Testes dinâmicos visuais para identificar e quantificar danos Visual e Reparação Após desmielinização na neurite óptica Pacientes

Resumo

Objeto de protocolos estéreo com restrições de Tempo Motion (OFM) e são ferramentas sensíveis para identificar monocular e déficits de função visual dinâmica binocular, que são unicamente afetadas em pacientes neurite óptica. Além disso, estes testes podem ser usados ​​como ferramentas não invasivas quantitativos para avaliar o grau de mielinização ao longo das vias visuais.

Resumo

A fim de acompanhar os pacientes neurite óptica e avaliar a eficácia do seu tratamento, uma ferramenta útil, precisa e quantificável é necessário para avaliar as mudanças na mielinização do sistema nervoso central (SNC). No entanto, medidas padrão, incluindo testes visuais de rotina e exames de ressonância magnética, não são sensíveis o suficiente para esta finalidade. Nós apresentamos dois testes visuais que abordam funções monoculares e binoculares dinâmicas que podem associar estreitamente com a extensão da mielinização ao longo das vias visuais. Estes incluem objeto Motion (OFM) extração e protocolos estéreo com restrição de horário. No teste OFM, uma matriz de pontos compor um objecto, movendo os pontos dentro da imagem para a direita, enquanto se deslocam os pontos fora da imagem para a esquerda ou vice-versa. O padrão de ponto gera um objeto camuflada que não pode ser detectado quando os pontos são estacionário ou movendo-se como um todo. É importante ressaltar que o reconhecimento de objetos é extremamente dependente da percepção de movimento. No Time-constrangidoProtocolo Stereo, imagens espacialmente distintas são apresentados por um período limitado de tempo, desafiando binocular integração 3-dimensional no tempo. Ambos os testes são apropriados para uso clínico e fornecer um simples, mas poderoso, forma de identificar e quantificar os processos de desmielinização e remielinização ao longo das vias visuais. Estes protocolos podem ser eficientes para diagnosticar e acompanhar neurite óptica e pacientes com esclerose múltipla.

No processo de diagnóstico, estes protocolos podem revelar déficits visuais que não podem ser identificados por meio de medições visuais padrão atuais. Além disso, estes protocolos identificar com sensibilidade a partir das contínuas queixas visuais atualmente inexplicáveis ​​de pacientes após a recuperação da acuidade visual. No acompanhamento longitudinal curso, os protocolos podem ser utilizados como um marcador sensível da desmielinização e remielinização processos ao longo do tempo. Estes protocolos podem, por conseguinte, ser utilizado para avaliar a eficácia de terapêuticas actuais s e evoluçãoSTRATÉGIAS, visando a mielinização do SNC.

Introdução

Neurite óptica como um modelo para rastreamento de degeneração do tecido e reparação

A esclerose múltipla (EM) é uma doença neurodegenerativa inflamatória crônica do sistema nervoso central (SNC) e é a principal causa de incapacidade neurológica não traumática em adultos jovens nos países desenvolvidos. A desmielinização é considerado o recurso histopatológico mais característico de MS. Estudos recentes, no entanto, revelou que a MS é também uma doença neurodegenerativa com danos neuroaxonal precoce ^1-3.

Neurite óptica (ON), inflamação do nervo óptico, é o sintoma em 20% dos pacientes com EM e pelo menos 50% das pessoas que sofrem de experiência MS pelo menos um episódio de ON durante a sua vida ^4. Ao contrário de outros locais de MS lesões que nem sempre se correlacionam com as manifestações clínicas, desmielinizante episódio do nervo óptico normalmente resulta em manifestação distinta de perda visual aguda. Gendo sua comorbidade com MS e suas características clínicas importantes, ON oferece uma oportunidade única para a degeneração do tecido monitoramento e reparação e as suas consequências em uma única lesão MS.

A necessidade de métodos aperfeiçoados para a degeneração do tecido monitoramento e reparo in vivo

Estudos patológicos em MS implicar desmielinização como a principal causa de transecção axonal e subseqüente degeneração axonal. Remielinização pode impedir axônios desmielinização de degenerar; no entanto, a remielinização eficaz pode ser limitado como resultado de ataques repetidos. Portanto, estratégias terapêuticas neuroprotetoras e regenerativas atuais e em evolução em MS são destinadas a prevenir novos ataques e promover processos remielinização no SNC ^5.

A fim de acompanhar os pacientes neurite óptica e avaliar a eficácia do seu tratamento, uma ferramenta excelente para quantificar alterações na mielinização do SNC é necessária. No entanto, o suportemedições ARD, incluindo testes visuais de rotina e exames de ressonância magnética, não são sensíveis o suficiente para esta finalidade. Testes visuais de rotina (ie. Acuidade visual, sensibilidade ao contraste, campo visual e percepção de cores) pode revelar casos de projeção de entrada reduzido ao longo das vias visuais, mas são insensíveis para identificar as taxas de projeção em atraso, o que é o papel das fibras de desmielinização ^6,7 . Lesões hiperintensas T2, que são a marca registrada da doença, o resultado de mistura residual de edema, inflamação, desmielinização, perda axonal e gliose e, portanto, não pode diferenciar entre desmielinização e outras patologias cerebrais. Além disso, a ressonância magnética padrão é projetado para revelar o contraste de tecidos qualitativa. Enquanto estes são adequados para a identificação da localização de tecido anormal, que são suficientes para avaliar quantitativamente as propriedades do tecido.

Testes visuais dinâmicos podem ser utilizados como marcadores de desmielinização e remielinização

Argumentamosque as funções visuais dinâmicos são mais adequados do que funções estáticas para identificar e quantificar mudanças nas latências de projeção ao longo das vias visuais. Enquanto cumprimento das funções visuais estáticos e dinâmicos requer uma quantidade suficiente de projeção de entrada visual, funções visuais dinâmicos só dependem das taxas de projeção. Desmielinização do nervo óptico pode, assim, afetar a dinâmica em vez de funções visuais estáticos, implicando a necessidade de rápida transmissão de informação visual, a fim de perceber o movimento.

Nós desenvolvemos duas tarefas comportamentais para avaliar funções visuais monoculares e binoculares, que pode associar estreitamente com latências de projeção ao longo das vias visuais. Estes incluem objeto Motion (OFM) extração e protocolos estéreo com restrição de horário.

No teste OFM, uma matriz de pontos compor um objecto, movendo os pontos dentro da imagem para a direita, enquanto se deslocam os pontos fora da imagem para a esquerda ou vice-versa. O ponto pattern gera um objeto camuflada que não pode ser detectado quando os pontos são estacionário ou movendo-se como um todo. É importante ressaltar que o reconhecimento de objetos é dependente de percepção do movimento. Usando o protocolo OFM, demonstramos um déficit sustentado nos olhos afetados de pacientes com EM, evidentes mesmo 12 meses após o ataque neurite óptica, enquanto as funções visuais padrão se recuperou ^8. Além disso, o desempenho prejudicado foi associado com conduções atrasado (P100 atrasadas, refletindo desmielinização) e melhora na percepção do movimento foi correlacionada com a redução das taxas de condução (refletindo remielinização; linear de mínimos quadrados de regressão com o cálculo do coeficiente de correlação F = 27,3, p = 0,0005; r = -0,87) ^9.

O protocolo OFM atualmente apresentado foi atualizado, a fim de ajustar o teste para o uso clínico, incluindo teste de encurtamento, ajustando o software de teste para resultar em um arquivo de saída automática, e resultar em um movimento de sensibilidadepontuação dade.

Para avaliar o efeito das latências de projeção sobre a visão binocular, o protocolo Stereo constrangido-Time foi desenvolvido. Neste protocolo, as imagens espacialmente distintas são apresentados por um período limitado de tempo, desafiando a integração binocular no tempo. Este ensaio foi concebido para testar a hipótese de que, devido a desmielinização no nervo afectado, a informação dos dois olhos irá atingir o córtex em diferentes pontos de tempo que prejudicam a integração binocular no tempo. Testando um grupo de recuperado ON pacientes (1-2,5 anos após o ataque), nós mostramos que, enquanto a maioria dos pacientes tinham níveis de desempenho intactas em uma tarefa estéreo estática padrão; desempenho na tarefa estéreo com limitações de tempo foi prejudicada na maioria dos casos ^10.

A OFM e os protocolos estéreo com limitações de tempo, fornecer um simples, mas poderoso, forma de identificar e quantificar os processos de desmielinização e remielinização ao longo das vias visuais. Estes protocolos may ser eficiente para diagnosticar e acompanhar pacientes em MS e em uma forma rentável usando um fácil de usar o protocolo baseado em computador.

Protocolo

O protocolo segue as diretrizes do Comitê de Ética Hadassah Hebrew University de estudos em seres humanos. Para evitar o efeito de miopia ou erros de refração em resultados de testes, os protocolos devem ser realizados quando os pacientes usam seus óculos (visão corrigida).

Objeto De Motion (OFM) protocolo:

1. Teste de Iniciação e Assuntos Instructing

1. Assente o assunto 50 cm de frente da tela do computador.
2. Abra o software OFM.
3. Instrua o assunto que ele será apresentado com objetos de movimento definido. Instrua-o a responder como correta e tão rápido quanto possível, pressionando o "A" do teclado e, em seguida, verbalmente nomear o objeto percebido.
4. Na sequência da resposta, uma tela indicando "pressionar a barra de espaço" irá aparecer. Instrua o assunto para pressionar a barra de espaço quando estiver pronto para identificar o próximo estímulo.
5. Explique para o assunto que estímulos podem aparecer em muito difícil-perceive velocidades ou em algumas mais fáceis de perceber.

2. Fase de aprendizagem

Enter "OFM aprendizagem" na linha de comando. Objecto vai agora ser apresentado, com quatro exemplos de estímulos. Esta fase é realizada quando do sujeito ambos os olhos estão abertos.

3. Fase Teste

Em geral, cada teste OFM inclui 20 estímulos. Todos são primeiro apresentados na velocidade mais baixa de 4 pixels / seg. Aqueles que não será reconhecida seguida apresentada na próxima velocidade de 5,5 pixels / seg. Aqueles que não reconheceram, será então apresentado na próxima velocidade de 7,5 pixels / seg e assim por diante, passando por 10 pixels / seg, 13,5 pixels / seg, 18 pixels / seg, e até a velocidade mais rápida de 24,5 pixels / seg. As velocidades foram definidos com base no expoente y = 3 * e ^0.3. Se cinco estímulos consecutivos em uma certa velocidade não foram reconhecidos, o próximo estímulos será apresentado na próxima velocidade mais rápida para evitar a frustração nos pacientes. Thé resultará na redução comprimento de teste que geralmente é mais como o reconhecimento é pior (necessitando a passagem pelo maior número de velocidades por estímulo).

1. Um olho tampa do sujeito com um tapa-olho. Cada tapa-olho pode ser suficiente, desde que ele fornece uma cobertura completa.
2. Digite "objetos OFM" na linha de comando.
3. Escolha um conjunto de estímulos (software inclui quatro conjuntos de estímulos Cada conjunto inclui 20 objetos diferentes de seleção pode ser aleatória No entanto, certifique-se de aplicar diferentes conjuntos de estímulos para cada um dos olhos testados;... Aplicar diferentes conjuntos de estímulos para os momentos de aprendizagem subsequentes caso da avaliação longitudinal).
4. Um aviso solicitando que você digite o nome do assunto, testados olho e testes data aparecerá. Preencha as informações necessárias.
5. Monitorar cuidadosamente o assunto e responder ao assunto, enquanto ela / ele completa a tarefa da seguinte forma:
   1. Quando um estímulo aparece o sujeito deve pressionar o botão "A" no keyboard e nomear a identidade do estímulo apresentado.
   2. Pressione o botão esquerdo do mouse para uma resposta correta ou o botão direito do mouse para uma resposta errada.
   3. Assunto pressiona a "barra de espaço" no teclado para início do próximo estímulo.
   4. Este procedimento (passos 3.5.1-3.1.5.3) continua até que todos os 20 estímulos no conjunto são reconhecidos ou apresentado na velocidade mais rápida.
6. Repita o procedimento todo (a partir do passo 3.1) para o segundo olho do sujeito usando um conjunto diferente de estímulos.

Com restrições de Tempo Stereo Protocolo:

1. Teste de Iniciação e Assuntos Instructing

1. Assente o assunto 50 cm de frente da tela do computador.
2. Abra o software Stereo.
3. Instrua o assunto que ele será apresentado com três dimensões (3D) formas e terá de nomear a forma percebida como correta e rápida possível. Shapes será um dos seguintes: um círculo, um quadrado, Um triângulo ou uma estrela.
4. Explique para o assunto que estímulos podem aparecer em muito difícil de perceber as condições ou em algum mais fácil perceber queridos.
5. Instrua o sujeito a usar os óculos 3D.
6. Desligue o quarto raio.

2. Fase de aprendizagem

Digite "Stereo aprendizagem" na linha de comando. Assunto será agora apresentado com 4 repetições de cada forma, apresentados na mais longa duração do estímulo (500 ms) e com a disparidade mais fácil (840 segundos de arco) condições. Após a condição de apresentação em 3D, uma apresentação 2D seguirá para cada forma. Neste último caso, será adicionada uma linha de marcação formas contornos, para certificar-se sujeito percebido as dimensões da forma apresentada. , Indivíduos que não tiveram sucesso nessa condição fácil, não vai ser testado na próxima fase.

3 Fase de teste:. Percepção Estereopsia como uma função da disparidade binocular

A forma 4s será apresentado para 500 ms em 4 diferentes condições de disparidade: 120, 300, 540 e 840 segundos de arco.

1. Enter "Disparidade Stereo" na linha de comando.
2. Um aviso solicitando que você digite o nome e data de teste do sujeito vai aparecer. Preencha as informações necessárias.
3. Estímulo aparece
4. Nomes Assunto da forma apresentada. As respostas são codificadas pelo examinador na chave botões 1-4 (isto é. Pressionar o 1, 2, 3 ou 4 botões-chave para as respostas verbais do sujeito de "um círculo", "um quadrado", "um triângulo", ou "um Star ", respectivamente). Devido às condições de iluminação e do fato de que o sujeito usa óculos 3D, ele não pode codificar as respostas por ele mesmo).
5. Assunto pressiona qualquer tecla para continuar para o próximo estímulo. A ordem de apresentação dos estímulos é aleatório.

4. Fase Teste

Percepção Estereopsia como uma função do tempo de apresentação do estímulo. As quatro formas serão apresentadas para as disparidades de 540 e 840 seg de arco em cada 40, 60 ou 100 ms durações.

1. Enter "Duração Stereo" na linha de comando.
2. Repita os passos de 3,2-3,5.

Resultados

Protocolo OFM

O protocolo resulta em um arquivo de texto, resumindo automaticamente respostas do sujeito. Resultado podem ser analisados ​​de duas maneiras:

Pontuação total: cada estímulo apresentado é atribuído com um peso de estímulo, ea soma dos pesos de todos os estímulos identificados é definida como pontuação resposta do sujeito. O peso de um estímulo particular, é definido com base na velocidade do estímulo, com pesos superiores a velocidades...

Discussão

A neurite óptica é uma doença demyelinative do nervo óptico, causando perda visual aguda. Embora considerada transitória ao usar testes visuais padrão ^1, os pacientes continuam a perceber dificuldades em realizar tarefas visuais diárias. Argumenta-se que os testes visuais dinâmicos são adequados para identificar e quantificar esses déficits sustentáveis. Isto é, desde funções visuais dinâmicos, mas não estáticos dependem das taxas de projeção, e pode ser mais vulnerável a projeção adiada...

Materiais

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