Tests visuales dinámicos para identificar y cuantificar los daños visuales y Reparación Siguiendo desmielinización en neuritis óptica pacientes

Resumen

Objeto De Movimiento (OFM) y protocolos estéreo de duración limitada son instrumentos sensibles para identificar monocular y déficit de la función visual binocular dinámicas, las cuales se ven afectadas de forma exclusiva en pacientes con neuritis óptica. Además, estas pruebas pueden ser utilizados como herramientas no invasivas cuantitativos para evaluar el grado de mielinización largo de las vías visuales.

Resumen

Con el fin de seguir a los pacientes con neuritis óptica y evaluar la eficacia de su tratamiento, se requiere una herramienta muy útil, precisa y cuantificable para evaluar los cambios en la mielinización del sistema nervioso central (SNC). Sin embargo, las mediciones normales, incluidas las pruebas visuales de rutina y la resonancia magnética, no son lo suficientemente sensibles para este propósito. Presentamos dos pruebas visuales que abordan las funciones monoculares y binoculares dinámicos que pueden asociarse estrechamente con el grado de mielinización largo de las vías visuales. Estos incluyen Objeto De Movimiento (OFM) extracción y protocolos estéreo por tiempo limitado. En la prueba OFM, una matriz de puntos componer un objeto, moviendo los puntos dentro de la imagen mientras se mueve hacia la derecha los puntos hacia la izquierda fuera de la imagen o viceversa. El modelo de punto genera un objeto camuflado que no puede ser detectado cuando los puntos son estacionarios o en movimiento como un todo. Es importante destacar que el reconocimiento de objetos es críticamente dependiente de la percepción del movimiento. En restringido en tiempo laProtocolo estéreo, imágenes espacialmente dispares se presentan durante un período limitado de tiempo, desafiando a la integración de 3 dimensiones binocular en el tiempo. Ambas pruebas son apropiadas para el uso clínico y proporcionar un simple, pero potente, manera de identificar y cuantificar los procesos de desmielinización y remielinización largo de las vías visuales. Estos protocolos pueden ser eficaces para diagnosticar y seguir la neuritis óptica y pacientes con esclerosis múltiple.

En el proceso de diagnóstico, estos protocolos pueden revelar déficits visuales que no pueden ser identificados a través de las mediciones visuales estándar actuales. Además, estos protocolos sensiblemente identifican la base de los actualmente inexplicables continuación quejas visuales de los pacientes después de la recuperación de la agudeza visual. En el seguimiento longitudinal hasta supuesto, los protocolos se pueden utilizar como un marcador sensible de desmielinizante y procesos remielinizantes lo largo del tiempo. Por tanto, estos protocolos se pueden usar para evaluar la eficacia de s terapéuticos actuales y cambiantesstrategias, apuntando a la mielinización del sistema nervioso central.

Introducción

La neuritis óptica como un modelo para el seguimiento de la degeneración del tejido y la reparación

La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad neurodegenerativa crónica inflamatoria del sistema nervioso central (SNC) y es la principal causa de discapacidad neurológica no traumática en adultos jóvenes en los países desarrollados. La desmielinización es considerada la característica histopatológica más característicos de la EM. Estudios recientes, sin embargo, reveló que la EM es también una enfermedad neurodegenerativa con daños neuroaxonal temprana ^1-3.

La neuritis óptica (ON), la inflamación del nervio óptico, es el síntoma de presentación en el 20% de los pacientes con esclerosis múltiple y al menos el 50% de los que sufren de EM experimentan al menos un episodio de EN durante su vida ^4. A diferencia de otras poblaciones de lesiones de la EM que no siempre se correlacionan con las manifestaciones clínicas, desmielinizante episodio del nervio óptico generalmente resulta en la manifestación distintiva de la pérdida visual aguda. Tada su comorbilidad con EM y sus datos clínicos prominentes, EN ofrece una oportunidad única para que la degeneración del tejido de rastreo y reparación y sus consecuencias en una sola lesión MS.

La necesidad de mejorar los métodos para el seguimiento de la degeneración del tejido y la reparación in vivo

Los estudios patológicos en MS implican desmielinización como causa principal de la transección axonal y la posterior degeneración axonal. La remielinización puede prevenir axones mielina degenere; Sin embargo, la remielinización efectiva puede ser limitada como resultado de los repetidos ataques. Por lo tanto, las estrategias terapéuticas neuroprotectoras y regenerativas actuales y futuras en la EM están dirigidas a prevenir nuevos ataques y promover los procesos de remielinización en el SNC ^5.

Con el fin de dar seguimiento a los pacientes con neuritis óptica y evaluar la eficacia de su tratamiento, se requiere una buena herramienta para cuantificar los cambios en la mielinización del SNC. Sin embargo, el soportemediciones ard, incluyendo pruebas visuales de rutina y la resonancia magnética, no son lo suficientemente sensibles para este propósito. Pruebas visuales de rutina (es decir. De agudeza visual, sensibilidad al contraste, campos visuales, y la percepción de colores) puede revelar los casos de reducción de la proyección de entrada a lo largo de las vías visuales, pero son insensibles a identificar los tipos de proyección con retraso, lo cual es el papel de las fibras de mielina ^6,7 . Lesiones hiperintensas T2, que son el sello distintivo de la enfermedad, son el resultado de mezcla residual del edema, la inflamación, desmielinización, pérdida axonal y gliosis y por lo tanto no pueden diferenciar entre la desmielinización y otras patologías cerebrales. Por otra parte, la resonancia magnética estándar está diseñado para revelar el contraste tisular cualitativa. Mientras que éstos son adecuados para la identificación de la localización del tejido inusual, que son insuficientes para evaluar cuantitativamente las propiedades del tejido.

Pruebas visuales dinámicos pueden ser utilizados como marcadores de la desmielinización y remielinización

Argumentamosque las funciones visuales dinámicos son más apropiadas que las funciones estáticas para identificar y cuantificar los cambios en las latencias de proyección a lo largo de las vías visuales. Si bien la realización de las funciones visuales estáticos y dinámicos requiere suficiente cantidad de proyección visual de entrada, las funciones visuales dinámicos sólo dependen de las tasas de proyección. Desmielinización del nervio óptico puede afectar, por ello dinámico en lugar de las funciones visuales estáticos, lo que implica la necesidad de una rápida transmisión de la información visual con el fin de percibir el movimiento.

Hemos desarrollado dos tareas conductuales para evaluar las funciones visuales monoculares y binoculares que pueden estrechamente asociar con latencias de proyección a lo largo de las vías visuales. Estos incluyen Objeto De Movimiento (OFM) extracción y protocolos estéreo por tiempo limitado.

En la prueba OFM, una matriz de puntos componer un objeto, moviendo los puntos dentro de la imagen mientras se mueve hacia la derecha los puntos hacia la izquierda fuera de la imagen o viceversa. El pa dotttern genera un objeto camuflado que no puede ser detectado cuando los puntos son estacionarios o en movimiento como un todo. Es importante destacar que, el reconocimiento de objetos depende de la percepción del movimiento. Utilizando el protocolo OFM, hemos demostrado un déficit sostenido en los ojos afectados de los pacientes que, evidentes incluso 12 meses después del ataque de neuritis óptica, mientras que las funciones visuales normales habían recuperado ^8. Por otra parte, un rendimiento deficiente se asoció con conducciones tardío (P100 con retraso, lo que refleja la desmielinización) y la mejora en la percepción del movimiento se correlacionó con la reducción de las tasas de conducción (de forma que reflejen la remielinización; lineal de mínimos cuadrados de regresión con el cálculo del coeficiente de correlación F = 27,3, p = 0,0005; r = -0,87) ^9.

El protocolo OFM actualmente presentado se actualiza con el fin de adaptarse a la prueba para el uso clínico, incluyendo el acortamiento de prueba, el ajuste de la prueba de software para resultar en un archivo de salida automática, y para dar lugar a un movimiento de sensibilidadpuntuación dad.

Para evaluar el efecto de las latencias de proyección en la visión binocular, el protocolo estéreo con limitaciones de tiempo se desarrolló. En este protocolo, imágenes espacialmente dispares se presentan durante un período limitado de tiempo, desafiando la integración binocular en el tiempo. Esta prueba se diseñó para probar la hipótesis de que debido a la desmielinización en el nervio afectado, la información de los dos ojos se llega a la corteza en diferentes puntos de tiempo que menoscabe la integración binocular en el tiempo. Prueba de un grupo de pacientes recuperados EN (1 a 2,5 años después del ataque), hemos demostrado que, si bien la mayoría de los pacientes tenían niveles de rendimiento intactos en una tarea estéreo estática estándar; desempeño en la tarea estéreo con limitaciones de tiempo se veía afectada en la mayoría de los casos ^10.

La OFM y los protocolos estéreo de tiempo limitados ofrecen un simple, pero potente, manera de identificar y cuantificar los procesos de desmielinización y remielinización lo largo de las vías visuales. Estos protocolos may ser eficiente para el diagnóstico y seguimiento de pacientes con EM ON y en una manera rentable mediante un fácil utilizar el protocolo basado en computadora.

Protocolo

El protocolo sigue las directrices del Comité de Ética de la Universidad Hebrea Hadassah para estudios en sujetos humanos. Para evitar el efecto de la miopía o errores de refracción en los resultados de prueba, los protocolos deben realizarse mientras que los pacientes usan sus gafas (visión corregida).

Objeto De protocolo Motion (OFM):

1. Prueba de Iniciación y sujetos Instruir

1. Asiente el sujeto 50 cm delante de la pantalla del ordenador.
2. Abra el software OFM.
3. Indique al sujeto que va a ser presentada con objetos en movimiento definido. Instruirlo para responder lo más correcto y lo más rápido posible al presionar el teclado "A" y luego nombrar verbalmente el objeto percibido.
4. Tras la respuesta, aparecerá una pantalla que indica ", pulse la barra de espacio." Indique al sujeto que pulsar la barra espaciadora cuando esté listo para identificar el estímulo siguiente.
5. Explique al sujeto que los estímulos pueden aparecer a muy difíciles de perceive velocidades o en algunos otros más fáciles de percibir.

2. Fase de Aprendizaje

Intro "OFM aprendizaje" en la línea de comandos. Asunto ahora se presenta con 4 ejemplos de los estímulos. Esta fase se lleva a cabo cuando el jugador de sujetos de ambos ojos están abiertos.

3. Fase de Pruebas

En general, cada prueba OFM incluye 20 estímulos. Todos se presentó por primera vez a la velocidad más baja de 4 píxeles / seg. Esos no reconocido se presentó luego en la siguiente velocidad de 5,5 píxeles / seg. Aquellos no reconocidos, se presentó a continuación en la siguiente velocidad de 7,5 píxeles / seg y así sucesivamente, pasando por 10 píxeles / seg, 13,5 píxeles / seg, 18 píxeles / seg, y hasta la velocidad más rápida de 24,5 píxeles / seg. Las velocidades se definieron con base en el exponente y = 3 * e ^0.3. Si no se reconocieron cinco estímulos consecutivos en una cierta velocidad, el siguiente estímulos será presentado en la próxima velocidad más rápida para evitar la frustración de los pacientes. Thse dará lugar a acortar la longitud de prueba que generalmente es más largo que el reconocimiento es peor (que requiere el paso a través de mayor número de velocidades por estímulo).

1. Cubierta del sujeto un ojo con un parche en el ojo. Cada parche en el ojo puede ser adecuada siempre que suministra una cobertura completa.
2. Introduzca "objetos OFM" en la línea de comandos.
3. Elija un conjunto de estímulos (software incluye 4 series de estímulos Cada juego incluye 20 objetos diferentes Selección puede ser aleatoria Sin embargo, asegúrese de aplicar diferentes conjuntos de estímulos para cada uno de los ojos del ensayo;... Aplicar diferentes conjuntos de estímulos para los puntos de tiempo posteriores en el aprendizaje caso de la evaluación longitudinal).
4. Un mensaje que le pedirá que introduzca el nombre del tema, aparecerá probado fecha de ojo y pruebas. Completar la información requerida.
5. Es importante vigilar cuidadosamente el tema y responder a los sujetos mientras él / ella completa la tarea de la siguiente manera:
   1. Cuando un estímulo aparece el sujeto debe presionar el botón "A" en el keyboard y el nombre de la identidad del estímulo presentado.
   2. Pulse el botón izquierdo del ratón para una respuesta correcta o el botón derecho del ratón para una respuesta incorrecta.
   3. Asunto presiona la "barra de espacio" en el teclado para iniciar el siguiente estímulo.
   4. Este procedimiento (pasos 3.5.1-3.1.5.3) continúa hasta los 20 estímulos en el conjunto están bien reconocidos o presentan a la velocidad más rápida.
6. Repita todo el procedimiento (desde el paso 3.1) para el segundo ojo del sujeto utilizando un conjunto diferente de los estímulos.

Protocolo Stereo Tiempo con limitaciones:

1. Prueba de Iniciación y sujetos Instruir

1. Asiente el sujeto 50 cm delante de la pantalla del ordenador.
2. Abra el software de estéreo.
3. Indique al sujeto que va a ser presentado con 3 formas dimensiones (3D) y tendrá que nombrar la forma percibida como correcta y rápida posible. Las formas serán uno de los siguientes: un círculo, un cuadrado, Un triángulo, o una estrella.
4. Explique al tema que pueden aparecer estímulos en muy difícil de percibir las condiciones o en algún más fácil percibir queridos.
5. Instruya al sujeto a usar las gafas 3D.
6. Apague la iluminación ambiente.

2. Fase de Aprendizaje

Enter "Stereo aprendizaje" en la línea de comandos. Sujeto se presenta ahora con 4 repeticiones de cada forma, presentados en la duración de los estímulos más largo (500 ms) y por la disparidad más fácil (840 segundos de arco) condiciones. A raíz de la condición presentación 3D, una presentación en 2D seguirá para cada forma. En este último, se añadirá una línea que marca las formas curvas de nivel, para asegurarse sujeto percibe las dimensiones de la forma presentada. Los sujetos, que no tienen éxito en esta condición fácil, no se pondrá a prueba en la próxima fase.

3 Fase de prueba:. Percepción Stereopsis en Función de la disparidad binocular

La forma 4s se presentarán durante 500 ms en 4 diferentes condiciones de disparidad: 120, 300, 540 y 840 segundos de arco.

1. Enter "Disparidad Stereo" en la línea de comandos.
2. Aparecerá un mensaje que le pedirá que introduzca el nombre del interesado y las pruebas de la fecha. Completar la información requerida.
3. Aparece Estímulo
4. Nombres detenidamente la forma presentada. Las respuestas se codificaron por el examinador en botones de tecla 1-4 (es decir., Pulse el 1, 2, 3, o 4 botones principales para las respuestas verbales del sujeto de "un círculo", "cuadrado", "un triángulo", o "un estrella ", respectivamente). Debido a las condiciones de luz y el hecho de que el sujeto lleva gafas 3D, no puede codificar las respuestas por sí mismo).
5. Asunto presiona cualquier tecla para continuar con el siguiente estímulo. El orden de presentación de estímulos es al azar.

4. Fase de Pruebas

Percepción Estereopsis como una función del tiempo de presentación del estímulo. Las 4 formas serán presentados por las disparidades de 540 y 840 seg de arco en cualquiera de 40, 60, o 100 duraciones mseg.

1. Enter "Duración Stereo" en la línea de comandos.
2. Repita los pasos 3.2 a 3.5.

Resultados

Protocolo OFM

El protocolo se traduce en un archivo de texto, que resume de forma automática las respuestas del sujeto. Resultado se puede analizar de dos maneras:

Puntuación total: cada estímulo presentado se asigna con un peso de estímulo, y la suma de los pesos de todos los estímulos identificados se establece como marcador de respuesta del sujeto. El peso de un estímulo particular se establece en función de la velocidad del estímulo, con pesos superiores...

Discusión

La neuritis óptica es una enfermedad desmielinizante del nervio óptico, causando la pérdida de visión aguda. Aunque se considera transitoria cuando se utiliza la prueba visual estándar ^1, los pacientes siguen percibiendo las dificultades para realizar tareas visuales de todos los días. Se argumenta que las pruebas visuales dinámicos son adecuados para identificar y cuantificar estos déficits sostenidos. Esto es ya que las funciones visuales dinámicos pero no estáticos dependen de las tasas de proyec...

Materiales

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