Jak sprawdzić, czy fotoreceptory w oku działają?
Źródło: ICTER, fot. Karol Karnowski
Czy można wykrywać niedziałające fotoreceptory w oku jak martwe piksele na matrycy? Do tej pory nie było to możliwe, ale nowa technika pozwolić ma na błyskawiczną i nieinwazyjną metodę oceny stanu fizjologicznego siatkówki - uważają przedstawiciele Instytutu Chemii Fizycznej PAN.
Przez długi czas elektroretinografia (ERG) była jedyną zaawansowaną metodą oceny stanu fizjologicznego funkcji siatkówki. W ostatnich latach opracowano nową technikę zwaną optoretinografią (ORG). W jednej z wariantów tej techniki fizjologiczna odpowiedź fotoreceptorów siatkówki na światło widzialne mierzona jest za pomocą tomografii optycznej OCT.
Do tej pory możliwości badania odpowiedzi siatkówki na stymulację światłem migoczącym były ograniczone. Naukowcy z Międzynarodowego Centrum Badań Oka (ICTER) wykorzystali wynalezioną przez nich czasowo-częstotliwościową tomografię optyczną OCT (Spatio-Temporal Optical Coherence Tomography STOC-T) do rejestrowania optoretinogramów siatkówki.
Wyniki opublikowano w czasopiśmie "Biomedical Optics Express" (https://doi.org/10.1364/BOE.444567). Badania podsumowuje w przesłanym PAP komunikacie przedstawiciel Instytutu Chemii Fizycznej PAN Marcin Powęska.
Mianem badań elektrofizjologicznych określamy grupę obserwacji i rejestracji zmian prądów czynnościowych powstających w gałce ocznej, w okolicy wzrokowej kory mózgowej i mięśniach gałkoruchowych. Szczególnie interesujące pod kątem diagnostycznym jest badanie prądów czynnościowych generowanych przez siatkówkę, czyli część oka, która odpowiada za odbiór bodźców wzrokowych. Najważniejszym elementem są światłoczułe receptory, zmodyfikowane neurony: czopki i pręciki. Ludzka siatkówka zawiera ok. 6 mln czopków i 100 mln pręcików.
Ocena jakości fotoreceptorów jest kluczowa, bo ich dysfunkcje mogą pomóc w rozpoznaniu różnych chorób oka, niektórych prowadzących do ślepoty. Najczęstszym rodzajem badania elektrofizjologicznego jest elektroretinografia (ERG). Technika ta bada czynnościowy potencjał elektryczny powstający w gałce ocznej pod wpływem bodźca świetlnego.
"Niestety, badanie ERG nie jest idealne, bo nie można za jego pomocą wykryć kurczenia się fotoreceptorów, a co za tym idzie, określić ich roli w procesie widzenia" - zwrcają uwagę przedstawiciele IChF PAN w swoim komunikacie.
Tu przydatne byłyby pomiary odpowiedzi siatkówki na migoczący bodziec. Do tej pory jednak nie udawało się zmierzyć szybkiej odpowiedzi siatkówki przy częstotliwościach powyżej 10 Hz. Aż do teraz.
Naukowcy z ICTER pobudzali siatkówkę tzw. flickerem, czyli emiterem światła migoczącego ze stałą częstotliwością, dzięki czemu byli w stanie rejestrować odpowiedzi siatkówki przy częstotliwościach 15-20 Hz. To z kolei pozwala określić zmiany w grubości fotoreceptorów rzędu kilku nanometrów w czasie rzeczywistym w odpowiedzi na sygnał świetlny - a tym samym stwierdzić, które elementy biorą udział w procesie widzenia.
“Po raz pierwszy możemy zaobserwować malutkie sygnały z dna oka, które są generowane przez poszczególne fotoreceptory. Nie udało się to osiągnąć nikomu wcześniej. Nie byłoby to też możliwe, gdyby nie poprzednie badania naszych naukowców i opracowanie techniki STOC-T” - mówi prof. Maciej Wojtkowski, kierownik ICTER.
Naukowcy z ICTER wykazali, że można wykryć statystycznie istotne różnice w amplitudach modulacji długości drogi optycznej fotoreceptorów (OPL) w odpowiedzi na różne częstotliwości migotania i przy lepszym stosunku sygnału do szumu (SNR) niż w przypadku oka zaadaptowanego do ciemności - czytamy w komunikacie.
Eksperymenty wykazały, że można wykrywać odpowiedź fotoreceptorów na różne częstotliwości migotania w sposób powtarzalny za pomocą systemu STOC-T i z poprawionym SNR. Potwierdzono także zdolność do przestrzennego wykrywania odpowiedzi na wzorzysty bodziec z paskami światła migoczącymi z różnymi częstotliwościami. Wyniki te podkreślają perspektywę bardziej obiektywnego badania tzw. zmian CFF w całej siatkówce. To może pozwolić na wczesne wykrywanie zwyrodnienia siatkówki i innych nieprawidłowości działania fotoreceptorów. Zespół uczonych z ICTER już planuje kolejne prace badawcze, których celem będzie poznanie skutków biologicznych i medycznych zaobserwowanego zachowania fotoreceptorów.
Badania zostały przeprowadzone przez dr. Sławomira Tomczewskiego, Piotra Węgrzyna, dr. Dawida Boryckiego, dr. Egidijusa Auksoriusa, prof. Macieja Wojtkowskiego i dr. Andreę Curatolo z ICTER.
Cały komunikat dostępny na stronie IChF PAN.
PAP - Nauka w Polsce
lt/ zan/
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
