Dynamic Visual Tests te identificeren en te kwantificeren Visual schade en herstel Na Demyelinisatie in optische neuritis Patiënten

Summary

Object Van Motion (OFM) en-tijd beperkte stereo protocollen zijn gevoelig instrumenten om monoculaire en binoculaire dynamische tekorten visuele functie, die uniek zijn aangetast bij neuritis optica patiënten te identificeren. Bovendien kunnen deze proeven worden gebruikt als kwantitatieve invasieve instrumenten voor zover van myelinisatie langs visuele paden beoordelen.

Abstract

Om optische neuritis patiënten te volgen en de effectiviteit van de behandeling te evalueren, is een handige, nauwkeurige en kwantificeerbare instrument nodig om veranderingen in myelinisatie op het centrale zenuwstelsel (CZS) te beoordelen. Echter, standaardafmetingen, zoals routinematige visuele tests en MRI, zijn niet gevoelig genoeg voor dit doel. We presenteren twee visuele testen aanpakken dynamische monoculaire en binoculaire functies die nauw kunnen aansluiten bij de omvang van de myelinisatie langs visuele paden. Deze omvatten Object Van Motion (OFM) extractie en-tijd beperkt stereo protocollen. In het OSM test een reeks stippen samen een object door het bewegen van de punten in het beeld rechts terwijl u de punten buiten het beeld naar links of omgekeerd. De puntpatroon genereert een gecamoufleerd object dat niet kan worden gedetecteerd wanneer de punten stilstaan ​​of bewegen als een geheel. Belangrijk, object herkenning is sterk afhankelijk van de waarneming van beweging. In de Time-constrainedStereo-protocol, zijn ruimtelijk ongelijksoortige beelden gepresenteerd voor een beperkte tijdsduur, uitdagende binoculair 3-dimensionale integratie in de tijd. Beide tests zijn geschikt voor klinisch gebruik en bieden een eenvoudige, maar krachtige manier om processen van demyelinisatie en remyelinisatie langs visuele pathways identificeren en te kwantificeren. Deze protocollen kunnen efficiënt op te sporen en te volgen optische neuritis en multiple sclerose patiënten.

In het diagnostisch proces, kan deze protocollen visuele tekorten die niet kunnen worden geïdentificeerd met behulp van huidige standaard visuele metingen onthullen. Bovendien zijn deze protocollen gevoelig identificeren basis van de nog onverklaarde aanhoudende visuele klachten van patiënten na herstel van de gezichtsscherpte. In de longitudinale follow up Natuurlijk kan de protocollen worden gebruikt als een gevoelige marker van demyeliniserende en remyelinisatie processen langs de tijd. Deze protocollen kunnen ook worden gebruikt om de doeltreffendheid van de huidige en evoluerende therapeutische s evaluerentrategies, gericht myelinisatie van het CZS.

Introduction

Neuritis optica als een model voor het bijhouden weefseldegeneratie en reparatie

Multiple sclerose (MS) is een chronische inflammatoire neurodegeneratieve aandoening van het centrale zenuwstelsel (CZS) en is de belangrijkste oorzaak van niet-traumatische neurologische invaliditeit bij jonge volwassenen in ontwikkelde landen. Demyelinisatie wordt beschouwd als de meest karakteristieke histopathologische kenmerk van MS. Recente studies hebben echter aangetoond dat MS een neurodegeneratieve aandoening met vroeg neuroaxonal schade ^1-3.

Optische neuritis (ON), ontsteking van de oogzenuw, is het symptoom in 20% van MS-patiënten en tenminste 50% van die lijden aan MS ervaring ten minste een episode van AAN tijdens hun leven ^4. In tegenstelling tot andere locaties van MS-laesies die niet altijd correleren met de klinische verschijnselen, demyeliniserende episode van de oogzenuw meestal resulteert in opvallende manifestatie van acute visuele verlies. Gezien de comorbiditeit met MS en zijn prominente klinische kenmerken, ON biedt een unieke gelegenheid voor het volgen weefseldegeneratie en reparatie en de gevolgen daarvan in een MS laesie.

De behoefte aan verbeterde werkwijzen voor het volgen weefsel degeneratie en herstel in vivo

Pathologische studies in MS impliceren demyelinisatie als een belangrijke oorzaak van de axonale doorsnijding en de daaropvolgende axonale degeneratie. Remyelination kan verhinderen gedemyeliniseerde axonen ontaarden; evenwel effectief remyelinisatie beperkt als gevolg van herhaalde aanvallen. Daarom worden de huidige en in ontwikkeling neuroprotectieve en regeneratieve therapeutische strategieën in MS gericht om nieuwe aanslagen te voorkomen en remyelination processen te bevorderen in het CZS ^5.

Om volgen neuritis optica patiënten en de doeltreffendheid van de behandeling te evalueren, wordt een fijn instrument om veranderingen in myelinisatie in het CZS kwantificeren vereist. De standard metingen, inclusief routine visueel onderzoek en MRI, zijn niet gevoelig genoeg voor dit doel. Routine visuele testen (dwz. Gezichtsscherpte, contrastgevoeligheid, visuele velden, en kleurwaarneming) kunnen gevallen van verminderde inbreng projectie langs de visuele paden te onthullen, maar zijn ongevoelig voor vertraagde projectie prijzen, dat is de rol van de gedemyeliniseerde vezels ^6,7 identificeren . T2 hyperintenseletsels, die het kenmerk van de ziekte het gevolg zijn van resterende mengsel van oedeem, ontsteking, demyelinisatie en axonaal verlies gliosis en kan dus geen onderscheid tussen demyelinisatie en andere hersenen pathologieën. Verder wordt standaard MRI ontworpen om kwalitatieve weefsel contrast onthullen. Hoewel deze zijn geschikt voor het identificeren van de locatie van ongebruikelijke weefsel, ze zijn onvoldoende om weefsel eigenschappen kwantitatief te beoordelen.

Dynamische visuele tests kunnen worden gebruikt als markers van demyelinisatie en remyelinisatie

Wij pleitendie dynamische visuele functies zijn meer geschikt dan statische functies op veranderingen in projectie latencies identificeren en te kwantificeren langs de visuele paden. Hoewel voltooiing van statische en dynamische visuele functies vereist voldoende hoeveelheid visuele input projectie enige dynamische visuele functies afhankelijk projectie bekijken. Oogzenuw demyelinisatie kan dus van invloed op de dynamische in plaats van statische visuele functies, wat impliceert de noodzaak van een snelle overdracht van visuele input om beweging waar te nemen.

We hebben twee gedragstaken ontwikkeld om monoculaire en binoculaire visuele functies die nauw kunnen associëren met projectie latencies langs de visuele wegen te beoordelen. Deze omvatten Object Van Motion (OFM) extractie en-tijd beperkt stereo protocollen.

In het OSM test een reeks stippen samen een object door het bewegen van de punten in het beeld rechts terwijl u de punten buiten het beeld naar links of omgekeerd. De dot pattern genereert een gecamoufleerd object dat niet kan worden gedetecteerd wanneer de punten stilstaan ​​of bewegen als een geheel. Belangrijk, object herkenning is afhankelijk van de waarneming van beweging. De OSM protocol, hebben we een aanhoudende tekort in de aangedane ogen ON patiënten duidelijk, zelfs 12 maanden na de optische neuritis aanval aangetoond, terwijl de standaard visuele functies ⁸ had hersteld. Voorts is verminderde prestaties geassocieerd met vertraagde conductions (vertraagde P100 weerspiegelt demyelinatie) en verbetering van de waarneming van beweging is gerelateerd aan verkorting van geleiding rates (corresponderend remyelinisatie; lineaire kleinste kwadraten regressie berekening van de correlatiecoëfficiënt F = 27,3, p = 0,0005; r = -0,87) ^9.

De momenteel gepresenteerd OFM protocol is bijgewerkt om de test voor klinisch gebruik, met inbegrip van testen verkorten, het aanpassen van de testsoftware te resulteren in een automatische output bestand, en resulteren in een motie passen sensitivteit score.

Om het effect van projectie latencies op binoculair gezichtsvermogen werd onderzocht, werd de tijd beperkte Stereo protocol ontwikkeld. In dit protocol zijn ruimtelijk ongelijksoortige beelden gepresenteerd voor een beperkte tijdsduur, uitdagende verrekijker integratie in de tijd. Deze test is ontworpen om de hypothese dat door demyelinisatie in de aangetaste zenuw, informatie van de twee ogen de cortex bereikt op verschillende tijdstippen afbreuk binoculaire integratie tijd testen. Het testen van een groep van teruggewonnen ON patiënten (1-2,5 jaar na de aanslag), hebben we aangetoond dat terwijl de meeste patiënten hadden intact prestatieniveaus in een standaard statische stereo taak; prestaties op de tijd beperkte stereo taak was aangetast in de meeste gevallen ^10.

De OFM en de tijd beperkte stereo protocollen bieden een eenvoudige, maar krachtige manier om processen van demyelinisatie en remyelinisatie langs de visuele pathways identificeren en te kwantificeren. Deze protocollen may efficiënt voor de diagnose en follow-up van en MS-patiënten in een kosteneffectieve manier met behulp van een eenvoudig te gebruiken computer-gebaseerd protocol gebruiken.

Protocol

Het protocol volgt de richtlijnen Hadassah Hebrew University Ethische Commissie voor onderzoek bij menselijke proefpersonen. Om het effect van bijziendheid of refractieafwijkingen op testresultaten te voorkomen, moeten de protocollen worden uitgevoerd terwijl patiënten dragen hun bril (gecorrigeerd visie).

Object Van Motion (OFM) protocol:

1. Test Initiatie en instrueren onderwerpen

1. Seat het onderwerp 50 cm voor het computerscherm.
2. Open de OFM software.
3. Instrueer het onderwerp dat hij zal worden gepresenteerd met motion gedefinieerde objecten. Instrueer hem om zo correct en zo snel mogelijk door op de "A" toetsenbord en vervolgens mondeling benoemen van de waargenomen object reageren.
4. Volgende reactie, verschijnt een scherm met de vermelding "druk op de spatiebalk" verschijnen. Instrueer de onder druk op de spatiebalk wanneer u klaar bent om de volgende stimulus te identificeren.
5. Leg aan het onderwerp dat stimuli kan verschijnen op zeer moeilijk te-perceive snelheden of op een gemakkelijker waar te nemen die.

2. Leerfase

Voer "leren OFM" op de commandoregel. Onderwerp zal nu worden gepresenteerd met 4 voorbeeld stimuli. Deze fase wordt uitgevoerd wanneer beide ogen onderwerp open.

3. Testfase

In het algemeen, elk OFM-test omvat 20 stimuli. Alle worden eerst gepresenteerd op de laagste snelheid van 4 pixels / sec. Deze niet herkend wordt vervolgens gepresenteerd op de volgende snelheid van 5,5 pixels / sec. Deze niet herkend, dan worden gepresenteerd op de volgende snelheid van 7,5 pixels / sec enzovoort, die door 10 pixels / sec, 13,5 pixels / sec, 18 pixels / s en tot de snelste snelheid van 24,5 pixels / sec. Snelheden werden gedefinieerd op basis van de exponent y = 3 * e ^0.3. Indien vijf opeenvolgende stimuli in een bepaalde snelheid niet erkend, zal de volgende stimuli aan de volgende snellere snelheid gepresenteerd tot frustratie bij de patiënten te vermijden. This zal resulteren in een verkorting testlengte die over het algemeen langer is als een erkenning is erger (noodzakelijk de doorgang door groter aantal snelheden per stimulus).

1. Cover proefpersoon een oog met een ooglapje. Elke ooglapje kan voldoende zijn, zolang het levert volledige dekking.
2. Voer "OFM objecten" op de commandoregel.
3. Kies een stimuli set (software omvat 4 stimuli sets Elke set bestaat uit 20 verschillende objecten keuze gemaakt kan willekeurig zijn Zorg echter wel dat je verschillende stimuli sets gelden voor elk van de geteste ogen... Pas verschillende stimuli sets voor verder leren tijdstippen in Bij longitudinale assessment).
4. Een prompt waarin u wordt gevraagd om de naam van betrokkene in te voeren, zal getest oog en testen datum verschijnen. Voltooi vereiste informatie.
5. Nauwlettend het onderwerp en reageren op het onderwerp, terwijl hij / zij de taak voltooit als volgt:
   1. Wanneer een stimulus verschijnt het onderwerp moet op de knop "A" op de toetard en benoemen van de identiteit van de aangeboden stimulus.
   2. Druk op de linker muisknop voor een correcte antwoord of de rechter muisknop voor een fout antwoord.
   3. Onderwerp drukt op de "spatiebalk" op het toetsenbord voor begin van de volgende stimulus.
   4. Deze procedure (stappen 3.5.1-3.1.5.3) gaat door tot alle 20 stimuli in de set zijn erkend of gepresenteerd op de snelste snelheid.
6. Herhaal de gehele procedure (uit stap 3.1) voor tweede oog van de patiënt met een andere set van stimuli.

-Tijd beperkt Stereo Protocol:

1. Test Initiatie en instrueren onderwerpen

1. Seat het onderwerp 50 cm voor het computerscherm.
2. Open de Stereo software.
3. Instrueer het onderwerp dat hij zal worden gepresenteerd met 3-dimensionale (3D) vormen en moet de waargenomen vorm als juist en snel mogelijk te noemen. Een cirkel, een vierkant: vormen zal een van de volgende zijn, Een driehoek of een ster.
4. Leg aan het onderwerp dat stimuli kan verschijnen op zeer moeilijk om omstandigheden waarnemen of op een eenvoudiger om die waar te nemen.
5. Instrueer de inachtneming van de 3D-bril.
6. Schakel de kamer bliksem.

2. Leerfase

Voer "leren Stereo" op de commandoregel. Onderwerp zal nu worden gepresenteerd met 4 herhalingen van elke vorm, gepresenteerd op de langste stimuli duur (500 msec) en op de gemakkelijkste verschil (840 sec van de boog) omstandigheden. Na de 3D presentatie staat, zal een 2D presentatie volgen voor elke vorm. In het laatste, zal een lijn markering vormen contouren worden toegevoegd, om ervoor te zorgen onderwerp gezien de afmetingen van de gepresenteerde vorm. Onderwerpen, die niet slagen in deze makkelijk voorwaarde, zal niet worden getest bij de volgende fase.

3 testfase:. Stereopsis Perception als functie van binoculaire dispariteit

De 4 vorms zal voor 500 msec worden gepresenteerd op 4 verschillende ongelijkheid voorwaarden: 120, 300, 540, en 840 sec van de boog.

1. Voer "Stereo Ongelijkheid" op de commandoregel.
2. Een prompt waarin u wordt gevraagd om de naam en het testen einddatum in te voeren verschijnt. Voltooi vereiste informatie.
3. Stimulus verschijnt
4. Onderwerp namen de gepresenteerde vorm. Antwoorden worden gecodeerd door de examinator op belangrijke knoppen 1-4 (dwz. Druk op de 1, 2, 3, of 4 belangrijkste knoppen voor subject verbale reacties van "een cirkel", "een vierkant", "een driehoek", of "een Star ", respectievelijk). Vanwege de lichtomstandigheden en het feit dat het onderwerp draagt ​​3D-bril, kan hij de antwoorden niet coderen door hemzelf).
5. Onderwerp drukt op een toets om door te gaan naar de volgende prikkel. De volgorde van stimuli presentatie is willekeurig.

4. Testfase

Stereopsis waarneming als functie van de stimulus presentatie tijd. De 4 vormen zal voor ongelijkheid van 540 en 8 worden gepresenteerd40 sec van de boog op een van beide 40, 60, of 100 msec duur.

1. Voer "Stereo Duur" op de commandoregel.
2. Herhaal de stappen 3,2-3,5.

Results

OFM protocol

Het protocol resulteert in een tekstbestand, automatisch samenvatten reacties onderwerp. Resultaten kunnen worden geanalyseerd op twee manieren:

Totale score: Elke stimulus gepresenteerd wordt toegewezen met een stimulus gewicht, en de som van de gewichten van alle geïdentificeerde stimuli is ingesteld als reactie score van het onderwerp. Het gewicht van een bepaalde stimulus is ingesteld op basis van de snelheid van de stimulus, met hogere gewichten la...

Discussion

Neuritis optica is een demyelinative ziekte van de oogzenuw, waardoor acute visuele verlies. Hoewel beschouwd als van voorbijgaande aard bij het ​​gebruik van de standaard visuele testen ^1, patiënten nog steeds problemen bij het ​​uitvoeren van dagelijkse visuele taken waarnemen. We stellen dat dynamische visuele proeven adequaat zijn om deze aanhoudende tekorten te identificeren en te kwantificeren. Dit is omdat dynamisch, maar niet statisch visuele functies zijn afhankelijk van projectie tarieven, en kunnen...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Personal computer, including laptops			De OFM software draait het beste op een Mac of op een Windows 7 (of hoger) pc. De Stereo software draait op elke personal computer.
Monitor  specificatie			Grootte: minimaal 15inch,  Kleur: minimaal 16 bit
De OFM en de Stereo software	Dit zijn zelf ontwikkelde softwares		Onderzoekers & artsen die geïnteresseerd zijn in deze softwares kunnen contact met ons opnemen via: fmri-hadassah.org
Rode/Cyan 3D-bril (We hebben de Stereo software getest op de volgende twee 3D-brillen):	Nvidia & American Paper Optics	3D Vision Ultimate Anaglyph 3D-bril & Pro X Style Rode/Cyan 3D-bril voor films en spellen op platte schermen
De prestaties op onze stereo taak werden vergeleken met de prestaties op de standaard Randot stereo test	Stereo Optical Co.	Randot SO-002