Purpose: To study hemodynamics in the optic nerve head (ONH) in animals and humans using laser Doppler flowmetry (LDF) during physiological stimuli such as flicker light stimulation, variations of the breathing gas (O ₂ ) concentration, and systemic mean perfusion pressure (PP _m ) variations.

Methods: LDF is based on the Doppler effect according to which the frequency of the light scattered by a moving particle (i.e., red blood cells in the vessels) is shifted in frequency compared to that of the incident light. The laser light scattered from the tissue and the red blood cells (RBCs) is collected by an optical fiber and fed to photodetector. NeXT computer analysis provides relative measurements of the Vel _ONH which expresses the mean velocity of the RBCs, the Vol _ONH representing the number of RBCs and the F _ONH an expression of the flux of RBCs in the volume sampled by the laser. Modifications of the LDF parameters during physiological stimuli such as modifications of breathing gas (O ₂ , CO ₂ ), flicker light stimulation, and variations in the perfusion pressure were studied.

Results: The results of these studies demonstrated for the first time a dynamic coupling of blood flow to function and metabolism in the ONH, mediated by an increase in potassium and nitric oxide release. In addition the results of these studies showed that the ONH blood remains constant during variations of the perfusion pressure (PP _m ) induced by an increase in the intraocular pressure or an increase of the systemic blood pressure by isometric exercise. These results confirm an autoregulation in the ONH blood flow in animals and humans.

Conclusion: LDF is a powerful technique for investigating changes in blood flow in the ONH of anesthetized animals and humans, induced by physiological stimuli involving the breathing of various gases, neuronal stimulation, and variations in the perfusion pressure. This highly sensitive and reproducible technique opens new avenues in the elucidation of blood flow regulation mechanisms in the ONH.

Objectif : Appliquer la méthode de fluxmétrie à Laser Doppler (FLD) pour mesurer les modifications du débit sanguin de la tête du nerf optique (TNO) lors de divers stimuli physiologiques, aussi bien dans le cadre de l'expérimentation animale que chez l'être humain.

Méthodes : La FLD est basée sur l'effet Doppler qui exprime le décalage de fréquence qu'un rayon laser subit lorsqu'il est diffusé par une particule en mouvement comme, par exemple, un globule rouge (GR) se déplaçant dans les vaisseaux sanguins. La FLD permet de déterminer les paramètres hémodynamiques suivants : la Vel _TNO qui exprime la vélocité moyenne des GR, le Vol _TNO qui représente le nombre des GR, ainsi que le F _TNO , le flux des GR dans la région d'échantillonage. Les modifications de ces paramètres induites par des stimuli physiologiques, tels que la respiration de gaz de différentes concentrations en O ₂ et CO ₂ , l'augmentation de l'activité neuronale due à une stimulation lumineuse, ou par l'administration d'agents pharmacologiques, peuvent ainsi être étudiées.

Résultats : Les études ont démontré pour la première fois un couplage entre le flux sanguin et le métabolisme de la TNO. Les médiateurs potentiels du couplage neuro-vasculaire lors d'une stimulation lumineuse sont les ions de potassium (K ⁺ ) et le monoxide d'azote (NO). Par ailleurs, le débit sanguin dans la TNO reste constant lors des variations de la pression de perfusion oculaire moyenne (PP _m ) induites par l'exercice isométrique (augmentation de la PP _m ), ou par l'augmentation de la pression intraoculaire (diminution de la PP _m ).

Conclusion : La technique est très sensible et reproductible, avec une sensibilité de l'ordre de 10 % pour un groupe de 12 sujets. La latence de la réponse très courte de la méthode permet de mettre en évidence des variations rapides du flux dans la TNO, comme celles qui ont lieu au cours du cycle cardiaque ou de l'activité neuronale, ou celles induites par des variations de PP _m .