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
Representative Results
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, …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door de Caesarea Edmond & Benjamin de Rothschild Foundations.
Materials
| 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 |
References
- 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 (2005).
- Tallantyre, E.C. et al. Clinico-pathological evidence that axonal loss underlies disability in progressive multiple sclerosis. Mult. Scler. 16 (4), 406-411 (2010).
- Oberwahrenbrock, T. et al. Retinal ganglion cell and inner plexiform layer thinning in clinically isolated syndrome. Mult. Scler. 19 (14), 1887-1895 (2013).
- Hickman, S.J., Dalton, C.M., Miller, D.H., Plant, G.T. Management of acute optic neuritis. Lancet. 360 (9349), 1953-1962 (2002).
- Keough, M.B., Yong, V.W. Remyelination therapy for multiple sclerosis. Neurotherapeutics. 10 (1), 44-54 (2013).
- 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 (1973).
- Jones, S.J., Brusa, A. Neurophysiological evidence for long-term repair of ms lesions: Implications for axon protection. J. Neurol. Sci. 206 (2), 193-198 (2003).
- Raz, N. et al. Sustained motion perception deficit following optic neuritis: Behavioral and cortical evidence. Neurology. 76 (24), 2103-2111 (2011).
- 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).
- Raz, N., Chokron, S., Ben-Hur, T., Levin, N. Temporal reorganization to overcome monocular demyelination. Neurology. 81 (8), 702-709 (2013).
- Kniestedt, C., Stamper, R.L. Visual acuity and its measurement. Ophthalmol. Clin. North Am. 16 (2), 155-170 (2003).
- Mangione, C.M. et al. Development of the 25-item national eye institute visual function questionnaire. Arch. Ophthalmol. 119 (7), 1050-1058 (2001).
- 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 (2006).
- Halliday, A.M., McDonald, W.I., Mushin, J. Delayed visual evoked response in optic neuritis. Lancet. 1 (7758), 982-985 (1972).
- Costello, F. et al. Quantifying axonal loss after optic neuritis with optical coherence tomography. Ann. Neurol. 59 (6), 963-969 (2006).
- Albrecht, P. et al. Degeneration of retinal layers in multiple sclerosis subtypes quantified by optical coherence tomography. Mult. Scler. 18 (10), 1422-1429 (2012).
- 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 (2010).
- Dorr, J. et al. Association of retinal and macular damage with brain atrophy in multiple sclerosis. PLoS One. 6 (4), e18132 (2011).
- Zimmermann, H. et al. Optic neuritis interferes with optical coherence tomography and magnetic resonance imaging correlations. Mult. Scler. 19 (4), 443-450 (2013).
- 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).
- 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).
- Walter, S.D. et al. Ganglion cell loss in relation to visual disability in multiple sclerosis. Ophthalmology. 119 (6), 1250-1257 (2012).
- Taveggia, C., Feltri, M.L., Wrabetz, L. Signals to promote myelin formation and repair. Nat. Rev. Neurol. 6 (5), 276-287 (2010).
