Abnormale spontane Hirnaktivität bei Patienten mit nicht-arteritischer anteriorer ischämischer Optikusneuropathie nachgewiesen mittels funktioneller Magnetresonanztomographie
Die nicht-arteritische anteriore ischämische Optikusneuropathie (NAION) ist durch einen plötzlichen, schmerzlosen einseitigen Visusverlust und eine geschwollene Papille charakterisiert. Sie stellt die häufigste Form der akuten Optikusneuropathie bei Personen über 50 Jahren dar. Trotz ihrer Prävalenz bleibt die Pathogenese unklar, wobei histopathologische Studien auf eine vaskulopathische Okklusion im Bereich der kurzen hinteren Ziliararterien hinweisen. Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) ermöglicht die nicht-invasive Erfassung von Hirnaktivität in vivo. Während frühere Studien mittels task-basierter fMRI die Effekte der Stimulation des betroffenen Auges bei NAION-Patienten untersuchten, fehlen Untersuchungen zur Ruhezustands-fMRI (rs-fMRI). Dies wirft die Frage auf, ob spontane regionale Hirnveränderungen bei NAION auf das visuelle System beschränkt sind oder weitere Hirnareale betreffen.
In dieser Studie wurden 31 NAION-Patienten (20 Männer, 11 Frauen; Alter 35–79 Jahre, Mittelwert 52,74 ± 11,29 Jahre) und 31 gesunde Kontrollen (NCs; 20 Männer, 11 Frauen; Alter 33–66 Jahre, Mittelwert 50,97 ± 8,20 Jahre) eingeschlossen. Die Patienten wurden zwischen Juni 2015 und November 2017 an der Dongfang Hospital, Beijing University of Chinese Medicine behandelt. Bei 16 Patienten lag ein einseitiger NAION (8 links, 8 rechts), bei 15 ein bilateraler NAION vor. Einschlusskriterien umfassten plötzlichen schmerzlosen Visusverlust, standardisierte Behandlung, Ausschluss von Hypertonie, koronarer Herzkrankheit, Drogenabhängigkeit, Schlafstörungen oder Kontraindikationen für MRT-Untersuchungen. Alle Teilnehmer unterzogen sich Visustests, Augeninnendruckmessungen, optischer Kohärenztomographie (OCT) zur Messung der retinalen Nervenfaserschicht (RNFL) und Gesichtsfeldanalysen.
Die MRT-Untersuchungen erfolgten mit einem 1,5-Tesla-Philips-Intera-Achieva-System. Hochauflösende strukturelle Bilder wurden mittels 3D-Brain-Volume-Technik akquiriert. Die rs-fMRI-Daten wurden mit einer Echo-Planar-Imaging-Sequenz (Parameter: Matrix 64×64, FOV 20×20 cm², Schichtdicke 3,6 mm, TR/TE 3000/30 ms, Flipwinkel 90°, 35 Schichten, 100 dynamische Scans) über 5,06 Minuten erhoben. Die Datenvorverarbeitung umfasste Entfernung der ersten 10 Volumina, Slice-Timing-Korrektur, Bewegungskorrektur (Ausschluss bei >1,5 mm Verschiebung oder >1,5° Rotation; 4 Patienten exkludiert), Normalisierung auf den MNI-Atlas, Glättung mit Gauß-Filter sowie Bandpass-Filterung. Die Amplitude der niederfrequenten Fluktuationen (ALFF) wurde berechnet.
Die statistische Analyse mittels REST-Software ergab im Vergleich zu NCs signifikant niedrigere ALFF-Werte bei NAION-Patienten in der rechten Inselrinde, dem rechten Gyrus frontalis inferior und bilateralen Gyri frontales medii, jedoch höhere Werte im rechten Präkuneus (FDR-korrigiertes p<0,05). Pearson-Korrelationen zeigten eine positive Assoziation zwischen ALFF im rechten Gyrus frontalis medius und der RNFL-Dicke rechts.
Diese Befunde deuten auf eine Dysfunktion des Default-Mode-Netzwerks (DMN) hin, das an kognitiven Prozessen beteiligt ist und bei Ruheaktivität eine negative Korrelation zu sensorischen Funktionen zeigt. Der reduzierte ALFF in der Inselrinde und dem inferioren Frontallappen könnte auf funktionelle Schädigungen zurückzuführen sein, während der erhöhte ALFF im Präkuneus kompensatorische Mechanismen der visuellen Verarbeitung reflektieren könnte. Die Korrelation zwischen ALFF und RNFL-Dicke unterstreicht die Rolle struktureller retinaler Veränderungen für die funktionelle Hirnaktivität.
Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass NAION mit abnormaler spontaner Hirnaktivität in DMN-assoziierten Regionen einhergeht. Die Ergebnisse unterstreichen den Nutzen der rs-fMRI zur Aufklärung der neurofunktionellen Auswirkungen von Optikusneuropathien und liefern Ansätze für weitere mechanistische Studien.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000134