Impacts fonctionnels du traumatisme craniocérébral léger sur la vision et l'équilibre postural chez l'adulte

Le traumatisme craniocérébral léger (TCCL) a des effets complexes sur plusieurs fonctions cérébrales, dont l’évaluation et le suivi peuvent être difficiles. Les problèmes visuels et les troubles de l’équilibre font partie des plaintes fréquemment rencontrées après un TCCL. En outre, ces problèmes peuvent continuer à affecter les personnes ayant eu un TCCL longtemps après la phase aiguë du traumatisme. Cependant, les évaluations cliniques conventionnelles de la vision et de l’équilibre ne permettent pas, la plupart du temps, d’objectiver ces symptômes, surtout lorsqu’ils s’installent durablement. De plus, il n’existe pas, à notre connaissance, d’étude longitudinale ayant étudié les déficits visuels perceptifs, en tant que tels, ni les troubles de l’équilibre secondaires à un TCCL, chez l’adulte. L’objectif de ce projet était donc de déterminer la nature et la durée des effets d’un tel traumatisme sur la perception visuelle et sur la stabilité posturale, en évaluant des adultes TCCL et contrôles sur une période d’un an. Les mêmes sujets, exactement, ont participé aux deux expériences, qui ont été menées les mêmes jours pour chacun des sujets. L’impact du TCCL sur la perception visuelle de réseaux sinusoïdaux définis par des attributs de premier et de second ordre a d’abord été étudié. Quinze adultes diagnostiqués TCCL ont été évalués 15 jours, 3 mois et 12 mois après leur traumatisme. Quinze adultes contrôles appariés ont été évalués à des périodes identiques. Des temps de réaction (TR) de détection de clignotement et de discrimination de direction de mouvement ont été mesurés. Les niveaux de contraste des stimuli de premier et de second ordre ont été ajustés pour qu’ils aient une visibilité comparable, et les moyennes, médianes, écarts-types (ET) et écarts interquartiles (EIQ) des TR correspondant aux bonnes réponses ont été calculés. Le niveau de symptômes a également été évalué pour le comparer aux données de TR. De façon générale, les TR des TCCL étaient plus longs et plus variables (plus grands ET et EIQ) que ceux des contrôles. De plus, les TR des TCCL étaient plus courts pour les stimuli de premier ordre que pour ceux de second ordre, et plus variables pour les stimuli de premier ordre que pour ceux de second ordre, dans la condition de discrimination de mouvement. Ces observations se sont répétées au cours des trois sessions. Le niveau de symptômes des TCCL était supérieur à celui des participants contrôles, et malgré une amélioration, cet écart est resté significatif sur la période d’un an qui a suivi le traumatisme. La seconde expérience, elle, était destinée à évaluer l’impact du TCCL sur le contrôle postural. Pour cela, nous avons mesuré l’amplitude d’oscillation posturale dans l’axe antéropostérieur et l’instabilité posturale (au moyen de la vitesse quadratique moyenne (VQM) des oscillations posturales) en position debout, les pieds joints, sur une surface ferme, dans cinq conditions différentes : les yeux fermés, et dans un tunnel virtuel tridimensionnel soit statique, soit oscillant de façon sinusoïdale dans la direction antéropostérieure à trois vitesses différentes. Des mesures d’équilibre dérivées de tests cliniques, le Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency 2nd edition (BOT-2) et le Balance Error Scoring System (BESS) ont également été utilisées. Les participants diagnostiqués TCCL présentaient une plus grande instabilité posturale (une plus grande VQM des oscillations posturales) que les participants contrôles 2 semaines et 3 mois après le traumatisme, toutes conditions confondues. Ces troubles de l’équilibre secondaires au TCCL n’étaient plus présents un an après le traumatisme. Ces résultats suggèrent également que les déficits affectant les processus d’intégration visuelle mis en évidence dans la première expérience ont pu contribuer aux troubles de l’équilibre secondaires au TCCL. L’amplitude d’oscillation posturale dans l’axe antéropostérieur de même que les mesures dérivées des tests cliniques d’évaluation de l’équilibre (BOT-2 et BESS) ne se sont pas révélées être des mesures sensibles pour quantifier le déficit postural chez les sujets TCCL. L’association des mesures de TR à la perception des propriétés spécifiques des stimuli s’est révélée être à la fois une méthode de mesure particulièrement sensible aux anomalies visuomotrices secondaires à un TCCL, et un outil précis d’investigation des mécanismes sous-jacents à ces anomalies qui surviennent lorsque le cerveau est exposé à un traumatisme léger. De la même façon, les mesures d’instabilité posturale se sont révélées suffisamment sensibles pour permettre de mesurer les troubles de l’équilibre secondaires à un TCCL. Ainsi, le développement de tests de dépistage basés sur ces résultats et destinés à l’évaluation du TCCL dès ses premières étapes apparaît particulièrement intéressant. Il semble également primordial d’examiner les relations entre de tels déficits et la réalisation d’activités de la vie quotidienne, telles que les activités scolaires, professionnelles ou sportives, pour déterminer les impacts fonctionnels que peuvent avoir ces troubles des fonctions visuomotrice et du contrôle de l’équilibre.

Older driver perception-reaction time for intersection sight distance and object detection.

"January 1995."

Preserved obstacle avoidance during reaching in patients with left visual neglect

We asked 12 patients with left visual neglect to bisect the gap between two cylinders or to reach rapidly between them to a more distal target zone. Both tasks demanded a motor response but these responses were quite different in nature. The bisection response was a communicative act whereby the patient indicated the perceived midpoint. The reaching task carried no imperative to bisect the gap, only to maintain a safe distance from either cylinder while steering to the target zone. Optimal performance on either task could only be achieved by reference to the location of both cylinders. Our analysis focused upon the relative influence of the left and right cylinders on the lateral location of the response. In the bisection task, all neglect patients showed qualitatively the same asymmetry, with the left cylinder exerting less influence than the right. In the reaching task, the neglect group behaved like normal subjects, being influenced approximately equally by the two cylinders. This was true for all bar two of the patients, who showed clear neglect in both tasks. We conclude that the visuomotor processing underlying obstacle avoidance during reaching is preserved in most patients with left visual neglect. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Psilocybin impairs high-level but not low-level motion perception

The hallucinogenic serotonin(IA&2A) agonist psilocybin is known for its ability to induce illusions of motion in otherwise stationary objects or textured surfaces. This study investigated the effect of psilocybin on local and global motion processing in nine human volunteers. Using a forced choice direction of motion discrimination task we show that psilocybin selectively impairs coherence sensitivity for random dot patterns, likely mediated by high-level global motion detectors, but not contrast sensitivity for drifting gratings, believed to be mediated by low-level detectors. These results are in line with those observed within schizophrenic populations and are discussed in respect to the proposition that psilocybin may provide a model to investigate clinical psychosis and the pharmacological underpinnings of visual perception in normal populations.

Attentional shifts towards an expected visual target alter the level of alpha-band oscillatory activity in the human calcarine cortex

Neuronal operations associated with the top-down control process of shifting attention from one locus to another involve a network of cortical regions, and their influence is deemed fundamental to visual perception. However, the extent and nature of these operations within primary visual areas are unknown. In this paper, we used magnetoencephalography (MEG) in combination with magnetic resonance imaging (MRI) to determine whether, prior to the onset of a visual stimulus, neuronal activity within early visual cortex is affected by covert attentional shifts. Time/frequency analyses were used to identify the nature of this activity. Our results show that shifting attention towards an expected visual target results in a late-onset (600 ms postcue onset) depression of alpha activity which persists until the appearance of the target. Independent component analysis (ICA) and dipolar source modeling confirmed that the neuronal changes we observed originated from within the calcarine cortex. Our results further show that the amplitude changes in alpha activity were induced not evoked (i.e., not phase-locked to the cued attentional task). We argue that the decrease in alpha prior to the onset of the target may serve to prime the early visual cortex for incoming sensory information. We conclude that attentional shifts affect activity within the human calcarine cortex by altering the amplitude of spontaneous alpha rhythms and that subsequent modulation of visual input with attentional engagement follows as a consequence of these localized changes in oscillatory activity. © 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

The interaction of luminance and texture amplitude in surface depth perception

Previous studies have suggested separate channels for detection of first-order luminance modulations (LM) and second-order modulations of the local amplitude (AM) of a texture. Mixtures of LM and AM with different phase relationships appear very different: in-phase compounds (LM + AM) look like 3-D corrugated surfaces, while out-of-phase compounds (LM - AM) appear flat and/or transparent. This difference may arise because the in-phase compounds are consistent with multiplicative shading, while the out-of-phase compounds are not. We investigated the role of these modulation components in surface depth perception. We used a textured background with thin bars formed by local changes in luminance and/or texture amplitude. These stimuli appear as embossed surfaces with wide and narrow regions. Keeping the AM modulation depth fixed at a suprathreshold level, we determined the amount of luminance contrast required for observers to correctly indicate the width (narrow or wide) of 'raised' regions in the display. Performance (compared to the LM-only case) was facilitated by the presence of AM, but, unexpectedly, performance for LM - AM was as good as for LM + AM. Thus, these results suggest that there is an interaction between first-order and second-order mechanisms during depth perception based on shading cues, but the phase dependence is not yet understood.

Optimising the clinical analysis of retinal image quality in the human eye

Visual perception is dependent on both light transmission through the eye and neuronal conduction through the visual pathway. Advances in clinical diagnostics and treatment modalities over recent years have increased the opportunities to improve the optical path and retinal image quality. Higher order aberrations and retinal straylight are two major factors that influence light transmission through the eye and ultimately, visual outcome. Recent technological advancements have brought these important factors into the clinical domain, however the potential applications of these tools and considerations regarding interpretation of data are much underestimated. The purpose of this thesis was to validate and optimise wavefront analysers and a new clinical tool for the objective evaluation of intraocular scatter. The application of these methods in a clinical setting involving a range of conditions was also explored. The work was divided into two principal sections: 1. Wavefront Aberrometry: optimisation, validation and clinical application The main findings of this work were: • Observer manipulation of the aberrometer increases variability by a factor of 3. • Ocular misalignment can profoundly affect reliability, notably for off-axis aberrations. • Aberrations measured with wavefront analysers using different principles are not interchangeable, with poor relationships and significant differences between values. • Instrument myopia of around 0.30D is induced when performing wavefront analysis in non-cyclopleged eyes; values can be as high as 3D, being higher as the baseline level of myopia decreases. Associated accommodation changes may result in relevant changes to the aberration profile, particularly with respect to spherical aberration. • Young adult healthy Caucasian eyes have significantly more spherical aberration than Asian eyes when matched for age, gender, axial length and refractive error. Axial length is significantly correlated with most components of the aberration profile. 2. Intraocular light scatter: Evaluation of subjective measures and validation and application of a new objective method utilising clinically derived wavefront patterns. The main findings of this work were: • Subjective measures of clinical straylight are highly repeatable. Three measurements are suggested as the optimum number for increased reliability. • Significant differences in straylight values were found for contact lenses designed for contrast enhancement compared to clear lenses of the same design and material specifications. Specifically, grey/green tints induced significantly higher values of retinal straylight. • Wavefront patterns from a commercial Hartmann-Shack device can be used to obtain objective measures of scatter and are well correlated with subjective straylight values. • Perceived retinal stray light was similar in groups of patients implanted with monofocal and multi focal intraocular lenses. Correlation between objective and subjective measurements of scatter is poor, possibly due to different illumination conditions between the testing procedures, or a neural component which may alter with age. Careful acquisition results in highly reproducible in vivo measures of higher order aberrations; however, data from different devices are not interchangeable which brings the accuracy of measurement into question. Objective measures of intraocular straylight can be derived from clinical aberrometry and may be of great diagnostic and management importance in the future.

Visual symptoms in Parkinson's disease

Parkinson’s disease (PD) is a common disorder of middle-aged and elderly people in which degeneration of the extrapyramidal motor system causes significant movement problems. In some patients, however, there are additional disturbances in sensory systems including loss of the sense of smell and auditory and/or visual problems. This article is a general overview of the visual problems likely to be encountered in PD. Changes in vision in PD may result from alterations in visual acuity, contrast sensitivity, colour discrimination, pupil reactivity, eye movements, motion perception, visual field sensitivity and visual processing speeds. Slower visual processing speeds can also lead to a decline in visual perception especially for rapidly changing visual stimuli. In addition, there may be disturbances of visuo-spatial orientation, facial recognition problems, and chronic visual hallucinations. Some of the treatments used in PD may also have adverse ocular reactions. The pattern electroretinogram (PERG) is useful in evaluating retinal dopamine mechanisms and in monitoring dopamine therapies in PD. If visual problems are present, they can have an important effect on the quality of life of the patient, which can be improved by accurate diagnosis and where possible, correction of such defects.

Visual signs and symptoms of dementia with Lewy bodies

Dementia with Lewy bodies ('Lewy body dementia' or 'diffuse Lewy body disease') (DLB) is the second most common form of dementia to affect elderly people, after Alzheimer's disease. A combination of the clinical symptoms of Alzheimer's disease and Parkinson's disease is present in DLB and the disorder is classified as a 'parkinsonian syndrome', a group of diseases which also includes Parkinson's disease, progressive supranuclear palsy, corticobasal degeneration and multiple system atrophy. Characteristics of DLB are fluctuating cognitive ability with pronounced variations in attention and alertness, recurrent visual hallucinations and spontaneous motor features, including akinesia, rigidity and tremor. In addition, DLB patients may exhibit visual signs and symptoms, including defects in eye movement, pupillary function and complex visual functions. Visual symptoms may aid the differential diagnoses of parkinsonian syndromes. Hence, the presence of visual hallucinations supports a diagnosis of Parkinson's disease or DLB rather than progressive supranuclear palsy. DLB and Parkinson's disease may exhibit similar impairments on a variety of saccadic and visual perception tasks (visual discrimination, space-motion and object-form recognition). Nevertheless, deficits in orientation, trail-making and reading the names of colours are often significantly greater in DLB than in Parkinson's disease. As primary eye-care practitioners, optometrists should be able to work with patients with DLB and their carers to manage their visual welfare.

Visual stress symptoms secondary to stroke alleviated with spectral filters and precision tinted ophthalmic lenses:a case report

Visual stress is a condition characterised by symptoms of eyestrain, headaches and distortions of visual perception when reading text. The symptoms are frequently alleviated with spectral filters and precision tinted ophthalmic lenses. Visual stress is thought to arise due to cortical hyperexcitability and is associated with a range of neurological conditions. Cortical hyperexcitability is known to occur following stroke. The case presented describes visual stress symptoms resulting from stroke, subsequently managed with spectral filters and precision tinted ophthalmic lenses. The case also highlights that the spectral properties of the tint may need to be modified if the disease course alters.

Ageing and visual spatiotemporal processing

Peer reviewed

Infrared image enhancement based on hybrid-domain consideration and data fusion methods

Au cours des dernières décennies, l’effort sur les applications de capteurs infrarouges a largement progressé dans le monde. Mais, une certaine difficulté demeure, en ce qui concerne le fait que les objets ne sont pas assez clairs ou ne peuvent pas toujours être distingués facilement dans l’image obtenue pour la scène observée. L’amélioration de l’image infrarouge a joué un rôle important dans le développement de technologies de la vision infrarouge de l’ordinateur, le traitement de l’image et les essais non destructifs, etc. Cette thèse traite de la question des techniques d’amélioration de l’image infrarouge en deux aspects, y compris le traitement d’une seule image infrarouge dans le domaine hybride espacefréquence, et la fusion d’images infrarouges et visibles employant la technique du nonsubsampled Contourlet transformer (NSCT). La fusion d’images peut être considérée comme étant la poursuite de l’exploration du modèle d’amélioration de l’image unique infrarouge, alors qu’il combine les images infrarouges et visibles en une seule image pour représenter et améliorer toutes les informations utiles et les caractéristiques des images sources, car une seule image ne pouvait contenir tous les renseignements pertinents ou disponibles en raison de restrictions découlant de tout capteur unique de l’imagerie. Nous examinons et faisons une enquête concernant le développement de techniques d’amélioration d’images infrarouges, et ensuite nous nous consacrons à l’amélioration de l’image unique infrarouge, et nous proposons un schéma d’amélioration de domaine hybride avec une méthode d’évaluation floue de seuil amélioré, qui permet d’obtenir une qualité d’image supérieure et améliore la perception visuelle humaine. Les techniques de fusion d’images infrarouges et visibles sont établies à l’aide de la mise en oeuvre d’une mise en registre précise des images sources acquises par différents capteurs. L’algorithme SURF-RANSAC est appliqué pour la mise en registre tout au long des travaux de recherche, ce qui conduit à des images mises en registre de façon très précise et des bénéfices accrus pour le traitement de fusion. Pour les questions de fusion d’images infrarouges et visibles, une série d’approches avancées et efficaces sont proposés. Une méthode standard de fusion à base de NSCT multi-canal est présente comme référence pour les approches de fusion proposées suivantes. Une approche conjointe de fusion, impliquant l’Adaptive-Gaussian NSCT et la transformée en ondelettes (Wavelet Transform, WT) est propose, ce qui conduit à des résultats de fusion qui sont meilleurs que ceux obtenus avec les méthodes non-adaptatives générales. Une approche de fusion basée sur le NSCT employant la détection comprime (CS, compressed sensing) et de la variation totale (TV) à des coefficients d’échantillons clairsemés et effectuant la reconstruction de coefficients fusionnés de façon précise est proposée, qui obtient de bien meilleurs résultats de fusion par le biais d’une pré-amélioration de l’image infrarouge et en diminuant les informations redondantes des coefficients de fusion. Une procédure de fusion basée sur le NSCT utilisant une technique de détection rapide de rétrécissement itératif comprimé (fast iterative-shrinking compressed sensing, FISCS) est proposée pour compresser les coefficients décomposés et reconstruire les coefficients fusionnés dans le processus de fusion, qui conduit à de meilleurs résultats plus rapidement et d’une manière efficace.

Impaired Mesopic Visual Acuity in Eyes with Early Age-Related Macular Degeneration

Purpose.: To determine photopic and mesopic distance high-contrast visual acuity (HC-VA) and low-contrast visual acuity (LC-VA) in eyes with early age-related macular degeneration (AMD). Methods.: Measurements were made in 22 subjects with early AMD and 28 healthy control subjects. Inclusion criteria included a photopic HC-VA of 20/25 or better. Distance VA was measured using HC (96%) and LC (10%) Bailey-Lovie logMAR letter charts under photopic (85 cd/m2) and mesopic (0.1–0.2 cd/m2) luminance conditions. Results.: Mean mesopic distance HC-VA and LC-VA were significantly worse (0.1 logMAR and 0.28 logMAR, respectively) in the early AMD group than in the control group. Under mesopic conditions, the mean difference between LC-VA and HC-VA was significantly greater in the early AMD (0.45 logMAR) than the control group (0.27 logMAR). Mean differences between mesopic versus photopic HC-VA and mesopic versus photopic LC-VA were significantly greater in the early AMD than the control group (0.13 and 0.32 logMAR of difference between the means, respectively). Sensitivity and specificity were significantly greater for mesopic LC-VA than for mesopic HC-VA (Receiver Operating Characteristics, area under the curve [AUC], 0.94 ± 0.030 and 0.76 ± 0.067, respectively). AUC values for photopic HC-VA and LC-VA were below 0.70. Conclusions.: Visual acuity testing under low luminance conditions emerged as an optimal quantitative measure of retinal function in early AMD.