Порушення зорового сприйняття
Першою причиною осцилопсії є втрата вестибуло-окулярного рефлексу, внаслідок чого хворий не може стабілізувати сітчастий образ під час руху голови. Осциляція голови з частотою до 1 Гц навіть у хворих з повною втратою вестибулярної функції, напірмер, в результаті стрептоміцинової інтоксикації, не викликає осцилопсії, оскільки продовжують функціонувати інші системи, зокрема система, що забезпечує стежать руху очей. Однак при частоті осциляції голови вище 1 Гц за стабілізацію погляду на сітківці відповідає лише вестибулоокулярний рефлекс; активність інших сенсорних рецепторів (наприклад, механорецепторів шиї) виявляється для цього недостатньою. Оскільки при ходьбі голова коливається частотою від 1 до 8 Гц, то хворі з втраченим вестибулоокулярним рефлексом відчувають у цей час розмазаність або тремтіння навколишнього середовища. Осцилопсія легко може бути виявлена при імпульсному обертанні хворого в темряві. Крім того, у таких хворих порушено периферичний зір, а калорічна проба виявляє втрату канальної функції.
Другою причиною осцилопсії є гіперактивність вестибулоокулярного рефлексу при центральних порушеннях, які зазвичай захоплюють мозок. Ця гіперактивність, спричинена гальмуванням вестибулярних ядер, призводить до непропорційно великим рухам очей під час прискорення руху голови. Осцилопсія у таких хворих може бути виявлена на картинці електрокоагулограми при похитування голови. Система стежать рухів очей через недостатню підтримку її з боку ураженого мозочка виявляється нездатноюпротистояти гіперактивності рефлексу. Так, наприклад, якщо похитувати голову хворого, який фіксував погляд на кінчику шпателя, затиснутого між зубами, то у нього виявляється повільний ністагм. У здорової людини в цій пробі ністагм з'являється при низькоамплітудних коливаннях голови з частотою, що перевищує 1 Гц, тоді як у хворих з ураженнями мозочка ністагм з'являється при більш низькій частоті коливань голови. У хворих з осцилопсією відсутнє також придушення калорічної відповіді у освітленій кімнаті.
Існують і інші види осцилопсії, включаючи осцилопсії коркового та мезенцефалічного походження, проте патофізіологія їх невідома. Однією з досить рідкісних причин осцилопсії є набутий маятникоподібний ністагм. Цей ністагм зустрічається при різних патологічних станах, але найчастіше він проявляється при множинному склерозі. Висуваються припущення, що причиною маятникоподібного ністагму можуть бути ураження глибоких ядер мозочка.