Sensory SystemsSensory SystemsСенсорные системы0235-00923034-5936The Russian Academy of Sciences67578110.31857/S0235009224020027CUXUJAОБЗОРЫReview ArticleClinical physiology of the central parts of the visual systemКлиническая физиология центральных отделов зрительной системыSerovaN. K.СероваН. К.
Russian Federation
nserova@nsi.ruN.N. Burdenko National Scientific and Practical Center for Neurosurgery of the Ministry of Healthcare of the Russian FederationНациональный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко Министерства здравоохранения Российской Федерации01082024382283428022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0235-0092/article/view/675781

The article is a review of literature related to anatomy and function of the central visual pathways from the optic nerves, chiasm, optic tracts, lateral genicular body to the higher cortical centers. The focus is on the presenting clinical syndromes and subsequent lesion localization.

In this review the evidence for retrograde trans-synaptic degeneration following acquired post-geniculate human visual pathway damage are discussed and proved by optical coherence tomography data. It has been shown that knowledge of the anatomy and functions of the central parts of the visual system allows to determine both the topic of the pathological process in the brain, and to evaluate the results of surgical and radiation treatment.

Статья представляет собой обзор литературы, посвященный структуре и функции центральных отделов зрительной системы, начиная от переднего зрительного пути: зрительных нервов, хиазмы, зрительных трактов, наружного коленчатого тела, и далее – зрительной лучистости и зрительной коры, в преломлении клинических проявлений поражения этих образований. Представлены синдромы поражения центральных отделов зрительной системы в зависимости от уровня ее поражения. Приводятся доказательства возможного развития приобретенной нисходящей (ретроградной) транссинаптической дегенерации зрительного волокна по данным оптической когерентной томографии. Показано, что владение знанием анатомии, функции центральных отделов зрительной системы позволяет не только определить топику патологического процесса в головном мозге, но и оценить результаты хирургического и лучевого лечения пациентов.

visual systemdefeatsyndromeзрительная системасиндромпоражениеBajandas F.J., McBeath J.B., Smith J.L. Congenital homonymous hemianopia. Am. J. Ophthalmol. 1976. V. 82(3). P. 498–500. https://doi.org/10.1016/0002-9394(76)90502-xВит В.В. Строение зрительной системы человека. Одесса: Астропринт, 2003. 655 с.Ebeling U. Reulen H. Neurosurgical topography of the optic radiation in the temporal lobe. Acta Neurochir. 1988. V. 92 (1-4). P. 29–36. https://doi.org/10.1007/BF01401969Елисеева Н.М. Спектральная оптическая когерентная томография при поражении различных участков зрительного пути. Материалы ХХ научно-практической нейроофтальмологической конференции. М., 2020. C. 9–11.Eliseeva N.M. Spektralinay opticheskay kogerentnay tomografiy pri porazenii razlichnuch uchastkov zritelinogo puti [Spectral optical coherence tomography in lesions of various parts of the visual pathway]. Materialy XX nauchno-prakticheskoj nejrooftal’mologicheskoj konferencii. Moscow. 2020. P. 9–11 (in Russia).Елисеева Н.М., Пицхелаури Д.И., Серова Н.К. и др. Нарушение поля зрения после операций по поводу височной эпилепсии, обусловленной склерозом гиппокампа. Вопросы нейрохирургии. 2019. Т. 83. № 5. С. 14–20.Eliseeva N.M., Pitskhelauri D.I., Serova N.K. Naruschenie poly zreniy posle operachii po povodu visochnoi epilepsii, obuslovlennoi sklerozom gippokampa. [Disturbance of the visual field after surgery for temporal lobe epilepsy due to hippocampal sclerosis]. Voprosy Neirokhirurgii [Neurosurgery issues]. 2019. V. 83(5). P. 14–20 (in Russia).Елисеева Н.М., Серова Н.К., Еричев В.П., Панюшкина Л.А. Структурные изменения сетчатки и зрительного нерва при поражении центрального неврона зрительного пути. Вестник офтальмологии. 2017. Т. 133. № 4. С. 25–30.Eliseeva N.M., Serova N.K., Erichev V.P., Panyushkina L.A. Strukturnue izmeneniy setchatki i zritelynogo nerva pri porazenii centralynogo nevrona zritelinogo puti [Structural changes in the retina and optic nerve in lesions of the central neuron of the optic pathway]. Vestnik ophthalmologii [Bulletin of Ophthalmology]. 2017. V. 133(4). P. 25–30 (in Russia).Елисеева Н.М., Серова Н.К., Пицхелаури Д.И. Вопросы нейрохирургии. 2021. Т. 85. № 6. С. 92–96.Eliseeva N.M., Serova N.K., Pitskhelauri D.I. Retrograde degeneration of the optic pathway. Voprosy Neirokhirurgii. 2021. V. 85(6). P. 92–96 (in Russia).Кушель Ю.В. Сафронова Е.И., Дёмин М.О. Актуальность keyhole-доступов в хирургии гигантских опухолей основания головного мозга. Теоретическое обоснование на примере чрезбровного супраорбитального доступа. Вопросы нейрохирургии. 2022. Т. 86. № 5. С. 46–55.Gutzwiller E., Cabrilo I., Radovanovich I. Intraoperative monitoring with visual evoked potentials for brain surgeries. J. Neurosurg. 2018. V. 130(2). P. 654–660. https://doi.org/10.3171/2017.8.JNS171168Маряшев С.А., Огурцова А.А., Домбаанай Б.С. и др. Интраоперационная регистрация корковых зрительных вызванных потециалов при удалении глиомы затылочной доли. Клиническое наблюдение и обзор литературы. Вопросы нейрохирургии. 2020. Т. 84. № 6. С. 93–99.Horton J.C., Hoyt W.F. The representation of the visual field in human striate cortex. A revision of the classic Holmes map. Arch Ophthalmol. 1991. V. 109(6). P. 816–824. https://doi.org/10.1001/archopht.1991.01080060080030Мосин И.М., Неудахина Е.А., Славинская Н.В. Гомонимная гемианопическая гипоплазия зрительного нерва у детей. Материалы IX научно-практической нейроофтальмологической конференции. М., 2007. С. 54–65.Hoyt W., Rios-Montenegro E., Behrens M. Homonymous hemioptic hypoplasia: Fundoscopic features in standard and red-free illumination in three patients with congenital hemiplegia. Br. J. Ophthalmol. 1972. V. 56(7). P. 537–545. https://doi.org/10.1136/bjo.56.7.537Серова Н.К. Синдромы поражения зрительного анализатора: нейрохирургические аспекты. Клиническая нейроофтальмология. Под ред. Н.К. Серовой. Тверь, 2011. 343 с.Hubel D. Eye, brain and vision. Moscow: MIR, 1990. 239 p. (in Russia).Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. М.: МИР, 1990. 239 с.Bajandas F.J., McBeath J.B., Smith J.L. Congenital homonymous hemianopia. Am. J. Ophthalmol. 1976. V. 82. № 3. P. 498–500. https://doi.org/10.1016/0002-9394(76)90502-xEbeling U., Reulen H. Neurosurgical topography of the optic radiation in the tempo-ral lobe. Acta Neurochir. 1988. V. 92. № 1-4. P. 29–36. https://doi.org/10.1007/BF01401969Gutzwiller E., Cabrilo I., Radovanovich I. Intraoperative monitoring with visual evoked potentials for brain surgeries. J. Neurosurg. 2018. V. 130. № 2. P. 654–660. https://doi.org/10.3171/2017.8.JNS171168Horton J.C., Hoyt W.F. The representation of the visual field in human striate cortex. A revision of the classic Holmes map. Arch Ophthalmol. 1991. V. 109. № 6. P. 816–824. https://doi.org/10.1001/archopht.1991.01080060080030Hoyt W., Rios-Montenegro E., Behrens M. Homonymous hemioptic hypoplasia: Fundoscopic features in standard and red-free illumination in three patients with congenital hemiplegia. Br. J. Ophthalmol. 1972. V. 56. № 7. P. 537–545. https://doi.org/10.1136/bjo.56.7.537Jindahra P., Petrie A., Plant G. The time course of retrograde trans-synaptic degeneration following occipital lobe damage in humans. Brain. 2012. V. 135. № 2. P. 534–541. https://doi.org/10.1093/brain/awr324Jindahra P., Petrie A., Plant G. Retrograde trans-synaptic retinal ganglion cell loss identified by optical coherence tomography. Brain. 2009. V. 132. № 3. P. 628–634. https://doi.org/10.1093/brain/awp001Kamada K., Todo T., Morita A. Functional monitoring for visual pathway using real-time visual evoked potentials and optic-radiation tractography. Neurosurgery. 2005. V. 57. № 1. P. 121–127. https://doi.org/10.1227/01.neu.0000163526.60240.b6Keller J., Sánchez-Dalmau B.F., Villoslada P. Lesions in the posterior visual pathway promote trans-synaptic degeneration of retinal ganglion cells. PLoS One. 2014. V. 9. № 5. P. e97444. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0097444Kline L.B. Anatomy and physiology of the optic tracts and lateral geniculate nucleus. In: Walsh & Hoyt Neuroophthalmology. Eds 5 by N. Miller, N. Newman. The Williams&Wilkins Baltimore. 1998. V. 1. № 5. P. 101–120.Livingston C.A., Mustari M.J. The anatomical organization of the macaque pregeniculate complex. Brain Res. 2000. V. 876. № 1-2. P. 166–179. https://doi.org/10.1016/s0006-8993(00)02647-0McFadzean R., Brosnahan D., Hadley D., Mutlukan E. Representation of the visual field in the occipital striate cortex. Br. J. Ophthalmol. 1994. V. 78. № 3. P. 185–190. https://doi.org/10.1136/bjo.78.3.185Meier P.G., Maeder P., Kardon R.H., Borruat F. Homonymous ganglion cell layer thinning after isolated occipital lesion: macular OCT demonstrates transsynaptic retrograde retinal degeneration. J. Neuro-Ophthalmol. 2015. V. 35. № 2. P. 112–116. https://doi.org/10.1097/WNO.0000000000000182Murray M.M., Thelen A., Thut G. The multisensory function of the human primary visual cortex. Neuropsychologia. 2016. V. 83. P. 161–169. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2015.08.011Ota T., Kawai K., Kamada J. Intraoperative monitoring of cortically recorded visual response for posterior visual pathway. J. Neurosurg. 2010. V. 112. № 2. P. 285–294. https://doi.org/10.3171/2009.6.JNS081272Pasupathy A., Connor C.E. Shape representation in area V4: position-specific tuning for boundary conformation. J. Neurophys Sci. 2001. V. 86. № 5. P. 2505–2519. https://doi.org/10.1152/jn.2001.86.5.2505Rizzo J.F. Embryology, Anatomy, and Physiology of the Afferent Visual Pathway. In: Walsh & Hoyt’s Clinical Neuro-Ophthalmology. 6th ed. by N. Miller, N. Newman. Lippincott Williams & Wilkins Copyright. 2005. V.I. Sec. I. P. 4–82.Tong F. Primary visual cortex and visual awareness. Nat. Rev. Neurosci. 2003. V. 4. № 3. P. 219–229. https://doi.org/10.1038/nrn1055Tong F. Primary visual cortex and visual awareness. Nat Rev Neurosci. 2003. V. 4. № 3. P. 219–229. https://doi.org/10.1038/nrn1055Wall M. Optic radiations and occipital cortex. In: Walsh & Hoyt Neuroophthalmolog. Ed. 5 by N. Miller, N. Newman. Williams & Wilkins Baltimore.1998. V.1. № 6. P. 121–151.Wall M. Optic radiations and occipital cortex. In: Walsh & Hoyt Neuroophthalmolog. Ed. 5 by N. Miller, N. Newman. Williams & Wilkins Baltimore.1998. V. 1. № 6. P. 121–151.Zhaoping Li. A new framework for understanding vision from the perspective of the primary visual cortex. Curr Opin Neurobiol. 2019. V. 58. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.conb.2019.06.001