Laboratorio Oftalmologia Sperimentale

Laboratorio Oftalmologia Sperimentale

Il Laboratorio di Oftalmologia Sperimentale della Clinica Oculistica dell'Università  di Bologna, nasce nell'anno 2000 per volontà  del Prof. Campos, con l'intento:
- di applicare le più moderne tecnologie per lo studio dell'elettrofisiologia oculare alle più comuni patologie neuroftalmologiche di interesse clinico e
- di sperimentare le moderne conoscenze in campo di biofisica applicata alla visione allo scopo ottenere misurazioni in vivo di parametri fisici utili per la comprensione dei meccanismi fisiologici che regolano la circolazione retinica e di quelli fisiopatologici che sono alla base delle più comuni patologie retiniche di origine vascolare.
Per quanto concerne l'attuazione delle registrazioni elettrofisiologiche, grazie alla collaborazione ed all'interscambio con l'Università  Cattolica di Roma, nella persona del Prof. Falsini, ed al supporto di fondi erogati dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Bologna, è stato creato un laboratorio fornito di un complesso sistema di registrazione che utilizza una scheda (Cambridge Research VSG/2 board, U.K.) per produrre stimoli standardizzati, registrati e tradotti tramite l'ausilio di un software dedicato. La messa a punto delle apparecchiature è stata attuata, in origine, con il supporto tecnico e scientifico del Prof. Falsini allo scopo di consentire una collaborazione a distanza che si basasse su standard comuni di registrazione ed elaborazione dei dati. Negli anni dal 2000 sino ad oggi sono stati effettuati studi di registrazione simultanea dell'elettroretinogramma da pattern e dei potenziali visivi evocati,  in soggetti sani, allo scopo di standardizzare i risultati e localizzare la risposta elettrica a livello di sottopopolazioni neuronali specifiche della retina interna. I risultati ottenuti, hanno, quindi, consentito l'applicazione delle metodiche di registrazione standardizzate a soggetti affetti da malattie demielinizzanti e da glaucoma allo scopo di identificare la sede del danno a livello della neuroretina.
Le conoscenze acquisite hanno permesso:
- di testare l'efficacia di moderni farmaci per il controllo e la cura delle malattie demielinizzanti (Copolimero) fornendo un valido  supporto all'attività  clinica dei colleghi neurologi e
- di monitorare l'effetto locale di certa terapia sistemica sulla neuropatia ottica glaucomatosa attualmente in via di sperimentazione e valutazione.

Per quanto concerne gli studi di biofisica applicata alla visione, dall'anno 2006 ad oggi, grazie alla collaborazione con il Prof. Riva ed il Prof. Rovati, ed al supporto di fondi erogati dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Bologna, il Laboratorio di Oftalmologia Sperimentale ha ospitato prototipi di strumenti di moderna bioingegneria che sono stati nel tempo sottoposti a modifiche e migliorie allo scopo di renderli adattabili ad una futura applicazione clinica su ampia scala. Nel frattempo, la loro sperimentazione ha coinvolto volontari sani e/o affetti da glaucoma, degenerazione maculare senile legata all'età  e nistagmo.

In particolare, l'attività è stata orientata sullo studio della autoregolazione del flusso ematico retinico in relazione alla stimolazione luminosa della retina e, quindi, del nervo ottico. Ai primi studi, che utilizzavano la flussometria laser doppler, sono stati affiancati studi di riflettanza del fondo oculare. Ciò allo scopo di dedurre i meccanismi di accoppiamento neuro-vascolare, cioè le variazioni di flusso ematico e, quindi, di ossigenazione a livello del nervo ottico, dalle differenti modalità  di distribuzione spaziale dell'intensità  ottica della luce retrodiffusa dalla retina e dal disco ottico. Queste analisi si basano sulla correlazione tra le proprietà  ottiche dei tessuti indagati, quali assorbimento e diffusione, e i parametri fisiologici degli stessi, quali flusso e volume sanguigno nonchè tasso di ossigenazione dei tessuti.

Recentemente, le sperimentazioni sono state estese a volontari affetti da nistagmo oculare patologico allo scopo di verificare se la ridotta performance visiva di questa tipologia di pazienti possa o meno derivare da o tradursi in un'alterazione funzionale a livello della testa del nervo ottico eventualmente correlabile con variazioni del flusso ematico della retina centrale e del disco ottico. Prossimamente, grazie al recente acquisto di strumentazione specifica, i pazienti affetti da nistagmo oculare patologico verranno sottoposti a registrazione delle scosse di nistagmo per valutare un eventuale accoppiamento fra tempo di foveazione, cioè persistenza dell'immagine dell'oggetto osservato a livello della retina centrale, e variazioni nell'attivazione neuronale e nella vascolarizzazione della retina centrale e del nervo ottico.

Allo scopo di contribuire all'individuazione di un modello fisiologico di pupilla umana, si stanno, inoltre, conducendo studi sul comportamento della pupilla quando sottoposta ad una stimolazione luminosa tipo flicker.

Il trasferimento nella nuova sede di Via Palagi, 9 ha consentito di disporre di più ampi spazi per la collocazione delle attrezzature.

Attualmente, le attrezzature acquistate, con i vari componenti accessori (software di elaborazione dati, ecc), sono collocate in parte, presso il Laboratorio di Oftalmologia Sperimentale della Clinica Oculistica di Bologna (sistema Laser Doppler, Apple Minimac, Flybook computer) e in parte momentaneamente collocate presso il Laboratorio di Otpoelettronica dell’Università di Modena per la realizzazione pratica dello strumento che verrà poi trasferito presso l’U.O. di Oftalmologia dell’Università di Bologna (sistema per Riflettometria, computers che lo compongono, telecamera Rapitron).

Collaborazioni in atto:

1.Prof B.  Falsini, Università  Cattolica del Sacro Cuore di Roma

2.  Prof. L. Rovati , Università  di Modena

PUBBLICAZIONI

1. Lennerstrand G, Schiavi C, Tian S, Benassi M, Campos EC. Isometric force measured in human horizontal eye muscles attached to or detached from the globe. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2005 Dec 6;:1-6.

2. Gunter K. von Noorden,  Emilio C. Campos, Binocular Vision  and Ocular Motility. Theory and management of strabismus. . Mosby, St. Louis London Philadelphia Sydney Toronto, 1974- 2002

3. Schiavi C, Bolzani R, Benassi MG, Bellusci C, Campos EC. Visual recognition time in strabismus: small-angle versus large-angle deviation. Eur J Ophthalmol. 2004 May-Jun;14(3):200-5.

4. Strocchi P., Dozza B., Pecorella I.,  Fresina M., Campos EC., Stirpe F. (2005). Lesions caused by ricin applied to rabbit eyes. Invest Ophthalmol Vis Sci, 46, pp. 1113 - 1116

5. Campos EC, Schiavi C, Bellusci C. Surgical management of anomalous head posture because of horizontal gaze palsy or acquired vertical nystagmus. Eye. 2003 Jul;17(5):587-92.

6. RivaC.E.: "Sub-foveal choroidal blood flow by LDF: measurement and application to the physiology and pathology of the choroidal circulation" Bull. Soc. Belge Ophtalmol. 302: 185-194, 2006.

7. Riva C.E. et al.: "Regulation of retinal blood flow in health and disease" Progress in Retinal and Eye Research 27: 284-330, 2008.

8. Masi M.G., Peretto L., Tinarelli R., Rovati L.: " Pupil Size Measurement System for the Analysis of the Impact of Flicker on Human Being" Transactions of 16th IMEKO TC4 Symposium, Firenze 22-24 Settembre 2008.

9. Bonaiuti M., Riva C.E.: "Variazioni di riflettanza del disco ottico in presenza di stimolazione visiva diffusa" Atti del Congresso Elettroottica 2008, Milano, Giugno 2008.

10. Fresina M, Campos EC .  Corneal 'dellen' as a complication of strabismus surgery. Eye. 2009 Jan;23(1):161-3.

POSTER

1. M. FRESINA et al. "Photopic Negative Response of the Human Focal ERG: Luminance versus Chromatic Modulation". ARVO Meeting, Fort Lauderdale (FL), 5-10 maggio 2002.

2. Bonaiuti M., Rovati L., Riva C.E.: "Optic nerve reflectivity variations during diffuse luminance flicker stimulation“ EVER Meeting, Portoroz (Slovenia), 3-6 ottobre 2007.

3. Rovati L., Cattini S., Viola F., Staurenghi G.: "Motion of the scattering sites in the ocular fundus during transpupillary thermotherapy" EVER Meeting, Portoroz (Slovenia), 3-6 ottobre 2007.

4. Bonaiuti M., Rovati L., RivaC.E.:"Optic Nerve Reflectance Variations During Neural Activity“ ARVO Meeting, Fort Lauderdale (FL) 27 aprile-1 Maggio 2008.

5. Piccinnini A., Falsini B., Campos E.: "Effect of Darkness on Subfoveal Choroidal Blood Flow in Normal Subjects and Glaucoma Patients" ARVO Meeting, Fort Lauderdale (FL) 27 aprile-1 maggio 2008.

6. Falsini B., Fadda A., Di Renzo A., Marangoni D., Parisi V., Stifano G., Balestrazzi  E., Riva C.E.: "Short-term enhancement of light-adapted electroretinogram during sustained flicker stimulation in normal subjects: implications for neurovascular coupling" - ARVO Meeting, Fort Lauderdale (FL) 27 aprile-1 maggio 2008.