Stärkung des Zusammenhangs zwischen subjektiver und objektiver Sehschärfe

Die Visusprüfung ist eine ophthalmologische Schlüsseluntersuchung mit weitreichender Relevanz für Diagnostik und Gutachtenfragestellungen, sowie für die klinische und Grundlagenforschung. Das Standardverfahren ist allerdings die ‚subjektive‘ Visusprüfung, so dass die Validität dieser wesentlichen Untersuchung von der Verlässlichkeit der Patientenantworten abhängt. Dies kann in bestimmten Patientengruppen aufgrund mangelnder Fähigkeit oder Bereitschaft zur Kooperation zu entscheidenden Messfehlern führen. ‚Objektive‘ Visusprüfungen mittels visuell evozierter Potentiale (VEP) haben sich als nützlich erwiesen, um diese Kooperationsabhängigkeit zu überwinden, allerdings begrenzen wesentliche Einschränkungen ihren Anwendungsbereich und beeinträchtigen die Aussagekraft des Visus-VEP. Wir haben kürzlich einen innovativen Ansatz zur objektiven Visusbestimmung entwickelt, der auf der kognitiven P300-Komponente des ereigniskorrelierten Potentials basiert und einen grundsätzlichen Fortschritt darstellt. Ausgehend von diesem Forschungsimpuls zielt das aktuelle Projekt darauf, die Voraussetzungen für eine Translation der elektrophysiologischen Visus-Bestimmung in die breite Routineanwendung zu schaffen.
Wir werden die derzeitigen Grenzen der objektiven Visusprüfung in einem integrierten bizentrischen Ansatz systematisch untersuchen und erweitern, indem wir bimodale neuronale Bildgebung [P300/VEP und Magnetresonanztomographie (MRI & fMRI)] mit psychophysischen Untersuchungen verbinden. Ziel ist die Entwicklung eines innovativen Paradigmas für die objektive Visusprüfung. Wir testen dazu 250 Patienten mit Sehstörungen bis hin zur gesetzlichen Blindheit und untersuchen insbesondere wie Diskrepanzen zwischen subjektivem und P300- und VEP-basiertem Visus durch (i) Erkrankungstyp, (ii) räumliche Reizstruktur, (iii) kortikale Anatomie und (iv) zeitliche Antwortdynamik bedingt sind. Mit diesen Erkenntnissen entwickeln wir (v) ein optimiertes praktikables Konzept der elektrophysiologischen Visusprüfung in Klinik und Forschung. Die dabei bearbeiteten Fragestellungen betreffen die Interaktion von zentralen Gesichtsfeldausfällen und Fixation, Verzerrtsehen, inhärente Unterschiede der zeitlichen Antwortcharakteristik subjektiver und objektiver Untersuchungen, sowie die Einsatzbereiche kognitiver ereigniskorrelierter Potentiale und fMRT-basierter Gesichtsfeldkarten des Visus. Damit soll das Anwendungsfeld objektiver Visusprüfungen entscheidend erweitert und ihr grundlegendes Verständnis vertieft werden.
Mit dem übergreifenden Ziel, die Robustheit, Verlässlichkeit und Spezifität der objektiven Visusschätzung zu verbessern, ist das Projekt von großer praktischer Relevanz und strebt die Translation der Projektergebnisse in die klinische Routine sowie die Identifikation von Biomarkern als Endpunkte für Behandlungsstudien an. Gleichzeitig klären die Experimente grundlegende Aspekte der Wechselwirkung von Struktur und Funktion im gesunden und erkrankten Sehsystem auf.

Visual acuity testing is a fundamental ophthalmological examination with eminent relevance for diagnostics, medico-legal decisions, and research progress in clinical and basic science. Importantly, the standard procedure to determine visual acuity is ‘subjective’ testing, where the validity of the results critically depends on the reliability of the patient’s responses. In certain groups of patients this is, due to inability or lack of willingness, a serious confound with far reaching consequences. While ‘objective’ visual acuity testing based on visual evoked potentials (VEPs) has proven to be of value, it is suffering from severe limitations that compromise the reliability of the VEP-acuity estimates. Our recent research advances indicate that these challenges can be overcome with an acuity-testing approach that is based on the cognitive event-related-potential component ‘P300’. Based on the momentum of this research, the current proposal aims to improve objective acuity testing in order to stimulate the wide-spread use of electrophysiological visual acuity estimation.
We will address the challenges and limitations of conventional objective acuity testing with a bicentric approach combining bi-modal neuro-imaging [P300/VEP and magnetic resonance imaging (MRI & fMRI)] and psychophysics with the goal to devise an innovative objective acuity-testing scheme. Specifically, we plan to test 250 patients with visual impairment down to legal blindness. We will assess discrepancies between subjective and P300- and VEP-based acuity caused by (i) disease-type, (ii) spatial stimulus characteristics, (iii) cortical constraints, and (iv) temporal dynamics. We will use these insights to (v) establish an integrated framework for beyond-state-of-the-art electrophysiological acuity assessment in clinical and research applications. The aspects addressed will include effects of the interplay of central visual loss and fixation behavior, distorted vision,
inherent differences in self-paced psychophysics vs non-self-paced objective readouts, and the scope of cognitive event related potentials and fMRI- based visual field acuity maps. This will advance both the application and our basic understanding of objective acuity testing.
With the overarching goal to substantially improve the robustness, reliability, and specificity of objective visual acuity estimates, the project has a strong focus on practical relevance, aiming at the translation of findings into clinical routine and the identification of biomarkers for therapy-success readout. Simultaneously, the experiments will shed light on important aspects of the structure-function interaction in the healthy and diseased human visual system.