Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)23810.18786/2072-0505-2015-36-87-100EXPERIMENTAL STUDIESЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯDEPRIVATION AND STRABISMIC AMBLYOPIA: ABNORMALITIES IN GENICULOCORTICAL VISUAL PATHWAYSДЕПРИВАЦИОННАЯ И ДИСБИНОКУЛЯРНАЯ АМБЛИОПИЯ: НАРУШЕНИЯ В ГЕНИКУЛОКОРКОВЫХ ЗРИТЕЛЬНЫХ ПУТЯХAlekseenkoS. V.АлексеенкоС. В.
Russian Federation

PhD, Leading Research Associate, Vision Physiology Laboratory

д-р биол. наук, вед. науч. сотр. лаборатории физиологии зрения

binocularity@yandex.ruShkorbatovaP. Yu.ШкорбатоваП. Ю.
Russian Federation

PhD, Research Associate, Neuromorphology Laboratory1

канд. биол. наук, науч. сотр. лаборатории нейроморфологии

Pavlov Institute of Physiology Russian Academy of SciencesФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова» РАН1501201536871002102201621022016Copyright ©; 2015, Alekseenko S.V., Shkorbatova P.Y.Copyright ©; 2015, Алексеенко С.В., Шкорбатова П.Ю.2015Alekseenko S.V., Shkorbatova P.Y.Алексеенко С.В., Шкорбатова П.Ю.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/238

Background: There are inconsistent data on the changes of functional performance in subcortical structures of visual system caused by early binocular vision impairment.

 

Aim: To study neuronal functional activity of the dorsal lateral geniculate nucleus (LGNd) in monocularly deprived cats and strabismic cats.

 

Materials and methods: 4 cats with monocular convergent strabismus, 7 cats with monocular divergent strabismus, 3 monocularly deprived cats and 4 intact cats were studied. Histochemical method was used to detect cytochrome oxidase – the mitochondrial enzyme of respiratory chain correlating with neuronal functional activity. Optical density in ocular-specific layers A and A1 was measured on the images of stained LGNd sections, and the contrast was calculated.

 

Results: Relative reduction of functional activity in the layers innervated from deprived and squinted eyes was demonstrated in LGNd bilaterally. In strabismic animals, the changes were observed only in the projection of the central part of the visual field, whereas in monocularly deprived animals the changes were in the projection of the whole visual field.

 

Conclusion: These findings indicate differences between the mechanisms determining the development of strabismic and deprivation amblyopia. Thus, in amblyopia, preservation of peripheral stereoscopic vision is possible.

Актуальность. Имеются противоречивые сведения об изменениях функциональной активности в подкорковых структурах зрительной системы при нарушениях раннего бинокулярного опыта. 

Цель – оценить функциональные изменения в дорсальном ядре наружного коленчатого тела у кошек с экспериментально вызванным косоглазием, а также монокулярно депривированных кошек. 

Материал и методы. В эксперименте использованы 4 кошки с односторонним сходящимся косоглазием, 7 кошек с односторонним расходящимся косоглазием, 3 монокулярно депривированные и 4 интактные кошки. Применялся гистохимический метод выявления цитохромоксидазы – митохондриального фермента дыхательной цепи, уровень активности которого коррелирует с функциональной активностью клеток. На изображениях окрашенных срезов дорсального ядра измеряли оптическуюплотность в глазоспецифичных слоях А и А1 и вычисляли контраст между ними. 

Результаты. В дорсальном ядре наружного коленчатого тела обоих полушарий обнаружено относительное снижение функциональнойактивности в слоях, иннервируемых из депривированного и косящего глаза. При косоглазии такие изменения наблюдались только в проекции центральной части поля зрения, при монокулярной депривации – в проекции всего поля зрения. 

Заключение. Развитие дисбинокулярной и депривационной амблиопии обусловлено различными механизмами. Полученные данные указывают на возможность сохранения стереозрения в периферических участках пространства при косоглазии. 

strabismusmonocular deprivationlateral geniculate bodycytochrome oxidaseкосоглазиемонокулярная депривациянаружное коленчатое телоцитохромоксидаза1. Derrington AM, Hawken MJ. Spatial and temporal properties of cat geniculate neurons after prolonged deprivation. J Physiol. 1981;314:107–20.2. Blakemore C, Vital-Durand F. Effects of visual deprivation on the development of the monkey’s lateral geniculate nucleus. J Physiol. 1986;380:493–511.3. Crewther SG, Crewther DP. Amblyopia and suppression in binocular cortical neurones of strabismic cat. Neuroreport. 1993;4(9):1083–6.4. Hubel DH, Wiesel TN. Brain and visual perception: the story of a 25-year collaboration. Oxford: Oxford University Press; 2005.5. Шкорбатова ПЮ, Топорова СН, Макаров ФН, Алексеенко СВ. Внутрикорковые связи глазодоминантных колонок полей 17 и 18 при экспериментальном косоглазии у кошки. Сенсорные системы. 2006;(20):309–18. (Shkorbatova PYu, Toporova SN, Makarov FN, Alekseenko SV. [Intracortical relations of oculodominant columns for fields 17 and 18 in experimental strabismus in cats]. Sensornye sistemy. 2006;(20):309–18. Russian).6. Алексеенко СВ, Шкорбатова ПЮ, Топорова СН, Солнушкин СД. Влияние косоглазия и монокулярной депривации на структуру межполушарных связей в проекционных зрительных полях коры кошки. Сенсорныесистемы. 2012;(26):106–16. (Alekseenko SV, Shkorbatova PYu, Toporova SN, Solnushkin SD. [Effects of strabismus and monocular deprivation on the structure of interhemispheric connectivity in projectionvisual fields of the cortex in cats]. Sensornye sistemy. 2012;(26):106–16. Russian).7. Muckli L, Kiess S, Tonhausen N, Singer W, Goebel R, Sireteanu R. Cerebral correlates of impaired grating perception in individual, psychophysically assessed human amblyopes. Vision Res. 2006;46(4):506–26.8. Sengpiel F, Blakemore C. The neural basis of suppression and amblyopia in strabismus. Eye (Lond). 1996;10(Pt 2):250–8.9. Wong-Riley M. Changes in the visual system of monocularly sutured or enucleated cats demonstrable with cytochrome oxidase histochemistry. Brain Res. 1979;171(1):11–28.10. Sanderson KJ. The projection of the visual field to the lateral geniculate and medial interlaminar nuclei in the cat. J Comp Neurol. 1971;143(1):101–8.11. Levitt JB, Schumer RA, Sherman SM, Spear PD, Movshon JA. Visual response properties of neurons in the LGN of normally reared and visually deprived macaque monkeys. J Neurophysiol. 2001;85(5):2111–29.12. Sasaki Y, Cheng H, Smith EL 3rd, Chino Y. Effects of early discordant binocular vision on the postnatal development of parvocellular neurons in the monkey lateral geniculate nucleus. Exp Brain Res. 1998;118(3):341–51.13. Cheng H, Chino YM, Smith EL 3rd, Hamamoto J, Yoshida K. Transfer characteristics of X LGN neurons in cats reared with early discordant binocular vision. J Neurophysiol. 1995;74(6):2558–72.14. Sherman SM, Wilson JR, Guillery RW. Evidence that binocular competition affects the postnatal development of Y-cells in the cat’s lateral geniculate nucleus. Brain Res. 1975;100(2):441–4.15. Yin ZQ, Crewther SG, Pirie B, Crewther DP. Cat-301 immunoreactivity in the lateral geniculate nucleus and visual cortex of the strabismic amblyopic cat. Aust N Z J Ophthalmol. 1997;25 Suppl 1:S107–9.16. Ikeda H, Plant GT, Tremain KE. Nasal field loss in kittens reared with convergent squint: neurophysiological and morphological studies of the lateral geniculate nucleus. J Physiol. 1977;270(2):345–66.17. Guillery RW, Stelzner DJ. The differential effects of unilateral lid closure upon the monocular and binocular segments of the dorsal lateral geniculate nucleus in the cat. J Comp Neurol. 1970;139(4):413–21.18. Hess RF, Thompson B, Gole GA, Mullen KT. The amblyopic deficit and its relationship to geniculo-cortical processing streams. J Neurophysiol. 2010;104(1):475–83.19. von Noorden GK, Middleditch PR. Histology of the monkey lateral geniculate nucleus after unilateral lid closure and experimental strabismus: further observations. Invest Ophthalmol. 1975;14(9):674–83.20. von Noorden GK, Crawford ML. The lateral geniculate nucleus in human strabismic amblyopia. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1992;33(9):2729–32.