Longitudinal effects of an optic nerve injury on visual behaviour

Abstract

Une maladie ou un traumatisme du système visuel peut avoir des conséquences à long terme sur la vision. Cependant, des études récentes ont examiné la plasticité cérébrale comme moyen de restaurer une vision fonctionnelle malgré les dommages. Pour mieux comprendre l'implication de la plasticité et de la réorganisation neuronale suite à un déficit, ce mémoire étudie la récupération spontanée des fonctions visuelles par des tests comportementaux chez la souris. L’écrasement partiel du nerf optique (pONC), permettant une vision résiduelle, a été induit selon deux intensités. Les tests comportementaux des fonctions visuelles incluaient le réflexe optomoteur, qui mesure le réflexe du suivi visuel de la souris en réponse à un réseau sinusoïdal, ainsi que le test de la falaise visuelle qui évalue la perception de profondeur. Ces tests ont été effectués une fois avant le pONC, puis à plusieurs moments jusqu'à 28 jours post-opération. La survie des cellules ganglionnaires rétiniennes donnant naissance au nerf optique a ensuite été quantifiée. Les résultats ont montré qu’un pONC de haute intensité entraînait une cécité et une perte de la perception de profondeur, sans amélioration dans les 28 jours suivants, tandis qu’un pONC de faible intensité permettait une récupération partielle des deux paramètres. La perte des cellules rétiniennes était plus forte pour le pONC de haute intensité, surtout dans les régions proximales. Ces résultats montrent une récupération spontanée des fonctions visuelles, à part si le dommage cellulaire est trop important.

Disease or trauma to the visual system can cause long-term damage and severe visual deficits. However, recent research has turned to neural plasticity as a means to recover functional vision despite anatomical damage. To understand the involvement of neural plasticity and reorganization following a deficit, the present thesis investigated the spontaneous recovery of visual functions over time using behavioural tests in mice. Specifically, a partial optic nerve crush (pONC) was induced with two injury intensities, while still allowing for residual vision from surviving retinal cells. Behavioural assessments of visual functions included the optomotor reflex test, which measured the mouse’s tracking reflex in response to moving sinusoidal gratings, while the visual cliff test evaluated depth avoidance behaviour by simulating a cliff to observe the animal’s perception of depth. The tests were performed once before the injury, then at multiple time points up to 28 days. Retinal ganglion cell survival was subsequently quantified. Results showed that the high-intensity pONC led to a complete loss of visual acuity and depth avoidance, with no improvement in the following 28 days, whereas the low-intensity pONC showed a partial recovery. There were fewer surviving cells after the high-intensity pONC, especially in proximal regions. These results show evidence of spontaneous recovery of visual functions, but only with a certain amount of cell survival.