Characterization of the oculomotor alterations in inicial phase of Multiple Sclerosis

Abstract

Relevance Multiple Sclerosis (MS) is a chronic neurodegenerative disease caused by inflammation of the Central Nervous System and leading to dysfunction of neural circuits. The disease can lead to functional changes in high-level processes such as attention, memory, processing speed information and decision-making. Currently available techniques to monitor functional changes have limitations with, for example, poor correlation between structural and functional changes. Eye movements are altered from early stages in the condition and can be useful to overcome some of the current limitations faced when measuring functional changes in MS. Purpose The purpose of this study was to investigate saccades and anti-saccades in MS and control participants and to compare oculomotor parameters with standard functional outcomes. Methods Using a case control design, eye movements’ performance was evaluated in two experiments. Participants performed two functional tasks one consisting in endogenous generated saccades and other consisting in anti-saccades. A battery of neuropsychological tests was also performed to assess fatigue, depression and cognitive functioning. Results In both experiments the results of MS group were altered when compared with controls. In saccades, MS fatigued patients showed increased latency when compared with MS non-fatigue (p=0.035) and control groups (p=0.048). It was also found a reduced peak velocity between MS fatigued participants and controls (p=0.041). Fatigue magnitude was correlated with all saccadic parameters: latency (r= 0.4), peak velocity (r= -0.4) and amplitude (r= -0.5). In the anti-saccade task the MS group displayed more directional errors (p=0.03) and prolonged latencies for anti-saccades (p=0.003) and for corrective-saccades (p=0.017) than controls. A correlation was found between general cognitive functioning score and the percentage of directional errors (r= -0.3). Conclusion Results from these the two experiments showed that parameters of saccades and anti-saccades were altered in MS patients and were correlated with others functional measures. These paradigms can be used as alternatives or complementary techniques to detect subclinical deficits caused by MS. More studies and better understanding of the factors causing variability in outcomes of these tests are necessary before using them as markers for MS.

Relevância A esclerose múltipla (EM) é uma doença neurodegenerativa crónica causada por inflamação do sistema nervoso central e que conduz a uma disfunção dos circuitos neuronais. A doença pode levar a alterações funcionais em processos de nível superior, tais como atenção, memória, velocidade de processamento de informação e tomada de decisão. Atualmente, técnicas disponíveis para monitorar as alterações funcionais têm limitações com, por exemplo, falta de correlação entre as alterações estruturais e funcionais. Os movimentos oculares são alterados desde estágios iniciais da doença e podem ser úteis para superar algumas das limitações atuais enfrentadas quando se mede alterações funcionais em EM. Objetivo O objetivo deste estudo foi investigar sacádicos e anti-sacádicos em EM e participantes controlo e comparar parâmetros oculomotores com resultados funcionais padrão. Métodos Através de um estudo caso-controle, o desempenho dos movimentos oculares foi avaliado em duas experiências. Os participantes realizaram duas tarefas funcionais que consistem em uma de sacádicos gerados endogenamente e outra de anti-sacádicos. Uma bateria de testes neuropsicológicos também foi realizada para avaliar a fadiga, depressão e funcionamento cognitivo. Resultados Em ambas as experiências os resultados do grupo EM estavam alterados quando comparados com os controlos. Nos sacádicos, pacientes fadigados com EM apresentaram aumento da latência quando comparados com os grupos de pacientes não-fadigados (p=0.035) e controlo (p=0.048). Verificou-se também um pico de velocidade reduzida entre participantes fadigados com EM e controlos (p=0.041). A magnitude da fadiga foi correlacionada com todos os parâmetros sacádicos: latência (r =0.4), pico de velocidade (r =-0.4) e amplitude (r =-0.5). Na tarefa de anti-sacádicos o grupo EM exibiu mais erros direcionais (p=0.03) e latências prolongadas para os anti-sacádicos (p=0.003) e para os sacádicos-corretivos (p=0.017) do que os controles. Foi encontrada uma correlação entre o score do funcionamento cognitivo geral e a percentagem de erros direcionais (r=-0,3). Conclusão Os resultados destes duas experiências demonstraram que os parâmetros das sacádicos e antisacádicos estavam alterados em pacientes com EM e foram correlacionados com outras medidas funcionais. Estes paradigmas podem ser usados como técnicas complementares ou alternativas para detetar défices subclínicos causados por EM. Mais estudos e melhor compreensão dos fatores que causam variabilidade nos resultados destes testes são necessários antes de usá-los como marcadores para a EM.