Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Dynamiska visuella tester för att identifiera och kvantifiera Visual skador och reparera Efter Demyelinisering i optikusneurit patienter

Published: April 14, 2014 doi: 10.3791/51107

Summary

Object Från Motion (OFM) och tidsbegränsade stereo protokoll är känsliga verktyg för att identifiera lupp och kikare dynamiska visuella funktions underskott, som är unikt påverkas i optikusneurit patienter. Vidare kan dessa tester användas som kvantitativa icke-invasiv verktyg för att bedöma omfattningen av myelinisering längs visuella vägar.

Abstract

För att följa optikusneurit patienter och utvärdera effektiviteten av deras behandling, är en händig, noggrann och mätbara verktyg som krävs för att bedöma förändringar i myelinisering på det centrala nervsystemet (CNS). Men standardmått, bl.a. rutin visuella tester och MR-undersökningar, inte är tillräckligt känslig för detta ändamål. Vi presenterar två visuella tester som behandlar dynamiska monokulära och binokulära funktioner som nära kan förknippar med omfattningen av myelinisering längs visuella vägar. Dessa inkluderar Object Från Motion (OFM) extraktion och tidsbegränsade stereo protokoll. I OFM test, en array av punkter komponera ett objekt, genom att flytta punkter i bilden åt höger under förflyttning prickarna utanför bilden åt vänster eller vice versa. Den punktmönster genererar en kamouflerad objekt som inte kan upptäckas när prickarna är stilla eller rör sig som en helhet. Viktigt är objektigenkänning kritiskt beroende av rörelseuppfattning. I Time-begränsadeStereo-protokollet, är rumsligt skilda bilder som presenteras för en begränsad tid, utmanande kikare 3-dimensionell integration i tid. Båda testerna är lämpliga för klinisk användning och ger ett enkelt, men kraftfullt, sätt att identifiera och kvantifiera processer av demyelinisering och remyelinisering längs visuella vägar. Dessa protokoll kan vara effektiva för att diagnostisera och följa optikusneurit och patienter med multipel skleros.

I den diagnostiska processen, kan dessa protokoll avslöja visuella underskott som inte kan identifieras via dagens standard visuella mätningar. Dessutom är dessa protokoll lyhört identifiera utifrån de nu oförklarliga fortsatta visuella klagomål från patienter efter återvinning av synskärpa. I den longitudinella uppföljning Naturligtvis kan de protokoll som skall användas som en känslig markör för demyeliniserande och remyelinating processer längs tid. Dessa protokoll kan därför användas för att utvärdera effekten av nuvarande och framtida terapeutiska strategies, inriktning myelinationen i CNS.

Introduction

Optikusneurit som en modell för att spåra vävnadsdegeneration och reparation

Multipel skleros (MS) är en kronisk inflammatorisk neurodegenerativ sjukdom i det centrala nervsystemet (CNS) och är den vanligaste orsaken till icke traumatisk neurologiskt handikapp hos unga vuxna i utvecklade länder. Demyelinisering anses vara den mest karakteristiska histopatologiska inslag i MS. Nyligen genomförda studier visade dock att MS är också en neurodegenerativ sjukdom med tidig neuroaxonal skada 1-3.

Optikusneurit (ON), inflammation i synnerven, är den presenterar symptom i 20% av MS-patienter och minst 50% av de som lider av MS erfarenhet minst en episod av ON under sin livstid 4. Till skillnad från andra platser i MS-lesioner som inte alltid korrelerar med de kliniska manifestationer, demyeliniserande episod av synnerven oftast resulterar i distinkta manifestation av akut synnedsättning. GIven sin samsjuklighet med MS och dess framstående kliniska funktioner, erbjuder en unik möjlighet för spårning vävnadsdegeneration och reparera och deras konsekvenser i en enda MS lesion.

Behovet av förbättrade metoder för spårning vävnadsdegenerering och reparation in vivo

Patologiska studier i MS implicerade demyelinisering som en huvudorsak till axonal transection och efterföljande axonal degeneration. Remyelinisering kan förhindra demyelinerade axoner urartar; emellertid kan en effektiv återmyelinering begränsas som ett resultat av upprepade attacker. Därför är dagens och framväxande nervskyddande och regenerativa terapeutiska strategier i medlemsstaterna som syftar till att förhindra nya attacker och främja remyelinisering processer i CNS 5.

För att följa upp optikusneurit patienter och utvärdera effekten av sin behandling, är ett fint verktyg för att kvantifiera förändringar i myelinisering vid CNS behövs. Men stativetard mätningar, bl.a. rutin visuella tester och MR-undersökningar, inte är tillräckligt känslig för detta ändamål. Rutin visuella tester (dvs.. Synskärpa, kontrastkänslighet, synfält och färgseende) kan avslöja fall av nedsatt ingångs projektion längs de visuella vägar men är okänslig för att identifiera fördröjda projektions priser, vilket är den roll som demyelinerade fibrerna 6,7 . T2-lesioner, som är kännetecknande för sjukdomen, resultatet av kvarvarande blandning av ödem, inflammation, demyelinisering, axonal förlust och glios och därmed inte kan skilja mellan demyelinisering och andra hjärn patologier. Vidare är standard MRI utformad för att avslöja kvalitativ vävnad kontrast. Även om dessa är tillräckliga för att identifiera platsen för ovanliga vävnad, de är otillräckliga för att kvantitativt bedöma vävnadsegenskaper.

Dynamiska visuella tester kan användas som markörer för demyelinisering och remyelinisering

Vi argumenteraratt dynamiska visuella funktioner är lämpligare än statiska funktioner för att identifiera och kvantifiera förändringar i projektions latenser längs de visuella vägar. Medan prestation av både statiska och dynamiska visuella funktioner kräver tillräcklig mängd synintryck projektion, bara dynamiska visuella funktioner är beroende av projektions priser. Synnerven demyelinisering kan därför påverka dynamiska snarare än statiska visuella funktioner, blandar in behovet av en snabb överföring av visuell input för att uppfatta rörelse.

Vi har utvecklat två beteendemässiga uppgifter för att bedöma monokulära och binokulära visuella funktioner som tätt kan associera med projektions latenser längs de visuella vägar. Dessa inkluderar Object Från Motion (OFM) extraktion och tidsbegränsade stereo protokoll.

I OFM test, en array av punkter komponera ett objekt, genom att flytta punkter i bilden åt höger under förflyttning prickarna utanför bilden åt vänster eller vice versa. Punkt pattern genererar en kamouflerad objekt som inte kan upptäckas när prickarna är stillastående eller rör sig som en helhet. Viktigt är objektigenkänning beroende av rörelseuppfattning. Med hjälp av OFM-protokollet, har vi visat ett ihållande underskott i de drabbade ögon på patienter, tydliga och med 12 månader efter opticusneurit attacken, medan vanliga visuella funktioner hade återhämtat 8. Dessutom var försämrad prestanda i samband med försenade conductions (fördröjda P100, vilket återspeglar demyelinisering) och förbättring i rörelse uppfattning var korrelerad med förkortning av ledningssatser (avspeglar remyelinisering, linjär minsta kvadrat regression med beräkning av korrelationskoefficienten F = 27,3, p = 0,0005; r = -0.87) 9.

Den nu presenterade OFM protokoll uppdateras för att passa testet för klinisk användning, inklusive prov förkortning, justera testa programvara för att resultera i en automatisk utdatafilen, och resultera i en rörelse känsligtets poäng.

För att bedöma effekten av projektions latenser på binokulärseende var Time-begränsade Stereo protokoll som utvecklats. I detta protokoll är rumsligt skilda bilder som presenteras för en begränsad tid, utmanande kikare integration i tid. Detta test var utformat för att testa hypotesen att på grund av demyelinisering vid den drabbade nerven, information från de två ögonen når hjärnbarken vid olika tidpunkter försämrar kikare integration i tid. Testa en grupp av återvunna PÅ patienter (1 till 2,5 år efter attacken), har vi visat att medan de flesta patienter hade intakta prestanda i en vanlig statisk stereo uppgift; prestanda på tidsbegränsade stereo uppgift försämrades i de flesta fall 10.

Den OFM och de tidsbegränsade stereo protokollen ger ett enkelt, men kraftfullt, sätt att identifiera och kvantifiera processer av demyelinisering och remyelinisering längs de visuella vägar. Dessa protokoll may vara effektiva för att diagnostisera och följa upp och MS-patienter på ett kostnadseffektivt sätt med hjälp av ett lättanvänt dator baserat protokoll.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Protokollet följer Hadassah Hebrew University etikkommitté riktlinjer för studier på människor. För att undvika effekten av närsynthet eller brytningsfel på testresultat, bör protokollen utföras medan patienter bär sina glasögon (korrigerad syn).

Object Från Motion (OFM) protokoll:

1. Test Initiation och instruera Ämnen

  1. Seat ämnet 50 cm framför datorskärmen.
  2. Öppna OFM programvara.
  3. Instruera ämne som han kommer att presenteras med rörelsedefinierade objekt. Instruera honom att svara så korrekt och så snabbt som möjligt genom att trycka på "A" tangentbord och sedan verbalt namnge den upplevda objektet.
  4. Efter svar, kommer en skärm som anger "att trycka på mellanslagstangenten" visas. Instruera förutsättning att trycka på mellanslagstangenten när du är redo för att identifiera nästa stimulans.
  5. Förklara för ämnet som stimuli kan uppstå vid mycket svåra att-perceive hastigheter eller på några lättare att uppfatta sådana.

2. Inlärningsfas

Skriv "learning OFM" på kommandoraden. Ämne kommer nu att presenteras med 4 exempel stimuli. Denna fas bedrivs när motivets båda ögonen öppna.

3. Testfas

I allmänhet innehåller varje OFM prov 20 stimuli. Alla är först presenterades vid den lägsta hastigheten för 4 bildpunkter / sek. De som inte erkänns kommer sedan att presenteras vid nästa hastighet på 5,5 bildpunkter / sek. De som inte känns igen, kommer sedan att presenteras vid nästa hastighet på 7,5 bildpunkter / sekund, och så vidare, som går genom 10 bildpunkter / sekund, 13,5 bildpunkter / sekund, 18 bildpunkter / sekund, och till den snabbaste hastigheten av 24,5 pixlar / sek. Hastigheter definierades utifrån exponenten y = 3 * e 0.3. Om fem på varandra följande stimuli i en viss hastighet inte kändes igen, kommer nästa stimuli presenteras vid nästa snabbare hastighet för att undvika frustration hos patienterna. Thär kommer att resultera i att korta provlängd som i allmänhet är längre som ett erkännande är sämre (kräver passagen genom större antal hastigheter per stimulus).

  1. Cover motivets ett öga med en lapp för ögat. Varje lapp för ögat kan vara tillräcklig så länge den levererar full täckning.
  2. Ange "OFM objekt" på kommandoraden.
  3. Välj en stimuli set (programvara inkluderar 4 stimuli set Varje set innehåller 20 olika objekt Urval kan vara slump Men se till att du använder olika stimuli uppsättningar för var och en av de testade ögon,... Tillämpa olika stimuli satser för efterföljande lärande tidpunkter i Vid längsgående bedömning).
  4. En uppmaning att be dig att skriva in personens namn, kommer testat öga och testning datum visas. Komplettera erforderliga informationen.
  5. Noggrant övervaka ämnet och svara på frågan medan hon / han slutför uppgiften på följande sätt:
    1. När ett stimulus visas motivet måste trycka på "A"-knappen på keyboard och namnge identitet presenterade stimulans.
    2. Tryck vänster musknapp för ett korrekt svar eller höger musknapp för ett felaktigt svar.
    3. Ämne trycker på "mellanslag" på tangentbordet för inledningen av nästa stimulans.
    4. Denna procedur (steg 3.5.1-3.1.5.3) fortsätter tills alla 20 stimuli i uppsättningen är antingen erkänns eller presenteras vid den snabbaste hastigheten.
  6. Upprepa hela förfarandet (från steg 3,1) för motivets andra ögat med användning av en annan uppsättning stimuli.

Time-begränsad Stereo protokoll:

1. Test Initiation och instruera Ämnen

  1. Seat ämnet 50 cm framför datorskärmen.
  2. Öppna Stereo programvaran.
  3. Instruera ämne som han kommer att presenteras med 3 dimensionella (3D) former och kommer att namnge den upplevda formen så korrekt och snabbt som möjligt. Former kommer att vara en av följande: en cirkel, en kvadrat, En triangel, eller en stjärna.
  4. Förklara för ämnet som stimuli kan uppträda vid mycket svåra att uppfatta förhållanden eller vid något lättare att uppfatta dem.
  5. Instruera motivet att bära 3D-glasögonen.
  6. Stäng av rummet ljusare.

2. Inlärningsfas

Skriv "learning Stereo" på kommandoraden. Ämne ska nu presenteras med 4 repetitioner av varje form, som presenterades vid den längsta stimuli duration (500 ms) och vid den enklaste skillnaden (840 sek i bågen) förhållanden. Efter 3D-presentation skick, kommer en 2D-presentation följer för varje form. I det senare, kommer en linje som markerar former konturer sättas, för att se till att ämnet upplevs dimensioner presenterade formen. Ämnen, som inte lyckas på denna enkla villkor, inte kommer att testas i nästa fas.

3 Test Fas:. Stereoseende Perception som en funktion av kikare Disparity

Den 4 formn kommer att presenteras för 500 msek på 4 olika olikhetförhållanden: 120, 300, 540 och 840 sek för bågen.

  1. Skriv in "Stereo Olikheten" på kommandoraden.
  2. En uppmaning ber dig att ange objektets namn och testning datum visas. Komplettera erforderliga informationen.
  3. Stimulus visas
  4. Ämnes namnger den presenterade formen. Svaren kodas av examinator vid viktiga knappar 1-4 (dvs. Tryck på 1, 2, 3, eller 4 viktiga knappar för patientens verbala svar "cirkel", "en kvadrat", "en triangel", eller "en Star ", respektive). På grund av ljusförhållandena och det faktum att ämnet bär 3D-glasögon, kan han inte koda svaren själv).
  5. Ämne trycker på valfri tangent för att fortsätta till nästa stimulus. Ordningen på stimuli presentation är slumpmässig.

4. Testfas

Stereoseende uppfattning som funktion av stimulans presentationen. De fyra formerna kommer att presenteras för skillnader på 540 och 840 sek av bågen på antingen 40, 60 eller 100 msek löptider.

  1. Skriv in "Stereo varaktighet" på kommandoraden.
  2. Upprepa steg från 3,2 till 3,5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

OFM protokoll

Protokollet ger en textfil, automatiskt sammanfattar patientens svar. Resultatet kan analyseras på två sätt:

Totalpoäng: Varje stimulus presenteras delas med en stimulans vikt, och summan av vikterna av alla identifierade stimuli är satt som motivet svar poäng. Vikten av en viss stimulans sätts baserat på hastigheten på stimulans, med högre vikter till lägre hastigheter. Oidentifierade stimuli tilldelas med en nolla vikt. Generellt, låt N vara olika hastigheter v 1, v 2, ..., v N anställd (där v 1 är den lägsta hastigheten, är v 2 näst lägsta hastighet och så vidare); v 1, v 2, ..., w N är de tilldelade vikterna (där w 1> w 2> ...> w N w 0 är vikten i samband med ett oidentifierat eller oupptäckt stimulans.); och k 1 till k 1 k 1 + w 2 k 2 + ... + w N k N + w 0 k 0, där k 0 är antalet oidentifierade eller oupptäckta stimuli och k 0 + k 1 + k 2 + ... + k N = K. Svaret värdering kan därför vara från noll (ingen stimulans identifierad) till w 1 K (alla stimuli som identifierats vid den lägsta hastigheten, därav fick det högsta betyget). Den nuvarande protokollet består av 20 stimuli som presenteras på 6 olika hastigheter och därmed svaret kan variera från 0 till 120. Den högsta poäng av 6 kommer att tilldelas stimuli som identifierats på den lägsta hastigheten och den lägsta poängen av 1 tilldelas stimuli identifieras på högsta hastighet. Anta till exempel att inget stimulus identifieras vid hastigheter v 1 och v 2, ett stimulus är identifierad vid vardera av hastigheter v 3 och v 4, 7 stimuli identifieras med hastighet v 5 är 9 stimuli identifieras med hastighet v 6, och 2 stimuli identifieras inte alls. Svaret poäng i detta räkneexempel är alltså 0 * 6 + 0 * 5 + 1 * 4 + 1 * 3 + 7 * 2 + 9 * 1 + 2 * 0 = 30, där termen på höger sida motsvarar till de två oidentifierade stimuli.

Rörelsekänslighet poäng: Kommer att definieras som den långsammaste dot hastighet där en patient hade nått 80% korrekta svar, identifiera denna punkthastighet som patientens tröskel för att få intakt rörelseuppfattning.

Den erhållna poängen ska jämföras med normalt seende uppgifter, jämföra patienternas resultat som relativt standardsortimentet. Detta illustreras i figur 1 Den aktuella OFM protokollet testades på en grupp av 16 första ensidigt på patienter i åldern 20-50 år (32,1 ± 2,5 medelvärde ± SEM).; studerade 1,5-19 månader efter en optikusneurit attack (6,5 ± 1,47 månader i genomsnittålder). Vid testning 12 av patienterna var CIS och de andra fyra RRMS med den första attacken från ON. MRT var normal i 10 patienter. Alla patienter på sjukhus i neurologi eller ögonsjukvård i Hadassah vårdcentral och följdes upp i vår neurologi polikliniken. ON definierades på kliniska grunder med en specialiserad Neuro ögonläkare, som också hade uteslutit samexistens av andra oftalmologiska sjukdomar. Perimetri erhölls i alla patienter men 3. Ögon med korrigerad synskärpa mindre än 20/30 och / eller centrala skotom exkluderades från dataanalys. Således, presenterade resultat inkluderar 12 drabbade och 15 andra ögon. Dessutom har 29 normalt seende ögon testas.

Som visas i figur 1, påverkade ögon PÅ patienter får signifikant lägre resultat jämfört med normalt seende ögon (p = 0,0001, Two-tailed T-test), och till patienternas andra ögon (p = 0,006). Signifikant försämring avde drabbade ögonen finns om att analysera resultaten som total poäng (som i figur 1) eller som rörelsekänslighets poäng (p = 0,0004 och p = 0,02 i jämförelse med ögonen av kontroller och andra ögon). Osäkra poäng på OFM-protokollet finns även i fall av återvunna synskärpa (dvs. synskärpa ≥ 20/25 11,. P = 0,01 jämfört med kontroller), vilket tyder på att detta mått är mer känsliga för att identifiera patienter "ihållande visuell klagar. Som framgår av Figur 1, är poängen för alla utom en av de drabbade ögonen placerade utanför det normala intervallet (definierat som ± 2,5 SD från kontroller:).

Time-begränsad stereoprotokoll

Stereo uppfattning testas två gånger. Varje ämne får två poäng, definiera sin stereo uppfattning som en funktion av kikare skillnader och som en funktion av stimulans presentationen. Resultaten ges som textfiler och en alyzed som procent korrekta slutresultatet.

Den nuvarande Stereo protokollet testades på en grupp av 17 första någonsin ensidiga opticusneurit patienter, i åldern 20-58 år (36,4 ± 2,6 medelvärde ± SEM); 12-26 månader efter en ON attack (15,8 ± 1,34 månader i genomsnitt). Alla patienter på sjukhus i neurologi eller ögonsjukvård i Hadassah och följdes upp i vår neurologi polikliniken. Alla ögon hade korrigerad synskärpa ≥ 20/25. Perimetri utvärderades i alla patienter; ingen hade central skotom i båda ögonen. En neuro ögonläkare testade patienterna att utesluta samexistens av andra oftalmologiska sjukdomar.

Vid testning, 10 av patienterna var OSS och de övriga 7 RRMS med första attacken på ON. MRI var normala i 7 patienter.

Tjugo sex och sjutton matchade friska kontroller testades i stereo med skillnader och stereo med varaktighet protokoll, respektive.

ep "> Stereo uppfattning som en funktion av kikare skillnad (oberoende av stimulans varaktighet)

Försöks poängen summeras för de olika olikhetförhållanden: 120, 300, 540, och 840 sek för bågen. Som väntat förbättras som kikare olikhet ökar (Figur 2A) prestationsnivå. Detta gäller för både PÅ patienter och friska kontrollpersoner. Förbättrad stereo uppfattning som en funktion av ökad olikhet ledtrådar likna vanliga stereotester och demonstrera effektiviteten av våra protokoll för att bedöma stereoseende. Såsom framgår av fig 2A, effekterna av binokulära olikhet cues på stereoseende uppfattning likna ON patienter och kontrollpersoner.

Stereo uppfattning som funktion av stimulusduration (oberoende av skillnader examen)

Försöks poängen summeras för de olika stimuli löptider: 40, 60 och 100 ms. Allt presenteras på högsta skillnaderna i 840 sek of båge. För kontrollpersoner, minska stimuli presentationstider ändrades inte prestanda; resultat var liknande för alla presentationsförhållanden (92,1%, 90,8% och 91,4% rätt på 40, 60 och 100 ms stimulans löptider, respektive figur 2B). I ON patienter, å andra sidan, prestationsnivå var beroende av stimuli längd längd. Stereoseende signifikant nedsatt hos de 40 ms jämfört med de 60 msek stimuli variga förhållanden (61,7% och 72,2% korrekt respektive p = 0.04; parade tvåsidiga t-test). Utvecklingen under 60 ms villkoret var omöjlig att skilja från 100 msek skick (71,2% korrekt, figur 2B).

Således är 40 msek en tillräcklig tid för friska ögon att synkronisera kikare informationen, vilket resulterar i intakt stereoseende uppfattning. Denna tidpunkt är otillräcklig vid ON. Detta kan förklaras av det faktum att monokulär demyelinisering genererar en fördröjning mellan den informationmation projiceras via de två ögon, utmanande kikare integration i tid för korta stimuli.

Figur 1
Figur 1 poäng i OFM protokoll för optikusneurit och kontrollera ögonen Totalt poäng som erhållits i patienternas påverkade ögat (AE) - svarta cirklar..; andra ögon (FE) - grå cirklar, och kontroll ögon - öppna fyrkanter. Streckade linjerna representerar normativ räckvidd, definierat som ± 2,5 SD från kontroller:.

Figur 2
Figur 2. Stereo uppfattning som en funktion av binokulär olikhet och som en funktion av stimuli längd i optisk neurit och kontrollämnen. (A) stereoseende perceptions som en funktion av binokulär olikhet. Såsom framgår är liknande trend hittades i både på och kontroller (gråa och svarta symboler, respektive), vilket demonstrerar förbättrad stereoseende uppfattning som en funktion av ökad olikhet. (B) stereoseende uppfattning som en funktion av stimuli varaktighet. Som framgår, medan kontroller uppfattning är oberoende av stimuli varaktighet, är stereo uppfattning hos patienterna en funktion av stimulans presentation längd; signifikant sämre prestanda hittas när stimuli presenteras för 40 msek jämfört med stimuli som presenteras för 60 och 100 msek.

Figur 3
Figur 3. Förhållandet mellan OFM poäng och visuell livskvalitet i optikusneurit patienter. Visuell livskvalitetpoäng (erhålls via NEI-VFQ-25 och 10 Punkt Neuro oftalmologiska Tillägg frågeformulär) plottas mot patienternas OFM poäng. OFM poäng i varje patient definierades som deltat mellan sina drabbade och andra ögon "poäng (poängen för de andra ögon minus poängen för de drabbade ögonen, för att minimera individuella skillnader). Som framgår, subjektiv visuell livskvalitet poäng korrelerar med patienternas poäng på OFM-protokollet; försämrad livskvalitet associerar med nedsatt rörelseuppfattning, medan bättre kvalitet på intresseföretag livs med intakt rörelseuppfattning.

Figur 4
Figur 4. Förhållandet mellan OFM poäng och VEP latenser i optikusneurit patienter. OFM poäng plottas mot patienter VEP latenser (P100) för de drabbade ögonen (A) och andra ögon (B). Som framgår är OFM poäng korrelerade med VEP latenser, vilket indikerar projektions priser. Detta gäller i de drabbade, men inte de andra ögon patienterna.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Optikusneurit är en demyelinative sjukdom i synnerven, vilket orsakar akut synnedsättning. Även anses övergående vid användning av vanlig visuell test 1, patienter fortsätter att uppfatta svårigheter att utföra vardagliga visuella uppgifter. Vi menar att dynamiska visuella tester är tillräckliga för att identifiera och kvantifiera dessa ihållande underskott. Detta är eftersom dynamiska men inte statiska visuella funktioner är beroende av projektionspriser, och kan vara mer sårbara för fördröjd projektion efter demyelinisering.

Den OFM protokoll

För att definiera hur dynamisk visuell underskott funktion återspeglas i patienternas vardag, var patienterna bedömdes via visionen specifika och övergripande livskvalitet frågeformulär; den 25 Punkt National Eye Institute Visual funktions Questionnaire (NEI-VFQ-25) 12 och 10 artiklar Neuro Ophthalmic Supplement 13. Dessa innefattar frågor om patientens subjektiva estimation av hans visuella förmågor samt frågor om hans frustration känslor, svårigheter att utföra vissa uppgifter, och behovet av hjälp från andra på grund av visuella brister. För varje objekt, är patienten uppmanas att välja det svar som bäst beskriver sin uppfattning vid tidpunkten för undersökningen. Visuell livskvalitet poäng varierar mellan 0-100.

Vi har funnit att poängen i OFM-protokollet förklarar en betydande mängd patienternas subjektiva visuella klagar, efter kontroll för synskärpa underskott.

Poäng i OFM-protokollet (definierad som deltat mellan poängen i de drabbade och andra ögon, för att minimera individuella skillnader) var korrelerade med visuell livskvalitet poäng (r = -0,53, se detaljer i figur 3). Korrelation var nära statistisk signifikans (p = 0,077). OFM poäng förutspådde 28% av variansen i den visuella livskvalitet frågeformulär, som förklarar en stordel av patienternas subjektiva visuella klagar.

Utöver sin roll för att förklara patienter "visuella klagar kan OFM-protokollet användas som en enkel markör för myelinationen grad längs de visuella vägar; försämring av OFM poängen återspeglar fördröjda projektions priser kommer att markera demyelinisering medan förbättrade OFM poängen återspeglar kortare latenser kommer att markera remyelinisering. Vidare kan mängden förändring i OFM poängen signalerar mängden demyelinisering eller remyelination. För närvarande, Visual evoked potential (VEP) latenser är den gyllene standarden verktyg för att identifiera och kvantifiera demyelinisering och remyelinisering i de visuella vägar. Som känt i många år, är förlängd VEP latenser ofta hittas efter ON, och denna förlängning kan kvarstå år 6,14.

För att validera roll OFM poängen som ett index för myelinisering längs de visuella vägar, VEP latenser använder ett mönster Reversal VEP bedömdes i varje patient. Såsom visas i fig 4, var poängen i vår OFM protokoll signifikant korrelerad med absoluta VEP latenser. Detta gällde för de drabbade ögonen (linjär minsta kvadrat regression med beräkning av korrelationskoefficienten F = 5,2, p = 0,046; r = -0,58), men inte för de andra ögon (F = 0,85, p> 0,05, r = 0,25) av optisk neurit patienter. Detta är i enlighet med våra tidigare fynd på en annan grupp av patienter 10 som kan tyda specificiteten hos OFM-protokollet för att avslöja en demyelinative attack. Korrelationen mellan OFM poäng och VEP (P100) latens värden indikerar att OFM inte bara kan identifiera, men också kvantifiera demyelinative skador. Korrelationen mellan förbättring av OFM-protokollet och förkortning av VEP latenser längs tid 9 tyder på att OFM-protokollet också känsligt kan kvantifiera remyelinisering.

Fördelen med att använda den OFM protokoll för att identifieraoch kvantifiera förändringar i myelinisering grad längs de visuella vägar kommer från dess tillgänglighet.

I motsats till VEP mätningar, med tillämpning av OFM protokoll inte kräver en mycket dyr anordning och en utbildad tekniker. Protokollet leder till en automatisk utdatafilen, som kan utvärderas av alla kliniker. Detta gör de OFM tillgängliga billiga verktyg som lämpar sig för allmänt använda.

Den tidsbegränsade stereo-protokoll

Den tidsbegränsade stereo-protokollet kan vara lämpligare än vanliga stereoseende tester för att bedöma kikare visuella dysfunktioner specifika för optisk neurit.

Standardstereoseende tester är utformade för att avslöja nedsatt binokulärseendet i de fall då ett öga överför otillräcklig mängd synintryck. Detta kan karakterisera den akuta fasen av ON och andra optiska neuropatier. Dessa tester, kommer dock inte att avslöja fall där båda ögonen levererar sufficient visuell information, men vid olika tidpunkter (som kännetecknar kronisk optikusneurit). Eftersom visuella stimuli presenteras för en obegränsad tid, skillnader i projektions priser är försumbara.

Även om inte identifieras via standardmått, är skillnaderna i projektions klassar bland ögonen förväntas avsevärt härda vardagen binokulärseendet (där snabba stimuli är vanligt). Sålunda är den tid med begränsat stereo protokoll användbara för att identifiera binokulär visuell dysfunktion följande PÅ och kan förklara patienternas ihållande klagar i dagligt visuell liv.

Eftersom våra protokoll syftar till att generera standard utvärdering av dynamiska visuella funktioner, vilket kommer att resultera i liknande värderingar oberoende av yttre förhållanden, protokollen är strikta och kan inte ändras tanke igång. Om efter tekniska problem testet kollapsar innan fullbordandet, kommer viss information att sparas. Patientens poäng i latter fallet bör betraktas med försiktighet, beroende på hur mycket information som redan förvärvats. Alternativt, upprepa testet med en annan försöksuppställningen är möjlig.

För att säkerställa poäng bland patienter är det viktigt att vara exakt på prov initiering steg, och framför allt att hålla de nödvändiga belysningsförhållanden. Det är också viktigt att slutföra inlärningsfasen steg som prestationsnivån i de visuella tester kan vara beroende av förtrogenhet med stimuli egenskaper. Lyckat resultat i lärandet steget är en prerequested tillstånd att gå vidare till testfasen, vilket tyder på att ämnet har tillräcklig rörelse uppfattning eller tillräckligt binokulärseendet som ska testas i OFM eller stereo-protokoll. Dessutom, för att se till att prestationsnivån i de dynamiska visuella tester speglar den funktionella statusen av synnerven i stället för främre ögonsegment, bör andra oftalmologiska sjukdomar uteslutas och protocols bör utföras medan patienter bär sina glasögon (kontrollerande ut effekter av närsynthet eller brytningsfel).

En begränsning av OFM-protokollet är ett resultat av den begränsade mängd av teststimuli. Dessa 80 objekt valdes ut baserat på en omfattande studie om optikusneurit och kontrollpersoner som de diagnostiska objekt (av 240 stimuli testade) mellan dessa grupper. De 80 artiklar komponera fyra olika stimuli uppsättningar. För att undvika bland ögon lärande är olika stimuli som tillämpats på varje testad öga. För att undvika att lärande i tid, är olika stimuli uppsättningar tillämpas mellan efterföljande testfaser. Detta är tillräckligt för två intilliggande testfaserna. De fyra närvarande stimuli apparater styrs för svårighetsgrader. Införande av nya stimuli i testfasen kommer att kräva förhandsutvärdering för att säkerställa liknande svårighetsgrader mellan testuppsättningar.

Denna uppsats fokuserar på demyelinisering som patofysiologin kännetecknar optiska neuritis. Vi känner till den uppfattningen att optikusneurit är mer än en demyelinisering stat och att betydande neuroaxonal skador kan också förekomma hos patienterna, vilket framgår av den senaste optisk koherens tomografi (OCT) studerar 15-19. Men medan den funktionella konsekvensen av detta neuroaxonal skada fastställdes tidigare 20-22, visar nedsatt synskärpa, kontrastskärpa och visuell livskvalitet, var den funktionella konsekvensen av demyelinisering sällan åtgärdas. Vår studie syftade till att avslöja de funktionella konsekvenserna av demyelinisering i differentiering från axonal förlust och utveckla kliniska verktyg för att kvantifiera dessa funktionella förändringar.

Sammanfattningsvis föreslår vi att våra nya OFM och stereoprotokoll kan användas vid diagnos och uppföljning lopp på patienter. I diagnosprocessen kan dessa protokoll avslöja visuella underskott som inte kan identifieras via standard visuella mätningar. De protokoll som är effektivit för att definiera en stor del av de nu oförklarliga visuella klagomål patienter efter återvinning av synskärpa. I uppföljningen Naturligtvis kan protokollen användas som en känslig markör för demyelinisering och remyelinisering längs tid.

Dessa verktyg kan användas för att utvärdera effekten av närvarande utvecklar nervskyddande och regenerativ terapeutiska strategier inriktade myelination i det centrala nervsystemet 23.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar inga konkurrerande ekonomiska intressen.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes av Caesarea Edmond & Benjamin de Rothschild stiftelser.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Personal computer, including laptops The OFM software runs best on Mac or on Windows 7 (or higher) PC. The Stereo software runs on every personal computer. 
Monitor  specification Size: at least 15inch,  Color: at least 16 bit
The OFM and the Stereo softwares These are self-developed softwares Researchers & physicians who are interested in these softwares may contact us at: fmri-hadassah.org
Red/Cyan 3D glasses (We had tested the Stereo software on the two following 3D glasses): Nvidia & American Paper Optics 3D Vision Ultimate Anaglyph 3D Glasses & Pro X Style Red/Cyan 3D Glasses for Movies and Games on Flat Screens  
Performance on our stereo task was compared to performance on the standard Randot stereo test Stereo Optical Co. Randot SO-002 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rovaris, M., et al. Axonal injury in early multiple sclerosis is irreversible and independent of the short-term disease evolution. Neurology. 65 (10), 1626-1630 Forthcoming.
  2. Tallantyre, E. C., et al. Clinico-pathological evidence that axonal loss underlies disability in progressive multiple sclerosis. Mult. Scler. 4 (4), 406-411 Forthcoming.
  3. Oberwahrenbrock, T., et al. Retinal ganglion cell and inner plexiform layer thinning in clinically isolated syndrome. Mult. Scler. 19 (14), 1887-1895 (2013).
  4. Hickman, S. J., Dalton, C. M., Miller, D. H., Plant, G. T. Management of acute optic neuritis. Lancet. 360 (9349), 1953-1962 Forthcoming.
  5. Keough, M. B., Yong, V. W. Remyelination therapy for multiple sclerosis. Neurotherapeutics. 10 (1), 44-54 (2013).
  6. Halliday, A. M., McDonald, W. I., Mushin, J. Delayed pattern-evoked responses in optic neuritis in relation to visual acuity. Trans. Ophthalmol. Soc. U.K. 93 (0), 315-324 Forthcoming.
  7. Jones, S. J., Brusa, A. Neurophysiological evidence for long-term repair of ms lesions: Implications for axon protection. J. Neurol. 206 (2), 193-198 Forthcoming.
  8. Raz, N., et al. Sustained motion perception deficit following optic neuritis: Behavioral and cortical evidence. Neurology. 76 (24), 2103-2111 Forthcoming.
  9. Raz, N., Dotan, S., Chokron, S., Ben-Hur, T., Levin, N. Demyelination affects temporal aspects of perception: An optic neuritis study. Ann. Neurol. 71 (4), 531-538 (2012).
  10. Raz, N., Chokron, S., Ben-Hur, T., Levin, N. Temporal reorganization to overcome monocular demyelination. Neurology. 81 (8), 702-709 (2003).
  11. Kniestedt, C., Stamper, R. L. Visual acuity and its measurement. Ophthalmol. Clin. North. 16 (2), 155-170 Forthcoming.
  12. Mangione, C. M., et al. Development of the 25-item national eye institute visual function questionnaire. Arch. Ophthalmol. 119 (7), 1050-1058 (2001).
  13. Raphael, B. A., et al. Validation and test characteristics of a 10-item neuro-ophthalmic supplement to the nei-vfq-25. Am. J. Ophthalmol. 142 (6), 1026-1035 Forthcoming.
  14. Halliday, A. M., McDonald, W. I., Mushin, J. Delayed visual evoked response in optic neuritis. Lancet. 1 (7758), 982-985 Forthcoming.
  15. Costello, F., et al. Quantifying axonal loss after optic neuritis with optical coherence tomography. Ann. Neurol. 59 (6), 963-969 Forthcoming.
  16. Albrecht, P., et al. Degeneration of retinal layers in multiple sclerosis subtypes quantified by optical coherence tomography. Mult. Scler. 18 (10), 1422-1429 Forthcoming.
  17. Bock, M., et al. Time domain and spectral domain optical coherence tomography in multiple sclerosis: A comparative cross-sectional study. Mult. Scler. 16 (7), 893-896 Forthcoming.
  18. Dorr, J., et al. Association of retinal and macular damage with brain atrophy in multiple sclerosis. PLoS One. 6 (4), 18132-18 Forthcoming.
  19. Zimmermann, H., et al. Optic neuritis interferes with optical coherence tomography and magnetic resonance imaging correlations. Mult. Scler. 19 (4), 443-450 (2013).
  20. Saidha, S., et al. Visual dysfunction in multiple sclerosis correlates better with optical coherence tomography derived estimates of macular ganglion cell layer thickness than peripapillary retinal nerve fiber layer thickness. Mult. Scler. 17 (12), 1449-1463 (2011).
  21. Costello, F., et al. Tracking retinal nerve fiber layer loss after optic neuritis: A prospective study using optical coherence tomography. Mult. Scler. 14 (7), 893-905 (2008).
  22. Walter, S. D., et al. Ganglion cell loss in relation to visual disability in multiple sclerosis. Ophthalmology. 119 (6), 1250-1257 (2012).
  23. Taveggia, C., Feltri, M. L., Wrabetz, L. Signals to promote myelin formation and repair. Nat. Rev. Neurol. 6 (5), 276-287 Forthcoming.

Tags

Medicin Optikusneurit synskada dynamiska visuella funktioner rörelseuppfattning stereoseende demyelinisering remyelinisering
Dynamiska visuella tester för att identifiera och kvantifiera Visual skador och reparera Efter Demyelinisering i optikusneurit patienter
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Raz, N., Hallak, M., Ben-Hur, T.,More

Raz, N., Hallak, M., Ben-Hur, T., Levin, N. Dynamic Visual Tests to Identify and Quantify Visual Damage and Repair Following Demyelination in Optic Neuritis Patients. J. Vis. Exp. (86), e51107, doi:10.3791/51107 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter