background image

Neuro-ophthalmology 

Optic nerve 

Applied anatomy:  

The optic nerve carries about 1.2 million afferent nerve fibers, which 

are represent the axons of retinal ganglion cells. Most of these (90%) 

synapse  in  the  lateral  geniculate  body  "LGB"  (carrying  visual 

stimulation), and the rest (10%) reach other centers, notably the pre-

tectal  nuclei  in  the  mid  brain  carrying  light  pupillary  reflex.  The 

afferent pathway for light pupillary reflex is the optic nerve while the 

efferent pathway is the oculomotor nerve.  

The  optic  nerve  is  approximately  5  cm  long  from  globe  to  optic 

chiasm, where decussation occurs, the temporal fibers for each nerve 

pass  to  ipsilateral  optic  tract,  while  nasal  fiber  cross  to  contralateral 

optic tract (crossing fibers).  

Any  injury  to  the  axons  of  ganglion  cells  before  LGB  causes  optic 

disc  atrophy  seen  by  fundoscopy  (ipsilateral  if  pre-chiasmal  and 

bilateral  if  post-chiasmal),  while  the  injury  that  occurs  after  LGB 

(optic  radiation  and  occipital  cortex),  will  not  cause  optic  disc 

atrophy.  

Visual center lies mainly on the medial surface of the occipital cortex 

(Broadman's area no. 17). 

Optic nerve can be subdivided into four segments:  

1- Intra-ocular segment (optic disc, nerve head): about 1mm depth 

& 1.5mm in diameter.  


background image

2- Intra-orbital segment: 3.0 cm, this part has shape allowing the 

eye for movement without nerve stretching (i.e. the distance from the 

apex of orbit to the posterior part of eyeball is less than 3.0 cm).  

3- Intra-canalicular segment: 1cm.  

4- Intra-cranial segment: 6-8 mm, joins the chiasm.  

The optic nerve is surrounded by pia, arachnoid and dura mater, so 

the CSF reaches up to the posterior sclera around the optic nerve.  

Axoplasmic transport:  

It is the movement of cytoplasmic organelles within a neuron between 

the cell body and the terminal synapse of Ganglion cells.  

Retinal  cotton-wool  spots  are  the  result  of  accumulation  of 

cytoplasmic  organelles  due  to  interruption  of  axoplasmic  flow 

between the retinal ganglion cells and their terminal synapses.  

Papilloedema is similarly caused by hold-up of axoplasmic flow at the 

lamina  cribrosa  (Small  pores  present  at  posterior  sclera  for  exit  of 

optic nerve fibers).  

Signs of optic nerve dysfunction:  

1- Decreased visual acuity.  

2- Diminish light pupillary reflex.  

3-  Dyschromatopsia  (impairment  of  color  vision):  affected  eye  sees 

the colors less bright.  

4- Diminished light brightness sensitivity.  

5-  Visual  field  defect:  depends  on  the  type  of  the  pathology,  e.g. 

central scotomas, centrocaecal scotomas and altitudinal.  

 


background image

Special investigations:  

1- Manual kinetic Perimetry (Goldmann) for assessment of peripheral 

VF.  

2- Automated Perimetry for assessment of peripheral and central VF.  

3- MRI: detect tumors or degenerative diseases like multiple sclerosis.  

4-  Visual  Evoked  Potential  (VEP):  is  a  recording  of  the  electrical 

activity of the visual cortex by stimulation of the retina (diagnose any 

damage  from  ganglion  cell  to  occipital  cortex),  while  for  diseases 

from receptors to ganglion cell we use ERG (Electro-Retinography).  

5-  Fluorescein  angiography:  to  differentiate  between  optic  nerve 

diseases  and  papilloedema,  e.g.  optic  disc  drusen  and  papilloedema, 

as drusen do not leaking fluorescein  dye while papilloedema leaking 

the dye. 

Optic neuritis  

It  is  an  inflammatory  or  demyelinating  process  affecting  the  optic 

nerve.  

1- Ophthalmoscopic classification:  

a- Retrobulbar  neuritis:  in  which  the  optic  disc  appearance  is 

normal,  at  least  initially,  because  the  optic  nerve  head  is  not 

involved. It is  the most frequent type in adult and is frequently 

associated with multiple sclerosis.  

b-  Papillitis:  in  which  the  pathological  process  affects  the  optic 

nerve head. It is characterized by variable hyperemia and edema 

of  the  optic  disc,  which  may  be  associated  with  parapapillary 


background image

flame-shaped  hemorrhages.  Papillitis  is  the  most  common  type 

of optic neuritis in children, although can also affect adults.  

2- Etiological classification:  

a- Demyelinating:  which  is  by  far  most  common  cause  usually 

young females with Multiple Sclerosis (MS).  

b- Para-infectious: it is follow a viral infection or immunization.  

c- Infectious:  which  may  be  sinus-related  or  associated  with 

syphilis,  lyme  disease,  cat-scratch  fever  and  cryptococcal 

meningitis.  patients  with  AIDS  or  Herpes  zoster  can  be 

presented with optic neuritis.  

d- Autoimmune:  may  be  associated  with  systemic  autoimmune 

disease.  

Treatment of optic neuritis: 

 

is according to the etiology.  

if  the  cause  is  demyelination  in  MS,  the  patient  need  urgent  IV 

methylprednisolone,  then  oral  prednisolone  because  the  vision  is 

severely affected.  

Optic atrophy  

It  is  an  important  sign  of  advanced  optic  nerve  disease.  It  is  of  two 

types:  

1- Primary optic atrophy:  

It  is  occurs  without  antecedent  swelling  of  the  optic  nerve  head.  It 

may be caused by lesions affecting the visual pathways from the retro 

laminar  (behind  lamina  cribrosa)  portion  of  the  optic  nerve  to  the 

lateral geniculate body. Lesions anterior to the optic chiasm result in 


background image

unilateral optic disc atrophy, whereas those involving the chiasm and 

optic tract will cause bilateral optic disc atrophy.  

Causes:  

-  Retro  bulbar  neuritis  (but  not  Papillitis,  as  it  is  preceded  by  disc 

swelling)  

Compressive lesions, such as tumors and aneurysms.  

Hereditary optic neuropathies.  

Toxic and nutritional optic neuropathies.  

Signs:  

Pale, flat disc with clearly delineated margin.  

Reduction in number of small blood vessels on the disc surface. 

2- Secondary optic atrophy:  

It is preceded by swelling of the optic nerve head.  

Causes:  

- Papillitis.  

Chronic papilledema.  

AION (Anterior Ischemic Optic Neuropathy): usually occurs in old 

age patients, it is of two types; non arteritic [in diabetes, hypertension] 

and arteritic .e.g. Giant cell arteritis.  

Signs:  

-  White  or  dirty  grey,  slightly  raised  disc  with  poorly  delineated 

margins due to gliosis.  

Reduction in number of small blood vessels on the disc surface.  

 

 


background image

Papilledema  

It is swelling of the optic nerve head secondary to raised intracranial 

pressure.  It  is  nearly  always  bilateral,  although  it  may  be 

asymmetrical.  

All  other  causes  of  disc  edema  in  the  absence  of  raised  ICP  are 

referred to as "disc swelling" and usually produce visual impairment.  

All  patients  with  bilateral  discs  swelling  should  be  suspected  of 

having an intracranial  mass until proved otherwise. However, not all 

patients  with  raised  ICP  (intra  cranial  pressure)  have  necessarily 

developed papilledema.  

1- Early features of papilledema:  

Visual symptoms are absent and visual acuity is normal.  

Optic disc shows hyperemia and mild elevation.  

2- Established papilledema:  

Transient visual obscurations lasting a few seconds.  

Visual acuity is normal or reduced.  

-  Optic  disc  shows  severe  hyperemia,  moderate  elevation  and 

indistinct margin.  

3- Atrophic papilledema:  

Visual acuity is severely impaired.  

-  Optic  discs  are  dirty  grey  color,  slightly  elevated  and  indistinct 

margin.  

Other differential diagnosis of bilateral discs swelling:  

1- Malignant hypertension.  

2- Bilateral simultaneous Papillitis.  


background image

3- Bilateral compressive thyroid ophthalmopathy.  

4- Bilateral simultaneous AION.  

5-  Bilateral  compromised  venous  drainage  in  central  retinal  vein 

occlusion or carotid-cavernous fistula. 

Abnormal pupillary reaction  

Applied anatomy  

LIGHT REFLEX  

The pupillary light reflex consists of four neurons.  

1. The first connects the retina with the pre-tectal nucleus in the mid-

brain at the level of the superior colliculus. The reflex is mediated by 

the  retinal  photoreceptors.  Impulses  originating from  the  nasal  retina 

are conducted by fibers which decussate in the chiasm and pass up the 

optic tract to terminate in the contralateral pre tectal nucleus. Impulses 

originating  in  the  temporal  retina  are  conducted  by  uncrossed  fibers 

which terminate in the ipsilateral pre tectal nucleus.  

2.  The  second  connects  the  pre  tectal  nucleus  to  both  Edinger-

Westphal  nuclei  by  internuncial  fibers.  This  is  why  a  unilateral  light 

stimulus  evokes  a  bilateral  and  symmetrical  pupillary  constriction. 

Damage  to  these  internuncial  neurons  is  responsible  for  light-near 

dissociation in neurosyphilis and pinealomas.  

3.  The  third  connects  the  Edinger-Westphal  nucleus  to  the  ciliary 

ganglion  inside  the  orbit.  In  the  orbit,  these  parasympathetic  fibers 

pass  in  the  inferior  division  of  the  third  cranial  nerve  and  reach  the 

ciliary ganglion via the nerve to the inferior oblique muscle.  


background image

4.  The  fourth  leaves  the  ciliary  ganglion  and  passes  with  the  short 

ciliary nerves to innervate the sphincter pupillae. The ciliary ganglion 

is located within the muscle cone, just behind the globe. It should be 

noted  that,  although  the  ciliary  ganglion  contains  other  nerve  fibers 

(sensory  and  sympathetic),  only  the  parasympathetic  fibers  synapse 

there.  

NEAR REFLEX 

 

The  near  reflex  triad  consists  of:  (1)  increased  accommodation,  (2) 

convergence of the visual axes and (3) constriction of the pupils. The 

term  'light-near  dissociation'  refers  to  a  condition  in  which  the  light 

reflex  is  absent  or  abnormal,  although  the  near  response  is  intact. 

Vision is not a prerequisite for the near reflex, and there is no clinical 

condition  in  which  the  light  reflex  is  present  but  the  near  response 

absent. Although the final pathways for the near and light reflexes are 

the  same  (i.e.  third  nerve,  ciliary  ganglion,  short  ciliary  nerves),  the 

center for the near reflex is ill-defined. There are probably two supra 

nuclear  influences:  the  frontal  and  occipital  lobes.  The  mid-brain 

center  for  the  near  reflex  is  probably  located  in  a  more  ventral 

location  than  the  light  reflex  (in  pre-tectal  nucleus)  and  this  may  be 

one  of  the  reasons  why  compressive  lesions  such  as  pinealomas 

preferentially  involve  the  dorsal  pupillomotor  fibers,  sparing  the 

ventral fibers until late. 

 

 

 


background image

SYMPATHETIC SUPPLY  

The sympathetic supply consists of three neurons:  

1.  The  first  starts  in  the  posterior  hypothalamus  and  descends, 

uncrossed, down the brain stem to terminate in the  ciliospinal center 

of Budge located between C8 and T2.  

2.  The  second  passes  from  the  ciliospinal  center  of  Budge  to  the 

superior  cervical  ganglion  in  the  neck.  During  its  long  course,  it  is 

closely  related  to  the  apical  pleura  where  it  may  be  damaged  by 

bronchial carcinoma (Pancoast's tumor) or during surgery on the neck.  

3.  The  third  ascends  along  the  internal  carotid  artery  to  enter  the 

skull,  where  it  joins  the  ophthalmic  division  of  the  trigeminal  nerve. 

The  sympathetic  fibers  are  also  passing  through  ciliary  ganglia  but 

without  relay  and  it  are  reaching  the  ciliary  body  and  the  dilator 

pupillae muscle via the nasociliary nerve and the long ciliary nerves.  

Afferent pupillary conduction defects  

A total afferent pupillary defect  (TAPD, Amaurotic  pupil) is caused 

by  a  complete  optic  nerve  lesion  and  is  characterized  by  the 

following:  

1. The involved eye is completely blind (i.e. no light perception).  

2. Both pupils are equal.  

3.  When  the  affected  eye  is  stimulated  neither  pupil  reacts  but  when 

the normal eye is stimulated both pupils react normally.  

4. The near reflex is normal in both eyes.  

 


background image

A  relative  afferent  pupillary  defect  (RAPD,  Marcus  Gunn  pupil)  is 

caused by an  incomplete optic nerve lesion or severe retinal disease, 

but  not  by  a  dense  cataract  or  vitreous  hemorrhage.  The  clinical 

features  are  those  of  an  Amaurotic  pupil  but  more  subtle.  The 

difference  between  the  pupillary  reactions  is  enhanced  by  the 

'swinging-flashlight  test'  in  which  each  pupil  is  stimulated  in  rapid 

succession. When the abnormal pupil is stimulated it dilates instead of 

constricting.  This  paradoxical  reaction  of  the  pupil  to  light  occurs 

because the dilatation of the pupil, by withdrawing the light from the 

normal  eye,  outweighs  the  constriction  produced  by  stimulating  the 

abnormal eye. 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 100 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل