פיתחנו טכניקות למיפוי תפקוד קליפת המוח הראייתית תוך ניצול גדול יותר של שדה הראייה ממה שנהוג להשתמש. גישה זו יש פוטנציאל לשפר את ההערכה של הפרעות ראייה ומחלות עיניים.
ניתן להשתמש בדימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) ברזולוציה גבוהה של חמצון דם ברזולוציה גבוהה עם תצוגה רחבה כדי למפות באופן פונקציונלי את קליפת המוח הראייתית ההיקפית והמרכזית. שיטה זו למדידת שינויים תפקודיים במוח החזותי מאפשרת מיפוי תפקודי של האונה העורפית, המגרה >100° (±50°) או יותר משדה הראייה, בהשוואה למערכי תצוגה חזותית סטנדרטיים של fMRI המכסים בדרך כלל <30° של שדה הראייה. ניתן להגדיר מערכת פשוטה לגירוי רחב עבור BOLD fMRI באמצעות מקרנים נפוצים תואמי MR על ידי הצבת מראה גדולה או מסך קרוב לפניו של המצולם ושימוש רק בחצי האחורי של סליל ראש סטנדרטי כדי לספק זווית צפייה רחבה מבלי לחסום את ראייתו. לאחר מכן ניתן לצלם את מפת fMRI רטינוטופית רחבה באמצעות פרדיגמות שונות של גירוי רטינוטופי, וניתן לנתח את הנתונים כדי לקבוע את הפעילות התפקודית של אזורי קליפת המוח החזותיים המתאימים לראייה מרכזית והיקפית. שיטה זו מספקת מערכת הצגה חזותית מעשית וקלה ליישום שניתן להשתמש בה כדי להעריך שינויים בקליפת המוח הראייתית ההיקפית והמרכזית עקב מחלות עיניים כגון גלאוקומה ואובדן הראייה שעלול להתלוות אליהן.
דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) הוא שיטה רבת ערך להערכת שינויים בתפקוד הנוירו-וסקולרי האזורי בקליפת המוח הראייתית בתגובה לגירויים, שכן שינויים בזרימת הדם האזורית מתואמים עם הפעלת אזורי מוח 1,2. מדידות אותות תלויות רמת חמצון דם רטינוטופית ברזולוציה גבוהה (BOLD) מייצגות שינויים בדאוקסיהמוגלובין, המונעים על ידי שינויים מקומיים בזרימת הדם וחמצון הדם במוח 1,2. דפוסי פעילות BOLD שנאספו מנתוני fMRI יכולים לשמש למיפוי תפקודי של קליפת המוח הראייתית ההיקפית והמרכזית, כמו גם לזהות שינויים במפה הרטינוטופית בתגובה לליקוי ראייה וניוון עצבי3.
רוב מחקרי ה-fMRI הקודמים עשו שימוש בגירויים לא-רטינוטופיים בעלי ראייה צרה (בסביבות ±12° של שדה הראייה המרכזי) או גירויים רטינוטופיים פשוטים עם גירויים חזותיים צרי ראייה, אשר סיפקו פרצלציה תפקודית מוגבלת של הייצוג הרטינוטי בקליפת המוח הראייתית והגבילו את ההערכה לשדה הראייה המרכזי בלבד, למעט הפריפריה3. כתוצאה מכך, נתוני fMRI צרים דיווחו על שינויים לא עקביים באחוזי BOLD בחולי גלאוקומה 4,5,6. לכן יש צורך בגישות fMRI משופרות להערכת שדה הראייה ההיקפי והמרכזי, במיוחד בהערכת מחלות כגון גלאוקומה.
גלאוקומה היא הגורם המוביל לעיוורון בלתי הפיך, המשפיע על 10% מהאנשים עד גיל 807. גלאוקומה נגרמת על ידי ניוון עצבי מתקדם, בלתי הפיך של תאי גנגליון ברשתית, אשר אחראים על העברת גירויים חזותיים למוח דרך עצב הראייה. בגלאוקומה ראשונית פתוחת זווית (POAG), הצורה הנפוצה ביותר של גלאוקומה, לחץ תוך עיני מוגבר גורם לדילול שכבת סיבי עצב הרשתית (RNFL), מה שמוביל לאובדן ראייה היקפית ואחריה עיוורון היקפי ומרכזי 8,9,10,11. עדויות היסטולוגיות ממחקרים בבעלי חיים מצביעות על כך שגלאוקומה גורמת גם לניוון עצבי מתקדם של עצב הראייה, מערכת הראייה, גרעין המין הצידי, קרינה אופטית וקליפת המוח הראייתית12,13. טכנולוגיית MRI מציעה שיטה זעיר פולשנית להערכת חמצון הדם וניוון עצבי בקליפת המוח הראייתית. בחולים עם גלאוקומה, MRI מצא עדות לאטרופיה של חומר אפור במסלול הראייה 13,14,15,16 וחומר לבן חריג בכיאזמה אופטית, מערכת הראייה וקרינה אופטית 1,17,18.
כדי לחקור עוד יותר את ההשפעות על עיבוד חזותי, ניתן להשתמש ב-fMRI כדי לזהות תפקוד מוחי בתגובה לרמזים חזותיים. הפרוטוקול כאן מתאר שיטה חדשנית להשגת מפה רטינוטופית בעלות נמוכה ותצוגה רחבה באמצעות fMRI רטינוטופיה ברזולוציה גבוהה עם גירויים בעלי שדה רחב (>100°), כפי שמתואר על ידי Zhou et al3. גירויים חזותיים של טבעות מתרחבות וטריזים מסתובבים שימשו כדי לעורר מיפוי רטינוטופי של האקסצנטריות והזווית הקוטבית עבור fMRI. שינויים נועזים באחוזי fMRI נותחו כפונקציה של אקסצנטריות להערכת תפקוד המוח, המקביל הן לראייה המרכזית והן לראייה ההיקפית. השינוי באחוזי fMRI מודגש עשוי לשמש להמחשת הפעלה בכל קליפת המוח הראייתית. מדדי fMRI אלה מספקים שיטה חדשה ואמינה להערכת שינויים נוירודגנרטיביים והשפעותיהם התפקודיות על קליפת המוח הראייתית הנמצאות במחלות עיניים המערבות פגמים בשדה הראייה, כגון גלאוקומה.
הפרוטוקול הנ”ל לשימוש ב-fMRI רטינוטופי רחב טווח הוא שיטה חדשנית להערכת ההשפעות של אובדן ראייה ומחלות עיניים על המוח. באמצעות מיפוי רטינוטופי רחב שדה של קליפת המוח הראייתית באמצעות מסך רחב יותר, גישה זו מאפשרת הבנה מקיפה יותר של הארגון התפקודי של מערכת הראייה. זה יכול להוביל להבנה טובה יותר ש?…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות [R01EY030996].
1/4"-20 nylon machine screws, knurled head thumb screw | to attach rod to PVC frame | ||
1-1/4 inch PVC pipe | length of ~5-10 ft is needed | ||
3T MRI scanner | Siemens | ||
6-32 nylon machine screws, rounded head | to attach mirror/screen to rod | ||
8-channel head array coil | Siemens | ||
90 degree PVC elbow, 1-1/4 inch fitting | |||
Acrylic mirror | Width and length of 25-30cm | ||
Acrylic rod | 1 inch width, ~ 2 ft long depening on size of scanner bore and head coil | ||
E-Prime | Psychology Software Tools | to prepare and present visual stimuli paradigms | |
Plywood sheet, 1/2 inch thick | Size should be at least as large as the scanner bore. Cut as bore-sized frame for the projection screen | ||
Rear projection screen | Size should be at least as large as the scanner bore |