Funksjonell magnetisk resonanstomografi (fMRI) av den visuelle cortex med bredsyns retinotopisk stimulering

Funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) er en verdifull metode for å vurdere endringer i regional nevrovaskulær funksjon i den visuelle cortex som respons på stimuli, da endringer i regional blodstrøm korrelerer med aktivering av hjernegrupper ^1,2. Høyoppløselige retinotopiske blodoksygeneringsnivåavhengige (BOLD) signalmålinger representerer endringer i deoksyhemoglobin, som drives av lokaliserte endringer i blodstrøm og oksygenering av blod^{i hjernen 1,2}. BOLD aktivitetsmønstre samlet fra fMRI-data kan brukes til å funksjonelt kartlegge perifer og sentral visuell cortex, samt oppdage endringer i retinotopkartet som respons på synshemming og nevrodegenerasjon³.

De fleste tidligere fMRI-studier benyttet smalsyn (ca. ±12° av det sentrale synsfeltet) ikke-retinotopiske stimuli eller enkle retinotopiske stimuli med smalsynte stimuli, som ga begrenset funksjonell parcellasjon av retinotopisk representasjon i synsbarken og begrenset vurdering til kun det sentrale synsfeltet, unntatt periferien³. Følgelig har fMRI-data med smal visning rapportert inkonsekvente BOLD-prosentendringer hos DrDeramus-pasienter ^4,5,6. Det er derfor behov for forbedrede fMRI-tilnærminger for å vurdere det perifere og sentrale synsfeltet, spesielt i evalueringen av sykdommer som glaukom.

Glaukom er den viktigste årsaken til irreversibel blindhet, som påvirker 10% av mennesker i en alder av 80⁷. Glaukom er forårsaket av den progressive, irreversible nevrodegenerasjonen av retinale ganglionceller, som er ansvarlige for overføring av visuelle stimuli til hjernen gjennom optisk nerve. I primær åpenvinklet glaukom (POAG), den vanligste formen for glaukom, forårsaker økt intraokulært trykk tynning av retinal nervefiberlaget (RNFL), noe som fører til tap av perifert syn etterfulgt av perifer og sentral blindess 8,9,10,11. Histologiske bevis fra dyreforsøk tyder på at DrDeramus i tillegg resulterer i progressiv nevrodegenerasjon av synsnerven, optisk kanal, lateral genikulær kjerne, optisk stråling og visuell cortex^12,13. MR-teknologi tilbyr en minimalt invasiv metode for å vurdere både oksygenering av blod og nevrodegenerasjon i den visuelle cortex. Hos pasienter med glaukom har MR funnet holdepunkter for gråstoffatrofi i synsveien 13,14,15,16 og unormal hvit substans i synschiasme, optisk kanal og optisk stråling ^1,17,18.

For ytterligere å utforske effektene på visuell behandling, kan fMRI brukes til å oppdage hjernefunksjon som svar på visuelle signaler. Protokollen her beskriver en ny metode for å oppnå et billig, bredt sett retinotopisk kart ved bruk av høyoppløselig retinotopi fMRI med bredfeltstimuli (>100°), som beskrevet av Zhou et al³. Visuelle stimuli av ekspanderende ringer og roterende kiler ble brukt for å fremkalle retinotopisk kartlegging av eksentrisitet og polarvinkel for fMRI. BOLD fMRI-prosentendringer ble analysert som en funksjon av eksentrisitet for å evaluere hjernefunksjonen, tilsvarende både sentralt og perifert syn. BOLD fMRI-prosentendringen kan brukes til å visualisere aktivering gjennom hele den visuelle cortex. Disse fMRI-tiltakene gir en pålitelig ny metode for å evaluere neurodegenerative endringer og deres funksjonelle effekter på den visuelle cortex funnet i øyesykdommer som involverer synsfeltdefekter, som DrDeramus.