I test visivi dinamici per identificare e quantificare eventuali danni visivi e riparazione seguito demielinizzazione nella neurite ottica pazienti

Riepilogo

Oggetto Da Motion (OFM) e protocolli di stereo-Time vincolata sono strumenti sensibili per identificare monoculare e binoculare dinamiche deficit della funzione visiva, che sono colpiti in modo univoco nei pazienti neurite ottica. Inoltre, queste prove possono essere utilizzati come strumenti non invasivi quantitativi per valutare il grado di mielinizzazione lungo vie visive.

Abstract

Al fine di seguire i pazienti neurite ottica e valutare l'efficacia del loro trattamento, uno strumento pratico, preciso e quantificabile è necessario per valutare i cambiamenti nella mielinizzazione del sistema nervoso centrale (SNC). Tuttavia, misure standard, comprese le prove visive di routine e scansioni MRI, non sono abbastanza sensibili per questo scopo. Vi presentiamo due prove visive di indirizzamento funzioni monoculari e binoculari dinamiche che possono associare strettamente con il grado di mielinizzazione lungo vie visive. Questi includono Object Da Motion (OFM) estrazione e protocolli stereo-Time vincolata. Nel test OFM, una matrice di punti comporre un oggetto, spostando i punti nel verso destra immagine durante i puntini di fuori della immagine verso sinistra o viceversa. La serie di punti genera un oggetto camuffato che non può essere rilevato quando i punti sono fermi o in movimento nel suo complesso. È importante sottolineare che il riconoscimento di oggetti dipende in modo determinante la percezione del movimento. Nel Time-vincolataProtocollo stereo, immagini spazialmente disparate sono rappresentati per un periodo limitato di tempo, sfidando binoculare integrazione 3-dimensionale nel tempo. Entrambi i test sono adatti per l'uso clinico e di fornire un semplice, ma potente, modo di identificare e quantificare i processi di demielinizzazione e rimielinizzazione lungo vie visive. Questi protocolli possono essere efficace per diagnosticare e seguire neurite ottica e pazienti con sclerosi multipla.

Nel processo diagnostico, questi protocolli possono rivelare deficit visivi che non possono essere identificate tramite attuali misure visive standard. Inoltre, questi protocolli sensibilmente identificano base dei attualmente inspiegabili continui reclami visiva nei casi seguenti recupero di acuità visiva. Nel follow up longitudinale Naturalmente, i protocolli possono essere usati come marcatore sensibile di demielinizzante e processi remyelinating lungo tempo. Questi protocolli possono quindi essere utilizzati per valutare l'efficacia degli attuali e in evoluzione s terapeuticitrategies, il targeting mielinizzazione del sistema nervoso centrale.

Introduzione

Neurite ottica come un modello per il monitoraggio degenerazione dei tessuti e la riparazione

La sclerosi multipla (SM) è una malattia neurodegenerativa cronica infiammatoria del sistema nervoso centrale (SNC) ed è la principale causa di disabilità neurologica non traumatica in giovani adulti nei paesi sviluppati. Demielinizzazione è considerata la caratteristica istopatologica più caratteristico della SM. Recenti studi, tuttavia, hanno rivelato che la SM è una malattia neurodegenerativa con i primi danni neuroassonale ^1-3.

Neurite ottica (ON), infiammazione del nervo ottico, è il sintomo di presentazione nel 20% dei pazienti con SM e almeno il 50% di chi soffre di esperienza MS almeno un episodio di ON durante la loro vita ^4. A differenza di altri luoghi di lesioni della SM che non sempre sono correlate alle manifestazioni cliniche, demielinizzante episodio del nervo ottico in genere si traduce in manifestazione distintivo di perdita visiva acuta. Solato la sua comorbidità con SM e le sue caratteristiche cliniche importanti, ON offre un'opportunità unica per la degenerazione dei tessuti monitoraggio e la riparazione e le loro conseguenze in una singola lesione MS.

L'esigenza di metodi migliori per la degenerazione dei tessuti monitoraggio e riparazione in vivo

Studi patologici nella SM implicano demielinizzazione come causa principale di recisione assonale e la conseguente degenerazione assonale. Rimielinizzazione può impedire assoni demielinizzati degeneri; tuttavia, remyelination efficace può essere limitata a causa di ripetuti attacchi. Pertanto, attuali e in evoluzione strategie terapeutiche neuroprotettive e rigeneranti in MS hanno lo scopo di prevenire nuovi attacchi e promuovere i processi di rimielinizzazione nel SNC ^5.

Al fine di monitorare i pazienti neurite ottica e valutare l'efficacia del trattamento, è necessario un utensile fine di quantificare cambiamenti nella mielinizzazione del CNS. Tuttavia, lo standmisure ARD, comprese le prove visive di routine e scansioni MRI, non sono abbastanza sensibili per questo scopo. Test visivi di routine (per esempio. Acuità visiva, sensibilità al contrasto, campo visivo e percezione dei colori) può rivelare casi di ridotta proiezione di ingresso lungo le vie visive, ma sono insensibili ad identificare i tassi di proiezione ritardo, che è il ruolo delle fibre demielinizzati ^6,7 . Lesioni iperintense T2, che sono il segno distintivo della malattia, derivano da miscela residua di edema, infiammazione, demielinizzazione, perdita assonale e gliosi, e quindi non può distinguere tra demielinizzazione e altre patologie cerebrali. Inoltre, MRI standard è progettato per rivelare il contrasto dei tessuti di qualità. Mentre questi sono adeguati per individuare la posizione del tessuto insolito, sono insufficienti per valutare quantitativamente le proprietà dei tessuti.

Test visivi dinamici possono essere utilizzati come marcatori di demielinizzazione e rimielinizzazione

Noi sosteniamoche le funzioni visive dinamiche siano più appropriate di funzioni statiche per identificare e quantificare i cambiamenti nelle latenze di proiezione lungo le vie visive. Mentre espletamento delle funzioni visive statiche e dinamiche richiede una quantità sufficiente di proiezione input visivo, funzioni visive dinamiche dipendono solo sui tassi di proiezione. Optic demielinizzazione del nervo può quindi influenzare dinamico piuttosto che funzioni visive statiche, implicando la necessità di una rapida trasmissione di input visivo, al fine di percepire il movimento.

Abbiamo sviluppato due compiti comportamentali per valutare funzioni visive monoculari e binoculari, che possono associare a stretto contatto con latenze di proiezione lungo le vie visive. Questi includono Object Da Motion (OFM) estrazione e protocolli stereo-Time vincolata.

Nel test OFM, una matrice di punti comporre un oggetto, spostando i punti nel verso destra immagine durante i puntini di fuori della immagine verso sinistra o viceversa. Il pa dotttern genera un oggetto camuffato che non può essere rilevato quando i punti sono fermi o in movimento nel suo complesso. È importante sottolineare che il riconoscimento di oggetti dipende dalla percezione del movimento. Utilizzando il protocollo OFM, abbiamo dimostrato un deficit sostenuta negli occhi interessati dei pazienti, evidenti anche 12 mesi dopo l'attacco neurite ottica, mentre le funzioni visive normali avevano recuperato ^8. Inoltre, prestazioni ridotte è stato associato con conduzioni ritardo (P100 ritardato, riflettendo demielinizzazione) e il miglioramento della percezione del movimento è stata correlata con riduzione dei tassi di conduzione (che riflettono la rimielinizzazione; lineare dei minimi quadrati di regressione con calcolo del coefficiente di correlazione F = 27.3, p = 0.0005; r = -0.87) ^9.

Il protocollo OFM attualmente presentato è stato aggiornato al fine di adattare il test per l'uso clinico, compresi i test di accorciamento, regolando il software di prova per generare un file di output automatico, e di provocare un movimento sensibilitàpunteggio lità.

Per valutare l'effetto delle latenze di proiezione sulla visione binoculare, il protocollo Stereo-Time vincolato è stato sviluppato. In questo protocollo, immagini spazialmente disparate sono presentati per un periodo limitato di tempo, sfidando integrazione binoculare nel tempo. Questo test è stato progettato per verificare l'ipotesi che causa demielinizzazione al nervo interessato, informazioni provenienti dai due occhi raggiungerà la corteccia a tempi diversi compromettono integrazione binoculare nel tempo. Test di un gruppo di recupero ON pazienti (1-2,5 anni seguenti l'attacco), abbiamo dimostrato che mentre la maggior parte dei pazienti aveva livelli di performance intatti in un compito stereo statico di serie; prestazioni sul compito stereo-time vincolata è stata compromessa nella maggior parte dei casi ^10.

Il OFM e protocolli stereo a tempo vincolato forniscono un semplice, ma potente, modo di identificare e quantificare i processi di demielinizzazione e rimielinizzazione lungo le vie visive. Questi protocolli may essere efficace per la diagnosi e follow-up su e MS pazienti in modo economicamente vantaggioso utilizzando un facile usare il protocollo computer basato.

Protocollo

Il protocollo segue le linee guida Hadassah Hebrew University Comitato Etico per studi in soggetti umani. Per evitare l'effetto della miopia o errori di rifrazione sui risultati dei test, i protocolli devono essere eseguiti mentre i pazienti indossano i loro occhiali da vista (visione corretta).

Oggetto Dal protocollo Motion (OFM):

1. Test di iniziazione e di soggetti istruire

1. Posizionare il soggetto 50 cm davanti allo schermo del computer.
2. Aprire il software OFM.
3. Istruire il soggetto che sarà presentato con oggetti in movimento definito. Istruirlo a rispondere il più corretto e il più velocemente possibile, premendo la tastiera "A" e poi verbalmente nominare l'oggetto percepito.
4. Seguente risposta, apparirà una schermata che indica "premere la barra spaziatrice". Istruire il soggetto di premere la barra spaziatrice quando si è pronti per identificare la prossima stimolo.
5. Spiegare al soggetto che gli stimoli possono apparire molto difficile da perceive velocità o in alcuni tra quelli più facili da percepire.

2. Learning Phase

Inserire "OFM apprendimento" nella riga di comando. Oggetto sarà ora presentato con 4 Esempio stimoli. Questa fase viene eseguita quando soggetto entrambi gli occhi sono aperti.

3. Test Phase

In generale, ogni prova OFM comprende 20 stimoli. Tutti sono prima presentati alla velocità più bassa di 4 pixel / sec. Quelli non riconosciuto saranno poi presentati al prossimo velocità di 5,5 pixel / sec. Quelli non riconosciuto, sarà poi presentata al prossimo velocità di 7,5 pixel / sec e così via, passando per 10 pixel / sec, 13.5 pixel / sec, 18 pixels / sec, e fino alla velocità più veloce del 24,5 pixels / sec. Le velocità sono stati definiti sulla base dell'esponente y = 3 * e ^0.3. Se cinque stimoli consecutivi in ​​una certa velocità non sono stati riconosciuti, il prossimo stimoli sarà presentato al prossimo velocità più veloce per evitare la frustrazione nei pazienti. Thsi comporterà accorciamento lunghezza prova che generalmente è più il riconoscimento è peggiore (che richiede il passaggio attraverso un maggior numero di velocità per stimolo).

1. Copertina del soggetto un occhio con una benda sull'occhio. Ogni occhio patch può essere adeguato fintanto che fornisce una copertura completa.
2. Immettere "oggetti OFM" nella riga di comando.
3. Scegli una serie di stimoli (software include 4 set stimoli Ogni set comprende 20 diversi oggetti selezione può essere casuale Tuttavia, assicurarsi di applicare diversi set di stimoli per ciascuno degli occhi collaudati;... Applicare diversi set di stimoli per i successivi momenti di apprendimento in caso di valutazione longitudinale).
4. Un messaggio che chiede di inserire il nome del soggetto, apparirà testato data occhi e test. Completare le informazioni richieste.
5. Monitorare attentamente l'argomento e rispondere al soggetto mentre lei / lui completa l'attività come segue:
   1. Quando uno stimolo compare il soggetto deve premere il pulsante "A" sul keyboard e denominare l'identità dello stimolo presentato.
   2. Premere il tasto sinistro del mouse per una risposta corretta o il tasto destro del mouse per una risposta errata.
   3. Oggetto preme la "barra spaziatrice" sulla tastiera per l'inizio del prossimo stimolo.
   4. Questa procedura (passi 3.5.1-3.1.5.3) continua fino a quando tutti i 20 stimoli nel set sono o riconosciute o presentati alla velocità più veloce.
6. Ripetere l'intera procedura (dal punto 3.1) per secondo occhio del soggetto utilizzando un diverso insieme di stimoli.

Tempo vincolato Stereo Protocol:

1. Test di iniziazione e di soggetti istruire

1. Posizionare il soggetto 50 cm davanti allo schermo del computer.
2. Aprire il software Stereo.
3. Istruire il soggetto che sarà presentato con tre tridimensionali (3D) di forme e dovrà nominare la forma percepita come corretta e veloce possibile. Forme sarà uno dei seguenti: un cerchio, un quadrato, Un triangolo, o una stella.
4. Spiegare al soggetto che gli stimoli possono apparire molto difficile da percepire condizioni o in qualche più facile da percepire quelle.
5. Istruire il soggetto a indossare gli occhiali 3D.
6. Spegnere l'alleggerimento stanza.

2. Learning Phase

Digitare "Stereo apprendimento" nella riga di comando. Oggetto sarà ora presentato con 4 ripetizioni di ogni forma, presentati alla lunga durata stimoli (500 msec) e alla disparità più semplice (840 secondi d'arco) condizioni. In seguito alla condizione di presentazione in 3D, una presentazione 2D seguirà per ogni forma. In quest'ultimo, verrà aggiunta una linea di marcatura forme contorni, per assicurarsi soggetto percepisce le dimensioni della forma presentata. I soggetti, che non riuscivano a questa semplice condizione, non saranno testati nella fase successiva.

3 Testing Fase:. Percezione Stereopsi come funzione di disparità binoculare

La forma 4s saranno presentati per 500 msec a 4 diverse condizioni di disparità: 120, 300, 540, e 840 secondi d'arco.

1. Inserire "Disparità Stereo" nella riga di comando.
2. Apparirà un messaggio che ti chiede di inserire il nome e il collaudo la data del soggetto. Completare le informazioni richieste.
3. Appare Stimolo
4. I nomi Oggetto la forma presentata. Le risposte sono codificate dall'esaminatore a tasti chiave 1-4 (vale a dire. Premere il tasto 1, 2, 3, o 4 tasti chiave per le risposte verbali del soggetto di "cerchio", "piazza", "a triangolo", o "un stella ", rispettivamente). A causa delle condizioni di luce e dal fatto che il soggetto indossa occhiali 3D, non può codificare le risposte da solo).
5. Oggetto preme un tasto qualsiasi per continuare con il prossimo stimolo. L'ordine di presentazione stimoli è casuale.

4. Test di fase

Percezione Stereopsi in funzione del tempo di presentazione dello stimolo. Le quattro forme saranno presentati per disparità di 540 e 840 secondi di arco in entrambi i 40, 60, o 100 durate msec.

1. Inserire "Durata Stereo" nella riga di comando.
2. Ripetere i passaggi 3,2-3,5.

Risultati

Protocollo OFM

Il protocollo si traduce in un file di testo, riassumendo automaticamente le risposte del soggetto. Risultato può essere analizzato in due modi:

Punteggio totale: ogni stimolo presentate viene assegnato con un peso di stimolo, e la somma dei pesi di tutti gli stimoli identificati è impostato come punteggio risposta del soggetto. Il peso di un particolare stimolo è impostato in base alla velocità dello stimolo, con pesi superiori a velocità inferi...

Discussione

Neurite ottica è una malattia demyelinative del nervo ottico, causando la perdita visiva acuta. Sebbene considerato transitorio durante l'utilizzo di test standard visivo ^1, i pazienti continuano a percepire le difficoltà nello svolgimento di compiti visivi di tutti i giorni. Noi sosteniamo che i test visivi dinamici sono adeguati per individuare e quantificare questi deficit sostenuti. Questo è quanto funzioni visive dinamiche, ma non statici dipendono da tassi di proiezione, e può essere più vulner...

Materiali

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