Abstract fMRI studies in macular degeneration (MD) and retinitis pigmentosa (RP) demonstrated that responses in the lesion projection zones (LPZ) of V1 are task related, indicating significant limits of bottom-up visual system plasticity in MD and RP. In advanced glaucoma (GL), a prevalent eye disease and leading cause of blindness, the scope of visual system plasticity is currently unknown. We performed 3T fMRI in patients with extensive visual field defects due to GL (n=5), RP (n=2) and healthy controls (n=7; with simulated defects). Participants viewed contrast patterns drifting in 8 directions alternating with uniform gray and performed 3 tasks: (1) passive viewing (PV), (2) one-back task (OBT) and (3) fixation-dot task (FDT). During PV, they passively viewed the stimulus with central fixation, during OBT they reported the succession of the same two motion directions, and during FDT a change in the fixation color. In GL, LPZ responses of the early visual cortex (V1, V2 and V3) shifted from negative during PV to positive for OBT [p (corrected): V1(0.006); V2(0.04); V3(0.008)], while they were negative in the controls’ simulated LPZ for all stimulation conditions. For RP a similar pattern as for GL was observed. Consequently, activity in the de-afferented visual cortex in glaucoma is, similar to MD and RP, task-related. In conclusion, the lack of bottom-up plasticity appears to be a general feature of the human visual system. These insights are of importance for the development of treatment and rehabilitation schemes in glaucoma. Highlights Functional dynamics of early visual cortex LPZ depend on task demands in glaucoma Brain activity in deprived visual cortex suggests absence of large-scale remapping Limited scope of bottom-up plasticity is a general feature of human visual system Visual system stability and plasticity is of relevance for therapeutic advances

Abstract Purpose To test the feasibility of simultaneous steady-state pattern electroretinogram (PERG) and intraocular pressure (IOP) measurements with an IOP sensor and to test a model for IOP manipulation during lateral decubitus positioning (LDP) and its impact on the PERG. Design A prospective, observational study. Methods 15 healthy controls and 15 treated glaucoma patients participated in the study. 8 patients had an intraocular IOP sensor (eyemate-IO ® , Implandata Ophthalmic Products GmbH) in the right eye (GLA IMP ) and 7 had no sensor and with glaucoma in the left eye. (1) We tested the feasibility of simultaneous IOP and PERG recordings by comparing PERGs with and without simultaneous IOP-read out in GLA IMP . (2) All participants were positioned in the following order: sitting1 (S1), right LDP (LD R ), sitting2 (S2), left LDP (LD L ) and sitting3 (S3). For each position, PERG amplitudes and IOP were determined with rebound tonometry (Icare® TA01i) in all participants without the IOP sensor. Results Electromagnetic intrusions of IOP sensor readout onto steady-state PERG-recordings had, due to different frequency ranges, no relevant effect on PERG amplitudes. IOP and PERG measures were affected by LDP, e.g., IOP was increased during LD R vs S1 in the lower eyes of GLA IMP and controls (P < 0.001 and P < 0.05, respectively) and PERG amplitude was decreased (P < 0.05 and P < 0.01, respectively). Conclusions During LDP, IOP and PERG measurements changed more in the lower eye. IOP changes induced by LDP may be a model for studying the interaction of IOP and ganglion cell function.

Abstract Aims Impaired vision is an additional risk factor in elderly for falls. We investigated the hypothesis that treadmill (TM) walking affects visual function in both healthy elderly and those with early-moderate visual dysfunction due to glaucoma. Methods Thirty healthy controls (HC) aged 64–83 years and 18 glaucoma patients (GLA) aged 62–82 years participated in this cross-sectional study. The impact of TM-walking on visual function was assessed binocularly for (i) best-corrected visual acuity (BCVA) with and without crowding effect, (ii) contrast sensitivity (CS), and (iii) and visual field (mean deviation, VF-MD). Visual function was tested while participants were standing or during TM-walking for 2 speed conditions: (i) fast walking at their preferred speed and (ii) walking at a fixed speed of 3.5 km/h. Results GLA, most with early-moderate VF loss, performed equally well as HC. Independent of GROUP, an impact of SPEED on visual functions was statistically evident with large statistical effect size for (i) both types of BCVA with a mean loss of 0.02–0.05 logMAR (η 2 = 0.41) and (ii) VF-MD with mean loss of 1 dB (η 2 = 0.70), but not for CS. Conclusions Here, we introduce a paradigm for the assessment of visual function during walking. We provide proof-of-concept that our approach allows for the identification of walking induced visual function loss, i.e., a deterioration of BCVA and VF-sensitivity during TM-walking in both groups. It is therefore of promise for the investigation of the relation of vision impairment and mobility, ultimately the increased frequency of falls in advanced glaucoma.

Abstract In order to determine the effect of nystagmus on objective visual acuity (VA) estimates, we compared subjective (VA psych ) and objective (VEP, VA VEP ) VA estimates in participants with nystagmus. For this purpose, 20 participants with nystagmus (NY) caused by idiopathic infantile nystagmus, albinism, achiasma or acquired nystagmus were recruited in this study. Estimates of BCVA (best corrected visual acuity) were determined psychophysically (VA psych ; FrACT, Freiburg visual acuity test) and electrophysiologically (VA VEP ; EP2000) according to ISCEV (International Society of Clinical Electrophysiology of Vision) guidelines. For each participant the eye with the stronger fixation instability [Nidek microperimeter (MP-1), Nidek Instruments] was included for further analysis. VA psych vs VA VEP were compared via paired t-tests and the correlation of the difference between VA psych and VA VEP (∆VA) vs the degree of fixation instability was tested with Pearson correlation (r). We found VA VEP to be better than VA psych [by 0.12 Logarithm of the Minimum Angle of Resolution (logMAR); mean ± standard error (SE) of VA VEP vs VA psych : 0.176 ± 0.06 vs. 0.299 ± 0.06, P = 0.017] and ∆VA to be correlated linearly with the degree of fixation instability (r 2 = 0.21,p = 0.048). In conclusion, on average we report a small VA overestimation, around 1 line, for VA VEP compared to VA psych in NY. This overestimation depended on the magnitude of the fixation instability. As a rule of thumb, a reduction of the fixation probability in the central 4° from 100 to 50% leads on average to a VA VEP overestimation of around 0.25 logMAR, i.e. 2.5 lines.

Crowding is the inability to distinguish objects in the periphery in the presence of clutter. Previous studies showed that crowding is elevated in patients with glaucoma. This could serve as an indicator of the functional visual performance of patients with glaucoma but at present appears too time-consuming and attentionally demanding. We examined visual crowding in individuals with preperimetric glaucoma to compare the potential effectiveness of eye movement-based and manual response paradigms.