MECCANISMI NEUROFISIOLOGICI La Visione DEL SISTEMA VISIVO · PRESENTAZIONE DELLO STIMOLO VISIVO E...

MECCANISMI NEUROFISIOLOGICIDEL SISTEMA VISIVO

Vincenzo Parisi

Fondazione Bietti-IRCCS, Roma

La VisioneLa visione è la manifestazione di raffinatie complessi eventi neurosensoriali legati a fenomeni di traduzione dello stimololuminoso in impulso nervoso …..

...e della trasmissione dell’impulso nervoso lungo le vie visive, cioè dalle cellule ganglionari retiniche fino alla corteccia cerebrale occipitale.

La retina Cellule Fotorecettoriali: →Bastoncelli:

• rilevano stimoli di bassa intensità luminosa

• frequenza inferiore ai 12 Hz

Coni:• mediano la visone dei colori

• alta risoluzione temporale (fino a 55 Hz)

• alta risoluzione spaziale (fino a 60 cicli/grado)

Cellule Fotorecettoriali: trasduzione dell’impulso

luminoso in impulso elettrico:• al buio: apertura dei canali del Na+ e del K+� corrente

al buio � rilascio di neurotrasmettitori

• alla luce :assorbimento di un fotone da parte di un pigmento situato nei dischi esterni dei fotorecettori: la rodopsina� ciclo del retinale chiusura dei canali del Na+ e del K+� fotocorrente� iperpolarizzazionedella membrana cellulare

� riduzione del rilascio di neurotrasmettitori

La rodopsina:• proteina : 348 aminoacidi

• la sintesi di tale proteina è regolata da geni presenti nel DNA.

• Anomale sequenze di nucleotidi dei geni →sostituzione di un aminoacido → mutazione della rodopsina

• La sostituzione del 23esimo aminoacido “prolina”→“istidina” (Pro 23 His)* →degenerazione del fotorecettore (perdita o assenza del segmento esterno) →→

•• Retinite PigmentosaRetinite Pigmentosa* * DryjaDryja etet al. Nature, N al. Nature, N EngEngJ J MedMed, 1990, 1990

MutazioniMutazioni Cellule postrecettoriali:→

Cellule amacrine, Muller, Interplessiformi:• connettono più fotorecettori tra di loro e con le

Cellule bipolari:• alcune classi sono attivate (depolarizzazione) dal maggior rilascio di neurotrasmettitore da

parte dei fotorecettori (centro OFF)

• alcune classi sono attivate (depolarizzazione) dalla diminuzione di rilascio di

neurotrasmettitore da parte dei fotorecettori (centro ON)

Cellule postrecettoriali:

Cellule ganglionari:→• possono ricevere informazioni da 1 a 300 fotorecettori �

campionamento retinico: 1/300 nella periferia retinica, 1/1

nella fovea � acuità visiva (massima nella fovea)

• Campi recettivi Centro ON � attivati dalla luce ed inibiti dal

buio

• Campi recettivi Centro OFF � inibiti dalla luce ed attivati

dal buio

Cellule postrecettoriali: Cellule ganglionari:nella periferia retinica :

• grande soma ( G. magnocellulari) e assone di grosso calibro (alta velocità di conduzione)

• responsive a basse frequenze temporali e spaziali, alle variazioni di luminanza

nella macula:

• piccolo soma (G. Parvocellulari) e assone di piccolo calibro (ridotta velocità di conduzione)

• responsive ad alte frequenze temporali e spaziali, alle variazioni di contrasto cromatico

ESPLORAZIONE

ELETTOFUNZIONALE

DELLA RETINA

L’Elettroretinogramma (ERG) e’ la risposta bioelettrica retinica ad uno stimolo visivo

costituito da:

- lampi di luce, espressione di variazioni di intensità e di lunghezza d’onda dell’energia elettromagnetica nello spettro visibile (flash)

-un modello strutturato (pattern) formato da barre o scacchi che si alternano nel tempo.

Generatori ERGGeneratori ERG

Approccio Farmacologico: inattivazione dei fotorecettori o blocco delle

sinapsi intraretiniche

Approccio “Degenerativo”

taglio del nervo ottico e degenerazione delle fibre ganglionari o modelli patologici con

degenerazione delle fibre ganglionari.

Maffei e Fiorentini, Science, 1981

Dopo taglio del nervo ottico è stata osservata una progressiva diminuzione, fino alla

scomparsa, del PERG. Tale modificazione elettroretinografica era associata alla degenerazione delle fibre e cellule

ganglionari.

L’ERG da flash rimaneva invariato.

Viswanathan et al. IOVS 2000;Experimentally-induced glaucoma or

TTX treatment in monkey eyes:

• Reduction of PERG amplitude

Generatori Elettroretinogramma

⇒⇒ Onda a ERG da FlashOnda a ERG da Flash

}} Onda b ERG da Flash Onda b ERG da Flash

Potenziali OscillatoriPotenziali Oscillatori

⇒⇒ ERG da PatternERG da Pattern

L’ELETTRORETINOGRAMMA

(ERG) da FlashATTRAVERSO OPPORTUNE METODICE DI

PRESENTAZIONE DELLO STIMOLO VISIVO E’

POSSIBILE REGISTRARE L’ATTIVITA’

BIOELETTRICA DELLE DIFFERENTI CLASSI

CELLULARI CHE COSTITUISCONO LA

COMPLESSA ARCHITETTURA RETINICA

Lo stimolo visivo: Flash• lampo di luce stroboscopica

• Ganzfeld

• se ne valuta:

• intensità (cd/ m2/s o Joule)

• durata (msec)

• frequenza temporale (in Hz)

ERG da Flash:FT 1 Hz, 1 J: Risposta transiente caratterizzata da:

• onda a:

• onda b

• onda c:

FT 1 Hz, 10 J: Potenziali Oscillatori

FT 10 e 20 Hz: Flicker, bastoncelli

FT 30 Hz: Flicker, coni

ERG da Flash:aumento del tempo di latenza onda a e b, riduzione di

ampiezza dell’onda a e b in:• retinite pigmentosa

• distacco di retina

• retinopatie tossiche

• amaurosi di Leber

• acromatopsia

• cecità notturna

• distrofie dei coni

• Vasculopatie(Diabete, Ipertensione)

• Occlusioni arteriose e venose

• Uveiti……...

NO IN PATOLOGIE MACULARI

Potenziali Oscillatori: Ridotti o Assenti in

• retinite pigmentosa• distacco di retina• retinopatie tossiche• amaurosi di Leber• acromatopsia• cecità notturna• distrofie dei coni

• Vasculopatie(Diabete, Ipertensione)

• Occlusioni arteriose e venose

• Uveiti• stadi avanzati del

glaucoma

NO IN PATOLOGIE MACULARI

Risposta elettoretinograficaad uno stimolo strutturatocostituito da barre o scacchi che si alternano in modo cadenzato nel tempo.

ERG da Pattern

Lo stimolo visivo: PATTERN

• BARRE (gratings)

• SCACCHI (checkerboard)

se ne valuta:

• frequenza spaziale(angolo sotteso dal singolo elemento:

minuti di arco o cicli/grado)

• contrasto (rapporto di luminanza tra gli elementi del pattern)

• frequenza temporale(tempo di inversione)

PERG: Elettrodi

ERG jet

SkinDTL

Henkes

• 1-2 Hz: Risposta transiente caratterizzata da

serie di onde a polarità alternante negativa-postiva-negativa : N35, P50, N95

• > 8 Hz: risposta Steady-State: valutazione della risposta sulla armonica di frequenza doppia rispetto a quella di stimolazione (FFT, fase e ampiezza della II armonica)

ERG da Pattern ERG da Pattern

ERG da Pattern

PERG su PERG su PubMedPubMed ERG da Pattern: aumento del tempo di latenza picchi N35, P50 e N95, riduzione di ampiezza n35-P50 e

P50-N95 (transiente), ritardo di fase e riduzione di ampiezza (steady-state) in:

• retinite pigmentosa• maculopatie• M. di Stargardt• M. di Best• degenerazione

maculare senile

• diabete

• glaucoma

• neuriti ottiche (Indice di degenerazione retrograda nella SM)

• Parkinson

CONCOMITANZA DI PATOLOGIE: Abilità dignostica = 0

Quesito:

I generatori del PERG evidenziati nel modello animale di Maffei e Fiorentini sono applicabili alla patologia umana?

Ovvero, il PERG è un indicatore della funzione della retina interna anche

nell’uomo?

Studi su modelli umani di degenerazione delle cellule

ganglionari retiniche:

Correlazioni tra morfologia dello strato delle fibre nervose

“in vivo” e PERG

La valutazione

“in vivo” delle

fibre nervose retiniche

La Tomografia a Coerenza Ottica: OCT

• tecnica ad alta risoluzione che fornisce immagini

stratificate della retina dalle quali è possibile ottenere

informazioni quantitative sullo strato delle fibre nervose.

• tecnica analoga all’ecografia B-mode che al posto di

un’onda acustica utilizza la riflessione di un’onda

luminosa misurando il ritardo del fascio luminoso che

incrocia lo strato delle fibre nervose.

Per lo studio delle fibre nervose (RNFL):

•• viene utilizzata una scansione circolare

• diametro di 3.4 mm

• centrata sulla papilla;

• si ottengono così spessori di ogni quadrante

(superiore, inferiore, nasale, temporale), ed una

media dello spessore totale

I primi studi hanno dimostrato unI primi studi hanno dimostrato un’’ ottima risoluzione ottima risoluzione spaziale: 10 micron (spaziale: 10 micron (SchumanSchuman1995), oggi con l1995), oggi con l’’ OCT 3 OCT 3

STRATUS essa raggiunge circa 8 micronSTRATUS essa raggiunge circa 8 micron

Dia 21

Correlazioni Morfo-Funzionali:

1)Glaucoma2)Multiple Slerosis

3) Alzheimer’s Disease4) CADASIL5) Parkinson

PERG nei pazienti con Ipertensione Oculari o Glaucomatosi

←

Media± 1SD:Controlli: 1.695±0.26 µVOHT: 1.039±0.28 µV

POAG: 0.506±0.17 µV P<0.01 (Anova)

SpecificitSpecificitàà : 100% : 100% SensibilitSensibilitàà: OAG 100%; OHT 69.2%: OAG 100%; OHT 69.2%

Parisi et al. Ophthalmology 2006

PERG Ampiezza P50-N95: Accuratezza

1- specificity %

Correlazione tra PERG e spessore del NFL in OHT e POAG

POAG: r = -0.847, P<0.001OHT: r = -0.518, P<0.001Parisi et al., IOVS 1999, Ophthalmology 2001

PERG

• Evaluation

of RNFL

thickness in

MS patients

with or

without Optic

Neuritis

(NORB)

Morpho-functional Correlations:Multiple Sclerosis

296 citations

MorphoMorpho--functionalfunctionalCorrelationsCorrelations: Multiple : Multiple SclerosisSclerosis

Patients

MS PatientsMS patientswith NORB*

MS patientswithout NORB Controls

Number 261 108 153 69

Age (ys) 37.5±5.4 39.5±7.2 33.8±4.2 38.2±8.6

*At list 12 month elapsed from the NORB, VA 20/20 on 96 eyes;Kupfer C. Arch Ophthalmol1983; 70:256-260

Optical coherence tomography (OCT) in the diagnosis and the monitoring of the

neurodegenerative process in multiple sclerosis2013

Italian MOH: Ricerca Finalizzata 2014-2017, Morphofunctional visual pathways evaluation in multiple sclerosis:

possible identification of neurodegenerative bio-markersPrincipal investigator: Vincenzo Parisi Istitution:Fondazione G.B. Bietti

PERG +OCT in MS

Normal RGC Function

Normal RGC Function

RGC Dysfunction

RGC Dysfunction

Normal NFLT

Reduced NFLT

MS OCT =* 45.9%

3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

PERG 60' P50-N95 Amplitude (microVolt)

95% Lower Confidence NFLT Limit

95% Lower Confidence PERG Amplitude Limit

MS: R =0.3444 p = 0.00001MS+NORB: R =0.51108 p < 0.0001

Controls MS+NORB MS

NFLT

Tem

pora

l (m

icro

n)

MS OCT ↓*54.1%

MS PERG =*54.3%

MS PERG ↓*46.7%

AlzheimerAlzheimer’’ s s DiseaseDisease

MorphoMorpho--functionalfunctionalCorrelationsCorrelations::AlzheimerAlzheimer’’ s s DiseaseDisease

20 40 60 80 100 120

60

65

70

75

80

R = -0.63469P = 0.0062

AD eyes

PER

G P

50 L

aten

cy (m

s)

NFL Overall Thickness (micron)

20 40 60 80 100 1200.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

R = 0.74216P = 0.00065

AD eyes

PER

G P

50-N

95 A

mpl

itude

(mic

roVo

lt)

NFL Overall Thickness (micron)

MorphoMorpho--functionalfunctionalCorrelationsCorrelations::AlzheimerAlzheimer’’ s s DiseaseDisease

Control Eye AD eye

OCT versus patient’s age and psychometric parametersIn AD patients, no significant correlations (p<0.01) between the NFL values and age or psychometric parameters (MMSE, ADAS, IVM) were observed.

MorphoMorpho--functionalfunctionalCorrelationsCorrelations: Alzheimer: Alzheimer’’ s s DiseaseDisease MorphoMorpho--functionalfunctionalretinalretinalchangeschanges::CADASILCADASIL

MorphoMorpho--functionalfunctionalretinalretinalchangeschanges: CADASIL: CADASIL ParkinsonParkinson’’ s s DiseaseDisease

ParkinsonParkinson’’ s s DiseaseDisease ConclusionsConclusions

((““ the the thinnerthinnerthe the layerlayer, the , the worseworsethe the visualvisual functionfunction……..”” ))

ESPLORAZIONE ELETTOFUNZIONALE DI

AREE LOCALIZZATE RETINICHE:

- ERG Focale

- ERG multifocale

Problema principale:Asher (J.P. 1965) e Boynton e Riggs (J.P. 1951) dimostrarono che un piccolo spot luminoso, se orientato sul disco ottico, produceva un ERG la cui ampiezza era eguale o lievemente superiore rispetto a quello ottenibile quando lo stesso spot era orientato sulla fovea.

Questo era dovuto al fatto che il globo oculare agisce come una sfera integrante (o ganzfeld), cosicché uno stimolo luminoso intenso viene riflesso dall'area retinica stimolata a quelle circostanti. Da queste ultime viene generato un ERG la cui ampiezza è maggiore di quello focale e tale quindi da oscurarlo.

- Risolvere i problemi legati alla ridotta ampiezza dei segnali retinici focali ed al fenomeno della modulazione della stray-light→ Riflessione e diffusione dello stimolo luminoso, che è in grado di eccitare aree retiniche al di fuori di quella stimolata.

METODOLOGIATecniche di stimolazione

- Le tecniche attualmente in uso per ottenere il FERG impiegano uno stimolo test circondato da un background luminoso adattante.

- Lo stimolo o spot luminoso può essere di dimensioni variabili (3-10 gradi) ed essere generato da diverse fonti luminose:

- spot, oftalmoscopio,

- modulazione di luminanza (stimolo flicker)

- pattern (modello strutturato costituito da barre/scacchi)

Il FERG da stimolo flicker:- Per stimoli di dimensioni relativamente piccole (inferiori a 10 gradi) e per frequenze temporali intorno a 30 Hz, il FERG forma d'onda approssimativamente sinusoidale che è dominata da una componente di frequenza pari a quella di stimolazione(prima armonica; 1F).

Il FERG da stimolo Pattern:- forma d'onda approssimativamente sinusoidale che è

dominata da una componente di frequenza doppia rispetto a quella di stimolazione (seconda armonica; 2P).

ERG Focale: generatori

strati retinici maculari esterni:1F

strati retinici maculari interni: 2P

L'analisi delle singole componenti dell’ ERG Focale può fornire degli indici funzionali di differenti elementi retinici nella regione maculare

(valutazione layer-by-layer).

ERG Focale: ERG Focale: ritardo di fase e riduzione di ritardo di fase e riduzione di ampiezza della 2P, 2F e 1F inampiezza della 2P, 2F e 1F in

• retinite pigmentosa• Maculopatie• M. di Stargardt• M. di Best• degenerazione

maculare senile

• diabete

• glaucoma

• neuriti ottiche (2P ridotta come indice di degenerazione retrograda nella SM)

NO CON CATARATTA, PATOLOGIE CONCOMITANTI, MANCANZA DI FISSAZIONE

APPLICAZIONI CLINICHE

Monitoraggio della Terapia Fotodinamica

APPLICAZIONI CLINICHE Monitoraggio del Trattamento chirurgico dei Pucker maculari

Monitoraggio del Trattamento chirurgico dei Pucker maculari

basale 6 mesi dopo PPV

ERG Multifocale: stimolo visivo e ERG Multifocale: stimolo visivo e risposta risposta elettrofunzionaleelettrofunzionale

ERG MULTIFOCALE NORMALE

Suddivisionein aree

2 µV

0 10 20 30 40 50 60 70 80 ms

1

2

3

4

5

5.8 0.014.2 -0.1

25.8 0.2

7.5 -0.115.0 -0.5

24.2 1.3

5.0 0.013.3 -1.1

25.8 1.8

5.0 -0.013.3 -1.7

26.7 3.3

3.3 0.214.2 -3.0

26.7 4.5

Latencies ValuesµVms

Latencies ValuesµVms

RMS

0 10 20 30 40 50 60 70 80 ms

1

2

3

4

5

5.8 1.313.3 -22.2

25.8 34.2

7.5 -0.915.0 -9.0

24.2 21.6

5.0 0.213.3 -6.7

25.8 10.4

5.0 -0.013.3 -5.0

26.7 9.7

3.3 0.414.2 -5.4

26.7 8.0

Latencies ValuesnV/deg^2ms

Latencies ValuesnV/deg^2ms

Risposta Assoluta Risposta Normalizzata (RAD)

0-2.5°

15-20°

2.5-5°

10-15°5-10°

Mappa della funzionalità retinica

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020

Total Response:4.19 nV/deg^2

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

Applicazioni Cliniche

-Retinite Pigmentosa

-Maculopatie-Glaucoma

NO CON CATARATTA, PATOLOGIE CONCOMITANTI, MANCANZA DI FISSAZIONE

Soggetto B.A.: 34 anni, RP, ODSoggetto B.A.: 34 anni, RP, OD

M-ERG Campo Visivo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg 2̂

0 deg 2020

Total Response:4.19 nV/deg 2̂

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg 2̂

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

Soggetto P. C.: 28 anni, RP, ODSoggetto P. C.: 28 anni, RP, ODM-ERG Campo Visivo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

Soggetto P. C.: 28 anni, RP, OSSoggetto P. C.: 28 anni, RP, OS

M-ERG Campo Visivo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg 2̂

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg 2̂

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

Nei pazienti con RP si ha la possibilità di rilevare aree retiniche “ancora” funzionanti e di quantificarne la funzionalità residua in

maniera oggettiva.

• Particolare utilità nella valutazione funzionale residua della regione maculare

Soggetto: Di Ma 44 anni, CNV miopica, OD

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

Soggetto: Di Mi 54 anni, CNV miopica, OD

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

AMD: Correlazioni mERG-microperimetria

AMD: Correlazioni AMD: Correlazioni mERGmERG--microperimetriamicroperimetria

mfERG

in

Glaucoma

Il nervo Ottico Il nervo ottico può essere diviso in 4 parti:

•• IntraoculareIntraoculare(o testa del (o testa del nervo ottico):nervo ottico):compresa tra compresa tra le pareti del bulbo oculare le pareti del bulbo oculare (1 mm);(1 mm);

•• IntraorbitariaIntraorbitaria:: (20(20--25 25 mm);mm);•• IntracanalicolareIntracanalicolare: : compresa nel canale ottico compresa nel canale ottico (4(4--10 mm);10 mm);•• Intracranica:Intracranica:(10(10--20 mm).20 mm).

•• Il Il nervo ottico nervo ottico (II paio dei (II paio dei nervi cranici) non nervi cranici) non èè un nervo un nervo nellnell’’ accezione abituale del accezione abituale del termine, ma, morfologicamente termine, ma, morfologicamente e funzionalmente, una e funzionalmente, una proiezione diencefalica. proiezione diencefalica.

•• Costituito dallCostituito dall’’ insieme insieme degli degli assoni delle cellule gangliari assoni delle cellule gangliari della retinadella retina, si estende da , si estende da questa al chiasma ottico questa al chiasma ottico rivestito dalle sue guaine, dura rivestito dalle sue guaine, dura madre, aracnoide e pia madre, madre, aracnoide e pia madre, che sono in continuitche sono in continuitàà con con quelle meningee.quelle meningee.

·· The blood supply of normal optic disc

I POTENZIALI EVOCATI VISIVI (PEV) si definiscono come le variazioni dei potenziali

bioelettrici della corteccia occipitale evocati da stimoli visivi. Sono, quindi, la manifestazione di

raffinati e complessi eventi neurosensoriali legati a fenomeni di traduzione e trasmissionedell’impulso nervoso lungo le vie visive, cioè dai fotorecettori retinici fino alla corteccia cerebrale occipitale..

ESPLORAZIONE FUNZIONALE DELLE VIE OTTICHE: I POTENZIALI EVOCATI VISIVI PEV: stimolo visivo e risposte bioelettriche corticali

FlashFlash

Basse frequenze spaziali: risposta più “rapida”→ assoni con più

rapida velocità di conduzione → assoni di grosso calibro

Alte frequenze spaziali: risposta + ritardata→ assoni con più lenta velocità di conduzione → fascio papillo- maculare

PEV con latenze aumentate ed ampiezze ridotte:PEV con latenze aumentate ed ampiezze ridotte:

Normale Patologico

range di normalità

Glaucoma, NORB, NOIA, SM, diabete, maculopatia, RP, papilledema,….

→

Media± 1SD:Controlli: 105.41±3.10 msOHT: 116.53±4.99 ms

POAG: 133.19±6.00 ms P<0.01 (Anova)

Parisi et al. Ophthalmology 2006

Specificità : 100% Sensibilità: OAG 100%; OHT 85.3%

GLAUCOMAPEV latenza P100: Accuratezza

1- specificity %

Correlazione tra PEV e spessore del NFL in OHT e POAG

POAG: r = 0.220, P= 0.240 OHT: r = 0.422, P= 0.016

Parisi et al., IOVS 1999, Ophthalmology 2001

PEV

Correlazioni VEPCorrelazioni VEP--OCT: OCT: Sclerosi MultiplaSclerosi Multipla

LE VIE OTTICHE

POST-CHIASAMTICHE

Il Nucleo Genicolato laterale- Sistema magno/parvo cellulare

Diviso in 6 strati: ipsi e controlaterale

Il Nucleo Genicolato laterale: Fisiopatologia

Cellula target

Cellula targetsoma assone

1) Rilascio di neurotrasmettitore

2) Cellula Target attività elettrica

dipendente3) Rilascio di

Fattori neurotrofici (NGF, BDNF…)

ESPLORAZIONE FUNZIONALE DELLE VIE OTTICHE POSTRETINICHE:

IL TEMPO RETINO-CORTICALE

La conduzione dell’impulso nervoso tra le cellule ganglionari e la corteccia visiva può essere valutata

elettrofisiologicamente tramite laregistrazione simultanea di PEV e PERG,in cui la differenza tra il

tempo di latenza dellaP100 del PEV (espressione della risposta occipitale) ed il tempo di latenza P50 del

PERG(espressione della massima attività delle cellule ganglionari) viene indicato come

“Tempo Retino-corticale”.Celesia et al, IOVS, 1985.

Glaucoma

Ambliopia La Corteccia Visiva

La corteccia visiva

• Aree occipitali 17, 18, 19

• Rappresentazione retinotopica

• Cellule semplici, complesse, ipercomplesse

• Le colonne di dominanza oculare

Cellule semplici, complesse ipercomplesse

Colonne di Dominanza Oculare VEP Multifocale: stimolo visivo e VEP Multifocale: stimolo visivo e risposta risposta elettrofunzionaleelettrofunzionale

VEP Multifocale Normale

Rings

RMS

0 20 40 60 80 100120140160180200 ms

141.6 0.270.0 -2.4

LatenciesValuesnV/deg^2ms

RMS

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 ms

1

2

3

4

42.5 0.261.6 -0.9

41.6 0.365.0 -11.4

45.0 -1.073.3 -61.6

49.1 22.276.6 -274.5

Latencies ValuesnV/deg 2̂ms

Absolute Response Normalized Response


- Retinite Pigmentosa

- Maculopatie

- Glaucoma

- Neuriti Ottiche


- Retinite Pigmentosa- Maculopatie

- Glaucoma

- Neuriti Ottiche

Aim of this study was to determine the impact of retinal functionallosses on the cortical visually-evoked activity

by evaluating the relationship between

mfERG and MVEP components

AIM Patients: Retinitis Pigmentosa Model

Subject B.A.: 34 years, RP, LE

MfMf --ERGERG VisualVisual FieldField MfMf --VEPVEP

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg 2̂

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg 2̂

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

200 nV

0 200 ms

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

200 nV

0 200 ms

Subject C.B.: 39 years, RP, LE


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg 2̂

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg 2̂

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

200 nV

0 200 ms

Subject P.C.: 28 years, RP, LE


RESULTS

CORRELATION BETWEEN LOCALIZED RETINAL RESPONSES AND RELATIVE

CORTICAL PROJCETCTION

5 LIVELS of ECCENTRICITY

-1:0-2.5 degrees

- 2:2.5-5 degrees

- 3: 5-10 degrees

- 4:10-15 degrees

- 5:15-20 degrees

Mf-ERG Mf-VEP

5

4

321

Examples of m-ERG and m-VEP in RP

m-ERG and m-VEP Correlations in RP ConclusionsLosses in N1 response density as well as delays in P1 time-

to-peak of the MERG most accurately predict corresponding losses in the MVEP main positive

component.

Since MERG N1 is thought to be generated by photoreceptors and off bipolar cells, these data suggest that functional losses of these neural generators have a major impact on the characteristics of the corresponding cortical

responses.



- Maculopatie- Glaucoma

- Neuriti Ottiche

Subject: D. M. 44 years, myopic CNV, RE

Mf-ERG Mf-VEP

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

200 nV

0 200 ms

Mf-ERG Mf-VEP

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nV/deg^2

0 deg 2020


-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 StDev

0 deg 2020

200 nV

0 200 ms

Subject: V. C. 45 years, myopic CNV, RE Applicazioni Cliniche


- Maculopatie

- Glaucoma- Neuriti Ottiche

Subject G.I.: 54 years, GlaucomaMf-VEP Visual Field

Subject C.D.: 39 years, Glaucoma

MfMf --VEPVEP VisualVisual FieldField

Subject G.I.: 54 years, GlaucomaMf-VEP Visual Field

Subject C.A.: 56 years, GlaucomaMf-VEP Visual Field

200 nV

0 200 ms

Subject I.R.: 52 years, GlaucomaMfMf --PEVPEV VisualVisual FieldField

200 nV

0 200 ms



- Maculopatie

- Glaucoma

- Neuriti Ottiche

Leber’s Optic Neuritis

Leber’s Optic Neuritis

Greatest delay in the papillo-macular bundle

A B

DIAGNOSI DIFFERENZIALE

ELETTROFISIOLOGICA DELLE PATOLOGIE

DELLE VIE OTTICHE

PEV con latenze aumentate ed ampiezze ridotte:PEV con latenze aumentate ed ampiezze ridotte:

Normale Patologico

range di normalità

Glaucoma, NORB, NOIA, SM, diabete, maculopatia, RP, papilledema,….

PEV: latenze aumentate/ampiezze ridotte:

Diagnosi differenziale tra:- Patologie retiniche -Patologie postretiniche

E’ necessario associare:PEV + ERG PEV + PERG

PEV Alterato + ERG Normale

patologia post-fotorecettoriale:cellule ganglionari, nervo ottico, vie ottiche

range di normalità

PEV+PEV+ ERGERG PEV+PEV+ ERGERGPEV Alterato + ERG Alterato

Patologia fotorecettoriale che determina un ritardo della conduzione nervosa lungo le vie ottiche

Range di normalità

PEV+PEV+ ERGERG

VEP P100 Tempo Implicito:risposta corteccia visiva

PERG P50 Tempo Implicito ed Ampiezza:

risposta cellule ganglionari

Differenza VEP P100- PERG P50 Tempi Implicit è indicato come

“Retinocortincal Time”(indice elettrofisiologico della conduzione nervosa tra

le cellule ganglionari e corteccia visiva) .

Celesia et al, IOVS, 1985.

├──┤

PEV+PEV+ PERG: il Tempo RetinoPERG: il Tempo Retino--CorticaleCorticale PEV+PEV+ PERGPERG

PEV Alterato

+ PERG Normale:TRC aumentato

patologia post-retinicanervo ottico, vie ottiche postchiasmatiche

(asimmetria tra O1 e O2)

0 50 100 150 200 250

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

PERG

VEP O2

VEP O1

DELAY IN POSTRETINAL VISUAL PATHWAYS

mic

rovo

lt

msecTRC normale

PEV+PEV+ PERGPERG

PEV+PEV+ PERGPERG

ERG Normale

PEV Alterato

+ PERG Alterato:

TRC Normale

Patologia maculare o della retina interna

(Celesia et al. IOVS 1985)

0 50 100 150 200 250

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

PERG

VEP O2

VEP O1

INNER RETINAL DYSFUNCTION

mic

rovo

lt

msec

TRC normale

PEV+PEV+ PERGPERG PEV+PEV+ PERGPERGERG Normale PEV Alterato

+ PERG Alterato:

TRC aumentato

patologia post-retinica associata e fenomeni di degenerazione delle cellule ganglionari(NORB, NOIA, patologie del nervo ottico)

0 50 100 150 200 250

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

PERG

VEP O2

VEP O1

mic

rovo

lt

msecTRC normale

PEV+PEV+ PERGPERG

SCOTOMA CENTRALE:

MACULA O NERVO

OTTICO?

…..in condizioni subcliniche

PEV+ ERG Focale

PEV Alterato + ERG Focale con

1F, 2F e 2P: Normale

Patologia del nervo ottico (fascio papillo-maculare)

range di normalità

PEV Alterato + ERG Focale con

1F, 2F e 2P: Ridotte

Patologia maculare:(Pucker iniziali, inziale Stargardt, RP inversa, Foro, ecc..)

range di normalità

PEV+ ERG Focale CONCLUSIONIGli esami elettrofunzionali

• Permettono di studiare in modo selettivo la funzionalità delle differenti strutture delle vie ottiche

• Permettono di quantificare disfunzioni dell’intera retina(ERG)della macula(ERG-Focale)

• Permettono di identificare eventuali processi di degenerazione che possono interessare le strutture neuroretiniche(cellule e fibre ganglionari,PERG)

• Permettono di quantificare i tempi di conduzione nervosa lungo le vie ottiche(PERG +PEV=TRC)

L’ “ERG multifocale”fornisce informazioni dettagliate sulla funzionalità

selettiva di aree retiniche localizzate

- metodica semeiologica paragonabile ad una perimetria elettrofunzionale e pertanto più

oggettiva della perimetria psicofisica.

- Test riproducibileutilizzabile nella valutazione della progressione della malattia e nel monitoraggio dell’efficacia dei trattamenti

terapeutici.

●forma, colore, dimensioni, contrasto,

posizione nello spazio,…

Coautori degli studi presentati

Retinite pigmentosaProf. Benedetto FalsiniDott.ssa Lina GallinaroDott.ssa Lucia Ziccardi

Dott.ssa Giovanna Stifano

GlaucomaProf. Gianluca Manni

Prof. Marco CentofantiDr.ssa Lina GallinaroDr.ssa Lucia Tanga

Dr.ssa Lucia ZiccardiProf. Massimo G. Bucci

Grazie dell’attenzione!!!

NeuroftalmologiaProf. Francesco Pierelli

Prof. Leoluca Parisi Prof. Francesco Fattapposta

Prof. Federico Bianco Dr.ssa Rita Restuccia

Pucker MaculariDott.Guido Ripandelli

Dott.Andrea Coppè

Dott.ssa Lina Gallinaro

Prof. Mario Stirpe

CNV miopica e AMDDott.ssa Monica VaranoDott.ssa Lina GallinaroDr.ssa Loredana PerilloDr.ssa Nicoletta Capaldo

Dr. Massimiliano Tedeschi

MECCANISMI NEUROFISIOLOGICI La Visione DEL SISTEMA VISIVO · PRESENTAZIONE DELLO STIMOLO VISIVO E...

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