Visual scan paths in first-episode schizophrenia and cannabis-induced psychosis

Visual scan paths in first-episode schizophrenia and cannabis-induced psychosis

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J Psychiatry Neurosci 2007;32(4):267-74

Abstract

Philip J. Benson, PhD; Ute Leonards, PhD; Robert M. Lothian, PhD; David M. St. Clair, MD, PhD; Marco C.G. Merlo, MD

Benson — School of Psychology, College of Life Sciences and Medicine, King’s College, University of Aberdeen, Aberdeen, UK; Leonards — Divisions of Neuropsychiatry and Psychiatry, University Hospitals of Geneva, Geneva, Switzerland and the Department of Experimental Psychology, University of Bristol, Bristol, UK; Lothian — School of Computing, The Robert Gordon University, Aberdeen, UK; St. Clair — Department of Mental Health, Institute of Medical Sciences, Medical School, University of Aberdeen, UK; Merlo — Early Psychosis Unit (JADE), Department of Psychiatry, University Hospitals of Geneva, Geneva, Switzerland

Abstract

Objective: Patterns of successive saccades and fixations (scan paths) that are made while viewing images are often spatially restricted in schizophrenia, but the relation with cannabis-induced psychosis has not been examined. We used higher-order statistical methods to examine spatiotemporal characteristics of scan paths to determine whether viewing behaviour was distinguishable on a continuum.
Methods: Patients with early acute first-episode paranoid schizophrenia (SCH; n = 11), cannabis-induced psychosis (CIP; n = 6) and unaffected control subjects (n = 22) undertook a task requiring free viewing of facial, fractal and landscape images for 5 seconds while their eye movements were recorded. Frequencies and distributions of saccades and fixations were calculated in relation to image regions examined during each trial.
Results: Findings were independent of image category, indicating generalized scanning deficits. Compared with control subjects, patients with SCH and CIP made fewer saccades and fewer fixations of longer duration. In turn, the spatial distribution of fixations in CIP patients was more clustered than in SCH and control subjects. The diversity of features fixated in subjects with CIP was also lower than in SCH patients and control subjects.
Conclusion: A continuous approach to characterizing scan path changes in different phenotypes suggests that CIP shares some of the abnormalities of SCH but can be distinguished with measures that are sensitive to cognitive strategies active or inhibited during visual exploration.

Résumé

Objectif : Les tracés de saccades et fixations successives (axes de balayage) effectués lorsqu’on visualise des images sont souvent limités dans l’espace dans la schizophrénie, mais on n’a pas étudié le lien avec la psychose provoquée par le cannabis. Nous avons utilisé des méthodes statistiques d’ordre élevé pour examiner les caractéristiques spatiotemporelles des axes de balayage afin de déterminer s’il est possible de distinguer un comportement de visualisation dans un continuum.
Méthodes : Des patients atteints d’une schizophrénie paranoïaque constituant un premier épisode aigu précoce (SCH; n = 11), des sujets atteints d’une psychose provoquée par le cannabis (PPC; n = 6) et des sujets témoins non affectés (n = 22) ont entrepris une tâche les obligeant à regarder librement des images faciales, fractales et panoramiques pendant cinq secondes pendant que l’on enregistrait le mouvement de leurs yeux. On a calculé les fréquences et les distributions des saccades et des fixations par rapport aux régions de l’image regardées au cours de chaque essai.
Résultats : Les résultats n’avaient aucun lien avec les catégories d’images, ce qui indique des déficits généralisés du balayage. Comparativement aux sujets témoins, les patients atteints de SCH et de PPC ont fait moins de saccades et moins de fixations de plus longue durée. En retour, la distribution spatiale des fixations chez les patients atteints de PPC était plus regroupée que chez les sujets atteints de SCH et les sujets témoins. La diversité des caractéristiques fixées chez les sujets atteints de PPC était aussi moins grande que chez les patients atteints de SCH et chez les sujets témoins.
Conclusion : Une approche continue de la caractérisation des changements des axes de balayage chez différents phénotypes indique que la PPC présente quelques-unes des anomalies de la SCH, mais qu’il est possible de les distinguer au moyen de méthodes de mesure sensibles aux stratégies cognitives actives ou inhibées au cours de l’exploration visuelle.


Medical subject headings: schizophrenia; cannabis; principal component analysis.

Competing interests: None declared.

Submitted Jun. 30, 2006; Revised Oct. 28, 2006; Dec. 20, 2006; Accepted Dec. 26, 2006

Correspondence to: Dr. Philip J. Benson, School of Psychology, College of Life Sciences and Medicine, King’s College, University of Aberdeen AB 24 2UB, UK; fax +44-1224-273426; philip.benson@abdn.ac.uk