בדיקות חזותיים דינמיים לזהות ולכמת נזק ותיקון חזותיים בעקבות הפגיעה במיאלין בחולי דלקת בעצב ראיה
Summary
אובייקט מMotion (הפרנציסקאני) ופרוטוקולי סטריאו מוגבל בזמן הם כלים רגישים לזהות המשקפת וגירעונות משקפת דינמיים תפקוד ראייה, שמושפעים באופן ייחודי בחולי דלקת בעצב הראיה. יתר על כן, בדיקות אלו עשויות לשמש ככלים פולשנית כמוני להערכה לאורך מסלולים חזותיים היקף myelination.
Abstract
על מנת לעקוב אחר חולים בעצב ראייה ולהעריך את היעילות של הטיפול בם, יש צורך בכלי נוח, מדויק וכמותיים להערכת שינויים בmyelination במערכת העצבים המרכזיים (CNS). עם זאת, מדידות סטנדרטיות, כוללים בדיקות ראייה שגרתיות וסריקות MRI, אינן רגישות מספיק למטרה זו. אנו מציגים שתי בדיקות חזותיות טיפול בפונקציות משקפות ומשקפות דינמיות אשר עשויים לשייך באופן הדוק עם לאורך מסלולים חזותיים היקף myelination. אלה כוללים אובייקט ממיצוי Motion (הפרנציסקאני) ופרוטוקולי סטריאו מוגבל בזמן. במבחן הפרנציסקאני, מערך של נקודות להלחין אובייקט, על ידי הזזת הנקודות בתוך התמונה ימינה תוך כדי תנועת הנקודות מחוץ לתמונה שמאלה או להיפך. דפוס הנקודה יוצר אובייקט מוסווה שלא ניתן לאתרם כאשר הנקודות הן נייחות או נע בכללותה. חשוב לציין, זיהוי אובייקט תלוי באופן קריטי בתפיסת תנועה. במוגבל בזמןפרוטוקול סטריאו, תמונות מרחבית שונות מוצגות לאורך מוגבל של זמן, מאתגר שילוב 3 ממדים משקפת בזמן. שני הבדיקות מתאימות לשימוש קליני ולספק, דרך פשוטה, אך רבת עוצמה כדי לזהות ולכמת את תהליכים של פגיעה במיאלין ויצירת מיאלין מחדש לאורך מסלולי ראייה. פרוטוקולים אלה עשויים להיות יעילים כדי לאבחן ולעקוב בעצב ראייה וחולי טרשת נפוצה.
בתהליך האבחון, פרוטוקולים אלה עשויים לחשוף ליקויי ראייה שלא ניתן לזהות באמצעות מדידות חזותיות תקן נוכחית. יתר על כן, הפרוטוקולים הללו ברגישות לזהות את בסיס התלונות חזותיות המשך מוסברים כיום של חולים לאחר ההתאוששות של חדות ראייה. במעקב ארוך טווח עד כמובן, ניתן להשתמש בפרוטוקולים כסמן רגיש של demyelinating ותהליכי remyelinating לאורך זמן. פרוטוקולים אלה ולכן עשויים לשמש כדי להעריך את היעילות של ים טיפולי הנוכחי ומתפתחtrategies, מיקוד myelination של מערכת העצבים המרכזית.
Introduction
אופטיק בעצב כמודל למעקב ניוון ותיקון רקמות
טרשת נפוצה (MS) היא מחלה ניוונית של מערכת עצבים דלקתית כרונית של מערכת העצבים המרכזית (CNS), והוא הסיבה המובילה למוגבלות נוירולוגית לא טראומטיות אצל מבוגרים צעירים במדינות מפותחות. הפגיעה במיאלין נחשב תכונת histopathological האופיינית ביותר של טרשת נפוצה. מחקרים שנעשה לאחרונה, עם זאת, גילו כי טרשת נפוצה היא גם מחלה ניוונית של מערכת עצבים עם נזק neuroaxonal מוקדם 1-3.
דלקת בעצב ראיה (ON), דלקת של עצב הראייה, היא הסימפטום מציג ב20% מחולי טרשת נפוצה ולפחות 50% מאלה הסובלים מטרשת נפוצה ניסיון לפחות אפיזודה אחת של ON במהלך חייהם 4. שלא כמו במקומות אחרים של נגעי טרשת נפוצה שלא תמיד תואמים לביטויים הקליניים, demyelinating פרק של עצב הראייה בדרך כלל תוצאות בביטוי ייחודי של אובדן ראייה חמור. סולIven התחלואה הנלווית שלה עם טרשת נפוצה והמאפיינים הקליניים הבולטים שלה, על מציעה הזדמנות ייחודית לניוון רקמת מעקב ותיקון והשלכותיהם בנגע MS אחת.
הצורך בשיטות משופרות לניוון רקמת מעקב ותיקון in vivo
מחקרים פתולוגיים ב-MS לסבך את הפגיעה במיאלין כגורם עיקרי לחיתוך הרוחב אקסון וניוון אקסון שלאחר מכן. חידוש יצירת המיאלין עלולה למנוע אקסונים demyelinated וממידרדר; עם זאת, יצירת מיאלין מחדש יעילה עשויה להיות מוגבל כתוצאה מהתקפות חוזרות ונשנות. לכן, אסטרטגיות טיפוליות הגנה עצביות ומשובים קיימים ומתפתחות בטרשת הנפוצה שמטרתו למנוע התקפות חדשות ולקדם את תהליכי יצירת מיאלין מחדש במערכת העצבים המרכזית 5.
על מנת לעקוב אחר חולים בעצב ראייה ולהעריך את היעילות של הטיפול בם, יש צורך בכלי משובח לכמת שינויים בmyelination במערכת העצבים המרכזית. עם זאת, העמדהמדידות ארד, כוללים בדיקות ראייה שגרתיות וסריקות MRI, אינן רגישות מספיק למטרה זו. בדיקות שגרתיות חזותיות (כלומר. חדות ראייה, רגישות לניגודיות, שדה ראייה, ותפיסת צבע) עשוי לחשוף מקרים של השלכה קלט מופחתת לאורך המסלולים החזותיים, אך אינם רגישים לזיהוי שיעורי היטל עיכוב, שהוא התפקיד של סיבי demyelinated 6,7 . נגעי T2 hyperintense, המהווים את סימן ההיכר של המחלה, כתוצאה מתערובת שייר של בצקת, דלקת, פגיעה במיאלין, אובדן ודבק באקסון ולכן לא ניתן להבחין בין הפגיעה במיאלין ופתולוגיות אחרות במוח. יתר על כן, ה-MRI הסטנדרטי נועדה לחשוף ניגוד רקמה איכותי. בעוד אלה הם נאותים לזיהוי המיקום של רקמה יוצאת דופן, הם אינם מספיקים כדי להעריך כמותית את מאפייני רקמה.
בדיקות חזותיות דינמיים עשויות לשמש כסמנים של פגיעה במיאלין ויצירת מיאלין מחדש
אנו טועניםכי פונקציות חזותיות דינמיות הן מתאימות יותר מפונקציות סטטית לזהות ולכמת את שינויים בשיהוי הקרנה לאורך מסלולי הראייה. אמנם הישג של פונקציות חזותיות שני סטטי ודינמיות דורש כמות מספקת של הקרנת קלט חזותית, פונקציות חזותיות בלבד דינמיות תלויות בשיעורי הקרנה. פגיעה במיאלין עצב ראייה עלולה להשפיע ובכך דינמית ולא סטטית פונקציות חזותיות, להפליל את הצורך בהעברה מהירה של קלט חזותי כדי לתפוס תנועה.
פיתחנו שתי משימות התנהגותיות להערכת תפקודים חזותיים משקפים ומשקפים שעשויים לשייך באופן הדוק עם שיהוי הקרנה לאורך מסלולי הראייה. אלה כוללים אובייקט ממיצוי Motion (הפרנציסקאני) ופרוטוקולי סטריאו מוגבל בזמן.
במבחן הפרנציסקאני, מערך של נקודות להלחין אובייקט, על ידי הזזת הנקודות בתוך התמונה ימינה תוך כדי תנועת הנקודות מחוץ לתמונה שמאלה או להיפך. הרשות dotttern יוצר אובייקט מוסווה שלא ניתן לאתרם כאשר הנקודות הן נייחות או נע בכללותה. חשוב לציין, זיהוי אובייקט תלוי בתפיסת תנועה. באמצעות פרוטוקול הפרנציסקאני, יש לנו הפגנו גירעון מתמשך בעיניים המושפעות מחולים, ניכרו אפילו חודשים 12 בעקבות הפיגוע בעצב ראייה, ואילו פונקציות חזותיות סטנדרטיות התאוששו 8. יתר על כן, ביצועים לקויים היה קשור עם conductions המושהה (P100 מתעכב, משקפים פגיעה במיאלין) ושיפור בתפיסת תנועה היה בקורלציה עם קיצור של שיעורי הולכה (המשקפים יצירת מיאלין מחדש; רגרסיה ריבועים לפחות לינארית עם חישוב מקדם מתאם F = 27.3, p = 0.0005; r = -0.87) 9.
פרוטוקול הפרנציסקאני מוצג כעת עודכן על מנת להתאים את הבדיקה לשימוש קליני, כולל קיצור בדיקה, התאמת תוכנת בדיקה כדי לגרום לקובץ פלט אוטומטי, וכדי לגרום לתנועת sensitivציון ity.
כדי להעריך את ההשפעה של שיהוי השלכה על ראייה כפולה, פרוטוקול סטריאו המוגבל בזמן פותח. בפרוטוקול זה, תמונות מרחבית שונות מוצגות לאורך מוגבל של זמן, מאתגר אינטגרציה משקפת בזמן. בדיקה זו נועדה לבחון את ההשערה כי בשל פגיעה במיאלין בעצב, המידע המושפע משתי העיניים תגיע לקליפת המוח בנקודות זמן שונה לפגוע אינטגרציה משקפת בזמן. בדיקת קבוצה התאוששה על חולים (1-2.5 שנים בעקבות הפיגוע), שהראינו כי בעוד שרוב חולי רמות ביצועים ללא שינוי במשימת סטריאו סטטי סטנדרטית; ביצועים במשימת סטריאו מוגבל בזמן היה לקוי ברוב המקרים 10.
הפרנציסקאני ופרוטוקולי סטריאו המוגבל בזמן לספק, דרך פשוטה, אך רבת עוצמה כדי לזהות ולכמת את תהליכים של פגיעה במיאלין ויצירת מיאלין מחדש לאורך מסלולי הראייה. ma פרוטוקולים אלהy להיות יעיל לאבחון ולמעקב בחולי ON ו-MS באופן חסכוני באמצעות קל לשימוש פרוטוקול מחשב מבוסס.
Protocol
Representative Results
Discussion
דלקת בעצב ראיה היא מחלה demyelinative של עצב הראייה, גורם לאובדן ראייה חמור. למרות שנחשב חולף בעת השימוש בבדיקה חזותית סטנדרטית 1, מטופלים ממשיכים לתפוס קשיים בביצוע משימות חזותיות יומיומיות. אנו טוענים כי בדיקות חזותיות דינמיות מספיקות כדי לזהות ולכמת גירעונות מתמש?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי קרנות קיסריה אדמונד בנימין דה רוטשילד ו.
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).
