Il fenomeno di Pulfrich è un fenomeno neuro-oftalmologico in cui, a causa di una differenza nel tempo di trasmissione del segnale da ciascun occhio alla corteccia visiva, un oggetto in movimento su un piano bidimensionale viene percepito come un movimento tridimensionale con profondità.
Nel 1922, lo specialista in stereoscopia Carl Pulfrich lo descrisse per la prima volta e lo chiamò “effetto stereo”. In seguito divenne ampiamente noto come “effetto Pulfrich” (Lanska et al., 2015) [1].
Classicamente viene riportato nella neurite ottica demielinizzante (tipicamente associata alla sclerosi multipla), ma si osserva anche in altre malattie oculari come la cataratta monolaterale. È stato inoltre applicato a media che inducono effetti visivi 3D da immagini 2D, come gli occhiali 3D.
QIn quali situazioni ci si accorge più spesso del fenomeno di Pulfrich?
A
È più facile notarlo in situazioni in cui si seguono oggetti in movimento, come nello sport o alla guida. Nella dimostrazione classica, un pendolo che oscilla da un lato all’altro sembra muoversi descrivendo un cerchio. Se nella vita quotidiana si avverte disagio nella percezione del movimento, questo può essere un indizio per sospettare il fenomeno.
Percezione stereoscopica errata di oggetti in movimento: un oggetto che si muove su un unico piano viene percepito come se avesse profondità. Tipicamente appare come un movimento ellittico o circolare.
Movimento circolare del pendolo: un pendolo che oscilla da sinistra a destra sembra descrivere un cerchio. È il classico sintomo soggettivo del fenomeno di Pulfrich.
Difficoltà nella vita quotidiana: può causare problemi in situazioni che richiedono di seguire con precisione oggetti in movimento, come nello sport o nella guida.
Test del pendolo: si fa oscillare un pendolo su un unico piano e si verifica se viene percepito come un movimento circolare. È il metodo di esame clinico più classico.
Test del filtro ND: si applica un filtro ND sull’occhio non affetto (o meno grave) e si verifica se l’effetto Pulfrich viene neutralizzato. Viene utilizzato anche per la valutazione quantitativa. Riducendo l’illuminazione retinica di un occhio a 1/10, si produce un ritardo del segnale di circa 15 millisecondi.
Potenziali evocati visivi (VEP): si presentano stimoli visivi a ciascun occhio e si misurano i potenziali evocati nella corteccia visiva. Quantificando la differenza di velocità di conduzione tra i due occhi, è possibile valutare oggettivamente la funzione della via ottica. Sono stati riportati casi in cui, a seguito di anomalie nella percezione del movimento durante lo sport, il VEP ha rivelato un prolungamento della latenza P100 nel nervo ottico destro, confermando alterazioni demielinizzanti (O’Doherty et al., 2007) [5].
Meccanismo: un attacco infiammatorio autoimmune danneggia gli oligodendrociti che mielinizzano il nervo ottico. La funzione principale della mielina è aumentare la velocità di conduzione elettrica lungo l’assone; la demielinizzazione unilaterale provoca una differenza di velocità di conduzione tra i due occhi.
Cataratta unilaterale
Malattie causali: cataratta unilaterale (specialmente quando l’occhio controlaterale è pseudofachico).
Meccanismo: l’opacità del cristallino riduce l’illuminazione retinica dell’occhio affetto, causando un ritardo nella trasmissione del segnale. In uno studio su 29 soggetti con cataratta unilaterale e occhio pseudofachico controlaterale, l’effetto Pulfrich è stato confermato utilizzando un pendolo di immagini computerizzate e si è risolto dopo l’intervento di cataratta (Scotcher et al., 1997) [3].
Inoltre, anche nei soggetti sani, il fenomeno di Pulfrich può essere riprodotto artificialmente applicando un filtro ND sull’occhio non affetto. Riducendo l’illuminazione retinica di un occhio a 1/10 si produce un ritardo di circa 15 millisecondi.
QEsistono altre malattie oltre alla sclerosi multipla che possono causare il fenomeno di Pulfrich?
A
È stato riportato anche nella cataratta monoculare. Qualsiasi malattia che provochi un ritardo della conduzione afferente unilaterale può esserne la causa. È importante identificare la malattia di base, poiché la strategia terapeutica differisce notevolmente a seconda che si tratti di una malattia demielinizzante o di una cataratta.
La diagnosi del fenomeno di Pulfrich combina esami clinici ed elettrofisiologici. L’identificazione della malattia di base è essenziale per determinare la strategia terapeutica.
Di seguito sono riportate le caratteristiche dei principali metodi di esame.
Metodo di esame
Principali usi
Test del pendolo
Verifica della percezione errata tridimensionale di oggetti in movimento
Test del filtro ND
Neutralizzazione e valutazione quantitativa dell’effetto
Quantificazione della differenza del tempo di conduzione interoculare
Test del pendolo: far osservare al paziente un pendolo che oscilla su un unico piano e verificare se viene percepito come un movimento ellittico o circolare. È il test clinico più classico e semplice.
Test del filtro ND: applicare un filtro ND sull’occhio non affetto o meno grave e verificare se l’effetto Pulfrich scompare o si riduce. Variando la densità del filtro è possibile una valutazione quantitativa.
Potenziali evocati visivi (PEV): misurare i potenziali evocati dopo stimoli flash o pattern per ciascun occhio. Consente una valutazione oggettiva e quantitativa della velocità di conduzione delle vie ottiche, mostrando numericamente la differenza di latenza tra i due occhi.
Nella diagnosi differenziale è importante identificare la malattia di base. Se si sospetta una malattia demielinizzante, eseguire esami di neuroimaging come la RM; se si sospetta una cataratta monoculare, eseguire un esame con lampada a fessura.
Il trattamento della malattia di base che causa il ritardo di conduzione unilaterale mira a far scomparire il fenomeno di Pulfrich.
Cataratta unilaterale: la chirurgia della cataratta (con impianto di lente intraoculare) ripristina l’illuminazione retinica e il fenomeno di Pulfrich scompare.
Neurite ottica demielinizzante: il trattamento della malattia di base (sclerosi multipla, ecc.) può talvolta portare a miglioramento.
Gestione con filtro ND (in caso di causa irreversibile)
Se la malattia di base è irreversibile (ad esempio demielinizzazione post-neurite ottica), si applica un filtro ND all’occhio non affetto o a quello meno colpito. Il filtro ritarda intenzionalmente la trasmissione del segnale dall’occhio meno colpito, sincronizzandola con la conduzione più lenta dell’occhio più colpito, correggendo così la differenza temporale tra i due occhi (Farr et al., 2018) [2].
Si indossa come lente a contatto monoculare o occhiali colorati.
Studi a lungo termine hanno riportato una persistenza dell’effetto per diversi anni (Heron et al., 2007; con casi fino a 20 anni) [4].
QPer quanto tempo è necessario utilizzare il filtro ND?
A
Se la malattia di base è irreversibile, è necessario un uso a lungo termine. Studi a lungo termine hanno riportato una persistenza dell’effetto per diversi anni. Se la malattia è progressiva, potrebbe essere necessario un riaggiustamento della densità del filtro, pertanto sono richieste visite regolari.
6. Fisiopatologia e meccanismo dettagliato di insorgenza
Nella normale visione binoculare, i segnali retinici da entrambi gli occhi vengono trasmessi alla corteccia visiva alla stessa velocità, e un oggetto in movimento viene interpretato come su un unico piano.
Nel fenomeno di Pulfrich, un ritardo di conduzione in una via visiva causa uno sfasamento temporale delle immagini retiniche dell’oggetto in movimento tra i due occhi. Durante l’elaborazione nella corteccia visiva, questa differenza temporale viene erroneamente interpretata come una differenza di profondità spaziale, e il movimento bidimensionale viene percepito come tridimensionale.
I principali meccanismi coinvolti nell’insorgenza sono i seguenti.
Riduzione della velocità di conduzione per demielinizzazione: Nella sclerosi multipla, un attacco infiammatorio autoimmune al sistema nervoso centrale danneggia gli oligodendrociti. La guaina mielinica è una struttura che aumenta la velocità di conduzione elettrica lungo l’assone; la demielinizzazione in un nervo ottico provoca una differenza di velocità di conduzione tra i due occhi.
Ritardo del segnale per ridotta illuminazione retinica: Nella cataratta monolaterale, l’opacità del cristallino riduce la quantità di luce che raggiunge la retina dell’occhio affetto. La diminuzione dell’illuminazione retinica causa un ritardo nella latenza del segnale verso la corteccia visiva, determinando il fenomeno di Pulfrich.
Riproduzione del fenomeno con filtro ND: Anche nei soggetti sani, applicando un filtro ND sull’occhio non affetto si ottiene una simile riduzione dell’illuminazione, riproducendo artificialmente il fenomeno di Pulfrich. L’uso inverso di questo principio è alla base della terapia con filtro ND.
Lanska DJ, Lanska JM, Remler BF. Description and clinical application of the Pulfrich effect. Neurology. 2015;85(9):821-825. PMID: 26033336
Farr J, McGarva E, Nij Bijvank J, et al. The Pulfrich Phenomenon: Practical Implications of the Assessment of Cases and Effectiveness of Treatment. Neuroophthalmology. 2018;42(6):349-355. PMID: 30524488
Heron G, Thompson KJ, Dutton GN. The symptomatic Pulfrich phenomenon can be successfully managed with a coloured lens in front of the good eye—a long-term follow-up study. Eye (Lond). 2007;21(12):1469-1472. PMID: 16763654
O’Doherty M, Flitcroft DI. An unusual presentation of optic neuritis and the Pulfrich phenomenon. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2007;78(8):906-907. PMID: 17635984
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