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Pupillary Reactions

dr n. med. Anna Barbara Kłysik

Department of Ophthalmology of the Medical University of 

Łódź

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Functions of Pupillary reactions

Functions of Pupillary reactions

adaptation for various light conditions

adaptation for various light conditions

- reductions of aberrations in the optical system of the eye ( spherical, 

- reductions of aberrations in the optical system of the eye ( spherical, 

chromatical,   coma and others)

chromatical,   coma and others)

physiological pupil(1,5- 8mm, śr. 4mm)

physiological pupil(1,5- 8mm, śr. 4mm)

- pupillary reactions appear around 5 months of gestational age

- pupillary reactions appear around 5 months of gestational age

 - pupil size decrease with age

 - pupil size decrease with age

           (Myopes have bigger pupils)

           (Myopes have bigger pupils)

       

       

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Pupillary reactions

Pupillary reactions

 

 

- From clinical poin of view, examination of pupillary reactions allows us 

- From clinical poin of view, examination of pupillary reactions allows us 

objective analysis of autonomic system supplying the eye  

objective analysis of autonomic system supplying the eye  

-Relative afferent pupillary defect gives a objective analysis of afferent 

-Relative afferent pupillary defect gives a objective analysis of afferent 

light reflex pathway which is also a visual pathway.

light reflex pathway which is also a visual pathway.

- myosis is a function of parasympathetic system

- myosis is a function of parasympathetic system

- mydriasis is a function of sympathetic system

- mydriasis is a function of sympathetic system

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Anisocoria

Anisocoria

 

 

25% of normal population

25% of normal population

-

anisocoria bigger in the dark room, smaller pupil is pathological

anisocoria bigger in the dark room, smaller pupil is pathological

-

Anisocoria reduced in the dark room – bigger pupil likely to be 

Anisocoria reduced in the dark room – bigger pupil likely to be 

pathological

pathological

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Afferent light reflex pathway

Afferent light reflex pathway

   Photoreceptors 

 optic nerve 

>

 

 optic tracts 

   light fibres leave optic 

tract before lateral geniculate nucleus   

 

jądro dodatkowe n. III ( Westphal- Edingera 

nucleus) po tej samej stronie 

 

 część 

włókien przez spoidło tyle do jądra po 

przeciwnej stronie

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Efferent light reflex pathway

Efferent light reflex pathway

Edinger-Westfal nucleus> third 

Edinger-Westfal nucleus> third 

nerve>cavernous sinus> cilliary 

nerve>cavernous sinus> cilliary 

ganglion > 

ganglion > 

Cilliary nerves > musculus constrictor 

Cilliary nerves > musculus constrictor 

pupillae

pupillae

Problems: 

Problems: 

PICA aneurysm, cerebral uncus hernia  

PICA aneurysm, cerebral uncus hernia  

Cavernous sinus

Cavernous sinus

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Parasympathetic damage

Parasympathetic damage

Third cranial nerve palsy.

Third cranial nerve palsy.

Pupil size depends on the sympathetic tonus (5- 8mm)

Pupil size depends on the sympathetic tonus (5- 8mm)

Maximal anisocoria in bright light

Maximal anisocoria in bright light

Midriasis as the only sign suggests uncus herniation, or 

Midriasis as the only sign suggests uncus herniation, or 

meningitis and encephalitis

meningitis and encephalitis

PICA or interior carotid artery aneurysm

PICA or interior carotid artery aneurysm

Pupillary sparing suggests that the lesion is not an aneurysm

Pupillary sparing suggests that the lesion is not an aneurysm

Miosis with eyemovement: aberrant regeneration of the third 

Miosis with eyemovement: aberrant regeneration of the third 

nerve 

nerve 

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Causes of anisocoria

Causes of anisocoria

Sphincter pupillae damage

Sphincter pupillae damage

Pharmacological mydriasis

Pharmacological mydriasis

Pilocarpine does not reverse the action of 

Pilocarpine does not reverse the action of 

tropicamide

tropicamide

Adies tonic pupil, shows denervation 

Adies tonic pupil, shows denervation 

hypersensitivity phenomenon.

hypersensitivity phenomenon.

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Sympathetic supply to the eye

Sympathetic supply to the eye

    

 

 

hypothalamus 

hypothalamus 

>

>

 

 

 midbrain and pons 

 midbrain and pons 

 

 

cervical cord (C8-T2) 

cervical cord (C8-T2) 

(s)

 

 

 > 

 > 

 superior 

 superior 

cervical ganglion

cervical ganglion

 

 

(s)

 

 

>

>

 

 

 

 

internal carotid 

internal carotid 

artery 

artery 

>

>

  

  

 cavernous sinus  

 cavernous sinus  

Vth nerve  

Vth nerve  

> superior ophthalmic fissure 

> superior ophthalmic fissure 

(s)

 

 

 long 

 long 

cilliary nerves 

cilliary nerves 

>

>

 

 

 musculus dilator pupillae

 musculus dilator pupillae

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Sympathetic palsy

Sympathetic palsy

At any level presents with Horner’s syndrome

At any level presents with Horner’s syndrome

Miosis, ptosis (palsy of the  muscle of  Mullera, enohthalmus), 

Miosis, ptosis (palsy of the  muscle of  Mullera, enohthalmus), 

hipochromia of the iris, anhydrosis 

hipochromia of the iris, anhydrosis 

Raection to light and acommodation remains normal

Raection to light and acommodation remains normal

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Pharmacological diagnostics of Horner’s syndrome

Pharmacological diagnostics of Horner’s syndrome

Anhidrosis: CNS disturbance

Anhidrosis: CNS disturbance

                                                                      

                                                                      

Pharmacological-

Pharmacological-

 

 

c

c

okaine 4-10% stops norepinefryne uptake from synaptic space

okaine 4-10% stops norepinefryne uptake from synaptic space

    

    

Doesn’t dilate Horner’s pupil

Doesn’t dilate Horner’s pupil

 

 

hydroksyamfetamine (1% )- releases norepinefrynę from nerve endings

hydroksyamfetamine (1% )- releases norepinefrynę from nerve endings

    

    

- dilates normal pupil

- dilates normal pupil

,  

,  

    

    

- Does not dilate post-ganglionic Horner’s pupil

- Does not dilate post-ganglionic Horner’s pupil

    

    

- Dilates pre-ganglionic one.

- Dilates pre-ganglionic one.

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Causes of Horner’s syndrome

Causes of Horner’s syndrome

Pre-ganglionic: 

Pre-ganglionic: 

- CNS problems (stroke, tumor), 

- CNS problems (stroke, tumor), 

- lung apex tumor ( Pancoast’s tumor)

- lung apex tumor ( Pancoast’s tumor)

- neuroblastoma

- neuroblastoma

- brachial plexus damage ( in babies )

- brachial plexus damage ( in babies )

Post-ganglionic

Post-ganglionic

- dissecting internal carotid artery aneurysm

- dissecting internal carotid artery aneurysm

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Relative Afferent Pupillary Defect (RAPD)

Relative Afferent Pupillary Defect (RAPD)

Double decussation of the afferent light pathway explains 

Double decussation of the afferent light pathway explains 

consensual light reflex

consensual light reflex

Strong light causes marked constriction of both pupils and 

Strong light causes marked constriction of both pupils and 

subsequent slow dilatation

subsequent slow dilatation

Swinging light test reveals the abnormal side

Swinging light test reveals the abnormal side

 

 

Causes of RAPD

Causes of RAPD

 : 

 : 

neuritis, 

neuritis, 

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Pupillary abnormalities

Pupillary abnormalities

 

 

Argyll- Robertson’s pupil

Argyll- Robertson’s pupil

 ( Syphylis of the CNS)

 ( Syphylis of the CNS)

-  Small irregular pupils

-  Small irregular pupils

-

No  reaction to light

No  reaction to light

-

Normal reaction to acommodation

Normal reaction to acommodation

-

-

 Hypotrophy of the Iris stroma

 Hypotrophy of the Iris stroma

- poor reaction to midriatic eyedrops

- poor reaction to midriatic eyedrops

Provided there was no syphylitic iritis in the past.

Provided there was no syphylitic iritis in the past.

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Pupillary abnormalities

Pupillary abnormalities

 

 

Adie’s Pupil 

Adie’s Pupil 

 

 

-30- 40 years old women

-30- 40 years old women

 

 

No reaction to light

No reaction to light

Tonic reaction to acommodation

Tonic reaction to acommodation

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Holmesa- Adie’ syndrome-  pupillary abnormalities and reduced knee jerk

Holmesa- Adie’ syndrome-  pupillary abnormalities and reduced knee jerk

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Pupillary abnormalities;

Pupillary abnormalities;

 

 

 

Parinaud’s syndrome

Parinaud’s syndrome

 (Pineal gland tumors, SM, 

 (Pineal gland tumors, SM, 

hydrocephalus) 

hydrocephalus) 

wide pupils with poor light reaction 

wide pupils with poor light reaction 

- normal reaction to accomodation

- normal reaction to accomodation

- up-gaze palsy with nystagmus

- up-gaze palsy with nystagmus


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