Beperkt ruimtelijk zicht bij M.E.

Ruimtelijk zicht verwijst naar het vermogen om ruimtelijk gedefinieerde kenmerken te zien of te onderscheiden. De 2 voornaamste metingen voor ruimtelijk zicht zijn scherpte en contrast-gevoeligheid (sensitiviteit).

‘Static visual acuity’ (SVA; statische zicht-scherpte) betreft het vermogen om fijne details, typisch in stilstaande beelden met hoog contrast (bv. zwarte letters op een witte achtergrond op een kaart), te zien. Hierbij meet men enkel het kleinste detail dat kan worden gezien maar niet het vermogen om grotere zaken te zien. Door het meten van het vermogen om objecten van verschillende grootte (d.w.z. met verschillende ruimtelijke frequentie) te zien, biedt contrast-gevoeligheid een uitgebreidere test van het ruimtelijk zicht. Het wordt gemeten door het vinden van het laagste contrast dat nodig is om licht/donker roosters met variërend detail/fijnheid of ruimtelijke frequentie te zien. Ruimtelijke frequentie verwijst naar het aantal licht/donker cycli per graad (c/deg) van de gezichtshoek op het netvlies. De roosters worden gewoonlijk gedefinieerd door variaties in luminantie (licht-intensiteit/helderheid van een oppervlak) van graduele sinusoïdale golven.

De contrast-sensitiviteit-funktie (CSF) geeft de gevoeligheid van een waarnemer weer (d.w.z. 1/contrast-drempel) voor sinusoïdale staaf-roosters met sterk variërende ruimtelijke frequenties. De contrast-sensitiviteit bij volwassenen is het grootst bij intermediaire ruimtelijke frequenties (ongeveer 2 tot 4 c/graad). Lagere en hogere ruimtelijke frequenties vereisen meer contrast om te worden gedetekteerd. De hoogste ruimtelijke frequentie kan enkel worden gezien bij een zeer hoog contrast en komt overéén met het scherpte-niveau van de waarnemer.

Samengevat: bij het testen van de visuele contrast-sensitiviteit (VCS) meet men het vermogen om details te zien bij lage contrast-waarden; het wordt dikwijls gebruikt als een niet-specifieke test van de neurologische funktie. Bij een VCS-test krijgt men een reeks (computer)beelden met steeds verminderend contrast te zien waarbij patronen, vormen of objecten al dan niet kunnen worden geïdentificeerd. Metingen van de VCS zouden betere beoordelingen van visuele (dys)funktie opleveren dan traditionele metingen van de visuele scherpte met hoog-contrast stimuli.

————————-

Vision Vol 2, #1, p 2 (Jan. 2018)

Restricted spatial windows of visibility in Myalgic Encephalomyelitis (ME)

Nadia S. Ahmed, Irene Gottlob, Frank A. Proudlock, Claire V. Hutchinson

Department of Neuroscience, Psychology and Behaviour, College of Life Sciences, University of Leicester, UK

Samenvatting

Myalgische Encefalomyelitis (M.E.) is een slopende aandoening gekenmerkt door uitputtende vermoeidheid. Ze wordt niet goed begrepen en de diagnose is controversieel. Het is daarom zeer belangrijk dat betekenisvolle klinische karakteristieken worden onderzocht. Visuele symptomen bij M.E. vertegenwoordigen een groep afzonderlijke, kwantificeerbare, klinische kenmerken die de diagnose significant kunnen verbeteren en inzicht bieden omtrent de onderliggende pathologie. Het doel van de huidige studie was daarom het verkennen van het effekt van M.E. op het ruimtelijke zicht, gebruikmakend van de ruimtelijke contrast-sensitiviteit funktie. De contrast-sensitiviteit werd bepaald d.m.v. stilstaande luminantie-gedefinieerde sinusoïdale roosters met een bereik qua ruimtelijke frequenties van 5 octaven (0,5 tot 16 c/deg) bij een groep van 19 individuen met M.E. en een groep met 19 gematchte (leeftijd, geslacht) controles. In vergelijking met de controles vertoonde de M.E.-groep een beperkt ruimtelijk contrast-zicht. Dit werd hoofdzakelijk gekenmerkt door een gebrek aan contrast-sensitiviteit bij lagere ruimtelijke frequenties en een smallere band-breedte. Onze bevindingen suggereren dat gebreken qua contrast-sensitiviteit een visuele merker voor M.E. zouden kunnen vertegenwoordigen, en indicatief zijn voor abnormale visuele verwerking op het niveau van de retina [het netvlies] en in de corticale en subcorticale visuele mechanismen.

1. Inleiding

[…] De diagnose [van M.E.] is gebaseerd op het categoriseren van de door patiënten gerapporteerde symptomen en deze te differentiëren van symptomen van andere vermoeidheid-gerelateerde ziekten. Het is een uitsluiting-diagnose omdat er momenteel geen specifieke diagnostische test voor M.E. bestaat. Dit is problematisch omwille van het aantal symptomen die overlappen met andere ziekten en de afhankelijkheid van het feit dat patiënten hun symptomen accuraat rapporteren. Het resultaat is dat men dikwijls een verkeerde diagnose i.p.v. M.E. stelt (bv. depressie). Het is daarom zeer belangrijk dat betekenisvolle klinische kenmerken worden onderzocht.

Visuele symptomen bij M.E. vertegenwoordigen een groep van afzonderlijke, kwantificeerbare, klinische kenmerken die de diagnose significant kunnen verbeteren, inzichten kunnen bieden omtrent de onderliggende pathologie en een behandeling-kandidaat kunnen vertegenwoordigen, waardoor het dagelijks leven van de patiënten zal verbeteren. Courant gerapporteerde visuele symptomen omvatten foto-sensitviteit, moeilijk kunnen focussen op beelden, vervaging van beelden, halo’s rond beelden, slechte diepe-waarneming, pijn aan de ogen, verzwakte visuele aandacht, verhoogde vatbaarheid voor patroon-verblinding en zicht-gerelateerde hoofdpijn [Potaznick W, Kozol N. Ocular manifestations of Chronic Fatigue and Immune Dysfunction Syndrome. Optom. Vis. Sci. (1992) 69: 811-814 /// Leslie S. Chronic Fatigue Syndrome: Optometric clinical presentation and management. J. Behav. Optom. (1997) 8: 155-161 /// Vedelago LJ. Visual dysfunction in Chronic Fatigue Syndrome: Behavioural optometric assessment and management. J. Behav. Optom. (1997) 8: 149-154 /// Hutchinson CV, Maltby J, Badham SP, Jason L. Vision-related symptoms as a clinical feature of Chronic Fatigue Syndrome/Myalgic Encephalomyelitis? Evidence from the DePaul Symptom Questionnaire. Br. J. Ophthalmol. (2014) 98: 144-145 /// Loew S et al. Symptoms of Meares-Irlen/Visual Stress Syndrome in subjects diagnosed with Chronic Fatigue Syndrome. Int. J. Clin. Health Psychol. (2014) 14: 87-92]. Er werd ook een aantal visuele problemen objectief geïdentificeerd via experimentele metingen; deze omvatten verminderde visuele accommodatie [aanpassen van de sterkte van de ooglens om op de gewenste afstand scherp te zien] en slecht binoculair zicht [beide ogen gericht op hetzelfde voorwerp] [Caffery BE et al. The ocular signs and symptoms of Chronic Fatigue Syndrome. J. Am. Optom. Assoc. (1994) 65: 187-191 /// Godts D, Moorkens G, Mathysen DG. Binocular Vision in Chronic Fatigue Syndrome. Am. Orthopt. J. (2016) 66: 92-97], verhoogde vatbaarheid voor patroon-verblinding [Wilson RL et al. Increased vulnerability to pattern-related visual stress in Myalgic Encephalomyelitis. Perception (2015) 44: 1422-1426], niet-accurate oog-bewegingen [Badham SP, Hutchinson CV. Characterising eye movement dysfunction in Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome. Graefe’s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. (2013) 251: 2769-2776] en verzwakte visuele aandacht, bijzonderlijk bij taken waar de prestaties steunen op het vermogen een object te detekteren/identificeren en irrelevante visuele afleiders te negeren (selektieve aandacht) [Hutchinson CV, Badham SP. Patterns of abnormal visual attention in Myalgic Encephalomyelitis (ME). Optom. Vis. Sci. (2013) 90: 607-614]. Visuele symptomen zijn een indringend deel van de aandoening, verergeren andere symptomen en tasten het vermogen aan om dagdagelijkse taken uit te voeren. Inderdaad: sommige studies rapporteren dat tot 25% van mensen die lijden aan M.E. minder gaan auto-rijden of er helemaal mee stoppen omwille van zicht-gerelateerde problemen.

Ondanks de gerapporteerde problemen gerelateerd met de waarneming van zelfs elementaire ruimtelijke informatie, blijven de effekten van M.E. op ruimtelijk zicht relatief ononderzocht en niet gekwantificeerd. Het doel van de huidige studie was daarom het verkennen hoe M.E. het ruimtelijk zicht beïnvloedt d.m.v. de ruimtelijke contrast-sensitiviteit funktie. De menselijke contrast-sensitiviteit funktie biedt een meting voor het bereik qua ruimtelijk detail dat zichtbaar (waarneembaar) is voor het visueel systeem en de relatieve sensitiviteit op een stimulus-contrast binnen dit bereik. Veranderingen qua contrast-sensitiviteit zijn goed gedocumenteerd bij ouder-worden en zijn evident bij een waaier aan netvlies-ziekten. Ze zijn ook aanwezig bij neurodegeneratieve ziekten zoals Parkinson’s en bij inflammatoire auto-immune ziekten zoals Multipele Sclerose. Tekorten aan contrast-sensitiviteit kunnen aanwezig zijn zelfs als er geen detekteerbare stoornis qua visuele scherpte is. Ze bieden een gevoelige klinische meting van de visuele funktie en kunnen aanwijzingen geven omtrent abnormale visuele verwerking op het niveau van de retina en in de corticale en subcorticale visuele mechanismen.

In de huidige studie werd contrast-sensitiviteit bepaald via stilstaande luminantie-gedefinieerde sinusoïdale roosters met een bereik qua ruimtelijke frequenties van 5 octaven (0,5 tot 16 c/deg) in een groep ME-patiënten en controles.

2. Materialen & Methodes

2.1. Deelnemers

20 M.E.-patiënten en 20 gematchte (leeftijd, geslacht, opleiding) controles werden gerecruteerd. Eén patient voltooide slechts 2 van de 6 ruimtelijke frequenties in het contrast-sensitiviteit experiment zodat de patient en de gematchte controle uit de analyse werden verwijderd. Alle patiënten hadden een medische diagnose van M.E., bevestigd via de ‘DePaul Symptom Questionnaire’ [ontwikkeld door Prof. Leonard Jason]. […] De deelnemers hadden geen oog-ziekten. De visuele scherpte (éénogig, dichtbij en vooraf) lag voor alle deelnemers binnen het normaal bereik. […] Er waren geen significante verschillen qua gecorrigeerde visuele scherpte tussen patiënten en controles. […]

2.2. Apparaat & Stimuli

De roosters besloegen 6 graden (deg) (horizontaal & verticaal) op een gezicht-afstand van 139 cm en werden gegenereerd op een computer-scherm (75 Hz). […] Monitor: voor precisie-controle van het contrast werd het aantal beschikbare intensiteit-niveaus van 8 op 14 bits gebracht […]. De gemiddelde luminantie [licht-intensiteit/helderheid van een oppervlak in een bepaalde richting] van het scherm was ~44 cd/m² [eenheid = candela per vierkante meter] en de monitor was de enige licht-bron. De totale duur van de stimulus was 853 ms […].

[…]

2.3. Procedure

Metingen van de contrast-drempel werden uitgevoerd over een bereik qua ruimtelijke frequenties van 5 octaven (0,5 tot 16 c/deg) […]. Bij elke test kregen de deelnemers een fixatie-kruis te zien, gevolgd door het rooster, waarna ze de oriëntatie (vertikaal of horizontaal) moesten beoordelen. De deelnemers konden kort oefenen en de test werd uitgevoerd in het donker. […] De contrast-drempels werden omgezet naar contrast-sensitiviteit (1/contrast-drempel).

3. Resultaten

De gemiddelde contrast-sensitiviteit funkties voor elke groep vertoonde het verwachte frequentie-bereik. Globaal was de contrast-sensitiviteit funktie voor de M.E.-groep ietwat gezakt en leek het bereik smaller, suggestief voor een beperkt visibiliteit-venster bij M.E., vergeleken met controles. […] Statistische analyse toonde dat de contrast-sensitiviteit bij de laagste ruimtelijke frequenties (0,5 & 1 c/deg) significant slechter was bij patiënten t.o.v. controles […].

Om het ruimtelijk venster van visibiliteit voor elke groep preciezer te kwantificeren, werd de contrast-sensitiviteit bij elke frequentie omgezet naar relatieve sensitiviteit (dB [deciBel; geen eenheid maar een verhouding op een logaritmische schaal: elke verhoging met 10 decibel betekent een vergroting in vermogen of energie met een factor 10, 20 dB betekent een factor 100, enz.]) […] dit liet toe de laagste en hoogste frequenties voor elke groep te bepalen. […]

[…] [laagste – hoogste frequentie (c/deg): 0.99 – 5.09 (controles); 1.44 – 4.53 (M.E.)]. Statistische analyse toonde dat de laagste frequenties significant hoger waren in de M.E.-groep t.o.v. controles (p < 0.05). Er waren geen verschillen tussen de hoogste frequenties […]. De laagste frequenties in de M.E.-groep droegen bij tot smallere globale band-breedtes (p < 0.05).

4. Bespreking

We toonden hier dat een groep of M.E.-patiënten een beperkt ruimtelijk visibiliteit-venster voor stimulus-contrast vertoonde vergeleken met een controle-groep. Dit was voornamelijk gekarakteriseerd door een tekort qua contrast-sensitiviteit bij lagere ruimtelijke frequenties. Deze bevindingen suggereren dat contrast-sensitiviteit tekorten een visuele merker voor M.E. zouden kunnen zijn en mogelijks indicatief voor abnormale visuele verwerking op het niveau van de retina en in de corticale en subcorticale visuele mechanismen.

De bevindingen die hier worden gepresenteerd dragen bij tot de aangroeiende literatuur die aantoont dat zicht-gerelateerde problemen een meetbare klasse symptomen vertegenwoordigt die courant gerapporteerd worden door patiënten met M.E. Zelf-rapportering studies beklemtoonden reeds het bestaan van M.E.-gerelateerde visuele problemen (troebel zicht, diplopie [dubbelzien], ‘floaters’ [kleine vlekjes die door het zicht-veld drijven], fotofobie, droge/geïrriteerde & vermoeide ogen, brandende ogen en niet-specifieke oog-pijn, slechte controle van de oog-beweging, slechte diepte-perceptie, vlekken/lichtjes & halo’s in het zicht-veld, en zicht-gerelateerde hoofdpijn & migraines). Andere studies onthulden abnormaliteiten van het oog-oppervlak [zie Caffery BE et al. hierboven] en vasculaire pathologie in het oog [Frolov VM, Petrunia AM. Pathology of the organ of vision in Chronic Fatigue Syndrome. Vestnik Oftalmol. (2003) 119: 45-47]. Er is ook bewijs voor significant meer exoforie [scheel-zien], lagere funktionele vergentie [gelijktijdige beweging van beide ogen in tegengestelde richtingen om het binoculair zicht te behouden] (dichtbij en veraf), een verdere convergentie en minder traan-secretie en kortere ‘break-up time’ [maat voor verdamping van de traan-film] bij M.E.-patiënten, in vergelijking met gezonde controles [Mastropasqua L et al. Ocular manifestations in Chronic Fatigue Syndrome. Ann. Ophthalmol. (2000) 32: 219-224], verminderde accommodatie [zie Godts D et al. hierboven], verstoorde anti-saccadische oog-bewegingen [vrijwillige oog-bewegingen gemaakt in de richting tegengesteld aan die waar een stimulus wordt gepresenteerd] en ‘smooth pursuit’ [het staren richten op een soepel bewegend ‘target’] [zie Badham SP et al. hierboven], gebrekkige visuele aandacht […] en verhoogde vatbaarheid voor patroon-gerelateerde visuele stress.

Hoewel we in de huidige studie het verband tussen vatbaarheid voor migraine en contrast-sensitiviteit niet direct bekeken, valt op te merken dat enkele andere studies een relatie vonden tussen migraine en contrast-sensitiviteit tekorten. Van speciaal belang voor de hier gerapporteerde contrast-sensitiviteit gebreken is een studie die een contrast-sensitiviteit tekort vond bij lage ruimtelijke frequenties in een groep mensen met migraine t.o.v. controles. Het is goed gedocumenteerd dat mensen met M.E. sommige visuele patronen oncomfortabel vinden en een verhoogde vatbarheid voor fotosensitiviteit en migraine rapporteren. Toekomstige studies die het verband onderzoeken tussen zicht-gerelateerde hoofdpijn en migraines bij M.E. en tekorten qua contrast-sensitiviteit zijn van belang en kunnen inzicht bieden omtrent de effekten van M.E. op de neurofysiologie van het visueel systeem.

Onze bevindingen vertonen gelijkenis met contrast-sensitiviteit tekorten die werden gerapporteerd bij Multipele Sclerose (MS). MS is een inflammatoire, neurodegeneratieve auto-immuun ziekte. Zoals mensen met M.E., vertonen MS-patiënten een brede waaier aan visuele symptomen. Ontsteking van de oogzenuw is courant [bij MS] samen met meldingen over zicht-verlies, verstoord kleuren-zicht, pijnlijke ogen, troebel zicht en visuele vermoeidheid. Een aantal studies onderzocht contrast-sensitiviteit bij MS en hoewel de ruimtelijke frequentie specificiteit van de studies varieert, is er overéénkomst aangaande het feit dat slechte contrast-sensitiviteit geassocieerd is met de aandoening. MS en M.E. delen fenomenologische en neuro-immune kenmerken. De aanvang van M.E. werd in verband gebracht met infekties en auto-immune aandoeningen en, zoals MS-patiënten, vertonen mensen met M.E. een reeks immune abnormaliteiten die wijzen op ontregeling van het immuunsysteem. Tekorten qua contrast-sensitiviteit kunnen, naast het feit dat ze een mogelijke klinische merker voor M.E. vertegenwoordigen, ook gewicht geven aan de notie dat M.E., zoals MS, een aandoening van het auto-immuun systeem is.

Er zijn enkele kanttekeningen te maken met betrekking tot het klinisch nut van het type contrast-sensitiviteit testen dat in de huidige studie werd gebruikt. Het meten van de volledige ruimtelijke frequentie afhankelijke contrast-sensitiviteit funktie d.m.v. traditionele psychofysische technieken – wat we deden in de huidige studie – is typisch zeer tijd-verslindend, met als resultaat dat de klinische bruikbaarheid van dit type test-methode beperkt is. Contrast-sensitiviteit kan ook worden bepaald d.m.v. letter-kaarten waar het contrast van grote letters afneemt voor elke horizontale lijn. De meest courant gebruikte contrast-letter-kaart is die van Pelli-Robson. Pelli-Robson kaarten bieden niet zo’n gevoelige meting van de contrast-sensitiviteit als traditionele psychofysische contrast-drempel procedures, maar ze hebben het voordeel dat ze veel sneller en makkelijker af te nemen zijn in een klinische omgeving. Verder is het moeilijk de ruimtelijke frequenties van contrast-letter-kaarten te kwantificeren omdat de letter-identificatie afhangt van de samenstellende ruimtelijke frequenties die de drempel bereiken. De vraag blijft daarom of ze een voldoende gevoelige meting van de contrast-sensitiviteit kunnen betekenen om tekorten in de vroege fases van de ziekte te identificeren en of ze kleine veranderingen qua contrast-sensitiviteit met verloop van tijd (vóór en na behandeling) kunnen detekteren. We deden follow-up met de Pelli-Robson kaart (omtrent de hier gerapporteerde ruimtelijke frequentie specifieke contrast-sensitiviteit tekorten) en vonden dat onze M.E.-groep goed presteerde en op een zelfde niveau als controles.

Wat betreft de klinische waarde van het bepalen van contrast-sensitiviteit bij M.E., zijn de psychofysische methodes die we hier hebben gebruikt waarschijnlijk te tijd-verslindend en de Pelli-Robson Test is niet voldoende gevoelig. Ontwikkelingen met betrekking tot Bayesiaanse procedures [Bayesiaanse statistiek is een benaderingswijze die veel wordt gebruikt in de medische statistiek. De Bayesiaanse methodiek is gebaseerd op de stelling van Bayes die kwantificeert wat de nieuwe a posteriori onzekerheden zijn, gegeven een verzameling van a priori onzekerheden en nieuwe gegevens. Met behulp van de stelling van Bayes kunnen verschillende bronnen van informatie worden gecombineerd.] die een snelle meting van de contrast-sensitiviteit funktie bieden, zijn in deze context beloftevol. Deze procedures bleken goed overéén te komen met contrast-sensitiviteit funkties bepaald d.m.v. conventionele psychofysische methodes (zoals in de huidige studie aangewend) bij normaal en klinisch zicht. Dergelijke procedures werden succesvol geïmplementeerd voor het meten van contrast-sensitiviteit bij amblyopie [‘lui oog’]. Ze werden ook gesuggereerd als een middel om de contrast-sensitiviteit funkties te meten bij patiënten met verminderd zicht.

Eén beperking van onze studie betreft ons M.E.-staal. Onze visuele test-protocollen vereisen een zorgvuldig gecalibreerde uitrusting. Zodoende konden we enkel M.E.-patiënten testen die in staat waren om zich te verplaatsen nar de universiteit om aan de studie deel te nemen. Hoewel de deelnemers in onze studie significant waren aangetast door M.E., konden we de contrast-sensitiviteit in de ernstig zieken, bv. degenen die bedlegerig zijn, niet meten. Onze bevindingen betekenen daarom dus waarschijnlijk een ondervertegenwoordiging van de gebreken in deze groep.

Samengevat: omdat er nog geen oorzaak van M.E. werd vastgesteld, er geen doorslaggevende testen zijn om de aanwezigheid ervan vast te stellen en geen definitieve uiterlijke tekenen die de aandoening van andere onderscheiden, moeten klinici vertrouwen op de zelf-percepties en -rapporteringen van de patiënten. Het identificeren van afzonderlijke klinische kenmerken van M.E. is een belangrijke kwestie. We rapporteren hier tekorten qua contrast-sensitiviteit in een groep ME-patiënten. We stellen voor dat deze bevindingen, samen met andere visuele problemen die worden ervaren door mensen met M.E., implicaties kunnen hebben voor de diagnose inzichten kunnen bieden omtrent de etiologie. Ze geven ook aanleiding tot een aantal belangrijke vragen die verdere studie rechtvaardigen.