Comparative analysis and diagnostic value of static perimetry and electrophysiological studies in glaucoma and Alzheimer’s disease

PURPOSE: To conduct a comparative analysis of static perimetry and visual evoked potentials (VEP) informative value and to evaluate the significance of electrophysiological methods of investigation of visual functions in glaucoma and Alzheimer's disease. METHODS: The study involved 27 patients with Alzheimer’s disease (mild dementia) and 30 patients with various stages of glaucoma. The control group consisted of 35 patients without neurological and ophthalmic diseases. All patients underwent static perimetry on Humphrey Visual Field Analyzer. 15 patients in each group underwent pattern and multifocal VEP registration. RESULTS: Static perimetry in glaucoma patients revealed typical for this disease visual field defects that highly correlated with glaucoma stage. Visual fields study in the Alzheimer’s disease group had a low reliability and showed a rapid loss of attention. VEP study showed a statistically significant increase of P100 pattern in both study groups compared to the control group, and pattern (p<0.05). MfVEP latency in patients with Alzheimer’s disease was increased in all areas, except for R4, and only in the peripheral ring of R4-R6 in glaucoma patients (p<0.05). An average correlation between total central visual field sensitivity and P100 latency on pattern 0.3 (r= -0.68), as well as latency of central rings R1 (r= -0.69) and R3 (r= -0.61) in mfVEP has been established in patients with Alzheimer’s disease. A high correlation between total central visual field sensitivity and MD index with R6 peripheral ring latency (r= -0.82) and an average correlation of R6 latency with glaucoma stage (r=0.51) were obtained in glaucoma group. Central ring mfVEP R2 and R3 latency parameters (r=0.68) and latency in upper nasal quadrant (r=0,63) also showed an average positive correlation with glaucoma stage. CONCLUSION: Electrophysiological studies allow for an objective assessment of visual analyzer functional state in glaucoma and Alzheimer’s disease. VEP changes in Alzheimer’s patients confirm the visual pathway involvement in neurodegeneration. High correlations of VEP latency with static perimetry parameters and glaucoma stage allow recommending these studies to identify the disease at preperimetric stage and monitor it.

болезнь Альцгеймера, глаукома, электрофизиологические исследования, зрительные вызванные потенциалы, статическая периметрия, нейродегенерация, Alzheimer’s disease, glaucoma, electrophysiological studies, visual evoked potentials, static perimetry, neurodegeneration

1. Еричев В.П., Туманов В.П., Панюшкина Л.А. Глаукома и нейродегенеративные заболевания. Национальный журнал глаукома 2012; 1: 62-68

2. Еричев В.П., Туманов В.П., Панюшкина Л.А. и др. Сравнительный анализ морфологических изменений в зрительных центрах при первичной глаукоме и болезни Альцгеймера. Национальный журнал глаукома 2014;3: 5-13

3. Gupta N., Yucel Y.H. Glaucoma as a neurodegenerative disease. Curr Opin Opthalmol 2007; 18(2): 110-114. doi: 10.1097/icu.0b013e3280895aea.

4. McKinnon S.J. Glaucoma: ocular Alzheimer’s disease? Frontiers in Bioscience 2003; 8(1-3): 1140-1156. doi.org/10.2741/1172.

5. Аветисов С.Э., Киселева Т.Н., Лагутина Ю.М., Кравчук Е.А. Влияние вазоактивных препаратов на зрительные функции и глазной кровоток у больных с ранними проявлениями возрастной макулярной дегенерации. Вестник офтальмологии. 2007; 123(3): 26-28.

6. Еричев В.П. Дефицит глутатиона при открытоугольной глаукоме и подходы к его коррекции. Вестник офтальмологии 1992; 108(4-6): 13-15

7. Еричев В.П., Ганковская Л.В., Ковальчук Л.В., Ганковская О.А., Дугина А.Е. Интерлейкин-17 и его возможное участие в репа-ративных процессах при глаукоме. Глаукома 2009; 1: 23-25

8. Егорова И.В., Шамшинова А.М., Еричев В.П. Функциональные методы исследования в диагностике глаукомы. Вестник офтальмологии 2001; 117(6): 38-40

9. Борисова С.А., Никитин Ю.М., Еричев В.П. Ультразвуковое допплерографическое исследование кровотока в орбитальных сосудах у больных первичной глаукомой. Ультразвуковая и функциональная диагностика 1997; 2: 8-12

10. Куроедов А.В., Еричев В.П., Ходыкина Н.П., Городничий В.В. и др. О корреляционных взаимоотношениях между суточными колебаниями внутриглазного давления и морфометрической структурой диска зрительного нерва. Офтальмология 2006; 3(1): 43-49

11. Авдеев Р.В., Александров А.С., Бакунина Н.А., Басинский А.С. и др. Модель манифестирования и исходов первичной открытоугольной глаукомы. Клиническая медицина 2014; 92(12): 64-72

12. Еричев В.П., Козлова И.В., Макарова А.С., Цзинь Д. Особенности системной гемодинамики у больных первичной открытоугольной глаукомой, компенсированным внутриглазным давлением и нестабилизированным течением. Национальный журнал глаукома 2013; 3: 20-23

13. Еричев В.П., Петров С.Ю., Макарова А.С., Козлова И.В. и др. Современные методы функциональной диагностики и мониторинга глаукомы. Часть 2. Диагностика структурных повреждений сетчатки и зрительного нерва. Национальный журнал глаукома 2015; 14(3): 72-79

14. Астахов Ю.С., Рахманов В.В. Наследственность и глаукома. Офтальмологические ведомости 2012; 4: 51-57

15. Cronin-Golomb A., Corkin S., Rizzo J.F. et al. Visual dysfunction in Alzheimer's disease: relation to normal aging. Ann Neurol 1991; 29(1): 41-52. doi: 10.1002/ana.410290110.

16. Gilmore G.C., Whitehouse P.J. Contrast sensitivity in Alzheimer’s disease: a 1-year longitudinal analysis. Optometry Vis Sci 1995; 72(2): 83-91. doi: 10.1097/00006324-199502000-00007.

17. Pache M., Smeets C.H., Gasio P. et al. Colour vision deficiencies in Alzheimer's disease. Age Ageing 2003; 32(4): 422-426. doi: 10. 1093/ageing/32.4.422.

18. Granholm E., Morris S., Galasko D. et al. Tropicamide effects on pupil size and pupillary light reflexes in Alzheimer’s and Parkinson's disease. International J Psychophysiology 2003; 47(2): 95-115. doi: 10.1016/s0167-8760(02)00122-8.

19. Prettyman R., Bitsios P., Szabadi E. Altered papillary size and darkness and light reflexes in Alzheimer’s disease. J Neurology, Neurosurgery & Psychiatry 1997; 62(6): 665-668. doi: 10.1136/ jnnp.62.6.665.

20. Berisha F., Feke G.T., Trempe C.L. et al. Retinal abnormalities in early Alzheimer's disease. Invest Opthalmol Vis Sci 2007; 48(5): 2285-2289. doi: 10.1167/iovs.06-1029.

21. Blanks J.C., Torigoe Y., Hinton D.R. et al. Retinal pathology in Alzheimer’s disease. I. Ganglion cell loss in foveal/parafoveal retina. Neurobiol Aging 1996; 17(3): 377-384. doi: 10.1016/01974580(96)00010-3.

22. Danesh-Meyer H.V., Birch H., Ku J.Y. et al. Reduction of optic nerve fibers in patients with Alzheimer disease identified by laser imaging. Neurology 2006; 67(10): 1852-1854. doi: 10.1212/01.wnl.0000244490.07925.8b.

23. Iseri P.K., Altinas O., Tokay T. et al. Relationship between cognitive impairment and retinal morphological and visual functional abnormalities in Alzheimer’s disease. J Neuro-Ophthalmology 2006; 26(1): 18-24. doi: 10.1097/01.wno.0000204645.56873.26

24. Parisi V., Restuccia R., Fattapposta F. et al. Morphological and functional retinal impairment in Alzheimer's disease patients. Clin Neurophysiol 2001; 112(10): 1860-1867. doi: 10.1016/s1388-2457(01)00620-4.

25. Еричев В.П., Панюшкина Л.А., Фомин А.В. Оптическая когерентная томография сетчатки и зрительного нерва в диагностике болезни Альцгеймера. Национальный журнал глаукома 2013; 1: 5-10.

26. Quigley H.A., Addicks E.M., Green W.R. Optic nerve damage in human glaucoma. Quantitative correlation of nerve fiberloss and visual field defects in glaucoma, ischemic neuropathy, papilledema and toxic neuropathy. Arch Ophthalmol 1982; 100(1): 135-143. doi: 10.1001/archopht.1982.01030030137016

27. Trick G.L., Trick L.R., Morris P. et al. Visual field loss in senile dementia of the Alzheimer’s disease type. Neurology 1995; 45(1): 68-74. doi: 10.1212/wnl.45.1.68.

28. Valenti D.A. Alzheimer’s Disease: screening biomarkers using frequency doubling technology visual field. ISRN Neurology 2013; pp. 1-9. doi: 10.1155/2013/989583.

29. Шамшинова А.М., Волков В.В. Функциональные методы исследования в офтальмологии. М.: Медицина, 1998; 412 с.

30. Bach M., Speidel-Fiaux A. Pattern electroretinogram in glaucoma and ocular hypertension. Documenta Ophthalmologica 1989; 73(2): 173-181. doi: 10.1007/bf00155035.

31. Holder G.E. Significance of abnormal pattern electroretinography in anterior visual pathway dysfunction. Br J Ophthalmol 1987; 71(3): 166-171. doi: 10.1136/bjo.71.3.166.

32. Trick G.L. Visual dysfunction in normotensive glaucoma. Ophthalmologica 1993; 85(2): 125-133. doi: 10.1007/bf01371128.

33. Atkin A., Bodis-Wollner I., Podos S.M. et al. Flicker threshold and pattern VEP latency in ocular hypertension and glaucoma. Invest Ophthalmol Vis Sci 1983; 24: 1524-1528.

34. Parisi V. Impaired visual function in glaucoma. Clin Neurophysiol 2001; 112(2): 351-358. doi: 10.1016/s1388-2457(00)00525-3.

35. Шелудченко В.М., Ронзина И.А., Шеремет Н.Л. и др. Возможности современных методов электрофизиологического анализа при заболеваниях зрительного анализатора. Вестник офтальмологии 2013; 129(5): 43-52.

36. Шеремет Н.Л., Ронзина И.А., Галоян Н.С. и др. Современные методы исследования зрительного нерва при оптических нейропатиях различного генеза. Вестник офтальмологии 2011; 127(2): 15-18

37. Ruben S.T., Arden G.B., O’Sullivan F. et al. Pattern electroretinogram and peripheral color contrast thresholds in ocular hypertension and glaucoma: comparison and correlation of results. Br J Ophthalmol 1995; 79(4): 326-331. doi: 10.1136/bjo.79.4.326.

38. Ruben S.T., Hitchings R.A., Fitzke F. et al. Electrophysiology and psychophysics in ocular hypertension and glaucoma: evidence for different pathomechanisms in early glaucoma. Eye 1994; 8(5): 516-520. doi: 10.1038/eye.1994.128

39. Katz B., Rimmer S., Iragui V. et al. Abnormal pattern electroretinigram in Alzheimer’s disease: evidence for retinal ganglion cell degeneration? Ann Neurol 1989; 26(2): 221-225. doi: 10.1002/ ana.410260207.

40. Krasodomska K., Lubmski W., Potemkowski A. et al. electroretinogram (PERG) and pattern visual evoked potential (PVEP) in the early stages of Alzheimer’s disease. Documenta Ophthalmologica 2010; 121(2): 111-121. doi: 10.1007/s10633-010-9238-x.

41. Trick G.L., Barris M.C., Bicker M. Abnormal pattern electroretino-grams in patients with senile dementia of the Alzheimer type. Ann Neurol 1989; 26(2): 226-231. doi: 10.1002/ana.410260208.

42. Wright C.E., Harding G.F., Orwin A. The flash and pattern VEP as a diagnostic indicator of dementia. Documenta Ophthalmologica 1986; 62(1): 89-96. doi: 10.1007/bf00140551.

43. Parisi V., Restuccia R., Fattapposta F. et al. Morphological and functional retinal impairment in Alzheimer’s disease patients. Clin Neurophysiol 2001; 112(10): 1860-1867. doi: 10.1016/s13882457(01)00620-4.

44. Partanen J., Hartikainen P., Könönen M. et al. Prolonged latencies of pattern reversal visual evoked early potentials in Alzheimer’s disease. Alzheimer Disease & Associated Disorders 1994; 8(4): 250-258. doi: 10.1097/00002093-199408040-00004.

45. Pollock V.E., Schneider L.S., Chui H.C. et al. Visual evoked potentials in dementia: a meta-analysis and empirical study of Alzheimer’s disease patients. Biological Psychiatry 1989; 25(8): 1003-1013. doi: 10.1016/0006-3223(89)90288-6.

46. Kergoat H., Kergoat M.J., Justino L. et al. Visual retinocortical function in dementia of the Alzheimer type. Gerontology 2002; 48(4): 197-203. doi: 10.1159/000058350.