Офтальмик в linked in Офтальмик в твиттере Офтальмик вконтакте Статистика сайта Офтальмик.ру
Генетическая диагностика глазных болезней
.:: Новости ::: О компании ::: Услуги ::: Цены ::: Гены ::: Пациентам ::: Лечение ::: FAQ ::: Контакты ::. 
 
Диагностируем:
· Катаракта
· Глаукома
· Макулярная дегенерация
· Близорукость
· Пигментный ретинит
· Дистрофии сетчатки
· Дистрофии роговицы
· Увеиты
· Ретинобластома
· Амавроз Лебера
· Микрофтальм
· Анофтальм
· Аксенфельда-Ригера
· Ваарденбурга синдром
· Ретиношизис
· Косоглазие
· Выезд окулиста на дом
· Синдром Ашера
· Редкие болезни
 
 
Обучение
· Конференции
· Книги по офтальмогенетике
· Книга О.В. Хлебниковой Наследственная патология органа зрения
· Методы исследования в офтальмологии
· Классификация наследственных болезней сетчатки
· Критерии клинической классификации
· Форум по молекулярной медицине 2013
· Анализ геномных NGS данных
 
 
Пороки развития
· размеров и формы глаза
· придаточного аппарата
· роговицы
· сосудистой оболочки глаза
· хрусталика
· сетчатки
· зрительного нерва
· МУТАНТНЫЕ БЕЛКИ
 
 
Типы диагностики
· CLIA - что это?
· Кариотипирование
· FISH анализ
· SKY тест
· SSDGE или SSCP
· DGGE
· RFLPs
· Специфичный микрочип
· Типичный микрочип
· Прямое секвенирование
 
 
Панели тестов
· Панель "цилиопатии"
· Панель "пигментный ретинит"
· Панель "все глазные заболевания"
· Животные модели
· Пигментный ретинит: новости 2013
· Метаболизм сетчатки
· Дегенерация сетчатки и клеточная биология
 
 

Кортикальный зрительный протез

диссертация Марианны Ивановой

статья "Свет в конце нейрона" журнал Эксперт, 2008г

Обзор литературы: подходы к реабилитации незрячих людей

По данным ВОЗ в мире насчитывается более 161 млн. человек с ослабленным зрением и 37 млн. слепых людей (ВОЗ, пресс-релиз, 2002). В России по данным Всероссийского общества слепых число лиц, являющихся инвалидами по зрению, составляет более 274 тыс. чел, ( Либман Е.С., 2005), а в США количество слепых составляет примерно 220 тыс. ( Markowitz S . N ., 2006).

В течение последних 15 лет хронические заболевания вышли на первое место среди основных причин слепоты в мире, опередив лидировавшие ранее инфекционные болезни. Специалистами ВОЗ подсчитано, что в 75% случаев слепоты можно избежать. Катаракта, которая во всём мире составляет 47.8% всех случаев слепоты, до сих пор представляет собой основное заболевание, на борьбу с которым должны быть направлены усилия по предотвращению слепоты, особенно в развивающихся странах.

Основными причинами, приводящими к слепоте и слабовидению в мире, являются катаракта (47,8%), глаукома (12,3%), возрастная макулодистрофия (8,7%) и диабетическая ретинопатия (4,8%), на долю остальных причин приходится 26,4%.

В развитых странах на первое место среди причин слепоты выходят такие заболевания, как диабетическая ретинопатия, возрастная макулярная дегенерация и глаукома ( Markowitz S . N ., 2006 ), в то время как в развивающихся странах по-прежнему основными причинами слепоты являются катаракта, трахома, онхоцеркоз, ксерофтальмия и травматические повреждения глаз (Али Х. А.-Д., 2003, Ezegwui I . R . et al ., 2003, Kello A . B . et al ., 2003).

Предотвращение потери зрения актуально для тех форм слепоты, борьбу с которыми можно успешно провести известными на сегодняшний день методами. К ним относятся катаракта, ксерофтальмия, паразитические заболевания глаз и др. Немаловажную роль играет ранняя диагностика тех заболеваний глаз, для которых открыты эффективные методы лечения.

Для эффективной борьбы с предотвратимым слабовидением и слепотой в результате развития катаракты показана операция экстракции катаракты. При системных заболеваниях (например, сахарный диабет) необходимо наряду с превентивным и профилактическим лечением глаз подобрать адекватную терапию системного заболевания. При возрастной макулодистрофии показана защита от повреждающего действия света солнцезащитными очками и витаминотерапия.

Однако немало таких заболеваний, которые необратимо ведут к слепоте, несмотря на все попытки сохранить зрение. Среди них глаукома, последствия травматических повреждений, наследственные и приобретенные заболевания сетчатки и зрительного нерва.

1.1.1. Генная инженерия

Достижения последних лет в генной инженерии заставляют поверить в успех лечения некоторых наследственных заболеваний, приводящих к слепоте ( Bennet J . et al ., 1998, Acland G . M . et al ., 2001, Weber M . et . al ., 2003, Min S . H . et al ., 2005). Например, внедрение аденовирусного вектора AAV позволяет значительно снизить скорость гибели фоторецепторов при наследственной форме дистрофии сетчатки ( Liang F . Q . et al ., 2001). Однако сложность такого подхода заключается в том, что большое количество наследственных генетических заболеваний сетчатки обусловлено еще большей вариантностью изменения генома, что потребует огромного количества исследований для верификации диагноза и подбора соответствующего метода лечения, что обуславливает высокую стоимость такого лечения, оцениваемую несколькими сотнями тысяч долларов.

1.1.2. Пересадка клеток и тканей

На сегодняшний день проводят трансплантацию (1) фоторецепторов сетчатки ( Gouras P . et al ., 1996), в том числе эмбриональной сетчатки, ( Aramant R . B . et al ., 2002), (2) клеток пигментного эпителия сетчатки ( Tamai M . et al ., 1996, Abe T ., 2002), (3) стволовых клеток ( Haynes T . et al ., 2004, Haruta M ., 2005) в пораженную сетчатку. По данным авторов, в целом пересаженные фоторецепторы легко приживаются, но они в большинстве случаев не инкорпорируются должным образом в сетчатку, формируя розетки и образуя функциональные синапсы. Представляется перспективным использование стволовых клеток из сетчатки или других тканей, однако реализация этих подходов в ближайшем будущем потребует большого количества лабораторных и клинических испытаний ( Fain G . L . et al ., 2006).

Доказано, что пересадка клеток ретинального пигментного эпителия (РПЭ) позволяет сохранять фоторецепторы на модели крыс RCS , у которых мутация гена c . Mertk вызывает дистрофию сетчатки из-за недостаточности фагоцитоза наружных сегментов фоторецепторов клетками РПЭ и в редких случаях у людей ( Li L . X . et al ., 1988; Gal A . et al ., 2000). При наследственных дистрофиях сетчатки, вызванных дефектами РПЭ, пересадка РПЭ теоретически возможна, но необходимо решить проблему иммунной реакции на аллогенный тип РПЭ ( Wu H . J . et al ., 2007).

Также доказано, что субретинальные и интравитреальные инъекции ростовых факторов уменьшают гибель фоторецепторов, что поможет предотвратить или хотя бы замедлить наступление слепоты ( Gao G . et al ., 2002).

1.1.3. Методы социальной адаптации

С начала 1970-х годов появился и был усовершенствован ряд приспособлений, помогающих незрячим и слабовидящим людям. К наиболее значимым из них относятся:

  • Увеличивающие системы, дающие возможность регулировать яркость, контрастность и отчетливость изображения объекта (в том числе интраокулярные телескопы ( Hudson H . L . et al . , 2006 ).
  • Ряд систем ночного видения с использованием инфракрасного излучения.
  • Сонары и радары, дающие незрячему человеку представление об окружающих объектах и оповещающие его о близких препятствиях.
  • Электронные читающие устройства с усовершенствованной компьютерной речью.
  • «Говорящие» часы и калькуляторы, наручные часы, сообщающие время при прикосновении к ним.
  • Аппаратура, превращающая зрительные образы в тактильные сигналы, (соматосенсорные датчики и протезы).
  • Материалы, усиливающие тактильные ощущения при непосредственном чтении и письме шрифтом Брайля.
  • Собаки-поводыри, которые не только помогают незрячим передвигаться, но часто являются «членами семьи».
  • Посохи-фонари для пациентов с палочковыми дистрофиями сетчатки.

Кроме того, важна социальная организация пространства в общественных помещениях и на улице, с учетом особенностей передвижения незрячих и слабовидящих людей. Необходимы предметы, облегчающие ориентирование и снижающие риск травматизма – бордюры, плавные подъемы рядом с лестницами, надписи шрифтом Брайля, дублирующие указатели, ценники и таблички в лифтах, магазинах и пр.

Психологическая поддержка и организация психотерапевтических групп также является важной задачей при социальной адаптации и двигательной реабилитации слабовидящих и слепых людей.

1.1.4. Протезирование зрительных функций

Рассматриваются различные анатомические образования зрительной системы в качестве субстрата для имплантации функционального зрительного протеза. К ним относятся сетчатка, зрительный нерв, зрительный тракт, наружные коленчатые тела, поверхность и глубокие слои зрительной коры головного мозга (Базиян Б.Х. и соавт., 2000).

Ретинальный зрительный протез

Протезирование зрительных функций на уровне сетчатки схематически выглядит следующим образом: на место утратившей свои функции сетчатки имплантируется светочувствительная микроэлектродная матрица (МЭМ) ( Dowling J . et al ., 1987, Grumet A . E . et al ., 2000). Она выполняет функции сетчатки, то есть изменяет свою конфигурацию в том месте, где произошла ее стимуляция световым импульсом, и посылает импульсы в подлежащие сохранные структуры зрительного анализатора, при этом важно, чтобы остальные составляющие зрительной системы были сохранны и не подверглись ремоделированию. В табл. 1. приведена классификация ретинальных имплантатов, применяющихся на сегодняшний день. Таблица составлена по данным литературы.

 

Метод передачи энергии

Фотоэффект
Электромагнитная индукция

Видеосенсор

Внешний
Интегрированный

Управление стимуляцией

Активные
Пассивные

Контакт с сетчаткой

Эписклеральные
Трансхориоидальные
Субретинальные
Эпиретинальные

Метод стимуляции

Химический
Электрический

Табл. 1. Классификация ретинальных имплантатов.

При имплантировании микроэлектродов в сетчатку исследователи столкнулись со следующими трудностями:

  • во-первых, возникают технологические трудности при изготовлении электродов нужного размера и при креплении имплантата к сетчатке,
  • во-вторых, хирургический доступ к сетчатке намного труднее, чем, к примеру, к зрительной коре,
  • в-третьих, в случае эпиретинальной имплантации, будут возбуждаться не только ганглиозные клетки, но и волокна зрительного нерва, простирающиеся под электродами из других областей сетчатки, что ставит под сомнение возможность получения точного ретинотопического функционально полезного изображения в результате стимуляции. ( Weiland J.D. et al. , 1999, Humayun M.S. et al. , 2001).
  • в-четвертых, если функции мышц глаза сохранены, то при движении глазного яблока в орбите велика вероятность повреждения сетчатки в местах прикрепления к ней электродов. Механическую прочность сетчатки к растяжению иногда образно сравнивают с прочностью одного влажного тонкого листа бумаги ( Humayun M . S . et al . , 1994).

Но все вышеперечисленные трудности не останавливают исследователей ретинальной имплантации, так как разработка ретинального имплантата весьма перспективна, она позволит решить те задачи, с которыми не смогут справиться кортикальные микроэлектродные установки, а именно: возможность в будущем имплантировать микроэлектроды в избирательную область сетчатки, где отсутствует функция фоторецепторов, для повышения качества зрения. Импульс, идущий от сетчатки, обрабатывается всеми уровнями зрительной системы и в итоге может стать более функциональным, чем единичные фосфены, полученные при стимуляции зрительной коры.

Внедрение ретинальных и кортикальных имплантатов ставит перед собой разные задачи, поэтому они не могут считаться конкурентными способами решения проблемы инвалидности по зрению, они должны применяться в комбинации, как способы выбора в каждом конкретном случае в зависимости от причины потери зрения (Базиян Б.Х. и соавт., 2003)

В табл. 2. перечислены основные учреждения и компании, занимающиеся созданием ретинальных имплантатов.

фирма

разработчики

тип ретинального имплантата

Optobionics

Chow A.Y., 1997

активный субретинальный

Sub-Ret

Eckmiller R., 1997, Zrenner E., 2002

активный субретинальный

Second sight

Greenberg R.J., 1999
Humayun M.S., 2001

активный эпиретинальный

Boston Retina implant

Rizzo J ., Wyatt J ., 2000

активный субретинальный

Intelligent medical implants ( IMI )

Zeitz O., Richard G., 2009

активный субретинальный

Университет Newcastle

Suaning G.J., 1998

активный эпиретинальный

Табл. 2. Основные компании и учреждения, занимающиеся разработкой ретинального зрительного протезирования.

Имплантация зрительного протеза на уровне зрительного нерва

Доказано ( Brelen M . E . et al ., 2006), что полезные зрительные ощущения можно вызвать контролируемой электрической стимуляцией зрительного нерва подстраиваемым по размеру спиральным электродом в виде браслета при интракраниальной имплантации, однако на сегодняшний день во избежание вскрытия черепной коробки применяют новые более безопасные и менее инвазивные методики интраорбитальной имплантации вокруг зрительного нерва ( Oozeer M . et al ., 2005, Delbeke J . et al ., 2003), например, срединный трансконъюнктивальный доступ для имплантации стимулирующего электрода вокруг внутриглазничной части зрительного нерва. Эта новая техника позволяет достигнуть достаточного обзора и доступа к нерву после отслойки всего одной прямой мышцы и латеральной кантотомии – рассечения наружной спайки век. Ранее электрод имплантировали в интракраниальную часть зрительного нерва, что требовало более инвазивной процедуры. Технику отрабатывали на трупных глазах и на глазах с показаниями к энуклеации, затем 68-летнему незрячему добровольцу с пигментным ретинитом имплантировали на длительное время такого рода электрод.

Электрическая стимуляция зрительного нерва электродом вокруг него в принципе возможна ( Gorman P . H . et al ., 1983, Brelen M . E . et al ., 2005), но имплантация матрицы микроэлектродов в область зрительного нерва является операцией сомнительной эффективности, в частности по причине плотного расположения волокон в составе зрительного нерва и невозможности высокой предсказуемости результатов стимуляции, так как глубину проникновения микроэлектродов в толщу зрительного нерва непосредственно к волокнам, идущим от макулярной области, рассчитать практически невозможно.

Применение бактериородопсина в протезировании зрительных функций

Элегантным и перспективным представляется способ протезирования зрительных функций с применением молекул бактериородопсина, который является светозависимым протонным насосом. Бактериородопсин получают из глубоководного галофильного микроорганизма Halobacterium salinarum.

Основная идея состоит в том, что при попадании фотона на эту молекулу, бактериородопсин изменяет свою конфигурацию, что сделает возможным заменить металлические микроэлектродные матрицы биологическими многослойными пленками, состоящими из молекул бактериородопсина, которые смогут осуществлять первичную обработку зрительного сигнала, а также усиливать и контрастировать сигнал, повышая его информативность наподобие функции рецептивных полей (Базиян Б.Х. и соавт., 2000; Salakhutdinov V . K . et al ., 2002).

Кортикальный зрительный протез

Основной принцип, на котором зиждется теория осуществления кортикального зрительного протеза, это создание смысловой карты мерцающих вспышек, возникающих в поле зрения незрячего человека при стимуляции определенным паттерном импульсов с определенными параметрами в определенных областях зрительной коры головного мозга. Такие зрительные ощущения называются фосфенами (от греч. phos – свет и phaino – показываю, обнаруживаю), – зрительными ощущениями, возникающими у человека без воздействия света на глаз.

Фосфены могут появляться самостоятельно в темноте или быть вызваны искусственно механическим нажатием на закрытый глаз, химическим воздействием на центральную нервную систему психотропными средствами, электрическим возбуждением сетчатки через прикладываемые к вискам электроды, а также путём непосредственного электрического возбуждения зрительных центров коры головного мозга. Цвет фосфенов бывает синеватого, зеленоватого, желтоватого и оранжевого оттенков, формы их разнообразны и описываются пациентами как звезды, колеса, круги, диски, пятна, полосы или линии. При фосфенах, вызванных возбуждением зрительных центров коры мозга, человек перестаёт видеть окружающее и видит лишь движущиеся пятна света, которые перемещаются в направлении взгляда. Возбуждение соседних областей коры вызывает появление фосфена геометрической формы. Слепые от рождения люди не в состоянии видеть фосфены (Остер Г., 1971).

В 1896 году A. D'Arsonval впервые описал зрительные ощущения пациентов (фосфены) при магнитостимуляции затылочной области головного мозга. В 1918 году Lowenstein и Borchardt во время операции по удалению костных фрагментов после пулевого ранения, подвергли электрическому стимулированию левую часть затылочной доли головного мозга пациента, в это время пациент отметил появление мерцающих вспышек в правой половине поля зрения обоих глаз. Foerster O . (1929) и Krause (1924) описали у пациентов подобные зрительные восприятия, вызванные электрическим стимулированием зрительной коры, при удалении эпилептогенных очагов затылочной доли. Urban в 1937 году поместил электроды в трепанационное отверстие затылочной кости черепа с целью вентрикулографии шести пациентам, один из которых был слепым. Все пациенты отмечали зрительные ощущения в виде вспышек и пятен, различных по форме и цвету ( Lilly J . C . et al ., 1961).

Кроме фосфенов описаны «аудиены», слуховые ощущения, возникающие в ответ на стимуляцию различных структур слухового анализатора. Это свойство используется в протезировании слуховых функций ( McCreery D . B . et al ., 1977, White M . W . et al ., 1990, Shepherd R . K . et al ., 1993).

Некоторые исследователи ( Brindley G . S ., Lewin W . S ., 1968, 1977) провели работу по систематическому описанию параметров фосфенов, как то: их яркость, цвет, расположение в пространстве и др., однако особое внимание параметрам фосфенов уделено в работе Шмидта ( Schmidt E . M . et al . 1996).

Яркость фосфенов можно регулировать, изменяя амплитуду, частоту и длительность стимула. Фосфены не мерцают. Фосфены быстро исчезают после прекращения стимуляции. При длительности стимуляции более 1 секунды фосфены исчезают еще до окончания стимуляции. Длительность восприятия фосфена может быть увеличена путем разрыва стимула несколькими короткими паузами. Повторная стимуляция в течение нескольких минут подряд вызывает постепенное снижение яркости фосфенов. Восприятие фосфенов снижается на 80%, если 50 раз подряд дать трейн импульсов (250 импульсов длительностью 0,1 сек).

Кажущийся размер фосфенов варьирует от булавочной головки до двухрублевой монеты (около 20 мм в диаметре), видимых на расстоянии вытянутой руки. Размер фосфена имеет тенденцию уменьшаться при возрастающем токе стимуляции, но если создавать большой трейн импульсов, этот эффект пропадает.

При стимуляции близкой к пороговому уровню фосфены кажутся цветными , при увеличении тока фосфены становятся белыми, сероватыми или желтоватыми.

Если вызывать два фосфена одновременно , то они возникают на одинаковом расстоянии от глаза. Если одновременно количество фосфенов три и более, то они копланарны, то есть лежат в одной плоскости.

Микроэлектроды, погруженные непосредственно в толщу коры головного мозга, вызывают ощущение двух различных фосфенов при расстоянии между ними 500 и более мкм, в противном случае они воспринимаются как единый фосфен, Эта «степень разрешения» при интракортикальной стимуляции в пять раз больше, чем ранее полученные данные с поверхностных корковых электродов. Иногда при увеличении силы тока в одном микроэлектроде раздражается бoльшая по площади область коры головного мозга, размер фосфена становится больше и может захватывать область соседнего возможного фосфена от другого микроэлектрода.

Позиция фосфена может изменяться по глубине вместе с движением глаз. При наличии нескольких одновременных фосфенов движение глазных яблок приводит к пропорциональному относительному их смещению.

При одновременной стимуляции большого количества микроэлектродов возможно взаимное влияние микроэлектродов и изменение параметров индукции и свойств фосфенов ( Dobelle W . H . et al ., 2000). Взаимодействие разных полей активации во время мультиполярной стимуляции может быть изучено по размеру и форме полей задержки.

Влияние слепоты на ощущение фосфена

Зоны коры головного мозга V 1 незрячего и зрячего человека не могут быть сравниваемы. У зрячих людей можно вызвать и светлый, и темный фосфен, чего практически невозможно наблюдать у людей, лишенных зрения. Цветные фосфены у незрячих людей возникают реже или не возникают вовсе. Пороги ощущения фосфенов у незрячих людей ниже ( Dobelle W . H . et al ., 2000), подобно тому, что порог вызываемых фосфенов у зрячих людей снижается, если предварительно провести темновую адаптацию в течение 45 мин ( Mills K . R . et al ., 1987). Теховник показал, что ответ V 1 клеток увеличивается у обезьян после темновой адаптации ( Tehovnik E . J . et al ., 2005). Однако проведенных экспериментов недостаточно для описания полной картины различий в индукции фосфенов у людей лишенных зрения в сравнении со зрячими людьми. Необходимо систематическое изучение характеристик фосфенов.

Важным моментом в развитии теории фосфенного зрения явилось предположение Hubel и Wiesel в 1962 году того, что фосфены, вызываемые электрической стимуляцией зрительной коры, могут быть выстроены в фигуры определенной формы в зависимости от месторасположения точек приложения электрического тока. Это дало толчок бурному развитию исследований ретинотопической организации зрительной области коры и сетчатки (Кроль В.М., 1968, 1973), и уже через 6 лет G. Brindley и W. Lewin представили результаты первых попыток стимуляции зрительной коры с целью получения функционально информативного изображения внешнего мира у слепой 52-летней пациентки. В Советском Союзе вопросами восстановления зрения путем протезирования впервые стали заниматься исследователи НИИ нейрокибернетики им А.Б. Когана в Ростове-на-Дону (Компанеец Е.Б., 1972, Коган А.Б., Компанеец Е.Б., Петровский В.В. и др., 1980, Компанеец Е.Б., 1982) и в МГУ им. М.В. Ломоносова (Полянский В.Б, 1981; Полянский В.Б., Лямин О.И., Лаугалис Л.А., 2005 ).

Множество работ затрагивали ретинотопическое картирование зрительного поля коры головного мозга, определение фактора магнификации (Подвигин Н.Ф. и соавт., 1986, Кроль В.М., 1968) в разноудаленных от проекции макулы на зрительную кору участках, топику имплантации микроэлектродов в зрительную кору. Проекция макулы на зрительную кору находится на вершине шпорной борозды затылочной доли. Площадь коры головного мозга, отвечающей за анализ изображения, поступающего из области макулы, несравненно больше площади коры, отвечающей за обработку сигналов с периферии поля зрения. Для удобства обозначения был введен фактор магнификации, обозначающий степень представленности участка сетчатки в коре головного мозга. Фактор магнификации – ретино-кортикальная магнификация – это площадь поверхности V 1 в мм, представляющая часть зрительного поля, измеренную в градусах зрительного угла (Любимов Н.Н., Кроль В.М., 1972, Talbot S.A., Marshall W.H., 1941; Daniel P.M., Whitteridge D., 1961). Расчет фактора магнификации позволил создать микроэлектродные платы оптимального размера, прогнозировать размер вызываемых фосфенов и расстояние между ними.

Предполагается, что функциональная единица индуцированного фосфена в области коры V 1 – гиперколонка размером 1,0х0,7 мм на каждые 2мм ткани. 1-мм ось гиперколонки состоит из пары колонок глазодоминантности, и 0,7 мм ось составляет ориентационные колонки, кодирующие 0 – 180° линейной ориентации. Ретино-кортикальный фактор магнификации для вертикального меридиана примерно в 1,4 раза больше, чем ретино-кортикальный фактор магнификации для горизонтального меридиана.

Размер рецептивных полей и фосфены по данным Хьюбеля в зоне V 1 увеличиваются по мере отдаления от центральной области до 0,2° зрительного угла. ( Hubel D . H ., 1974). Обратная пропорция фактора магнификации и размера рецептивного поля клеток V 1 не меняются на малых эксцентриситетах. Рецептивные поля сильно перекрываются в области фовеа, что впервые обнаружил Dow B . M ., в 1981 году. Из этого следует, что точечное изображение в зрительной коре головного мозга должно увеличиваться по мере приближения к центру сетчатки. В зоне представительства фовеа в V 1 (то есть 0 - 1° от центра) электроды должны помещаться на 2- 3 мм внутрь горизонтально в кору для достижения нового непересекающегося рецептивного поля, тогда как представительство более периферического поля V 1 (например, в диапазоне 10 - 14°) электроды можно располагать на расстоянии меньшем, чем 1 мм .

Размеры рецептивного поля определить трудно, однако их качественная оценка показала, что корковые нейроны различаются между собой. Меньший размер у простых корковых рецептивных полей от 0,3 до 6°, больший — от 0,5 до 8°; у сложных — от 2 до 30°. Форма корковых рецептивных полей при световой адаптации вытянута, близка к прямоугольной или эллиптической ( Shevelev I . A . et al , 1992, Шевелев И.А. 1973, 2004). По функции интенсивности можно оценить порог реакции, характеризующий световую чувствительность. Ответ корковых зрительных нейронов (всех трех типов по сложности рецептивного поля) зависит от размеров стимула. Большинство простых клеток оптимально реагирует на полосы шириной 0,1—1—2° (для движущихся полос 0,2—0,8°). Сложные нейроны в отличие от простых хорошо отвечают только на узкие полосы, ширина которых меньше их возбудительной зоны.

Размер фосфена изменяется в зависимости от стимулируемого региона коры V 1. Tehovnik E . J ., (2005) выяснил, что для активации 1 мм V 1 ткани нужен стимул силой тока 169 мкА. Чтобы активировать одно рецептивное поле в зоне V 1 нужна (в зависимости от эксцентриситета) стимуляция от 3 до 169 мкА. Размер вызываемого фосфена увеличивается с эксцентриситетом активируемой коры и с увеличением силы тока. Активация нейронов должна вызвать фосфены размером с рецептивное поле. Если раздражать фовеальное представительство нейронов, то получаемый фосфен будет размером около 0,2° зрительного поля. А если раздражать периферическую область 10°, то размер фосфена будет около 0,7°. При надпороговых токах размер фосфенов зависит от количества активированных нейронов.

Чтобы активировать субрегионы гиперколонок микроэлектродами, нужно подавать токи менее 100 мкА. Для возбуждения 1 колонки глазодоминантности ( 0,5 мм ) требуется ток менее 40 мкА. Это предположение согласуется с данными о том, что токи до 40 мкА мешают выбору и определению зрительной мишени, представляемой глазу в предпочтительно иннервируемую колонку глазодоминантности, стимулируемую электрическим путем. ( Tehovnik E . J ., Slocum W . M ., 2004) Для определения тока колонки, кодирующей цвет, линию и ее направление необходимы токи менее 5 мкА (размер колонки 0,17 мм ткани по Hubel ). По цветовым предположениям данные совпадают с результатами Schmidt E . M . (1996) о том, что для индукции цветного фосфена требуются токи 10 мкА и менее.

Разработка поведенческих экспериментов оценки вызываемых фосфенов, особенно тех, в которых возможно станет разделить эффект стимуляции V 1 от возникающих саккад, помогут пролить свет на изучаемые вопросы.

В экспериментах Doty R . W . (1969) обезьяны были обучены отвечать условным рефлексом на электрическую стимуляцию различных слоев зрительной коры V 1 (Bartlett J . R ., Doty R . W ., 1980). Было выдвинуто предположение, что обезьяна испытывает единичные точечные зрительные ощущения, когда электрический стимул подается в любую область в пределах зоны V 1, так как условный ответ непременно появлялся после стимуляции испилатеральной или контралатеральной локализации в пределах зоны первичной зрительной коры V 1 (Doty R . W . 1965, 1980). Кроме того, УР может быть получен с применением силы тока 2 мкА. Такие низкие токи могут активировать нейроны области V 1, ограниченные размерами колонки глазодоминантности (Tehovnik E . J . et al. 2002), которые составляют приблизительно 0,5 мм в ширину ( Wiesel T . N . et al ., 1974).

В подходе по регистрации саккад к возникающему фосфену, есть свои преимущества и недостатки. Сама идея и техника проведения эксперимента весьма изящны, однако появление саккад только как реакцию на ощущение появления фосфена считать незыблемой нельзя. Дело в том, что, во-первых, при определенных параметрах раздражения саккады могут быть вызваны непосредственно воздействием электрического тока на нейроны, во-вторых, существуют рефлекторные поисковые саккады, которые практически невозможно дифференцировать с вызванными.

В работе Tehovnik E . J ., 2002 описаны свойства электрического стимула, которые подходят для активации нейронов зоны V 1, описана возможная индукция фосфенов у слепых и зрячих людей с помощью электрического раздражения, с применением различных параметров стимуляции и типов электродов. Также описана индукция фосфенов электрической микростимуляцией зоны V 1 у обезьян и порождение саккадических движений глаз электрической микростимуляцией V 1 у обезьян. Показано, что электрическую стимуляцию V 1 у тренированных обезьян можно использовать для ускорения разработки эффективного кортикального зрительного протеза для незрячих людей.

Далее >> Вторая часть литобзора

Актуальность ::: Обзор литературы (ч.1) (ч.2) ::: Методы ::: Результаты ::: Обсуждение и выводы ::: Литература

(с) Марианна Иванова

 
 
 
  Как собирать образцы для генетического анализа
Как собирать образцы для генетического анализа
 
  ДНК диагностика глазных болезней в России и СНГ
Мы работаем в России и странах СНГ
 
  Как проводится генетическая диагностика в офтальмологии
Как проводится ген.диагностика
 
  Цены на ДНК диагностику глазных болезней
Из чего складывается цена анализа?
 
  Как правильно рисовать генеалогическое дерево
Как правильно составлять историю здоровья семьи?
 
  секвенирование нового поколения
Используемые нами технологии
 
  клинические признаки при генетической диагностике
Необходимые для ген.анализа клинические данные
 
  Organum visus Голубев Сергей Юрьевич
Информационный партнер проекта
 
  Профессионально о зрении портал OD OS
Информационный партнер проекта
 
 
Copyright © Офтальмик 2008 - 2017