ADHS anhand der Augenbewegungen zu diagnostizieren, könnte für überlastete Ärzte eine Hilfe sein
1. Augenbewegungsmuster sind ein wertvolles Instrument zur Diagnose von Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) sein könnten.
Mehrere Studien haben den Einsatz von Eye-Tracking-Technologie untersucht, um spezifische Augenbewegungsmerkmale zu identifizieren, die mit ADHS in Verbindung stehen.
Augenbewegungsmuster bei ADHS
Unwillkürliche Augenbewegungen
Forscher der Universität Tel Aviv fanden heraus, dass unwillkürliche Augenbewegungen ADHS genau diagnostizieren können. Ihre Studie zeigte, dass Personen mit ADHS eine höhere Anzahl von Mikrosakkaden (schnelle, kleine Augenbewegungen) und vermehrtes Blinzeln im Vergleich zu sich normal entwickelnden Personen aufwiesen.
Vorzeitige antizipatorische Augenbewegungen
Eine Zwillingsstudie entdeckte einen spezifischen Zusammenhang zwischen vorzeitigen antizipatorischen Augenbewegungen und unaufmerksamen Merkmalen von ADHS. Diese vorzeitigen Augenbewegungen korrelierten positiv mit unaufmerksamem Verhalten, selbst nach Kontrolle für hyperaktive Merkmale und andere Faktoren.
Okulomotorische Kontrolle
Kinder mit ADHS zeigen oft Veränderungen sowohl bei willkürlichen als auch bei reflexiven Augenbewegungen. Dazu gehören:
– Erhöhte Reaktionszeit bei Blickwechseln
– Höhere Variabilität der Reaktionszeit bei Blickwechseln
– Größere Alarmierungseffekte (verbesserte Leistung bei Warnhinweisen)
Eye-Tracking-Aufgaben zur ADHS-Diagnose
Mehrere Eye-Tracking-Aufgaben haben Potenzial gezeigt, Personen mit ADHS zu unterscheiden:
1. Antisakkaden-Aufgabe: Misst die Fähigkeit, reflexive Augenbewegungen zu unterdrücken.
2. Pro-Sakkaden-Aufgabe: Bewertet die Geschwindigkeit und Genauigkeit von Augenbewegungen zu einem Ziel.
3. Gedächtnisgesteuerte Sakkaden-Aufgabe: Bewertet das Arbeitsgedächtnis und die Reaktionshemmung.
4. Veränderungserkennungs-Aufgabe: Misst die Aufmerksamkeit für visuelle Details.
5. Stroop-Aufgabe: Bewertet kognitive Flexibilität und Hemmung.
Maschinelles Lernen und Eye-Tracking
Neuere Studien haben Techniken des maschinellen Lernens eingesetzt, um die ADHS-Diagnose mithilfe von Eye-Tracking-Daten zu verbessern:
– Ein Soft-Voting-Modell, das Extra-Tree- und Random-Forest-Klassifikatoren integriert, erreichte eine Genauigkeit von 76,3% bei der Identifizierung von ADHS allein anhand von Eye-Tracking-Merkmalen.
– Eine andere Studie fand heraus, dass die Integration von Eye-Tracking mit Continuous Performance Tests (CPTs) eine höhere diagnostische Genauigkeit (AUC 0,889) im Vergleich zur alleinigen Verwendung von CPTs (AUC 0,769) ergab.
Anwendungen in der realen Welt
Virtual-Reality (VR)-Umgebungen wurden verwendet, um Augenbewegungen in natürlicheren Umgebungen zu bewerten. Eine Studie, die ein VR-basiertes prospektives Gedächtnisspiel verwendete, fand heraus, dass Augenbewegungsmuster deutliche Gruppenunterschiede zwischen Kindern mit ADHS und sich normal entwickelnden Kontrollpersonen zeigten. Ein maschineller Lernklassifikator, der mit diesen Augenbewegungsdaten trainiert wurde, erreichte eine ausgezeichnete Diskriminierungsfähigkeit mit einer Fläche unter der Kurve von 0,92.
Fazit
Während die traditionelle ADHS-Diagnose stark auf subjektiven Symptomfragebögen beruht, bietet die Eye-Tracking-Technologie einen objektiveren Ansatz. Die Integration der Analyse von Augenbewegungen mit bestehenden diagnostischen Instrumenten verspricht, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von ADHS-Beurteilungen zu verbessern. Allerdings sind weitere Forschungen mit größeren Stichproben und unterschiedlichen Populationen erforderlich, um diese Ergebnisse zu validieren und standardisierte Protokolle für den klinischen Einsatz zu entwickeln.
2. Welche spezifischen Augenbewegungsmuster deuten am ehesten auf ADHS hin?
Mehrere Augenbewegungsmuster wurden als potenziell indikativ für ADHS identifiziert:
a. Unwillkürliche Augenbewegungen
Erhöhte Mikrosakkaden und Blinzeln
Personen mit ADHS zeigen eine höhere Anzahl von Mikrosakkaden (schnelle, kleine Augenbewegungen) und vermehrtes Blinzeln im Vergleich zu sich normal entwickelnden Personen.
b. Sakkaden-Anomalien
Langsamere und weniger präzise Sakkaden
Menschen mit ADHS neigen dazu, Folgendes zu zeigen:
– Erhöhte Reaktionszeit bei Blickwechseln
– Höhere Variabilität der Reaktionszeit bei Blickwechseln
– Weniger präzise Sakkaden
Vorzeitige antizipatorische Augenbewegungen
Es wurde ein spezifischer Zusammenhang zwischen vorzeitigen antizipatorischen Augenbewegungen und unaufmerksamen Merkmalen von ADHS gefunden.
c. Fixationsmuster
Kürzere Fixationszeiten
Personen mit ADHS zeigen kürzere Fixationszeiten während Eye-Tracking-Aufgaben.
Häufigere Fixationen
ADHS ist mit einer höheren Anzahl von Fixationen während visueller Aufgaben verbunden.
d. Aufgabenspezifische Muster
Leistung bei Antisakkaden-Aufgaben
Kinder mit ADHS zeigen:
– Mehr Richtungsfehler (Folgen exogener Hinweise anstatt Anweisungen)
– Längere Latenzzeit bei der Unterdrückung reflexiver Augenbewegungen
e. Gedächtnisgesteuerte Sakkaden-Aufgabe
Die ADHS-Gruppe zeigte:
– Größere Fehler
– Längere Latenzzeit bei der Ausführung memorierter Augenbewegungen
f. Fixationsaufgabe
Mehr Augenbewegungen während Aufgaben, die eine anhaltende visuelle Fixierung erfordern
g. Alarmierungseffekte
Verstärkte Reaktion auf Warnhinweise
Kinder mit ADHS zeigen größere Alarmierungseffekte, mit verbesserter Leistung bei Warnhinweisen.
Diese Augenbewegungsmuster spiegeln zugrunde liegende Defizite in Aufmerksamkeit, Hemmung und kognitiver Kontrolle wider, die charakteristisch für ADHS sind. Obwohl vielversprechend, ist es wichtig zu beachten, dass die Forschung noch andauert und diese Muster in Verbindung mit anderen diagnostischen Kriterien für ADHS betrachtet werden sollten.
3. Wie zuverlässig sind Augenbewegungstests bei der Diagnose von ADHS im Vergleich zu herkömmlichen Methoden?
Augenbewegungstests haben vielversprechende Ergebnisse bei der Diagnose von ADHS gezeigt und bieten potenzielle Vorteile gegenüber traditionellen Methoden. Ihre Zuverlässigkeit und klinische Nützlichkeit werden jedoch noch evaluiert. Hier ein Überblick über den aktuellen Stand der Augenbewegungstests für die ADHS-Diagnose:
a. Vorteile von Augenbewegungstests
Objektive Messung
Augenbewegungstests liefern objektive physiologische Marker für ADHS, die möglicherweise weniger anfällig für subjektive Interpretation sind als Verhaltensbeurteilungen. Diese Objektivität könnte die diagnostische Genauigkeit potenziell verbessern.
Neurobiologische Einblicke
Augenbewegungsmuster spiegeln zugrunde liegende neurobiologische Prozesse wider, die mit Aufmerksamkeit, Hemmung und kognitiver Kontrolle zusammenhängen, welche bei ADHS oft beeinträchtigt sind. Diese direkte Verbindung zur Gehirnfunktion könnte präzisere Einblicke in die Störung bieten.
b. Vergleichende Leistung
Genauigkeit im Vergleich zu traditionellen Methoden
Neuere Studien haben gezeigt, dass Augenbewegungstests vergleichbar oder sogar besser als traditionelle Continuous Performance Tests (CPTs) bei der Identifizierung von ADHS abschneiden können:
– Eine Studie mit maschinellem Lernen ergab, dass Eye-Tracking-Merkmale allein eine Genauigkeit von 76,3% bei der Identifizierung von ADHS erreichten, ohne signifikanten Unterschied in der Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Screening-Tools.
– Eine andere Studie berichtete, dass Eye-Tracking allein eine höhere Leistung (AUC: 0,856) im Vergleich zu CPTs allein (AUC: 0,769) zeigte.
Verbesserte diagnostische Präzision
Die Integration von Augenbewegungstests mit traditionellen Methoden könnte die Gesamtgenauigkeit der Diagnose verbessern:
– Die Kombination von Eye-Tracking mit CPTs ergab eine höhere Fläche unter der Kurve (AUC: 0,889) im Vergleich zur alleinigen Verwendung von CPTs (AUC: 0,769).
c. Einschränkungen und Überlegungen
Variabilität der Ergebnisse
Einige Studien haben eine schlechte Test-Retest-Reliabilität bei Augenbewegungsaufgaben berichtet, mit erheblicher Variabilität der Leistung über verschiedene Testperioden hinweg. Diese Inkonsistenz muss für eine breitere klinische Anwendung adressiert werden.
Bedarf an Standardisierung
Der Mangel an einem einheitlichen Aufgabenparadigma und die Heterogenität der Ergebnisse zwischen den Studien begrenzen die Verallgemeinerbarkeit der Erkenntnisse. Standardisierte Protokolle für Augenbewegungstests in der ADHS-Diagnose werden noch benötigt.
Stichprobengröße und Diversität
Viele Studien wurden mit begrenzten Stichprobengrößen durchgeführt, was möglicherweise die Robustheit ihrer Schlussfolgerungen beeinträchtigt. Größere und vielfältigere Studien sind erforderlich, um die Zuverlässigkeit von Augenbewegungstests über verschiedene Populationen hinweg zu validieren.
Fazit
Während Augenbewegungstests vielversprechend für die Diagnose von ADHS sind, wird ihre Zuverlässigkeit im Vergleich zu traditionellen Methoden noch etabliert. Sie bieten potenzielle Vorteile in Bezug auf Objektivität und neurobiologische Einblicke, aber weitere Forschung ist notwendig, um die Variabilität der Ergebnisse zu adressieren und standardisierte Protokolle zu etablieren. Die Integration von Augenbewegungstests mit bestehenden diagnostischen Instrumenten könnte den umfassendsten und genauesten Ansatz für die ADHS-Diagnose bieten.
4. Gibt es tragbare Geräte zur Verfolgung der Augenbewegungen bei der Diagnose von ADHS?
Ja, es gibt mehrere tragbare Geräte und Technologien zur Verfügung, die Augenbewegungen verfolgen und bei der ADHS-Diagnose helfen können:
a. Tablet-basierte Lösungen
KI-gestütztes Eye-Tracking auf Tablets
Forscher haben eine auf künstlicher Intelligenz basierende Eye-Tracking-Technologie entwickelt, die auf einem Standard-Tablet implementiert werden kann:
– Verwendet ein Convolutional Neural Network-Modell zur Vorhersage des Blickverhaltens bei niedriger Auflösung und Abtastrate
– Kann zuverlässig Augenbewegungen von sich normal entwickelnden Kindern von denen mit ADHS unterscheiden
– Benötigt nur ein Tablet ohne zusätzliche Sensoren oder Geräte
– Zeichnet Augenbewegungen, Blickrichtung und Kopfpositionen mit 30 Hz auf
– Erreicht eine Genauigkeit von 2 cm basierend auf dem durchschnittlichen euklidischen Abstandsfehler vom tatsächlichen Fixationsort
b. Smartphone-Anwendungen
SeeMe Mobile
Ein spielbasierter Aufmerksamkeitstest für ADHS, entwickelt für Mobiltelefone:
– Nutzt maschinelles Lernen, um den Test an individuelle Benutzer anzupassen
– Greift auf die eingebaute Kamera des Geräts zu, um Mikro-Kopf- und Augenbewegungen zu verfolgen
– Benutzer interagieren mit Aufgaben auf dem Bildschirm, während visuelle und auditive Ablenkungen eingeführt werden
– Liefert ein Bildschirmprofil, das auf das Vorhandensein von Aufmerksamkeitsdefiziten hinweist
– Bietet zusätzliche Funktionen wie Zugang zu relevanten Apps und maßgeschneiderte Empfehlungen
c. Spezialisierte tragbare Geräte
RightEye
Ein tragbares Eye-Tracking-Softwaresystem:
– Verwendet ein Gerät ähnlich einem All-in-One-Computer
– Kann subtile Sehprobleme im Zusammenhang mit Gehirnerschütterungen und anderen neurologischen Problemen erkennen
– Verfolgt jedes Auge unabhängig in Echtzeit
– Generiert leicht verständliche Ergebnisblätter, die Augenbewegungen und Abweichungen von der Baseline anzeigen
– Benötigt etwa 5 Minuten für einen grundlegenden Dynamic Vision Report
d. Webcam-basierte Lösungen
NeuroGaze
Eine Website, die ADHS-Screening mit einer Standard-Webcam anbietet:
– Nutzt Eye-Tracking-Software für mehrere Tests
– Beinhaltet einen visuellen Aufmerksamkeits-Go/No-Go-Test und einen kontinuierlichen Inhibitions-CPT (Continuous Performance Test)
– Zielt darauf ab, eine nicht-intensive und zugängliche Möglichkeit zum Screening auf ADHS zu bieten
Diese tragbaren Lösungen bieten vielversprechende Alternativen zu traditionellen ADHS-Diagnosemethoden und machen das Screening potenziell zugänglicher und effizienter. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Werkzeuge, obwohl sie Potenzial zeigen, noch in der Entwicklung und Validierung sind. Eine umfassende ADHS-Diagnose sollte immer eine gründliche Bewertung durch qualifizierte Gesundheitsfachkräfte beinhalten.
