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

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.

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 Seat ämnet 50 cm framför datorskärmen. Öppna OFM programvara. Instruera ämne som han kommer att p…

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 v…

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 fördr?…

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