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Optic Atrophy in Compression of the Chiasm
A Funduscopic Study of the Human Retinal Nerve Fibre Laye r
By Mats Lundström
Göteborg 1977
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Optic Atrophy in Compression of the Chiasm
A Funduscopic Study of the Human Retinal Nerve Fibre La yer
AKADEMISK AVHANDLING som, för vinnande av medicine doktorsgrad,
med vederbörligt tillstånd av Medicinska Fakulteten vid Universitetet i Göteborg,
kommer att offentligen försvaras i Anatomiska Institutionens föreläsningssal,
Medicinaregatan 3, Göteborg torsdagen den 2 juni 1977, kl. 9 f.m.
Av
Mats Lundström
Med. lic.
Göteborg 1977
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From the Department of Ophthalmology University of Göteborg Sahlgren's Hospital S-413 45 Göteborg, Sweden
Optic Atrophy in Compression of the Chiasm
A Funduscopic Study of the Human Retinal Nerve Fibre L ayer
By Mats Lundström
Göteborg 1977
T h i s t h e s i s i s b a s e d o n t h e f o l l o w i n g p a p e r s , w h i c h w i l l b e r e f e r r e d t o i n t h e t e x t b y t h e i r R o m a n n u m e r a l s :
I . L u n d s t r ö m M . & F r i s e n L . ( 1 9 7 5 ) E v o l u t i o n o f d e s c e n d i n g o p t i c a t r o p h y . A c a s e r e p o r t . A c t a O p h t h a l m o l . ( K b h . ) 5 3 : 7 3 8 - 7 4 6 .
I I . L u n d s t r ö m M . f a F r i s é n L . ( 1 9 7 6 ) A t r o p h y o f o p t i c n e r v e f i b r e s i n c o m p r e s s i o n o f t h e c h i a s m . D e g r e e a n d d i s t r i b u t i o n o f o p h t h a l m o s c o p i c c h a n g e s . A c t a O p h t h a l m o l . ( K b h . ) 5 4 : 6 2 3 - 6 4 0 .
I I I . L u n d s t r ö m M . f a F r i s é n L . ( 1 9 7 7 ) A t r o p h y o f o p t i c n e r v e f i b r e s i n c o m p r e s s i o n o f t h e c h i a s m . P r o g n o s t i c i m p l i c a t i o n s . A c t a O p h t h a l m o l . ( K b h . ) 5 5 ( i n p r e s s ) .
I V . L u n d s t r ö m M . ( 1 9 7 7 ) A t r o p h y o f o p t i c n e r v e f i b r e s i n c o m p r e s s i o n o f t h e c h i a s m . O b s e r v e r v a r i a t i o n i n a s s e s s m e n t o f a t r o p h y . A c t a O p h t h a l m o l . ( K b h . ) 5 5 ( i n p r e s s ) .
5 6 6 6 7 8 i 1 1 1 1 7 1 9
1 9 2 0 2 3
2 3 2 3 2 4 2 8 2 9
3 0 3 1 3 1 3 3 3 3 3 4 3 7 4 2 4 4 4 5
C O N T E N T S
I N T R O D U C T I O N
A I M S O F T H E P R E S E N T S T U D Y S U R V E Y O F T H E L I T E R A T U R E
O P T I C A T R O P H Y
C l i n i c a l s i g n s o f o p t i c a t r o p h y
O p t i c d i s c p a l l o r i n c o m p r e s s i o n o f t h e c h i a s m
A N A T O M Y O F T H E H U M A N R E T I N A L N E R V E F I B R E L A Y E R M i c r o s c o p y
F u n d u s c o p i c a p p e a r a n c e
M E T H O D S I N CL I N I C A L E XA M I N A T I O N O F T H E N E R V E F I B R E L A Y E R
O p h t h a l m o s c o p y F u n d u s p h o t o g r a p h y
F U N D U S C O P I C A P P E A R A N C E O F N E R V E F I B R E A B N O R M A L I T I E S
E x c e s s i v e p r o m i n e n c e A t r o p h y
N e r v e fi b r e d e f e c t s i n v a r i o u s d i s e a s e s C o r r e l a t i o n w i t h vi s u a l de f i c i t s
N E R V E F I B R E A B N O R M A L I T I E S IN C OM P R E S S I O N O F T H E C H I A S M
V I S U A L F I E L D D E F E C T S I N C O M P R E S S I O N O F T H E C H I A S M S p e c t r u m o f f i e l d d e f e c t s
V i s u a l fi e l d e x a m i n a t i o n t e c h n i q u e s P R E S E N T I N V E S T I G A T I O N
P A T I E N T S M E T H O D S
R E S U L T S A ND D I S C U S S I O N G E N E R A L SU M M A R Y
A C K N O W L E D G E M E N T S R E F E R E N C E S
'
I N T R O D U C T I O N
O p t i c a t r o p h y s i g n i f i e s i r r e v e r s i b l e w a s t i n g o f o p t i c n e r v e a x o n s . O p t i c a t r o p h y i s n o t a d i s e a s e b u t a m o r p h o l o g i c s e q u e l o f d i s e a s e . I t m a y b e c a u s e d b y l e s i o n s a f f e c t i n g th e e y e , t h e o p t i c n e r v e s , t h e o p t i c c h i a s m , t h e o p t i c t r a c t s , t h e l a t e r a l g e n i c u l a t e b o d i e s , a n d s o m e t i m e s a l s o t h e s u p r a g e n i c u l a t e v i s u a l p a t h w a y s . C l i n i c a l s i g n s o f o p t i c a t r o p h y a r e o p h t h a l m o s c o p i c a b n o r m a l i t i e s o f c o l o u r a n d s t r u c t u r e o f t h e o p t i c n e r v e h e a d a s w e l l a s p e r m a n e n t l y d e f e c t i v e f u n c t i o n o f t h e e y e . O b j e c t i v e d i a g n o s i s o f o p t i c a t r o p h y i s l a r g e l y b a s e d o n p a l l o r o f t h e o p t i c d i s c . I m p o r t a n t di a g n o s t i c a n d p r o g n o s t i c c o n s i d e r a t i o n s v e r y o f t e n m u s t b e b a s e d o n t h e a p p e a r a n c e o f t h e o p t i c d i s c . H o w e v e r , t h e e v a l u a t i o n o f o p t i c d i s c c o l o u r b y o p h t h a l m o s c o p y i s n o t o r i o u s l y d i f f i c u l t .
I t h a s b e e n k n o w n fo r m o r e t h a n 6 0 y e a r s t h a t i t i s p o s s i b l e t o o b s e r v e b u n d l e s o f n e r v e f i b r e s i n t h e r e t i n a b y o p h t h a l m o s c o p y i n r e d - f r e e l i g h t ( V o g t , 1 9 1 3 ) . B e c a u s e o f t h e c o n v e r g e n c e o f n e r v e fi b r e s t o w a r d s t h e o p t i c d i s c , p r o m i n e n c e o f n e r v e f i b r e b u n d l e s i n c r e a s e s c e n t r i p e t a l l y i n t h e f u n d u s , a n d i s m a x i m a l i n t h e p e r i p a p i l l a r y a r e a . R e c e n t l y , i t h a s b e e n s h o w n th a t lo s s o f a x o n s c a n b e m o r e a c c u r a t e l y e v a l u a t e d fr o m t h e o p h t h a l m o s c o p i c a p p e a r a n c e o f t h e p e r i p a p i l l a r y n e r v e fi b r e l a y e r t h a n f r o m t h e a p p e a r a n c e o f t h e o p t i c d i s c . T h e s e d e f e c t s i n t h e p e r i p a p i l l a r y
r e t i n a l n e r v e f i b r e l a y e r h a v e b e e n d e s c r i b e d i n s e v e r a l di s e a s e s , e . g . g l a u c o m a ( H o y t e t a l . , 1 9 7 3 ) a n d m u l t i p l e s c l e r o s i s ( F r i s e n & H o y t , 1 9 7 4 ) . C h i a s m a l le s i o n s m a y b e a s s o c i a t e d w i t h o p t i c d i s c p a l l o r d u e t o d e s c e n d i n g d e g e n e r a t i o n o f o p t i c n e r v e fi b r e s . I n p a t i e n t s w i t h c o m p r e s s i o n o f t h e
c h i a s m d u e t o c h r o m o p h o b e a d e n o m a , f o r i n s t a n c e , t h e i n c i d e n c e o f d i s c p a l l o r r a n g e s b e t w e e n 4 9 a n d 7 2 p e r c e n t , a c c o r d i n g t o t h e l i t e r a t u r e . I t i s r e a s o n a b l e t o a s s u m e t h a t c h a n g e s i n t h e r e t i n a l n e r v e fi b r e l a y e r a l s o o c c u r i n t h e s e p a t i e n t s . V e r y l i t t l e i s k n o w n i n t h i s r e g a r d . I t i s p o s s i b l e t h a t t h e r e t i n a l ne r v e f i b r e l a y e r m a y c o n v e y m o r e a c c u r a t e i n f o r m a t i o n a b o u t a n a t o m i c a l d a m a g e t h a n t h e o p t i c d i s c . I f s o , t h e p o s s i b i l i t i e s t o p r e d i c t vi s u a l r e c o v e r y a f t e r s u r g i c a l de c o m p r e s s i o n m a y b e i m p r o v e d .
5
A I M S O F T H E P R E S E N T S T U D Y
1 . T o i n v e s t i g a t e t h e o c c u r r e n c e a n d a p p e a r a n c e o f r e t i n a l n e r v e f i b r e l a y e r d e f e c t s i n p a t i e n t s w i t h v a r y i n g de g r e e s o f c h i a s m a l c o m p r e s s i o n d u e t o c h r o m o p h o b e a d e n o m a .
2 . T o a n a l y s e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e f u n c t i o n a l d e f e c t a n d a v i s i b l e n e r v e f i b r e l a y e r d e f e c t i n p a t i e n t s w i t h p a r t i a l r e c o v e r y f r o m c h i a s m a l le s i o n s .
3 . T o a n a l y s e p o s s i b l e p r o g n o s t i c i m p l i c a t i o n s i n p r e o p e r a t i v e p a t i e n t s w i t h ac t i v e c h i a s m a l c o m p r e s s i o n .
S U R V E Y O F T H E L I T E R A T U R E
O P T I C A T R O P H Y G e n e r a l c o n s i d e r a t i o n s .
O p t i c a t r o p h y i n d i c a t e s i r r e v e r s i b l e w a s t i n g o f t h e o p t i c n e r v e . T h e h i s t o p a t h o l o g i c c h a r a c t e r i s t i c s a r e l o s s o f a x o n s a n d s h r i n k a g e o f s u p p o r t i n g t i s s u e . T h e s e p a t h o l o g i c a l c h a n g e s o f t h e o p t i c n e r v e r e f l e c t de g e n e r a t i o n o f n e r v e f i b r e s i n t h e a n t e r i o r v i s u a l s y s t e m ( t h e r e t i n o - g e n i c u l a t e p a t h w a y ) . O n r a r e o c c a s i o n s , s u c h a d e g e n e r a t i o n a l s o o c c u r s i n c a s e s w i t h s u p r a g e n i c u l a t e l e s i o n s , s o - c a l l e d t r a n s - s y n a p t i c d e g e n e r a t i o n ( v a n B u r e n , 1 9 6 3 a ) . O p ti c a t r o p h y i s n o t a d i s e a s e b u t a m o r p h o l o g i c s e q u e l o f a s p e c t r u m o f d i s e a s e s a n d s i t e s o f l e s i o n s ( W a l s h & H o y t , i 9 6 9 ) -
O p t i c a t r o p h y m a y b e c a u s e d b y a n y p r o c e s s t h a t i s c a p a b l e o f d e s t r o y i n g a x o n s . O n c e i n i t i a t e d , d e g e n e r a t i o n c o m p r i s e s t h e e n t i r e a x o n , i t s g e n i c u l a t e c o n n e c t i o n s , a n d i t s g a n g l i o n c e l l b o d y i n t h e r e t i n a . T h u s , a n i n t e r r u p t i o n o f a x o n s i n t h e o p t i c c h i a s m w i l l p r o d u c e a d e s c e n d i n g ( r e t r o g r a d e ) d e g e n e r a t i o n in c l u d i n g t h e g a n g l i o n c e l l bo d i e s , a n d a n a s c e n d i n g ( w a l l e r i a n ) d e g e n e r a t i o n i n c l u d i n g t h e s y n a p t i c t e r m i n a l s i n t h e l a t e r a l g e n i c u l a t e b o d y .
6
I n a s c e n d i n g d e g e n e r a t i o n , t h e n e r v e f i b r e s d i s t a l t o t h e l e s i o n d i s i n t e g r a t e a n d d i s a p p e a r a t a r a t e p r o p o r t i o n a l t o t h e i r d i a m e t e r . T h i s h a s b e e n c l e a r l y s h o w n i n e x p e r i m e n t a l s t u d i e s i n s q u i r r e l mo n k e y s b y
A n d e r s o n ( 1 9 7 3 ) . R e t i n a l n e r v e f i b r e s w e r e d e s t r o y e d b y p h o t o c o a g u l a t i o n i n a r i n g s u r r o u n d i n g t h e o p t i c d i s c . I n la r g e o p t i c n e r v e fi b r e s s i g n s o f a s c e n d i n g de g e n e r a t i o n we r e s e e n a l r e a d y a f t e r f o u r d a y s . A f t e r t w o w e e k s s i g n s o f d e g e n e r a t i o n w e r e s e e n a l s o i n n e r v e fi b r e s o f s m a l l d i a m e t e r s . T h e a x o n a l b r e a k d o w n w a s f o l l o w e d b y a c o l l a p s e o f g l i a l t i s s u e a n d m y e l i n s h e a t h s .
D e s c e n d i n g d e g e n e r a t i o n s t a r t e d b e t w e e n f ou r a n d f i v e w e e k s a f t e r a n ex p e r i m e n t a l le s i o n o f t h e s q u i r r e l m o n k e y o p t i c n e r v e a t t h e a p e x o f t h e o r b i t ( A n d e r s o n , 1 9 7 3 ) . S i x w e e k s a f t e r i n j u r y , d e g e n e r a t i o n c o m p r i s e d a l m o s t a l l a x o n s i n t h e o p t i c n e r v e . T h e m i t o c h o n d r i a o f t h e a x o n s w e r e c o n d e n s e d a n d a g g r e g a t e d t o g e t h e r w i t h c r i n k l e d l i p o p r o t e i n m e m b r a n e s . B y e i g h t w e e k s , m o s t o f t h e a x o n s w i t h m y e l i n s h e a t h s w e r e e n t i r e l y d i s i n t e g r a t e d . L a t e r , a s l o w l y d e c r e a s i n g a m o u n t o f m y e l i n d e b r i s w a s f o u n d . T h e o p t i c n e r v e d e c r e a s e d i n d i a m e t e r . L o n g i t u d i n a l c o l u m n s o f a s t r o c y t e s r e p l a c e d t h e a x o n b u n d l e s . I n t h e o p t i c d i s c , a s t r o c y t e s i n v a d e d t h e s p a c e s p r e v i o u s l y o c c u p i e d b y b u n d l e s o f n e r v e f i b r e s . S p i e l m e y e r ( 1 9 0 6 ) i s c r e d i t e d w i t h t h e d i s c o v e r y o f t h i s t y p e o f a s t r o c y t e p r o l i f e r a t i o n i n o p t i c a t r o p h y . I t i s u s u a l l y c a l l e d c o l u m n a r g l i o s i s o r c o l u m n a r a t r o p h y . A n o t h e r k i n d o f o p t i c a t r o p h y , c a v e r n o u s a t r o p h y , l a c k s t h e g l i a l p r o l i f e r a t i o n . I n s t e a d a m u c o i d d e g e n e r a t i o n o f g l i a l t i s s u e o c c u r s , a n d c l e a r p o o l s o f w a t e r y m a t e r i a l ar e f o r m e d w i t h i n t h e s p a c e s p r e v i o u s l y o c c u p i e d b y a x o n s . C a v e r n o u s a t r o p h y i s c o m m o n i n c a s e s w i t h a l o n g s t a n d i n g o p t i c n e r v e i s c h e m i a . I t w a s f i r s t d e s c r i b e d i n g l a u c o m a ( S c h n a b e l , 1 8 9 2 ) .
C l i n i c a l s i g n s o f o p t i c a t r o p h y .
C l i n i c a l s i g n s o f o p t i c a t r o p h y i n c l u d e ( 1 ) o p h t h a l m o s c o p i c a b n o r m a l i t i e s o f c o l o u r a n d s t r u c t u r e o f t h e o p t i c n e r v e h e a d , a n d ( 2 ) p e r m a n e n t l y d e f e c t i v e fu n c t i o n o f t h e e y e ( W a l s h & H o y t , 1 9 6 9 ) .
O p h t h a l m o s c o p i c d i a g n o s i s o f o p t i c a t r o p h y i s l a r g e l y b a s e d o n p a l l o r o f t h e o p t i c d i s c . I t is g e n e r a l l y b e l i e v e d t h a t p a l l o r d e r i v e s f r o m g l i a l p r o l i f e r a t i o n , a n d / o r fr o m r e d u c e d b l o o d f lo w . T h e f u n c t i o n a l c o n s e q u e n c e s o f a t r o p h y fo r m a w i d e s p e c t r u m a s e x e m p l i f i e d b y r e d u c e d v i s u a l a c u i t y , c o l o u r v i s i o n d e f e c t s , a n d v i s u a l f i e l d d e f e c t s .
E v e r y o p h t h a l m o l o g i s t no w a n d t h e n s e e s a p a t i e n t w i t h a n o b v i o u s l y p a l e o p t i c d i s c b u t s e e m i n g l y n o r m a l fu n c t i o n . A c c o r d i n g t o M o o n e y ( 1 9 6 4 ) , t h i s m a y b e e x p l a i n e d b y a s c a t t e r e d d i s t r i b u t i o n o f d a m a g e d a x o n s , w h i c h
7
i s e x t r a o r d i n a r i l y d i f f i c u l t t o r e c o r d w i t h p r e s e n t l y a v a i l a b l e c l i n i c a l t o o l s . I t h a s a l s o b e e n s u g g e s t e d t h a t a p a l e o p t i c d i s c i s c o m p a t i b l e w i t h a n o r m a l op t i c n e r v e ( D u k e - E l d e r , 1 9 7 1 ) , b u t hi s t o p a t h o l o g i c a l c o n f i r m a t i o n i s s c a r c e . C o n v e r s e l y , f u n d u s c o p y i n p a t i e n t s w i t h i r r e v e r s i b l y d e f e c t i v e f u n c t i o n o f l o n g s t a n d i n g m a y d i s c l o s e a c o m p l e t e l y n o r m a l di s c c o l o u r . E v a l u a t i o n o f o p t i c d i s c c o l o u r i s n o t o r i o u s l y d i f f i c u l t . T h e d i f f i c u l t i e s c o m p r i s e e v a l u a t i o n , r e c o r d i n g , a n d l o n g i t u d i n a l s t u d y o f d i s c c o l o u r . M o o n e y ( 1 9 6 4 ) s u g g e s t e d t h r e e g r a d e s o f p a l l o r w h e r e
( 1 ) t h e p a l l o r i s s l i g h t b u t de f i n i t e ,
( 2 ) p a l l o r i s m o r e m a r k e d b u t n o t a b s o l u t e , a n d ( 3 ) t h e d i s c i s p u r e w h i t e .
O t h e r g r a d u a t i o n s h a v e a l s o b e e n p r o p o s e d , b u t w i l l no t b e d i s c u s s e d h e r e . W a l s h & H o y t ( 1 9 6 9 ) c o n s i d e r e d fu n d u s c o p i c g r a d i n g o f p a l l o r a s a m e a s u r e o f a t r o p h y o f l i t t l e p r a c t i c a l v a l u e .
T h e o p t i c d i s c c o l o u r h a s a l s o b e e n e v a l u a t e d b y p h o t o g r a p h i c m e t h o d s ( S c h w a r t z e t a l . , 1 9 7 3 ) a n d b y c o l o r i m e t r i c m e a s u r e m e n t s ( B e r k o w i t z &
B a i t e r , 1 9 7 0 ) . T h e v a l u e o f s u c h m e t h o d s i s l i m i t e d b y t h e fa c t th a t t h e d i s c r a r e l y h a s a u n i f o r m c o l o u r .
T h e o p t i c d i s c c o l o u r i s n o t th e o n l y f a c t o r t h a t h a s b e e n u s e d t o a s s e s s a t r o p h y . K e s t e n b a u m ( 1 9 4 6 ) i n t r o d u c e d a c a p i l l a r y c o u n t i n g t e s t . A c c o r d i n g t o h i m , t h e a v e r a g e n u m b e r o f s m a l l v e s s e l s p a s s i n g o v e r t h e d i s c m a r g i n i n n o r m a l e y e s i s a b o u t t e n . I n d e s c e n d i n g o p t i c a t r o p h y t h e n u m b e r o f s m a l l v e s s e l s i s r e d u c e d t o s e v e n o r s i x o r e v e n l e s s ( K e s t e n b a u m , 1 9 4 6 ) .
O p t i c d i s c p a l l o r i n c o m p r e s s i o n o f t h e c h i a s m .
P a l l o r o f t h e o p t i c d i s c i s a c o m m o n s i g n i n c o m p r e s s i o n o f t h e c h i a s m . T h e t e r m c o m p r e s s i o n i m p l i e s p r i m a r i l y m e c h a n i c a l d i s p l a c e m e n t an d d e f o r m a t i o n o f t h e c h i a s m . T h e u l t i m a t e c a u s e o f a n a t o m i c a l d a m a g e i s n o t k n o w n a n d s e v e r a l a l t e r n a t i v e e x p l a n a t i o n s a r e c o n c e i v a b l e . T h e e f f e c t s o f m e c h a n i c a l d e f o r m a t i o n a n d c o m p r e s s i o n o n i n t r a n e u r a l mi c r o c i r c u l a t i o n , a x o n a l f l o w , m y e l i n s h e a t h s , a n d s u p p o r t i n g t i s s u e a r e i n c o m p l e t e l y k n o w n ( F r i s é n e t a l . , 1 9 7 6 ) . S o m e a u t h o r s f a v o u r t h e t e n s i o n h y p o t h e s i s , w h i c h i m p l i e s t h a t t r a c t i o n i n t h e n e r v e f i b r e s i s t h e a c t u a l c a u s e o f a x o n a l d e a t h ( F i s h e r , 1 9 1 3 ; F l e i s c h e r , 1 9 1 4 ; O ' C o n n e l l , 1 9 7 3 ) . A c c o r d i n g t o O ' C o n n e l l ( 1 9 7 3 ) t h e n o n - c r o s s i n g f i b r e s i n t h e c h i a s m a r e l a x c o m p a r e d w i t h t h e c r o s s i n g fi b r e s . T h e r e f o r e , t h e t e n s i o n w i l l b e g r e a t e s t i n t h e c r o s s i n g f i b r e s i n t h e m e d i a n p l a n e o f t h e c h i a s m i n s p i t e o f v a r i a t i o n s i n t h e e x a c t s i z e , s h a p e a n d p o s i t i o n o f t h e t u m o u r d o m e .
8
P r e s s u r e c o m b i n e d w i t h t e n s i o n a n d s t r a n g u l a t i o n o f t h e c r o s s i n g f i b r e s h a s a l s o b e e n p r o p o s e d ( W a l k e r & C u s h i n g , 1 9 1 8 ) . A n o t h e r p o s s i b l e c a u s e i s i s c h e m i a d u e t o s t r a n g u l a t i o n o f t h e s u p p l y i n g v e s s e l s ( H u g h e s , 1 9 5 8 ; D a w s o n , 1 9 5 8 ) . T h e f a c t t h a t t h e c e n t r a l po r t i o n o f t h e c h i a s m d e r i v e s i t s b l o o d s u p p l y s o l e l y f r o m a n i n f e r i o r g r o u p o f v e s s e l s f r o m t h e c i r c l e o f W i l l i s h a s m a d e t h e i s c h e m i a t h e o r y a t t r a c t i v e ( B e r g l a n d & R a y , 1 9 6 9 ) . F r a n ç o i s e t a l . ( 1 9 5 8 ) , h o w e v e r , b e l i e v e t h a t i s c h e m i a a r i s e s a t a c a p i l l a r y l e v e l w i t h i n t h e t i s s u e d u e t o c o m p r e s s i o n fr o m t h e o u t s i d e a n d n o t f r o m p r e s s u r e o n i n d i v i d u a l v e s s e l s . I r r e s p e c t i v e o f t h e a c t u a l c a u s e o f d a m a g e , a c o n s i d e r a b l e d i s p l a c e m e n t an d d e f o r m a t i o n o f t h e o p t i c c h i a s m u s u a l l y o c c u r s w i t h p i t u i t a r y t u m o u r s . T h e r e f o r e , t h e t e r m c o m p r e s s i o n w i l l b e u s e d i n t h i s s t u d y .
T h e i n c i d e n c e o f o p t i c d i s c p a l l o r i n p a t i e n t s w i t h p i t u i t a r y t u m o u r s i s i n d e e d v a r y i n g i n t h e l i t e r a t u r e ( T a b l e I ) .
T a b l e I .
I n c i d e n c e o f o p t i c d i s c p a l l o r i n p i t u i t a r y t u m o u r s a s r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e .
A u t h o r ( s ) D i a g n o s i s N o . o f D i s c p a l l o r ,
c a s e s p e r c e n t o f c a s e s
H i r s c h 1 9 2 1 P i t u i t a r y t u m o u r 4 5 8 9
B r a u n s t e i n 1 9 2 5 P i t u i t a r y t u m o u r 7 3 5 6
F i s c h e r 1 9 3 5 P i t u i t a r y t u m o u r 5 9 8 9
H a r t m a n n & G u i l l a u m a t 1 9 3 8
P i t u i t a r y a d e n o m a 5 0 5 4
B a k a y 1 9 5 0 C h r o m o p h o b e a d e n o m a 2 3 2 7 2
C h a m l i n e t a l . 1 9 5 5 C h r o m o p h o b e a d e n o m a 1 0 9 6 1 . 5 L y l e & C l o v e r 1 9 6 1 P i t u i t a r y a d e n o m a 1 0 0 5 6
N o v e r 1 9 6 2 P i t u i t a r y a d e n o m a 1 0 0 5 4
C l a r k e e t a l . 1 9 6 3 C h r o m o p h o b e a d e n o m a 7 5 4 9 W i l s o n & F a l c o n e r 1 9 6 8 C h r o m o p h o b e a d e n o m a 5 0 5 6 H o l l e n h o r s t & Y o u n g e P i t u i t a r y a d e n o m a 1 0 0 0 3 4 1 9 7 6
9
E x a m i n a t i o n m e t h o d s a n d s u r g i c a l t e c h n i q u e s h a v e c h a n g e d c o n s i d e r a b l y s i n c e t h e e a r l i e s t r e p o r t , a n d t h e r e f o r e o n l y r e p o r t s p u b l i s h e d i n 1 9 2 0 o r l a t e r h a v e b e e n i n c l u d e d . E x c e l l e n t s u r v e y s o f t h e e a r l i e r l i t e r a t u r e h a v e b e e n g i v e n b y W i l b r a n d & S a e n g e r ( 1 9 1 5 ) a n d v o n H i p p e l ( 1 9 2 3 ) .
T h e v a r i a t i o n s i n i n c i d e n c e i s n o t s u r p r i s i n g w i t h r e g a r d t o t h e d i f f i c u l t i e s i n e v a l u a t i n g t h e o p t i c d i s c c o l o u r a s d e t a i l e d a b o v e . C h a m l i n e t a l . ( 1 9 5 5 ) r e p o r t e d a g r e a t va r i a t i o n i n a s s e s s m e n t o f a t r o p h y b e t w e e n di f f e r e n t ex p e r i e n c e d o b s e r v e r s . T h u s , i n s e v e r a l c a s e s , s o m e o b s e r v e r s w e r e q u i t e s u r e t h a t t h e a p p e a r a n c e o f t h e d i s c r e p r e s e n t e d o p t i c a t r o p h y , w h i l e o t h e r o b s e r v e r s t h o u g h t t h a t t h e c o l o u r o f t h e d i s c s w a s w i t h i n n o r m a l l i m i t s . O t h e r f a c t o r s t h a n o b s e r v e r v a r i a t i o n a l s o i n f l u e n c e t h e i n c i d e n c e o f a t r o p h y . A n e a r l y d i a g n o s i s , f o r i n s t a n c e , w i l l r e s u l t i n a l o w i n c i d e n c e .
S o m e a u t h o r s h a v e c l a i m e d t h a t th e r e a r e c h a r a c t e r i s t i c f e a t u r e s i n o p t i c a t r o p h y d u e t o c o m p r e s s i o n b y t u m o u r . S u c h f e a t u r e s a r e a p r o n o u n c e d t e m p o r a l p a l l o r ( B e h r , 1 9 3 1 ; V o g e l s a n g , 1 9 3 3 ; H i r s c h , 1 9 4 9 ) , a y e l l o w i s h t i n t o f t h e d i s c c o l o u r ( H o l l o w a y , 1 9 3 1 ) o r a n e x c a v a t e d o p t i c d i s c
( G u t m a n n , 1 9 2 9 ; T h i e l , 1 9 3 3 ) . H u b e r ( 1 9 7 1 ) s t a t e d t h a t a u n i f o r m p a l l o r o f t h e e n t i r e d i s c i s t h e m o s t fr e q u e n t v a r i a n t .
D e M a r t e l et a l . ( 1 9 3 1 ) s u g g e s t e d t h a t t h e e a r l y p a l l o r i n c h i a s m a l c o m p r e s s i o n m a y b e c a u s e d b y v a s c u l a r c o m p r e s s i o n i n s t e a d o f d e g e n e r a t i o n . A n o t h e r h y p o t h e s i s w a s p r e s e n t e d b y S c h r e i b e r ( 1 9 3 3 ) , w h o s u g g e s t e d t h a t e a r l y p a l l o r w a s d u e t o a x o n a l s w e l l i n g . S c h r e i b e r t h o u g h t t h a t t h i s c o u l d e x p l a i n t h e r e v e r s i b l e p a l l o r s o m e t i m e s r e p o r t e d i n c h i a s m a l c o m p r e s s i o n . N o n e o f t h e s e i d e a s h a v e b e e n s u p p o r t e d b y o b j e c t i v e e v i d e n c e .
O p t i c d i s c p a l l o r b e c o m e s i n c r e a s i n g l y f r e q u e n t t h e l o n g e r t h e h i s t o r y o f v i s u a l fa i l u r e , b u t i t m a y b e p r e s e n t a l s o i n c a s e s w i t h a s h o r t h i s t o r y ( W i l s o n & F a l c o n e r , 1 9 6 8 ) . I n c a s e s w i t h u n k n o w n d u r a t i o n o f v i s u a l fa i l u r e a m a r k e d d e g r e e o f d i s c p a l l o r i n d i c a t e s a l o n g s t a n d i n g p r o c e s s ( C h a m l i n e t a l . , 1 9 5 5 ) .
D i s c p a l l o r i s a s i g n o f p o o r p r o g n o s i s w i t h r e g a r d t o v i s u a l f un c t i o n ( K a y a n & E a r l , 1 9 7 5 ) . H o w e v e r , a f t e r a s u c c e s s f u l s u r g i c a l de c o m p r e s s i o n t h e v i s u a l f u n c t i o n m a y i m p r o v e a l s o i n c a s e s w i t h d i s c p a l l o r ( H i r s c h , 1 9 3 0 ) . P a r a d o x i c a l l y , a c o n s i d e r a b l e p o s t o p e r a t i v e r e c o v e r y o f v i s i o n m a y o c c u r e v e n i n p a t i e n t s w i t h i n c r e a s i n g d i s c p a l l o r ( H i r s c h &
H a m l i n , 1 9 5 4 ; K a y a n & E a r l , 1 9 7 5 ) .
1 0
C o n c l u d i n g r e m a r k s .
P r e v i o u s l y d e s c r i b e d o p h t h a l m o s c o p i c s i g n s o f o p t i c n e r v e f i b r e a t r o p h y i n p a t i e n t s w i t h c h i a s m a l co m p r e s s i o n h a v e l a r g e l y b e e n l i m i t e d t o v a r i o u s g r a d e s o f o p t i c d i s c p a l l o r . H o w e v e r , f o r s e v e r a l r e a s o n s d i s c p a l l o r i s a n u n r e l i a b l e s i g n o f o p t i c a t r o p h y . T h e p a l e n e s s i s p r o b a b l y n o t d i r e c t l y d u e t o l o s s o f a x o n s . C i r c u l a t o r y c h a n g e s i n t h e o p t i c d i s c o r a r e o r g a n i z a t i o n o f t h e g l i a l m a t r i x h a v e b e e n s u g g e s t e d t o e x p l a i n t h e p a l e n e s s . T h e t i m e i n t e r v a l b e t w e e n a x o n a l da m a g e a n d d e b u t o f d i s c p a l l o r i s a l s o i n c o m p l e t e l y kn o w n . D i s c c o l o u r i s n o t o r i o u s l y d i f f i c u l t t o e v a l u a t e b y o p h t h a l m o s c o p y . A c o n s i d e r a b l e o b s e r v e r v a r i a t i o n ha s b e e n r e p o r t e d . E p i p a p i l l a r y m e m b r a n e s ( F o o s & R o t h , 1 9 7 2 ; J e r n d a l , 1 9 7 6 ) a s w e l l a s v a r i a t i o n s i n o p t i c d i s c t o p o g r a p h y i n f l u e n c e e v a l u a t i o n o f t h e c o l o u r . F u r t h e r m o r e , n u c l e a r s c l e r o s i s a n d p o o r i l l u m i n a t i o n t e n d t o g i v e a f a l s e i m p r e s s i o n o f " n o r m a l " c o l o u r . I n p a t i e n t s w i t h c o m p r e s s i o n o f t h e c h i a s m d u e t o p i t u i t a r y a d e n o m a , s e v e r a l r e p o r t s d e s c r i b e s i m u l t a n e o u s e v o l u t i o n o f d i s c p a l l o r a n d r e c o v e r y o f v i s u a l f u n c t i o n .
R e c e n t l y , c h a n g e s i n t h e r e t i n a l n e r v e f i b r e p a t t e r n h a v e b e e n d e s c r i b e d i n v a r i o u s d i s e a s e s a f f e c t i n g t h e a n t e r i o r v i s u a l p a t h w a y s . T h e s e o p h t h a l m o - s c o p i c a l l y v i s i b l e d e f e c t s i n t h e n e r v e fi b r e l a y e r h a v e b e e n c o r r e l a t e d t o v i s u a l f i e l d d e f e c t s . S u c h n e r v e f i b r e l a y e r c h a n g e s m a y b e m o r e s e n s i t i v e a n d m o r e r e l i a b l e i n d i c a t o r s o f n e r v e f i b r e a t r o p h y t h a n d i s c p a l l o r i n p a t i e n t s w i t h o p t i c a t r o p h y d u e t o c h i a s m a l c o m p r e s s i o n . A r e v i e w o f t h e p r e s e n t kn o w l e d g e o f t h e r e t i n a l n e r v e f i b r e l a y e r i s t h e r e f o r e m o t i v a t e d .
A N A T O M Y O F T H E H U M A N R E T I N A L N E R V E F I B R E L A Y E R M i c r o s c o p y .
H i s t o r y . T h e r e t i n a l n e r v e f i b r e s a r e t h e a x o n s o f t h e r e t i n a l g a n g l i o n c e l l s . T h e s e a x o n s c o n v e r g e t o w a r d s t h e o p t i c d i s c a n d fo r m t h e n e r v e f i b r e l a y e r , w h i c h o c c u p i e s t h e m o s t v i t r e a l l a y e r o f t h e r e t i n a .
T h e r a d i a l a r r a n g e m e n t o f t h e r e t i n a l n e r v e fi b r e s w a s f i r s t de s c r i b e d i n 1 8 3 6 b y W a l l a c e , w h o a l s o d e s c r i b e d t h e a r c u a t e c o u r s e o f n e r v e f i b r e s a b o v e a n d b e l o w t h e m a c u l a . T h e s e o b s e r v a t i o n s w e r e l a t e r c o n f i r m e d b y o t h e r s ( M i c h a e l i s , 1 8 4 2 ; B o w m a n , 1 8 4 9 ; K ö l l i k e r , 1 8 5 4 ) . M i c h a e l i s ( 1 8 4 2 ) f o u n d t h a t th e n e r v e f i b r e s b e t w e e n t h e o p t i c d i s c a n d t h e m a c u l a h a d a
s t r a i g h t co u r s e a n d f o r m e d a v e r y t h i n l a y e r . M i c h a e l i s a l s o o b s e r v e d t h a t t h e a r c u a t e fi b r e s o u t s i d e t h e m a c u l a e n d e d i n a l i n e o f d e m a r c a t i o n ( t h e s o - c a l l e d r a p h e ) w h i c h t h e y n e v e r c r o s s e d . M o r e t e m p o r a l l y t h e r a p h e
1 1
d i s a p p e a r e d , p e r m i t t i n g p a r t i a l in t e r m i n g l i n g o f t h e u p p e r a n d lo w e r a r c u a t e f i b r e s . S t i l l m o r e t e m p o r a l l y t h e f i b r e s h a d a r a d i a l co u r s e . K ö l l i k e r ( 1 8 5 4 ) f o u n d t h a t th e n e r v e f i b r e s w e r e a r r a n g e d i n b u n d l e s a n d t h a t t h e r e w a s a n e x c h a n g e o f n e r v e f i b r e s b e t w e e n a d j a c e n t b u n d l e s . M i c h e l ( 1 8 7 4 ) m a n a g e d t o s e p a r a t e t h e n e r v e f i b r e l a y e r f r o m t h e r e s t o f t h e r e t i n a b y c a r e f u l di s s e c t i o n a n d s h o w e d t h a t t h e r e w e r e s p a c e s b e t w e e n t h e n e r v e f i b r e b u n d l e s . T h e s e s p a c e s w e r e b r o a d e r i n t h e p e r i p h e r y , a n d S c h w a l b e ( 1 8 7 4 ) p o i n t e d o u t t h a t t h e s e i n t e r s p a c e s w e r e o c c u p i e d b y p r o c e s s e s f r o m a s p e c i a l t y p e o f g l i a l ce l l s ( M ü l l e r c e l l s ) .
D o g i e l ( 1 8 9 1 ) s t a i n e d t h e n e r v e f i b r e l a y e r w i t h m e t h y l e n e b l u e a n d f ou n d t h i n n e r v e f i b r e s i n t h e m a c u l a r r e g i o n a n d a l s o s o m e a r c u a t e f i b r e s o v e r l a p p i n g t h e r a p h e .
T h e s e e a r l y o b s e r v a t i o n s w e r e c o r r o b o r a t e d b y o t h e r s d u r i n g t h e fo l l o w i n g p e r i o d . A d d i t i o n a l i m p o r t a n t co n t r i b u t i o n s t o o u r k n o w l e d g e o f t h e a n a t o m y o f t h e r e t i n a l n e r v e fi b r e l a y e r h a v e n o t b e e n m a d e u n t i l t h e l a s t t w o o r t h r e e d e c a d e s , h o w e v e r . T h e s e m o d e r n c o n t r i b u t i o n s w i l l be r e v i e w e d b e l o w .
T o p o g r a p h y o f t h e n e r v e f i b r e l a y e r . C l o s e t o t h e d i s c b o r d e r , t h e a x o n s a r e a r r a n g e d i n a r a d i a l di r e c t i o n . A l s o i n t h e n a s a l p e r i p a p i l l a r y r e t i n a t h e a x o n s h a v e a n a p p r o x i m a t e l y r a d i a l c o u r s e ( F i g . 1 ) . I n t h e t e m p o r a l p e r i p a p i l l a r y r e t i n a o n l y a x o n s f r o m t h e n a s a l ed g e o f t h e m a c u l a r u n d i r e c t l y t o t h e d i s c . F i b r e s f r o m o t h e r p a r t s o f t h e m a c u l a t a k e a n a r c u a t e c o u r s e . T h u s , a l l m a c u l a r f i b r e s o c c u p y a n o v a l a r e a , f o r m i n g t h e p a p i l l o - m a c u l a r b u n d l e . H o y t & T u d o r ( 1 9 6 3 ) s h o w e d w i t h d e g e n e r a t i o n s t u d i e s i n p r i m a t e s t h a t a x o n s a r i s i n g fr o m t h e r e t i n a b e t w e e n t h e m a c u l a a n d t h e o p t i c d i s c p a s s e d d i r e c t l y t o t h e d i s c o n i t s t e m p o r a l s i d e . A l l o t h e r n e r v e f i b r e s f r o m a r e a s s i t u a t e d t e m p o r a l l y t o t h e o p t i c d i s c h a v e a n a r c u a t e c o u r s e . T h e s e a r c u a t e f i b r e s a r e e s p e c i a l l y p r o m i n e n t a r o u n d t h e l a r g e t e m p o r a l v e s s e l s w h e r e t h e y f o r m a n u p p e r a n d a l o w e r a r c u a t e b u n d l e ( F i g . 1 ) .
T h e t e m p o r a l r a p h e i s a b o u t t h r e e t o f o u r m m l o n g ( V r a b e c , 1 9 6 6 ) . T h e r a p h e i s n o t a t r u e a n a t o m i c a l d i v i d i n g l i n e b e t w e e n u p p e r a n d l o w e r a r c u a t e f i b r e s ( M i c h e l , 1 8 7 4 ; D o g i e l , 1 8 9 1 ; B a l l a n t y n e , 1 9 4 6 ; V r a b e c , 1 9 6 6 ) . V r a b e c ( 1 9 6 6 ) s t a t e d t h a t t h e r e i s a h o r i z o n t a l o v e r l a p p i n g o f f i b r e s f o r a d i s t a n c e o f a b o u t 2 0 0 - 4 0 0 ^ u m . T e m p o r a l l y t o t h e r a p h e , t h e n e r v e f i b r e s h a v e a n a p p r o x i m a t e l y p a r a l l e l c o u r s e w i t h o u t h o r i z o n t a l o v e r l a p p i n g ( H o n r u b i a , 1 9 7 6 ) .
1 2
F i g . 1 . S c h e m a t i c d r a w i n g o f t h e h u m a n r e t i n a l n e r v e fi b r e l a y e r . 1 . O p t i c d i s c . 2 . M a c u l a . 3 . P a p i l l o m a c u l a r b u n d l e . 4 . A r c u a t e b u n d l e . 5 . T e m p o r a l r a p h e .
T h e p o s i t i o n o c c u p i e d b y t h e r e t i n a l n e r v e fi b r e s a t t h e o p t i c n e r v e h e a d h a s b e e n d i s c u s s e d e x t e n s i v e l y i n t h e l i t e r a t u r e . T h e e x c e l l e n t de g e n e r a t i o n s t u d i e s i n t h e r a b b i t a n d t h e m o n k e y b y W o l f f & P e n m a n ( 1 9 5 0 ) , a n d i n t h e m o n k e y b y H o y t ( 1 9 6 2 ) h a v e s h o w n th a t in t h e s e s p e c i e s t h e p e r i p h e r a l r e t i n a l n e r v e f i b r e s a r e s i t u a t e d p e r i p h e r a l l y a t t h e n e r v e h e a d . T h e r e t i n a l n e r v e f i b r e s fr o m t h e c e n t r a l ga n g l i o n c e l l b o d i e s a r e f o u n d n e a r t h e c e n t r a l co r e o f t h e o p t i c n e r v e . T h e s e f i n d i n g s a g r e e w i t h t h e o p i n i o n s o f s e v e r a l ea r l i e r i n v e s t i g a t o r s ( L e b e r , 1 8 7 7 ; D e a n & U s h e r , 1 8 9 6 ; S e i d e l , 1 9 1 9 ; B r o u w e r & Z e e m a n , 1 9 2 6 ) . I t i s g e n e r a l l y a c c e p t e d t h a t t h i s o r g a n i z a t i o n i s v a l i d a l s o f o r t h e h u m a n o p t i c d i s c ( D u k e - E l d e r , 1 9 7 1 ) .
A s t o t h e t o p o g r a p h i c o r g a n i z a t i o n i n d e p t h o f n e r v e f i b r e s i n t h e r e t i n a t h e r e a r e s t i l l c o n f l i c t i n g v i e w s . T h e r e a r e t h r e e p o s s i b i l i t i e s ( F i g . 2 ) . N e r v e fi b r e s fr o m t h e p e r i p h e r a l r e t i n a m a y r u n d e e p i n t h e n e r v e fi b r e l a y e r , a n d fi b r e s fr o m c e n t r a l pa r t s s u p e r f i c i a l l y ( F i g . 2 A ) . T h i s t o p o g r a p h y w a s f o u n d i n r a b b i t s b y S j a a f f & Z e e m a n ( 1 9 2 4 ) a n d b y W o l f f &
P e n m a n ( 1 9 5 0 ) . W o l f f & P e n m a n c o n s i d e r e d t h e e v i d e n c e o v e r w h e l m i n g l y 1 3
m
F i g . 2 . S c h e m a t i c d r a w i n g o f p o s s i b l e t o p o g r a p h i c o r g a n i z a t i o n s i n d e p t h o f r e t i n a l ne r v e f i b r e s . A . F i b r e s f r o m p e r i p h e r a l g a n g l i o n c e l l b o d i e s d e e p , f i b r e s f r o m c e n t r a l ga n g l i o n c e l l b o d i e s s u p e r f i c i a l . B . " P e r i p h e r a l " f i b r e s s u p e r f i c i a l ,
" c e n t r a l " f i b r e s d e e p . C . " P e r i p h e r a l " a n d " c e n t r a l " f i b r e s i n t e r m i n g l e d .
i n f a v o u r o f t h e p e r i p h e r a l r e t i n a l n e r v e f i b r e s l y i n g d e e p i n t h e n e r v e f i b r e l a y e r i n m a n a s i n r a b b i t . C o p p e r ( 1 9 5 5 ) w a s o f t h e o p i n i o n t h a t t h i s i s c o m p a t i b l e w i t h c l i n i c a l f i n d i n g s i n c h o r o i d i t i s .
P o l y a k ( 1 9 5 7 ) s u g g e s t e d t h a t t h e p e r i p h e r a l fi b r e s m a y s t a r t s u p e r f i c i a l l y a n d g r a d u a l l y s i n k d e e p e r a s t h e y a p p r o a c h t h e o p t i c d i s c . G o l d b e r g &
C o u l o m b r e ( 1 9 7 2 ) s h o w e d t h a t i n t h e c h i c k r e t i n a t h e p e r i p h e r a l ne r v e f i b r e s w e r e s i t u a t e d i n t h e m o s t v i t r e a l p o r t i o n o f t h e n e r v e f i b r e l a y e r ( F i g . 2 B ) . R e c e n t l y , H o y t a n d c o - w o r k e r s i n f u n d u s c o p i c n e r v e fi b r e s t u d i e s f o u n d t h a t i n c a s e s w i t h a t r o p h y o f n e r v e f i b r e s f r o m t h e n a s a l h e m i r e t i n a , t h e r e m a i n i n g fi b r e s fr o m t h e d i s t a n t t e m p o r a l r e t i n a s e e m e d t o h a v e a s u p e r f i c i a l co u r s e ( H o y t & K o m m e r e i l , 1 9 7 3 ; H o y t e t a l . , 1 9 7 3 ) . T h e p o s s i b i l i t y o f i n t e r m i n g l i n g o f n e r v e f i b r e s i n t h e r e t i n a w a s s u g g e s t e d b y T r a q u a i r ( 1 9 4 9 ) . T h i s t h e o r y w a s a l s o s u p p o r t e d b y O g d e n ( 1 9 7 4 ) , w h o s h o w e d b y a u t o r a d i o g r a p h y t h a t n e r v e fi b r e s o f R h e s u s m o n k e y s i n t e r m i n g l e fr e e l y a l o n g t h e i n t r a r e t i n a l c o u r s e o f a n a r c u a t e b u n d l e ( F i g . 2 C ) . P o s i t i v e p r o o f s o f t h e t o p o g r a p h i c o r g a n i z a t i o n o f t h e h u m a n r e t i n a l n e r v e f i b r e l a y e r a r e s t i l l la c k i n g .
14
S o - c a l l e d a c c e s s o r y n e r v e f i b r e b u n d l e s a n d a x o n s s i t u a t e d b e t w e e n th e n e r v e f i b r e l a y e r a n d t h e g a n g l i o n c e l l l a y e r i n t h e a r c u a t e a r e a s w e r e d e s c r i b e d b y V r a b e c ( 1 9 6 6 ) . T h e s e f i b r e s h a d n o t a n a r c u a t e b u t a r a d i a l c o u r s e . A c c o r d i n g t o V r a b e c , t h e y w e r e p r o b a b l y p r i m o r d i a l ax o n s f r o m g a n g l i o n c e l l s d i f f e r e n t i a t i n g a t t h e s a m e t i m e a s t h e a x o n s o f t h e c e n t r a l a r e a o r l a t e r .
B u n d l e s o f a x o n s h a v e b e e n fo u n d i n t h e t u n i c a m e d i a o f l a r g e b l o o d v e s s e l s i n t h e h u m a n n e r v e fi b r e l a y e r ( W a k u i e t a l . , 1 9 6 8 ) . I n d i f f e r e n t a n i m a l e y e s ( r a b b i t , d o g , c a t , s h e e p a n d mo n k e y ) a x o n s h a v e b e e n f o u n d t e r m i n a t i n g w i t h p e c u l i a r e n d - b u l b fo r m a t i o n s o n t h e v e s s e l w a l l s ( l y o d a , 1 9 6 9 ; M a t s u y a m a , 1 9 7 3 ) . I t h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t t h e s e fi b r e s m a y b e c e n t r i f u g a l n e r v e fi b r e s . T h e r e i s s o m e e v i d e n c e f o r s u c h f i b r e s i n t h e d o g a n d t h e c a t ( H a s c k e , 1 9 6 3 ; B r o o k e e t a l . , 1 9 6 5 ) . N o b a c k & M e t t l e r ( 1 9 7 3 ) h a v e s h o w n i n t h e R h e s u s m o n k e y t h a t t h e r e m a y e x i s t ce n t r i f u g a l n e r v e f i b r e s fr o m t h e c o l l i c u l u s s u p e r i o r t o t h e r e t i n a . W o l t e r ( 1 9 5 6 a ) h a s s u g g e s t e d t h a t s i n g l e a p p a r e n t l y n o r m a l n e r v e f i b r e s i n t h e h u m a n o p t i c n e r v e , f o u n d s e v e r a l ye a r s a f t e r e n u c l e a t i o n , m a y b e c e n t r i f u g a l n e r v e f i b r e s . I n m a n , t h e e x i s t e n c e o f s u c h c e n t r i f u g a l n e r v e fi b r e s h a s n o t b e e n c o n f i r m e d , h o w e v e r .
M i c r o s t r u c t u r e o f t h e n e r v e f i b r e l a y e r . T h e n e r v e fi b r e l a y e r o f t h e h u m a n r e t i n a co n t a i n s g a n g l i o n ce l l a x o n s , g l i a l c e l l s , M i l l i e r c e l l p r o c e s s e s a n d a w e l l d e v e l o p e d v a s c u l a r s y s t e m ( H o g a n e t a l . , 1 9 7 1 ) . T h e n e r v e f i b r e l a y e r i s t h i c k e s t a r o u n d t h e m a r g i n s o f t h e o p t i c n e r v e h e a d . A t t h e u p p e r a n d l o w e r n a s a l m a r g i n s i t i s a b o u t 2 0 - 3 0 ^ u m t h i c k , b u t at t h e t e m p o r a l ma r g i n o n l y a b o u t 1 0 ^ u m ( W o l f f , 1 9 6 1 ) . I n t h e r e t i n a l p e r i p h e r y s i n g l e a x o n s t o g e t h e r w i t h s i n g l e g a n g l i o n ce l l bo d i e s c o n s t i t u t e o n e t h i n l a y e r ( v a n B u r e n , 1 9 6 3 b ) - T h e a x o n s a r e u s u a l l y u n m y e l i n a t e d a n d h a v e a d i a m e t e r b e t w e e n 0 . 6 a n d 2 y u m ( V i l l e g a s , 1 9 6 4 ) . S o m e t i m e s s o m e i n t r a r e t i n a l n e r v e f i b r e s m a y b e m e d u l l a t e d . T h e i n c i d e n c e r a n g e s b e t w e e n 0 . 1 a n d 0 . 7 p e r c e n t ( K ö l l i k e r , 1 8 8 5 ; W o l l e n b e r g , 1 8 8 9 ; M a y e r w e g , 1 9 0 3 ; T e r w e l p , 1 9 0 5 ; L o r e n t z e n , 1 9 6 3 ) .
I n t h e a g e d h u m a n r e t i n a a x o n a l e n l a r g e m e n t s h a v e s o m e t i m e s b e e n f o u n d . T h e y p r o b a b l y r e p r e s e n t a n o n - s p e c i f i c n e r v e f i b r e r e a c t i o n ( V r a b e c , 1 9 6 5 a ; V r a b e c , 1 9 6 5 b ; W o l t e r , 1 9 6 8 ) .
M o s t o f t h e n e r v e fi b r e s a r e a r r a n g e d i n b u n d l e s ( K ö l l i k e r , 1 8 5 4 ) . G l i a l p r o c e s s e s f r o m a s t r o c y t e s a n d M ü l l e r c e l l s p e n e t r a t e t h e b u n d l e s a n d s u r r o u n d t h e a x o n s . S o m e p a r t s o f t h e a x o n s m a y h a v e a c l o s e m e m b r a n e c o n t a c t w i t h n e i g h b o u r i n g a x o n s ( V i l l e g a s , 1 9 6 4 ) . T h i s c l o s e c o n t a c t h a s a l s o b e e n f o u n d i n t h e m o n k e y r e t i n a , b u t t h e d i s t a n c e t h a t a p a i r o f c o n -
t i g u o u s a x o n s r e m a i n a p p r o x i m a t e d i s s t i l l u n k n o w n ( C o h e n , 1 9 6 1 ) . C o h e n s u g g e s t s t h a t c l u s t e r s o f a x o n s m a y b e f u n c t i o n a l u n i t s o f s o m e s o r t . T h e r e i s a t e n d e n c y f o r f i b r e s e m e r g i n g fr o m a n y t e r r i t o r y o f t h e r e t i n a t o p r e s e r v e t h e i r r e l a t i v e p o s i t i o n w i t h r e s p e c t t o o t h e r f i b r e s ( P o l y a k , 1 9 4 1 ) . T h e r e i s a l s o a n e x c h a n g e o f a x o n s b e t w e e n a d j a c e n t b u n d l e s ( K ö l l i k e r , 1 8 5 4 ; P o l y a k , 1 9 4 1 ) .
A d j a c e n t b u n d l e s a r e s e p a r a t e d b y p r o c e s s e s f r o m t h e M ü l l e r c e l l s ( S c h w a l b e , 1 8 7 4 ) . T h e M ü l l e r c e l l p r o c e s s e s f o r m f o o t - p l a t e s i n t h e i r v i t r e a l p a r t . E a c h p r o c e s s i s o n t h i s l e v e l a b o u t 4 - 5 ^ u m i n d i a m e t e r a n d t h e y a r e a r r a n g e d i n b u n d l e s o f a b o u t 2 0 - 2 5 ^ u m i n d i a m e t e r ( U g a , 1 9 7 4 ) . T h e s e b u n d l e s o f M ü l l e r c e l l p r o c e s s e s e n c l o s e t h e n e r v e fi b r e b u n d l e s ( F i g . 3 ) . S o m e t i m e s a b u n d l e o f M ü l l e r c e l l p r o c e s s e s m a y d i v e r g e i n t h e m i d d l e o f t h e n e r v e f i b r e l a y e r a n d s o e n c l o s e a b u n d l e o f a x o n s ( U g a , 1 9 7 4 ) .
T h e a s t r o c y t e s o f t h e n e r v e fi b r e l a y e r a r e a s a r u l e b i p o l a r . T h e y a r e s o m e t i m e s c a l l e d l e m n o c y t e s ( W o l t e r , 1 9 5 5 ; H o g a n e t a l . , 1 9 7 1 ) . T o w a r d s t h e o p t i c d i s c t h e o r d i n a r y a s t r o c y t e s b e c o m e fr e q u e n t ( A n d e r s o n , 1 9 7 0 ) , a n d t r a n s i t i o n fo r m s a r e a l s o n u m e r o u s ( H o g a n e t a l . , 1 9 7 1 ) . O t h e r s p e c i a l i z e d g l i a l ce l l s f o u n d i n t h e n e r v e fi b r e l a y e r a r e t h e p e r i v a s c u l a r g l i a l ce l l s a r o u n d t h e r e t i n a l c a p i l l a r i e s ( W o l t e r , 1 9 5 9 ) , a n d t h e m i c r o g l i a l c e l l s ( H o g a n e t a l . , 1 9 7 1 ) .
T h e c a p i l l a r i e s i n t h e n e r v e fi b r e l a y e r a r e s u r r o u n d e d b y p r o c e s s e s f r o m M ü l l e r c e l l s a n d o t h e r g l i a l c e l l s . T h e s e p r o c e s s e s a n d t h e i r c e l l s a r e a l s o i n c l o s e c o n t a c t w i t h t h e a x o n s ( V i l l e g a s , 1 9 6 4 ) . B e s i d e s t h e o r d i n a r y c a p i l l a r i e s t h e r e a r e s p e c i a l ca p i l l a r i e s o c c u p y i n g t h e s u p e r f i c i a l p o r t i o n o f t h e n e r v e f i b r e l a y e r i n t h e p e r i p a p i l l a r y r e t i n a , t h e s o - c a l l e d r a d i a l p e r i p a p i l l a r y c a p i l l a r i e s ( H e n k i n d , 1 9 6 7 ; W i s e e t a l . , 1 9 7 1 ) . R e c e n t l y , U e n o ( 1 9 7 6 ) b y s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y h a s s h o w n t h a t t h e s e c a p i l l a r i e s a r e e x t r e m e l y n u m e r o u s c l o s e t o t h e o p t i c d i s c .
T h e v i t r e a l s u r f a c e o f t h e n e r v e f i b r e l a y e r i s f o r m e d b y t h e fo o t - p l a t e s o f t h e M ü l l e r c e l l s a n d s p e c i a l " e n d o t h e l i u m - l i k e " a s t r o c y t e s ( W o l t e r , 1 9 5 6 b ; G ä r t n e r , 1 9 6 2 ) . T h e a s t r o c y t e s a r e n u m e r o u s c l o s e t o t h e o p t i c d i s c , a n d o n t h e o p t i c d i s c t h e s u r f a c e i s s o l e l y f o r m e d b y a s t r o c y t e s ( A n d e r s o n , 1 9 7 0 ) . V i t r e a l t o t h e g l i a l c e l l s a n d i n t i m a t e l y a t t a c h e d t o t h e s e c e l l s i s a b a s e m e n t me m b r a n e ( F i n e & Z i m m e r m a n , 1 9 6 2 ; G ä r t n e r , 1 9 6 2 ) . V i t r e a l t o t h e b a s e m e n t me m b r a n e i s a n o t h e r l a y e r w i t h fi b r i l s . T h e b a s e m e n t me m b r a n e a n d t h e fi b r i l la y e r c o n s t i t u t e t h e i n t e r n a l l i m i t i n g m e m b r a n e , 2 - 3 / u m i n t h i c k n e s s ( G a r t n e r , 1 9 6 2 ) .
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F i g . 3 . S c h e m a t i c d r a w i n g o f r e l a t i o n s h i p b e t w e e n n e r v e f i b r e b u n d l e s a n d b u n d l e s o f M ü l l e r c e l l p r o c e s s e s . 1 . N e r v e f i b r e b u n d l e . 2 . B u n d l e o f M ü l l e r c e l l p r o c e s s e s . 3 . G a n g l i o n c e l l l a y e r . 4 . I n t e r n a l l i m i t i n g m e m b r a n e . 5 . V i t r e o u s b o d y . 6 . D e e p e r p a r t s o f t h e r e t i n a . 7 . B l o o d v e s s e l .
F u n d u s c o p i c a p p e a r a n c e o f t h e n o r m a l r e t i n a l n e r v e f i b r e l a y e r .
D u r i n g t h e e a r l y o p h t h a l m o s c o p y e r a t e c h n i c a l l im i t a t i o n s m a d e v i s u a l i z a t i o n o f t h e r e t i n a l n e r v e f i b r e l a y e r d i f f i c u l t ( L i e b r e i c h , 1 8 6 9 ) . I n 1 9 1 3 Y o g t , d u r i n g s t u d i e s o f t h e m a c u l a r p i g m e n t i n v i v o , n o t i c e d t h a t t h e n e r v e f i b r e p a t t e r n w a s e n h a n c e d b y r e d - f r e e l i g h t in o p h t h a l m o s c o p y . V o g t r e p o r t e d t h a t t h e n e r v e fi b r e l a y e r a p p e a r e d a s l i g h t a n d d a r k l i n e a r r e f l e x e s s o m e t i m e s i n t e r w e a v i n g w i t h ea c h o t h e r . T h e n e r v e fi b r e p a t t e r n w a s v i s i b l e i n p a t i e n t s o f a l l a g e s . N e r v e f i b r e s p e r p e n d i c u l a r t o a s m a l l v e s s e l c o u l d b e s e e n a s f i n e l i n e s s u p e r f i c i a l t o t h e v e s s e l . I n t h i s e a r l y
r e p o r t , V o g t s i m p l y s t a t e d t h a t t h e n e r v e fi b r e s h a d th e s a m e d i r e c t i o n a s t h e r e t i n a l v e s s e l s . V o g t ' s o r i g i n a l r e p o r t w a s f o l l o w e d b y m o r e e x t e n s i v e s t u d i e s w i t h r e d - f r e e o p h t h a l m o s c o p y o f t h e r e t i n a l n e r v e f i b r e l a y e r i n n o r m a l a n d p a t h o l o g i c a l c o n d i t i o n s ( V o g t , 1 9 1 7 ; A f f o l t e r , 1 9 1 7 ; V o g t , 1 9 2 1 ; V o g t , 1 9 2 5 ) . A c c o r d i n g t o t h e s e r e p o r t s , t h e n o r m a l n e r v e f i b r e p a t t e r n w a s b e s t s e e n i n y o u n g i n d i v i d u a l s a n d i n d a r k l y p i g m e n t e d e y e s . S o m e t i m e s r e f l e x e s f r o m t h e i n t e r n a l l i m i t i n g m e m b r a n e w e r e d i s t u r b i n g , e s p e c i a l l y i n y o u n g p e r s o n s . T h e s e s u p e r f i c i a l r e f l e x e s h a d b e e n t h o r o u g h l y s t u d i e d b y D i m m e r ( 1 8 9 1 ) . V o g t n o t e d t h a t t h e s e r e f l e x e s w e r e m o r e
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