Dynamiske visuelle test for at identificere og kvantificere Visual Skader og reparation Efter Demyelinisering i synsnervebetændelse Patienter

Summary

Objekt fra Motion (OFM) og Time-hæmmet stereo protokoller er følsomme værktøjer til at identificere monokulær og binokulære dynamiske synsfunktionen underskud, som er unikt påvirket i synsnervebetændelse patienter. Endvidere kan disse tests bruges som kvantitative invasive redskaber til at vurdere omfanget af myelination langs visuelle veje.

Abstract

For at følge optisk neuritis patienter og vurdere effektiviteten af ​​deres behandling, er en praktisk, præcis og kvantificerbar værktøj der kræves for at vurdere ændringer i myelination på centralnervesystemet (CNS). Men standard målinger, herunder rutinemæssige visuelle tests og MR-scanninger, er ikke følsom nok til dette formål. Vi præsenterer to visuelle test fat dynamiske monokulare og binokulære funktioner, som kan nøje forbinder med omfanget af myelination langs visuelle veje. Disse omfatter objekt fra Motion (OFM) ekstraktion og Time-begrænset stereo protokoller. I OFM test, en række prikker komponere et objekt, ved at flytte prikker i billedet mod højre under bevægelse prikker uden for billedet mod venstre eller omvendt. Prikmønsteret genererer en camoufleret objekt, der ikke kan opdages, når prikkerne er stationære eller bevægelige som en helhed. Vigtigt, objekt anerkendelse er kritisk afhængige af motion perception. I Time-hæmmetStereo-protokollen, rumligt forskellige billeder, præsenteret for en begrænset tidsperiode, udfordrende kikkert 3-dimensionel integration i tide. Begge test er passende for klinisk brug og giver en enkel, men kraftfuld, måde at identificere og kvantificere processer demyelination og remyelinisering langs visuelle veje. Disse protokoller kan være effektivt at diagnosticere og følge optisk neuritis og patienter med dissemineret sklerose.

I den diagnostiske proces kan disse protokoller afslører visuelle underskud, der ikke kan identificeres via nuværende standardbehandlinger visuelle målinger. Desuden er disse protokoller nænsomt identificere grundlag af de aktuelt uforklarlige fortsat visuelle klager fra patienter efter genvinding af synsstyrken. I den langsgående opfølgning Selvfølgelig kan de protokoller anvendes som en følsom markør for demyeliniserende og remyelinating processer langs tid. Disse protokoller kan derfor anvendes til at evaluere effekten af ​​nuværende og udviklende terapeutiske strategies, målretning myelinering af CNS.

Introduction

Optic neuritis som en model for sporing af væv degeneration og reparation

Multipel sklerose (MS) er en kronisk inflammatorisk neurodegenerativ sygdom i centralnervesystemet (CNS) og er den hyppigste årsag til nontraumatic neurologisk invaliditet hos unge voksne i udviklede lande. Demyelinisation betragtes som den mest karakteristiske histopatologiske træk ved MS. Nylige undersøgelser har imidlertid vist, at MS er også en neurodegenerativ sygdom med tidlig neuroaxonal skade ^1-3.

Optisk neuritis (ON), betændelse i synsnerven, er den præsenterer symptom på 20% af MS-patienter og mindst 50% af dem, der lider MS erfaring mindst én episode af ON løbet af deres levetid ^4. I modsætning til andre steder i MS-læsioner, der ikke altid stemmer overens med det kliniske manifestationer, demyeliniserende episode af synsnerven typisk resulterer i markante manifestation af akut synstab. GIven sin komorbiditet med MS og dens fremtrædende kliniske træk, ON tilbyder en unik mulighed for sporing af væv degeneration og reparation og deres konsekvenser i en enkelt MS læsion.

Behovet for forbedrede fremgangsmåder til sporing vævsdegenerering og reparation in vivo

Patologiske undersøgelser i MS indblande demyelination som en af ​​hovedårsagerne til axonal transection og efterfølgende axonal degeneration. Remyelination kan forhindre demyeliniserede axoner udarter; dog kan den effektive remyelinering være begrænset som følge af gentagne angreb. Derfor er aktuelle og udviklende neuroprotektive og regenerative terapeutiske strategier i MS til formål at forebygge nye angreb og fremme remyelination processer i CNS ^5..

For at følge op optisk neuritis patienter og evaluere effekten af ​​deres behandling, er et fint redskab til at kvantificere ændringer i myelination på CNS kræves. Men standenard målinger, herunder rutinemæssige visuelle tests og MR-scanninger, er ikke følsom nok til dette formål. Rutinemæssige visuelle test (dvs.. Synsstyrken, kontrast følsomhed, visuelle felter, og farvesans) kan afsløre tilfælde af reduceret input projektion langs de visuelle veje, men er ufølsomme for at identificere forsinkede projektion satser, som er den rolle demyeliniserede fibre ^6,7 . T2 hyperintense læsioner, som er kendetegnende for sygdommen, skyldes resterende blanding af ødem, inflammation, demyelinisation aksonal tab og gliose og kan derfor ikke skelne mellem demyelinisering og andre hjerne patologier. Endvidere er standard MRI designet til at afsløre kvalitativ væv kontrast. Selv om disse er tilstrækkelige til at identificere placeringen af ​​usædvanlige væv, er de utilstrækkelige til kvantitativ vurdering vævets egenskaber.

Dynamiske visuelle test kan anvendes som markører for demyelination og remyelination

Vi argumentererat dynamiske visuelle funktioner er mere passende end statiske funktioner at identificere og kvantificere ændringer i projektion latenstider langs de visuelle veje. Mens realisering af både statiske og dynamiske visuelle funktioner kræver tilstrækkelig mængde af visuelt input projektion, kun dynamiske visuelle funktioner afhænger projektion satser. Synsnerven demyelination kan således påvirke dynamisk snarere end statisk visuelle funktioner, implicerer behovet for hurtig overførsel af visuelt input med henblik på at opfatte bevægelse.

Vi har udviklet to adfærdsmæssige opgaver at vurdere monokulare og binokulære visuelle funktioner, som kan nøje forbinder med projektion latenstider langs de visuelle veje. Disse omfatter objekt fra Motion (OFM) ekstraktion og Time-begrænset stereo protokoller.

I OFM test, en række prikker komponere et objekt, ved at flytte prikker i billedet mod højre under bevægelse prikker uden for billedet mod venstre eller omvendt. Prikken pattern genererer en camoufleret objekt, der ikke kan opdages, når prikkerne er stationære eller bevægelige som en helhed. Vigtigere, objektgenkendelse er afhængig af bevægelse perception. Ved hjælp af OFM-protokollen, har vi vist et vedvarende underskud i de berørte øjne på patienter, klare selv 12 måneder efter synsnervebetændelse angreb, mens standard visuelle funktioner havde genvundet ^8. Endvidere blev forringet ydeevne forbundet med forsinket conductions (forsinket P100, hvilket afspejler demyelination) og forbedring i bevægelse opfattelse var korreleret med afkortning af ledningsforstyrrelser satser (afspejler remyelination, lineær mindste kvadraters regression med beregning af korrelationskoefficienten F = 27,3, p = 0,0005; r = -0.87) ^9..

Den aktuelt præsenteres OFM protokol blev opdateret for at passe testen til klinisk brug, herunder test afkortning, justering af test software til at resultere i en automatisk output-fil og at resultere i en bevægelse følsomhedhed score.

For at vurdere effekten af ​​projektions ventetid på binokulære syn, blev Time-hæmmet Stereo protokol udviklet. I denne protokol, er rumligt forskellige billeder, præsenteret for en begrænset tidsperiode, udfordrende kikkert integration i tide. Denne test blev designet til at teste hypotesen om, at på grund demyelinisation på de ramte nerve, oplysninger fra de to øjne vil nå cortex på forskellige tidspunkter forringer kikkert integration i tide. Test en gruppe af genvundet ON patienter (1-2,5 år efter angrebet), har vi vist, at mens de fleste patienter havde intakte ydelsesniveauer i en standard statisk stereo opgave; præstation på den tid med begrænset stereo opgave blev svækket i de fleste tilfælde ^10.

Den OFM og tid-hæmmet stereo protokoller giver en enkel, men kraftfuld, måde at identificere og kvantificere processer demyelination og remyelinisering langs de visuelle veje. Disse protokoller may være effektivt at diagnosticere og følge op på og MS-patienter i en omkostningseffektiv måde ved hjælp af en nem at bruge computer-baseret protokol.

Protocol

Protokollen følger Hadassah Hebrew University Ethics Committee retningslinjer for studier i mennesker. For at undgå effekten af ​​nærsynethed eller brydningsindeks fejl på prøveresultater bør protokollerne udføres, mens patienterne bære deres briller (korrigeret syn). Objekt fra Motion (OFM) protokol: 1.. Test Indledning og instruere Emner Seat emnet 50 cm foran computerskærmen. Åbn OFM software. Instruer om, at han vil …

Representative Results

OFM protokol Protokollen resulterer i en tekstfil, automatisk opsummerer fagets svar. Resultatet kan analyseres på to måder: Total score: hver stimulus præsenteret er tildelt med en stimulus vægt, og summen af ​​vægten af ​​alle identificerede stimuli er indstillet som patientens respons score. Vægten af ​​en bestemt stimulus er indstillet baseret på hastigheden af ​​stimulus, med højere vægte til lavere hastigheder. Uidentificerede stimuli …

Discussion

Optic neuritis er et demyelinative sygdom i synsnerven, der forårsager akut synstab. Selvom betragtes som forbigående, når du bruger standard visuel test ^1, fortsætter patienterne til at opfatte vanskeligheder med at udføre dagligdags visuelle opgaver. Vi argumenterer for, at dynamiske visuelle test er tilstrækkelige til at identificere og kvantificere disse vedvarende underskud. Det er da dynamiske men ikke statiske visuelle funktioner afhænger projektion satser, og kan være mere sårbare over for fo…

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