fMRI investigations of visual cortex dynamics : impact of peripheral visual field restrictions

Autor: Prabhakaran, Gokulraij
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
DOI: 10.25673/103131
Popis: One of the key challenges of modern visual neuroscience is to learn how neuroplasticity shapes visual cortex in the face of deprived input. Those insights are also fundamental for therapeutic and diagnostic initiatives aimed at restoring vision where the plasticity and remapping of visual cortex is a critical factor. Currently, the neuroplasticity of visual cortex is best studied with the combination of functional MRI (fMRI) and computational neuroimaging models. It is however, imperative that those methods are also transferable to and interpretable in the clinical context, so they can complement standard ophthalmological tests in order to improve diagnostics and therapy. In this thesis, I have investigated the scope and limits of large-scale cortical reorganization in relation to peripheral visual field (VF) restrictions, as well as addressed on approaches to translate fMRI-based findings into clinical workflow. Specifically, I have investigated the following topics: i) Patients with peripheral VF-defects, as in glaucoma or retinitis pigmentosa (RP) show changes in the receptive field (pRFs) characteristics of the intact central representation. Using fMRI-based mapping of the central VF at 3 T we tested the dynamics of cortical pRF properties in a comparative approach, where the VF restrictions (scotomas) that are characteristic for retinal pathologies were simulated in healthy individuals (n=8). For a simulated scotoma condition, we observed a significant displacement in the pRF positions of the neuronal population of the foveal representation (≤3°) towards the periphery (p
Eine der wichtigsten Herausforderungen der modernen visuellen Neurowissenschaften besteht darin, herauszufinden, wie die neuroplastischen Vorgänge den visuellen Kortex angesichts fehlender Informationen formt. Diese Erkenntnisse sind auch von grundlegender Bedeutung für therapeutische und diagnostische Initiativen zur Wiederherstellung des Sehvermögens, bei denen Plastizität und Reorganisation des visuellen Kortex ein kritischer Faktor sind. Dazu lässt sich die Neuroplastizität des visuellen Kortex sehr gut mit der Kombination von funktionellem MRT (fMRI) und computergestützter Neuroimaging-Modellierung untersuchen. Es ist jedoch zwingend erforderlich, dass diese Methoden auch auf den klinischen Kontext übertragbar und interpretierbar sind, damit sie ophthalmologische Standardtests zur Verbesserung von Diagnostik und Therapie ergänzen können. In dieser Dissertation wurden der Umfang und die Grenzen einer großflächigen kortikalen Reorganisation in Bezug auf Einschränkungen des peripheren Gesichtsfelds (VF) untersucht und Ansätze zur Umsetzung fMRI-basierter Erkenntnisse im klinischen Arbeitsablauf getestet. Konkret wurden folgende Themen untersucht: i) Patienten mit peripheren VF-Defekten, wie bei Glaukom oder Retinitis pigmentosa (RP), zeigen Veränderungen im rezeptiven Feld (pRFs) der intakten zentralen Repräsentation. Mittels fMRT-basierter Kartierung des zentralen VF bei 3 T wurde die Dynamik kortikaler pRF-Eigenschaften in einem vergleichenden Ansatz getestet, wobei die für Netzhautpathologien charakteristischen VF-Einschränkungen (Skotome) bei gesunden Personen (n=8) simuliert wurden. Für die Bedingung mit einem simulierten Skotom konnte eine signifikante Verschiebung der pRFPositionen der neuronalen Population der fovealen Repräsentation (≤3°) in Richtung der Peripherie (p
Databáze: OpenAIRE
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