Tests visuels dynamiques pour identifier et quantifier les dommages visuels et de réparation suite de démyélinisation dans la névrite optique patients

Résumé

Objet De Motion (BCI) et protocoles stéréo temps limité sont des outils sensibles pour détecter monoculaire et dynamiques des déficits de la fonction visuelle binoculaire, qui sont affectés uniquement chez les patients de névrite optique. En outre, ces tests peuvent être utilisés comme des outils quantitatifs non invasifs pour évaluer l'ampleur de la myélinisation le long des voies visuelles.

Résumé

Afin de suivre les patients atteints de névrite optique et d'évaluer l'efficacité de leur traitement, un outil pratique, précis et quantifiables est nécessaire pour évaluer les changements dans la myélinisation dans le système nerveux central (SNC). Cependant, les mesures standard, y compris des tests visuels de routine et les examens par IRM, ne sont pas assez sensibles à cette fin. Nous présentons deux tests visuels portant sur les fonctions monoculaire et binoculaire dynamiques qui peuvent associer étroitement à la mesure de la myélinisation le long des voies visuelles. Il s'agit notamment de l'objet De Motion (BCI) extraction et protocoles stéréo temps limité. Dans le test d'OFM, un réseau de points de composer un objet, en déplaçant les points dans l'image tout en se déplaçant vers la droite à l'extérieur des points de l'image vers la gauche ou vice versa. Le motif à points génère un objet camouflé qui ne peut être détectée lorsque les points sont à l'arrêt ou en mouvement dans son ensemble. Surtout, la reconnaissance d'objets dépend essentiellement de la perception du mouvement. Dans le temps limitéprotocole stéréo, images spatialement disparates sont présentés pour une durée limitée, contestant l'intégration binoculaire 3 dimensions dans le temps. Les deux tests sont appropriés pour une utilisation clinique et de fournir un moyen simple, mais puissant, moyen d'identifier et de quantifier les processus de démyélinisation et de remyélinisation le long des voies visuelles. Ces protocoles peuvent être efficaces pour diagnostiquer et suivre la névrite optique et la sclérose en plaques.

Dans le processus de diagnostic, ces protocoles peuvent révéler des déficits visuels qui ne peuvent être identifiés par des mesures visuels standards actuels. En outre, ces protocoles identifier sensible la base des troubles visuels suite a inexpliqués de patients suivants récupération de l'acuité visuelle. Dans le suivi longitudinal Bien entendu, les protocoles peuvent être utilisés comme un marqueur sensible et les processus de démyélinisation remyélinisantes long temps. Ces protocoles peuvent donc être utilisés pour évaluer l'efficacité de l thérapeutiques actuels et futurstratégies, ciblant la myélinisation du SNC.

Introduction

La névrite optique comme un modèle pour le suivi de la dégénérescence et la réparation tissulaire

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie neurodégénérative inflammatoire chronique du système nerveux central (SNC) et est la première cause de handicap neurologique non traumatique chez les jeunes adultes dans les pays développés. La démyélinisation est considérée comme l'élément le plus caractéristique histopathologique de MS. Des études récentes ont toutefois révélé que la SEP est une maladie neurodégénérative également avec des dommages neuroaxonale début ^1-3.

Névrite optique (ON), l'inflammation du nerf optique, est le symptôme dans 20% des patients atteints de SEP et au moins 50% de ceux qui souffrent de l'expérience de MS au moins un épisode de ON au cours de leur durée de vie ^4. Contrairement à d'autres endroits de lésions de SP qui ne correspondent pas toujours à des manifestations cliniques, démyélinisante épisode du nerf optique se traduit généralement par la manifestation distinctif de la perte de vision aiguë. Solompte tenu de sa comorbidité avec MS et ses caractéristiques cliniques de premier plan, ON offre une occasion unique pour la dégénérescence des tissus de suivi et de réparation et de leurs conséquences dans une seule lésion MS.

Le besoin de procédés améliorés pour la dégénérescence des tissus de cheminement et de la réparation in vivo

Études pathologiques dans MS impliquent démyélinisation comme une cause principale du sectionnement des axones et la dégénérescence axonale ultérieure. Remyélinisation des axones peut empêcher démyélinisées de dégénérer; Toutefois, la remyélinisation efficace peut être limitée en raison d'attaques répétées. Par conséquent, les stratégies thérapeutiques neuroprotectrices et régénératrices actuelles et de l'évolution de la SEP visent à prévenir de nouvelles attaques et promouvoir des processus de remyélinisation dans le système nerveux central ^5.

Afin d'assurer le suivi des patients de la névrite optique et d'évaluer l'efficacité de leur traitement, une amende outil pour quantifier les changements dans la myélinisation de la CNS est nécessaire. Cependant, le supportard mesures, y compris des tests visuels de routine et les examens par IRM, ne sont pas assez sensibles à cette fin. Des tests visuels de routine (c.-à-. D'acuité visuelle, sensibilité au contraste, champ visuel, et la perception des couleurs) peut révéler des cas de projection d'entrée réduit le long des voies visuelles mais sont insensibles à identifier taux de projection retardés, ce qui est le rôle des fibres démyélinisées ^6,7 . Lésions hyperintenses T2, qui sont la marque de la maladie, le résultat de mélange résiduel de l'œdème, inflammation, démyélinisation, la perte axonale et gliose et donc ne peuvent pas différencier entre la démyélinisation et d'autres pathologies cérébrales. En outre, l'IRM standard est conçu pour révéler le contraste des tissus de qualité. Alors que ceux-ci sont suffisantes pour identifier l'emplacement d'un tissu peu commun, elles sont insuffisantes pour évaluer quantitativement les propriétés des tissus.

Tests visuels dynamiques peuvent être utilisés comme marqueurs de la démyélinisation et la remyélinisation

Nous soutenonsque les fonctions visuelles dynamiques sont plus appropriées que des fonctions statiques pour identifier et quantifier les changements dans les latences de projection le long des voies visuelles. Alors que l'accomplissement des fonctions visuelles à la fois statiques et dynamiques nécessite une quantité suffisante de projection visuelle de saisie, fonctions visuelles que dynamiques dépendent des taux de projection. Nerf optique démyélinisation peut donc affecter dynamique plutôt que les fonctions visuelles statiques, impliquant la nécessité pour la transmission rapide des informations visuelles afin de percevoir le mouvement.

Nous avons développé deux tâches comportementales pour évaluer les fonctions visuelles monoculaires et binoculaires qui peuvent associer étroitement avec des latences de projection le long des voies visuelles. Il s'agit notamment de l'objet De Motion (BCI) extraction et protocoles stéréo temps limité.

Dans le test d'OFM, un réseau de points de composer un objet, en déplaçant les points dans l'image tout en se déplaçant vers la droite à l'extérieur des points de l'image vers la gauche ou vice versa. Le point pattern génère un objet camouflé qui ne peut être détectée lorsque les points sont à l'arrêt ou en mouvement dans son ensemble. Surtout, la reconnaissance d'objet dépend de la perception du mouvement. En utilisant le protocole OFM, nous avons démontré un déficit durable dans les yeux affectés de patients ON, évidentes même 12 mois après l'attaque optique névrite, tandis que les fonctions visuelles classiques avaient récupéré ^8. En outre, une diminution des performances a été associée à conductions retard (de P100 retardés, reflétant démyélinisation) et l'amélioration de la perception du mouvement a été corrélée avec le raccourcissement des taux de conduction (reflétant la remyélinisation; linéaire régression des moindres carrés avec calcul du coefficient de corrélation F = 27,3, p = 0,0005; r = -0,87) ^9.

Le protocole de BCI a été mise à jour présentée afin de s'adapter à l'essai pour une utilisation clinique, y compris le raccourcissement de test, le réglage du logiciel de test pour générer un fichier de sortie automatique, et d'aboutir à une motion sensibilitéscore lité.

Pour évaluer l'effet du temps de latence de projection sur la vision binoculaire, le protocole stéréo temps-contrainte a été développé. Dans ce protocole, des images spatialement disparates sont présentés pour une durée limitée, contestant l'intégration binoculaire dans le temps. Ce test a été conçu pour tester l'hypothèse qu'en raison de démyélinisation au nerf affecté, l'information des deux yeux atteindra le cortex à différents moments compromettent l'intégration binoculaire dans le temps. Test d'un groupe de patients récupéré ON (1-2,5 ans après l'attaque), nous avons montré que, bien que la plupart des patients avaient des niveaux de performance intactes dans une tâche stéréo standard statique; la performance sur la tâche stéréo temps limité était affaiblie dans la plupart des cas ^10.

Le BCI et les protocoles stéréo temps limité fournissent un moyen simple, mais puissant, moyen d'identifier et de quantifier les processus de démyélinisation et de remyélinisation le long des voies visuelles. Ces protocoles may être efficace pour diagnostiquer et suivre les patients atteints de SP et de manière rentable en utilisant un outil facile à utiliser le protocole sur la base de l'ordinateur.

Protocole

Le protocole suit les directives du Comité d'éthique de l'Université Hadassah hébreu pour des études sur des sujets humains. Pour éviter l'effet de myopie ou d'erreurs de réfraction sur les résultats des tests, les protocoles doivent être effectuées alors que les patients portent leurs lunettes (vision corrigée).

Objet De Motion (BCI) protocole:

1. Essai Initiation et donneurs d'ordre Sujets

1. Seat l'objet 50 cm devant l'écran d'ordinateur.
2. Ouvrez le logiciel de BCI.
3. Demandez le sujet qu'il sera présenté avec des objets de mouvement défini. Demandez lui de répondre le plus correct et le plus vite possible en appuyant sur le "A" du clavier puis nommer verbalement l'objet perçu.
4. Après réponse, un écran indiquant "appuyez sur la barre d'espace" apparaît. Demandez l'objet d'appuyer sur la barre d'espace lorsque vous êtes prêt à identifier la prochaine relance.
5. Expliquez à l'objet que les stimuli peuvent apparaître très difficile à perceivvitesses e ou à certains plus faciles à percevoir les.

2. Phase d'apprentissage

Entrez "OFM apprentissage» à la ligne de commande. Sous réserve va maintenant être présenté avec 4 exemple stimuli. Cette phase est réalisée lorsque les deux yeux du sujet sont ouverts.

3. Phase d'essai

En général, chaque essai d'OFM comprend 20 stimuli. Tous sont d'abord présentés à la vitesse la plus basse de 4 pixels / sec. Ceux qui n'ont pas reconnu sera ensuite présenté à la prochaine vitesse de 5.5 pixels / sec. Ceux qui n'ont pas reconnu, sera ensuite présenté à la prochaine vitesse de 7,5 pixels / sec et ainsi de suite, en passant par 10 pixels / sec, 13,5 pixels / s, 18 pixels / sec, et jusqu'à la vitesse la plus rapide de 24,5 pixels / sec. Vitesses ont été définis sur la base de l'exposant y = 3 * e ^0,3. Si cinq stimuli consécutifs à une certaine vitesse n'ont pas été reconnus, la prochaine stimuli sera présenté à la prochaine vitesse plus rapide pour éviter la frustration chez les patients. Thest se traduira par le raccourcissement longueur d'essai qui est généralement plus longue que la reconnaissance est pire (nécessitant le passage par plus grand nombre de vitesses par impulsion).

1. Couverture du sujet un œil avec un bandeau sur l'œil. Chaque bandeau sur l'œil peut être suffisant tant qu'il fournit une couverture complète.
2. Entrez "objets de BCI" à la ligne de commande.
3. Choisissez un ensemble de stimuli (logiciel comprend quatre ensembles de stimuli Chaque ensemble comprend 20 objets différents de sélection peut être aléatoire Cependant, assurez-vous que vous appliquez différents ensembles de stimuli pour chacun des yeux testés;... Appliquer différents ensembles de stimuli pour des moments d'apprentissage ultérieurs dans cas de l'évaluation longitudinale).
4. Un message vous demandant d'entrer le nom de l'objet, les yeux et les essais testé ce jour apparaîtra. Compléter l'information requise.
5. Surveiller attentivement le sujet et répondre à la question, alors qu'elle / il termine la tâche comme suit:
   1. Lorsqu'un stimulus apparaît le sujet doit appuyer sur la touche "A" sur la keyboard et nommer l'identité du stimulus présenté.
   2. Appuyez sur le bouton gauche de la souris pour une réponse correcte ou le bouton droit de la souris pour une mauvaise réponse.
   3. Sujet appuie sur la "barre d'espace" sur le clavier pour l'initiation de la prochaine relance.
   4. Cette procédure (étapes 3.5.1-3.1.5.3) continue jusqu'à ce que tous les 20 stimuli de l'ensemble sont reconnus ou présentés à la vitesse la plus rapide.
6. Répéter l'ensemble de la procédure (étape 3.1) pour les deuxième œil du sujet en utilisant un ensemble différent de stimuli.

Protocole stéréo temps limité:

1. Essai Initiation et donneurs d'ordre Sujets

1. Seat l'objet 50 cm devant l'écran d'ordinateur.
2. Ouvrez le logiciel stéréo.
3. Demandez le sujet qu'il sera présenté avec 3 dimensions (3D) des formes et devra nommer la forme perçue comme correcte et rapide que possible. Formes sera l'un des éléments suivants: un cercle, un carré, Un triangle, ou d'une étoile.
4. Expliquez à l'objet que les stimuli peuvent apparaître très difficile de percevoir conditions ou à certains plus faciles à percevoir les.
5. Demandez l'objet de porter les lunettes 3D.
6. Désactiver l'allègement de la chambre.

2. Phase d'apprentissage

Entrez "Stereo apprentissage» à la ligne de commande. Sous réserve sera maintenant présenté avec 4 répétitions de chaque forme, présentés à la durée plus longue des stimuli (500 ms) et à la disparité la plus simple (840 secondes d'arc) de conditions. Après l'état de présentation 3D, une présentation 2D suivra pour chaque forme. Dans ce dernier, un marquage formes contours ligne sera ajoutée, pour s'assurer que l'objet perçu les dimensions de la forme présentée. Sujets, qui n'ont pas réussi à cette condition facile, ne seront pas testés à la phase suivante.

3 Phase d'essai:. Perception Stereopsis en fonction de la disparité binoculaire

La forme 4s seront présentés pour 500 ms à 4 conditions différentes de disparité: 120, 300, 540, et 840 secondes d'arc.

1. Entrez "disparité stéréo" à la ligne de commande.
2. Un message vous demandant d'entrer le nom et la date de test sujet apparaît. Compléter l'information requise.
3. Stimulus apparaît
4. Les noms de sujet la forme présentée. Les réponses sont codées par l'examinateur à boutons principaux (c. 1-4. Appuyez sur le 1, 2, 3, ou 4 boutons principaux pour les réponses verbales de l'objet de "cercle", "une place", "un triangle", ou "un étoile ", respectivement). En raison de conditions d'éclairage et le fait que le sujet porte des lunettes 3D, il ne peut pas coder les réponses par lui-même).
5. Sujet appuie sur une touche pour continuer à la prochaine relance. L'ordre de présentation des stimuli est aléatoire.

4. Phase d'essai

Stereopsis perception en fonction du temps de la présentation du stimulus. Les 4 formes seront présentées pour disparités de 540 et 840 secondes d'arc à 40 soit, 60, ou 100 msec durées.

1. Entrez "Stereo Durée" à la ligne de commande.
2. Répétez les étapes 3.2 à 3.5.

Résultats

protocole de BCI

Le protocole se traduit par un fichier texte, résumant automatiquement les réponses des sujets. Résultat peut être analysé de deux façons:

Note totale: Chaque stimulus présentés sont affectés d'un poids de relance, et la somme des poids de tous les stimuli identifiés est défini comme le score de la réponse du sujet. Le poids d'un stimulus particulier est réglée en fonction de la vitesse du stimulus, avec un poids plus élevé ?...

Discussion

La névrite optique est une maladie demyelinative du nerf optique, entraînant une perte de vision aiguë. Bien que considéré comme transitoire lors de l'utilisation des tests visuelle standard ^1, les patients continuent à percevoir des difficultés dans l'exécution de tâches visuelles quotidiennes. Nous soutenons que les tests visuels dynamiques sont nécessaires pour identifier et quantifier ces déficits subis. C'est parce que les fonctions visuelles dynamiques mais pas statiques dépenden...

matériels

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