Relationship of blood flow changes of the human optic nerve with neural retinal activity: a new approach to the study of neuro-ophthalmic disorders

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Beziehung zwischen den durch Flickerlicht evozierten Veränderungen des Sehnervenblutflusses (F_onh) und der neuroretinalen Aktivität wurde mittels Laser-Doppler-Flussmessung und Elektroretinographie erforscht. Material und Methoden: An fünf normalen Probanden wurde F_onh vor, während und nach Beleuchtung mit grünem Flickerlicht (30°-Felddurchmesser um den hinteren Augenpol) bei verschiedenen durchschnittlichen Beleuchtungsstärken von 0,9 - 13,5 lux gemessen. Während der Flickerstimulation wurden die Elektroretinogramme (ERG) simultan zum Fonh aufgezeichnet. Die flickerevozierten Veränderungen in Fonh (RF_onh) und die Amplitude der ersten (1F) und zweiten (2F) harmonischen Komponente des ERG wurden gemessen. Resultate: Bei Erhöhung der Flickerbeleuchtungsstärke zeigten die Amplituden von RF_onh und ERG 2F, aber nicht von ERG 1F, ein vergleichbares funktionelles Verhalten: anfangs Anstieg und ab 10 lux Sättigung. Die Amplituden von RF_onh und der korrespondierenden 2F, aufgenommen bei verschiedenen durchschnittlichen Beleuchtungsstärken, zeigten eine signifikante positive Korrelation (r = 0,79; p < 0,01). Schlussfolgerungen: Unter spezifischen experimentellen Bedingungen sind Veränderungen im menschlichen RF_onh quantitativ mit den Flicker-ERG-2F-Amplituden verbunden. Weil die 2F-Komponente, im Gegensatz zu der bei 1F, einen großen Anteil der inneren Retina reflektiert, zeigen die dargestellten Ergebnissen das Vorhandensein einer Kopplung zwischen der vaskulären Aktivität und Veränderung der innerretinalen Aktivität im menschlichen Auge. Diese Schlussfolgerung kann eine neue Methode zur Studie der neuroophthalmologischen Krankheiten erschließen.

Abstract

Background: The relationship between the flicker-evoked changes in optic nerve blood flow (F_onh) and neural retinal activity was investigated by laser Doppler flowmetry and electroretinogram (ERG), respectively. Material and methods: In five normal subjects F_onh was continuously recorded before, during and after exposure to green flicker modulation (30° field at the posterior pole), at different levels of mean illuminance between 0.9 and 13.5 lux. During flicker stimulation, ERGs were simultaneously recorded with F_onh. The flicker-evoked changes in F_onh (RF_onh) and the amplitudes of the first (1F) and second (2F) harmonic component of the ERG were measured. Results: By increasing mean flicker illuminance, RF_onh and ERG 2F, but not 1F amplitude first increased and then saturated beyond 10 lux. RF_onh and the corresponding 2F amplitudes, recorded at the various mean illuminances, showed a significant positive correlation (r = 0.79, p < 0.01). Conclusions: Under specific experimental conditions, changes in human RF_onh are quantitatively correlated with those of the flicker ERG 2F amplitudes. Since the 2F component reflects, unlike 1F, a strong contribution from inner retina, the present findings support the presence of an association between vasoactivity and inner retinal activity changes in the human eye. This finding may provide a new approach to the study of neuro-ophthalmic disorders.

Schlüsselwörter

Blutfluss - Sehnerv - Hämodynamik - Laser-Doppler-Flussmessung - Elektroretinographie - Flicker - neurovaskuläre Kopplung

Key words

Blood flow - optic nerve - hemodynamics - laser doppler flowmetry - electroretinography - flicker - neurovascular coupling

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