Objective retinotopic sensory physiology by means of the pupil light reflex

Die Pupillenperimetrie findet bisher in der klinischen Routineuntersuchung noch keine Anwendung. Um sie als Untersuchungsverfahren für Erkrankungen des visuellen Systems zu etablieren und mit ihrer Hilfe pathologische Ergebnisse differenzieren zu können, müssen die Verhältnisse bei Normalpersonen bekannt sein. Dafür wurden in der vorliegenden Studie verschiedene Stimulusmodalitäten angewandt und verglichen, um möglichst viele reproduzierbare Pupillenantworten zu erhalten und den Einfluss unterschiedlicher Stimuli auf das pupillomotische Profil der Netzhaut zu zeigen. Durch die Auswahl verschiedener Altersgruppen sollte auch dieser mögliche Einfluss auf die Pupillenantworten und das pupillomotorische Netzhautprofil dargestellt werden. Es wurden 43 Normalpersonen in zwei verschiedenen Altersgruppen untersucht, 23 junge Probanden von 19-28 Jahren sowie 20 ältere Probanden von 50-67 Jahren. Aufgezeichnet wurde die Pupillenlichtreaktion (PLR) mit einer computergestützten Infrarot-Videopupillographie. Bei der Hintergrundleuchtdichte des Messmonitors von 1 cd/m² kamen Stimulushelligkeiten von 26 und 54 cd/m² zur Anwendung mit Stimulusdurchmessern von 2°, 3° und 4°. Gemessen wurde an 25 Messorten im zentralen 20° Gesichtsfeld. Die verschiedenen Stimuli wurden insgesamt viermal an den vorgegebenen Messorten mit einer Reizdauer von 200 ms dargeboten und aufgezeichnet, die Auswertung erfolgte offline an einer gesonderten Rechner-Einheit. Dabei wurden die Parameter Pupillenausgangsweite (PAW) und Amplitude der Pupillenlichtreaktion (PLR) ermittelt und mittels MANOVA für repetitive Messungen statistisch ausgewertet. Nach den vorliegenden Ergebnissen zeigte sich für sämtliche ermittelte Parameter eine große inter- und intraindividuelle Variabilität. Das von einer früheren Studie bekannte Absinken der PAW mit ansteigendem Lebensalter konnte bei der vorliegenden Arbeit gut dargestellt und reproduziert werden. Für alle Stimuluseigenschaften waren die PLR signifikant größer für die jungen im Vergleich mit den älteren Probanden bei ähnlicher retinotoper Verteilung. Die verwendeten Stimuli zeigten dabei bei guter Reproduzierbarkeit die Unterschiede zwischen beiden Altersgruppen deutlich auf, am deutlichsten für den Stimulus mit 54 cd/m² Leuchtdichte und 3° Durchmesser. Am empfindlichsten zeigte sich für alle ermittelten interpolierten Netzhautprofile nach dem zentralen Stimulus der nasal-inferiore Netzhaut-Quadrant. Die schwächsten PLR lagen im temporal-superioren Quadranten. Weiter ergab sich für die Gruppe der älteren Probanden ein generell abgeflachtes Netzhautprofil mit geringerem Gefälle vom Zentrum zur Peripherie für sämtliche dargebotene Reize. Dieser Unterschied ist zurückzuführen auf eine Abnahme der Reaktionsfähigkeit des pupillomotorischen Systems mit ansteigendem Lebensalter durch eine Abnahme der retinalen Rezeptor- und Ganglienzellzahl und axonaler degenerativer Veränderungen. Das wird auch in den betrachteten Studien der Sinnes- und Elektrophysiologie zugrunde gelegt. Auch die im Alter zunehmende Medientrübung kann durch Streulicht an der Profilabflachung beteiligt sein. Das hier gefundene Profil der pupillomotorischen Empfindlichkeit der normalen Netzhaut ist wichtig für die Interpretation pathologischer Pupillenperimetrie-Befunde. Unterschiede zum Profil der Lichtunterschiedsempfindlichkeit deuten auf eine unterschiedliche Verteilung der jeweils vermittelnden Netzhautneuronen hin. Auch wenn die hier aufgezeigte physiologische Asymmetrie des pupillomotorischen Gesichtsfeldes und der Altersunterschied sehr diskret sind, waren sie statistisch signifikant. Bei pupillometrischen Untersuchungen an Probanden und Patienten sollten diese Unterschiede daher nicht unberücksichtigt bleiben. In zukünftigen Studien sollen Patienten mit Gesichtsfelddefekten pupillometrisch untersucht werden, vergleichend zur ebenfalls durchgeführten Lichtsinnperimetrie. Eine Verfeinerung des Prüfpunkterasters und eine größere Stimulusanzahl erscheinen dabei sinnvoll, um möglicherweise auch subtilere Defekte aufdecken zu können. Der hier ermittelte Stimulus mit 54 cd/m² und 3° Durchmesser erwies sich als der am besten geeignete. Vorteile der Pupillenperimetrie als Untersuchungsmethode sind dabei die Objektivierbarkeit, die einfache Durchführung und die geringe Anstrengung für die Probanden bzw. Patienten.Pupillomotor perimerty is not in use for the clinical examination of the pupillomotor field so far. To establish pupillomotor perimetry as a method for the examination of visual field loss the conditions in the normal pupillomotor field must be known. Therefore we used light stimuli of different properties to receive proper pupil light reflexes. To analyze the effect of age on the normal pupillomotor field two different age groups were examined. We included 43 subjects, 23 subjects aged 19 to 28 years (classified as "young") and 20 subjects aged from 50 to 67 years ("old"). Within a field of 20° a sequence of 25 focal light stimuli was performed repeatedly on a monitor of an infrared video-based pupillographic device. The pupil light reflex (PLR) was recorded to stimuli of different diameter (2°, 3° and 4°) and luminance (26 cd/m², 54 cd/m²) under mesopic conditions (background luminance of 1 cd/m²). The mean amplitude of the PLR was calculated for each stimulus location and condition. The findings showed a variation in PLR amplitude not only inter- but also intraindividual. The known decline of pupil size with age could be confirmed. Increasing stimulus luminance or diameter caused a larger PLR amplitude and a steeper decline of the amplitude from the center to the periphery of every pupillomotor field. The largest PLR amplitudes were found (after the central stimulus) in the nasal inferior retinal quadrant. The weakest amplitudes were found in the temporal superior retinal quadrant. The older subjects had reduced mean PLR amplitude compared with younger subjects with a less pronounced decrease of PLR amplitude towards the periphery of the pupillomotor field. The clearest difference between the age groups was found by using the 3°/54 cd/m² stimulus. These differences are due to a reduced responsiveness of the pupillomotor system with increasing age, neuronal cell loss and axonal degeneration. Increased media opacities with age is supposed to influence the slope of the pupillomotor field. The results of this current study must be considered in interpreting pathological findings in pupillomotor perimetry. In future patients with visual field loss have to be examined using pupillomotor perimetry as an objective method of investigating the visual field in comparison to conventional perimetry. It requires less patient attention, reduces fatigue of the subject and is simple to perform