При некоторых формах врожденной органической патологии головного мозга отмечается неспособность к произвольным боковым движениям глаз — при попытке компенсаторного поворота головы глаза насильственно поворачиваются в противоположном направлении, движения глаз по вертикали остаются неизменными. Эти признаки составляют синдром Когана (синоним — «врожденная частичная глазодвигательная атаксия»).
У больных с истерической слепотой при пассивном повороте головы глазные яблоки плавно смещаются в противоположную сторону, и зрачки остаются фиксированными на лице врача — симптом «фиксации взора».
При энцефалитах, болезни Паркинсона, паркинсонизме вследствие лечения нейролептиками, синдроме Мерсье-1 отмечается тонический спазм глазодвигательных мышц, вызывающий сочетанное отклонение глаз — глазодвигательный криз. Одним из симптомов шизотаксии, то есть скрытого носительства генов шизофрении, является наличие толчкообразных движений глазных яблок при рассматривании движущегося маятника.