Vestibulo-ocular responses in man during sleepReponses oculo-vestibulaires chez l'homme au cours du sommeil

https://doi.org/10.1016/0013-4694(72)90226-XGet rights and content

Abstract

The vestibulo-ocular response of human subjects to prolonged oscillatory rotational stimulation has been investigated during various stages of sleep and arousal. Five stages of oculomotor response are described as follows: Stage I: Awake and alert but with eyes shut yields normal compensatory nystagmus. Stage II: Drowsy or light sleep radically changes the response to one which is devoid of sharp saccades and is 90–180° phase shifted relative to that required for compensation. Stage III: A deeper level of sleep abolishes any correlated response, leaving only large, uncorrelated wandering eye movements. Stage IV: Subsequently the original correlated response, but without saccades, returns, superimposed on wandering eye movements. Stage V: In deep sleep all responses virtually disappear. It is proposed that these effects could be accounted for first by desynchronization of saccadic hurst activity in oculomotor neurons and then by preferential suppression of the resulting degraded, or smoothed “saccadic” signal relative to the primary compensatory one. Eventually in deep sleep suppression of both signals would lead to Stage V. It is shown that appropriate modification of a previously described model of the vestibulo-ocular system of the cat can simulate the major findings on this basis. Rapid eye movement phase of sleep was not observed during the continuous oscillatory stimulus.

Résumé

La réponse oculo-vestbulaire à une stimulation rotatoire oscillatoire prolongée a été étudiée chez l'homme au cours des différents stades du sommeil et de la veille. Cinq stades de réponses oculo-motrices sont décrits: Stade I: A l'état de veille et d'alerte, mais les yeux fermés, nystagmus compensatoire normal. Stade II: L'état d'endormissement ou de sommeil léger change radicalement la réponse qui devient exempte de saccades abruptes et dont la phase varie de 90–180° par rapport à celle qui est nécessaire à la compensation. Stade III: Un niveau plus profond de sommeil abolit toute réponse liée au stimulus, ne laissant que de grands mouvements oculaires d'errance, sans relation avec la stimulation. Stade IV: Ultérieurement, la réponse originelle liée à la stimulation revient, mais sans saccades, superposée aux mouvements oculaires d'errance. Stade V: Dans le sommeil profond, toutes les réponses disparaissent virtuellement. Les auteurs suggèrent que ces effets puissent être expliqués, tout d'abord par la désynchronisation de l'activité saccadique en bouffées dans les neurones oculo-moteurs, ensuite par des suppressions préférentielles du signal “saccade” dégradé ou amorti par rapport au signal compensatoire primaire. Finalement, dans le sommeil profond, la suppression des deux signaux entraînerait le Stade V. Il est démontré qu'une modification appropriée d'un modèle antérieurement décrit du systéme oculo-vestibulaire du chat puisse simuler les principales données obtenues sur cette base. La phase de mouvements oculaires rapides du sommeil n'a pas été observée au cours de la stimulation oscillatoire continue.

References (23)

  • G. Horcholle-Bossavit et al.

    Phénomènes synaptiques du nystagmus

    Exp. Brain Res.

    (1969)
  • Cited by (0)

    Supported by Canadian Defence Research Board Grants in Aid of Research Nos. 9910-37 and 9310-92.

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    Present address: Electrotechnical Laboratory, Tokyo, Japan.

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