P. 24-33.
  57. Wass, S.V., Smith, T.J. & Johnson, M.H. Parsing eye-tracking data of variable quality to provide accurate fixation duration estimates in infants and adults. Behav Res 45, 229-250 (2013). doi: 10.3758/s13428-012-0245-6
  58. Wolf, A., Ueda, K., and Hirano, Y. (2021). Recent updates of eye movement abnormalities in patients with schizophrenia: a scoping review. Psychiatry Clin. Neurosci. 75, 82-100. doi: 10.1111/pcn.13188
  59. Yahata, N., Kasai, K., and Kawato, M. (2017). Computational neuroscience approach to biomarkers and treatments for mental disorders. Psychiatry Clin. Neurosci. 71, 215-237. doi: 10.1111/pcn.12502
  60. Zaltman, G. (2003). How Customers Think: essential Insights into the Mind of the Market, 1st Edn. United States: Harvard Business School Press.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).