Текст
                    А.М.Шамшинова, В.В.Волков
функциональные
методы
исследования
в офтальмологии

УДК 617.7-072.7 ББК 56.7 Ш19 Рецензент О. В. Груша, докт. мед. наук, профессор Шамшинова А. М., Волков В. В. Ш19 Функциональные методы исследования в офтальмологии: — М.: Медицина, 1999. — 416 с.: ил. — ISBN 5-225-04516-2. В монографии представлены современные функциональные методы иссле- дования, используемые в офтальмологии. В 1-ю главу включены электрофизи- ологические и психофизические методы исследования сенсорной зрительной системы, во 2-ю — придаточного аппарата глаза, его гемо- и гидродинамики. Изложены новые данные о механизмах нарушения зрительных функций, кото- рые обусловливают выбор метода офтальмологического исследования, его нейро-, биофизические и анатомофункциональные основы. Показана роль этих методов в диагностике заболеваний зрительной системы. Для офтальмологов, невропатологов, врачей кабинетов функциональной диагностики, психиатров, эндокринологов, а также профпатологов. ББК 56.7 ISBN 5-225-04516-2 © Издательство «Медицина», Москва, 1999 Все права авторов защищены. Ни одна часть этого издания не может быть занесена в память компьютера либо воспроизведена любым спосо- бом без предварительного письменного разрешения издателя.
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие.................................................. 8 Часть I Глава 1. Анатомия и нейрофизиология сетчатки и зритель- ных путей (А.М.Шамшинова) ...................... 11 1.1. Строение сетчатки...................................... 11 1.2. Нейрофизиология сетчатки .............................. 14 1.3. Нейромедиаторы....."................................... 21 1.4. Клетки Мюллера и их взаимоотношения с нейронами ....... 24 1.5. Анатомо-физиологические особенности зрительного пути *. 26 Глава 2. Острота зрения, контрастная чувствительность и устойчивость к слепящим засветим (В. В. Волков) 32 2.1. Оптико-анатомо-физиологические основы функции.......... 32 2.1.1. Острота зрения .................................. 32 2.1.2. Контрастная чувствительность..................... 40 2.1.3. Устойчивость к слепящим засветим................. 43 2.2. Основные методы функциональных исследований ........... 45 2.2.1. Методы оценки остроты зрения..................... 45 2.2.2. Методы исследования контрастной чувствительности. 52 2.2.3. Методы оценки устойчивости к слепящим засветим... 57 2.3. Клинические проявления нарушений остроты зрения, контраст- ной чувствительности и устойчивости к ослеплению с учетом особенностей их этиологии и патогенеза ................... 61 2.3.1. Основные варианты и причины нарушений остроты зрения в клинической практике ............................ 61 2.3.2. Варианты и возможные причины изменения пространствен- ной контрастной чувствительности при заболеваниях зрительной системы.................................... 62 2.3.3. Клинические примеры нарушений устойчивости зрения к слепящим засветим..................................... 66 Глава З.Светоощущение и зрительная адаптация (В, В. Вол- ков, А. М. Шамшинова)..................................... 67 3.1. Основные фотометрические понятия и единицы............. 67 3.2. О механизмах зрительного восприятия и физиологических воз- можностях зрения ......................................... 69 3.2.1. Физиологические регуляторы светового потока, поступаю- щего в глаз ...................................... 71 3
3.2.2. Морфологические основы и субъективные проявления фото- и скотопического зрения ............................... 72 3.2.3. Пространственные аспекты световой чувствительности .... 73 3.2.4. Временные аспекты светочувствительности......... 77 3.3. Клинические проявления нарушений светоощущения и зритель- ной адаптации ............................................ 82 3.4. Клинические методы тестирования светочувствительности. 86 3.4.1. Темновая адаптометрия........................... 86 3.4.2. Световая адаптометрия .......................... 88 3.4.3. Исследование критической частоты слияния мельканий ... 88 3.4.4. Периметрия...................................... 89 Глава 4.Цветоощущение (В.В.Волков, А.М.Шамъиинова) .. 106 4.1. Анатомо-физиологические основы цветового зрения...... 106 4.1.1. Трихроматичность цветового зрения ............. 106 4.1.2. Цветовой треугольник и координаты цветов ...... 107 4.1.3. Основные параметры цвета ...................... 109 4.1.4. Об одновременном и последовательном цветовом контрасте 111 4.2. Основные причины и признаки нарушений цветового зрения .... 113 4.3. Функциональные тесты на цветовое зрение.............. 115 4.4. О классификации нарушений цветового зрения .......... 125 Глава 5. Электроретинография (А.М. Шамшинова).............. 133 5.1. Общая электроретинограмма ........................... 133 5.1.1. Современные представления о происхождении ЭРГ... 133 5.1.2. Факторы, влияющие на ЭРГ....................... 137 5.1.3. Классификация ЭРГ.............................. 141 5.1.4. Метод регистрации ЭРГ (рекомендации ISCEV)..... 147 5.1.5. Роль ЭРГ в диагностике заболеваний сетчатки и зритель- ного нерва ........................................... 154 5.2. Локальная ЭРГ ....................................... 167 5.2.1. Происхождение локальной ЭРГ.................... 167 5.2.2. Методы регистраций локальной (макулярной) ЭРГ . 167 5.2.3. Локальная ЭРГ в диагностике заболеваний макулярной области сетчатки ..................................... 174 5.3. Паттерн-ЭРГ ......................................... 178 5.3.1. Происхождение паттерн-ЭРГ ..................... 178 5.3.2. Методологические основы регистрации паттерн-ЭРГ (ре- комендации ISCEV) .................................... 181 5.3.3. Паттерн-ЭРГ в диагностике заболеваний сетчатки и зри- тельного нерва .. .•.................................. 185 5.4. Ритмическая ЭРГ...................................... 187 5.4.1. Происхождение ритмической ЭРГ.................. 187 5.4.2. Методологические основы регистрации ритмической ЭРГ 189 5.4.3. Роль ритмической ЭРГ в диагностике заболеваний сетчатки 189 5.5. Электроретинография при катаракте.................... 192 Глава 6. Электроокулография (А.М,Шамшинова, В,Я,Эскин) 196 6.1. Постоянный потенциал глаза ......................... 1'96 6.2. Физиологические основы и происхождение ЭОГ............197 4
6.3. Методы регистрации ЭОГ ............................. 199 6.3.1. Стандартная методика регистрации ЭОГ ...........199 6.3.2. Импульсная электроокулография ................ 206 6.3.3. Другие методические подходы в электроокулографии .... 206 6.3.4. Методологические основы регистрации ЭОГ (рекомен- дации ISCEV) ......................................... 208 6.4. Роль электроокулографии в диагностике заболеваний пигмент- ного эпителия сетчатки и хороидеи ....................... 212 Глава 7. Зрительные вызванные корковые потенциалы (А.М.Шамшинова) ......................................... 222 7.1. Происхождение зрительных вызванных корковых потенциалов . 222 7.2. Виды зрительных вызванных корковых потенциалов........228 7.3. Метод регистрации зрительных вызванных корковых потенциа- лов .......................................................229 7.4. Картирование зрительных вызванных корковых потенциалов ... 236 7.5. Зрительные вызванные корковые потенциалы и острота зрения . 243 7.6. Роль зрительных вызванных корковых потенциалов в диагнос- тике заболеваний зрительных путей ....................... 244 Глава 8. Энтоптические феномены в диагностике функцио- нальных нарушений (В. В. Волков)......................... 254 8.1. Роль особенностей структуры слезной пленки, роговицы и хру- сталика ................................................. 254 8.2. Роль особенностей структуры стекловидного тела ..... 256 8.3. Роль особенностей витреоретинальных отношений....... 257 8.4. Фактор наличия непрозрачных кровеносных сосудов в нормально функционирующей прозрачной сетчатке ..................... 257 8.5. Фактор наличия дугообразности в нормальной топографии нервных волокон сетчатки ................................ 258 8.6. Фактор наличия в норме строго определенной (относительно центра макулы) ориентации молекул ксантофильного пигмента в наружном плексиформном слое сетчатки................... 259 8.7. Роль функционального состояния фоторецепторов сетчатки в про- исхождении эктопических явлений ......................... 260 Часть П Глава 1. Веки как защитный аппарат глаза (В.В.Волков) ... 263 1.1. Строение и функция век в норме ..................... 263 1.2. Клинические варианты нарушения функции век ......... 266 1.3. Приемы функциональной диагностики и трактовка результатов . 267 1.3.1. Тестирование мигательного рефлекса ........... 267 1.3.2. Функциональная оценка края век................ 268 1.3.3. Тестирование функции открывания глазной щели.... 269 1.3.4. Тестирование функции закрывания глазйой щели ..272 1.3.5. Тестирование ассоциированных движений ........ 273 5
Глава 2. Слезопродуцирующий и слезоотводящий аппарат (В.В.Волков) ............................................ 274 2.1. Строение и функции слезного аппарата в норме ........ 274 2.1.1. Слезная пленка ................................ 274 2.1.2. Слезопродукция ................................ 274 2.1.3. Слезоотведение................................. 276 2.2. Клинические варианты нарушений функции увлажнения глаза ... 277 2.3. Приемы функциональной диагностики и трактовка результатов . 278 2.3.1. ’’Сухой” глаз, тестирование слезопродукции и качества слезной пленки ....................................... 278 2.3.2. ’’Переувлажненный” глаз, тестирование слезоотведения ... 281 Глава 3. Циркуляция крови и тканевых жидкостей в глазу (В.В.Волков).............................................. 284 3.1. Прикладная анатомия сосудистой системы глаза......... 284 3.2. Структура и функции гематоофтальмических барьеров ... 286 3.3. Глазной кровоток в норме. Механизмы регулирования крово- тока в глазу и клинические методы его исследования ...... 289 3.3.1. Артериальное давление и методы исследования активной (моторной) части глазного кровотока ............. 290 3.3.2. Венозное давление и методы исследования ’’стопорной” ча- сти глазного кровотока ............................... 293 3.3.3. Ауторегуляция кровотока в глазу и методы его исследо- вания ................................................ 295 3.4. Этиология, патогенез и клинические варианты нарушения глазной гемоциркуляции................................... 298 3.4.1. Нарушения артериального кровотока.............. 298 3.4.2. Нарушения венозного кровотока.................. 299 3.4.3. Нарушения капиллярного кровотока .............. 301 3.5. Тестирование нарушений внутриглазной гемодинамики в кли- нической практике (по данным флюоресцентной ангиографии и других методик)........................................ 301 3.5.1. Оценка кровотока при симптомах гипофлюоресценции ... 301 3.5.2. Оценка тематических барьеров при симптомах гиперфлюо- ресценции ....................................... 303 Глава 4. Аппарат, регулирующий гидродинамику и опти- ческую установку глаза (В.В.Волков) ...................... 311 4.1. Анатомо-физиологическая характеристика иридохрусталико- вой диафрагмы, ресничного тела, камерного угла и решетчатой мембраны диска зрительного нерва......................... 311 4.1.1. Продукция и отток камерной влаги, офтальмотонус. 311 4.1.2. Взаимоотношения офтальмотонуса с артериальным и вну- тричерепным давлением, а также с тканевым давлением в зрительном нерве.................................... 315 4.1.3. Зрачковые реакции ............................. 321 4.1.4. Структурно-функциональные элементы аккомодацион- ного аппарата ........................................ 322 4.1.5. Аккомодация и оптическая установка глаза....... 324 6
4.1.6. 0 механизмах аккомодации .......................... 328 4.1.7. Попытки биомеханического моделирования одновремен- ного действия внутренних мышц глаза на оптическую установку и дренажную систему.......................... 330 4.2. Основные причины, клинические признаки и методики иссле- дования нарушений глазной гидродинамики, функции зрачка, аккомодации и оптической установки глаза ................. 332 4.2.1. Нарушения глазной гидродинамики и их последствия .... 332 4.2.2. Методики и устройства для исследования офтальмотонуса и компонентов глазной гидродинамики ................. 334 4.2.3. Нарушения зрачковых реакций, их диагностика и послед- ствия ................................................. 338 4.2.4. Нарушения аккомодации, их связь с ’’неудачными” вари- антами оптической установки глаза. Основные признаки и причины нарушений ................................... 342 4.3. Методы и устройства для функциональных исследований акко- модации и оптической установки глаза...................... 344 4.4. Сводный материал об ответной реакции механизмов регуляции офтальмотонуса зрачка и ресничной мышцы на фармакологиче- ские воздействия ......................................... 358 Глава 5. Глазодвигательный аппарат и бинокулярное зрение (В.В.Волков)........................................ 361 5.1. Устройство и работа глазодвигательного аппарата в норме . 361 5.1.1. Глазницы и биомеханика глазодвигательных мышц... 361 5.1.2. Виды произвольных движений здоровых глаз .......... 363 5.1.3. Виды непроизвольных движений здоровых глаз ........ 365 5.2. Бинокулярное зрение ..................................... 367 5.2.1. Совместное одиночное видение ...................... 367 5.2.2. Совместное раздвоенное видение..................... 374 5.3. Клинические проявления нарушений функции глазодвигатель- ного аппарата и бинокулярного зрения с учетом различий этиологии и патогенеза ................................... 377 5.4. Методики функциональных исследований глазодвигательного аппарата и бинокулярного зрения........................... 379 5.4.1. Измерение угла косоглазия.......................... 379 5.4.2. Измерение мышечного баланса, в том числе конвер- гентно-аккомодационных отношений .................... 382 5.4.3. Определение слабофункционирующей (парализованной) мышцы и оценка ее силы ................................ 384 5.4.4. Выявление сенсорной аномалии, в том числе аномальной корреспонденции сетчаток .............................. 387 5.4.5. Оценка глубинного зрения и стереопсиса............. 389 5.5. О тенденциях в развитии представлений о механизмах бино- кулярного зрения и выборе адекватныхметодов для его исследо- вания .................................................... 391 Список основной литературы.................................... 395
ПРЕДИСЛОВИЕ За последнее десятилетие функциональные исследования в офталь- мологии поднялись на качественно новую ступень, в связи с чем не- обходимы теоретическое осмысление и все более широкая клиниче- ская апробация многочисленных методик. Сложность структурной организации сетчатки глаза, проводящих путей и обширных областей центральной нервной системы послужи- ла основанием для создания разных научных направлений, призван- ных решать общую задачу — поиск методов, позволяющих адекват- ч но оценивать зрительное восприятие и качество переработки зритель- ной информации. Электрофизиологические и психофизические исследования, про- веденные в последние десятилетия, подтвердили существование па- раллельных подсистем, или каналов, в зрительной системе у прима- тов. В экспериментах на клеточном уровне получены доказательства того, что большинство зрительных нейронов избирательно активи- руются специфическими стимулами различного цвета, контраста, яркости, ориентации, движения и т.д. и относительно нечувствитель- ны к диффузному освещению. Функциональная организация зритель- ной системы и определяет уровень наиболее выраженного ответа ней- ронов на тот или иной раздражитель. Значительные успехи, достигнутые в изучении химических меди- аторов (нейротрансмиттеров) зрительных сигналов, свидетельству- ют о том, что именно нарушения синаптической передачи являются одним из главных звеньев патогенеза при ряде заболеваний сетчат- ки. Поскольку изменения межнейрональных контактов неизбежно отражаются на суммарном биоэлектрическом ответе сетчатки, кли- ническая электроретинография обладает большими потенциальны- ми возможностями в изучении тонких патофизиологических меха- низмов при различной офтальмопатологии органа зрения. Вопросы клинической физиологии зрения относятся к “главным проблемам офтальмологии”, о чем свидетельствуют монографии Н.Н.Зислиной (1993), А.А.Шпак (1993), J.H.Jacobson (1961), G.EJayl (1965), A.E.Krill (1970), J.Babel (1978), N.R.Galloway (1981), R.E.Carr и I.M.Siegel (1990), Heckenlively (1991), A.M.Halliday (1993) и др., по- священные электрофизиологическим методам исследования и их роли в клинике глазных болезней, а также многочисленные работы А. И. Богословского, О. И. Щербатовой и др. Теоретические вопросы, связанные с психофизиологией зрения, представлены в работах Н.Д.Нюберга (1928,1933,1971), С.В.Кравко- 8
ва (1945,1951), М.М.Бонгард (1955,1956,1958), В.И.Говардовского (1975,1985), О.Ю.Орлова(1971,1984), В.В.Максимова (1984), В.В.Вол- кова (1983,1988), Ю.Е.Шелепина (1985,1992) и др. В то же время развитие электрофизиологических методов иссле- дования, таких, как электроретинография, исследование вызванных зрительных кортикальных потенциалов головного мозга, электро- окулография, а также психофизических методов, включающих пери- метрию, метод исследования контрастной и цветовой чувствитель- ности глаза, позволило не только оценивать функцию зрительного анализатора, определять локализацию процесса в различных слоях сетчатки, зрительном нерве и в вышележащих отделах зрительной системы, но также осуществлять раннюю диагностику заболеваний и интоксикаций, выявлять побочные действия лекарственных препа- ратов, прогнозировать восстановление зрительных функций под вли- янием консервативного и хирургического лечения и в процессе реа- билитации. Указанные методы исследования позволяют оценивать яркостные, цветовые, контрастные каналы зрительной системы, ис- точники нарушения восприятия, функциональное состояние колбоч- ковой и палочковой систем, наружных и внутренних слоев сетчатки, а также передачу информации в центральные отделы зрительного анализатора, первичные и вторичные зрительные центры. Во второй части монографии отражены традиционные современ- ные представления о методах исследования век и защитного, слезо- продуцирующего и слезоотводящего аппаратов глаза, гемодинами- ки и гидродинамики глаза, а также глазодвигательного аппарата и бинокулярного зрения. Эти вопросы освещены в работах ведущих ученых нашей страны — А.Я.Бунина, А.П.Нестерова, Э.С. Аветисо- ва, Т.П.Кащенко, Ю.З.Розенблюма и др. В каждом из разделов изло- жены анатомические и физиологические основы рассматриваемого метода, а также современные представления о механизмах наруше- ния тех или иных функций зрительного аппарата, предопределяю- щих выбор метода исследования. Так, в главе, посвященной цирку- ляции крови и тканевых жидкостей в глазу, описываются не только прикладная анатомия, структура и функция гематоофтальмических барьеров, но также этиология, патогенез и клинические варианты нарушений гемодинамики. В описание аппарата, регулирующего гид- родинамику, включены вопросы, связанные с оптической установ- кой глаза. Авторы попытались не только донести до читателя совре- менные данные по рассматриваемым проблемам, но и передать свой клинический опыт, накопленный в течение многих десятилетий. Объе- динение в одном издании функциональных исследований различных отделов зрительной системы определено необходимостью руковод- ства по этой проблеме. Бурный технический прогресс, триумфальное шествие компью- терной техники, большие достижения в биологии, генетике, иммуно- логии, биохимии обусловили необходимость на новом методическом 9
уровне пересмотреть патогенез некоторых, далеко еще не раскрытых процессов в зрительной системе, представления о механизмах нару- шения зрительных функций. Это позволит выработать более адек- ватные, патогенетически обоснованные подходы к лечению, разра- ботке методов реабилитации слепых и инвалидов от рождения и в результате перенесенных заболеваний, травм, интоксикаций, различ- ных экологических воздействий, приводящих к мутациям, дистрофи- ям, дегенерациям, атрофиям и прочим патофизиологическим процес- сам, ведущим к потере зрительных функций и снижению работо- способности. Мечтой офтальмологов является возрождение терапевтической школы; основой этого может быть осмысление и понимание приро- ды зрительных нарушений при заболеваниях сетчатки различного происхождения, в чем должны помочь современные функциональ- ные методы исследования. Описание методов функционального ис- следования световой, цветовой и контрастной чувствительности, элек- троретинографии, электроокулографии, зрительных вызванных кор- ковых биопотенциалов включает представление о современных нейрофизиологических механизмах, лежащих в основе этих методов. В монографии описаны методические приемы, применяемые при ис- следовании, и кратко изложена роль функциональных методов ис- следования в оценке функции зрительной системы при некоторых заболеваниях сетчатки ц зрительного нерва. Авторы руководства — А.М.Шамшинова, доктор медицинских наук, член Международного общества клинических электрофизио- логов зрения (ISCEV), главный научный сотрудник Московского научно-исследовательского института глазных болезней им.Гельм- гольца, и В.В.Волков, академик Российской медико-технической и Российской лазерной академий, профессор, доктор медицинских наук, заслуженный деятель науки РФ, член Международного общества исследователей глаза (ISER). Настоящая книга предназначена для широкого круга читателей, врачей — офтальмологов, невропатологов, нейрофизиологов и мо- жет быть использована как методическое руководство в медицинс- ких вузах и клиниках. Авторы выражают благодарность за предоставленный материал и помощь в создании и оформлении монографии В.Я.Эскину, Е. Н. Юстовой, Ю.Е.Шелепину, М.В.Зуевой, а также, В.В.Кобилец- кой, А.Ж.Смирновой, И.В.Зольниковой, С.А.Коскину, В.П.Никола- енко, И.В.Рубцовой, И. Л.Симаковой, А.А.Кривошееву. Авторы были бы очень признательны за отзывы о настоящей монографии, а также за возможные пожелания для переработки и добавления материала, необходимого для офтальмологической прак- тики.
ЧАСТЬ I ГЛАВА 1 АНАТОМИЯ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ СЕТЧАТКИ И ЗРИТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ 1.1. СТРОЕНИЕ СЕТЧАТКИ Сетчатка эмбриологически является частью мозга. Она состоит из 10 слоев: внутренней пограничной мембраны, слоя волокон зрительно- го нерва, слоя ганглиозных клеток, внутреннего плексиформного слоя, внутреннего нуклеарного слоя, наружного плексиформного слоя, наружного нуклеарного слоя, наружной пограничной мембра- ны, слоя палочек и колбочек и пигментного эпителия. Таким обра- зом, в сетчатке различают три иерархически организованных клеточ- ных слоя (рис. 1.1): наружный нуклеарный слой, представленный ядрами фоторецепторов, внутренний слой, состоящий из биполяр- ных клеток (нейроцитов), и слой ганглиозных нейроцитов. Из отрост- ков (аксонов) ганглиозных нейроцитов формируется зрительный нерв, который направляется в мозг. В структуре зрительного пути, включающей фоторецепторы, биполярные и ганглиозные нейроци- ты, имеются два типа интернейронов: горизонтальные клетки в на- ружном плексиформном слое и амакриновые клетки во внутреннем плексиформном слое. Горизонтальные клетки имеют синаптические контакты друг с другом и биполярными нейроцитами, а также об- ратную связь с фоторецепторами. Амакриновые клетки, богатые ней- ромедиаторами, имеют синапсы с другими амакриновыми и гангли- озными клетками, а по системе обратной связи — с биполярными нейроцитами. Внеклеточное пространство занимают большие глиальные клет- ки Мюллера, проходящие радиально через все слои от фоторецепто- ров до стекловидной мембраны сетчатки. Известно, что глиальные клетки Мюллера, выполняя опорную, буферную и трофическую функ- ции, играют важную роль в поддержании стабильности всех нейро- нальных функций в центральной нервной системе. Метаболически клетки Мюллера объединены с нейронами в единую функциональ- но-биохимическую систему, что определяет их участие в модулиро- вании специфической функциональной активности нейронов. 11
Рис. 1.1. Схема нейрональной организации периферической и макулярной областей сетчатки и слои генерации светового подъема ЭОГ, общей ЭРГ, ПЭРГиЗВКП. 1 — хороидея; 2 — пигментный эпителий; 3 — фоторецепторы (палочки и колбочки); 4 — биополярные клетки (нейроциты); 5 — ганглиозные нейроциты; 6 — зрительный нерв; 7 — зрительная область коры. Ганглиозные клетки сетчатки являются началом афферентных зрительных путей; в них продуцируются спайки, потенциал действия. По аксонам ганглиозных клеток — волокнам зрительного нерва — импульсные сигналы передаются в мозг. Количество аксонов в зри- тельном нерве от 564 776 до 1 200 000. В сетчатке имеются ганглиоз- ные клетки разных типов: те, которые деполяризуются и генерируют спайки в ответ на включение света (“on’’-центр клетки), и те, кото- рые гиперполяризуются на свету и генерируют спайки в ответ на его выключение (“off’-центр клетки). Распределение и синаптическая организация клеточных элементов сетчатки неодинаковы, так как плотность фоторецепторов меняется от центра к периферии. При толщине сетчатки менее 0,4 мм она содержит около ПО—125 млн палочек и 6,3—6,8 млн колбочек и только 1 млн ганглиозных клеток. Наибольшая плотность колбочек 147 000, 178 000—238 000 на 1 мм2 в центральной зоне (фовеа) размером 50х 50 ммк (5°). Дальше от центра плотность колбочек уменьшается, в 12
парафовеа (8,6°) она составляет 9500 на 1 мм2, а в перифовеа (20°) — 10 000 на 1 мм2 [Osterberg G., 1935]. Различие физиологических свойств палочек и колбочек обуслов- ливает двойственную природу зрения, скотопического (ночного) и фотопического (дневного), которую описал еще в XIX столетии M.Schultze. Палочки, содержащие родопсин (520 нм), определяют ночное видение, функционируют при низком освещении, высокочув- ствительны к слабому свету, имеют низкую пространственную и вре- менную разрешающую способность, максимальную чувствительность к сине-зеленой части спектра, слабую дирекциональную чувствитель- ность и способность медленной адаптации к темноте. Колбочки, со- держащие пигменты с максимумом чувствительности в красной, зе- леной и синей частях спектра, определяют функцию цветового зре- ния, контрастной чувствительности, пространственного и временного разрешения, функционируют при дневном свете, обладают слабой чув- ствительностью к свету, высокой пространственной и временной раз- решающей способностью, максимальной чувствительностью к желто- зеленой части спектра, высокой дирекциональной чувствительностью, быстрой фазой адаптации в темноте. Центральная зона диаметром 250—750 ммк, что соответствует зрительному углу в 53 дуговых мин, свободна от палочек. Плотность палочек максимальна в кольце вокруг фовеа (10—18° от центра) — 150 000—160 000 на 1 мм2, затем их количество уменьшается к край- ней периферии, где имеется около 60 000 палочек на 1 мм2. Средняя плотность палочек — 80 000—100 000 на 1 мм2. Каждый из основных типов нейронов делится на множество под- типов. В сетчатке приматов различают три класса цветочувствитель- ных колбочек в зависимости от содержащихся в их наружных сег- ментах зрительных пигментов с разной спектральной чувствитель- ностью, у которых пик абсорбции проявляется в различных областях спектра (560, 550 и 440 нм). Распределение различных типов колбо- чек в гексагональной мозаике фовеа до конца не изучено. К настоя- щему времени известно, что более чувствительные к длинноволновой и средневолновой части спектра колбочки человека распределены случайным образом и имеют одинаковое число, а не соотношение 1:2, как это предполагалось ранее [Mollon J. D., Bowmaker J. К., 1991]. В макуле синие колбочки отсутствуют. Распределение Ьиполяров и ганглиозных клеток в фовеальной об- ласти соответствует плотности колбочек. В фовеальной зоне 2° одна колбочка соединена с 2 ганглиозными клетками. Однако на перифе- рии распределение этих клеток значительно изменяется, так как мно- жество палочек и некоторые колбочки конвергируют к меньшему чис- лу биполяров и к еще меньшему числу больших ганглиозных клеток, от которых аксоны несут информацию в зрительную кору. На пери- ферии сетчатки соотношение фоторецепторов и ганглиозных нейро- цитов составляет 1000:1. 13
Колбочки в фовеоле образуют так называемый ’’карликовый” (миниатюрный) (midget) путь по принципу ’’один к одному”, когда колбочка соединена с on- и off-биполяром и on- и off-ганглиозной клеткой, проецирующейся в клетках парвоцеллюлярного слоя наруж- ного коленчатого тела. Если на уровне сетчатки этот путь имеет ми- нимальную конвергенцию, то область коры, перерабатывающая ин- формацию от макулярной зоны, занимает 60%. Такое увеличение представительства макулярной зоны, обеспечивающее высокую раз- решающую способность зрительной системы, получило название ’’фактор магнификации”. Анатомическое строение сетчатки у различных животных, нали- чие в ее структуре палочковой и/или колбочковой системы, топогра- фия и плотность фоторецепторов в разных участках сетчатки от цен- тра к периферии определяют форму и параметры электроретино- граммы (ЭРГ). 1.2. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ СЕТЧАТКИ Восприятие мира начинается с поглощения света светочувствитель- ными молекулами зрительного пигмента (родопсина), содержаще- гося в мембране дистальной части фоторецепторов. Затем следует цепь молекулярных реакций его последовательного превращения, в результате которого пигмент обесцвечивается. После этого начина- ется каскад реакций, отвечающих за процессы фототрансдукции, за- канчивающейся гиперполяризацией клеточной мембраны наружно- го сегмента фоторецептора. Спектр поглощения родопсина состоит из трех основных полос: а (500 нм) ир (350 нм), за которые ответственна хромофорная группа— 11-цис-ретиналь, и у (278 нм), обусловленной в основном аромати- ческими аминокислотами: опсинотирозином и триптофаном. Извест- но, что зрительный пигмент представляет собой хромогликопротеид, молекула которого содержит одну хромофорную группу, две олиго- сахаридные цепочки и водонерастворимый мембранный белок опсин. В механизме зрения молекула зрительного пигмента выполняет две основные физиологические функции: во-первых, поглощая свет в некоторой характерной области длин волн, определяет спектраль- ный диапазон фоторецепторной клетки; во-вторых, запускает фото- рецепторный процесс. В основе первой функции лежит спектр погло- щения молекулы зрительного пигмента, который зависит от приро- ды хромофорной группы и ее ковалентных и нековалентных взаимодействий с белковой частью молекулы. Вторая функция ос- нована на способности молекулы зрительного пигмента при погло- щении света менять свою конформацию: сначала хромофорной груп- пы, а затем белка; молекула зрительного пигмента на одной из ста- дий фотопревращения приобретает способность взаимодействовать с другими белками, участвующими в механизме фоторецепции. Бел- 14
ковая часть обесцвеченной молекулы зрительного пигмента активи- рует большое количество молекул фермента трансдуцина, который инактивирует молекулы циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), участвующего в ионном обмене В мембране фоторецепто- ров, что в свою очередь приводит к фотопревращению зрительного пигмента (фотолиз). Ретиналь на последних стадиях отщепляется от опсина и переносится в пигментный эпителий, где он хранится в виде эфиров пальмитиновой или стеариновой кислот, а затем возвраща- ется в наружный сегмент фоторецепторов в виде 11-цис-ретиналя. В ходе фотолиза происходит фотохимическая реакция — пикосекунд- ная изомеризация хромофорной группы из 11-цис-формы ретиналя в транс-форму. Все последующие процессы в молекуле темновые и за- висят от температуры реакции [Островский М.А., 1992; Shichida Y., 1986]. Процесс фотолиза родопсина происходит следующим образом. БАТОРОДОПСИН (543 нм) 30 нс 1 Поглощение кванта света (1 - Юфс) ГЮМИРОДОПСИН (497 нм) МЕТАРОДОПСИН I (478 нм) > 10 мс| | минуты МЕТАРОДОПСИН II (380 нм) ^^минугы МЕТАРОДОПСИН III (465 нм) (па^ародопснн 460 нм) Полностью транс-РЕТИНАЛЬ+ОПСИН РОДОПСИН (498 нм) 15
Перестройка в молекуле зрительного пигмента осуществляется при переходе метародопсина I в метародопсин II, когда происходят конформационные изменения, ответственные за ее электрогенную ак- тивность и ряд биохимических процессов. В ходе распада метародопсина II на ретиналь и опсин или его превращения в метародопсин III белок возвращается в исходное со- стояние. Таким образом, на ранних стадиях фотолиза в клетке воз- никает быстрый потенциал, обусловленный электрогенной активно- стью самой молекулы родопсина (ранний рецепторный потенциал). На стадии образования метародопсина II запускается каскад фермен- тативных реакций, который приводит к ускорению гидролиза цГМФ и как следствие к блокированию светозависимых Na+- и Са2+-кана- лов и генерации позднего рецепторного потенциала [Остров- ский М.А., Говардовский В.И., 1992]. Продукты фотолиза родопсина связаны с генерацией компонен- тов раннего рецепторного потенциала (РРП) и активацией каскада ферментативных реакций, участвующих в усилении и внутриклеточ- ной передаче фоторецепторного сигнала, который превращается в электромагнитную энергию и в ответ нейронов. Вызванная светом гиперполяризация мембран фоторецепторов распространяется к синаптическим окончаниям, связывающим их с другими клеточными элементами [Бызов А. Л., 1992 ]. Результаты электрофизиологических и психофизических исследо- ваний, проведенных в последнее время, позволили предположить, что свойства колбочек, чувствительных к длинно- и средневолновой час- ти спектра, различны, и временные параметры их ответов зависят от условий адаптации, которая оказывает слабое воздействие на кине- тику трансдукции в колбочках человека [Whitmore A.V., Bow- maker G.K., 1995]. Трансформация и интеграция сигналов происходят как в сетчат- ке, так и на других уровнях зрительной системы с помощью рецеп- тивных полей нейронов, которые, имея типичную организацию центр — периферия, обладают способностью осуществлять латераль- ное торможение [Глезер В.Д., 1992; Шевелев И.А., 1992]. Техника мар- кетинга отдельных нейронов по Гольджи, внутриклеточное введение пероксидазы хрена, электронная микроскопия позволили идентифи- цировать все типы нейронов в сетчатке и их синаптические связи [KolbH., 1994,1995]. В сетчатке выделяют дистальный и проксимальный отделы. В ди- стальный входят фоторецепторы, горизонтальные клетки и биполя- ры. К проксимальному отделу относится внутренний синаптический слой, состоящий из аксонов биполярных, амакриновых и ганглиоз- ных клеток, которые имеют многочисленные связи во внутреннем плексиформном слое с аксонами ганглиозных клеток, образующих зрительный нерв. Все нейроны этого слоя образуют сложные синап- тические переключения во внутреннем синаптическом слое, количе- 16
ство подслоев в котором доходит до 10. Каждый из основных типов нейронов имеет множество подтипов, образующих палочковый и колбочковый пути. Палочковый путь содержит палочковые фоторецепторы, бипо- лярные и ганглиозные клетки, а также несколько видов амакрино- вых клеток, являющихся интернейронами. Фоторецепторы переда- ют зрительную информацию к биполярным клеткам, которые явля- ются нейронами второго порядка. При этом палочки контактируют только с биполярными клетками одной категории, называемыми па- лочковыми биполярными клетками, которые деполяризуются под действием света. Между палочками и деполяризующимися биполя- рами имеется инвертирующий синапс, который и осуществляет пере- дачу сигнала от гиперполяризующихся под действием света палочек с негативным мембранным потенциалом к палочковым деполяризу- ющимся биполярам с позитивным мембранным потенциалом. Эти деполяризующиеся биполяры в литературе названы оп-центр-клет- ками, или клетками, имеющими рецептивные поля с оп-центром. Такие палочковые пути называют on-путями. Палочковая система в высшей степени конвергентна и дивергентна, что определяет обра- ботку и усиление сигнала для передачи его в мозг. Колбочковый путь отличается от палочкового тем, что уже в на- ружном плексиформном слое колбочки имеют более обширные свя- зи и синапсы связывают их с колбочковыми биполярами различных типов. Одни из них деполяризуются подобно палочковым деполяри- зующимся биполярам и формируют колбочковый on-путь с инверти- рующими синапсами, другие гиперполяризуются, образуя off-путь, в котором колбочки контактируют с биполярами посредством предох- раняющих синапсов. Колбочки фовеальной области, каждая из ко- торых связана с двумя биполярами с on- и off-центром и двумя ганг- лиозными клетками с on- и off-центром, образуют соответствующие on- и off-каналы. Отличие колбочкового пути от палочкового состоит также в том, что колбочковые биполяры имеют прямые синапсы с дендритами ганглиозных» клеток без промежуточных амакриновых клеток. Та- ким образом, колбочковый путь состоит из двух параллельных кана- лов, идущих от колбочек к биполярным и ганглиозным нейроцитам. Один канал связан с сигналами, возникающими на стимул, который ярче фона (on-center channel), другой — на стимул, более темный, чем фон (off-center channel). Эти каналы обеспечивают восприятие кон- траста зрительных образов. Отличительной особенностью горизонтальных клеток разных типов является их электрическая связь друг с другом через синцити- альные сети. Различают два основных типа горизонтальных клеток: L-клетки (ахроматические), реагирующие гиперполяризацией на из- лучение любой части спектра, и цветовые клетки, знак реакции кото- рых зависит от длины волны света. Горизонтальные клерки имеют 17
связь с фоторецепторами через тормозящие синапсы обратной связи в триадах колбочковых терминалей. Эта обратная связь рассматри- вается как основной механизм, посредством которого организованы деполяризационные ответы горизонтальных клеток цветового типа, а также оппонентная периферия рецептивных полей биполяров [Бы- зов А.Л., 1992]. В сетчатке человека различают два типа биполяров: гиперполя- ризационные (с off-центром) и деполяризационные (с оп-центром), названные по знаку электрической реакции, возникающей в ответ на освещение центра рецептивного поля пятном диаметром 150— 200 мкм, покрывающим область ветвления дендритов. Освещение периферии рецептивного поля кольцом на фоне освещенного пятна вызывает ответ противоположного знака, что называют простран- ственной оппонентностью. Кроме пространственной, у биполяров известна и цветовая оппонентность. Так, существуют биполяры, от- вечающие деполяризацией на предъявление красного пятна и гипер- поляризацией — синего. Биполяры связаны большей частью окон- чаний ветвящихся дендритов с синаптическими терминалями фото- рецепторов. Оппонентная реакция периферии рецептивного поля биполяра передается через горизонтальные клетки, а пространствен- ная оппонентная реакция — посредством обратной связи от горизон- тальных клеток к фоторецепторам. Амакриновые клетки, имеющие отростки длиной до 1 мм, обла- дают импульсным механизмом и участвуют в передаче сигналов на большое расстояние внутри сетчатки в горизонтальном направлении, что объясняет процессы латерального торможения. Различают два типа амакриновых клеток: фазные, реагирующие короткими депо- ляризационными пиками с импульсами на включение и выключение света, и тонические двух типов, отвечающие на воздействие светово- го раздражителя стойкой деполяризацией (on-тип) или гиперполяри- зацией (off-тип), дендритные разветвления тонических амакриновых клеток связаны с реципрокными синапсами, в основном с палочко- выми биполярами. ’’Ганглиозные клетки сетчатки делятся на Х-, Y- и W-типы, тела которых отстоят друг от друга на определенные расстояния. Клетки каждого типа объединены в строгие мозаичные структуры, называе- мые растрами. Отдельные ячейки в таких растрах по форме близки к квадратам или шестиугольникам. Растр, образованный телами X- нейронов, состоит из мелких ячеек, среднее расстояние между тела- ми которых 150 мкм, тогда как расстояние между клетками растра, образованного Y-нейронами, составляет 250 мкм. В центральной области сетчатки больше нейронов Х-типа, а на периферии — Y-типа. Диаметр центральной части рецептивного поля в угловых градусах для Y-нейронов 0,5—2,5, для Х-нейронов 0,1—1,3. Однако размер яче- ек в растрах каждого типа клеток меняется по сетчатке в зависимос- ти от распределения плотности ганглиозных клеток. Ретинотопичес- 18
кая упорядоченность в афферентных параллельных связях сетчатки со зрительными структурами промежуточного и среднего мозга со- провождается тонкой пространственной упорядоченностью, обуслов- ленной растровым расположением в сетчатке отдельных типов ганг- лиозных клеток, раздельными растрами — матрицами для on- и off- клеток каждого типа, и существующими закономерностями изменения размера и степени перекрытия рецептивного поля (РП) нейронов различных типов в зависимости от их эксцентриситета по сетчатке? [Подвигин Н.Ф., 1992]. Х-клетки, кроме тонической импуль- сации, наблюдающейся в течение всего периода освещения, харак- теризуются меньшим размером центра поля и большим простран- ственным разрешением, меньшей скоростью проведения возбужде- ния по аксонам, линейной суммацией сигналов внутри рецептивного поля. Они цветооппонентны и передают импульсы в мелкоклеточ- ные слои наружных коленчатых тел (НКТ). Y-клетки, отвечающие в основном на изменение интенсивности света, имеют центры рецеп- тивных полей значительно больших размеров, обладают меньшим пространственным разрешением, большей скоростью проведения по аксонам и нелинейным взаимодействием сигналов внутри поля. Y- клетки цветонезависимы и посылают аксоны в крупноклеточные слои НКТ (обладают более высокой пространственной чувствительнос- тью). Клетки W-типа с импульсной активностью характеризуются до- полнительными специфическими свойствами, например чувствитель- ностью к направлению движения стимула. Они могут быть фазными и тоническими, с периферией, оппонентной центру поля. Антагонис- тическая центру реакция осуществляется посредством горизонталь- ных клеток. В классических работах выделяют четыре основных типа гангли- озных клеток [Wiesel T.N., Hubei D., 1966]. Клетки 1-го типа имеют круглые рецептивные поля, состоящие из центральной и перифери- ческой зон с разной спектральной чувствительностью и тормозными связями в направлении от периферии к центру. Эти поля называют концентрическими без двойной оппонентности. Клетки 2-го типа имеют круглые рецептивные поля, в которых отсутствует периферическая зона. Эти поля избирательно реагиру- ют на излучение с различной длиной волны, обладают оппонентны- ми связями внутри своей единственной зоны и дают ответы с проти- воположным знаком на стимулы различных цветов. Среди нейронов встречаются не чувствительные к цвету, но обладающие свойствами пространственной организации полей, сходными со свойствами дру- гих нейронов. Их называют черно-белыми нейронами или on- и off- нейронами [Бертулис А.В., Глезер В.Д., 1990]. Клетки 3-го типа — нейроны, не чувствительные к длине волны излучения, имеющие концентрическую организацию рецептивных полей с тормозными связями от периферической к центральной зоне. Нейроны 4-го типа, близкие по строению к нейронам 1-го типа, от- 19
личаются от них более широкой спектральной чувствительностью. Их рецептивные поля состоят из центральной и периферической зон, каждая из которых избирательно реагирует на цветовой стимул с разной длиной волны. Среди клеток 1-го типа выделяют два класса: красно-зеленые (R- G) и желто-синие (Y-В). Красно-зеленых клеток в 8 раз больше, чем сине-желтых. Таким образом, в сетчатке существуют три параллель- ных канала, связанных с цветовосприятием. Один из них передает различие сигнала между средне- и длинноволновыми колбочками, второй — разницу сигнала коротковолновых колбочек из суммы сиг- налов средне- и длинноволновых колбочек, а третий — суммарный ответ колбочек всех трех классов. В сетчатке человека обработка сиг- налов колбочек имеет оппонентный характер. Возникновение ней- ронов, отвечающих реакциями с противоположными знаками, явля- ется определяющим фактором функционирования механизмов про- странственного и цветового зрения. Таким образом, в сетчатке человека от слоя рецепторов к слою ганглиозных клеток тянется сеть нейронных связей, образующих множество пострецепторных путей, или каналов, предназначенных для передачи и обработки сенсорной информации, которые выполняют разные функции и работают как параллельные системы. РП нейрона — это структура, состоящая из выходного нейрона, промежуточных клеток и совокупности рецепторов сетчатки, в пре- делах которой изменение светового потока в пространстве или вре- мени вызывает изменение реакции выходного нейрона. Рецептивные поля имеют центральную и периферическую зоны, стимуляция кото- рых вызывает противоположные по знаку реакции, например оп-ре- акцию — в центре и off-реакцию — на периферии. Между центром и периферией существуют взаимотормозные отношения так, что осве- щение обеих зон одновременно приводит к уменьшению как цент- ральной, так и периферической реакций. Оппонентная центру пери- ферия ганглиозной клетки организована по механизму обратной связи от горизонтальных клеток к фоторецепторам. РП нейронов увеличиваются с эксцентриситетом и имеют систе- му латерального и возвратного торможения, действующего через вставочные тормозные нейроны. Латеральное торможение в рецеп- тивном поле определяет его пространственные характеристики, а собственное возвратное торможение — временные свойства сигналов, передаваемых по системе. Пространственно-временные свойства взаимодействия процессов возбуждения и торможения в РП нейронов лежат в основе ряда меха- низмов, осуществляющих преобразование зрительных сигналов на пути их передачи от сетчатки в кору. К ним относится пространствен- ная суммация входных сигналов, осуществляющаяся в зонах возбуж- дения РП. Благодаря конвергенции афферентных связей на один ней- рон его выходной сигнал увеличивается при увеличении в опреде- 20
ленных пределах площади светового стимула. Такое свойство РП присуще как нейронам сетчатки, так и нейронам афферентируемых ею структур мозга, и оно лежит в основе высокой световой чувстви- тельности зрительной системы. РП подкорковых структур участву- ют в дифференциации перепадов яркости, усиливают сигналы, несу- щие в себе сведения о высоких пространственных частотах изобра- жений, о границах перепада яркости в изображении, служат для увеличения пространственного разрешения системы. Пространственно-суммационные свойства РП нейронов опреде- ляют разрешающую способность зрения. Процессы возбуждения и торможения развиваются и затухают в РП в течение какого-то вре- мени после предъявления стимула. Это время составляет 100—200 мс, т. е. время, сопоставимое с реальным временем зрительного воспри- ятия. Эти временные изменения пространственных характеристик РП имеют функциональное значение. 1.3. НЕЙРОМЕДИАТОРЫ Большинство известных нейротрансмиттеров, нейромодуляторов, нейропептидов, обнаруженных в сетчатках разных животных, встре- чается, за небольшим исключением, и в сетчатке человека. Ауторадиография, иммунология, молекулярная биология, нейро- химия позволяют маркировать клетки, содержащие любой трансмит- тер. В экспериментальных исследованиях доказана роль допамина в функционировании рецептивных полей, в антагонистических взаи- модействиях его с мелатонином при дегенеративных изменениях в сетчатке, а также в возникновении электрофизиологических феноме- нов, которые их сопровождают. При использовании селективных рецепторных антагонистов выявлена функциональная роль эндоген- ных трансмиттеров, таких как глутамат, который является главным в передаче возбуждения в цепи ретинальных нейронов (фоторецеп- торов, биполяров, ганглиозных клеток), аспартат, специфичный для палочек, и ацетилхолин, известный как трансмиттер холинергичес- ких амакриновых клеток. Установлено, что при деполяризации фоторецепторы передают глутамат биполярам и горизонтальным клеткам и от биполярных клеток к ганглиозным и амакриновым. По- казана роль М-метил-Э-аспартатных (NMDA) рецепторов во взаи- модействии с ганглиозными клетками, которые в физиологических условиях остаются интактными, а в случае увеличения содержания глутамата активируются. Различают два основных типа рецепторов эндогенного действия: NMDA и HeNMDA. Определена функциональ- ная роль ГАМК (гаммааминомасляная кислота)-и глицинергичес- ких путей, которые являются зрительными ингибиторами соответ- ственно оп-и off-ганглиозных клеток. В клинике получено подтвер- 21
ждение связи рецепторов бензодиазепина с ГАМК-рецепторами, а эк- спериментально показана активность допаминергических путей в сет- чатке на различных уровнях. Основной, глутаматовый, путь идет от фоторецепторов к ганглиозным клеткам через биполяры, а тормоз- ной путь от ГАМК- и глицинергических амакриновых клеток к ган- глиозным. Фоторецепторы, деполяризуясь, выделяют в темноте глу- тамат, который, освобождаясь от них, переносится к горизонталь- ным клеткам и биполярам и через конвенциональные синапсы к neNMDA-рецепторам.Воздействие фоторецепторного глутамата на оп-биполярные клетки осуществляется при посредничестве амино-4- фосфобутиратчувствительных рецепторов, у которых глутамат зак- рывает ионные каналы, обусловливая деполяризацию оп-биполяр- ных клеток на свету. Off-биполяры, деполяризующиеся в темноте, и оп-биполяры, деполяризующиеся при раздражении светом, выделя- ют глутамат к HeNMDA-рецепторам off- и оп-ганглиозных клеток соответственно, вызывая зрительные потенциалы действия. NMDA- рецепторы оп-ганглиозных клеток активируются избыточно аккуму- лированным глутаматом. Тормозные пути возникают от ГАМК- и глицинергических амакриновых клеток, однако выделение ими транс- миттеров “запускается” через биполярные клетки. Off-биполярные клетки выделяют глутамат к деполяризованным ГАМК-ергическим амакриновым клеткам с последующей активацией оп-ганглиозных клеток. Определенную роль в процессах торможения играют бензо- диазепиновые рецепторы, которые связаны с ГАМК-рецепторами через ганглиозные клетки. Допамин, нейроактивная субстанция сетчатки, содержится в амак- риновых клетках внутреннего плексиформного слоя и отличается от возбуждающих и тормозных трансмиттеров, составляя другой, до- паминовый, путь. Допаминергическая активность проявляется в сет- чатке на разных уровнях. Допаминергические клетки получают сиг- нал от оп-биполяров, управляемых колбочками, посылая импульсы к фоторецепторам, горизонтальным клеткам и пигментному эпите- лию. Результаты физиологических и биохимических исследований показали, что допамин и мелатонин, синтезируемый в фоторецепто- рах, играют реципрокную роль в ускорении процессов их обновле- ния, а также в адаптивных процессах в темноте и на свету, в наруж- ных слоях сетчатки. Допаминергические амакриновые клетки явля- ются пресинапсами к ГАМК- и глицинергическим амакриновым клеткам. Допаминергическая активность проявляется на различных уровнях в сетчатке. Несмотря на то что допаминергические клетки имеются только во внутреннем плексиформном слое, Dj-и D2-рецеп- торы проходят через всю сетчатку от пигментного эпителия к ганг- лиозным клеткам. Такое распределение допаминовых рецепторов в сетчатке подтверждено результатами клинических наблюдейий: до- паминовые рецепторы могут активироваться под влиянием всех до- паминергических лекарств, которые проходят кровяной сетчаточный 22
барьер. При проведении электрофореза с использованием допамина выявлены подавление функции всех ганглиозных клеток и интакт- ность их рецепторных антагонистов. Вследствие этого допаминерги- ческие антагонисты (бромокриптин, апоморфин) могут активировать рецепторы допамина, проходящие через сетчатку, а психотропные препараты — производные фенотиазинового рада тормозят эндоген- ную активность допамина. Из множества пептидов, обнаруженных в сетчатке разных живот- ных, в сетчатке человека выявлен только нейропептид Y, соматоста- тин и субстанция Р, которые наряду с регулярными нейротрансмит- терами и нейрорегуляторами локализуются в различных амакрино- вых и ганглиозных клетках. Получены морфологические доказательства того, что два класса трансмиттеров — возбуждающие и тормозящие, названные ацетилхолином и ГАМК, содержатся в амакриновых клет- ках одного типа. Каковы их функциональные различия в нейрональ- ной сети сетчатки еще предстоит понять. Таким образом, нейроактивные вещества, обнаруженные в сет- чатке (ацетилхолин, глутамат, ГАМК, глицин и допамин), являются трансмиттерами, которые взаимодействуют друг с другом, поэтому функция сетчатки зависит от их тонкого нейрохимического баланса. Некоторые лекарственные препараты, попадающие экзогенным пу- тем в сетчатку, могут нарушать этот баланс, вследствие чего изменя- ется функция сетчатки. Хорошо известно, что мелатонин и допамин регулируют обнов- ление наружных сегментов фоторецепторов. В то же время наруше- ние фагоцитарной функции пигментного эпителия является причи- ной дегенерации сетчатки. Возникновение дисбаланса между мела- тонином и допамином может быть одним из факторов, приводящих к развитию дистрофического процесса в сетчатке, пигментному ре- тиниту, ретинопатиям лекарственного происхождения. Эти факто- ры предопределяют новые подходы к терапевтическому лечению некоторых видов дистрофий. Так, после длительной аппликации агониста допамина В2-бромокриптина крысам с дистрофией сет- чатки отмечалось значительное увеличение амплитуды ЭРГ, при нарастании интенсивности стимулирующего света, по сравнению с контрольной группой. В то же время, у нормальных гетерозигот после лечения бромокрипином отмечено значительное снижение ам- плитуды ЭРГ по сравнению с таковой в контрольной группе. Эти данные согласуются с представлением о том, что В2-допаминрецеп- торный механизм способствует длительной адаптации к свету, a D2- агонист обладает защитным свойством против длительного свето- вого повреждения. В многочисленных работах показана роль допа- миновых механизмов в изменении функции сетчатки при болезни Паркинсона, ретинопатии лекарственного происхождения (мелле- риловые, фенотиазиновые), побочных действиях лекарственных препаратов. Тиоридазин и фенотиазин, являющиеся агонистами 23
допамина, широко используются в психиатрической практике. Эти препараты связывают мелатонин в пигментном эпителии и могут в течение длительного времени оставаться в клетках. На фоне приме- нения этих препаратов возникает пигментная ретинопатия, по кли- ническому течению сходная с наследственной формой. Хотя меха- низм развития этих лекарственных ретинопатий до конца неясен, очевидно токсическое воздействие антагонистов допамина на син- тез мелатонина, которое приводит к нарушению отторжения дис- ков и фагоцитоза. Не исключено, что точная циклическая модуля- ция мелатонина и допамина с соответствующими системами связи в определенных слоях сетчатки может оказывать лечебное действие [Hankins M.W., 1993; Ikeda Н., 1993]. На крысах KCS с пигментным ретинитом была подтверждена связь допамина с фун- кциональными нарушениями, сопровождавшимися высоким содер- жанием мелатонина, который тормозил освобождение ретинально- го допамина. 1.4. КЛЕТКИ МЮЛЛЕРА И ИХ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ С НЕЙРОНАМИ Глиальные клетки до настоящего времени рассматривались как вспомогательные элементы нервной ткани в центральной нервной системе и сетчатке. Однако открытия в области нейробиологии, сде- ланные в последние годы, показали, что глиальные элементы сетчат- ки обладают различными функциональными свойствами. Известно, что метаболизм в нейроглие изменяется под влиянием внешней и внутренней среды и, подобно метаболизму в нейронах, характеризуется функциональной лабильностью. Наряду с опреде- ленным сходством существуют и особенности в биохимической орга- низации нейроглии и нейронов. Глиальная популяция сетчатки представлена преимущественно клетками Мюллера, которые, являясь высокоспециализированными глиальными элементами, выполняют опорно-изолирующую функ- цию, осуществляют активный транспорт метаболитов на разных уров- нях сетчатки и участвуют в светоиндуцированном генерировании волны b ЭРГ. Мюллеровские клетки обладают способностью к по- ляризации высокой степени. Они образуют все типы контактов, из- вестных у глиальных клеток: с жидкой средой, базальной мембра- ной, нейронами и другими глиальными элементами сетчатки. Струк- турно-функциональная организация отростков радиальных клеток Мюллера направлена на обеспечение транспорта веществ, поступа- ющих между наружными сегментами фоторецепторов через гемато- ретинальный барьер из собственно сосудистой оболочки глазного яблока (choroidea) [Певзнер Л.З., 1979]. Базальная концевая ножка клеток Мюллера контактирует с ме- зенхимальными производными и со стороны стекловидного тела 24
покрыта внутренней пограничной мембраной. Плазмолемма нейро- глии на границе с базальной мембраной обладает высокой проница- емостью для ионов калия и содержит особые прямоугольные части- цы, обеспечивающие стабильность мембраны при натяжении на по- верхности стекловидного тела. Контакты клеток Мюллера в ядерных и плексиформных слоях обладают свойствами, необходимыми для нейроглиальных взаимодействий. Наряду с клетками Мюллера в слое нервных волокон сетчатки млекопитающих имеются астроциты. Олигодендроциты, участвую- щие в миелинизации аксонов ганглиозных клеток, описаны лишь у некоторых млекопитающих. Микроглиоциты обнаруживают глав- ным образом в сетчатке плодов и в раннем постэмбриональном пе- риоде, реже — у половозрелых особей. Большинство авторов указы- вают на расположение микроглии до внутреннего плексиформного слоя сетчатки. Предполагают, что нарушения структуры и функции глиальных клеток являются одним из звеньев патогенеза некоторых заболеваний сетчатки. Ретинальную нейроглию наряду с клетками пигментного эпителия относят к основным типам клеток, участвующих в образовании эпи- ретинальных мембран [Hogg Р., 1990]. Глиальным астроцитам отво- дят немаловажную роль в процессе неоваскуляризации у пациентов с пролиферативной диабетической ретинопатией (ДР) и отслойкой сет- чатки с пролиферативной витреоретинопатией. При ДР установлена чувствительность цитоплазмы клеток Мюллера, которая трансформи- руется и приобретает вид луковой шелухи, к длительным гиперглике- мическим состояниям. При наследственных дегенерациях сетчатки у животных, схожих с пигментным ретинитом человека, пролифератив- ная ретинопатия сопровождается процессом неоваскуляризации, по- добным таковому при ДР. В экспериментах на мышах прослежена ак- тивация синтеза глиального фибриллярного кислого белка (ГФКБ) в клетках Мюллера при наследственной дегенерации фоторецепторов в сетчатке, сопровождающей наследственную ретинальную патологию. Пролиферация и гипертрофия клеток Мюллера наблюдаются уже на 3—4-е сутки после отслойки сетчатки [Fisher S.K., 1990]. При этом в нейроглие, так же как и при дегенерации фоторецепторов, возрастает уровень ГФКБ и виментина. Установлено, что после хирургического лечения при прилегании сетчатки клетки Мюллера ингибируют реге- нерацию наружных сегментов фоторецепторов и в наружном плекси- формном слое развивается глиоз. Таким образом, повреждение именно глиальных клеток Мюллера при отслойке сетчатки препятствует последующему восстановлению ретинальных связей, нормальной структурно-функциональной орга- низации сетчатки. Реакция клеток Мюллера на воздействия различных стрессовых факторов проявляется изменением содержания”белков стресса”, од- ним из которых считают указанный выше глиальный фибриллярный 25
кислый белок. Подобная реакция нейроглии лежит в основе наруше- ний, происходящих в сетчатке при травме глаза. Не исключена связь клеток Мюллера с аутоиммунными механиз- мами, играющими определенную роль в развитии ретинальной па- тологии [Roberge 'F.G., 1990]. Известно, что L-глутаминовая аминокислота выполняет ряд функ- ций в метаболизме нервной ткани. Одна из них состоит в том, что глутамат является возбудительным нейротрансмиттером. Его ос- вобождение от синаптических окончаний фоторецепторов происхо- дит в темноте и прекращается при световой стимуляции. Избыток глутамата и длительное нахождение его в межклеточном пространст- ве оказывают ретинотоксическое действие и приводят к блокаде сина- птической передачи между фоторецепторами и нейронами 2-го поряд- ка. В экспериментах на сетчатке позвоночных и беспозвоночных доказано строгое взаимодополняющее пространственное разделение (компартментализация) в обмене веществ, локализации и потребле- нии глутамата и глутамина в нейроглии и нейронах [Duce I. R., 1988]. Блокада синаптической передачи между фоторецепторами и ней- ронами 2-го порядка глутаматом и его аналогами в значительной степени зависит от pH межклеточной среды. Сетчатка — метаболи- чески активная и хорошо васкуляризированная ткань, продуцирую- щая углекислый газ и молочную кислоту, поэтому фоторецепторы сетчатки нуждаются в механизмах защиты от внутриклеточного аци- доза. Клетки Мюллера, содержащие карбоангидразу, потребляют СО2, образующийся в процессе метаболизма, в свою очередь карбо- ангидраза катализирует реакцию СО2 с водой, в результате которой образуются Н+ и НСО’ и таким образом глиальные клетки Мюллера участвуют в регуляции кислотности среды и модуляции палочковой активности. Аналогичную роль в поддержании ионного гомеостаза играет нейроглия и в ткани мозга. Из изложенного выше очевидна роль глиальных клеток Мюлле- ра в модуляции нейрональной активности в сетчатке и процессах пе- реработки информации в зрительной системе, а также в развитии ре- тинальной патологии. В связи с этим определение степени участия клеток Мюллера в суммарной биоэлектрической активности сетчат- ки расширяет возможности дифференциальной диагностики нейро- нальных и нейроглиальных нарушений. 1.5. АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗРИТЕЛЬНОГО ПУТИ В настоящем разделе мы лишь отметим те основные структуры зри- тельного пути, которые принимают участие в обработке сенсорной информации, и их функция может быть оценена с помощью психо- физических и электрофизиологических методов исследования. Анатомия зрительных путей подробно описана в многочислен- 26
Рис. 1.2. Схематическое изображение зрительных путей от сетчатки до зри- тельных центров. ных монографиях и руководствах [Зальцман М., 1913; Кравков С. В., 1950; Трон Е. Ж., 1955; Бинг Р., Брюкнер Р.,1959; Меркулов И. И., 1971; Брошевский Т. И., Бочкарева А. А., 1983; Скоромец А. А., 1989; Сапин М. Р., 1993; Polyak S. L., 1957]. Третий нейрон зрительного пути начинается с аксонов ганглиоз- ных клеток сетчатки, которые по морфологическому строению сход- ны с аксонами нейронов коры головного мозга, так как их аксоны не имеют шванновской оболочки и по строению близки к нервным волокнам белого вещества мозга (рис. 1.2). Аксоны ганглиозных нейроцитов сетчатки образуют зрительный нерв (n.opticus), который относится к черепным нервам (II пара). Зри- тельным нервом называется отрезок третьего нейрона зрительного пути, который начинается от уровня решетчатой пластинки и закан- чивается в хиазме (chiasma opticum). Длина зрительного нерва 35— 55 мм, толщина (вместе с оболочками) 4 мм. Общее число волокон от 400 000 до 800 000. Зрительный нерв покрыт твердой, паутинной и мягкой оболочкой, подобно головному мозгу. В полости черепа зри- тельные нервы обоих глаз соединяются в области турецкого седла и образуют частичный перекрест (chiasma opticum) перед воронкой над гипофизом и пещеристой пазухой, на основании головного мозга кпереди от серого бугра. Волокна зрительного нерва от височных (латеральных) отделов сетчатки обоих глаз в области хиазмы не пе- рекрещиваются и идут снаружи до зрительного тракта, а от носовых (медиальных) перекрещиваются и переходят в противоположный 27
зрительный тракт. Волокна от нижненосовых квадрантов сетчатой оболочки переходят на другую сторону ближе к нижнепереднему краю хиазмы, а от верхненосовых квадрантов — к ее задневерхнему краю. Волокна от центральной, фовеальной, области сетчатки (так называемый папиллр-макулярный пучок) в хиазме занимают средин- ное положение, его волокна перекрещиваются недалеко от верхней поверхности хиазмы в заднем ее отделе, под дном третьего желудоч- ка (вопрос о частичном перекресте этих волокон окончательно не ре- шен). Дальнейший участок зрительного пути от хиазмы до латераль- ного коленчатого тела называется зрительным трактом, в состав ко- торого входят волокна, идущие от сетчаток обоих глаз. Зрительный тракт, постепенно дивергируя, направляется кверху и кзади, огибает с обеих сторон серый бугор, проходя по нижней поверхности ножек мозга, подходит к подкорковым центрам зрения, латеральному (на- ружному) коленчатому телу (НКТ) и верхним холмикам крыши сред- него мозга. В НКТ заканчивается третий нейрон зрительного пути. Из серого слоя верхнего холмика импульсы поступают в ядро гла- зодвигательного нерва и добавочное ядро (ядро Якубовича), откуда осуществляется иннервация глазодвигательных мышц, а также мыш- цы, суживающей зрачок, и ресничной мышцы. Как в зрительном нерве, так и в тракте существует множествен- ное проекционное представительство сетчаток обоих глаз. Аксоны, образующие каждое из этих представительств, направляются в опре- деленные слои подкорковых структур, где находит отражение рети- нотопическая мозаичная организация ганглиозного слоя сетчатки. Третий нейрон зрительного пути осуществляет проведение зри- тельного возбуждения от сетчатки к латеральному коленчатому телу, которое находится на нижнебоковой поверхности таламуса, сбоку от подушки. От НКТ берет начало четвертый нейрон зрительного пути, проходящий к подушке таламуса. Аксоны четвертого нейрона, направляющиеся в первичные зрительные центры в затылочной доле коры, проходя через подчичевицеобразную часть внутренней капсу- лы, образуют зрительную лучистость (пучок Грациоле). Система эфферентных связей основных структур промежуточно- го мозга дает существенную информацию для анализа процессов пе- реработки зрительных сигналов и функциональной роли отдельных подкорково-корковых путей их передачи. “Подкорковый уровень зрительной системы состоит из несколь- ких параллельных ретинопроекционных путей передачи сигналов от сетчатки в мозг, каждый из которых обладает определенными функ- циональными свойствами, что позволяет относить их к так называе- мым первой, второй и третьей зрительным системам. Каждый из этих путей имеет многоуровневую организацию последовательно соеди- ненных нейронов, относящихся либо к отдельным образованиям, либо к отдельным слоям одного образования мозга” [Подвигин Н.Ф., 1992]. 28
Среди структур среднего мозга, имеющих прямое отношение к зри- тельной и глазодвигательной системам, принимающих аксоны ганг- лиозных клеток, выделяют претектальную область, ядра крыши сред- него мозга (tectum), верхние холмики, colliculi superiores (передние буг- ры четверохолмия), относящиеся ко ’’второй зрительной системе”. К первичному комплексу зрительной коры в каждом полушарии относят затылочные цитоархитектонические поля 17—19. При этом поле 17 называют стриарным, а 18—19 — пара- или экстрастриар- ной корой. Корковый отдел зрительного пути располагается в обла- сти верхнего и нижнего краев шпорной борозды (sulcus calcarinus) на медиальной поверхности затылочной доли (цитоархитектоническое поле 17). Участок затылочной доли, лежащий между теменно-заты- лочной и шпорной бороздами, имеющий форму треугольника, назы- вается клином (cuneus); шпорная борозда ограничивает сверху языч- ную извилину (gyrus lingualis). В пределах каждого ретинопроекционного пути существует про- екционно-топическая упорядоченность связей. Благодаря этому поле зрения цмеет достаточно точное ретинопроекционное отображение в нейронном пространстве каждой структуры промежуточного и сред- него мозга. Структура ретинотопической организации строго представлена в первичных зрительных центрах, и каждое из этих полей содержит почти полное представительство контралатерального полуполя зре- ния: волокна макулярной области, имея преимущественное предста- вительство, заканчиваются в окципитальной доле (поле 17), перифе- рическая область — в более растральной порции sulcus calcarine. Пе- рекрещенные в хиазме волокна от назальной части сетчатки достигают поля 17 по Бродману в контралатеральной части окципи- тальной доли, в то время как неперекрещенные волокна от темпо- ральной части сетчатки каждого глаза заканчиваются на ипсилате- ральной стороне. Проводники от верхней половины сетчаток закан- чиваются в cuneus, а от нижней — в gyrus lingualis. Пирамидальные клетки от поля 17 проецируются на высшие зри- тельные области, поля 18 и 19 (по Бродману), которые окружают пер- вичные зрительные центры. Афферентная информация в зрительную кору идет четырьмя параллельными путями: 1) ретиногеникулокор- ковая проекция, 2) ретинотекто(или претекто)-таламокорковая про- екция, 3) ипсилатеральные корково-корковые проекции, 4) транскал- лозальные межполушарные связи. Основной ретиногеникулокорковый путь проходит через дорсаль- ное ядро НКТ в поле 17—19. Поле 19 снабжается афферентами из слоев НКТ, медиального интраламинарного ядра и подушки зритель- ного бугра. Медиальное интраламинарное ядро НКТ снабжает аф- ферентами поле 18 и латеральную супрасильвиеву зону (Клера — Би- шопа). Претектум через латеральную часть подушки снабжает вхо- дами поле 19—20 и зону Клера — Бишопа. 29
В ретиногеникулокорковом пути представлены три параллельных отдельных функциональных подсистемы, различающихся по свой- ствам рецептивных полей, типам ответов на свет и скорости проведе- ния сигналов: Х-, Y- и W- каналы. В отличие от сетчатки и НКТ клет- ки зрительной коры имеют на свету не круглые, а вытянутые рецеп- тивные поля (РП) разной ориентации. Соответственно они лучше всего отвечают не на круглые световые пятна, а на вспыхивающие в РП или движущиеся через него световые полоски, края или решетки определенной ориентации. Среди нейронов коры выделяют простые и сложные. Простые нейроны делятся на on и off (с антагонистичес- ким взаимодействием и пространственной суммацией) по ответам на вспышечный стимул. Сложные рецептивные поля характеризуются тем, что зоны on- и off-ответов в этих полях совпадают или в значи- тельной степени перекрываются, что позволяет получить смешанный (on-off) ответ. Максимальный ответ нейрона может быть вызван сти- мулом оптимальной ориентации не в центре РП, а в некоторой обла- сти вокруг этого центра. Размеры РП определить трудно, однако их качественная оценка показала, что корковые нейроны различаются между собой. Меньший размер у простых корковых РП 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 пря- моугольной или эллиптической [Шевелев И.А., 1992]. По функ- ции интенсивности можно оценить порог реакции, характеризующий световую чувствительность. Ответ корковых зрительных нейронов (всех трех типов по сложности РП) зависит от размеров стимула. Большинство простых клеток оптимально реагирует на полосы ши- риной 0,1—1—2° (для движущихся полос 0,2—0,8°). Сложные нейро- ны в отличие от простых хорошо отвечают только на узкие полосы, ширина которых меньше их возбудительной зоны. В первичной зрительной коре в обработке информации участву- ют параллельные каналы и системы клеток, которые образованы афферентами из НКТ, что определяет последовательность передачи и обработки информации. При этом происходит параллельный от- бор признаков: пространственная локализация объекта, формы, ско- рости движения, цвета. Многие нейроны участвуют в кодировании не одного, а ряда признаков, а многие признаки и их параметры ко- дируются не одним нейроном, а некоторым их набором. Разные каналы в коре пересекаются. Ведущая роль в механизме формирования специфических детекторных свойств РП нейронов зрительной коры принадлежит процессам торможения. В условиях световой адаптации РП невелики по размеру, имеют четкую ориен- тационную и, как правило, дирекциональную специфичность. При понижении уровня адаптации до темнового РП значительно увели- чиваются в размере, а их детекторные свойства — ориентационная и дирекциональная селективность — резко ухудшаются. Центробежные волокна сетчатки идут от нейронов разных отделов мозга: ретйку- 30
лярной формации, среднего мозга, гипоталамуса, верхнего двухол- мия, зрительной коры. Центробежные волокна оканчиваются в сет- чатке, образуя аксосоматическую связь с телами амакриновых клеток; не исключается связь с горизонтальными клетками и биполярами. Таким образом, по современным данным переработка зритель- ной информации на уровне коры мозга осуществляется не только в поле 17 по Бродману, но также в 18 и 19, где обнаружены зоны с пол- ным представительством поля зрения. Кроме того, нейроны, реаги- рующие на зрительную стимуляцию, обнаружены вдоль латеральной супрасильвиевой борозды, в височной, лобной и теменной коре. Не менее важную роль в обработке информации играют экстрастриар- ные зрительные зоны. Физиологические исследования, применение метода аксонного транспорта красителей, а также топографическое картирование ЗВКП позволили выделить множественное ретиното- пическое представительство стриарных и экстрастриарных центров, связанных с переработкой зрительной информации, но лежащих за пределами классических ретиногеникулостриарных путей, в связи с чем и появился термин экстрагеникулостриарное зрение. Корковые и подкорковые окончания эфферентных волокон идут от стриарной и престриарной зоны коры в область верхней височной извилины, верхний зрительный бугор, подушку четверохолмия, нижневисочную и заднетеменную и лобную области коры. Стриарные и внестриар- ные зоны находятся в сложном взаимодействии, а множественные аф- ферентные и эфферентные связи определяют процесс переработки зри- тельных сигналов, идущих как в первичные зрительные центры, так и по “вторичному зрительному пути” [Пигарев И.Н., 1992; Подви- гни Н.Ф.,1992; Пасик Т., Пасик П.,1993; Pirtosek Z., 1993;]. После де- струкции ретикулостриарной системы в связи с функционированием указанных зон могут сохраняться разнообразные зрительные реак- ции: зрачковая, мигательная реакции на свет, следящее движение глаз и оптокинетический нистагм, дискриминация объектов, различаю- щихся общим световым потоком и яркостью, формой, цветом, а так- же способностью локализовать предметы в пространстве. Измене- ние биоэлектрической активности под влиянием тех или иных пато- логических нарушений на разных уровнях зрительной системы является поводом для топографического картирования зрительных вызванных кортикальных потенциалов (ЗВКП) и локализации источ- ников биоэлектрической активности.
ГЛАВА 2 ОСТРОТА ЗРЕНИЯ, КОНТРАСТНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ К СЛЕПЯЩИМ 3 АСВЕТ AM 2.1. ОПТИКО-АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИИ 2.1.1. Острота зрения Острота зрения (visus) — составная часть более широкого понятия “разрешающая способность глаза”, поэтому оценивать зрительные функции только по остроте зрения, как это нередко практикуется, неправомерно. Однако острота зрения является одним из основных критериев оценки способности к зрительному анализу форм, разме- ров, структуры и ориентации объектов в пространстве, а визометрия относится к числу обязательных методик функциональных исследо- ваний органа зрения. Первой ступенью в формировании благоприятных условий для такого анализа служит оптическая система глаза. Она регулирует распределение световой энергии в сфере изображений на сетчатке со- ответственно таковому в сфере объектов. Особенность изображения заключается в том, что даже в случае идеальной фокусировки точеч- ного источника световая энергия, концентрируясь в центре (по ходу главного луча), слегка рассеивается по окружности (рис.2.1). При расфокусировке это рассеивание усиливается. Следует заметить, что линейное расстояние, равное на сетчатке эмметропического глаза 1 мм, соответствует угловому отклонению луча около 3,5° [West- heimer G., 1987]. На распределение световой энергии по сетчатке ока- зывают влияние следующие оптические факторы. Дифракция. При очень узком зрачке (меньше 2 мм) благодаря вол- новой природе света его распределение в изображении точечного объекта на сетчатке даже в полностью сфокусированной системе ока- жется иным, чем на рис 2.1. Кривая по форме будет напоминать фи- гуру колокола, окаймленного дополнительной волной светорассея- ния. Аберрации. Смещение фокусов лучей, проходящих через перифе- рические отделы роговицы и хрусталика, из-за перепадов в прелом- ляющей силе этих отделов (относительно центральной области) на- зывается сферической аберрацией. При этом на распределении све- товой энергии в сетчатке неблагоприятно сказывается не только многофокальность, но и усиление эффекта Стайлса — Крауфорда (см. главу 8). Геометрические аберрации (сферическая, астигматизм, дис- 32
сировки и при умеренной ширине зрачка [Westhei- Ретинальное расстояние met G., 1987]. в дуговых мин торсия, кома) особенно ощутимы при широком зрачке (более 5 мм), поскольку в этом случае увеличивается доля лучей, поступающих через периферию роговицы и хрусталика. Хроматическая аберрация, обусловленная различиями в силе преломления и расположения фо- кусов лучей разной длины волны, в меньшей степени зависит от ши- рины зрачка. Рассеивание света. Микроструктура оптических сред глаза тако- ва, что часть света рассеивается в них. С возрастом выраженность этого феномена возрастает и он может послужить причиной слепи- мости от ярких засветов глаза. Абсорбция. Часть световой энергии поглощается уже при прохож- дении лучей через оптические среды: чем короче длина волны излу- чения, тем меньшая доля его достигает сетчатки. Фокусировка. Механизм аккомодации в определенной мере спо- собствует уменьшению кругов светорассеяния вследствие фокусиров- ки изображения на сетчатке. Однако в случае отсутствия в поле зре- ния остро очерченных мишеней этот фактор может и не сработать [Westheimer G., 1987]. Второй ступенью, способствующей зрительному восприятию мельчайшей структуры окружающего пространства, является гекса- гональное строение ретинальных рецептивных полей [Шелепин Ю.Е., 1990; Campbell R.W.,1970]. В зоне фовеолы, где колбочки тесно при- лежат одна к другой, образуется неразбиваемая матрица из 7 элемен- тов (один — в центре и шесть — по окружности). Угловой размер такой минимальной распознающей ячейки не выходит за пределы Г, поэтому если изображение простого объекта занимает большее про- странство (размещается как минимум на двух гексагональных эле- 33
ментах дискретизации), то можно различить его детали. S. Polyak (1941) полагал, что для человеческого глаза предельной возможнос- тью раздельного видения объектов является расположение их один от другого на расстоянии менее 0,5' по дуге. В зависимости от эксцентриситета фоторецепторы связаны с со- ответствующим количеством биполярных клеток с дальнейшей кон- вергенцией контактов на ганглиозные клетки сетчатки. Таким обра- зом, образуется множество рецептивных полей, частично перекры- вающих друг друга. Диаметр каждого такого поля у млекопитающих составляет в среднем около 1 мм [Kufller S. W., 1950]. К периферии глазного дна размеры этих полей увеличиваются; в направлении фо- веолы — уменьшаются, достигая 0,01 мм. Согласно концепции H.Hartline (1940), так начинается сложный путь передачи в мозг информации об основных качествах видимого объекта, в частности его форме. На этой, третьей, ступени зритель- ного опознания важную роль играет система фильтров различной пространственной частоты, ориентации, формы. Они функциониру- ют на уровне ганглиозных клеток сетчатки, наружных коленчатых тел и в зрительной коре [Глезер В.Д., 1975; Campbell R.W., 1970,1972]. Пространственная дифференциация находится в тесной зависи- мости от световой. Нейрофизиологические механизмы, включающие способность к пространственной суммации и латеральному тормо- жению (см. главу 3), позволяют проводить сравнительную оценку количества света, падающего на какой-либо участок сетчатки, при равномерной средней освещенности ее. Этим определяется констан- тность восприятия белого как белого, а черного как черного, незави- симо от освещенности. Эти же механизмы позволяют видеть раздель- но два близко лежащих малых стимула, если между ними имеется до- статочно глубокая темновая “впадина”. На остроту зрения, кроме функции светоощущения, оказывают влияние уровень адаптации и длительность экспозиции объекта. Качество разрешения зависит и от сложности объекта. В экспе- риментах, проведенных Ю. Е. Шелепиным и F. W. Campbell, установ- лено, что для узнавания лица человека требуется участие не менее 5 описанных выше элементов дискретизации рецептивных полей, что соответствует разрешающему углу зрения в 5'. Лимитирующим фак- тором, по мнению авторов, является необходимость учитывать осо- бенности строения глаз человека, в том числе расстояние между зрач- ками. При наблюдении с расстояния 30—35 м оно составляет в изоб- ражении на сетчатке 6'. Еще сложнее оценить выражение лица: для этого необходимо как минимум 8—9 гексагональных элементов дис- кретизации. Матрицы с таким радиусом расценены авторами как оп- тимальные для распознавания сложных объектов. Они позволяют при минимальной нейронной организации видеть максимально удален- ный стимул. Казалось бы, большой диаметр ретинальных рецепторов должен 34
создавать ограничения для целостного восприятия протяженных объектов. Однако мозаичное расположение рецепторов в сетчатке и наличие нервных механизмов их взаимодействия не только предот- вращают восприятие фактической прерывистости изображения, но и создают предпосылки к так называемой гиперостроте зрения. Мерой остроты зрения служит тот минимальный зрительный угол (в секундах, минутах, градусах), которым в зависимости от задачи исследования удается оценить еще различаемые глазом простран- ственные величины. Чем дальше от глаза расположена эта порого- вая для различения величина, тем меньше угол, под которым она видна. На практике для характеристики чувствительности соответ- ствующих рецепторов чаще используют систему относительных по- казателей, обратных пороговым, выраженных в дуговых углах. Кро- ме того, учитывая возрастные нормы, результаты исследования ост- роты зрения иногда оценивают в процентах сохранности этой функции. Ступени форменного зрения Нередко стимулом для фиксации взо- ра на каком-либо объекте оказывается его внезапное появление в поле зрения или его продолжающееся движение. Таким образом, сигнал с периферии сетчатки, которая с помощью палочковой рецепции спо- собна ответить на вопрос: “Где?”, заставляет повернуть глаз в нуж- ном направлении, и при включении колбочкового аппарата дать от- вет на более сложный вопрос: “Что?”. В этом едином процессе можно выделить три ступени зрительно- го анализа структуры, ориентации и формы предметов: 1) способ- ность заметить присутствие объекта (minimum visible); 2) способность разглядеть структуру объекта в деталях (minimum separable или minimum resolvable) и 3) способность опознать, идентифицировать зрительный образ в соответствии с ранее известными представлени- ями об объектах внешнего мира (minimum cognoscible). На третьей ступени также анализируется относительное взаиморасположение видимых образов (spatial minimum discriminable) и оценивается их форма по контуру (minimum deformable). Minimum visible — способность заметить стимул минимального размера, нарушивший непрерывность обозримого гомогенного про- странства, характеризует абсолютный порог форменного зрения. Давно известно, что линейные предметы легче заметить, чем точеч- ные. Так, черный волос толщиной 0,12 мм можно увидеть на белом фоне с расстояния до 12 м, т.е. при зрительном угле 2" [Burchardt D., 1869], но если на листе белой бумаги изобразить точку сходного диа- метра (0,1 мм), то она будет заметна только с 0,6 м, при этом порого- вый зрительный угол увеличится до 16". Если рядом с первой точ- кой поместить еще несколько таких же точек с интервалом 0,1 мм, то с прежнего расстояния уже не удастся различить промежутки между ними. Для того чтобы увидеть раздельно каждую из этих точек, нуж- но поднести лист бумаги еще ближе к глазу (до 0,16 м), при этом по- 35
MINIMUM VISIBLE Рис. 2.2. Схема, поясня- ющая преимущества яр- костных характеристик объекта (1") перед про- странственными в проис- хождении minimum visible [Westheimer G., 1987]. роговый зрительный угол увеличивается до Г, но это уже следую- щая ступень форменного зрения — собственно острота зрения (minimum separable). Парадоксальная способность замечать протяженный объект, тол- щина которого меньше разрешающей способности колбочковых ре- цепторов [Westheimer G., 1979], объясняется следующим образом (рис.2.2). Тончайшая линия шириной 1" по дуге, спроецированная оптической системой глаза на равномерно освещенной сетчатке, мо- жет стать видимой, поскольку благодаря расфокусировке ее изобра- жение достигает значительной ширины. Однако еще важнее контра- стность. Линия, оставаясь инвариантной по форме, будет заметна только в том случае, если яркостные различия (Д1) между ее изобра- жением и адаптационным фоновым освещением сетчатки (I) достиг- нут пороговой для восприятия контраста величины (AI/I). Таким об- разом, minimum visibile представляет собой скорее яркостный, чем пространственный порог, поэтому используется при исследовании контрастной чувствительности и поля зрения. Minimum separable — способность разглядеть структуру объекта или собственно острота зрения. При оценке простой дифференциаль- ной остроты зрения за единицу измерения принимают минимальный зрительный угол, характеризующий не размеры всего видимого объекта, а размер самых малых промежутков, которые еще обеспе- чивают раздельное видение с данного расстояния близко располо- женных одна к другой мелких деталей объекта или соседних точек. Для наблюдателя без патологии зрения в условиях наилучшей фокусировки минимальный угол разрешения находится в пределах 36
от 30" до Г. Полагают, что усилению этой функции препятствуют, с одной стороны, ограниченные возможности оптики, с другой — ней- рональная организация сетчатки в макулярной области глаза чело- века. Первыми простейшими оптотипами для определения minimum separable были полосчатые знаки, состоявшие из чередующихся чер- ных и белых линий. Эти “решетки” позволили F. W. Campbell и D. Green (1965) оценить относительную роль оптических и ретиналь- ных факторов в обеспечении разрешающей способности глаза. Дру- гим оптотипом были пары квадратов разных размеров с увеличи- вавшимися промежутками между ними. Однако отсутствие выбора (каждый раз предъявляли два квадрата) привело к необходимости изменения этого теста. Предложенный Снелленом еще в 1862 г. и усовершенствованный Пфлюгером трехзубчатый оптотип (по типу буквы Е) находит при- менение и в настоящее время, особенно в детской практике. Попытки избежать влияния общей конфигурации знака на раз- личение его деталей привели к созданию так называемой миры Голь- дмана (рис.2.3). Однако наиболее удачным и признанным во всем мире оказался оптотип, предложенный Landoldt. Этот оптотип в виде разорванного на одном из участков кольца имеется и в отечествен- ных конструкциях таблицы Сивцева. Minimum cognoscible — способность опознать зрительный образ, оценив, в частности, его пространственную локализацию. Включаю- щаяся при этом сверхвысокая острота зрения (hyperacuity) характе- ризует minimum deformable. Зрительные образы, как простые, так и сложные, опознаются благодаря не только непосредственному вос- приятию, но и зрительной памяти человека, а также его умственному развитию. При исследовании этой интегральной функции обязатель- но используют психофизические методы. Набор наиболее простых оптотипов для оценки интегральной ост- роты зрения у взрослых был предложен J. Casanovas (1958). В набор входили 4 одинаковые по площади фигуры: звезда, круг, крест и квад- рат. В тестах, используемых при исследовании зрения у детей, применя- ют силуэты хорошо знакомых им предметов и домашних животных. Буквенные и цифровые оптотипы относятся к числу достаточ- но сложных и не являются оптимальными по точности тестами, хотя они и получили широкое распространение во всем мире, так как удобны для контакта с пациентом и дают возможность объективи- зировать правильность ответов. На результаты исследования ока- зывает влияние также количество одновременно предъявляемых тест-объектов. Способность опознать объект в целом через оценку формы, раз- меров, ориентации (minimum cognoscible) в отличие от способности просто заметить присутствие объекта (minimum visible), предпола- гает видение достаточно четко очерченных контуров. Это “чувство 37
Em epi a 6 a Рис. 2.3. Тесты для оценки простой дифференциальной остроты зрения (minimum separable). а — «крючки» по Снеллену и Пфлюгеру; б — миры Гольдмана; в — кольцо Ландоль- та в модификации Вербицкого; г — оригинальное кольцо Ландольта; д — кольца в модификации Поляка (для целей экспертизы); е — точечно-штриховые оптотипы Вол- кова для исследования зрения астигматического глаза [Волков В. В. и др., 1976]. линии”, умение отличать правильную окружность от неправильной, прямой угол от тупого, слегка изогнутую линию от прямой высоко ценятся в чертежном деле, у дизайнеров, художников, а способность быстро определить по контурам марку самолета, тип корабля исклю- чительно важна в военном деле. Существуют тесты, позволяющие оценить способность к такой “гиперостроте зрения”. Для определе- ния minimum deformable чаще всего применяют метод проверки но- ниусной, или верньерной, остроты зрения. Адекватный тест имеется в таблицах, используемых в США. От испытуемого требуется указать, на каком отрезке креста име- ется ступенеобразное смещение прямой линии. У людей с нормаль- 38
Таблица 2.1. Классификация разновидностей понятия остроты зрения в соответствии с критериальной оценкой (по G. Westheimer, 1974, с некоторыми модификациями В. В. Волкова) Оцениваемый показатель Характеристика разновидностей остроты зрения Критерий функции Минимум ви- димого Минимум разрешае- мого (обычная ост- рота зрения) Минимум прост- ранственно опозна- ваемого, в том числе «гиперсотрота зре- ния» Решаемая задача Определение присутствия или отутст- вия мишени Определение наи- меньших промежут- ков между элемен- тами стимула, т. е. выявление деталей в зрительной мишени, отличающих ее от других мишеней Определение отно- сительного взаимо- расположения ви- димых деталей, по- зволяющих опознать объект Формирова- ние типич- ного вопроса при «сило- вом» выборе Имеется ли в поле зрения линейный объ- ект? Как он расположен? Имеется ли в коль- це разрыв? Если да, то где он располо- жен? Верхняя линия рас- положена справа или слева от нижней Физиологиче- ский базис Локальный яр- костный диф- ференциаль- ный порог (Al) относитель- но фона Наличие яркостных различий между не- сколькими смежны- ми локальными сти- мулами Расположение ка- ких-либо локальных признаков относи- тельно двух или бо- лее надпороговых зрительных образов Методики измерения Объекты раз- ной величи- ны Объекты или рас- стояние между ними, промежутки между деталями объектов или детали Вариации располо- жения различных об- разов относитель- но друг друга Величина нор- мальногопорога Около 1" по дуге Около 30” по дуге Около 3" по дуге Степень влия- ния размыто- сти изобра- жения Умеренная Высокая Низкая 39
ным зрением порог такой пространственной оценки образа уклады- вается в интервале от 2" до 10", что существенно ниже порога обыч- ной остроты зрения. Так как для просто остроты зрения имеются ограничения как оптические, так и анатомо-физиологические, оче- видно, что процессы пространственной локализации образа обеспе- чиваются более сложными нервными механизмами. Таким образом, на различных ступенях форменного зрения реша- ются различные задачи, что определяет неоднозначность применяе- мых методов измерения остроты зрения и оценки получаемых резуль- татов (табл.2.1). 2.1.2. Контрастная чувствительность Способность улавливать минимальные различия в освещенности двух соседних областей, а также дифференцировать их по яркости, опре- деляется контрастной чувствительностью. Пространственная контрастная чувствительность (ПКЧ) зритель- ного анализатора является функцией, которая определяет минималь- ный контраст, необходимый для обнаружения изображений различ- ных размеров. Она отражает зависимость порогового контраста от пространственной частоты стимула. ПКЧ определяется как величина, обратная минимальному кон- трасту решетки, при котором последняя различима при данной про- странственной частоте. ПКЧ имеет другую природу, нежели ост- рота зрения, хотя в известной мере и связана с последней. Если при снижении остроты зрения вообще теряется возможность опре- делить ПКЧ на высоких частотах, то сохранение полной остроты зрения отнюдь не исключает снижения ПКЧ на тех же высоких частотах. Острота зрения отражает минимальную величину различимых глазом символов, имеющих максимальный контраст с фоном. Недо- статком показателей остроты зрения является их одномерность. Включение оценки контрастной чувствительности позволяет решать двухмерные проблемы, а с учетом вариабельности внешней освещен- ности — и трехмерные. Подсчитано [Prager Th.C., 1990], что если исследовать остроту зре- ния в темном помещении, то контраст черных знаков, предъявляе- мых на белом экране, оценивается в 94%, если же в комнате вклю- чить освещение, контраст знаков в тестовой таблице снижается до 31%. Поскольку порог контрастной чувствительности является фун- кцией размеров объекта, графически ее можно выразить в виде кривой контрастно-частотной чувствительности (рис. 2.4). Метод исследования ПКЧ назван визоконтрастометрией [Волков В.В., 1985]. Для оценки этой функции используют черно-белые решетки с 40
Пространственная чувствительность Рис. 2.4. Частотно-контрастная характеристика зрительной системы чело- века [Wolfe J. М., 1990].Схематически показано, как функция контрастной чувствительности складывается на основе действия четырех гипотетических каналов, отличающихся по пространственной частоте пропускаемых частот. плавным синусоидальным профилем изменения яркости. Толщина полос, определяющая их пространственную частоту, выражаемую количеством черно-белых циклов на градус, варьирует. Решетки раз- личаются также по контрасту, который плавно меняется, например сверху вниз от 0 до 1 (100%). Синусоидальный профиль решетки признан предпочтительным, несмотря на сложность ее изготовления, поскольку, во-первых, со- гласно теореме Фурье, в серию синусоидальных волн может быть преобразован любой волнообразный, в том числе прямоугольный, комплекс, во-вторых, всякая дефокусировка, уменьшая контраст таких волн, не нарушает их форму, что никак нельзя сказать о буквенных оптотипах, используемых для проверки остроты зре- ния. Имеет значение и величина рецептивных полей ганглиозных кле- ток сетчатки. В том случае, если размеры их адекватны волновому профилю тестирующей решетки, то сила ответа увеличивается. Не- соответствие профиля рецептивных полей волновому профилю те- стирующей решетки при ее более высоких или низких простран- ственных частотах приводит к ослаблению ответа [Dowling J.E. et at, 1984]. В условиях обычного дневного освещения контрастная чувстви- тельность в норме особенно высока при опознании стимулов сред- ней пространственной частоты (порядка 4—5 цикл/град). В случае увеличения яркости объекта сдвиг максимальной чувствительности происходит в направлении высоких, а с увеличением размеров объек- та — низких пространственных частот. 41
По мере смещения проекции изображения решеток от центра к периферии глазного дна контрастная чувствительность на высоких и средних пространственных частотах, подобно остроте зрения, рез- ко снижается. Для решеток 20 цикл/град отмечена линейная зависи- мость этого падения от степени эксцентриситета. Длительное наблю- дение какой-либо одной из пространственных частот, как и засвет, снижает чувствительность соответствующего фильтрующего канала; на фоне этой “адаптирующей” частоты может происходить повыше- ние чувствительности к другим частотам. Обнаружены также явления как подпороговой суммации эффек- та двух близких по частоте решеток [Graham N. et al., 1971], так и подавления восприятия (“маскировка”) одних частот другими [Olzak L., Thomas J.P., 1981; Wilson H.R. et al., 1983]. Рецептивные поля ганглиозных клеток наружных коленчатых тел, таламуса и зрительных нейронов коры обеспечивают функциониро- вание нескольких каналов, предположительно настроенных на 6—8 пространственных частот и обладающих избирательной чувствитель- ностью к той или иной ориентации решеток. При воздействии мель- кающим стимулом количество функционирущих каналов уменьша- ется в два раза (до 3—4) [Manfield R.J., 1974, 1978; Watson A. et al., 1981]. Нейрофизиологические основы контрастной чувствительности* В данном разделе рассмотрена функция пространственной контраст- ной чувствительности, которая отражает восприятие стимулов, по- роговых по пространственной частоте, временным параметрам и кон- трастности. В основе нейрофизиологических процессов такого вос- приятия лежит структура сетчатки с ее различными по размерам рецептивными полями в центре и на периферии, со структурой само- го рецептивного поля, с конкурирующими зонами возбуждения и тор- можения, со структурой связей отдельно взятой ганглиозной клетки, с процессами пространственной суммации, присущими рецептивным полям. На основании психофизических экспериментов с использовани- ем синусоидальных и прямоугольных паттернов R.W. Campbell еще в 1968 г. было высказано предположение, что зрительная система состоит из множества параллельных каналов-фильтров, каждый из которых чувствителен к определенным пространственным частотам, т.е. имеет свою полосу пропускания. Сложная структура коленчатых тел и более высоких отделов мозга предопределяет более сложные нейрофизиологические механизмы пространственной контрастной чувствительности к различным про- странственным частотам. Каждый нейрон центральных отделов зри- тельного анализатора реагирует на оптимальную для него простран- ственную частоту. Так, нейроны Х-типа, располагающиеся в зритель- ной коре и связанные в основном с макулярной областью сетчатки, относятся к каналам средней и высокой пространственной частоты; 42
Y-нейроны имеют большие размеры, им не свойственно комбиниро- вать возбуждающие и тормозящие сигналы с рецептивных полей по линейному закону. В отличие от Х-нейронов, они лучше реагируют на стимулы низкой пространственной частоты. Рецептивные поля многих клеток зрительной коры имеют продолговатую форму и, сле- довательно, вытянуты в том или ином направлении. R.J.W. Manfield (1978) полагает, что на восприятие горизонтально ориентированных решеток “настроены” клетки горизонтальной, а для вертикальных решеток — вертикальной ориентации; предполагается наличие кле- ток и косой ориентации. Таким образом, для нормального зрительного восприятия окру- жающего мира необходимы не только высокая острота зрения, но и полноценные пространственно-частотные каналы контрастной чув- ствительности, которые обеспечивают фильтрацию высоких частот, информирующих о мелких деталях объекта, низких, без которых не- возможно восприятие целостного образа даже при различимости мел- ких деталей, и средних, особенно чувствительных к контрастам и со- здающих предпосылки для качественного высокочастотного анали- за контуров предметов. В связи с этим проверка контрастной чувствительности по низкочастотным (0,72 цикл/град) буквенным те- стам РеШ — Robson или по высокочастотным (10 цикл/град) тестам D. Regan, A. Holladay и I. Bailey-Lovie не обеспечивает той полноты информации, какую предоставляет визоконтрастометрия во всем диапазоне пространственных частот. Знаки в первой таблице Pelli — Robson слишком велики, а во второй,— наоборот, малы, чтобы с их помощью можно было оценить функцию той области, в которой на- ходится физиологически и клинически наиболее важный пик кон- трастной чувствительности. 2Л.З. Устойчивость к слепящим засветам Некоторые пациенты при нормальной, казалось бы, остроте зрения, установленной по традиционным таблицам, т.е. при высоком кон- трасте тестовых знаков и в условиях сниженной освещенности поме- щения, как только оказываются на ярком дневном свету, жалуются на ’’слепимость”. Здоровым людям знакомо это неприятное ощуще- ние, возникающее иногда при взгляде на рефлектирующую морскую гладь или сверкающий белизной снежный покров. В этих случаях из-за отсутствия на глазном дне контрастирующих различий между яркостью изображения объекта наблюдения и яркостью фона труд- но увидеть предметы, хорошо различимые в иной ситуации (напри- мер, высоко летящий самолет в голубом безоблачном небе, встреч- ную машину, ослепляющую фарами, и т.п.). Установлено, что более 2000 лет назад эскимосы Аляски и Сибири применяли защитные очки из слоновой кости с горизонтальными щелочками для защиты от ослепления. 43
t,c Рис. 2.5. Зависимость времени (t) восстановления остроты зрения (цифры на кривых) от яркости фона адаптации (L) и энергетической экспозиции зас- вета (Н) [Преображенский П. В. и др., 1986]. Ослепление при засветах (glare-effekt) в руководстве для инжене- ров-осветителей, изданном в США в 1984 г., определяется как ощу- щение, вызываемое появившимся в поле зрения светом, более силь- ным, чем тот, к которому глаз адаптирован, и выражающееся в зрительном дискомфорте, снижении видимости или потере работо- способности. В исследованиях, проведенных L.L. Holladay (1926), G. Fry, М. Alpem (1953), Е. Wolfe (1960), было уставленно, что первопричи- на зрительных нарушений лежит в усилении “паразитного” свето- рассеяния в средах глаза (особенно на участках, на которых наруше- на прозрачность роговицы или хрусталика). Вследствие этого в при- сутствии слепящего источника света уменьшается контрастность ретинального изображения в сравнении с реальным, в результате чего снижается острота зрения. Результаты экспериментов, выполненных D. Miller, свидетельствуют, что катаракта уже в начальных прояв- лениях (вакуоли, водяные щели и т.п.), отек эпителия и помутнение стромы роговицы не столько задерживают, сколько рассеивают свет. Слепящим, однако, может быть не только боковой (“точечный”) ис- точник света, например фары встречной машины, но и прямой диф- фузный засвет по всему полю зрения, также приводящий к сниже- нию контрастности изображения на сетчатке и уменьшению четкос- 44
ти видения деталей. С учетом этих двух вариантов слепящего дей- ствия и конструируют приборы для определения устойчивости к за- светам. Иную природу имеет ’’временное ослепление”, связанное с обесц- вечиванием зрительных пигментов под действием сверхъярких источ- ников света, в частности светового излучения при ядерном взрыве, и снижение зрения при нарушении темновой адаптации [Преображен- ский П.В. и др., 1986]. На рис.2.5 представлена двухфакторная зави- симость времени (t) восстановления остроты зрения от яркости фона адаптации (L) и энергетической экспозиции засвета (Н). Верхняя плос- кость фигуры соответствует остроте зрения, которая устанавливает- ся на фоне адаптации (заштрихована зона, в которой острота зрения не достигает 0,05). На рисунке отражены не воздействия ярких источников света в процессе зрительного восприятия, а их последствия, хотя обычно и кратковременные, которые приводят к снижению центрального зре- ния в связи с возникновением интенсивного последовательного об- раза, что можно определить как ’’фотостресс” для зрительной систе- мы (см. главу 3) [Кравков С.В., 1950; Луизов А.В., 1983; Schober Н., 1964; Sliney D., 1994, и др.]. 2.2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 2*2.1* Методы оценки остроты зрения Скрининговые (ориентировочные) тесты. Маленькому ребенку пока- зывают две карты: одну — со структурированным изображением, вторую — с гомогенным серым полем. Предпочтительное внимание к первой свидетельствует о наличии форменного зрения [Hywarinen L., 1988]. Испытуемому, в том числе в целях экспертизы, предъявляют дви- жущийся экран с изображением клеток шахматной доски или черно- белых решеток. По минимальным размерам деталей, еще вызываю- щих оптокинетический нистагм, ориентировочно (но методологичес- ки объективно) судят об остроте зрения. Пациенту с помутнением оптических сред через две линейные диафрагмы, установленные перед зрачком, в глаз направляют мало- интёнсивное излучение гелий-неонового лазера. Образующееся на глазном дне изображение интерференционной решетки можно варь- ировать, изменяя расстояние как до источника света, так и между диафрагмами. По минимальной еще различаемой ширине полос су- дят о потенциально возможной после устранения помутнений остро- те зрения. 45
Еще более простыми и надежными методами оценки форменно- го зрения (после устранения помутнений сред) являются тест При- мроза и аутоофтальмоскопия по Пуркинье. Первый выполняют с по- мощью палочки Меддокса, формирующей на глазном дне из света, направленного через нее в зрачок, прерывистую светящуюся полосу, направление которой и должен определить обследуемый. При исполь- зовании второго метода цель больного — уловить непростую для вос- приятия картинку теней от мельчайших извилистых сосудов, подхо- дящих к макуле со всех сторон в виде веточек, сеточки, крошек, шаг- рени, при определенных условиях просвечивания глазного яблока (через верхнее или нижнее веко прикрытого глаза). Источник света (например, склеральную лампу) необходимо слегка смещать из сто- роны в сторону. При остроте зрения, не позволяющей видеть самые крупные зна- ки обычных таблиц, прибегают к показу одиночных знаков в виде полосчатых черных тестов Тибоде— Поляка (на "белом фоне) или пальцев врача на темном фоне. Учитывают максимальное расстоя- ние, с которого пациенту удается определить количество показывае- мых пальцев. Если это расстояние равно 0,5 м, то остроту зрения обо- значают как 0,01, если это 1м — 0,02,1,5 м — 0,03 и т.д. В том случае, если обследуемый не может правильно сосчитать показываемые пальцы, находящиеся у самого лица, выясняют, уда- ется ли ему определить направление перемещаемого перед глазом предмета (видение движения), например руки врача. При положи- тельном результате остроту зрения обозначают как 0,001. Если при мутных средах такой пациент с расстояния 60 см от глаза сможет уви- деть два световых пятна от фонариков, находящихся на расстоянии 12 см один от другого, можно предположить, что у него сохранена функция макулы [Kanski J., 1989]. Наконец, если невозможно решить и эту задачу, то выясняют, отличает ли пациент свет от тьмы. “Зайчик” от зеркального офталь- москопа периодически направляют в глаз больного и следят за его ответами. При ответах невпопад зрение расценивают равным нулю (амавроз — абсолютная слепота). Уточняющие тесты. Устройства для традиционных клинических исследований. Поскольку обычно необходимо иметь представление об остроте зрения при достаточной освещенности, по мнению С.В. Кравкова (1934,1945), предпочтительно применение знаков чер- ного цвета на белом фоне. Для проверки остроты зрения вдаль широко используют настен- ные таблицы (по типу таблиц Снеллена, Сивцева и др.). Обычно они равномерно освещаются спереди (около 700 лк), реже — транспаран- тно (на просвет). В этих таблицах применяют буквенные или цифро- вые стимулы; они удобны при обследовании пациента, однако не- достатком этих стимулов являются их различия по узнаваемости зна- ков. 46
Наилучшим из известных тестов, используемых для исследова- ния minimum separable уже более 100 лет, остается тест в виде колец Ландольта. Единая форма теста почти исключает влияние на показа- тели обследуемого minimum visible и minimum cognoscible. Толщина черной полосы, из которой образуется кольцо, выбрана с таким рас- четом, чтобы она, как и разрыв в кольце (индекс), составляла 1' по дуге с расстояния, указанного на боковом поле таблицы. При этом внешний диаметр кольца (базис) с того же расстояния должен состав- лять 5', а внутренний — 3' (дуговые минуты). В нашей стране исследование остроты зрения вдаль обычно про- водят с расстояния 5 м, за рубежом — чаще с 6 м (20 футов). Для того чтобы при рассмотрении с расстояния 5 м кольцо удовлетворяло при- нятым условиям, т.е. все оно составляло бы 5', а индексируемый раз- рыв — 1', его линейные размеры в десятом ряду таблицы должны со- ставлять 6,25 и 1,25 мм соответственно. Если обследуемый различает место разрыва в данном кольце именно с 5 м, а в более мелких коль- цах без приближения к таблице это ему не удается, пороговым углом разрешения для него и является угол в 1'. В отечественной офтальмологии это обозначается как vi- sus = 1,0, за рубежом обычно в числителе указывают и расстоя- ние, с которого проводилось исследование, а именно 6/6 (или в футах 20/20). Такую остроту зрения принимают за нижнюю грани- цу нормы. Благодаря включению в таблицу рядов с более крупными и мел- кими кольцами создаются условия для определения как более высо- кой, так и более низкой остроты зрения без изменения расстояния. Установив тот ряд, в котором обследуемый распознает разрывы в наименьших по диаметру кольцах, считывают указанную на полях таблицы остроту зрения. Этот показатель представляет собой соот- ношение двух расстояний: того, с которого ведут проверку, к тому, на котором разрывы в знаках данного ряда видны под углом в 1'. По принятой в нашей стране системе данный показатель преобразуется в десятичную дробь, а за рубежом сохраняются значения обеих дис- танций: в числителе — реально используемой, в знаменателе — рас- четной, т.е. той, с какой данный тест различим наблюдателем с нор- мальной остротой зрения. Проекторы испытательных знаков более удобны в работе офталь- мологов, так как снабжены дистанционным управлением, позволя- ют при необходимости демонстрировать знаки отдельными строч- ками, вращать тест-объект и плавно изменять его размеры. Вместе с тем их слабым местом является значительное влияние на результаты исследования оптико-световых характеристик прибора и колебаний внешней освещенности. Высокая острота зрения вдаль не означает наличие высокой ост- роты зрения на близкие расстояния. Наоборот, при высокой остроте ’ зрения сильно близорукого глаза вблизи не удается достичь высокой 47
остроты зрения с коррекцией вдаль. Причина этого, очевидно, в не- совершенстве применяемой коррекции: обычные очки при высокой диоптрийности и неизбежном отдалении от роговицы минусового стекла из-за конструкции оправы резко уменьшают размеры изобра- жения на глазном дне. Следовательно, специальная проверка остро- ты зрения для определенных расстояний вблизи так же нужна, как и проверка остроты зрения вдаль. Для проверки остроты зрения вблизи чаще всего применяют на- бор пробных текстов для чтения, в которых различные угловые раз- меры букв рассчитаны на определенные расстояния от глаза. В на- шей стране распространены шрифты, оценку по которым проводят с расстояния 30 см от глаз. Безошибочно читаемый текст характеризу- ет остроту зрения вблизи. Известны портативный транспарантный аппарат для проверки зрения вблизи (ПОЗБ-1), сконструированный в Государственном оптическом институте им.Вавилова, специальный буклет с набором тестов для исследований с различных расстояний вблизи (40 см, 1 м), изданный в 1982 г. в ГДР М. Заксенвегером. Последний представля- ет большую ценность для исследования остроты зрения и ее коррек- ции применительно к строго определенному расстоянию от глаза, неодинаковому в разных профессиях. Ряд тестов имеет вид нот, гео- графических карт, чертежей и пр. Оценка результатов исследования. Как в любых других психофизических испытаниях, при проверке остроты зрения предъявление объектов, начиная от надпороговых, ведет к заниже- нию результатов (так называемая ошибка привычки), а начиная от подпороговых — к завышению результатов (так называемая ошиб- ка антиципации). Однако эти вариации не столь значимы при исполь- зовании стандартного объекта (кольца Ландольта) с возможным выбором 4, а лучше 8 позиций разрыва в кольце. Для клинических целей за порог достаточно принять 75% пра- вильных ответов. С помощью множественных психофизических замеров можно определить не только средние значения минимального разрешаемо- го угла (МРУ), но и их стандартную ошибку (АМРУ). По закону Ве- бера ДМРУ является постоянной частью МРУ: МРУсредн. Исходя из этого, для клинической оценки остроты зрения при- годна и логарифмическая шкала (табл.2.2), если размеры знаков от ряда к ряду меняются в геометрической прогрессии. В таких log MAR- таблицах (log. min. acuity resolution), распространенных сейчас в США, в каждом из 13 рядов имеется только по 5 равноузнаваемых букв, предложенных L. Sloan (1951), а также J. Bailey-Lovie (1976). 48
Таблица 2.2. Способы спецификации зрения. Эквиваленты остроты зре- ния в различных обозначениях (по G. Westheimer) Минималь- ный разре- шаемый угол, дуговые минуты Острота зрения по таблице Снеллена Зрительная эффективно- сть по Shell—Sterling, % Десятичная дробь по Снеллену и Сивцеву Острота зрения в логарифми- ческих единицах по отношению 20/20 футы метры 0,5 20/10 6/3 109 2,0 0,3 0,75 20/15 6/4,5 104 1,33 0,1 1,0 20/20 6/6 100 1,0 0 1,25 20/25 6/7,5 96 0,8 “0,1 1,5 20/30 6/9 91 0,67 -0,18 2,0 20/40 6/12 84 0,5 -0,3 2,5 20/50 6/15 76 0,4 “0,4 3,0 20/60 6/18 70 0,33 -0,5 4,0 20/80 6/24 58 0,25 -0,6 5,0 20/100 6/30 49 0,2 “0,7 6,0 20/120 6/36 41 0,17 -0,78 7,5 20/150 6/45 31 0,133 -0,88 10,0 20/200 6/60 20 0,1 “1,0 20,0 20/400 6/120 3 0,05 -1,3 В наборе имеются три таблицы раздельно для правого и левого глаз и для подбора очков [Ferris F. et al., 1982]. Н. Snell и J. Sterling (1925) предложили интересный подход к ана- лизу остроты зрения, который основан на представлении о процен- тах утраты функций в результате болезни или травмы. Авторы уста- новили, что любое увеличение МРУ на 1' можно рассматривать как снижение эффективности зрения до 84% от установленной ранее. Исходя из этих представлений, при снижении остроты зрения с 1,0 до 0,5, функция зрения ухудшается не в 2 раза, а только на 16%, а при снижении с 1,0 до 0,1 — не в 10 раз, а на 80%. Показатели остроты зрения зависят от многих факторов, что при- вело к созданию большого количества модификаций устройств и методик, используемых для ее оценки. Устройства для определения и оценки остроты зрения при реше- нии специальных задач. Для дифференциальной диагностики нару- шений остроты зрения, возникающих при макулярной патологии или в зрительно-нервных проводящих путях, эффективен тест в виде сет- ки Амслера. Каждый ее квадрат виден с расстояния 30 см под углом 49
Рис. 2.6. Зависимость ос- троты зрения от дефоку- сировки типичного глаза. По оси ординат — острота зрения, определенная по таб- лицам Снеллена, представле- на логарифмической шка- лой; по оси абцисс — дефо- кусировка в диоптриях [Lau- ranceL., 1926]. в 1 °. Патогномоничная для ретинальных изменений метаморфопсия выявляется без особого труда: определенные звенья сетки представ- ляются пациенту извилистыми или изогнутыми (метаморфомы), часть из них может выпадать (скотомы). Аметропия как причина нарушения фокусировки изображений на глазном дне отрицательно влияет на остроту зрения. Зависи- мость остроты зрения от степени дефокусировки представлена на рис.2.6. График, однако, не отражает особенности остроты зрения при астигматизме, который является основной причиной ее мери- диональных вариаций. Последние с высокой точностью можно оценить с помощью астигмовизометров [Волков В.В., 1976], кото- рые позволяют определить разрешающую способность астигматич- ного глаза в каждом из двух главных сечений. Высокой точности измерений дают возможность добиться точечно-штриховые опто- типы, “уравновешенные” по принципу оптотипов Вейнберга. При- мер регистрации результатов исследования: “0,8—0,3 (90°)”, в скоб- ках указан меридиан, к которому относится минимальная острота зрения. Крайние варианты изменений величины зрачка, такие как мид- риаз (более 6 мм) или миоз (менее 2 мм), отрицательно сказывают- ся на остроте зрения даже эмметропического глаза. Если же остро- та зрения снижается и при умеренном расширении зрачка (в пре- делах 4—5 мм), то это свидетельствует о наличии аметропии. Применение искусственного зрачка (диафрагмы диаметром 2—3 мм из набора стекол) окажет корригирующее действие и явится свидетельством необходимости подбирать очки [Кириллов Ю. А., 1974]. 50
В довольно широком диапазоне фотопического освещения (от уровня в яркий солнечный день и до такового в полнолунную ночь) острота зрения мало меняется, но, как можно видеть из таблицы Г. С. Ландсберга (1952), при освещенности, сниженной до 0,1 лк и более, “угол разрешения” начинает быстро увеличиваться. Правда, по мере адаптации к сумеркам острота зрения вновь более или менее быстро восстанавливается. Для исследования сумеречной остроты зрения созданы специальные приборы, в частности никтометр Ком- берга, мезоптометр и др. Адаптация остроты зрения к темноте после предварительной трехминутной дезадаптации к довольно яркому (порядка 7000 апостильб) свету внутри прибора в норме наступает в течение около 1,5 мин. Для оценки способности различать мелькающий объект иссле- дуется так называемая экспозиционная острота зрения (ЭОЗ). С уменьшением времени предъявления тестирующего объекта порог различения возрастает. Эта зависимость особенно выражена во временном интервале 15—100 мс [Колбанов В.В., 1968]. Однако и в этом случае возможна компенсация за счет усиления яркости объекта. Для практических измерений ЭОЗ создан специальный прибор на основе диапроектора “Этюд” с фотообъективом [Со- мов Е. Е., Левин Б. М., 1989]. Способность различать детали движущегося объекта называют динамической остротой зрения. Прибор, сконструированный М.Г.Ко- зырьковой (1968) для измерения этой функции, напоминает большой периметр, по дуге которого предъявляется объект (кольцо Ландоль- та), движущийся с заданной скоростью. Преследование взором в те- чение 0,5 с мишени, двигающейся с умеренной скоростью (несколько градусов в секунду), может обеспечить остроту зрения, близкую к нормальной. Строгая стабильность ретинального изображения, как известно, не является обязательным условием для оптимального раз- решения, хотя во время быстрых саккад и при очень быстрых пере- мещениях изображений по сетчатке зрительные функции ослабе- вают. Способность длительно сохранять четкость видения объекта, по- добранного на пределе разрешающей способности глаза, называ- ют устойчивостью ясного видения [Ferree С., Rand G.,1913]. На ки- мографе регистрируют периоды, когда на протяжении 3-минутно- го непрерывного наблюдения возможность различать разрыв в кольце Ландольдта исчезает и появляется вновь. В итоге сопостав- ляют суммарную продолжительность периодов видения и невиде- ния, а также частоты перерывов и дают оценку профпригодности испытуемого. В психофизических исследованиях продуктивности зрительной работы во времени используют корректурные таблицы Weston, со- стоящие из большого набора колец Ландольдта с разной ориентаци- ей разрыва. Обследуемый должен в пределах отведенного времени 51
выбрать кольца определенной ориентации. Продуктивность зрения (V) оценивают по формуле у _ Nxn Nxt ’ где п — количество правильных решений; N — общее количество ко- лец с заданной ориентацией разрыва; t — время, затраченное обсле- дуемым. Тест может быть полезным при оценке зрительного утомления и эффективности медикаментозной стимуляции зрительной работы [Вайнштейн Б.И., 1972 ]. В интересах экспертной практики (для выявления симуляции и диссимуляции) и просто для более детальной оценки изменений ост- роты зрения предложены таблицы с уменьшенным “шагом” между рядами [Холина А.А., 1924; Розенблюм Ю.З., 1961; Кириллов Ю.А., 1972]. Особый интерес представляют контрольные таблицы Б.Л.По- ляка (1948). В отличие от обычных таблиц в них, во-первых, предна- меренно нарушена правильность взаимоотношений между рядами, во-вторых, изменены взаимоотношения размеров базиса и индекса, принятые для колец Ландольта. Для уточнения остроты зрения у сла- бовидящих служит набор таблиц Н.В.Серпокрыл (1965). В практике ВТЭК за норму времени на демонстрацию одного знака принимают 4—5 с, а при обычной клинической работе — 2—3 с. Т.С.Егоровой (1987) разработаны таблицы подбора средств кор- рекции для близи лицам с пониженным зрением (от 0,01 до 0,8), с помощью которых исследуется острота зрения по изолированным буквенным знакам с расстояний 20,25,33 и 40 см, при этом угловой размер знака изменяется в геометрической прогрессии с шагом 1,25. Таблицы позволяют также определять минимальный размер читае- мого обследуемым типографского шрифта (порог чтения) и скорость чтения непрерывного текста. В обоих случаях используется литера- турный полужирный шрифт, размер которого обозначается в “пунк- тах” и системе “М” единиц. 2.2.2. Методы исследования контрастной чувствительности Поскольку рецептивные поля зрительного анализатора подобны системе локальных фильтров разных пространственных частот и ори- ентаций, лучшими тестовыми стимулами для их возбуждения слу- жат разноконтрастные черно-белые или хроматические синусоидаль- ные решетки, т. е. с размытыми контурами, разных направлений и ширины. Первой попыткой создания методики для клинической практики были таблицы, разработанные G.B.Arden (1983). Таблицы (карты) различались шириной полос, а контраст в них постепенно изменялся 52
Рис. 2.7. Кривая, отражающая контрастную чувствительность во всем диа- пазоне видимых пространственных частот (ахроматических) при централь- ной фиксации и фотопической освещенности, полученная с использованием «Атласа по визоконтрастопериметрии» [Волков В. В. и др., 1987]. вдоль полос: от 100% по нижнему и практически до 0 по верхнему контуру таблицы. Соответственно модуляционную чувствительность по логарифмической шкале трактовали, наоборот, как минимальную (1 отн. ед.) внизу и как максимальную (более 100 отн. ед.) наверху. Контраст решетки, или глубину модуляции (К), рассчитывают по формуле [Michelson С., 1891]: Lmax-Lmin _ 110-90 _ 20 Lmax+Lmin 110 + 90 200 где L — интенсивность (яркость) стимулов. Модуляционная контрастная чувствительность как величина, обрат- ная уровню контраста (в данном примере 0,1), составит 10 отн. ед. Кривая контрастной чувствительности во всем диапазоне види- мых пространственных частот при центральной фиксации и фотопи- ческой освещенности представлена на рис.2.7. Стрелкой показан ма- ленький участок кривой, информацию о которой получают с помо- щью обычного исследования остроты зрения по Снеллену, т.е. в условиях высокого контраста. Основоположником метода исследования ПКЧ в нашей стране является Ю. Е. Шелепин, по инициативе которого В. Б. Макуловым, В. Н. Пауком, Ю. И. Левковичем и В.В. Волковым в 1985 г. были синтезированы синусоидальные изображения тестовых решеток, на их основе издан “Атлас и пособие по визоконтрастопериметрии” [Вол-
ков В.В. и др. 1987]. Атлас включает отдельные карты, которые раз- личаются по пространственной частоте решеток и по сочетанию цве- тов (черно-белые, красно-белые, зелено-белые и сине-белые). В каж- дой карте при постоянной частоте контраст плавно изменяется, осла- бевая по направлению снизу вверх. Частота решеток варьирует от 0,37 до 18 цикл/град. Кривая ПКЧ, представляемая на регистрационном бланке, строится по оси абсцисс в логарифмических единицах. Для упрощения анализа результатов исследования контрастной чувствительности Ю.Е. Шелепин предложил ’’выпрямить” кривую нормы, обозначив для каждой пространственной частоты процент сохранности зрительных функций в норме, что при патологических процессах будет изменяться соответственно локализации и степени его выраженности. Исследование проводится с расстояния 1,5 м, так как при эммет- ропической рефракции глаз фокусируется именно на это расстояние в условиях относительного покоя аккомодации у большинства взрос- лых людей [Волков В.В., Колесникова Л. Н., 1972]. При аметропии в пробную оправу вставляют корригирующие линзы, подбираемые с учетом расстояния до таблиц (на 0,5—0,75 дптр слабее для миопов и сильнее для гиперметропов в сравнении с их оптимальной коррекци- ей для дали). Исследование выполняют монокулярно. Карты, поме- щаемые в аппарат Рота, равномерно освещают и предъявляют в про- извольном порядке. Тыльной стороной неиспользуемой для тести- рования карты прикрывают тестируемую. Постепенно, сдвигая первую вдоль полос второй, в направлении от невидимого (нулево- го) контраста, определяют момент обнаружения полосчатости. По боковой шкале определяют пороговый показатель контрастной чув- ствительности в процентах сохранности относительно нормативов для данной частоты. При использовании описанного метода для по- лучения точных результатов на тестирование каждой карты необхо- димо затрачивать не менее 2 с. Возможен вариант совмещения в единственной карте решеток, различающихся как по частоте, так и по контрасту, который реали- зован в буклете, применяемом для самопроверки зрения [Волков В. В., Лебехов П. И., 1993]. Обследуемый должен на прозрачной бумаге, наложенной на тест-карту, прочертить линию по границе, где теря- ется структура решетки; полученный результат сопоставляется с ре- зультатами контрольной схемы. Предложен также вариант размещения решетчатых тестов, раз- личающихся по контрастности и частоте, на поле единой настенной таблицы по типу таблицы Снеллена [Ginsburg А.Р., 1984]. Однако для этого пришлось уменьшить общие размеры каждой решетки, что привело к невозможности использования широкополосных тестов, так как разместить на малой площади требуемые 6 полос было не- возможно. Методика значительно упростилась, так как не требова- лось экранировать тесты и искать границу видимого с невидимым, 54
каждый тест постоянен не только по частоте, но и по контрастности. Правильность ответов обследуемого подтверждалась указанием на ори- ентацию решетки (вертикально, горизонтально, с наклоном верхних концов от вертикали вправо и влево). В сходных картах, выпускаемых фирмой “Vistech” (Dayton), каждый знак размещается таким образом, что виден с расстояния 3 м под углом всего Г, и при центральной фикса- ции периферические области сетчатки не стимулируются. Разработана сходная методика исследования контрастной чув- ствительности с использованием проектора знаков для проверки зре- ния вдаль, в котором предъявляется серия слайдов, упакованных в диск [Волков В.В. и др., 1995]. Первая программа для компьютерной визоконтрастометрии [Ше- лепин Ю.Е., 1985] в нашей стране реализована для прибора “Эрго- тест” с видео и регистрирующим устройствами. Прибор работает в пространственно-частотном диапазоне от 0,4 до 18 цикл/градус, в пределах контрастов от 0,03 до 0,9% (при разрешающей способности дисплея 320х 1024 элемента). Тест для оценки временной контрастной чувствительности [Lachenmayr, Drance S., 1992] используют при исследовании функции макулярной зоны. Нормальная кривая этой функции, как и простран- ственно-частотной функции по Де Ланге, имеет вид параболы. Если по оси абсцисс обозначить частоту мельканий (цикл/с), а по оси ор- динат — изменения контраста вспышки (в величине модуляций), то наибольшая чувствительность и минимальный порог определяют на средних частотах (7—8 мельканий в 1 с). Следующим этапом развития метода исследования пространствен- ной контрастной чувствительности было создание оригинальной ком- пьютерной программы “ZEBRA” [Шамшинова А. М. и др., 1996, 1997], в которой вертикальные и горизонтальные синусоидальные ре- шетки выводятся на монитор IBM-совместимого компьютера (VGA и выше) без использования дополнительных устройств. Программа предусматривает “накопление кривой” КПЧ для нормального зре- ния (эталон) в конкретных условиях исследования, благодаря чему не требуется фотометрирования помещения и монитора. В отличие от “Атласа по визоконтрастопериметрии” как ахроматические, так и хроматические решетки различной пространственной частоты (0,5— 22 цикл/градус) предъявляются на черном фоне экрана. Контраст плавно увеличивается вдоль направления решетки от минимального 0,2% до максимального — 100%, обеспечиваемого данным монито- ром в принятых фотопических условиях адаптации (средняя освещен- ность комнаты 10 — 12 лк, яркость экрана 40 — 60 кд/м2). При рас- стоянии до экрана 2 м и размере изображения 18 см поле стимуля- ции составляет 5,4°. Для каждой пространственной частоты обследу- емый устанавливает шторку (которая прикрывает область высокого контраста), плавно перемещаемую вдоль решетки, в положение по- рогового различения полос. По результату исследования строится гра- 55
Контрастная чувствительность, усл. ед. Рис. 2.8. Кривые контрастной чувствительности на цветовые и ахромати- ческую синусоидальные решетки на черном фоне в норме [Белозеров А. Е. и др., 1996]. 1 — синяя; 2 — зеленая; 3 — красная; 4 — белая. фик зависимости контрастной чувствительности, равной единице (по- роговый контраст), от пространственной частоты решетки, а также график ее сохранности (в дБ), показывающий, во сколько раз кон- трастная чувствительность испытуемого на различных частотах от- личается от эталона. Использование этой программы позволяет по- лучить данные о цветовой контрастной чувствительности наряду с ахроматической, выявить доли участия цветовых фоторецепторов в ПКЧ, а также уточнить особенности кривых ПКЧ для той или иной локализации патологического процесса. В норме наблюдаются ва- риации ПКЧ (рис.2.8), причем кривые, регистрируемые при исполь- зовании ахроматического и хроматического паттернов, сходны во всем диапазоне пространственных частот, за исключением сдвига максимума кривой ПКЧ на черно-синий паттерн в сторону низких и сни- жения чувствительности в области высоких пространственных частот. К настоящему времени методика визоконтрастометрии достигла такого совершенства, что определенно превосходит обычную визо- метрию по выявляемое™ различных зрительных нарушений. 56
На основании анатомии и нейрофизиологии сетчатки, наличия параллельных on- и off-каналов колбочковой системы, участвую- щих в обработке и передаче информации о контрасте, в последнее время предложен новый метод исследования топографии контраст- ной чувствительности в каждой заданной точке поля зрения, кото- рый позволяет дать функциональную характеристику световых (on) и темновых (off) каналов колбочковой системы сетчатки (on- и off- активности колбочковой системы), в норме и при различной пато- логии [Шамшинова А.М. и др., 1996,1997]. Исследование осуществ- ляют следующим образом: на экране монитора по схеме предъявля- ют ахроматические стимулы размером 2 и 3 мм в зависимости от экцентриситета на сером фоне (8 кд/м2) в любой необходимой для исследования точке поля зрения (в пределах 40°). Яркость стимулов ступенчато нарастает от более темных, чем фон, до более светлых, с шагом 0,5 кд/м2. Различие в яркости стимула и фона (яркостный контраст) оценивают по величине времени сенсомотор- ной реакции (СМР), изменение которой регистрируют в процессе уравнивания яркости стимула и фона. В норме при предъявлении стимулов, близких к фону по яркости, имеется зона, где время СМР значительно больше, чем при видимом различии стимула и фона (при уравненных по яркости стимуле и фоне время реакции беско- нечно). По мере увеличения различия между стимулом и фоном в сторону как более темных, так и более светлых стимулов время СМР симметрично и равномерно уменьшается и выходит на плато. Данные в каждой исследуемой точке поля зрения представляются в виде гистограммы, отражающей зависимость времени СМР от яркости стимула (возможно усреднение данных в любых участках поля зрения). Для центральной зоны в 2—5° используют стимул в 2 мм. По мере удаления от центра к периферии величина стимула должна быть увеличена до 3 мм и более, что связано с увеличением размеров рецептивных полей сетчатки от центра к периферии. При стимуляции центральных и парацентральных зон сетчатки стиму- лами малой величины, светлее или темнее, чем фон, возникает ре- акция в рецептивных полях ганглиозных клеток с on- и off-центра- ми, сигнализирующими об освещенности на определенных участ- ках сетчатки, в сравнении с их ближайшим окружением (фон), что и является основанием для исследования топографии контрастной чувствительности в каждой точке поля зрения. 2.2.3. Методы оценки устойчивости к слепящим засветам Тесты на ослепление основаны на измерении зрительных функций в присутствии слепящего источника света. Ослабление зрения при этом является функцией позиции и интенсивности источника ослеп- ления и рассеивающих свойств собственных оптических структур глаза. 57
Для исследования ослепления (glare) предложено несколько уст- ройств: Прибор Аветисова — Вергасовой(\99\) создан на основе фотопро- ектора ПО-1, в центре круглого экрана которого экспонируется изо- бражение колец Ландольта (с угловым размером, соответствующим остроте зрения 0,1) переменного контраста. Источник слепящего света от галогеновой лампы окружает тестирующий экран. Оценивается пороговая яркость слепящего засвета, которая препятствует разли- чению колец Ландольта на каждом уровне контраста между тесто- вым объектом и фоном. Тестер яркостной остроты зрения (Brightness Acuity Tester — ВАТ). В приборе предусмотрены три степени яркости засвета, произ- водимого в тот момент, когда пациент ведет наблюдение за табли- цей для проверки остроты зрения вдаль через отверстия диаметром 12 мм в гемисфере диаметром 60 мм с диффузно-белой внутренней поверхностью. Самый высокий уровень засвета (400 фут-Лб) эквива- лентен бликам от песка на морском пляже, средний уровень (100 фут- Лб) подобен яркости листвы в солнечный день и слабый (12 фут-Лб) по яркости напоминает флюоресцирующий свет. Тестер слепимости Миллера — Надлера, В качестве теста в при- боре использованы слайды, на которых изображены черные кольца Ландольта, соответствующие остроте зрения 20/400 (0,05). По мере смены слайдов в проекторе фон, на котором предъявляют кольцо и положение разрыва в кольце могут изменяться. Тест окружен слепя- щим экраном, яркость которого (420 фут Лб) эквивалентна яркости свежего снега в солнечный день. Слепимость оценивают в процентах по таблице, прилагаемой фирмой к прибору. Vistech VCT-8000. В качестве теста используют синусоидальную решетку, находящуюся в компактной наблюдательной системе тес- тера. Ослепление создают путем усиления яркости ореола вокруг те- ста либо включения центрального осветителя, имитирующего свет фары приближающегося автомобиля. Eye Con 5. Сменные оптотипы (кольца, буквы, решетки) предъяв- ляют на мониторе с расстояния 3,6 м. Они окружены слепящим по- лем, яркость которого (130 кд/м2) эквивалентна яркости облачного дня. При сравнительной оценке прогностических возможностей ука- занных устройств в отношении “слепимости” пациентов с началь- ной катарактой в различных условиях пребывания вне дома установ- лена значительная положительная корреляционная связь между про- гнозируемой и реальной “внедомашней” остротой зрения [Prager Т.С. et al., 1989]. При освещении средней яркости исследование с помо- щью ВАТ оказалось наиболее точным. Если использовать очень силь- ные засветы, нередко имеет место гипердиагностика, в то время как при засветах средней интенсивности гипердиагностика редка (30%) и практически отсутствует (2%) гиподиагностика [Ferris F., 1982]. Ус- 58
тановлено, что слепимость оказывает более выраженное влияние на контрастную чувствительность, чем на восприятие высококонтраст- ных букв, т.е. на остроту зрения [Legge G. et al., 1987]. Большинство исследователей полагают, что оценка ослепления с помощью приборов у части людей с высокой “кабинетной” остро- той зрения может быть полезна при решении вопроса о лечебной так- тике при начальной катаракте и выборе способа коррекции близору- кости (кератотомия, очки, контактные линзы). Принципиально иную цель преследуют, когда изучают возмож- ность восстановления остроты зрения, сниженной вследствие дез- адаптации рецепторов сетчатки при ее сверхъярких засветах. Устой- чивость центрального зрения к такого рода ослеплениям (к фото- стрессу) может быть проверена на никтометре Комберга или макулореадаптометре Балашевича — Шостака [Волков В.В. и др., 1976]. В литературе имеется немало описаний и более простых вариан- тов “фотостресстеста”, когда для засвета используются обычный электроофтальмоскоп или световой карандаш [Товкач В.И., 1977]. Сначала проверяют наилучшее корригируемое зрение для дали, затем с расстояния 3 см в течение 10 с (или с 8 см в течение 30 с) воздействуют указанным источником света через зрачок на сетчат- ку. О реакции судят по времени восстановления остроты зрения. Исследования проводят поочередно на каждом глазу. У пациента с макулярной патологией время восстановления остроты зрения пре- вышает 50 с (иногда достигает нескольких минут), при патологии зрительного нерва оно обычно не выходит за пределы нормальных значений. Фотостресстест способствует ранней диагностике пато- логии макулярной области сетчатки, не обнаруживаемой офталь- москопически (отек при кистовидной дегенерации, серозном хорои- ретините и др.). Остроту зрения, контрастную чувствительность и слепимость, по- добно многим другим функциям организма, необходимо оценивать с учетом возрастных вариантов нормы (рис.2.9). Рассматривая перспективные направления усовершенствования визоконтрастометрических исследований, следует заметить, что на- ряду с попытками создать идеальные тесты только для визометрии, в частности оптотипы, лишенные низкочастотной гармонической со- ставляющей [Волков В.В. и др., 1987; Коскин С. А., 1994], или только для контрастометрии — буквенные оптотипы разной контрастнос- ти, но одинаковой пространственной частоты [РеШ D., Robson J. et al., 1988], сохраняется тенденция к разработке приемов интеграль- ной оценки всех факторов, обеспечивающих максимум достоверной зрительной информации. J.Thaung с соавт. (1995) на основе теоретического анализа дан- ных других авторов и результатов собственных модельных экспери- ментов подтвердили, что устойчивость к светорассеянию в глазу, или 59
а б Рис. 2.9. Возрастные нормативы остроты зрения. а—для новорожденных [Dobson V., Teller D., 1978]; б — для взрослых [Weymouth, 1960]. По оси ординат — острота зрения по Снеллену, по оси абсцисс — возраст в ме- сяцах (а) и годах (б). LSF (light scattering factor), зависит от многих факторов. L. Paulsson, J. Sjostrand (1980) выразили эту зависимость формулой: LSF = L/E х (М/М—1), где L — усредненная яркость мишени в пространстве; Е — осве- щенность, создаваемая слепящим источником света; Mj и М2 — мо- дуляции пороговых контрастов в присутствии и в отсутствиислепя- щего источника света соответственно. В приведенную формулу требуется, однако, вводить коррективы. Во-первых, большую роль, особенно при начальных нарушениях прозрачности хрусталика, играет геометрия стимула. Если картй с решетками занимают на глазном дне 5—6°, то буквы всего 5—6*. При этом распределение яркости на сетчатке, а следовательно, и соотно- шение реальных контрастов стимула и ретинальных контрастов бу- дут различными, поэтому при использовании тестовых решеток ав- торы рекомендуют рассчитывать контраст на глазном дне по Ми- хельсону, а в случае применения буквенных тестов — по Веберу (см. главу 3). Во-вторых, согласно данным М. Abrahamsson и J. Sjostrand (1986), необходимо учитывать возможность влияния темновой адаптации при использовании стимулов с малой яркостью (порядка 2 кд/м2), т. е. в сфере мезопического зрения. J. Thaung и соавт. (1995) рекомендуют применять в клинической практике стимулы достаточно высокой яркости (более 10 кд/м2), про- водить исследование на низких пространственных (2 цикл/град) и временных (1 Гц) частотах с выбором оценки контраста по Михель- сону или Веберу в зависимости от размеров стимула. В соответствии с законом Вебера при низкой пространственной и временной частоте 60
контрастные пороги становятся независимыми от освещенности сет- чатки. При умеренно высокой пространственной частоте по закону Де Врие — Розе контрастные пороги обратно пропорциональны квад- ратному корню от величины ретинальной освещенности [Kelly D.H., 1972]. 2.3. КЛИНИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ НАРУШЕНИЙ ОСТРОТЫ ЗРЕНИЯ, КОНТРАСТНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ К ОСЛЕПЛЕНИЮ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ЭТИОЛОГИИ И ПАТОГЕНЕЗА 2.3.1. Основные варианты и причины нарушений остроты зрения в клинической практике • Снижение центрального зрения только вдаль, корригируемое оп- тическими средствами, является следствием распространенных раз- ного рода аметропий. • Снижение центрального зрения только вблизи, устраняемое опти- ческими средствами,— следствие нарушения функций аккомода- ции, в том числе возрастной пресбиопии. • Снижение центрального зрения вдаль при одновременном улуч- шении его вблизи у людей пожилого возраста связано с миопиза- цией в связи с набуханием хрусталика. • Снижение центрального зрения, вплоть до его потери, не устраня- емое оптическими средствами и независимое от расстояния: при наличии на хуже видящем глазу гиперметропии, астигматизма, ко- соглазия,— обычно свидетельствует об амблиопии. • Снижение центрального зрения при офтальмоскопически выявля- емых патологических процессах в макулярной области, и при их отсутствии, но в случае предъявления больным жалоб на метамор- фопсию или микропсию со снижением цветоощущения по типу три- тадефицита, указывает на очаговое поражение в макулярной об- ласти глазного дна. • При наличии выявляемых офтальмоскопических признаков вос- паления диска зрительного нерва и при их отсутствии, но при предъявлении больным жалоб на центральную скотому (без мета- морфопсии), сочетающуюся с нарушением цветоощущения, осо- бенно по типу прото- и дейтердефицита, и со снижением контраст- ной чувствительности на высоких пространственных частотах при одностороннем процессе наиболее вероятен неврит или ретробуль- барный неврит зрительного нерва, при двустороннем — оптико- хиазмальном арахноидите или проявления осложненного застой- ного диска. 61
• В отсутствие каких-либо нарушений в структурах глаза, но при очень неустойчивой рефракции (обычно в сторону ее усиления) сни- жение остроты зрения может быть признаком спазма аккомода- ции или других невротических состояний (истерия). • Стойкое снижение не только центрального, но и периферическо- го зрения (без метаморфопсий или скотом) с ослаблением реф- лекса с глазного дна, снижением ПКЧ сначала на низкие, а по- зднее и на высокие пространственные частоты, наличием трита- дефицита II степени, повышенной слепимостью от ярких засветов, нередко является следствием выраженных нарушений прозрачно- сти преломляющих сред глаза (роговицы, хрусталика, стекловид- ного тела). • Снижение центрального зрения, возникающее лишь в определен- ных условиях при определенной освещенности и сохранении нор- мальных его значений в обычной обстановке. • Следствие самых начальных нарушений прозрачности хрустали- ка (предкатаракта) или ограниченных помутнений роговицы (в частности, после перенесенной кератотомии или фоторефрак- ционной кератэктомии). По мнению Th.C. Prager, когда катарак- та еще мало влияет на обычную остроту зрения, но пациента беспокоит повышенная слепимость на ярком свету, есть показа- ния для ускорения хирургического вмешательства по удалению катаракты. • При нормальной остроте зрения снижение контрастной чувстви- тельности на средние пространственные частоты, наличие нару- шений в парацентральном поле зрения, тритадефицит нередко яв- ляются следствием достаточно развитой глаукомы. 2.3.2. Варианты и возможные причины изменения пространственной контрастной чувствительности при заболеваниях зрительной системы При патологических изменениях зрительного анализатора всегда отмечается снижение ПКЧ в той или иной пространственной час- тоте в зависимости от локализации патологического процесса в сетчатке, зрительном нерве, тракте или в зрительных центрах. Сни- жение ПКЧ в диапазоне высоких, средних и низких пространствен- ных частот происходит при поражении соответствующих им кана- лов контрастной чувствительности от сетчатки до центральных от- делов зрительного анализатора, а также при нарушениях оптики глаза. Для нормального функционирования контрастной чувствитель- ности на высоких частотах первые ограничения возникают в случае снижения центрального зрения. При школьной близорукости обыч- ные корригирующие линзы не только повышают остроту зрения, но и выравнивают до нормы показатели ПКЧ. У миопов, пользующих- 62
ся для коррекции контактными линзами и у перенесших кератото- мию в связи с нарушением прозрачности роговицы высокочастот- ные показатели ПКЧ нередко снижены, особенно в условиях пони- женной освещенности [Николаенко В.П., 1994]. Снижение ПКЧ имен- но на высоких частотах неизбежно во многих других клинических ситуациях, когда сниженное центральное зрение не корригируется в связи с нарушениями в зрительно-нервных путях (амблиопия, мио- пическая болезнь, связанная с возрастом или наследственная дистро- фия макулярной области, альбинизм и др.) и с изменением прозрач- ности оптического аппарата глаза (выраженные помутнения хруста- лика, помутнение его задней капсулы при афакии или артифакии, рубцовые стадии кератоконуса, отек эпителия роговицы) [Шеле- пин Ю. Е., 1985; Сомов Е.Е., 1992; Рубцова И.В., 1995; Hess R., 1977; Zadnik К., Mannis М., 1987]. При указанных патологических процес- сах механизмы нарушения зрительных функций различны, но сопро- вождаются одним функциональным симптомом: нарушением про- странственной контрастной чувствительности по высокочастотному каналу на том или ином уровне зрительной системы. На кривой ПКЧ могут наблюдаться ’’провалы” на отдельных участках кривой [Эскина Э.Н., 1996]. Так, при альбинизме наряду с отсутствием чувствительности на высокие пространственные часто- ты и снижением чувствительности на средние частоты отмечен по- чти вертикальный спад кривой в диапазоне 1,0—2,8 цикл/градус при тестировании красно- и зелено-черным паттерном. При статической периметрии в центральной и парацентральной областях поля зре- ния при этом обнаруживаются скотомы. Нарушения ПКЧ при амблиопии, обнаруженные и на втором гла- зу с высокой остротой зрения, не исключают центральный генез ука- занных нарушений [Шелепин Ю.Е. и др., 1985]. Пространственная контрастная чувствительность на низкие час- тоты, пороговая чувствительность к которым и в норме невелика, снижается уже при легком нарушении прозрачности преломляющих сред глаза. Именно на них нарушается пространственная контраст- ная чувствительность, несмотря на сохранность остроты зрения, при самых начальных проявлениях кератоконуса [Carney J., 1982], отло- жениях на контактной линзе [McClure D. et al., 1977], предкатаракте [Рубцова И.В., 1995]. Это может быть объяснено тем, что при дефо- кусировке или равномерном снижении освещенности всей сетчатки из-за помутнения сред снижается четкость изображения низкочастот- ного паттерна, который и без того не является адекватным раздра- жителем для макулярной области. Во многих случаях нормализовать контрастную чувствительность к низким частотам при начальных по- мутнениях хрусталика удается при пользовании желто-оранжевыми фильтрами, поглощающими коротковолновые излучения. При сни- жении пространственной контрастной чувствительности на низкие частоты, связанном с патологическими процессами, локализованны- 63
Контрастная OD чувствительность, усл. ед. OS Контрастная чувствительность, усл. ед. Рис. 2.10. Кривые контрастной чувствительности у больной Б., 37 лет. Ди- агноз — оптико-хиазмальный арахноидит. Острота зрения: 0,3 на оба глаза не корригируется. Обозначения такие же, как на рис. 2.8. 64
ми в центральных отделах зрительного анализатора, например, при опухолях гипофиза с битемпоральной гемианопсией, такая коррек- ция не может привести к желаемому результату. Снижение ПКЧ в среднем диапазоне частот встречается при мно- гих процессах, локализованных в макулярной области сетчатки и зрительном нерве различного происхождения. Например, снижение ПКЧ в области средних частот отмечено при начальной нестабили- зированной глаукоме, при которой установлена тесная корреляция этого показателя с уровнем светочувствительности в зоне Бьеррума, выявленной при статистической периметрии, и периферическими границами поля зрения [Симакова И.Л., 1996; Arden G., 1990]. При нормальной остроте зрения снижение контрастной чувствительнос- ти на средние пространственные частоты вместе с нарушением в поле зрения и тритадефицитом часто являются следствием достаточно раз- витой глаукомы. ПКЧ может служить критерием улучшения проведения возбуж- дения по зрительным путям. Так, нормализация офтальмотонуса медикаментозным или хирургическим способом, как правило, сопро- вождается улучшением ПКЧ, хотя сразу после гипотензивного вме- шательства визоконтрастограмма на короткое время может быть ниже исходного уровня. Снижение ПКЧ во всем диапазоне частот отмечается при мно- гих заболеваниях зрительного нерва и вышестоящих отделах зри- тельного анализатора уже в начальных стадиях заболевания (рис.2.10). Так, у больных с оптическим невритом (ОН) в стадии обострения на фоне рассеянного склероза, при ОН другой этиоло- гии, а также при оптико-хиазмальном арахноидите, при ретрохиаз- мальных поражениях в зависимости от формы заболевания обнару- живаются те или иные видеограммы в ответ как на предъявление ахроматического, так и хроматического синусоидального паттерна. Важное диагностическое значение могут иметь ’’завалы” в кривой, отмечаемые в коротком диапазоне разных пространственных час- тот, что, возможно, обусловлено избирательным поражением тех или иных ’’частотных каналов”. Изменения ПКЧ при многих патологических состояниях могут быть первым признаком заболевания зрительной системы. Однако, поскольку очень сходные нарушения могут возникать при самой раз- нообразной патологии как зрительно-нервного, так и оптического аппарата, многие исследователи [Волков В.В., 1996; Arden G., 1990; Prager Th.,1990; Wolfe J., 1990] рекомендуют расценивать данные ви- зоконтрастометрии как скрининговые, с последующим уточнением происхождения снижения ПКЧ другими методами. Для детей до- школьного возраста исследование пространственной контрастной чувствительности затруднено [Сомов Е.Е. и др., 1992]. Однако совре- менные компьютерные игровые программы для исследования ПКЧ позволяют решить и эту задачу [Белозеров А.Е. и др. 1997]. 65
2.3.3. Клинические примеры нарушений устойчивости зрения к слепящим засветим Слепящие эффекты от сильных источников света могут возникать в глазу с нормально функционирующей зрительно-нервной системой. Причины их возникновения обычно связаны с чрезмерным рассеива- нием света в преломляющих средах глаза из-за локальных помутне- ний. Причем нежные мелкоочаговые помутнения в роговице прино- сят пациенту гораздо больше неприятностей, чем грубые и обшир- ные бельма. Поэтому рубцы, возникающие после кератотомии, помутнения роговицы в связи с кератоконусом являются потенци- альным источником слепимости от засветов [Аветисов С.Э. и др., 1991; Николаенко В.П., 1995]. Особенный дискомфорт возникает при оте- ке эпителия роговицы, в то время как стромальный ее отек перено- сится значительно легче [Muller D. et al., 1990]. Довольно частым неблагоприятным фактором повышенной слепимости является на- чальное помутнение хрусталика еще на стадии предкатаракты [Руб- цова И.В., 1995]. После, казалось бы, успешного оперативного лече- ния по поводу катаракты слепимость может возобновиться либо в связи с вторичным помутнением остающейся в глазу задней капсулы хрусталика, либо от некоторых деталей интраокулярной линзы: мест крепления опорных элементов, отверстий для фиксации линзы, края плохо центрированной линзы [Nadler D., 1990]. Оптические средства коррекции зрения, в частности плохо адаптированные или загряз- ненные контактные линзы, также нередко являются причиной повы- шенной чувствительности глаза к яркому свету [Николаенко В.П., 1995]. Слепящиц эффект возникает при определенном расстоянии меж- ду зрительным стимулом и ярким источником света, он зависит от характеристики источника, фона и окружающей освещенности, ус- ловий предадаптации и многих других факторов. Пациенты обычно довольно тяжело переносят слепящие засветы, не всегда определяя суть возникающих неудобств.
ГЛАВА 3 СВЕТООЩУЩЕНИЕ И ЗРИТЕЛЬНАЯ АДАПТАЦИЯ 3.1. (Х1ЮВНЬШ ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И1ЦЦШ Фотометрия основана главным образом на тех же принципах, что и радиометрия. Мощность лучевого потока измеряется в ваттах (Вт), световой поток — в люменах: 1 лм — световой поток от источника света силой в 1 канделу (кд) в пределах одного стерадиана, т.е. пря- мого угла определенной направленности, составляющего четвертую часть шара. Однако если лучевая энергия поддается физическим из- мерениям и может быть оценена в ваттах в секунду (Вт • с), т.е. в джо- улях (Дж), то, выражая “световую энергию” (Q) в люменах в секунду (лм • с), невозможно обойтись без корректив, основанных на психо- физической оценке яркости излучений с различной длиной волн ви- димого диапазона. При фотометрии спектральную чувствительность глаза опреде- ляют с помощью достаточно простых опытов (рис.3.1). На фоне (С), равномерно освещенном, т.е. в условиях световой адаптации, или равномерно затемненном, т.е. при темновой адаптации, обследуемо- му предлагается подравнять по яркости два разноокрашенных полуполя (А и В). Одно из них является эталоном, а мощность излуче- ния другого (в Вт) изменяют до тех пор, пока их яркостные характе- ристики полностью не совпадут. Этот процесс называют гетерохром- ным яркостным сравнением. Количество ватт на единицу площади, которое потребуется для выравнивания субъективного ощущения яркости, и определит относительную роль длины волны (рис. 3.2). В пределах видимого диапазона электромагнитного излучения, как следует из рис. 3.2, а, мощность лучевого потока (в ваттах) по мере удлинения волны неуклонно возрастает. Вместе с тем, судя по кривой б, относительная яркость увеличивается только до уровня 555 нм (в гла- зу, адаптированном к свету) или 510 нм (в глазу, адаптированном к темноте), а дальше резко снижается. При комплексной оценке свето- Рис. 3.1. Схематическое изобра- жение устройства для измерения яркости двух сравниваемых по- луполей А и В на фоне С. 67
Рис. 3.2. Переход от единиц, используемых в спектрорадиометрии, к единицам фотомет- рии для оценки яркости [Hart W. М., 1987]. а — мощность лучевого потока в стандартном ос- ветителе (в Вт); б — относительная яркостная эф- фективность излучений различных длин волн в субъективном восприятии; в — световой поток (в лм), рассчитанный на основе произведения дан- ных, представленных для а и б, соответственно для каждой длины волны. По оси абсцисс — длина волны, нм. вой энергии (с переводом ее величины из ватт в люмены) кривая светового пото- ка (при сложении а и б) примет вид В. При такой интегральной оценке всех составляющих световая энергия (Q), по W.Hart (1987), может быть выражена формулой: 750 Q = 68sJva Ua Дл, 400 где Ux — спектральное распределение лучевой энергии; Vx — коэффициент функции фотопической яркости (с мак- симумом 1,0 при длине волны 555 нм на свету); 685 — константа пересчета вели- чин в люменах на значение, выражен- ное в ваттах (при длине волны 555 нм). Таким образом, световой поток (F) является фотометрическим эквивален- том лучевого потока (Р); его измеряют в люменах, оценивают по способности проводимой световой энергии (лм • с) вызывать зрительные ощущения. Интенсивность света (I), которая является фотометрическим эквивалентом интенсивности излучения (J), оценивают по световому потоку в рамках прямого угла или сте- радиана (стр) определенной направленности и выражают в канделах (кд), рассчитываемых как количество люменов на стерадиан (лм/стр). Освещенность (Е) — фотометрический эквивалент плотности из- лучения (Н). Это световой поток, приходящийся на единицу площа- ди, который измеряют в люксах (лк), рассчитываемых как количе- ство люменов на квадратный метр (лм/м2). Яркость (L) — наиболее распространенный фотометрический критерий, понятие яркости эквивалентно понятию мощности излу- 6Я
чения. Это интенсивность света (I), излучаемого или отражаемого источником, приходящаяся на единицу площади его поверхности. Обычно яркость выражают в канделах на 1 м2 (кд/м2), но применяют и другие единицы, любую из которых можно свести в конечном сче- те к количеству кандел на единицу площади измеряемого источника света. Основные единицы, используемые в фотометрии. Единицы интенсивности света (I): 1 кд = 1 лм/стр (1 стерадиан — единица прямого угла: со = Ч4 п сферы). Единицы освещенности (Е): 1 люкс (лк) — метр-кандела= 1 лм/м2. Единицы яркости (L): 1 нит (нт) = 1 кд/м2. 1 стильб = 1 кд/см2. 1 апостильб (асб) = 1 кд/л м2 (область круга радиусом 1 м). 1 ламберт (лб) = 1 кд/л см2 (область круга радиусом 1 см). Единицы освещенности сетчатки: 1 троланд — освещенность сетчатки глаза, смотрящего на поверхность, яркость которой равна 1 кд/м2 через зрачок, искусственно суженный до пло- щади 1 мм2. Для упрощения перерасчета одних единиц яркости в другие можно ис- пользовать следующие данные: 1 нит = 0,3142 миллиламберт. 1 ламберт =10 000 апостильб. 1 ламберт = 0,318 стильб. 1 ламберт = 3183 нит. Обычно применяемый в статической периметрии апостильб в 3 раза мень- ше нита, в 10 000 раз меньше ламберта и в 30 000 раз меньше стильба. Виды и единицы излучения, фотометрические единицы и их взаимотношения пред- ставлены также в табл. 3.1. 3.2.0 МЕХАНИЗМАХ ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЯХ ЗРЕНИЯ Процесс преобразования лучистой энергии, поглощенной рецепто- рами сетчатки, в качественные зрительные образы обеспечивается разнообразными физиологическими механизмами, о работе которых позволяют судить многочисленные специальные психофизические на- блюдения [Hart W., 1987 ]. Так, детально изучена адаптивная способ- ность органа зрения к работе при очень низких и очень высоких уров- нях освещенности. Зрительная система адекватно реагирует как на быстрые, так и на медленные перепады лучистой энергии, причем 69
Таблица 3.1. Виды излучения и соотношения фотометрических Единицы излучения Вид Единицы Энергия излучения (лучистая энергия) Поток излучения, лучистый поток (мощность излучения) Сила излучения (энергетическая сила света) Плотность излучения энергетическая освещенность, поверхностная плотность потока излучения Лучистость, яркость излучения, энергетическая яркость Количество облучения Джоули (Дж) Ватты (Вт)=Джоули/сек (Дж/с) Ватты/стерадиан (Вт/ср) 1 ср=1 ед. пространственного угла Ватты/метр2 (Вт/м2) Ватты/стерадиан /метр2 (Вт/ср/м2) Дж/м2 Примечание. Адаптировано no:J. С. Armington. The Electroretinogram. New York: ронных приборов.— M.; Советское радио, 1971. для нее характерна практически мгновенная реакция на быстро ме- няющуюся обстановку. Своеобразная “редакторская” способность позволяет зрительной системе избегать избыточной информации. Хотя большая часть из того, что мы видим, представляет собой отобранные порции так или иначе варьирующих изображений, субъективно зрительный образ представляется цельным и плавно меняющимся в пространстве и во времени. Видению стабильной сцены способствует то, что формируемые на сетчатке изображения одновременно суммируются и дифференцируются, оттеняются и сглаживаются. При этом конденсируется наиболее полезная и от- брасывается ненужная информация. Функционально наиболее важными представляются различные изменения (вариации образов), происходящие в пространстве и во времени. В частности, большое значение имеет контраст световых пятен, возникающих на сетчатке, изменения их локализации и вели- чины. Зрительная система отвечает подчеркиванием границ и опре- делением временных различий в их локализации. Она действует по- добно дифференциатору, разделяя несопоставимые изображения де- 70
единиц Фотометрические единицы Вид Единицы Световая энергия Световой поток Сила света (мощность свечи) Освещенность (характеристика освещаемой по- верхности) Яркость Освещенность сетчатки Количество освещения (световая экспозиция) Люмен-секунды (лм • с) Люмены (лм) (1 кандела излучает 4 л лм) Люмены/стерадианы (1 лм/ср=1 канделе=1 кд) 1 люкс (1 люкс=1 лк=1 лм/м2) Люмен/стерадиан/метр2 (1 лм/1 ср/1 м2= 1 кд/м2=1 нит) Троланд (1 кд/м2, видимый через 1 мм зрачка)=1 Т Лк* с Academic Press, Inc, 1974; Ю. Г, Якушенков. Основы теории и расчета оптико-элект* талей, и, подобно интегратору, группируя сходные ощущения. Су- ществуют механизмы усиления светочувствительности путем уплот- нения энергии в пространстве и во времени, а также механизма сопо- ставления и экстраполяции деталей для заполнения зрительным со- держанием пустоты, возникающей на месте скотом. В результате этого зрительная система обеспечивает интерпретацию постоянно меняю- щихся изображений внешнего мира на сетчатке, используя и про- странственный, и временной базисы в непрерывных поисках инвари- антных образов и упорядоченных отношений. 3.2.1. Физиологические регуляторы светового потока, поступающего в глаз Светочувствительность зрительного анализатора столь же вариабель- на, сколь разнообразны пространственные и временные характерис- тики световых раздражителей окружающего нас мира. Необходи- мость адекватно воспринимать энергию как очень слабых, так и очень сильных источников света, не подвергаясь необратимым структур- 71
ным повреждениям, обеспечивается способностью к перестройке ре- жима работы рецепторов. На ярком свету световая чувствительность глаза снижается, но вместе с тем обостряется реакция на простран- ственную и временную дифференцировку объектов. В темноте весь процесс происходит наоборот. Этот комплекс изменений как свето- чувствительности, так и разрешающей способности глаза в за- висимости от внешней (фоновой) освещенности и называют зритель- ной адаптацией. Диапазон освещенности, в пределах которого осуществляется зрительная адаптация, огромен; в количественном выражении он измеряется от миллиарда до нескольких единиц. Для удобства сопо- ставления данных обычно манипулируют не этими цифрами, а их десятичными логарифмами. В логарифмических единицах (лог.ед.) пределы рассматриваемых границ делятся всего на десять уровней (от 0 до 9), и тогда нулевому уровню будет соответствовать 1g 1, пер- вому — 1g 10, второму — 1g 100 и т.д. до 9-го уровня, который соот- ветствует 1g 1 000 000 000. Известны три физиологических регулятора светового потока, поглощаемого рецепторами сетчатки, т.е. ее светочувствительнос- ти. Эти регуляторы различаются в скорости и силе. Первый: вслед- ствие изменений размеров зрачка количество входящего в глаз света регулируется в пределах лишь немногим более одной лог.ед. и с весь- ма умеренной скоростью (примерно за 1 с). Второй значительно бы- стрее (в пределах нескольких миллисекунд) и эффективнее влияет на светочувствительную активность нервных элементов сетчатки, из- меняя ее в тысячу раз, т.е. в пределах 3 лог.ед. Третий, хотя и весьма медленно (на протяжении десятков минут), но в 100 000 000 раз, т.е. в пределах 8 лог.ед., увеличивает светочувствительность при изме- нении концентрации светочувствительных пигментов в рецепторах и пигментном эпителии сетчатки. 3.2.2. Морфологические основы и субъективные проявления фото- и скотопического зрения Каждому известно, насколько беспомощным поначалу чувствуешь себя, попадая из ярко освещенного помещения в темное. Только спу- стя 8—10 мин начинаешь различать плохо освещенные предметы, а для того чтобы достаточно свободно ориентироваться, требуется еще по крайней мере 20 мин, пока зрительная чувствительность в темно- те достигает максимума. Обратный процесс адаптации к высокому уровню освещенности протекает заметно быстрее. Так, по выходе из кинотеатра зрительный дискомфорт исчезает уже спустя 3—5 мин. В первом случае — в процессе темновой адаптации проявляется ското- пическое зрение, а во втором, при световой адаптации,— фотопичес- кое. Анатомы, установившие, что в сетчатке ночных животных пре- обладают палочки, а в сетчатке дневных — колбочки, заложили мор-
фологический базис для теории двойственного механизма зрения у человека. Границы преобладания того или иного зрения определя- ются уровнем яркости фона адаптации (УЯФА). Фотопическое зре- ние реализуется при яркости фона больше 3 кд/м2; скотопическое — меньше 10’3 кд/м2. При УЯФА в интервале от 10’3 кд/м2 до 3 кд/м2, когда активны в равной мере и палочки, и колбочки, функционирует мезопическое зрение. Скотопически (темно) адаптированная сетчатка максимально чувствительна к световой энергии самого низкого уровня, но при этом резко снижается ее пространственная разрешающая способность и исчезает цветоощущение. Фотопически (светло) адаптированная сетчатка, будучи низкочувствительной, чтобы различать слабые ис- точники света, вместе с тем обладает высокой пространственной и временной разрешающей способностью, а также цветоощущением. По указанным причинам даже в безоблачный день блекнет луна и гаснут звезды, а ночью без подсвечивания мы теряем способность читать текст, набранный даже самым крупным шрифтом. По мере увеличения освещенности сетчатки зрение, определяе- мое в основном палочковым аппаратом, сменяется колбочковым зре- нием, причем максимум чувствительности сдвигается в направлении от коротковолновой к длинноволновой части спектра. Этот фено- мен, описанный J.E.Purkinje еще в XIX в., хорошо иллюстрируется бытовыми наблюдениями. Кто не замечал, что в букете полевых цве- тов в солнечный день выделяются желтые и красные маки, а в сумер- ках — синие васильки (сдвиг максимума чувствительности от 555 до 510 нм). Изменения яркостной чувствительности глаза в отношении не столько хроматического, сколько ахроматического света явились предметом многих психофизических исследований. В них изучались как пространственные, так и временные аспекты проблемы, причем именно субъективные ощущения испытуемых с учетом их высокой чувствительности и специфичности оказывались надежным инстру- ментом познания. 3.23. Пространственные аспекты световой чувствительности Абсолютная световая чувствительность и пространственная сумма- ция. Светочувствительность различных зон нормально функциони- рующей сетчатки далеко не одинакова. Максимальная плотность палочек соответствует кольцевой зоне, Примерно в 7° от макулы. Не случайно именно эта экстрафовеальная область наиболее чувстви- тельна к очень слабым источникам света, когда лишенная палочек фовеа находится в состоянии относительной депрессии. Так, тускло мерцающая звезда в безлунном ночном небе лучше видна, если смот- реть не прямо на нее, а слегка сдвинув взор. Абсолютная световая чувствительность лежит в основе всех других функций зрения. Она подвержена колебаниям в зависимости от очень многих внутренних 73
и внешних факторов, детально изучавшихся школой С.В.Кравкова. Среди прочих факторов (питание, дыхание, кровоснабжение) особое место занимают условия освещенности и адаптации. Световой фон (внешняя освещенность) приводит в действие механизмы, перестраи- вающие (адаптирующие) абсолютную световую чувствительность в соответствии с этими условиями. Абсолютная световая чувствительность определяется минималь- ным количеством квантов света, достаточным для того, чтобы выз- вать световое ощущение. Еще в 1875 г. A.Ricco обнаружил, что по- рог светоощущения находится в обратной зависимости от размеров светового пятна: I/S = const, где: 1п — пороговая интенсивность света; S — площадь светового сти- мула. Это отношение получило название “закон полной, или простран- ственной, суммации”. Суть пространственной суммации состоит в том, что пороговый эффект вызывается строго определенным чис- лом квантов независимо от того, как плотно они распределены по площади. Этому явлению на определенном этапе развития клини- ческих методов исследования абсолютной световой чувствительно- сти (адаптометрия, периметрия) уделяли особое внимание. Однако в последние годы, в связи с тем, что закон Рикко имеет немало ограни- чений, чаще прибегают к исследованию не абсолютной, а разностной (различительной) чувствительности, определению дифференциаль- ных порогов светоощущения в разных областях сетчатки. Дифференциальная световая чувствительность (психофизическая оценка прироста яркостной чувствительности). Для каждой области сетчатки характерен тот или иной порог яркостно-контрастного вос- приятия. Величиной, обратной порогу, как известно, является чув- ствительность, в данном случае яркостная чувствительность. О по- казателях ощутимого увеличения яркостной чувствительности мож- но судить по результатам несложного эксперимента. В этом и многих последующих психофизических экспериментах выделяется понятие фонового светового поля и тестирующего светового объекта. Интенсивность света в области тестирующего пятна складывает- ся из суммарной энергии двух световых потоков, один из которых (I) постоянно освещает фоновое поле, а второй в виде вспышки посту- пает дополнительно (Д1) только на центральное тестирующее пятно. Если в сумме I + AI добавка (Д1) слишком мала, то метка не будет видна. При достаточно высокой силе вспышки можно добиться ви- дения метки при каждом ее предъявлении. За пороговый уровень принимают такое увеличение яркости, которое улавливается с веро- ятностью 0,5, т.е. при каждом втором предъявлении пятна. Отношение Вебера — Фехнера. Зрительный рецептор, как и лю- бой другой сенсорный рецептор, обладает следующим свойством: чем 74
Рис. 3.3. Соотношение между яркостными порогами в разных областях сет- чатки и адаптирующей фоновой освещенностью ее в 1g троландов у одного и того же обследуемого [Baker Н., 1968]. 1 — AI в 2° от фовеа, 2 — Д1 в 7° от фовеа. По оси ординат — Д1 (яркостный порог) в log троландах; по оси абсцисс — 1g I адаптирующего поля. слабее адаптационный фон, тем острее ощущается усиление стиму- ла. При этом в определенных диапазонах энергии сохраняется по- стоянное соотношение ощущаемого прироста стимула (Д1) к адапта- ционному фону (I). Иными словами, Д1 представляет собой постоян- ную долю от I. Д1/1= const. Подтверждающие это правило результаты психофизических на- блюдений представлены на рис.3.3. Для палочковой области (в 7° от фовеолы) отношение Вебера — Фехнера правомерно в более ши- роком диапазоне интенсивности адаптационного светового фона (в троландах), чем для колбочковой (в 2° фовеа). Как видно на рисунке, “палочковая” кривая в темноадаптированном глазу начи- нает подъем уже с отметки -2 (1g I), т.е. на подпороговом уровне. Когда же адаптационный (фоновый) уровень интенсивности света на сетчатке достигает отметки +1 (1g I), начинается подъем и “кол- бочковой” кривой зрения. Прямолинейность последней в диапазо- не по крайней мере 3 лог.ед. позволяет считать отношение Вебе- ра— Фехнера справедливым в данных условиях и для функции колбочек. Левые (горизонтальные) части кривых свидетельствуют о том, что в условиях полной темновой адаптации в сетчатке сумма I + Д1 поддерживается на постоянном уровне. При увеличении I показатель Д1 даже несколько снижается (отмечается тенденция кривой опускать- ся ниже горизонтального уровня). Таким образом, в условиях как крайне низкой, так и чрезмерно высокой фоновой освещенности сет- 75'
Рис. 3.4. Полосы Маха. На границе двух различных по контрасту полей как бы подчеркивается чернота одних и светлота других. чатки возникают ограничения для применения правила Вебера — Фехнера. По крайне правой части кривых можно прогнозировать их дальнейший ход не столько вверх, сколько по горизонтали далеко вправо, так что на них будут признаки утраты способности разли- чать тестовые пятна от фона. При столь высоких уровнях световой энергии возможна ее трансформация в тепловую, что вызовет повреж- дение сетчатки. Проверка дифференциальной световой чувствительности различ- ных отделов сетчатки в условиях умеренной яркости фонового осве- щения получила в последние годы широкое распространение в кли- нической практике как метод статической периметрии. Латеральное торможение. Еще одним адаптационным феноме- ном, способствующим распознаванию зрительных образов, являет- ся усиление контраста на границах различающихся по яркости зон изображения (рис.3.4). Как полагают, полосы Маха являются след- ствием нейрональных взаимодействий. В ответ на локальные вариа- ции засветов соседствующих зон сетчатки происходит усиление про- цессов возбуждения нервной активности в одних и процессов тор- можения в других участках. В результате этого на границе темных и светлых полей усиливаются чернота темного и белизна светлого, что и получило название “латеральное торможение”. Этот феномен можно наблюдать, если один из двух совершенно одинаковых серых квадратов поместить в светлую рамку, а другой — в темную. При этом квадрат, окруженный черной рамкой, будет ка- заться более светлым: фоновая рамка по контрасту усиливает яркость внутреннего квадрата. Феномен Трокслера. К числу пространственно-временных меха- низмов зрительной адаптации можно отнести феномен, выявленный J.Troxler. Он подметил, что если на периферии поля зрения возника- ет световое пятно, более интенсивное, чем световой фон, то в случае неподвижности пятна уже через несколько секунд оно становится невидимым. Чем слабее и меньше световое пятно, тем быстрее оно исчезает, особенно при расположении на крайней периферии. Стоит только пятну сдвинуться при изменении точки фиксации взора, как оно вновь становится видимым. Мгновенное восстановление свето- чувствительности предполагает нервный механизм феномена, а роль выцветания пигментов фоторецепторов практически исключается [Clarke F.J. et al., 1962]. С учетом находок D.Hubel и Т.Wiesel (1960), касающихся градиента рецептивных полей сетчатки, которые в на- 76
правлении от центра к периферии закономерно увеличиваются в раз- мерах, можно предположить наличие обратной зависимости вероят- ного проявления феномена Трокслера от размеров этих полей. При этом, как и в случае с физиологическим слепым пятном, ощущение дефекта в пространстве при феномене Трокслера не отмечено. Сходным по механизму представляется феномен "видения тени ретинальных сосудов”, впервые описанный J.E.Purkinje. Феномены Трокслера и Пуркинье позволяют утверждать, что любой образ, ко- торый в условиях пристального взгляда неподвижен на сетчатке, по- степенно теряет четкость и исчезает. Существует, однако, компенса- торный механизм, поддерживающий в процессе зрительной работы постоянные и незаметные микродвижения глазных яблок, что и обес- печивает немедленное восстановление блекнущего образа. Эти дви- жения состоят из медленных дрейфов и быстрых скачков с угловой амплитудой не более нескольких долей градуса. 3.2.4. Временные аспекты светочувствительности В зрительном процессе исключительно велика роль временного фак- тора. Фотохимические изменения, с которых начинается преобразо- вание световой энергии в зрительные ощущения, весьма скоротечны [Говардовский В.И.Л Островский М.А., 1983; Alpem М. et al., 1971]. Начало фотохимической реакции пигмента под влиянием поглощен- ного света занимает всего несколько микросекунд, как и ранние ре- цепторные потенциалы, возникающие после вспышки света в процес- се фотохимических превращений пигмента [Brown К.Т., 1965]. Про- цесс фотолиза родопсина в полный транс-ретиналь и опсин, фототрансдукция и адаптация растягиваются на минуты (см. главу 1). Однако уже самое начальное воздействие световой энергии запус- кает цепь быстрых электрических реакций, происходящих на фоне достаточно длительных молекулярных преобразований зрительного пигмента [Островский М.А., 1993; Wald G. et al., 1953]. Об исключи- тельно важной роли временного фактора в зрительном процессе сви- детельствуют результаты психофизических и нейрофизиологических исследований процессов, лежащих в основе поведенческих реакций. Временная суммация. Нервный импульс от фоторецепторов мож- но получить при воздействии одиночного кванта света [Hal- let Р., 1969]. Однако для того, чтобы вызвать ощущение света в тем- ноадаптированном глазу, требуется абсорбция в фоторецепторе по крайней мере нескольких квантов [Hecht S. et al., 1933]. При этом для достижения пространственной и временной суммации область и дли- тельность воздействия необходимо строго ограничить. Максималь- ный срок, в пределах которого еще возможна временная суммация, называют критической длительностью зрения, обычно он достигает 0,1 с. На этот показатель влияют очень многие факторы: яркость и размеры светового пятна, проецируемого на темноадаптированную 77
Рис. 3.5. Реципрокная зависи- мость факторов освещенность— длительность (Igl • t) и ее наруше- ние за пределами критической длительности. Тс находится на местах изломов графика. По оси ординат — Igl в троландах, по оси абсисс — время (t), мс [Roufs J., 1966]. сетчатку, его спектральный состав и локализация в поле зрения, форма пятна и гради- ент перепада освещенности на его границах, единообразие структуры [Hart W.M., 1987]. Важна также скорость вклю- чения и выключения света, но главное требование экспери- мента — изоляция источника света для определения визу- ального ответа. Критическая длительность зрения (Тс). При анализе это- го показателя важнейшую роль играет освещенность те- стового пятна на сетчатке. С увеличением освещенности, например, в 2 раза для достижения критической длительности зре- ния достаточно также вдвое меньше времени, и, наоборот, при сни- жении освещенности потребуется увеличение длительности зрения в такое же количество раз. Важно заметить, что указанная реципрок- ная зависимость сохраняется лишь в пределах критической длитель- ности зрения. Отношение B/t = const, где В — яркость объекта, at — длитель- ность свечения, известно как закон Блоха. Он означает, что в рамках Тс один и тот же световой эффект может быть достигнут при строго определенной степени световой энергии, слагающейся из различных сочетаний яркости тестового объекта и длительности его воздействия. При этом пороговую энергию световых вспышек определяют при обязательном условии, что последние короче, чем Тс [Stewart В., 1972]. На критическую длительность влияет ряд факторов. Так, чем слабее освещенность сетчатки, тем больше Тс (рис.3.5). На рисунке в местах изломов графика отражена как обратная за- висимость освещенности и длительности, так и ее нарушения за пре- делами критической длительности Тс. Критическая длительность 7Я
возрастает также по мере уменьшения тестируемой области [Roufs J.A., 1967 ] и усложнения различения предъявляемых тест-объектов [KahnemanD., 1964]. Физический феномен временной суммации световой энергии ока- залось возможным объяснить не только на основе квантовой тео- рии, но также с помощью химических реакций, возникающих в фо- торецепторах под воздействием света. При этом Bunsen и Roscoe подтвердили закон Блоха о наличии реципрокной зависимости меж- ду интенсивностью светового раздражителя и длительностью его воздействия. Все это, однако, справедливо только для рассмотренного выше весьма короткого периода критической длительности зрения. Спус- тя лишь десятые доли секунды отношения существенно изменяются, пороговый источник света определяется уже не по его энергетичес- кой характеристике (произведению яркости на время воздействия), а только по его яркости. Именно такой принцип лежит в основе кли- нической периметрии. Время предъявления объекта практически пе- рестает влиять на его распознавание. Различаемость таких объектов становится функцией их яркости, т.е. контраста, относительно уров- ня яркости фона, к которому происходит адаптация. По отношению к структурированным объектам, имеющим отно- шение к остроте зрения, также справедливы закономерности крити- ческой длительности. Однако при решении более сложных задач (рас- познавание тонких деталей) критическая длительность достигает 0,4 с (вместо предельной 0,1 с при простых световых стимулах). Для спектрально различных световых стимулов характерны оп- ределенные показатели критической длительности (табл.3.2). Таблица 3.2. Критическая длительность стимула в зависимости от дли- ны волны и яркости [Regan D., Tyler С. W., 1971] Освещенность сетчатки, троланды Длина волны, нм Критическая длительность, мс для АХ для AL од 527 96 10 600 110 64 580 160 62 527 250 68 480 250 56 110 527 94 40 79
Рис. 3.6. Воспринимаемая яркость вспышек (по оси ординат) различных по силе источников света (указана над каждой кривой в лк) в зависимости от длительности вспышки (по оси абсцисс, с) [Broca, Sulzer, 1902]. Как видно из данных, представленных в табл. 3.2, зрительная си- стема быстрее реагирует на изменения яркости (AL), чем на измене- ние длины волны (ЛХ). В оценке цветности критическая длительность возрастает обратно пропорционально длине волны. Так, в фотопи- ческих условиях освещенности сетчатки (10 троландов) критическая длительность зрения в длинноволновой части спектра составляет около 110 мс, что близко к показателям для белого светового стиму- ла в темноадаптированном глазу (90—96 с); для стимула же из корот- коволновой части спектра этот период в 2 раза длиннее (250 мс). Это свойство зрительной системы лежит в основе экспериментальной методики гетерохроматической мелькающей фотометрии. Эффект Broca — Sulzer. Явление временной суммации означает необходимость определенного времени от начала вспышки до мо- мента ее видения и еще некоторого времени до ощущения максиму- 80
ма яркости. При одной и той же интенсивности света чем короче вспышка, тем она кажется более яркой (рис.3.6). Оптимальной для субъективного восприятия максимальной яркости является вспыш- ка длительностью 50—100 мс. Более длинная вспышка той же силы мало отличается по яркости от плато, которым характеризуется по- стоянное свечение. Для того чтобы уловить яркостный эффект от уд- линяющихся вспышек, потребуется увеличить интенсивность света. Поскольку эффект Вгоса — Sulzer проявляется в широком диапазо- не спектрального состава света в различных условиях световой и тем- новой адаптации для всех областей сетчатки, имеются основания объяснить его универсальностью зрительно-нервных механизмов [ Katz M.S., 1964]. Критическая частота слияния мельканий и закон Тальбота, Мель- кающий свет по мере увеличения частоты мельканий воспринимает- ся как непрерывный. Этот переходный рубеж называют критичес- кой частотой слияния мельканий. Talbot показал, что в единицу вре- мени средняя интенсивность мелькающего света при субъективном слиянии мельканий и объективно устойчивого света той же длины волны и яркости одинакова (так называемое плато Тальбота). Феномен усиления яркости по Brucke, Установлено, что в момент включения света его воспринимаемая яркость на мгновение возрас- тает. Это имеет прямое отношение к описанному выше феномену - Вгоса — Sulzer. Видимую яркость мелькающего света можно опре- делить путем сравнения ее с яркостью постоянно светящегося стан- дарта. При этом нужно учесть, что, по Talbot, для мелькающего све- та с 50% рабочими циклами сила каждой вспышки должна быть вдвое больше, чем у непрерывно светящегося стандарта, используемого для сравнения, при стремлении сделать их одинаковыми по видимой яр- кости. С изменением частоты мельканий изменяется и видимая яр- кость, которая оказывается максимальной в довольно узком диапа- зоне частот. Это относится к мельканиям с частотой от 5 до 20 Гц в зависимости от силы источника света. Влияние на КЧСМ интенсивности стимула и закон Ферри — Пор- тера. КЧСМ зависит от яркости вспышки и линейно растет по мере повышения освещенности в макулярной области сетчатки. Закон Ферри — Портера справедлив для освещенности в диапазоне 4 лог. ед. [Hecht S., 1933]. Влияние на КЧСМ спектрального состава света. Для различаю- щихся по спектральному составу, но одинаковых по яркости источ- ников света в фотопических условиях закон Ферри — Портера также /оказался справедливым. При низких уровнях освещенности сетчат- ки для коротковолнового (“синего”) конца спектра КЧСМ оказа- лась наибольшей, а для длинноволнового (“красного”) — наимень- шей. Влияние на КЧСМ локализации светового пятна на сетчатке. Согласно закону Ферри — Портера при направлении светового пят- 81
на на область фовеа КЧСМ будет расти с увеличением освещенное* ти. При смещении светого пятна от центра к периферии соотноше- ние колбочек и палочек в освещенной зоне изменится и КЧСМ в за- висимости от экцентриецтета будет иметь иной характер, а кривая этой зависимости станет двугорбой, поскольку при низкой освещен- ности сетчатки стимулируются преимущественно палочки, а при вы- сокой — колбочки. Влияние на КЧСМразмеров стимулируемой области — закон Гра- ната — Харпера. Установлено, что КЧСМ линейно возрастает с уве- личением размеров стимулируемой области сетчатки. Для централь- ной области это положение справедливо в очень широких пределах (до 50°). При значительном увеличении размеров мишени повышает- ся уровень КЧСМ и на периферии, причем он может превзойти тако- вой для малых стимулов в области фовеолы или вблизи нее. Именно этим объясняется тот факт, что мелькания на телевизионном экране сильнее в том случае, если он оказывается в периферической части поля зрения. Влияние на КЧСМ яркости фона и адаптации. В условиях, когда мелькающее тестирующее поле окружено полной темнотой, на по- казатели КЧСМ могут оказать влияние случайные факторы, в част- ности ничтожные засветы зон сетчатки, отдаленных от тестируемых областей. При этом в ореоле от уже стабильного тестового поля мо- гут возникнуть мелькания. Во избежание этих погрешностей КЧСМ рекомендуют исследовать на фоне экрана, освещенного таким обра- зом, чтобы контраст между так называемой яркостью Тальбота в тестируемой области и фоновой яркостью был минимальным. По- скольку при световой адаптации уровень колбочковой чувствитель- ности возрастает, КЧСМ находится в прямой зависимости от адап- тации к свету. Таким образом, при оценке функции КЧСМ следует учитывать возможность влияния на нее очень многих факторов: освещенности и размеров тестирующего поля, его места на проекции сетчатки, спек- трального состава света, длительности и глубины модуляции стиму- лов, их количества при многократном предъявлении. 3,3. КЛИНИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ НАРУШЕНИЙ СВЕТООЩУЩЕНИЯ И ЗРИТЕЛЬНОЙ АДАПТАЦИИ Существует два основных типа нарушений абсолютной световой чувг ствительностц и зрительной адаптации: гипофункция колбочкового аппарата сетчатки, или “дневная слепота^ и гипофункция палочко- вого аппарата сетчатки, или “ночная слепота” — гемералопия (рис.3.7). 1. Гипофункция колбочкового аппарата, или “дневная слепота”, характерна для колбочковой дистрофин или дисфункции. Симпто- 82
Рис. 3.7. Типичная двухфазная нормальная кривая темновой адаптации (с колбочковым и палочковым компонентами) и варианты ее нарушений, ха- рактеризующиеся исчезновением одной из фаз и изменением уровня всей кривой. 1 — норма; 2 — болезнь Огуши; 3 — стационарная ночная слепота; 4 — палочковый монохроматизм. мами колбочковой дисфункции являются некорригируемое сниже- ние остроты зрения, снижение фоточувствительности или наруше- ние адаптации от темноты к свету, т. е. световой адаптации, неразли- чение оттенков цвета или нарушение цветоощущения в различных вариациях, улучшение зрения в сумерках и ночью. Характерными сим- птомами являются нистагм и светобоязнь, ослепление и изменения в колбочковой макулярной ЭРГ, более высокая, чем в норме, скорость восстановления световой чувствительности в темноте. Колбочково- палочковый перегиб на кривой темновой адаптации либо вообще отсутствует, либо возникает раньше, чем в норме. Среди наследственных форм колбочковой дисфункции или дист- рофии выделяют врожденные формы, к которым относят палочко- вый монохроматизм (ахроматопсия) — аутосомно - рецессивная фор- ма, голубой колбочковый монохроматизм — форма, наследуемая как рецессивная сцепленная с полом, и формы с поздним проявлением и различными формами наследования, а также сцепленная с полом ауто- сомно-рецессивная колбочковая дистрофия красных колбочек и с лентовидным блеском. У большинства больных изменения в маку- лярной области обусловлены атрофическими или дегенеративными изменениями, некоторые из которых начинаются по типу дистрофии “бычий глаз“ (Bull’s eye). Характерным признаком является врож- денный нистагм. Дифференциальную диагностику проводят с кол- бочково-палочковым пигментным ретинитом или его “инвертиро- ванной формой” при колбочковом поражении. 83
Офтальмоскопические изменения при колбочковой дегенерации определяются потерей нервных волокон, атрофией темпоральной части диска зрительного нерва, гранулярными изменениями в маку- ле с последующей ее кольцевидной атрофией. Изменения свето- и цветоощущения наблюдаются и при приоб- ретенных патологических процессах в макулярной области, обуслов- ленных токсическими макулопатиями, вызванными длительным при- менением хлорохина (гидроксихлорохин, делагил), нейролептиками фенотиазинового ряда. 2. Гипофункция палочкового аппарата, или “ночная слепота” (ге- мералопия). В настоящее время выделяют два типа гемералопии: про- грессирующую форму, обусловленную мутацией родопсина, и врож- денную стационарную. К прогрессирующим формам относят пиг- ментный ретинит, колбочково-палочковую дистрофию, синдромы, сопровождаемые пигментным ретинитом (Usher’s, Moon — Bardet — Biedl, Bassen Komzweig, Leber’s и др.), fundus punctata albescens. Ста- ционарные формы гемералопии классифицируются следующим об- разом: I. Стационарная ночная слепота с нормальным глазным дном (аутосомно-рецессивная, аутосомно-доминантная и сцепленная с полом рецессивная): А — отсутствующая скотопическая ЭРГ ( тип Riggs; тип I); В — негативная ЭРГ ( Schubert — Bomschein; тип II): 1 — полный; 2 — неполный (соответственно степени сохранности палоч- ковой функции). Сцепленная с полом форма стационарной ночной слепоты (тип II) сочетается с миопией тяжелой или средней степени. II. Стационарная ночная слепота с патологическим глазным дном: А — болезнь Огуши (Oguchi), феномен Мизуо (Mizuo); Б — fundus albipunctatus; В — flick retina of Kandory. В основе этой классификации лежат изменения в ЭРГ, которая отражает функцию колбочкового и палочкового аппаратов сетчат- ки. Имеется два типа изменений в ЭРГ:1-й — когда редуцируется фо- топический ответ, не нарастающий в процессе темновой адаптации (тип I, тип Нугаре); 2-й — когда отсутствует в-волна темноадапти- рованной, общей ЭРГ (тип II, тип Шуберта — Борншейна). Патоло- гические формы ЭРГ отражают различные виды нарушения кривой темновой адаптации, которая может быть с изменениями колбочко- вой функции и без них, отсутствием или снижением темновой адап- тации, пролонгированным временем адаптации с медленным паде- нием порога до нормального уровня, наличием палочковой адапта- ции при завышенном конечном пороге (1,0—1,5 лог.ед.). Врожденная стационарная ночная слепота с патологическими изменениями на глазном дне, болезнь Огуши, характеризуется свое- 84
образной серо-белой дисколорацией сетчатки в заднем полюсе и эк- ваториальной зоне, макулярная область при этом темная в контрас- те с окружающим фоном. Вариацией этой формы является извест- ный феномен Мизуо (Mizuo), который выражается в том, что после длительной темновой адаптации необычная окраска глазного дна ис- чезает и дно выглядит нормальным. После пребывания на свету она медленно возвращается к своему оригинальному металлическому цвету. Темновая адаптация пролонгирована с медленным падением порога до нормального уровня в течение 2—24 ч [Oguchi С., 1907; Mizuo G., 1913; Nakamura В., 1920]. Большую группу составляют и разнообразные виды ненаслед- ственной гемералопии, обусловленные общими нарушениями обме- на веществ (при дефиците витамина А в связи с неполноценным пи- танием, при хроническом алкоголизме, заболеваниях желудочно-ки- шечного тракта, гипоксемии и начальном сидерозе). Прогрессирующие формы гемералопии (ночная слепота) имеют особенности изменения темновой адаптации в зависимости от вклю- чения в патологический процесс колбочковой и/или палочковой сис- темы: темновая адаптация может отсутствовать как для колбочко- вой, так и для палочковой систем, при снижении темновой адапта- ции возможен нормальный конец ее порога (fundus albipunctatus) или замедление темновой адаптации (flick retina Kandor). В основе этих процессов лежит ненормальная кинетика зрительных пигментов, один из вариантов которого — значительное запаздывание их ресинтеза. Однако получены данные [Carr R.E., Ripps Н., 1992] о том, что кине- тика и регенерация родопсина, его фоточувствительность при стаци- онарной ночной слепоте нормальны, а нарушение темновой адапта- ции связано с нарушением нейрональной передачи информации на уровне биполярных клеток. Нарушение скотопического зрения нередко проявляется сужени- ем периферических границ поля зрения и отсутствием спектрально- го сдвига яркости (по Пуркинье) в процессе темновой адаптации. Одним из ранних проявлений многих приобретенных заболева- ний глазного дна может быть нарушение зрения в условиях сниже- ния освещенности. При этом светоощущение нередко нарушается по смешанному колбочково-палочковому типу. Так, при отслойке сет- чатки любого генеза, при которой прерывается связь между фоторе- цепторами и пигментным эпителием, нарушаются процессы фотохи- мического превращения зрительных пигментов, фототрансдукция и электрогенез. Хотя светоощущение при этом длительное время со- храняется, дифференциальная чувствительность на отслоившихся уча- стках утрачивается, а способность к адаптации ослабевает как в об- ласти отслоившейся сетчатки, так и на неотслоившихся участках. Согласно гипотезе Ферстера — Вильбрандта, при любой патоло- гии зрительно-нервного пути, сопровождающейся нарушениями в поле зрения, вероятность снижения темновой адаптации в функцио- 85
пирующей его части тем выше, чем дистальнее локализованы основ- ные нарушения. Так, адаптация нарушается при миопической болез- ни, глаукоме и даже при трактусовых гемианопсиях, а при амблио- пии центрального характера, корковой гемианопсии адаптационных нарушений обычно не обнаруживают. Нарушения светоощущения могут быть не связаны с патологией зрительно-нервного пути. В частности, порог светочувствительнос- тей возрастает при ограничении поступления света внутрь глаза в слу- чаях резкого миоза или помутнения оптических сред. Особую форму нарушения ретинальной адаптации представляет эритропсия. При афакии, когда сетчатка подвержена воздействию яркого света без фильтрации хрусталиком коротковолновых лучей, пигмент “синих” и “зеленых” колбочек выцветает, чувствительность колбочек к крас- ному цвету увеличивается и красночувствительные колбочки отве- чают суперреакцией. Эритропсия может сохраняться в течение не- скольких часов после засвета высокой интенсивности. 3.4. КЛИНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ТЕСТИРОВАНИЯ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ 3.4.1. Темновая адаптометрия Поскольку светочувствительность весьма изменчива, снижаясь на свету и повышаясь в темноте, она достигает максимума только при полной темновой адаптации. Этот абсолютный световой порог уда- ется определить лишь после 40—60-минутного непрерывного пребы- вания в полной темноте. Периодические замеры нарастающей в со- храняющейся темноте светочувствительности (с интервалом, напри- мер, 5—10 мин) позволяют с помощью как довольно старых конструкций (адаптометр Нагеля), так и более современных адапто- метров (типа отечественных АДМ или зарубежных никтометров) построить кривую темновой адаптации. Угловые размеры тестового светового пятна и длительность его предъявлений поддерживаются постоянными. Для того чтобы на кривой темновой адаптации полу- чить не только палочковый, но и начальный колбочковый компо- нент, необходимо создать высокий уровень световой предадаптации (порядка 40 000 кд/м2) (рис. 3.8). Оценка результатов. На нормальной кривой темновой адаптации в первые же минуты обнаруживается прирост светочув- ствительности за счет включения функции колбочек (“колбочковое колено”). Затем на протяжении 15 мин резко возрастает светочув- ствительность палочек. В дальнейшем, вплоть до 40-й минуты, све- точувствительность увеличивается очень медленно и достигает в конечном итоге стабильного уровня, позволяющего воспринимать яркость порядка 1Q-6 кд/м2. 86
Рис. 3.8. Нормативы кривых темновой адаптации [Волков В. В. и др., 1989]. а — варианты кривых при различных уровнях предадаптации, кд/м2:1 — 40 000; 2 — 4000; 3 — 2000; 4 — 400; 5 — 30; б — компоненты (ветви) кривой при высоком уров- не предадаптации (40 000 кд/м2); в — полоса нормы для кривой темновой адаптации. Световые пороги у вполне здоровых людей широко варьируют, поэтому при оценке результатов целесообразно пользоваться поло- сой нормы (см.рис. 3.8). С возрастом светочувствительность изменя- ется: она максимально высока у 20-летних и после этого возраста начинает снижаться, достигая к старости минимальных значений. Введение в клиническую практику ориентировочного быстрого 3-минутного исследования световой чувствительности оказалось по- лезным особенно в летной экспертизе. Способность различать при этом форму испытательного объекта (круг, контуры самолета, квад- рат) не позже чем через 45—50 с после погружения в темноту прибо- ра (АДМ или камер Кравкова — Вишневского, Семикопного) рас- ценивали как признак нормальной темновой адаптации. Однако по 87
мере дальнейшей разработки методик оценки центрального сумереч- ного зрения от сомнительной по точности скрининговой 3-минутной адаптометрии отказались, так как для ее проведения необходима предварительная адаптация к освещенности в 4—5 лк в течение 20 мин. 3.4.2. Световая адаптометрия С помощью очень ярких засветов подавляют функцию фоторецепто- ров (фотостресс-тест) и по времени последующего восстановления остроты зрения судят о сохранности колбочковой функции. Адапта- ция к свету — процесс гораздо более быстрый, чем адаптация к тем- ноте. 3.4.3. Исследование критической частоты слияния мельканий В разное время было предложено множество вариантов устройств для данного исследования в виде вращающихся дисков и электрон- ных аппаратов, но в клиническую практику ни одно из них так и не вошло. Техника исследования. Обследуемому предлагают смотреть на мелькающий источник света и сообщить, когда по мере увеличения частоты мельканий свет для него станет постоянным. И.И.Меркуловым был изготовлен КЧСМ-периметр, с помощью ко- торого можно оценивать методом слияния мельканий любую точку в поле зрения. Дозировать можно как силу вспышек и, следователь- но, амплитуду мельканий, так и их частоту. Для исследования КЧСМ в наиболее ранимых при глаукоме точках зоны Бьерума В.А.Заха- ров и И.В. Волкова (1983) создали специальный прибор — глауко- анализатор. Оценка результатов. Существование зрительной инерции в виде последовательного образа позволяет глазу воспринимать пе- риодически затухающий источник света как непрерывно светящий- ся, если частота мельканий возрастает до определенного уровня. Наи- меньшая частота, необходимая для этого, называется критической частотой слияния мельканий. КЧСМ не зависит от остроты зрения, рефракции, размера зрач- ка, но для центральной зоны сетчатки она выше, чем для периферии. В литературе представлены различные нормативы для этой функ- ции. Так, большинство авторов установили, что для фовеальной области КЧСМ составляет 40—55 Гц, для парафовеальной она воз- растает до 55—60 Гц, а на крайней периферии снижается до 35—40 Гц. С целью определения КЧСМ для так называемых проблесковых ис- точников света с яркостью (Ц) не выше 103 кд/м2 В.В. Волков и со- авт. (1989), принимая во внимание исследования С.В.Кравкова (1950), рекомендуют использовать формулу 88
v„=121gL,+35, где: Lo — яркость мелькающего источника, кд/м2. Формула спра- ведлива при условии, что длительность проблеска занимает поло- вину периода мелькания. vKp уменьшается с уменьшением глубины модуляции, т.е. отношения разницы максимальной и минимальной яркости к средней яркости. Е.Е. Сомов и В.А. Маревский (1982) пред- ложили для оценки зрительного утомления использовать модифи- цированную авторами методику определения КЧСМ. Сначала оп- ределяют минимальное время (в миллисекундах) восприятия про- блескового светового стимула, а затем, увеличивая частоту его предъявления, находят показатель КЧСМ, который и рассматрива- ют как критерий оценки зрительного утомления. А.В. Луизов (1983) предлагает учитывать феномен инерции зре- ния при расчете информационной пропускной способности зритель- ной системы. По мнению А.И. Богословского (1962), методика исследования КЧСМ заслуживает большего внимания клиницистов, чем это было до сих пор, и ее нужно использовать не только при электрофизиоло- гических исследованиях. КЧСМ может нарушаться при поражении любого отдела зрительно-нервной системы глаза. 3.4.4. Периметрия Эта методика является одной из наиболее информативных в офталь- мологии. Она позволяет судить не только о характере распределения светочувствительности в каждом глазу по площади рецептора (сет- чатки), но и об уровне поражений зрительно-нервного пути по сово- купности нарушений в обоих глазах. Пространство, одномоментно воспринимаемое глазом при непод- вижном взоре, называется полем зрения. На протяжении многих лет ученые А. Грефе, А. Дюбуа-Пульсен и др. придавали большое значе- ние состоянию поля зрения и возникающим при некоторых заболе- ваниях сужению его границ и “провалам”(скотомам) в видимом про- странстве. Второе “рождение” периметрии произошло, когда, кроме опре- деления границ контуров видимого и невидимого, с ее помощью появилась возможность определять распределение световой чувстви- тельности в каждой точке поля зрения. Важным этапом на пути к этому явилось представление об объемной модели поля зрения (рис.3.9) как об “острове видения” (Г. Трекуэр), каждый уровень которого над “морем невидения” можно было бы оценить количе- ственно, а границы участков, одинаковых по уровню светочувстви- тельности и соединенных воображаемой линией, обозначить как изоптеры. 89
-40 — 0.1 90- Рис. 3.9. Объемная модель нормальной и патологической дифференциаль- ной световой чувствительности как функция локализации в поле зрения [Bebie Н., Fankhauser F., 1983]. В точке р поля зрения стимул В (порядка 20 асб) не воспринимается в отличие от стимула А (100 асб). Нормальная (N) дифференциальная световая чувствительность в этой точке находится на уровне 3 асб. 1 — нормальное зрительное поле; 2 — патологическое зрительное поле. Однако наиболее совершенная тактика периметрии состоит в том, чтобы сначала получить представление о рельефе светочувствитель- ности зрительной системы в видимом пространстве, а затем выде- лить границы интересующих исследователя участков поля зрения. Техника исследования. Различают кинетическую и статическую периметрию (рис. 3.10). В обоих случаях взор исследуе- мого глаза должен быть фиксирован на метке в центре равномерно освещенной поверхности либо дуги, либо полусферы радиусом 30 см. При кинетической периметрии тестируемый объект плавно или ступенчато смещают по поверхности периметра либо от периферии к центру, либо наоборот. Одновременным вращением дуги перимет- ра можно создавать и более сложную траекторию движения тест- объекта. Чаще границу видения определяют в момент появления объекта в поле зрения, иногда используют критерий его исчезнове- ния. При любом из этих вариантов кинетической периметрии в тех случаях, когда исследование проводят с помощью надпорогового объекта, технически невозможно уловить некоторые скотомы. В течение многих лет этот вид периметрии был повсеместно един- ственным; в настоящее время в недостаточно оснащенных учрежде- 90
Рис. 3.10. Принципы проведения статической и кинетической пери- метрии. 1 — при статической пери- метрии варьирует интен- сивность стимула (в одной и той же позиции объекта); 2 — при кинетической из- меняется местоположение объекта. ниях по-прежнему ограничиваются определением границ поля зре- ния. Предпринимались попытки повысить информативность кинети- ческой периметрии. Заслуживают упоминания два следующих направ- ления. 1. Оценка способности к пространственной суммации (равноэнер- гетическая периметрия). В основу этого метода положены наблюде- ния, свидетельствовавшие о том, что при использовании тест-объек- тов с различными сочетаниями яркости и размеров, если, однако, они энергетически эквивалентны, т.е. произведения яркости на площадь представляют какую-либо константу для сравниваемых объектов, то результаты периметрии такими объектами у здоровых людей прак- тически совпадают (разброс показателей границы нормы Не превы- шает 5—7°). При использовании равноэнергетической кинетической периметрии было установлено [Немцеев Г.И., Сабаева Г.Ф.; 1985; Organd A., Etienne R., 1961], что уже в самых начальных стадиях гла- укомы нарушается пространственная суммация. У части пациентов это проявляется рассогласованием между изоптерами на 10° й более в каком-либо секторе или по всему полю зрения. Метод, однако, не получил широкого распространения в клинической практике преж- де всего из-за длительности каждого исследования. 2. Хронопериметрия — способ одновременного измерения границ поля зрения и времени сенсомоторной реакции на пересечение их тест- объектом [Немцеев Г.И.,1988]. Тест-объект автоматически перемеща- 91
ют вдоль любого меридиана поля зрения от его центра к периферии до исчезновения из поля зрения, затем объект перемещается в обрат- ном направлении от периферии к центру до его появления в поле зре- ния. Момент исчезновения и появления объекта отмечается обследу- емым нажатием на кнопку электромагнитного отметчика. Для каж- дого глаза получается два поля зрения: измеренное при движении объекта от центра к периферии (границы поля зрения будут шире действительных) и от периферии к центру (границы поля зрения бу- дут уже действительных). Это расхождение в полях зрения соответ- ствует удвоенному времени сенсомоторной реакции, степень измене- ния которой и может быть критерием нарушения проводимости зри- тельно-нервных волокон, наблюдаемое, например, при передней ишемической нейропатии, при рассеянном склерозе, сопровождаю- щемся обширным демиелинизирующим процессом [Немцеев Г.И., 1968—1988; Сабаева Г.Ф., 1981]. При статической периметрии, которую в последние годы исполь- зуют более широко, чем кинетическую, тестирующий объект не пе- ремещают и не меняют в размерах, а предъявляют в заданных по той или иной программе точках поля зрения с переменной яркостью. Создателями метода являются Н. Goldmann, W. Leydhecker, Е. AulhornnH. Harms, F. Fankhauser. В стремлении к компромиссу между максимальным количеством исследуемых точек и минималь- ными затратами времени возникла идея создания автоматизирован- ных периметров с компьютерными программами. В итоге появились скрининговые и пороговые стратегии. Стало возможным в зависи- мости от предполагаемой патологии проводить исследование в оп- ределенных участках поля зрения с повторным контролем, сохранять результаты в памяти прибора и по специальной программе произво- дить статистический анализ. Одним из важнейших условий, обеспечивающих точность пери- метрического исследования, является хорошая фиксация взора. В современных периметрах (“Rodenstock”, “Humphrey”, “Octopus” и др.), кроме непосредственного наблюдения за положением глаза па- циента на телевизионном экране и механической подстройки фикса- ции, включена система периодической подачи сигналов в зону сле- пого пятна для учета частоты ошибочно положительных ответов пациента, свидетельствующих о нарушении фиксации взора (метод Хейл — Кракау). На характер фиксации оказывают влияние два ос- новных фактора: длительность стимула и случайность места его предъявления. С учетом времени нормальной сенсомоторной реак- ции и временной суммации длительность стимула не должна быть ни слишком короткой, ни слишком длинной. По данным Е. Aulhorn и Н. Harris (1972), стимул, который длится 3 с, распознается хуже, чем стимул продолжительностью 1 с. В то же время распознаваемость очень коротких стимулов снижается по мере их укорочения. Распознавание стимулов длительностью более 0,1 с для перифе- 92
рии и более 0,4 с для центральных отделов сетчатки не зависит от времени предъявления, а определяется только их яркостью. Однако с учетом скрытого времени произвольных движений глаз (около 0,25 с) при более длительных стимулах пациент успевает перевести взор от центра к объекту на периферии и фиксировать его макулярной зо- ной. В связи с этим в периметре “Humphrey” длительность каждого стимула уменьшена до 0,2 с. В большинстве программ периметра “Octopus” предусмотрена экспозиция стимула 0,1 с, и только при специальных исследованиях длительность стимула увеличивают до 0,2—0,5 с (программы иссле- дования зрения у слабовидящих, водителей и blepharoptosis test). При ручной периметрии легко предсказать направление, в кото- ром можно ожидать появления тест-объекта, в автоматических же периметрах это исключено благодаря их случайному (беспорядочно- му) предъявлению. Данное обстоятельство важно и для исключения возможных влияний местной адаптации, если предъявлять тест по- вторно в одном и том же месте. В большинстве современных периметров с учетом периметричес- ких стандартов (1979) яркость фона составляет 31,5 асб (10 кд/м2). Использование такого умеренно яркого фона, близкого к мезопичес- ким условиям зрения, во-первых, уравнивает вклад палочек и колбо- чек в светочувствительность, во-вторых, исключает необходимость предварительной световой или темновой адаптации зрительной сис- темы пациента. Вместе с тем на этот достаточно яркий фон в пери- метре не влияют световые помехи, которые могут случайно возник- нуть при перемещении персонала в помещении, где проводят иссле- дование. Целесообразность исследования порога световой чувствительно- сти в каждой точке поля зрения при любом уровне яркости фона оче- видна, однако длительность исследования лимитирует использова- ние такого типа программ. Поэтому следует помнить, что хотя для широкого ряда адаптирующих освещенностей отношение ДI/I пред- ставляет собой константу, но в условиях скотопического зрения это правило нарушается и в профиле нормального поля зрения возника- ют особенности (рис. 3.11). Как видно на рис.3.11, в условиях полной темновой адаптации (U = 0 асб) или очень низкой фоновой освещенности в центральной зоне сетчатки обнаруживается некоторая локальная депрессия све- товой чувствительности. По мере повышения адаптирующей ярко- сти в этой зоне намечается уже небольшой ее пик, а снижение чув- ствительности от центра к периферии происходит более плавно. На практике используют постоянство сдвигов яркостной чувствитель- ности в широком диапазоне освещенностей адаптирующего фона. Это позволяет в условиях принятой для клинической периметрии осве- щенности получить информацию о функциональном состоянии по- давляющего большинства областей сетчатки. 93
40* 20* O’ 20’ 40’ 60’ 80’ Рис. 3.11. Результаты пороговой статической периметрии у одного и того же субъекта при различных уровнях адаптации (Aulhom Е., 1964]. I — назальная часть поля зрения, II — темпоральная часть поля зрения; 1 —U=0 асб, 2 —U=0,001 асб, 3 —U=0,01 асб, 4—U=0,lac6, 5 —U=lac6, 6 —U=10ac6, 7 —U=100 асб, 8 — U=1000 асб; U — яркость фона. Периметры, например “Octopus-101”, в которых используется менее яркий фон (4 асб), т.е. создаются условия мезопического зре- ния, позволяют более точно оценивать периферические участки поля зрения. Однако, как свидетельствует опыт проведения статической периметрии, в клинической практике значительно чаще требуется точный анализ изменений световой чувствительности, происходящих В центральной зоне поля зрения (в пределах 30° от точки фиксации). Как отмечено выше, в центральной зоне сетчатки расположено 66% рецептивных полей всех ганглиозных клеток, связанных с большей частью (83%) зрительной коры. Размеры и интенсивность стимул а. При тради- ционно проводимой статической периметрии размер стимулов не изменяется. Выбранный в качестве универсального стимул имеет ди- аметр 0,43°, что эквивалентно объекту с размером III по Гольдману (его площадь 4 мм2). Он достаточно велик, чтобы на его распознава- ние не влияли нарушения рефракции [Sloan L., 1961] и вместе с тем достаточно мал, что позволяет выявлять даже небольшие скотомы [Flammer J. et al., 1981]. В проекционных периметрах (“Octopus”, “Humphrey”) остается возможность изменения размера стимула, что используется для исследования поля зрения при низком зрении (сти- мул, эквивалентный объекту с размером V по Гольдману). Яркость распознаваемого стимула стала единственным количе- ственным критерием оценки световой чувствительности в исследуе- мой точке. При возрастании пороговой яркости (от 0,08 до 10 000 асб, т.е. в пределах 5,1 лог.ед.), оцениваемая в децибелах (дБ) световая чувствительность снижается с 51 до 0 дБ. На рис. 3.12 представлены уровни пороговой яркости, которые соответствуют определенным стандартам по Гольдману. Таким образом, все результаты статичес- 94
Gottnannlll Рис. 3.12. Шкаля ин- тенсивностей стимулов, принятых в современ- ных отечественных пе- риметрах, дана в срав- нении с аналогичной шкалой (1а — 4е) рас- пространенного зару- бежного периметра «Gold- mann III» [ed. Haley M. Ь: The Fipld Apaljser Primer «Humphrey» Instr. Inc., 1993]. кой периметрии выражаются н единицах светочувствительности (дБ) на основе единственного критерия — пороговой яркости тест-объекта (асб). Между указанными показателями существует обратная зави- симость, причем сдвиг на 1 дБ соответствует изменению яркости на 0,1 лог.ед. Стратегия исследования. Выбор прибора и программ, адекват- ных целям исследования, позволит сэкономить время врача и изба- вить пациента от излишнего утомления. Для решения скрининговых задач вполне пригодны зарубежные периметры типа “Ocuplot”, “Peritest”, отечественные анализаторы поля зрения по Астраленко и простейшие устройства в виде набора из 20 карт, предъявляемых на фоне негатоскопа или как тест-диск [Волков В.В. и др., 1985]. Последний вариант можно использовать для самопроверки в домашних условиях. Скрининговые программы имеются и в сложных автоматизиро- ванных периметрах (‘«Humphrey”, “Octopus” др.). При этом исследо- вание проводят с использованием надпороговых объектов, которые на 0,6 лог.ед. ярче, чем предполагаемый в норме порог для каждой точки. В приборе учтена необходимость предъявления на периферии более ярких стимулов, чем в центре. Если предварительно замерить индивидуальный порог в 4 парацентральных точках, то в приборе автоматически перед дальнейшим проведением скрининга по всему полю зрения вносится поправка на индивидуальную норму (с учетом возраста, размеров зрачка, прозрачности сред, общего состояния). Хотя при скрининговом исследовании световая чувствительность сни- жена на 6 дБ, достоверность отрицательных ответов, свидетельству- 95
5А 10* 15’ 20^ 3£ 40’ 50^ Матричное распределение г
ющих о наличии скотомы, возрастает, и, несмотря на то, что чув- ствительность теста несколько уменьшается, его специфичность со- храняется. В тех точках, где надпороговый стимул не воспринимает- ся, для исключения абсолютной скотомы определяют чувствитель- ность к самому яркому из имеющихся в приборе стимулов (10 000 асб). Кроме того, вокруг каждой невидимой точки может быть исследова- но дополнительно то или иное количество окружающих ее точек. При проверке порогов световой чувствительности стратегию по- иска чаще строят по принципу “вилки” или “лестницы”. Первона- чальный стимул должен быть чуть ярче порогового, затем делают шаг в сторону его ослабления, в пересчете на децибелы уменьшают яркость стимула на 4 ’’ступеньки лестницы”, затем при необходимо- сти еще на 4 дБ, пока он не станет недоступным для восприятия. Пос- ле этого яркость стимула увеличивают по 2 ’’ступеньки” (до момента видения). В тех случаях, когда уже первый стимул не виден, с шагом в 4 ’’ступеньки” увеличивают его яркость, а добившись видения, опуска- ются на 2 ’’ступеньки”. В любом варианте последний видимый стимул окажется в “вилке” и может быть зарегистрирован как пороговый. При повторных исследованиях за основу принимают результаты предыдущей проверки и исходным пунктом тестирования выбирают стимул, который заведомо на 2 дБ ярче. Затем, как и прежде, спуска- ются по 4 и поднимаются по 2 ’’ступеньки”. При еще более ускоренном тестировании обследованных ранее пациентов иногда ограничиваются исследованием порогов светочув- ствительности только на те стимулы, которые на 2 дБ ярче установ- ленного порогового значения для каждой данной точки, и в случае их распознавания исследование на этом завершают. В периметре “Octopus” порог светочувствительности определяется с большей дис- кретностью (пороговая стратегия 4—2—1 дБ). Для уменьшения про- должительности исследования и нагрузки на пациента применяют ди- намическую тестовую стратегию. Размер шагов при определении по- рога светочувствительности автоматически адаптируется к уровню чувствительности и может изменяться от 2 дб (в области нормаль- ных значений чувствительности) до 10 дБ (в областях со сниженной чувствительностью). Окончательное значение пороговой чувстви- <------------------------------------------------------------------------- Рис. 3.13. Некоторые варианты расположения в парацентральной части поля зрения точек, в которых исследуют пороговую светочувствительность в слу- чаях возникновения подозрения на глаукому. а — в 12 точках зоны Бьеррума по Волковой; б — в 6 точках глаукотестера, предло- женного В. В. Волковым и соавт. (1985); в — в 20 точках, расположенных в радиусе до 18° от центра с интервалами в 3°, что создает не только высокую чувствительность, но и придает пробе специфичность в диагностике глаукомы; г — при исследовании в поисках назальной “ступеньки” по Армали. Все схемы предназначены для исследова- ния правого глаза (метка слепого пятна справа от точки фиксации). 97
тельности вычисляют как среднее между интенсивностями двух пос- ледних стимулов после изменения направления шага. Преимущество динамической стратегии состоит в уменьшении продолжительности тестирования на 40—50%. Как при скрининговой, так и особенно при пороговой стратегии, минимальное количество точек в схеме исследования должно помочь быстрому решению клинической задачи. Расстояние между исследу- емыми точками в центральной или другой зоне специального инте- реса составляют 4—6°, на периферии (за пределами 30°) — 8—12°. При тестировании макулярной зоны расстояния между точками мо- гут быть уменьшены до 1—2°. Например, в периметре “Octopus” про- грамма М2 для подробного исследования макулярной области по- зволяет предъявлять в пределах 4° от точки фиксации стимулы, уда- ленные на 0,7° друг от друга. Для выявления ранних глаукоматозных изменений созданы паттерны точек, охватывающих зону Бьеррума: 12-точечный тест Волковой для ПРП-60 или полушарового перимет- ра (фирма “Karl Zeiss, Jena”); 6-точечный тест Волкова и соавт. в гла- укотестере, тест на так называемую назальную ступеньку по Арма- ли, 20-точечный тест Хенсона (рис.3.13). В нейроофтальмологии пе- риметрию проводят при расположении точек строго симметрично по сторонам от вертикального меридиана (рис. 3.14). Кроме того, имеются наборы точек для исследования отдельных зон, например височного полулуния. Если периметрию, в том числе автоматичес- кую, может с успехом выполнить оптометрист, то выбор программы для исследования и оценку результатов должен осуществлять только врач. Оценкарезультатов. При скрининговой методике оценка результатов исследования может быть либо положительной (стимул виден), либо отрицательной (стимул не виден); при многократных замерах целесообразно использовать принцип 50% вероятности. Эле- мент количественной оценки результатов в периметрии появляется при трехступенчатом скрининге: надпороговый стимул виден — нор- ма; надпороговый стимул не виден, но при увеличении яркости до максимума (10 000 асб) виден — относительная скотома; стимул не виден и при максимально используемой яркости — абсолютная ско- тома. Пороговая методика предполагает многоступенную количествен- ную оценку либо в децибелах (при статической периметрии), либо в градусах отстояния границ от центра (при кинетической периметрии). Нормативы для количественной кинетической периметрии, прово- димой разноэнергетическими объектами, были выработаны С.Б. По- ляк (1968). При равноэнергетической периметрии критерием служит совпадение или несовпадение границ при повторных исследованиях. Нормативы для статической периметрии в разных возрастных группах выработаны R. Brenton и Ch. Phelps (1986). Установлено, что с возрастом светочувствительность снижается по всему полю зрения 98
а б Рис. 3.14. Некоторые варианты расположения тестирующих точек при ней- роофтальмологических исследованиях. а — паттерн-тест для оценки порогов по обе стороны вертикального меридиана до 50° (с целью выявления гемианопсических нарушений); б — паттерн-тест для оценки порогов в височном полулунии правого глаза. равномерно, поэтому рельеф острова зрения (крутизна ската) в нор- ме сохраняется обычным. Индивидуальные различия увеличивают- ся по мере усиления эксцентриситета замеров, в частности в перифе- рической зоне 30—60°, краткосрочные флюктуации были статисти- чески достоверно более выраженными (2,6 дБ), чем в центральной зоне (до 30°). Повторное исследование проводили не ранее чем пос- ле 2 мин отдыха. На результат периметрии могут повлиять следующие факторы: слишком глубокое расположение глазного яблока в глазнице из-за особенностей лицевого черепа, в частности высокой переносицы; приспущенность верхнего века, в том числе при слишком присталь- ной фиксации взора; попадание стимула в область крупного сосуда вблизи диска зрительного нерва или направленное под углом (ано- мальное) прохождение зрительного нерва через склеру; некачествен- ная оптическая коррекция зрения, слишком высокая степень амет- ропии, даже при условии хорошей коррекции, помехи от очковой оправы. Любой из этих факторов может стать причиной артефакт- ных дефектов в поле зрения. Для регистрации результатов периметрии разработано 99
множество схем, некоторые из которых получили международное признание. Очень распространены схемы в виде пары округлых фи- гур с 10 концентрическими окружностями, две первые на расстоянии 5—10° от центра и далее через каждые 10°. Окружность пересечена 12 меридианами с угловыми интервалами в 15°. За нулевой меридиан принят правый конец горизонтального меридиана, отсчет остальных ведется против часовой стрелки (по системе ТАВО). Внешние грани- цы каждого из кругов, размещенных на одном уровне, соответству- ют височным границам поля зрения. В височных половинах поля зре- ния в 15° от центра на горизонтальном меридиане обозначаются фи- зиологические скотомы соответственно проекции диска зрительного нерва. В норме периферические границы поля зрения для белого цве- та составляют к виску чуть более 90°, к носу и кверху около 60°, кни- зу до 70°. Иногда на схемах отмечают границы усредненного нор- мального поля зрения и, очертив границы по результатам кинети- ческой периметрии, заштриховывают те участки поля зрения, которые у пациента оказываются “выпавшими”, т.е. с отсутствующей или сни- женной световой чувствительностью. Результаты скрининговой статической периметрии регистриру- ют следующим образом: те участки поля зрения, чувствительность которых не нарушена, отмечают, например, незаштрихованными кружками, а на участках сниженной светочувствительности простав- ляют условные знаки (заштрихованные квадраты или другие фигу- ры). В результате “вырисовываются” локализация, форма и размер скотом. Для получения точной информации о расположении ското- мы предпочтительнее использовать объекты низкой интенсивности, а для определения глубины поражения необходимы объекты с увели- чивающейся яркостью. Для регистрации результатов пороговой ста- тической периметрии применяют либо штриховую, либо цифровую маркировку (рис. 3.15). Ключ к схеме представляют в нижней части рисунка в виде таблицы, где указана цена каждой штриховки (в апо- стильбах и децибелах): чем темнее штриховка, тем ниже светочув- ствительность. Результаты того же исследования автоматически вы- даются также в цифровом выражении в децибелах (дБ) на двух дру- гих схемах, располагаемых на бланке ниже. По ним можно определить как глубину дефицита, так и пороговые показатели све- товой чувствительности в каждой исследованной точке. Детали пас- портной части, состояние зрачка и параметры тестов также представ- ляются на бланке заключения в децибелах. При исследовании на глаукотестере [Волков В.В. и др., 1981] ре- гистрацию порогов световой чувствительности в избранных точках парацентральной зоны Бьеррума проводят на специально разрабо- танном приборе, который позволяет выполнять статическую пери- метрию в условиях дозированной вакуум-компрессии глазного яб- лока. Этот вариант статической периметрии используют в клиничес- кой практике для определения устойчивости ДЗН к сдавливанию и 100
Рис. 3.15. Пример изменений в поле зрения при проведении центральной пороговой периметрии на периметре Хамфри по программе 30-2 в пределах 30° при 2-м варианте расположения точек. Результаты представлены штри- ховкой разной значимости по прилагаемой к программе шкале. тем самым для прогностической оценки возможности его дальней- ших глаукоматозных повреждений. Современные периметры типа “Humphrey” позволяют автома- тически проводить статистическую оценку результатов, определяя среднее отклонение порога световой чувствительности суммарно по всему полю зрения данного пациента в сравнении с возрастной нор- мой, разброс ответов (стандартные отклонения) по определенному паттерну, которые для большинства людей не превышают 4,81 дБ, и кратковременные флюктуации с учетом индекса постоянства отве- тов, который у большинства не выходит за пределы 2,32 дБ. Извле- кая из памяти прибора результаты предшествующих измерений, мож- но провести линейно-регрессивный анализ реальных отклонений порогов световой чувствительности от средней девиации; фиксируя эти отличия (с учетом возрастного снижения показателей), прибор автоматически отмечает случаи плохой фиксации взора пациента и низкую надежность статистического анализа в этих случаях. Основные варианты нарушения поля зрения и интерпретация его причин. При обнаружении дефектов в поле зрения одного глаза сле- дует принять за правило обязательно исследовать поле зрения вто- рого глаза. Из беседы с пациентом нужно выяснить, ощущает ли он сам недостатки зрения и в чем они выражаются. Одни пациенты не только видят скотому в собственном поле зрения, но и могут ее обри- совать, другим она представляется как провал в поле зрения. Ското- 101
мы могут сопровождаться чувством так называемой метаморфопсии (искажение видимого), микро- или макропсии, фосфена (ощущение вспышки света). Иногда, подобно физиологическим скотомам (сле- пое пятно Мариотта в проекции диска зрительного нерва, ангиоско- томы), приобретенные скотомы не ощущаются вовсе. Вариант клас- сификации встречающихся дефектов поля зрения и причин их воз- никновения представлен ниже. Скотомы разделяют по особенностям локализации, а дефекты в границах поля зрения — по их моно- или бинокулярности. I. СКОТОМЫ (особенности локализации в поле зрения; вероятные причи- ны с учетом некоторых субъективных проявлений). Центральная зона (с перекрытием точки фиксации — центральная скотома) Монокулярная: • положительная скотома, нередко с метаморфопсией (макулярный отек, дистрофия Фукса, кисты, вплоть до разрыва сетчатки в макуле, геморра- гии, экссудат, опухоль, лучевой ожог, сосудистые мембраны и пр); • положительная скотома с микропсией (центральная серозная хороирети- нопатия); • отрицательная скотома (аксиальный неврит, травма или ишемия зритель- ного нерва). В редких случаях все перечисленные типы скотом наблюдаются и при би- нокулярном обнаружении, но с разрывом во времени. Бинокулярная: • отрицательная скотома либо сразу на обоих глазах, либо с небольшим вре- менным интервалом между поражением одного и второго глаза (оптико- хиазмальный арахноидит). Зона слепого пятна в проекции диска зрительного нерва (цекаль- ное пятно Мариотта) Бинокулярная: физиологическая скотома, незамечаемая в обычной жизни (около 5° в поперечнике при диаметре диска зрительного нерва около 1,5 мм). Монокулярная: расширение слепого пятна более 5° в поперечнике, субъек- тивно обычно незамечаемое (застойный сосок, друзы диска зрительного не- рва, в меньшей мере глаукома). Центральная зона и зона слепого п я т н а (центро-цекаль- ная скотома) Монокулярная: ремиттирующая скотома (врожденная “ямка” диска зри- тельного нерва с серозной отслойкой сетчатки). Бинокулярная: токсическая, леберовская и другие формы оптической ней- ропатии. Парацентральная зона (по окружности в пределах 5—15° от точки фиксации) Монокулярная: при глаукоме (скотома Бьеррума — первоначально в виде отдельных островков, расположенных выше либо ниже точки фиксации, в последующем они сливаются в арочную конструкцию, с одной стороны свя- занную со слепым пятном, а с другой оканчивающуюся в носовой половине поля зрения строго по горизонтальному меридиану, образуя два угла (бли- 102
жайший к центру угол скотомы называют выступом Ренне). Уже при моно- кулярном процессе (глаукома) возможен зрительный дискомфорт, снижение контрастной чувствительности и темновой адаптации. Парацентральные боковые зоны(гомонимноправосторон- ние, гомонимно левосторонние) Бинокулярная: создает затруднение при чтении: теряется конец слова, строч- ки или их начало,— при высокой конгруэнтности (сходных скотомах на обо- их глазах) — корковая патология, при невысокой — трактусовая. Парацентральные горизонтальные зоны (верхние или нижние) Монокулярные: скотомы определяются при наличии чувства “срезания” верхней или нижней части рассматриваемого объекта (ишемическая опти- ческая нейропатия). Срединная зона (между центром и периферией в виде замкнутого или разомкнутого кольца, кольцевидная скотома, в поздних стадиях за- болевания кольцо сжимается к центру до 3—5 °) Монокулярная: при далеко зашедшей глаукоме и др.; Бинокулярная: при тапеторетинальной дистрофии, медикаментозной ди- строфии сетчатки и др., обычно сопровождается снижением темновой адап- тации. Островковые скотомы (в различных участках периферии поля зрения) Монокулярные, реже бинокулярные: часто остаются незамеченными из-за бинокулярного перекрытия значительной части поля зрения (по горизонта- ли до 120° ). Встречаются при патологических хороиретинальных очагах, сопоставимых по диаметру с диском зрительного нерва (кровоизлияния, опу- холи, воспалительные фокусы и пр). II. СУЖЕНИЕ ГРАНИЦ ПОЛЯ ЗРЕНИЯ. Монокулярное: • сужена часть нижнего поля зрения без четкой квадрантной или гемиано- пической локализации, ощущение пелены снизу и медиально, ослабеваю- щей после постельного режима (свежая отслойка сетчатки с разрывом в верхненаружной или верхней части глазного дна); • сужена часть верхнего поля зрения; с ощущением нависающей пелены, усиливающемся при физической активности; с течением времени возника- ет стойкий горизонтальный уровень дефекта с выключением всей верхней половины (при свежих отрывах или разрывах сетчатки в нижних отделах); • постоянное выпадение верхней половины поля зрения, к которому обыч- но привыкают, оно переносится легче, чем выпадение нижней половины (при старых отслойках сетчатки); • клиновидное сужение в верхневнутреннем или нижневнутреннем квадран- тах, без четкого обозначения границ квадранта по вертикали или гори- зонтали; может долго не замечаться при бинокулярном зрении из-за нало- жения внутренних половин полей зрения обоих глаз (развитая или далеко зашедшая открытоугольная глаукома, в том числе при нормальном оф- тальмотонусе); • конусовидное сужение поля зрения с дугообразным (серповидным) пат- терном, который вершиной конуса связан со слепым пятном, а расширяю- 103
щимся основанием уходит к периферии (скотома Йенсена), возникающая при юкстапапиллярных патологических очагах , которые чаще всего яв- ляются очагами хронического продуктивного воспаления хороидеи. Так как они располагаются по краю диска зрительного нерва, поражаются также нервные волокна, проходящие по соседству в сетчатке и обеспечи- вающие функцию определенного сектора в поле зрения; • выпадение на одном глазу всей верхней или нижней половины поля зре- ния, или альтитудинальные скотомы (ишемическая оптическая нейропа- тия). Бинокулярное: • выпадение нижних половин с четкой горизонтальной границей (травмы, в особенности огнестрельные ранения черепа, с поражением обеих затылоч- ных долей коры больших полушарий головного мозга в области клина); • выпадение гомонимно правых или гомонимно левых половин поля зре- ния с четкой границей по вертикальному меридиану — недостаток, кото- рый может быть компенсирован поворотом головы в сторону нарушения поля зрения (при решении вопроса об уровне поражения в этих случаях учитывают данные об отсутствии или наличии гемианопической реакции зрачка: при сохранении реакции зрачка на очень слабый свет поражен цен- тральный нейрон одной из гемисфер зрительной коры, отсутствие реак- ции свидетельствует о поражении зрительного тракта, противоположно- го гемианопическому дефекту); • выпадение на обоих глазах и правых, и левых половин поля зрения с со- хранением лишь островка в центре поля зрения 8—10° (патология преклон- ного возраста как результат обширной ишемии обеих половин затылоч- ной коры атеросклеротического генеза; островок зрения сохраняется из- за двойного кровоснабжения проекции макулярной зоны ветвями внутренней сонной и позвоночной артериями; • выпадение гомонимных (правых или левых) верхних либо нижних квад- рантов полей зрения с четкой границей не только по вертикальному, но и по горизонтальному меридиану; чаще встречается верхнеквадрантная го- монимная гемианопсия (признак поражения пучка Грациоле при опухол® или абсцессе в соответствующей височной доле; зрачковые реакции не на- рушаются); • перекрестное (гетерономное) выпадение либо половин, либо квадрантот поля зрения (патогномонично для хиазмальной патологии): при биназальной гемианопсии, которая часто сочетается с концентричес ким сужением поля зрения и центральными скотомами, характерна выра женная флюктуация изменений (оптико-хиазмальный арахноидит); при битемпоральной гемианопсии: при выраженной несимметричности де фектов, появляющихся в первую очередь в нижненаружных квадранта: (супраселлярные менингиомы бугорка турецкого седла, опухоли III желу дочка и аневризмы в этой области); при превалировании верхненаружны: дефектов (аденома гипофиза, аневризмы внутренней сонной артерии и е< ветвей); • периферический дефект поля зрения, моно- и бинокулярный, не уклады вающийся в описание представленных выше вариантов, в отсутствие из менений глазного дна, объясняющих выпадение поля зрения (может быт: следствием давления на зрительный нерв в орбите, костном канале ши полости черепа опухоли, гематомы, обломков кости; так может начинать ся пре- или постхиазмальный процесс либо проявляться периневрит зри 104
тельного нерва). В основе изменений в поле зрения могут лежать корко- вые нарушения. Так, при истерии нередко определяется значительное кон- центрическое сужение границ поля зрения (до 10—30°), что не согласует- ся с сохранением способности хорошо ориентироваться в окружающей об- становке. Центральных скотом при истерии не бывает. Функциональное поле зрения (ФПЗ) в отличие от поля зрения, исследованного в стандартных условиях, характеризуется тем, что оно определяется бинокулярно при наличии нестандартных фонов без фиксации головы, но непременном сохранении единой точки фик- сации взора. По данным G. Verriest с соавт. (1982), описанное вне- осевое (периферическое) зрение в обычной жизни, в частности при решении поисковых задач, играет исключительно важную роль. Эк- страфовеальная информация в условиях сложного меняющегося фона управляет саккадическими движениями глаз и способствует оптими- зации профессиональной деятельности. Согласно результатам скрининговых исследований, проведенных у 10 000 водителей автотранспорта, 3—3,5% обследованных в возра- сте до 60 лет не знали о наличии у них нарушения поля зрения, при- чем более половины никогда не испытывали затруднений в связи со зрением [Keltner J., Johnson Ch., 1982]. Примечательно, что если мо- нокулярные нарушения совсем не влияли на частоту аварий, то при бинокулярных она была в 2 раза выше в тех же возрастных группах.
Г Л АВ А 4 ЦВЕТООЩУЩЕНИЕ 4.1. АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ 4.1.1. Трихроматичность цветового зрения Представление о существовании в сетчатке нормального человечес- кого глаза трех цветовых рецепторов, которые различаются пре- имущественной чувствительностью к одному из трех основных цве- тов и вместе с тем способны воспроизвести все многоцветие окру- жающего мира, связывают с именами М.В. Ломоносова, Т. Юнга и Г. Гельмгольца [Кравков С.В., 1951]. Экспериментальные подтверждения справедливости гипотезы о существовании трех классов колбочек получены лишь в середине текущего столетия благодаря возможностям в то время новых ме- тодов отраженной денситометрии и микроспектрофотометрии. В настоящее время установлено наличие трех типов колбочек, содержащих различные пигменты с пиком спектральной чувстви- тельности в зоне 570—590,535—555 и 440—450 нм соответственно [Rushton W., 1963]. Чувствительность каждого из зрительных пигментов резко снижается на длинноволновой стороне пика, но уменьшение чувствительности к данной волне компенсируется вклю- чением соседнего фоторецептора. Достаточно близкие данные спек- тральной чувствительности были получены при микроспектрофо- тометрии: 549—570 нм; 522—539 нм; 414—424 нм для каждого клас- са рецепторов [Dartnall Н. et al., 1983]. Усредненные данные о кри- вых спектральной чувствительности трех типов колбочек чело- веческого глаза представлены на рис. 4.1. Трехрецепторная теория цветового зрения Гельмгольца подтвер- ждалась тем, что цветность любой длины волны можно составить, смешивая в определенных пропорциях три монохроматических цве- та: 400—450, 510—520, 630—700 нм. Так, в уравнении: а3 Xj + а4 Х4 = aj Aq + Х^, где а — интенсивность света, X— длина волны, цвет а3 Х3 может быть составлен из суммы цветов aj \ + а2 Х2 за вычетом а4 Х4. Правильность представлений о смеси цветов определяется нор- мальным состоянием как соответствующих колбочек в сетчатке, так и нейронов зрительных центров. Одни и те же цветовые сочетания в фовеа и других отделах сетчатки воспринимаются неодинаково, что объясняется топографией фоторецепторов в сетчатке. Однако трихроматичность сохраняется и в случае включения палочковых 106
Рис. 4.1. Спектральная чувствительность фотопигментов трех типов кол- бочек (В — голубой, G — зеленый, R — красный) нормальной сетчатки че- ловеческого глаза. а — по оси ординат — световая абсорбция, по оси абсцисс — длина волны, нм [Mollon J.D., 1982]; б — то же по Е.Н. Юстовой (1993); по оси ординат — спектральная чув- ствительность в относительных единицах, по оси абсцисс — длина волны, нм. рецепторов, так как последние замыкаются на те же расположен- ные выше нейроны сетчатки, что и колбочки. Таким образом, для проведения информации о цвете имеется только три канала, каж- дый из которых формируется совокупностью восприятий колбоч- ковых рецепторов, подразделяющихся у человека на три типа, в зависимости от особенностей колбочкового пигмента. 4.1.2. Цветовой треугольник и координаты цветов Различные варианты объемных моделей цветового тела дают пред- ставление о цветовых смесях и об относительном расположении неотличимых один от другого цветов. Особой простотой, но и определенной условностью отличается модель МКО (колориметрическая система CIE или МКО, разрабо- танная Международной комиссией по освещению в 1931 г.), в кото- рой все координаты из объемной модели переведены на плоскость XYZ (рис.4.2). В качестве эталонных длин волн, размещенных на вершинах треугольника XYZ, приняты соответственно 450, 520,650 нм. Пози- цию искомой длины волны, образующейся в результате составле- ния смеси цветов, и энергетический вклад формирующих ее цветов можно определить путем построения цветового треугольника на основе “правила центра тяжести — W” (см. рис.4.2). W представляет собой центр тяжести весов (интенсивностей): а, от X, а2 от Y, а3 от V, а4 от Z до W. Искомым оказался цвет с 107
Рис. 4.2. Диаграмма цветностей в системе CIE (Comisson Interna- tionale de L'Eclairage) или MKO (1931) no Wa- shington (1963). Объяс- нение в тексте. длиной волны 500 нм. Цветовой треугольник не дает описание цвета полосы смешиваемых частот (если не определены факторы фона, адаптации и пр.), он позволяет лишь определить, какими еще смесями можно воспроизвести один и тот же цвет (точнее, цветность). Те длины волн, энергия которых при смешении в определенных пропорциях дает белый цвет, называют дополнительными. На рис.4.2 их можно определить, проведя прямую линию через точку Е (либо А или С при других условиях освещения). Точки пересечения этой линии с кривой цветности по одну и другую сторону от Е показывают дополнительные длины волн. Так, например, для 455 нм это будет 575 нм, а для 650 нм — 497 нм и т.д. Для создания надежных тестов для оценки нарушений цвето- ощущения необходимо рассматривать взаимоотношения восприя- тия цветовых смесей колориметра (КЗС) относительно линий не- различения их цветослепыми не в плоскостной, а в объемно-вектор- ной системе (рис. 4.3), т.е. в физиологической системе координат цветового пространства (RGB) [Юстова Е.Н. и др., 1986 — 1993]. По мнению авторов, лишь в этом случае определяется цвет, а не цветность. Последняя не содержит полной информации о цвете, так как определяется только двумя независимыми координатами. Цвет- ность, являющуюся результатом вычисления, измерить непосред- ственно при колориметрии невозможно. Предварительные колориметрические исследования, выполнен- ные Н.Д. Нюбергом, Е.Н. Юстовой и др. еще в начале 50-х годов на дихроматах, позволили установить в системе цветовых координат колориметра (КЗС) взаиморасположение тех линий, по которым 108
Рис. 4.3. Объемное век- торное совмещение цве- тов колориметра КЗС и цветов в физиологичес- кой системе координат RGB [Юстова Е.Н. и др., 1993]. теряется способность к восприятию определенного цвета вследствие нарушения функции соответствующего приемника (рис.4.4). Кривые относительной спектральной чувствительности трех цветоприемников глаза нормального трихромата представлены на рис. 4. 1. Именно относительно этой системы координат (RGB) Е. Н. Юстова и ориентировала обнаруживаемые ею нарушения цве- тового зрения, постоянно испытывая при этом затруднения в трак- товке цветоаномальности. Для разграничения понятия цветослабость и цветоаномальность В.В.Волков (1995) предложил рассматривать снижение уровня той или иной кривой как проявление слабости приемника (вплоть до потери чувствительности), а сдвиг пика кривой влево или вправо — как признак аномальности (без непременной связи с потерей силы приемника). 4.1.3. Основные параметры цвета Цветовой тон определяется длиной волны излучения. Так, при раз- ложении белого цвета призмой на спектр составляющих его цветов в качестве основных выделяют фиолетовый (430 нм), синий (460 нм), зеленый (520 нм), желтый (575 нм), оранжевый (600 нм), красный (650 нм) и пурпурный (> 650 нм). Монохроматический цвет с про- межуточной длиной волны вызывает ощущение смешанного цвето- вого тона, например желто-зеленого (при X > 520 нм и < 575 нм). 109
с 'Э—и—и *-*----- 'м—к—но х-х---- M-Х X X—о— -X—м—О---м—х-х Л « . О-«< . , 3 20 40 60 80 100 Рис. 4.4. Координаты неразличимых дихроматами цветов в экспериментах Е.Н. Юстовой и соавт. (1993). а — при протанопии; б — при дейтеранопии, о — местоположение заданного цвета, х — соединенные прямой линией координаты других цветовых смесей, не отличаю- щихся от заданного цвета, К, 3, С — количественные характеристики соответствен- но красного, зеленого и синего цветов. у Насыщенность — качество, под которым понимают интенсив- ность цветового тона, слабую или сильную окрашенность. Цвето- вой тон определенной спектральной волны теряет насыщенность при разбавлении его белым цветом или другими составляющими. Светлоту характеризуют как безразмерную величину, исполь- зуемую для количественной оценки различий между световыми ощу- щениями от двух смежных одноцветных поверхностей [Советский энциклопедический словарь. М.,1980]. Применительно к сравнива- емым цветам очевидно, что желтый, например, всегда светлее ко- ричневого. Однако сложность состоит в том, что в условиях фото- пического зрения на светлоту стимула большое влияние оказывает ПО
яркость фона. С усилением последнего цветовой стимул становится темнее и, наоборот, с понижением общей освещенности (в сумер- ках), например, сине-зеленые цвета становятся светлее, а оранжево- красные — темнее (феномен Пуркинье). Однако это происходит уже на рубеже потери ощущения цветности. Для спецификации светлоты использовали различные модели [Соколов Е.Н., Измайлов Ч.А., 1984]. Установлено, что в опреде- ленных пределах (при не слишком больших различиях по светлоте) можно оперировать логарифмами яркости (согласно закону Вебе- ра — Фехнера). Световая энергия, вызывающая ощущение цвета, обладает двумя основными взаимозависимыми свойствами: интенсивностью и дли- ной волны. Интенсивность может быть определена по числу фото- нов, попадающих на определенную область в единицу времени. Элек- тромагнитные волны различной длины вызывают ощущение цвета от голубого до красного. Глазом может быть виден только свет с длиной волны 400—700 нм, абсорбируемый фоторецепторами. Ма- лейшие квантитативные изменения в физических параметрах цвета приводят к изменениям в его восприятии (см. главу 1). Смешение трех монохроматических цветов в синей, зеленой и красной части спектра вызывает цветоощущение любых произволь- ных спектральных композиций. Монохроматический свет из разных областей спектра (коротковолновой, средневолновой и длинновол- новой) абсорбируется тремя типами колбочковых пигментов (резо- наторы Юнга), так что каждая клетка генерирует ответ, пропорцио- нальный числу абсорбированных фотонов. Относительная величина этих ответов соответствует определенной длине волны, что и оцени- вается в центральных отделах зрительного анализатора. Распространенное представление о том, что палочки не участву- ют в цветовом зрении, справедливо лишь относительно фовеальной области. Т. Wiesel и D. Hubei (1966) установили, что цветокодирую- щие нейроны в ЦНС получают импульсы также и от палочек. Уча- стие палочек в цветовом зрении реализуется при мезопических усло- виях видения [DawN., HartW., 1987]. По мнению McCann (1969), цветовой контраст воспринимается главным образом палочками и только в известной мере красно-колбочковыми рецепторами. 4.1.4. Об одновременном и последовательном цветовом контрасте Явление одновременного контраста имеет прямое отношение к од- ному из ’’наиболее достопримечательных и важных факторов в области физиологической оптики”,— по выражению Э. Геринга,— константности цветовосприятия. Константность цветовосприятия определяется способностью зрительной системы правильно узна- вать окраску предметов в разнообразных условиях освещения [Мак- симов В.В., 1984]. Цветовое ощущение может определяться только 111
излучением, попадающим на сетчатку, но одно и то же излучение в разных условиях может вызывать разные цветовые ощущения. В зрительной системе существуют специальные компенсаторные ме- ханизмы, благодаря которым наши цветовые ощущения об окраске предметов остаются неизменными после изменения освещения (по- правка на освещение), что представляется как обратное преобразо- вание (трансформация) цветов. В свою очередь трансформация цвета рассматривается как синоним константности цветовосприятия. Серое пятно в красной рамке кажется зеленоватым, а в зеленой, наоборот, — красноватым, т.е. принимает дополнительный цвет. Об отсутствии строгой корреляции между ощущаемым цветом и длиной волны излучения свидетельствует следующее наблюдение [ Daw N., Hart W., 1987 ]. Как известно, излучения с X 585 нм в воз- духе создают ощущение желтого цвета, однако в окружении X 650 нм они кажутся зелеными, а при X 540 нм — красными. Если тот же экран желтого цвета с X 585 нм окружить рамкой того же цвета, но на 0,7 лог. ед. более яркой, то экран станет серым, а при яркости рамки на 2 лог. ед. больше — даже черным. Суть последовательного контраста состоит в сохранении перед глазом ощущения пятна в течение некоторого времени после при- стального разглядывания яркого источника света. Это пятно при- нимает окраску, дополнительную к той, которая вызвала феномен. В нормальных условиях значение этого феномена невелико из-за непрерывных движений глаз и частой смены рассматриваемых сцен. Явление последовательного цветового контраста связывают с функцией цветооппонентных клеток, которые располагаются уже в ганглиозном слое сетчатки и наружных коленчатых телах. Клетки такого типа имеют одну полярность на один цвет и противополож- ную полярность на другой,, дополнительный, цвет. Существуют клетки, которые на включение света дают ощущение красного цве- та, а на выключение — зеленого, причем на белый цвет они вообще не отвечают. В центральных отделах зрительного анализатора находятся двой ные оппонентные клетки, которые по разному реагируют при воз действии на центральные либо периферические отделы рецептивно го поля сетчатки. Двойные оппонентные клетки отвечают за функ цию одновременного цветового контраста. Современные представления о нейронной организации зритель но-нервных путей допускают существование в стриарной коре гс ловного мозга несколько иного, чем в сетчатке, механизмов цвете восприятия. Как установили M.Livingston и D.Hubel (1981), так не зываемые пузырьковые клетки образуют оппонентные поля тре пар цветов: красного — зеленого, синего — желтого, черного - белого. Таким образом, трехкомпонентная теория Гельмгольца с< гласуется с оппонентной теорией Геринга. В исследованиях, проведенных C.Michael (1979) на макаках р 112
Рис. 4.5. Цветовая модель Ман- селла в виде цилиндрического тела в трехмерном сенсорном простран- стве. Образующие цилиндра харак- теризуют цветовой тон (Н), насы- щенность (С), светлоту (V). Н 10РВ зусах, установлено, что в стриарной коре существуют клетки, спе- цифичные не только для определения цвета, но и для ориентации. Эти нейроны могут отвечать на воздействие определенным цветом при определенной ориентации границ цветовой полосы раздражи- теля, т. е. анализ цвета осуществляется вместе с восприятием фор- мы [Livingston М. et al., 1984]. Е. Н. Соколов и Ч. А. Измайлов (1984) предложили модель цветового пространства в виде "четырех- мерной сферы, лежащей в четырехмерном эвклидовом простран- стве". Авторы считают, что три угла, которые образуют полярные координаты такой сферы, совпадают с субъективными характерис- тиками цветов: цветовой тон (Н), насыщенность (С) и светлота (V) (рис.4.5) и коррелируют с координатами цветовой трехмерной мо- дели, тела Манселла, построенной в 1943 г. для описания отражен- ного от поверхности света. В модели Харвича и Джемсона цвет был представлен в виде точек, расположенных в пространстве трех декартовых координат X (красно-зеленая ось), Y (желто-синяя), Z (бело-черная). Из модели с помощью расчетов была выведена функ- ция смешения цветов, порогового цветоразличения и насыщеннос- ти спектральных цветов. 4.2. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ И ПРИЗНАКИ НАРУШЕНИЙ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ В 1986 г. J.Nathans изолировал и идентифицировал ген для трех колбочковых пигментов, предположив их структурное сходство с геном родопсина. Локализация одного гена в 7-й хромосоме и двух других, расположенных очень близко в Х-хромосоме, определила ИЗ
представление о том, что красно-зеленый дефект цветового зрения сцеплен с полом. Ген же в 7-й хромосоме обусловливает код для голубого пигмента. Ген в 6-й хромосоме был идентифицирован у мужчин, тестирование которых на цветовосприятие показало недо- статочность в их сетчатке пигмента красных или зеленых колбочек. Анализ локуса ’’красного и зеленого гена” на Х-хромосоме, проведенный J.Nathans, позволил предположить механизм возник- новения различных наследственных дефектов цветового зрения, включая красно-зеленую цветовую слепоту, впервые описанную J.Dalton. Врожденные нарушения цветового зрения генетически обусловлены и рецессивно связаны с полом. Они встречаются у 8% мужчин и 0,4% женщин. Почти все эти нарушения характеризуются отсутствием или повреждением одного из трех пигментов фоторе- цепторов и, таким ообразом, являются причиной дихромазии. По- вреждение одновременно всех пигментов встречается очень редко и обусловливает развитие монохроматизма (видение, как в черно- белом кино). Дихроматы имеют своеобразное цветовое зрение и нередко узнают о своем недостатке случайно (при специальных медицинских осмотрах или в некоторых сложных жизненных ситу- ациях)^ отличие от врожденных приобретенные дефекты цветово- го зрения, по крайней мере в начале заболевания, проявляются только на одном глазу. Нарушения цветового зрения при них ста- новятся более выраженными со временем и могут быть связаны с нарушением прозрачности оптических сред, но чаще относятся к патологии макулярной области сетчатки. По мере прогрессирова- ния заболевания к ним присоединяются снижение остроты зрения, нарушения в поле зрения, изменяются контрастная чувствительность, критическая частота слияния мельканий, показатели локальной ЭРГ. Патологические процессы могут локализоваться и на более высоком уровне — в зрительном нерве, зрительной коре. Факторы, вызывающие их, разнообразные: токсические воздействия, сосуди- стые нарушения, воспалительные, дистрофические, демиелинизиру- ющие процессы и др. Несмотря на существующие классификации врожденного и при- обретенного нарушения цветового зрения, четкого разграничения клинических проявлений, врожденной и приобретенной цветопато- логии не существует. Например, при дихромазии встречаются нару- шения восприятия не одного, а двух цветов; явления цветоаномаль- ности нельзя рассматривать как предпосылку к возникновению цветослепоты или ступень ее развития; нет способа избавиться от врожденных дихромазий, но и приобретенная дихромазия может оказаться необратимой. Комитет по международным стандартам унифицировал и пред- ложил к использованию созданные в разные годы тесты для иссле- дования цветоощущения [Birch J.G., 1985]. Несмотря на различную природу врожденных и приобретенных нарушений, было отмечено, 114
что они имеют много общего: характеризуются ошибками в сопо- ставлении разных цветов, правильном их названии, значительным уменьшением количества различаемых оттенков и, наконец, смеще- нием на кривой спектральной чувствительности относительно бо- лее ярких участков. Так, при врожденных нарушениях первого типа наряду с потерей способности к различению красно-зеленых оттен- ков происходит сдвиг относительной яркости к коротковолновой части спектра; при втором типе наряду с аналогичной потерей спо- собности к различению красно-зеленых оттенков сдвига яркостной чувствительности не наблюдается; при третьем типе теряется спо- собность различать сине-зеленые оттенки, а относительная яркость сдвигается, как и при первом типе, в коротковолновую часть спек- тра. Нарушения третьего типа сходны с врожденным тританопи- ческим дефектом, который встречается только у одного из 13 000 обследованных. Некоторые приобретенные дефекты проходят от развития фазы трихроматических через фазу ди- и монохроматических нарушений. Чаще определяются нарушения третьего типа, при этом расширяется зона сниженной чувствительности в сине-желтой части спектра. 4.3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТЕСТЫ НА ЦВЕТОВОЕ ЗРЕНИЕ Если для выявления врожденных дефектов цветоощущения, особен- но при массовых профессиональных отборах, с целью экономии времени допустимо производить проверку двух глаз одновременно (врожденные нарушения почти всегда двусторонние), то при подо- зрении на приобретенные изменения цветоощущения тестирование следует проводить только монокулярно. Нарушения цветового зре- ния могут быть одним из ранних симптомов приобретенной пато- логии, поэтому они важны в дифференциальной диагностике. При скрининговых проверках цветового зрения необходимо следить за правильным освещением. Комитет по международным стандартам (1985) рекомендует при проверке цветоощущения у живущих в северном полушарии земного шара использовать осве- щенность из окна, ориентированного на север (350—500 лк). Одна- ко спектральная композиция естественного дневного света непо- стоянна, что отличает его от искусственного освещения, поэтому предпочтительно освещение синевато-белым светом "С" (порядка 330 лк), а использование вольфрамовых ламп с желтым светом должно быть исключено. Во многих светильниках, используемых в клинических условиях, необходимый свет достигается установкой на лампы с вольфрамовой нитью в 100 Вт полусферических синих фильтров (Macbeth easel daylight lamp). Псевдоизохроматические таблицы стандартизированы для такого света. Можно применять также высококачественные флюоресцентные лампы. При этом тре- 115
525нм Рис. 4.6. Хроматические координаты (в пределах цветового треугольника) тех цветов, которые ис- пользованы: в 15-отте- ночном тесте Фарнсвор- та (а) и в 100-оттеночном тесте Фарнсворта — Ман- делла (б). Линии, пересекающие овал в точке ”с” и касающиеся его попарно, для цветосле- пых являются неразличимы- ми изохромами [Birch J., 1985]. буются балансировка спектрального распределения и индекс пере- вода более 90. При скрининговых проверках допускается использо- вание освещения "С" в диапазоне от 100 до 2000 лк. Источник под- света важно разместить так, чтобы он не вызывал ни слепящих рефлексов, ни теней. При исследовании цветового зрения в вопросах и ответах обыч- но не используют название цветов. Пробы строятся на определении 116
способности видеть какую-либо фигуру (ее детали), изображенную одним цветом на другом цветовом фоне, или ранжировать цвета либо подбирать их под пару. В настоящее время существует более десятка тестов для диагно- стики дефектов цветового зрения. Их используют с целью выявле- ния как врожденных, так и приобретенных нарушений. Различие состоит лишь в том, что в качестве скрининговых тестов для обна- ружения врожденных красно-зеленых нарушений наряду с таблица- ми Ишихары Комитет по международным стандартам рекомендует использовать спектральный аномалоскоп. В наборе скрининговых крининговых тестов для диагностики приобретенных цветонаруше- ний аномалоскоп не упоминается, а, кроме таблиц Ишихары, реко- мендованы таблицы Американской оптической компании (Hardy— Rand — Rittler), которые позволяют диагностировать нарушения сине-желтого приемника, таблицы Японского медицинского кол- леджа, 15-фишечная панель Farnsworth, в том числе в варианте объектов ослабленной насыщенности по Лантони (Lanthony). Т а б л и ц ы. В клинической практике наиболее распростране- ны псевдоизохроматические таблицы, впервые предложенные Штил- лингом в 1876 г. Чаще других в настоящее время используются таблицы Ишихары, Фельхагена, Ишикавы, Рабкина, Флетчера — Гамблина и др. Таблицы рекомендуется предъявлять на расстоянии вытянутой руки (0,66 м). При этом таблицы должны освещаться светом определенного спектрального состава. Исследователь сам переворачивает страницы, контролируя таким образом время предъявления символов (около 4 с) и просит обследуемого назвать цифру или фигуру сразу после переворачивания страницы. Чтение всех знаков, в том числе и скрытых (псевдоизохроматических), ре- гистрируется. Панельные тесты ранжировки цветов. Наи- большее распространение и признание в диагностике приобретен- ных нарушений цветового зрения получили панельные тесты, со- зданные на основе стандартного "атласа цветов” Munsell. За рубе- жом широко используют 15-, 85- и 100-оттеночные тесты Фарнсворта (Farnsworth) различных цветов (1940). Цветовые от- тенки, избранные для тестирования, расположены в цветовом тре- угольнике (МКО) по контуру овалов вокруг нейтральной точки (рис. 4.6). В первом случае (рис. 4.б' а) изохроматические линии не- распознавания пересекают овал в трех направлениях, во втором (рис. 4.6, б) они по касательным охватывают этот овал. Таким об- разом, сделана попытка представить замкнутый круг существую- щих цветовых оттенков как можно более полно. В некоторых вари- антах теста для усложнения задачи уменьшают насыщенность цве- тов и для определения нейтральной зоны вводят шкалу серых фишек (28- и 40-оттеночные тесты Лантони как вариант 15-оттеночного теста Фарнсворта). 117
В задачу обследуемого входит расставить фишки, начиная с за- данной (в 15-оттеночном тесте — голубая фишка), чтобы цвет от фишки к фишке плавно изменялся (по кругу). В 100(85)-оттеночном тесте фишки хранятся в 4 емкостях, и за- дача решается в 4 приема: в каждой подгруппе расставляют по 21 фишке, соответствующей цветностям одного из квадрантов (N} — от розового через оранжевый к желтому; N2 — от желтого к зелено- голубому; N3 —от зелено-голубого к сине-пурпурному; N4 — от си- него через красно-пурпурный к розовому), и в конечном счете фор- мируется замкнутый цветовой круг. Рекомендуется ограничивать время расстановки фишек из каждой коробки 2 мин. На скорость выполнения теста и его результаты могут влиять как тренирован- ность обследуемого, так и его утомление. В 15-оттеночном дихотомном тесте позиции перепутанных мес- тами фишек мгновенно замечаются, так как соединяющие их пря- мые линии не очерчивают, а пересекают тестовый круг (рис.4.7). Эти линии направлены под прямым углом к линии неразличения соответствующего цвета в цветовом треугольнике (например, точ- ки 1 и 14 при протадефиците, точки 4 и 13 при дейтердефиците, 8 и 15 при тритадефиците). Панель Д-15, особенно в усложненном варианте (с менее насыщенными цветами), широко применяется при профессиональном отборе. В клинической практике 100(85)-отте- ночный тест Фарнсворта позволяет более точно определять харак- тер нарушения цветовосприятия по определенному типу при врож- денных и приобретенных состояниях. При обработке результатов размещения фишек каждый объект характеризуется суммой разно- стей его номера с номерами двух, оказавшихся по соседству. Если последовательность установлена правильно, сумма разностей номе- ров составляет 2 (нулевая отметка). При ошибочной установке ре- зультат всегда будет превышать цифру 2; чем выше окажется иско- мый показатель, тем тяжелее дефект цветоразличения в направле- нии соответствующих изохром. Это позволяет судить о типе нарушения, суммарная же погрешность, с учетом всех меридианов, свидетельствует о степени цветонарушения. Например, при выра- женном дефекте восприятия синего цвета на схеме отчетливо видна полярность нарушений в двух диаметрально противоположных направлениях от центра цветового круга (рис.4.8). В последние годы J.D.Mollon значительно упростил тест. В пред- ложенном им наборе имеются красные, зеленые и синие фишки, отли- чающиеся не только по цвету, но и по его насыщенности. Перемешан- ные в беспорядке фишки обследуемый должен разобрать по цветам и ранжировать по насыщенности. В качестве эталона ему предлагают установленный в требуемом порядке набор из серых фишек. Аномалоскопы — приборы, основанные на принципе до- стижения субъективно воспринимаемого равенства цветов путем до- зированного составления цветовых смесей. Классическим прибором 118
a Рис. 4.7. Примеры диагностического использования 15-оттеночного теста Фарнсворта при слабых и сильных степенях нарушения цветоприемников [Birch J, 1985]. а — красного; б — зеленого; в — синего. Pilot — голубая фишка. 119
Рис. 4.8. Пример диагностического использования 100-оттеночного теста Фарнсворта. Отмечается четкое нарушение цветовосприятия синего цвета [Birch J., 1985]. этого типа, предназначенным для исследования врожденных нару- шений восприятия красно-зеленых цветов, остается аномалоскоп Нагеля. По способности уравнять полуполе монохроматического желтого цвета с полуполем, составленным из смеси чисто красного и зеленого, дозируемой перемещением щели, судят о наличии или отсутствии нормальной трихромазии. Последней свойственны стро- го определенные пропорции смесей (уравнение Релея), хотя некото- рые различия между показателями парных глаз вполне допустимы. Аномалоскоп позволяет диагностировать как крайние степени дих- ромазии (протанопию и дейтеранопию), когда обследуемый прирав- нивает к желтому чисто красный или чисто зеленый цвета, меняя лишь яркость желтого полуполя, так и более умеренно выраженные 120
нарушения, заключающиеся в необычно широкой зоне, в пределах которой смешение красного с зеленым воспринимаются как желтый цвет (названо это было протаномалией и дейтераномалией). По тому же принципу, что и аномалоскоп Нагеля, в более по- зднее время были построены аномалоскопы Мореланда (Moreland), Найтца (Neitz), Рабкина* аномалометр Безансона (Besancon) и спек- тротест Рихтера (Richter). Наиболее совершенным из приборов данного типа является аномалоскоп Гейдельберга фирмы "Oculus". Попытки создать условия для диагностики тританопии путем включения тестов на сине-зеленые смеси [вторая модель аномало- скопа Нагеля, аномалоскоп Пикфорд — Николсон (Pickford — Nicolson)] пока нельзя признать удачными. В 1957 г. Г.Н.Раутианом создан аномалоскоп, который в тече- ние многих лет серийно выпускали в нашей стране (модель АН-59). Прибор впервые предоставил возможность не только оценки ра- венства Релея, но и пороговой чувствительности каждого из трех цветоприемников зрительной системы (RGB). Понятия цветоано- мальности и цветослабости начали приобретать самостоятельное значение. Аномалоскоп Раутиана позволяет определить цветосилу (цвето- слабость) исследуемого приемника в условных единицах, обознача- емых как количество порогов цветоразличения (чем больше требует- ся этих дифференциальных порогов, тем ниже чувствительность). Пороговые таблицы Юстовой, Алексеевой, Волкова, Рослякова и Сергеева. Развивая идеи Г. Н. Раутиана, Е. Н. Юстова (1953.), а затем К. А. Алексеева на базе вышеописанной физиологической системы цветовых координат RGB (см. рис.4.3) разработали методику априорного подбора цветов, не- различаемых дихроматами (см. рис. 4.4). Именно данная система позволила воспроизводить желаемые стимулы непосредственно в колориметре. Благодаря этому были разработаны новые оригиналь- ные таблицы, в основу которых был положен тот же пороговый принцип оценки цветослабости и дихромазии, что и в аномалоско- пе Раутиана. Отличие заключалось лишь в том, что пороговые различия между сравниваемыми цветами в аномалоскопе улавлива- ются плавно, а в таблицах — дискретно. Степень сложности различения пар цветов, отобранных для тес- тирования, измеряемая количеством порогов для сильного нормаль- ного трихромата, устанавливали в экспериментах на колориметри- ческой вертушке Максвелла. В набор включено 12 таблиц: по 4 для испытания красного и зеленого приемников, 3 — для синего и 1 — контрольная, служащая для исключения симуляции. Таким образом, предусмотрена трехступенчатая оценка цветослабости каждого при- емника, а для красного и зеленого — и тест на цветослепоту. Апробация таблиц на тысячах обследованных показала высо- кую повторяемость результатов исследования и тем самым четкость 121
г е Рис. 4.9. Основные вари- анты патологических хроматограмм (по клас- сификации Гункеля— Когана). а — ахроматический "язык” в направлении зеленого цве- та; б — красного; в — крас- но-зеленый ахроматический ’’пояс"; г — ахроматический "язык" в направлении жел- того; д — синего; е — сине- желтый ахроматический "пояс". Нередко встречается небольшое расширение цен- тральной ахроматической зоны во все стороны. количественной и качественной оценки порогов цветоразличения, невозможность заучивания тестов. Кроме того, благодаря простоте эксплуатации таблиц они доступны практическому врачу. Более простым вариантом таблиц Юстовой является планшет [Рубцова И. В., 1994], в котором удалось уменьшить всю их систему за счет модификаций тестируемого объекта. Планшет позволяет дать количественную оценку различительной цветосилы, т. е. чувствитель- ности каждого из трех цветоприемников сетчатки. Приборы для определения порога воспри- нимаемой насыщенности того или иного цвета, протяженности "нейтральной зон ы". Минимально различимую насыщенность цвета определяют путем либо добавления к нему белого, как в анализаторе Ловибонда, либо перемещения от белой "нейтральной" зоны в направлении насыще- ния исследуемого цветового тона, как в хромографе, созданном R. Gunkel и D. Cogan (1978), и хромотесте, разработанном А. В. Луизовым и соавт.(1990). Первые признаки насыщения цвет- ности основного экрана обследуемому помогает уловить сравнение его с контрольным, яркость которого синхронно меняется, но он остается серовато-белым. В хромотесте Луизова на круговой диа- 122
грамме регистрируются по радиусам пороги цветовой чувствитель- ности (обычно не более чем по 12 цветам), начиная от белого, рас- положенного в центре круга. При оценке результатов по классификации Гункеля — Когана выделяют 6 вариантов диагноза цветослепоты (рис. 4.9). Важным достоинством методики является возможность графического выра- жения размеров и направленности цветонейтральной зоны в систе- ме цветоприемников каждого индивидуума. При оценке цветоощущения в клинической практике пороговые таблицы Е. Н. Юстовой и соавт. заняли ведущее место, особенно в дифференциальной диагностике приобретенных заболеваний зритель- ных путей, в диагностике начальных нарушений прозрачности хру- сталика (предкатаракта), при которых одним из наиболее частых симптомов, выявляемых таблицами, оказался тритадефицит второй степени [Рубцова И. В., 1995; Волков В. В., 1996]. Таблицы могут быть использованы и при мутных средах, если сохраняется формен- ное зрение не ниже 0,03—0,04. При более низком зрении ориентиро- вочное представление о сохранности цветоощущения можно полу- чить, направляя в глаз пациента свет от офтальмоскопа или щелевой лампы через цветные светофильтры. Однако в дифференциальной диагностике заболеваний зрительно-нервного аппарата предлагает- ся использовать описанные в данном разделе специальные методики. Перспективы в улучшении диагностики офтальмологической и нейроофтальмологической патологии открывает новый метод, раз- работанный А.М.Шамшиновой и соавт. (1985 — 1997), — цветовая статическая кампиметрия. Теоретической предпосылкой к его со- зданию явились наблюдения о том, что время сенсомоторной реак- ции на зрительный стимул находится в обратной зависимости от яркостных различий между стимулом и фоном. С помощью дисп- лея IBM-совместимого компьютера была реализована возможность определения порога цветовой и световой чувствительности, време- ни сенсомоторной реакции, приобретенного нарушения цветоощу- щения в центральной области сетчатки (40°) в любой точке поля зрения. Программой исследования предусматривается возможность изменения не только длины волны и яркости стимула и фона, но и величины стимула в зависимости от топографии рецептивных по- лей в сетчатке, уравнивание по яркости стимула и фона (рис.4.10). Время сенсомоторной реакции оказывалось максимальным в про- цессе уравнивания, когда яркости фона и стимула были одинаковы, т. е. создавались условия, при которых время реакции становилось зависимым только от разности в цвете фона и стимула (цветоразли- чения). Метод цветовой кампиметрии позволяет проводить "топо- графическое картирование" световой и цветовой чувствительности зрительного анализатора при начальной диагностике заболеваний различного генеза. На базе компьютерной установки (“Sigma Electronics System 123
1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.01 0.1 1 в 0.01 a Рис. 4.10. Результаты исследования цветоощущения при уравнивании по яркости зеленого стимула на пурпурном фоне с использованием дисплея компьютера [Ендриховский С.Н. и др., 1996]. На рисунке видно значительное увеличение времени сенсомоторной реакции при нарушении цветоощущения, а—норма; б — больной с дейтеранопией; в — больные с начальной глаукомой (vis = 1,0); г — больные с альбинизмом (vis = 0,3). По оси ординат — время сенсомоторной реакции, мс; по оси абсцисс — единицы яркости стимула по отношению к фону, кд/м2. 5688” с подчиненным дисплеем “Barco CD351”) D.Regan и соавт. (1994) реализовали новый вариант быстрой диагностики наруше- ний цветового зрения путем сочетания принципов Штиллинга (Stilling) и Чибрета (Chibret). На черном фоне с расстояния 2,4 м демонстрируются составленные из цветовых пятен (как таблицы Штиллинга) кольца Ландольта с разрывом в 1°. Цветовые парамет- ры фона и знака изменяют в системе X, Y- или Up V^-координат (CIE, 1931 или CIE, 1960). С помощью скрининговой методики (4 мин) определяют пороги по линиям неразличения дихроматов, а по полной методике (20 мин) строят эллипсы границ неразличения [McAdam, 1942]. Направленность оси и вытянутость найденного эллипса характеризуют вид и степень цветослепоты, или цветоано- мальности, точнее, цветослабости (рис. 4.11). При врожденных по- роках результаты наблюдений совпадали с показателями как ано- малоскопа Нагеля, так и 100-оттеночного теста Фарнсворта — Ман- селла (Farnsworth — Munsell). Примечательно, что распознавание цветовых сигналов легче удавалось обследуемым при наличии ’’яр- костных шумов”, возникавших в приборе [Mollon J.D., 1982]. Одна- 124
Рис. 4.11. Эллипсы цвето- различения у пациентов с приобретенной трита- нопией [Regan D. et al., 1994]. По оси ординат и абсцисс— координаты цветности. ко эта модификация имеет определенные недостатки, которые осо- бенно четко проявляются при обследовании пациентов с демиели- низирующей патологией зрительного нерва. Лучше ограничиться пространственной модуляцией шумов, избегая временной. К числу “слабых мест“ методики относится также ее недостаточная чувстви- тельность при низких степенях цветослабост#. 4.4.0 КЛАССИФИКАЦИИ НАРУШЕНИЙ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ Функциональные дефекты колбочковой системы обусловлены на- следственными факторами и приобретенными патологическими процессами на различных уровнях зрительной системы. Врожденные нарушения цветовосприятия выражаются в неспо- собности отличать световые излучения, различимые человеком с 125
нормальным цветовым зрением. Эти расстройства связаны с гене- тическими дефектами и наследуются. Хотя у женщин нарушения цветового зрения наблюдаются значительно реже, они являются носителями патологического гена и его передатчиками. Врожден- ные нарушения цветового зрения связаны чаще всего с нарушением функции одного из фоторецепторов. Различают три вида врожден- ных расстройств цветового зрения: дефект восприятия красного цвета (протан-дефект), зеленого (дейтер-дефект) и синего (тритан- дефект). По степени нарушения каждый из видов подразделяется на аномальную трихромазию, протанопию, дейтеранопию и монохро- мазию [Verriest G., 1982; МаггёМ., МаггёЕ., 1987]. Врожденные нарушения цветового зрения встречаются у 7—8% населения. Ча- стота цветоаномалий у мужчин в 10—15 раз выше, чем у женщин. Под приобретенными нарушениями цветового зрения понима- ют все изменения цветовосприятия, обусловленные патологически- ми процессами в сетчатке, зрительном нерве, вышележащих отде- лах зрительного анализатора. Они могут возникать при соматиче- ских заболеваниях организма и его интоксикации. К приобретенным относятся также нарушения цветового зрения, которые возникают как следствие генетически обусловленных и приобретенных заболе- ваний сетчатки. Приобретенные нарушения цветового зрения все- гда вторичны, поэтому их определяют случайно. В зависимости от чувствительности метода исследования эти нарушения могут быть диагностированы уже при начальном снижении остроты зрения, а также при ранних изменениях на глазном дне. Если в начале забо- левания снижение хроматической чувствительности может касаться либо красного, либо зеленого, либо синего цвета, то при развитии патологического процесса снижается чувствительность ко всем трем основным цветам, чаще к зеленому, затем красному и синему. Е. Б. Рабкин подразделял, например, приобретенные нарушения цветового зрения на формы, схожие с врожденными цветовыми расстройствами, формы, не схожие с врожденными цветовыми рас- стройствами, и смешанные формы. Первой достаточно стройной клинической классификацией на- рушений цветового зрения была классификация Криса — Нагеля (Kries — Nagel). J.V.Kries (1907,1911) предложил обозначать непол- ную цветослепоту, т.е. слепоту на отдельные цвета, терминами прот-, дейтер- и тританопия. Термин же аномальность, уже тогда использу- емый среди специалистов, J.V.Kries применил к ослаблению цвето- вого чувства. Так, в классификации Криса— Нагеля появились гра- фы прота-, дейтер- и тританомалии. В прота- и дейтераномалии Е. Б. Рабкиным (1971) введены подгруппы (АВС): А—резкое сниже- ние, В — среднее, С — легкое. Основываясь на колориметрических измерениях в стремлении к этиопатогенетическому обоснованию ме- ханизмов как врожденных, так и приобретенных нарушений цвето- ощущения, J. V. Kries (1911) выделил три системы: 126
{.Абсорбция (объясняет цветоаномалию нарушением про- хождения “цвета” через абсорбционную систему, например пигмент); 2. Альтерация (дейтераномалия и протаномалия, врожден- ные формы аномальной трихромазии, при которых происходит из- менение восприятия света в какой-то части зрительной системы, что интерпретируется как нарушение в системе альтерации); 3. Редукция (дейтер- и протанопия, обе формы врожденной дихромазии обозначены как редукция нормальной трихроматиче- ской системы). При этом система абсорбции реализуется через патологический пререцепторный фильтр при нормальных ретинальных механизмах. В спектральной зоне действие фильтра “снижает цветоразличение” и световую чувствительность. Для абсорбирующих сред характерно изменение интенсивности, а не цвета гомогенного спектра света, проходящего через патологи- ческие среды, эта абсорбционная система характерна для приобре- тенных цветонарушений, при катаракте, помутнениях стекловидно- го тела, после инъекции флюоресцеина. В последующие годы G.Verriest (1958—1983) отнес к альтераци- онной системе такие формы приобретенной цветоаномалии, при которых колбочковый пигмент отличается от такового у нормаль- ных трихроматов. Редукционную систему G.Verriest использовал для объяснения возникновения таких приобретенных форм нарушений цветоощущения, при которых встречались нормальные цветовые уравнения, показатели аномалоскопа соответствовали дейтерано- пии, а все красно-зеленое принималось одинаковым. Одна из ранних классификаций [Kdllner Н., 1912] была основана на результатах колориметрических исследований нарушений цвето- вого зрения, которые позволили выделить две основные группы: с изменениями в сине-желтой и красно-зеленой части спектра (с эво- люцией заболевания), а также прогрессирующую красно-зеленую слепоту с возможным включением сине-желтых нарушений. Прави- ло Кельнера гласило: ’’сине-желтые нарушения преимущественно характерны для болезней сетчатки, красно-зеленые нарушения — для заболеваний зрительного нерва”. Правда, из этого правила он делал и исключения (при люэтическом неврите нарушалось воспри- ятие и сине-желтых, а при макулодистрофиях нередко страдало восприятие и красно-зеленых цветов). Последующие клинические наблюдения несколько изменили это представление. Уточняя справедливость "правила Кельнера", W. Jaeger и Р. Grutzner (1961) показали, что красно-зеленые нарушения возни- кают при заболеваниях зрительного нерва, протекающих без нару- шения кривой относительной спектральной чувствительности, а при макулодистрофиях отмечается снижение световой чувствительнос- ти в области красного приемника, т. е. сокращается спектр со сто- роны его длинноволновой части. 127
Таблица 4.1. Классификация приобретенных нарушений цветового Тип наруше- ния Классификация нарушений восприятия смеси цветов цветового тона по оси дисхроматопсии по степени тяжести Тип I Красно-зе- леные Трихромазия Монохрома- зия Красно-зеленые Легкие Тяжелые Тип II Красно-зе- леные Трихромазия Монохрома- зия Красно-зеленые с сопутствующими сине-желтыми Легкие Тяжелые (иногда) Тип III Сине-жел- тые Трихромазия Дихромазия (редко моно- хромазия) Сине-желтые Легкие Умеренно тяжелые Для объяснения причин более частых нарушений цветовосприя- тия в красно-зеленой части спектра, в частности аномальной три- хромазии, J. D. Mollon (1995) предложил гипотезу о наличии в чело- веческом глазу двух генетически обусловленных подсистем цветово- го зрения: древней (сине-желтой) и появившейся позже, относительно молодой (красно-зеленой). Нормальное функционирование последней и обеспечивает полноценное цветовое зрение в современном мире. Последующие классификации цветонарушений, основанные на кривой спектральной чувствительности, определяемой по 100-отте- ночному тесту Фарнсворта — Манселла, предложены J. Francois, G. Verriest, W. Jager, P. Grutzner. В настоящее время в мировой клинической практике признана классификация приобретенных нарушений цветового зрения, раз- работанная G. Verriest, в которой цветонарушения подразделены на три типа в зависимости от механизмов их возникновения: абсор- бции, альтерации и редукции (табл. 4.1). 1. Приобретенные прогрессирующие нарушения восприятия красно-зеленого от трихромазии до монохромазии по оси дисхро- матопсии, от легких до тяжелых, которые сопровождаются ухудше- нием зрения. Фотопическая кривая относительной спектральной чув- ствительности смещается к коротковолновой части спектра, пока не достигает скотопического уровня, как при врожденной ахрома- топсии. На аномалоскопе выявляются изменения различной степе- ни выраженности от протаномалиидопротанопии и ахроматопсии. Нарушения этого типа характерны для патологии макулярной об- 128
зрения по A. Pinckers, J. Pokorny, V. С. Smith и G. Verriest (1979) Механизм по Kries Острота зрения Исход Альтерация и скотопизация Снижена от умерен- ной до резкой степени Ахроматопсия (скотопическая) Редукция То же Восстановление или прогрессирующее ухудшение Редукция или абсорбция или альтерация Снижена от легкой до значительной степени Различный ласти сетчатки и свидетельствуют о нарушениях в колбочковой системе, в основе которых лежат механизмы альтерации и скотопи- зации, исход этих нарушений — ахроматопсия (скотопическая). 2. Приобретенные красно-зеленые нарушения, характеризующи- еся прогрессирующим ухудшением различения цветового тона от трихромазии до монохромазии по оси дихроматопсии, сопровож- даемые сине-желтыми нарушениями, от легких до тяжелых форм. Относительная кривая спектральной чувствительности нормальная. В ранней стадии нарушения более насыщенные тона кажутся блек- лыми; на аномалоскопе в равенстве Релея расширен диапазон зеле- ного. В случае прогрессирования нарушений с изменением остроты зрения все красно-зеленые уравнения при нормальной установке яркости принимаются. При тяжелом течении заболевания с эксцен- тричной фиксацией цветовое зрение приобретает форму ахрома- топсии и может проявляться скотопизацией. Механизм нарушения цветового зрения — редукционный, исход нарушения — восстанов- ление цветового зрения или прогредиентное ухудшение. Наруше- ния этого типа встречаются при заболеваниях зрительного нерва. 3. Приобретенные сине-желтые нарушения цветового зрения по сине-желтой оси дисхроматопсии, от легкой до среднетяжелой фор- мы, изменения от трихромазии к дихромазии (редко монохрома- зия). В ранних стадиях заболевания больные путают цвета пурпур- ный, фиолетовый, синий и сине-зеленый, при его прогрессировании наблюдается дихроматическое цветовое зрение с нейтральной зо- ной в области около 550 нм. Кривая относительной спектральной 129
чувствительности может быть нормальной или измененной. Пока- затели аномалоскопа в ряде случаев свидетельствуют о псевдопро- таномалии. Механизм нарушения цветового зрения — редукция, абсорбция или альтерация, исход нарушения различный. Наруше- ния этого типа характерны для заболеваний хороидеи и пигментно- го эпителия сетчатки, заболеваний сетчатки и зрительного нерва, встречаются также при бурой катаракте. Эта классификация была расширена М. Маггё, Е. Маггё (1987), которые сделали попытку дать более четкую количественную оценку нарушениям по трем первичным механизмам (синему, зеленому и крас- ному), они ввели дополнительную информацию о показателях абсо- лютной и относительной спектральной чувствительностии об особен- ностях зрительной фиксации (фовеальной, эксцентричной и др.). Однако, несмотря на полноту и многосторонность классифика- ции G.Verriest и ее модификаций, вопрос о тождественности поня- тий цветоаномальности и цветослабости, поставленный еще J. V. Kries, решен не был. Еще С. В. Кравков (1950—1951), Leo Hurvich (1981) предлагали разделить эти состояния. Попытки ко- личественно оценить пороги различения любого цвета по насыщен- ности от белого предпринимались R.Gunkel, D.Cogan (1978). Наи- более близко к решению этой проблемы подошел Г.Н. Раутиан (1956), который создал аномалоскоп, позволивший впервые иссле- довать светочувствительность каждого из трех приемников раздель- но. В предложенной Г. Н. Раутианом системе классификации форм цветового зрения уже отсутствует смешение (отождествление) поня- тий цветоаномальности и цветослепоты. Применив для исследова- ния цветослабости у одних и тех же лиц пороговые таблицы Юсто- вой, а для исследования цветоаномальности — аномалоскоп АН-59 (Раутиана), В.В. Волков и В.П. Сергеев (1987) показали, что цвето- аномалия и цветослабость не являются ’’жестко сцепленными” меж- ду собой качествами. Так, при обнаружении одновременно и дейте- раномальности, и цветослабости зеленого приемника еще можно было объяснить влияние одного фактора на другой. Но нередко встречалось и раздельное нарушение этих функций, отсюда возни- кала необходимость обособленного их толкования. Если вновь обратиться к кривым чувствительности трех цветоприемников сет- чатки (см. рис. 4.1), нетрудно представить возможность изменения любой из кривых как по высоте (сдвиг по ординате), так и по по- ложению спектрального максимума (сдвиг по абсциссе). В первом случае это свидетельствовало бы об изменении цветосилы приемни- ка, а во втором — об аномальности цветовосприятия. Заслуживает внимания такой на первый взгляд парадоксальный факт: абсолют- ное неприятие нормального уравнения Релея при легких степенях аномальности и спокойное принятие его экстрем-аномалами. Са- мое простое объяснение этому факту состоит в том, что состояния, относимые по результатам аномалоскопии к крайним степеням 130
аномальности, по сути не являются таковыми, а представляют со- бой выраженную цветослабость, граничащую с цветослепотой, по- тому и реагируют они на аномалоскопическую задачу подобно дихроматам. В. В. Волковым и соавт. (1987—1995) было установле- но, что цветоаномальность существует независимо от цветослабос- ти, хотя и является частым спутником последней, что дашло отра- жение в предложенной автором новой классификации цветового зрения, являющейся дальнейшим развитием представлений, впер- вые высказанных Г. Н. Раутианом (табл 4.2). Таблица 4.2. Классификация уровней и форм цветового зрения [Волков В. В., 1995] Уровни цветового зрения по количеству действующих цветоприемников и их силе Формы цветового зрения по расположению максимумов цветочувствительности в спектре Расположение максимумов Количе- ство при- емников Цветосила Нормальное Аномальное Цветосильные Три Полная Трихромазия нор- мальная, сильная, по всем трем прием- никам Трихромазия сильная, но ано- мальная в виде прото-, дейтер- или тританома- лии Цветослабые Три Редуци- рованная I степени II степени III степени Трихромазия нор- мальная (по спек- тру), но редуциро- ванная (по силе) в виде прото-, дейтер- или тритадефицита или их комбинации Различные со- четания цвето- слабости с цве- тоаномалиями Цветослепые Два Утрачена В одном из приемников, т. е. частич- ная цвето- слепота Дихромазия в виде прото-, дейтер- или тританопии Различные со- четания цвето- слепоты и цвето- аномальности Один Утрачена В двух при- емниках, т. е. полная цве- тослепота Монохромазия Примечание. При нарушениях функции в проводящих путях и зрительных цен- трах возможны одновременные нарушения красно-зеленого или сине-желтого меха- низмов цветовосприятия, а также расширение ахроматической зоны на все цвета. 131
Ведущее место в классификации отведено цветосиле приемнийд. Именно высокой цветочувствительностью, а не отсутствием ано- мальности определяется, в частности, профессиональная пригод- ность к вождению транспортных средств, возможность быть летчи- ком, машинистом, моряком, пожарным, работником органов пра- вопорядка, электриком, садовником, дизайнером, кондитером. Только при отборе на работу таких довольно редко встречающихся специалистов, как колориметристы, художники в текстильной, ла- кокрасочной или полиграфической промышленности, которым по роду деятельности необходимо улавливать самые слабые оттенки цвета, целесообразно исключить малейшую цветоаномалию. В по- следнем случае для исследования понадобится аномалоскоп, во всех остальных достаточную информацию можно получить с помощью таблиц Е. Н. Юстовой и соавт.
ГЛАВА5 ЭЛЕКТРОРЕТИНОГРАФИЯ 5.1. ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОРЕТИНОГРАММА С 1945 г. электроретинография заняла особое место среди функци- ональных методов исследования в клинике глазных болезней [Karpe G., 1945 ]. Наряду с общеизвестными физиологическими и психофизическими методами, с помощью которых получают дан- ные о функции зрительного анализатора на всем протяжении зри- тельного пути от сетчатки до центральных отделов, электрорети- нографию применяют для количественной оценки функционально- го состояния нейронов сетчатки, более точного определения локализации патологического процесса. Электроретинограмма представляет собой графическое отобра- жение изменений биоэлектрической активности клеточных элемен- тов сетчатки в ответ на световое раздражение. Механизмы генерации ЭРГ к настоящему времени хорошо изве- стны благодаря экспериментальным исследованиям на изолирован- ных сетчатках различных животных, изучению ЭРГ в различных условиях стимуляции [Granit R.,1947; YonemuraD., 1977]. В этих исследованиях изучено происхождение компонентов ЭРГ и их связь с клеточными элементами сетчатки, образующими нейрональную сеть. Общая ЭРГ отражает электрическую активность большинства клеточных элементов сетчатки и зависимость от количества здоро- вых функционирующих клеток. Спайковая активность нейронов различного класса не может быть видна на ЭРГ в связи с домини- рованием в ответе, превышающем 200 мкв низкочастотных компо- нентов, однако ганглиозные клетки участвуют в генерации паттерн- ЭРГ, регистрируемой на реверсивный паттерн-стимул (см.ниже). Различные типы ЭРГ отражают все многообразие структуры сет- чатки, а их компоненты, связанные с клеточными элементами сет- чатки, и являются диагностическим инструментом в клинике. 5.1.1. Современные представления о происхождении ЭРГ Каждый компонент ЭРГ генерируется различными структурами сетчатки (рис.5.1). Результатом взаимодействия электрической ак- тивности нескольких процессов, описанных G. Granit (1947) как компоненты Рр Рп, Рш (рис.5.2), являются а-, Ь-, с-волны ЭРГ. ЭРГ глаза человека содержит негативную a-волну, отражающую функцию фоторецепторов как начальную часть позднего рецептор- ного потенциала. На нисходящей части a-волны можно видеть две 133
мкВ Рис. 5.1. Схематическое изображение общей ЭРГ. а, и а2 — амплитуда a-волны; Ь, и Ь2 — амплитуда b-волны; Ь' — амплитуда Ь'-вол- ны; D — длительность b-волны; La — латентный период a-волны; Lb — латентный период b-волны; ТсЬ, — время кульминации Ьр ТсЬ2 — время кульминации Ь2; ТсЬ' — время кульминации Ь*. По оси ординат — амплитуда волн ЭРГ, мкВ, по оси абс- цисс — длительность волн ЭРГ, мс. волночки очень маленькой латентности — ранние рецепторные по- тенциалы (РРП), отражающие цикл биохимических превращений родопсина. Волна а имеет двойное происхождение соответственно двум видам фоторецепторов: более ранняя а^волна связана с ак- тивностью фотопической системы сетчатки, а2-волна — со скотопи- ческой системой. Волна а переходит в позитивную b-волну, отража- ющую электрическую активность биполяров и клеток Мюллера с возможным вкладом горизонтальных и амакриновых клеток. Волна Ь, или on-эффект, отражает биоэлектрическую активность в зависимости от условий адаптации, функции фотопической и ско- топической системы сетчатки, которые представлены в позитивном компоненте волнами bj и Ь2. Большинство исследователей, связы- вая происхождение b-волны с активностью биполяров и клеток Мюл- лера, не исключают вклад ганглиозных клеток сетчатки. На восхо- дящей части b-волны отмечается 5—7 волночек, называемых осцилляторными потенциалами (ОП), которые отражают взаимо- действие клеточных элементов во внутренних слоях сетчатки, в том числе амакриновых клеток. При прекращении действия стимула (выключение света) регис- трируется d-волна (off-эффект). Эта волна, последняя фаза ЭРГ, является результатом взаимодействия a-волны и компонента посто- янного тока b-волны. Эта волна — зеркальное отражение а-волны — 134
Рис.5.2. Схематическое изображение электроретинограммы в условиях тем- новой и световой адаптации. а — типичный ответ от палочковой сетчатки в условиях темновой адаптации; б — то же при световой адаптации; в — типичный ответ колбочковой сетчатки [Granit R., 1933]. По оси ординат — амплитуда ответа, мкВ, по оси абсцисс — время ответа, с. имеет фотопическую и скотопическую фазы. Она лучше регистри- руется в случае преобладания в сетчатке колбочковых элементов. Таким образом, считается, что главным источником a-волны в ЭРГ позвоночных являются фоторецепторы, как колбочки, так и палочки. Однако ранние исследования [TomitaT., 1963; Mura- kami М., Kaneko А., 1966; Knapp A. G., Schiller Р. Н., 1984; Evers Н. О., Gouras Р., 1986; Bush R. A., Sieving Р. А., 1994] показа- ли, что часть a-волны как от темно-, так и от светоадаптированной сетчатки может происходить после синапсов фоторецепторов, т.е. в ее генерации принимают участие различные слои сетчатки, в част- ности гиперполяризующиеся биполяры. Генерация ЭРГ начинается с выхода К+ из деполяризующихся ретинальных нейронов в межклеточное пространство в ответ на включение света. Мембрана клеток Мюллера, проницаемая для К+, локально деполяризуется [Karwoski C.J., Proenza L.M., 1987] и явля- 135
ется основным источником генерации b-волны ЭРГ. Биоэлектри- ческая активность распространяется от наружного ядерного слоя до поверхности сетчатки и коррелирует с количеством нейронов в дистальной и проксимальной части сетчатки. Данные, полученные в последние годы, свидетельствуют о том, что возможен прямой вклад биполярных клеток в развитие b-волны ЭРГ [Xu X., Karwoski C.J., 1993]. В сетчатке теплокровных в генерации b-волны опреде- ленное значение имеет активность амакриновых клеток. В фотопических условиях стимуляции на обезьянах получены доказательства того, что активность гиперполяризующихся нейро- нов второго порядка (биполярные и горизонтальные клетки) влияют на амплитуду и форму фотопической b-волны [Sieving Р. A. et al., 1994]. Выключение стимула приводит к генерации d-волны (off-ответ), которая начинается с негативного отклонения в преимущественно палочковых сетчатках и позитивного — в колбочковых. В смешан- ной палочково-колбочковой сетчатке человека в зависимости от усло- вий адаптации и стимуляции d-волна может быть представлена двумя компонентами: dj и d2 (колбочковый и палочковый). При слабых сти- мулах off-ответ ЭРГ имеет негативную полярность и становится пози- тивным при увеличении интенсивности стимулирующего света, а при высокой интенсивности света фотопический off-ответ может иметь вид позитивного плато. При высоком уровне световой адаптации позитивный off-ответ не регистрируется, несмотря на значительную интенсивность стимула [Kawasaki К., 1984]. Колбочковая и палочковая природа позитивно- го и негативного off-ответа подтверждена в экспериментах при опре- делении их спектральной чувствительности, а также при обследова- нии лиц с палочковым монохроматизмом и стационарной ночной слепотой. Высказано предположение, что у человека низкопорого- вый негативный off-ответ должен представлять собой окончание Рп или компонента постоянного тока (d.c.) [Brown К.Т., 1968], а началь- ная восходящая фаза высокопорогового позитивного off-ответа — окончание Рш или позднего рецепторного потенциала. В сетчатке амфибий d-волна может отражать деполяризацию off-биполяров, а также активность амакриновых и горизонтальных клеток, отвечаю- щих на выключение света [Stockton R., Slaughter М., 1989]. Различные свойства колбочек и палочек сетчатки предусматри- вают использование в электроретинографии коротких стимулов (несколько микро- и пикосекунд) для регистрации темноадаптиро- ванной ЭРГ, в которой генерация биопотенциала определяется па- лочковым on-путем, и стимулов большой длительности для выделе- ния нейронов светоадаптированной фотопической ЭРГ, которая содержит ответ колбочковых фоторецепторов и нейронов колбоч- ковых on- и off- путей. В исследованиях, проведенных в последние годы, установлено, что в проксимальной сетчатке позвоночных Ь- и d-волны ЭРГ на 136
большую длительность стимулирующего света при световой адап- тации отражают активность колбочковых on- и off-путей [Sieving R.A., 1993; 1994]. Следующее медленное позитивное отклонение с быстрым (45 с) и медленным (12 мин) пиками осцилляций названо с-волной, кото- рая может быть выделена лишь при использовании стимулов, не- прерывно предъявляемых, высокой интенсивности и большой дли- тельности в темноадаптированном глазу. Это транспигментный по- тенциал эпителия, медленный позитивный потенциал внеклеточного тока, образующийся в связи с изменением концентрации калия, который выделен при введении микроэлектрода в субретинальное пространство. Регистрация этого медленного потенциала осуществ- ляется непрямым способом с помощью ЭОГ. Однако выделение этого постоянного потенциала возможно также в ЭРГ, хотя это связано с определенными трудностями, обусловленными дрейфом базовой линии. В настоящее время существует мнение, что позитив- ный компонент с-волны, генерируемой в слое пигментного эпите- лия, представляет собой разницу в гиперполяризации между апи- кальной и базальной мембранами, возникающей в процессе свето- вой стимуляции, а негативный компонент, значительно меньшей величины, регистрируется от клеток Мюллера (медленный Рш). Так как с-волна ЭРГ сохраняется при отсутствии пигментного эпите- лия, ее происхождение связывают с активностью фоторецепторных клеток, субстанциями, отвечающими за световой пик (ЭОГ), транс- миттерами (мелатонин, допамин) фоторецепторов. Однако с-волна ЭРГ не может быть зарегистрирована без нормальных физических и биохимических связей между пигментным эпителием и наружны- ми сегментами фоторецепторов, обновления дисков, фотохимиче- ских превращений зрительных пигментов и нормального питания сетчатки. Отделение пигментного эпителия от наружного сегмента фоторецепторов, отслойка сетчатки, приводит к функциональ- ной несостоятельности сетчатки, сопровождающейся нерегистри- руемой ЭРГ. 5.1.2. Факторы, влияющие на ЭРГ В клинической электроретинографии выделение функций фотопи- ческой и скотопической систем основано на различии физиологи- ческих свойств колбочек и палочек сетчатки, поэтому используют соответствующие условия, в которых доминирует каждая из этих систем. Колбочки чувствительны к более ярким стимулам света, палочки — к слабым световым воздействиям. В-волна ЭРГ значи- тельно изменяется в зависимости от условий адаптации (рис.5.3). В первые минуты темновой адаптации большей чувствительностью обладает колбочковая система (фотопическая ЭРГ); к 7-й минуте световая чувствительность палочковой и колбочковой систем урав- 137
Рис. 5.3. Изменения а- и b-компонентов ЭРГ в течение темновой адаптации [Auerbach Е., Burian Н.М., 1955]. По оси ординат — 1g I (логарифм интенсивности), по оси абсцисс — время темновой адаптации, мин. ниваются и начинает доминировать функция палочковой системы; после 15-й минуты темновой адаптации в электроретинограмме пре- обладает биоэлектрическая активность палочковой системы (ско- топическая ЭРГ). Эта трансформация ЭРГ аналогична процессам изменения световой чувствительности, наблюдаемым в ходе темно- вой адаптации, и используется для выделения функции палочковой системы сетчатки в общей “динамической” ЭРГ, регистрируемой в процессе темновой адаптации в течение 30 мин с использованием стимулов низкой интенсивности (белого или голубого). Увеличение амплитуды b-волны в процессе темновой адаптации является объек- тивной, более точной характеристикой адаптационных свойств сет- чатки по сравнению с психофизическими исследованиями темновой адаптации. Любые факторы, влияющие на регенерацию зрительно- го пигмента, состояние палочковой системы, медиаторную функ- цию и нейронную организацию, приводят к изменениям “динами- ческой” ЭРГ. У пациентов, у которых подозревают ночную слепо- ту, регистрируется резко измененная ЭРГ. При дефиците витаминов А, Е и цинка в организме у пациентов с разными формами анемии, при хроническом алкоголизме, циррозе печени также имеются со- ответствующие предпосылки к изменениям ЭРГ. В-волна является постсинаптической волной ЭРГ, отражающей нейрональную активность как в наружных, так и во внутренних плексиформных слоях, поэтому она реагирует на некоторые ток- сичные субстанции и лекарственные препараты, которые блокиру- 138
ют синаптическую передачу или нейрональную модуляцию, что приводит к снижению соотношения Ь- и а-волн. Из практики клинической электроретинографии известно, что поражения макулярной области с локализацией патологического процесса в пределах до 6—15° не влияют на величину общей ЭРГ, отражающей функцию всей сетчатки. В то же время на ответ кол- бочковой (фотопической) ЭРГ, зарегистрированной на предъявле- ние единичных световых стимулов или частых мельканий (свыше 20—50 Гц), влияют патологические процессы, как локализующиеся в центральных отделах сетчатки, так и захватывающие периферию, где имеются колбочки. В связи с этим наличие или отсутствие рит- мического ответа на световые мелькания с высокой частотой и амплитуда ритмической ЭРГ позволяет оценить сохранившуюся функцию колбочковой системы. При этом нужно учитывать значи- тельный вклад колбочек макулярной области в ритмическую ЭРГ. Использование световых стимулов возрастающей интенсивности и световой адаптации приводит к доминированию в ЭРГ функции колбочковой системы. Зависимость ЭРГ от интенсивности стиму- лирующего света является тестом в диагностике патологических процессов в сетчатке. Для выделения функции колбочковой системы сетчатки необхо- димы световая преадаптация в течение 5—10 мин и более яркие сти- мулы длинноволновой части спектра (красные). При этом можно использовать фоновое освещение до 20 лк с целью подавления фун- кции палочкового аппарата сетчатки (достаточно 7—10 фут Л б). С увеличением интенсивности фонового освещения чувствительность фоторецепторов снижается. Другой метод выделения активности палочковой и колбочко- вой систем сетчатки состоит в регистрации ритмической ЭРГ при воздействии разной частоты мелькающего стимулирующего света. Это связано с тем, что палочковая система способна воспроизво- дить ритм мельканий не более 20 Гц, а колбочковая система отве- чает на значительно большую частоту стимуляции (до 100 Гц). ЭРГ, зарегистрированная при предъявлении стимула, мелькаю- щего постоянно с разной частотой, названа мелькающей (ритми- ческой) ЭРГ. Эту форму ЭРГ чаще всего используют для характе- ристики функции колбочковой системы сетчатки. Частота света постоянной интенсивности, при которой b-волна сливается с фоно- вым шумом на базовой линии, называется фузионной частотой мельканий. В диагностике начальных поражений колбочковой си- стемы, при колбочковой дисфункции играет роль как уменьшение амплитуды мельканий на 30 Гц, так и изменение частоты, которая способна вызвать ритмический ответ. При дистрофических измене- ниях в макулярной области мелькающая ЭРГ при предъявлении стимула в 30 Гц не регистрируется. При этом рекомендуется ис- пользовать красный стимул высокой частоты, к которому наиболее чувствительна колбочковая система. 139
Таким образом, на величину и форму ЭРГ влияют различные факторы: яркость стимула, величина засвета, длительность вспыш- ки, длина волны стимулирующего света (цвет стимула), условия адаптации к темноте или свету, частота стимуляции. Величина ЭРГ зависит от количества стимулируемых фоторецепторов и углового размера стимула. В случае возникновения патологических процес- сов в сетчатке при оценке ЭРГ важно учитывать, что амплитуда а- и b-волн зависит от количества сохранившихся фоторецепторов. В зависимости от условий исследования ЭРГ может быть заре- гистрирована от всей сетчатки — общая ЭРГ (ганцфельд-ЭРГ) и от области на сетчатке различной величины — локальная ЭРГ. Локаль- ная ЭРГ, зарегистрированная от макулярной области, называется макулярной или фокальной ЭРГ. Величина b-волны ЭРГ зависит от интенсивности стимулирую- щего света. При слабых стимулах регистрируется только Ь-волна очень низкой амплитуды. Однако это не означает, что волна а во- обще отсутствует. ЭРГ — сумма как негативных, так и позитивных потенциалов, поэтому негативная а-волна частично маскируется от- носительно большей позитивной b-волной. При изучении зависи- мости ЭРГ от интенсивности стимулирующего света учитывают два основных критерия — порог логарифма интенсивности, при кото- ром возможна регистрация ЭРГ (этот порог имеет определенные границы для пациентов без патологии сетчатки и зрительного не- рва), и максимум b-волны, который может быть использован в ком- бинации с порогом интенсивности. Даже при нормальном пороге незначительное увеличение нейронального тока на каждую едини- цу интенсивности приводит к значительному увеличению амплиту- ды ЭРГ, поэтому связь величины b волны ЭРГ и интенсивности стимулирующего света является очень важным критерием в клини- ческой электроретинографии, поскольку уровень зрительного раз- дражения увеличивается пропорционально логарифму интенсивно- сти или контраста стимула. Именно поэтому в ведущих лаборато- риях мира для оценки функции сетчатки используется не единичный мелькающий стимул одной интенсивности, а измеряется функция ЭРГ от интенсивности. Очевидно, что электроретинография — очень чувствительный метод оценки функционального состояния сетчат- ки, позволяющий определить самые незначительные биохимичес- кие нарушения, которые могут предшествовать начальным клини- ческим проявлениям. Нарушение нормального физиологического состояния сетчат- ки, изменение одного из многочисленных факторов, участвующих в возникновении ЭРГ, предопределяют изменение временных и/или амплитудных параметров ЭРГ. К этим факторам относятся состо- яние хороидальной и ретинальной циркуляции, пигментного эпите- лия, колбочек и палочек, биполярных, горизонтальных и амакрино- вых клеток, колбочкового пигмента и родопсина, метаболизм, ион- 140
ный состав вне- и внутриклеточной среды, цепь биохимических реакций между пигментным эпителием и фоторецепторами, состо- яние наружного и внутреннего слоев с их синаптической, химиче- ской передачей зрительного возбуждения и нейромодуляционной функцией, нормальное взаимодействие между нейронами и глией, состояние аксонального транспорта ионов. Хотя по виду ЭРГ не всегда возможно определить, какой из факторов послужил причи- ной ее изменения, выбор условий регистрации ЭРГ, знание ее классификации определяют возможность целесообразного исполь- зования различных электроретинографических тестов для опреде- ления локализации патологического процесса. 5.1.3. Классификация ЭРГ Общая ЭРГ при патологических процессах, локализующихся в раз- личных отделах сетчатки, изменяется в зависимости от патогенеза заболевания, локализации тяжести и распространенности патоло- гического процесса, а также от длительности его течения [Шамши- новаА.М., 1978—1995; CarrR.E., Siegel I.M., 1982]. Если в норме амплитуда b-волны общей ЭРГ 250—400 мкВ, то при патологиче- ских состояниях сетчатки возможны изменение отдельных компо- нентов ЭРГ и полное ее исчезновение. Классификация ЭРГ разра- ботана еще в 1945 г. G. Кагре и дополнена H.E.Henkes (1953). В ос- нове этой классификации лежат амплитудные характеристики основных а- и b-волн ЭРГ. Различают следующие виды ЭРГ: нор- мальную, супернормальную, субнормальную (плюс- и минус-нега- тивную), угасшую, или нерегистрируемую (отсутствующую) (рис.5.4). Супернормальная ЭРГ характеризуется увеличением а- и Ь-волн, что, возможно, является следствием раздражения фоторецепторов сетчатки, которое может отмечаться при первых признаках гипок- сии, медикаментозных интоксикациях, симпатической офтальмии и пр. Супернормальная биоэлектрическая реакция при травмати- ческом перерыве зрительного нерва и его атрофии обусловлена на- рушением проведения возбуждения по ретиноталамическим цент- робежным тормозящим волокнам. Однако в ряде случаев трудно объяснить природу супернормальной ЭРГ. Субнормальная ЭРГ— это наиболее частый вид патологической ЭРГ, которая характеризуется снижением а- и b-волн. Ее регистриру- ют при дистрофических заболеваниях сетчатки и хороидеи, отслойке сетчатки, увеитах с вовлечением в процесс 1—2 нейронов сетчатки, хронической сосудистой недостаточности с нарушением микроцир- куляции, при некоторых формах ретиношизиса (х-хромосомный, сцепленный с полом, тип Вагнера), fundus albipunctatus и т.д. Негативную ЭРГ характеризует увеличение или сохранность амплитуды a-волны и небольшое (до изолинии плюс-негативная) или значительное снижение (ниже изолинии минус-негативная) ам- плитуды b-волны. Ее хорошо видно при регистрации в условиях 141
200 мкВ Рис. 5.4. Основные виды ЭРГ в клинике глазных болезней. а — нормальная; б — супер- нормальная; в — субнор- мальная плюс-негативная; г — минус-негативная; д — нерегистрируемая. темновой адаптации (скотопическая ЭРГ), хотя ее можно видеть при многих патологических состояниях в фотопических условиях (фотопическая ЭРГ). Негативную ЭРГ можно наблюдать при пато- логических процессах, когда предполагается дисфункция дисталь- нее фоторецепторного слоя. Степень негативизации может быть различной — от очень маленькой b-волны до нерегистрируемой. Так, в некоторых случаях врожденного ретиношизиса и некоторых фор- мах врожденной стационарной ночной слепоты b-волна отсутству- ет и ЭРГ состоит только из Рш-компонента, в то время как тем- ноадаптированная вспышечная ЭРГ имеет большую a-волну и сла- бовыраженную b-волну. Такого типа минус-негативная ЭРГ встречается при острых нарушениях кровообращения в сетчатке, выраженных хороиретинальных поражениях, лекарственных инток- сикациях (хинином, винкристином), прогрессирующей дегенератив- ной миопии и врожденной стационарной ночной слепоте (рецессив- ная форма и сцепленная с полом), болезни Огуши, Х-хромосомном ювенильном ретиношизисе, металлозах сетчатки, ранних стадиях доминантной формы тапеторетинальной абиотрофии (пигментный ретинит), болезни Рефзума (Refsum), Аланда (глазной альбинизм Forsius — Eriksson), ретинопатии Гольдмана — Фавра (Goldmann — Favre), врожденном амаврозе Лебера и других ретинальных пато- логиях. Однако механизмы, приводящие к прогрессивному угнете- нию b-волны ЭРГ, при указанных заболеваниях различны. 142
Угасшая, или отсутствующая (нерегистрируемая), ЭРГ являет- ся электрофизиологическим симптомом тяжелых необратимых из- менений в сетчатке при развитом металлозе, воспалительных про- цессах в оболочках глаза, тотальной отслойке сетчатки, окклюзии центральной артерии сетчатки, а также патогномоничным призна- ком тапеторетинальной абиотрофии сетчатки (пигментного рети- нита). Отсутствие ЭРГ отмечено при старых тотальных отслойках сетчатки и грубых необратимых изменениях ее нейронов, которые могут наблюдаться при воспалительных и травматических пораже- ниях глазного яблока. ЭРГ этого типа регистрируется в терминаль- ной стадии диабетической ретинопатии, когда грубый пролифера- тивный процесс распространяется на дистальные отделы сетчатки, и ретиношизисе типа Фавра — Гольдмана. Термин “отсутствующая” ЭРГ не во всех случаях отражает истинное состояние сетчатки и тем более не несет никакой информации при помутнении оптиче- ских сред, поэтому в последнее время предлагается использовать термин нерегистрируемая, неопределяемая, нераспознанная. J.R.Brunett (1982) классифицировал ЭРГ по формам заболева- ния сетчатки, используя при этом термины “дегенерация”, “дистро- фия”, ’’атрофия”. Автор выделил 7 форм ЭРГ. 1. Паттерн врожденной дисфункции, когда отсутствует один из компонентов ЭРГ (палочковый или колбочковый), соответствую- щий пораженной системе при сохранности другой. ЭРГ этого вида регистрируется при первичных, врожденных непрогрессирующих заболеваниях сетчатки, ахроматопсии, эссенциальной гемералопии, fundus albipunctatus, болезни Огуши. 2. Дегенеративный паттерн, когда амплитуда b-волны снижена при увеличенном времени ее пика, когда поражается как палочко- вая, так и колбочковая система. Такая ЭРГ встречается при пиг- ментном ретините (палочково-колбочковая дегенерация, пигмент- ная и беспигментная формы), retinitis punctata albescens, fundus flavimaculatus, ишемической хороидальной дистрофии, хороирети- нальном склерозе. 3. Паттерн, характерный для дистрофии и вторичной атрофии с редуцированным ответом. Он встречается при дистрофиях типа ат- рофии Гирате (Gyrate), хороидермии, ишемической дистрофии, хо- роидальном склерозе, первичных процессах в хороидее с вторичным вовлечением как колбочковой, так и палочковой системы сетчатки. Среди вторичных атрофических ретинопатий выделяют пигментную лекарственную ретинопатию, токсическую ретинопатию, металлоз, инфаркты сетчатки, вторичные системные заболевания. 4. Гипер-паттерн (повышенный ответ ЭРГ), характерный для гиперметаболических состояний при гипертиреоидизме, расшире- нии сосудов, альбинизме. 5. Паттерн острой ишемии характеризуется снижением ампли- туды b-волны и увеличением времени до ее пика, снижением ампли- туды и уменьшением количества осцилляторных потенциалов. 143
Вспышка 10 мкс 50 мкВ Вспышка 150 мс Рис. 5.5. ЭРГ на вспышку различной длительности. а, б — скотопический палочковый ответ, записанный после темновой адаптации; виг — колбочковый ответ на яркую вспышку на фоне световой адаптации [Sie- ving?. А., 1993—1995]. 6. Паттерн a-волны, или негативная ЭРГ, характерная для окк- люзии центральной артерии сетчатой оболочки. 7. Отсутствующая ЭРГ — конечная стадия многих заболеваний сетчатки. Классификация, предложенная A.E.Kriil (1970), позволяет более полно оценить функцию сетчатки и предполагает учет амплитуды а- и b-волн в зависимости от интенсивности стимулирующего света, нарас- тание амплитуд а- и b-волн или изменение времени до пика в ходе тем- новой адаптации, зависимость интервалов до пика а- и b-волн от интен- сивности стимула, отношение амплитуды b к частоте мельканий. В последнее время интерес офтальмологов вызывает новый элек- троретинографический метод исследования фотопической ЭРГ (рис.5.5) на стимул большой длительности (до 300 мс), позволив- ший выявлять патологию в on/off-путях колбочковой системы при колбочковых дистрофиях [Sieving Р.А., 1993]. Выше было отмечено, что гипер- и деполяризация нейронов отражается на форме и амплитуде суммарной ЭРГ. Как известно, функция гиперполяризующихся биполярных клеток (ГБК), являю- щихся частью off-путей сетчатки, отражена в негативных компо- нентах (d-волна) фотопической ЭРГ приматов, в то время как депо- ляризующиеся биполярные клетки (ДБК) являются зрительными on-путями и представлены в b-волне ЭРГ. Функции ГБК и ДБК 144
могут быть разделены в ЭРГ с помощью аналогов трансмиттера глутамата, блокирующих либо on-, либо off-пути. При использова- нии этой модели, названной “push-pull”, выделяющей функцию гипер- и деполяризующихся биполяров в ЭРГ, в экспериментах на обезьянах зарегистрировали ЭРГ, имеющие форму “гиперполяри- зационного” и ’’деполяризационного” паттерна, соответствующие различным заболеваниям сетчатки. Вариации форм ЭРГ при различных патологических процессах в палочковой и колбочковой системах сетчатки позволили Р. A. Sie- ving (1993) предложить электрофизиологическую классификацию заболеваний сетчатки, в которой выделено 5 типов ЭРГ (рис. 5.6): с общим снижением амплитуды; тип врожденной стационарной ночной слепоты; гиперполяризационный паттерн; деполяризационный пат- терн; патологический off-ответ. На рисунке представлены наряду с нормальной ЭРГ на длительную вспышку, субнормальная—со сни- жением амплитуды всех волн a, b, d, i, у больного с пигментным ретинитом (аутосомно-доминантная форма наследования) в семье с мутацией гена родопсина, установленной на молекулярном уровне; тип CSNB у больного с врожденной стационарной ночной слепотой типа Шуберта — Борншайна (Shubert — Bomshein); гиперполяриза- ционный паттерн, который сопровождается относительным подав- лением b-волны у пациента с колбочковой дисфункцией и макулопа- тией типа ’’бычий глаз”; деполяризационный паттерн, характеризу- ющийся подъемом плато выше изолинии (этот тип ЭРГ характерен для палочково-колбочковой дисфункции); патологический off-ответ, характерный для различных видов дистрофий. ЭРГ со снижением амплитуды всех ее волн характерна для рети- нальных дистрофий, в частности колбочково-палочковой. Тип врож- денной стационарной ночной слепоты, когда угнетена в основном b-волна при сохранности d-волны ЭРГ, встречается при дисфунк- ции палочковой системы типа Шуберта — Борншайна (Shubert — Bomshein), в основе развития которой, как предполагают, лежит блокада on-путей APB (2-amino-4-phosphonobutyric acid). Гиперполяризационный паттерн, так же как тип врожденной стационарной ночной слепоты, характеризуется нарушением соот- ношения b/а- и b/d-волн, снижением Ь- и d-волн, что является при- чиной патологического соотношения b/а < 1,0. У пациентов этой группы в отличие от врожденной стационарной ночной слепоты отмечается прогрессирующее снижение зрения. Деполяризационный паттерн ЭРГ относится к новой категории патологических ЭРГ, для которых характерен общий подъем плато кривой к позитивному потенциалу над базовой линией. В эк- сперименте на обезьянах деполяризационный паттерн наблюдался при блокаде PDA (± cis-2,3 piperidine dicarboxylic acid) или KYN (kynurenic acid) синаптической передачи к гиперполяризационным биполярам колбочковых off-путей. В клинике этот вид ЭРГ-паттер- на встречается при палочково-колбочковой дистрофии. 145
a Рис. 5.6. Виды ЭРГ на сти- мул большой длительности (150 мс) [стимул интенсивно- стью 185 кд/м2, фоновое осве- щение (ганцфельд) 43 кд/м2]. а — нормальная ЭРГ; б — суб- нормальная ЭРГ; в — тип CSNB; г — гиперполяризационный пат- терн; д— деполяризационный паттерн; е — патологический off- ответ [Sieving Р. А., 1993]. Патологический off-ответ сопровождается снижением и ”нега- тивизацией” off-компонента и встречается при колбочково-палоч- ковой дистрофии (например, по типу “бычий глаз”). Эти категории электроретинографических ответов особенно 146
важны при оценке механизмов снижения зрительных функций, свя- занных с изменениями в колбочковых on- и off-путях проксималь- ной сетчатки. Основным в этих исследованиях было то, что фотопическая ЭРГ, регистрируемая на стимул большой длительности, у пациентов с морфологически различными дистрофиями сетчатки может быть подразделена на несколько различных физиологических категорий. Так, в одних случаях потеря зрения связана с патологией в on- или off-путях при сохранности самих фоторецепторов, в других — на- оборот, с деструкцией последних. Эти новые концепции могут быть основой выделения подтипов ретинальных дистрофий на основе функ- ционально-физиологических принципов, а ЭРГ на световой стимул большой длительности — единственным инструментом дифферен- циации процессов в палочковых и колбочковых ДБК синапсах. 5.1.4. Метод регистрации ЭРГ (рекомендации ISCEV) Большое разнообразие технических и методических приемов реги- страции ЭРГ привело к необходимости стандартизировать условия ее регистрации, для того чтобы получить возможность сравнивать результаты исследований, проводимых в различных лабораториях мира. Большой клинический опыт позволил выбрать условия реги- страции, наиболее соответствующие современным представлениям о происхождении ЭРГ и удобные для использования в клинике. Ниже приведены основные принципы и стандарты регистрации ЭРГ, рекомендуемые Международным обществом клинических элек- трофизиологов зрения для исследования зрительных функций у пациентов с их различными нарушениями. Предлагаются стандар- ты для пяти основных воспроизведений ЭРГ (рис.5.7): 1) максимальный ответ в темноадаптированном глазу; 2) палочковый ответ в темноадаптированном глазу; 3) колбочковый ответ; 4) осцилляторные биопотенциалы; 5) фликер-ответ, возникает при быстро повторяющемся стимуле (мелькающая ЭРГ) (рис.5.8). Для регистрации общей ЭРГ необходимо использовать ганц- фельд-стимуляцию и равномерное освещение всего поля сетчатки. Отводящие (активные) электроды могут представлять собой кон- тактную линзу с возможно большим открытием оптической зоны роговицы. Поверхность роговицы должна быть защищена не раз- дражающим и не вызывающим аллергию электропроводимым ра- створом, например 0,5% метилцеллюлозой. Кожные электроды и Другие типы корнеальных электродов (крючки, волоски и пр.) ис- пользовать нежелательно, так как в этом случае амплитуды ответов снижаются и их невозможно будет сравнить. Референтный электрод может быть вмонтирован в контактную 147
Рис.5.7. Основные виды ЭРГ в соответствии со стандартами ISCEV. а — максимальный комбинированный ответ в темноадаптированном глазу; б — па- лочковый ответ после темновой адаптации; в — колбочковый ответ на фоновом освещении, подавляющем палочковую активность, после 10 мин предварительной световой адаптации; г — осцилляторные потенциалы (в темноадаптированном гла- зу). Стрелками обозначено время начала стимуляции. линзу со стороны конъюнктивы (биполярный электрод) или исполь- зован как накожный, который помещается на мочку уха, верхний край орбиты. Заземление осуществляется отдельным накожным электродом, как правило, на мочке уха. При этом накожные элек- троды, используемые в качестве референтного электрода или элек- трода для заземления, должны иметь сопротивление 10 кОм или меньше, измеренное при 30—200 Гц. Перед наложением электрода кожу очищают и на нее наносят электропроводную пасту. t Базовая линия в отсутствие световой стимуляции должна быть стабильной, что может быть достигнуто при изготовлении корнеаль- ных и референтных электродов из неполяризующихся материалов. После каждого исследования очень важно обработать электро- ды веществами, предотвращающими передачу инфекционных аген- 148
.цлллмм- Рис. 5.8. Нормальная ЭРГ на белый стимул, мелькающий с разной час- тотой. а — 10 Гц; б — 20 Гц; в — 30 Гц. тов, так как возможен контакт со слезой и капельками крови, по- являющимися при очистке кожи. Длительность стимула должна быть значительно меньше, чем время интеграции сигнала фоторецепторов, т. е. меньше 5 мс. Та- кие короткие по продолжительности вспышки света могут быть получены с помощью газоразрядных трубок, тробоскопов и др. Длина волны стимулирующего света должна быть в пределах видимого спектра (белый свет). Цветные стимулы также могут быть использованы для выделения палочкового и колбочкового ответов, однако исследования такого типа не определены стандартом. Ин- тенсивность стимулирующего света на поверхности ганцфельд-шара 1,5—3,0 кд/м2 (3,43 кд/м2 = 1 фут Лб). Стимул такой величины но- сит название “стандартного”. Фоновое освещение используют для подавления функций па- лочковой системы и выделения функции колбочковой. Освещенность поля должна составлять 17—34 кд/м2 (5—10 фут Лб). Перевод еди- ниц освещенности представлен в табл. 5.1. Цвет фона белый, однако можно использовать и цветной фон (например, желтый). В использу- емых системах стимуляции рекомендуется регулировать интенсив- ность стимула и фонового освещения так, чтобы интенсивность сти- мула могла изменяться в диапазоне по крайней мере 3 лог. ед. либо плавно, либо ступенчато, но не более чем на 0,25 лог. ед. Фоновое освещение должно быть калибровано соответственно уровню интен- сивности стимулирующего света, используемого для “колбочкового 149
Таблица 5.1. Перевод единиц освещенности Единицы освещенности Нит Стильб Апостильб 1 кандела на 1 м2 1 кд/м2 1 10-4 3,14 1 нит (нит) 1 кд/м2 1 104 3,14 1 стильб (сб) 1 кд/см2 104 1 3,14 IO"4 1 апостильб (асб) 1 кд/л см2 0,3183 3,183 • 10 s 1 1 ламберт (Лб) 1 кд/л см2 3,183 103 0,3183 ю-4 1 миллиламберт (мЛб) 1 кд/л см2 3,183 3,183 IO"4 10 1 фут-ламберт (фут-Лб) 1 кд/л фуг 3,426 3,426-10'4 10,764 1 кандела на 1 фут2 1 кд/фут2 10,764 1,0764 IO-3 3,382 10 ответа на единичный стимул”. Желательно, чтобы температура не повышалась при изменении яркости фона. Для оценки фонового освещения можно использовать .интеграционный фотометр, который помещают около глаза. Электронная регистрирующая система должна состоять из уси- лителя и предусилителя с фильтрами 0,3 — 300 Гц. Сопротивление предусилителя должно быть по крайней мере 1 МОм. Пациент дол- жен быть электрически изолирован от усилителя. Рекомендуется максимально расширять зрачок и отмечать его величину, если он максимально не расширен. Продолжительность темновой адаптации должна быть не менее 20 мин для создания стабильных физиологических условий и полу- чения максимального скотопического ответа. Необходимо избегать выполнения флюоресцентной ангиогра- фии и фотографирования глазного дна перед проведением электро- ретинографических исследований. Однако в случае необходимости можно использовать темновую адаптацию в течение часа с после- дующей регистрацией ЭРГ. Предпочтительно первоначально реги- стрировать палочковый ответ в темновой адаптации, перед регис- трацией смешанного колбочкового ответа на более яркие стимулы, с минимальной световой адаптацией и минимальным временем нахождения электрода на роговице. Фиксационная точка должна быть, особенно при использова- нии структурированных стимулов, однако некоторые пациенты ее не видят, в связи с чем обследуемому предлагают смотреть прямо перед собой и глазами не двигать. В строгой фиксации взора нет необходимости при использовании ганцфельд-стимулятора. Максимальный ответ регистрируют при использовании стандарт- ных стимулов в темноадаптированном глазу с интервалом между ними по крайней мере 5—10 с. Этот ответ состоит из комбинации ответов палочковой и колбочковой систем. Полосы пропускания: нижняя 75— 100 Гц на нижнем пределе и 300 Гц и выше на верхнем пределе. 150
Ламберт Миллиламберт Фут-ламберт Кандела на 1 м2 3,14 Ю4 3,14 IO4 3,14 ю-4 1 ю-3 1,0764 КГ3 3,382-Ю"3 0,314 0,314 3,14 • 103 101 103 1 1,0764 3,382 0,2919 0,2919 2,919 • 103 9,29 • IO'2 9,29 • IO3 0,929 1 3,14 9,29 • IO’2 9,29 • IO"2 229 2,957 ♦ IO 2 295,7 • IO"2 0,2957 0,3183 1 Палочковый ответ — это первый сигнал после темновой адапта- ции, так как палочки очень чувствительны к световой адаптации. Слабый белый стимул интенсивностью 2,5 лог. ед. подают на поверх- ность ганцфельд-шара. Минимальный интервал между стимулами 2 с. Возможно использование и синего стимула в этих же условиях. Осцилляторные биопотенциалы регистрируют от темно-адапти- рованного глаза при использовании того же самого стандартного белого стимула, однако применяемые фильтры должны быть от 75 до 100 Гц на нижнем конце и 300 Гц или больше в верхнем диапазоне частот. Осцилляторные потенциалы вариабельны и изменяются пос- ле первой стимуляции, поэтому первый стимул, подаваемый с интер- валом 15 с, не следует учитывать, а усреднение полезного сигнала должно начинаться после второго или следующего стимула. Простой колбочковый ответ на единичный стимул с интервалом 0,5 с регистрируется при светлом фоне, подавляющем палочковую активность, с освещенностью 17—34 кд/м2 (5—10 фут Лб), измерен- ной на поверхности ганцфельд-фона. Рекомендуется высокая осве- щенность фона при высших пределах яркости стимула и слабое ос- вещение фона при ее низшем пределе. Стандартное оборудование должно иметь идентичное соотношение яркости стандартного сти- мула и фона, подавляющего палочковую активность, эквивалент- ное Зкд/м2. Для выделения колбочкового ответа рекомендуется преадаптация в течение 10 мин перед регистрацией ЭРГ, так как в этот период колбочковый ответ может увеличиться. Мелькающий (ритмический) ответ регистрируется с помощью стандартного стимулятора при том же фоновом освещении, подав- ляющем палочковую активность, после регистрации колбочкового ответа на единичный стимул. Запись мелькающей ЭРГ при фоно- вом освещении уменьшает дискомфорт и приводит к стандартиза- ции условий фотопической адаптации. Частота стимула должна быть строго 30 стимулов в 1 с, а первые несколько записей пропускают для стандартизации записи. 151
Рис. 5.9. Нормальные значения общей и ло- кальной ЭРГ. а — нормальная общая ЭРГ на белый стимул (0,3 Дж); б — нормальная локальная ЭРГ на зеле- ный стимул (18°); в — нормальная локальная ЭРГ на красный стимул. Анализ колбочковой, палочковой и максимальной ЭРГ реко- мендуется проводить по амплитуде и времени до пика b-волны от начала стимула; для колбочковой ЭРГ этот анализ проводится как на единичные вспышки, так и на мелькающий стимул в 30 Гц. Со- ответственно существующим стандартам a-волну оценивают от базовой линии до пика, амплитуду b-волны измеряют от пика a-волны до пика b-волны, а время b-волны (implicit time) измеряет- ся от времени вспышки до пика этой волны. Значение для клиники определения времени до пика b-волны ЭРГ очевидно, так как было установлено, что ранним симптомом до начала снижения амплиту- ды b-волны, патологических процессов в фоторецепторах сетчатки является увеличение implicit time. Измерение этого параметра стало возможным только в последнее время, когда для анализа ЭРГ нача- ли использовать компьютеры. Для сравнения пресинаптической активности сетчатки, представ- 152
Таблица 5.2. Нормальное значение клинической ЭРГ на вспышку в зависимости от возраста при монополизмом отведении (LKC, 1996) Возраст, годы 20 30 40 50 60 70 Форма ЭРГ мкВ мс мкВ мс мкВ мс мкВ мс мкВ мс мкВ мс Скотопическая Ь-вол- на ЭРГ 24 дБ Скотопическая Ь-вол- на ЭРГ 0 дБ 185 419 52 13 403 52 141 387 52 119 371 52 97 355 52 75 339 52 Осцилляторный по- тенциал Фотопическая Ь-вол- на ЭРГ (вспышка ПО 102 32 89 92 32 75 82 32 61 72 32 50 62 32 50 52 32 ОдБ) Фотопическая мель- кающая ЭРГ (30 Гц) 70 30 63 30 56 30,5 49 30,5 42 31 35 31 Примечание. Амплитуда ЭРГ в микровольтах; время до пика b — в миллисекундах. ленной a-волной с постсинаптической активностью, представлен- ной b-волной, наряду с оценкой амплитуды и временных парамет- ров ЭРГ используют соотношение амплитуды b/a-волн. В норме b-волна в два раза превышает a-волну при использовании насыща- ющей интенсивности стимулирующего света (максимальная интен- сивность стимулирующего света, при которой ЭРГ достигает пре- дельной величины). При заболеваниях сетчатки сосудистого генеза, сохранности хороидальной циркуляции или воздействии лекарствен- ных препаратов на сетчатку отношение b/a-волны редуцировано. Измерение и описание осцилляторных потенциалов не стандар- тизировано. Их появление зависит от условий стимуляции, адапта- ции и характеристик фильтров усилителя. Однако большинство авторов описывают четыре основных пика, которые можно исполь- зовать в повседневной практике для клинических целей. Усредне- ние может быть применено для выявления очень слабых ответов. Рекомендуется, чтобы все лаборатории разрабатывали нормати- вы ддя каждого используемого ими оборудования и каждого вида ЭРГ (рис. 5.9). На рисунке представлены данные лаборатории клини- ческой физиологии зрения им. С.В.Кравкова МНИИ ГБ им. Гельм- гольца при регистрации общей и локальной ЭРГ с помощью специ- ализированной системы для электрофизиологических исследований Neuropto (фирмы “Medelec”, Англия) и электроретинографа (Науч- но-медицинской фирмы МБН, Россия). Параметры ЭРГ могут изме- няться как в зависимости от типов электродов, так и в зависимости от возраста, поэтому расчет стандартного отклонения нормативов необходимо проводить корректно (табл. 5.2). Все данные о локаль- 153
ных и других нестандартных ответах должны включать пределы нор- мальных показателей. Для того чтобы можно было сравнивать пока- затели, полученные в разных лабораториях мира, предлагается в док- ладах и публикациях представлять ЭРГ с калибровочным сигналом для амплитудных и временных параметров, указывать интенсивность стимула и адаптивного фона (в кд/м2), а также условия адаптации. Показатели приводят в абсолютных величинах. 5.1.5. Роль ЭРГ в диагностике заболеваний сетчатки и зрительного нерва Локализация патологических процессов в зрительной системе, в диа- гностике и дифференциальной диагностике которых используются электрофизиологические методы исследования, разнообразна. При этом выбор метода определяется происхождением биоэлектрической активности в пигментном эпителии, тех или иных слоях и нейронах сетчатки, центральном отделе зрительного анализатора. Локализация заболеваний, при которых проводят электрофи- зиологическое тестирование, может быть следующей: пигментный эпителий сетчатки (ЭОГ, de ЭРГ, с-волна), наружный сегмент фото- рецепторов (ранний, рецепторный потенциал, денситометрия), ре- цепторный слой (а-волна в общей ЭРГ), колбочковая система (фо- топическая ЭРГ, тесты на цветовое зрение, мелькающая ЭРГ), па- лочковая система (палочковая изолированная ЭРГ на слабый голубой или белый стимул ниже колбочкового порога, тесты на темновую адаптацию), средние слои сетчатки, клетки Мюллера (b-волна общей ЭРГ), амакриновые и биполярные клетки (осцилля- торные потенциалы, Р50-компонент паттерн-ЭРГ, порог негатив- ного ответа), слой ганглиозных клеток сетчатки (паттерн ЭРГ), ма- кулярная область (локальная, макулярная ЭРГ), зрительный тракт (зрительные вызванные корковые потенциалы). Снижение b-волны ЭРГ — один из основных характерных элект- роретинографических симптомов при заболеваниях сетчатки различ- ного генеза. Поскольку b-волна отражает активность нейронов второ- го порядка, вполне естественно ожидать изменение формы ЭРГ при локализации патологического процесса во внутреннем ядерном слое сетчатки. При сохранности фоторецепторного слоя, когда амплитуда a-волны хорошо выражена, наблюдается типичное изменение формы биоэлектрического ответа сетчатки, известное как негативизация ЭРГ. Однако не всегда избирательное угнетение b-волны отражает органические нарушения в сетчатке. Это связано с тем, что фоторе- цепторы имеют синаптические окончания не на одной, а на несколь- ких биполярных клетках (за исключением центральных колбочек). Эта структурная конвергенция сигнала является одной из причин пространственной суммации в сетчатке. Вследствие этого наруше- ние процессов пространственной суммации в сетчатке, даже при отсутствии в ней выраженных органических изменений, неизбежно 154
отражается на амплитудных параметрах ЭРГ, что приводит к изме- нению соотношения амплитуд а- и b-волн в общей ЭРГ. В качестве примера рассмотрим наиболее демонстративные нозологические формы заболеваний сетчатки, при которых резуль- таты электроретинографических исследований имеют важное зна- чение в установлении диагноза. При палочковом монохроматизме скотопическая, палочковая ЭРГ нормальной амплитуды, в то время как фотопическая, или колбоч- ковая ЭРГ, а также макулярная ЭРГ отсутствуют. Формы врожденной колбочковой дисфункции и ее психофизиче- ские симптомы описаны ранее (см. главу 3). Диагноз колбочковой дисфункции легко подтверждается при изоляции колбочковой и па- лочковой систем в ЭРГ. Фотопическая ЭРГ, регистрируемая в усло- виях световой адаптации, использование частоты мельканий свето- вого стимула (20—30 Гц) позволяют оценить функциональное со- стояние колбочковой системы. Фотопическая ЭРГ может быть нормальной при изолированном поражении макулярной области, и, наоборот, патологическая фотопическая ЭРГ свидетельствует о большем распространении патологического процесса, чем это вид- но офтальмоскопически, т. е. имеет место панретинальная колбоч- ковая дистрофия или дегенерация. При поздних проявлениях наследственной колбочковой дистро- фии всегда наблюдаются изменения в ЭРГ, выраженные в той или иной степени (от значительных изменений фотопической ЭРГ до нерегистрируемой), тогда как палочковая ЭРГ нормальна или суб- нормальна. У пациентов с колбочковой дисфункцией и макулопати- ей типа “бычий глаз” при достаточно хорошей амплитуде а-волны ЭРГ может быть значительно снижена b-волна ЭРГ [Yokoyama, 1974]. Макулопатия этого типа встречается при различных видах за- болеваний сетчатки, таких как хлорохиновая ретинопатия, колбоч- ковая дистрофия, болезнь Штаргардта, периферическая форма ТРА, нейрональный кероидный липофусциноз и др. Получаемая с помо- щью ЭРГ информация позволяет в разных случаях косвенно судить о характере развивающегося патологического процесса в сетчатке. М. Kato и I. Watanabe (1991) установили, что при макулопатии типа “бычий глаз” степень негативизации ЭРГ коррелирует с уров- нем циклической ГМФ (цГМФ) в плазме. Авторы предположили, что обнаруженное ими селективное угнетение b-волны ЭРГ на оди- ночную вспышку яркого света следует рассматривать как результат аномального метаболизма ц-ГМФ в фоторецепторах. Поскольку известно, что ц-ГМФ играет важную роль не только в зрительной трансдукции, но и в синаптической передаче [Barbehen Е.К. et al., 1988], считается, что у данных больных негативная ЭРГ отражает синаптическую дисфункцию. В то же время существует предположение [Gouras Р. et al., 1993], что при колбочковой дистрофии, характеризуемой супернормаль- 155
1 а б 8 Рис. 5.10. Общая ЭРГ. а — максимальный колбочково-палочковый ответ на белый стимул; б — палочко- вая ЭРГ на голубой стимул в темноадаптированном глазу; в — колбочковая ЭРГ на фоне световой адаптации. 1 — стационарная ночная слепота, 2 — норма, 3 — па- лочковый монохроматизм. ними значениями b-волны, в наружных сегментах фоторецепторов отмечается аномально высокий уровень ц-ГМФ. Аналогичное нарушение передачи информации от фоторецеп- торов к палочковым деполяризующимся биполярам было отмечено при кожной злокачественной меланоме, заболевании, не относящем- ся к ретинальным дистрофиям. Эти данные свидетельствуют о большом разнообразии механизмов, ответственных за потерю зрения у пациентов с дистрофическими забо- леваниями сетчатки, а также о важной роли электроретинографии в выявлении звеньев патогенеза разнообразной ретинальной патологии. Стационарная ночная слепота (гипофункция палочкового аппа- рата, или гемералопия). Современная классификация гемералопии представлена в главе 2. Ранние психофизические данные показали, что имеются две формы врожденной стационарной ночной слепо- ты: одна форма с нормальной колбочковой функцией и другая с некоторым ее снижением, что подтверждено в последнее время элек- трофизиологическими исследованиями. Поэтому классификация врожденных форм стационарной ночной слепоты основана на раз- личиях в ЭРГ. Для одного типа характерна редуцированная ампли- туда фотопического ответа, который не увеличивается в темноте (I тип Nougaret), в другом типе нарушения функций выражаются в отсутствии темновой адаптации, b-волны в общей ЭРГ(рис. 5.10), в связи с чем а-волна выражена больше, чем в норме, при этом фото- пический ответ снижен (II тип Шуберта — Борншейна). В I типе при нормальной кинетике зрительного пигмента изменения в ЭРГ ука- зывали на нарушения в трансмиссии во внутреннем сегменте фото- рецепторов. При II типе с нормальным зрительным пигментом и нормальной a-волной ЭРГ отмечено нарушение нейрональной пе- 156
OD OS a 6 Рис. 5.11. Нерегистрируемая ЭРГ у больного с рецессивно наследуемой формой пигментного ретинита. а — на белый стимул; б — красный стимул. редачи в области биполярных клеток. Электрофизиологические и психофизические данные предполагают наличие первичного дефек- та в интерплексиформных клетках внутреннего ядерного слоя, что подтверждено, с одной стороны, отсутствием структурных наруше- ний в фоторецепторах, а с другой — тем, что нормальный палочко- вый сигнал не достигает биполярных клеток. Работы последних лет показали, что при этом виде заболевания нарушается синаптиче- ская передача на инвертирующем глутаматном синапсе между па- лочками и деполяризующимися биполярными нейронами [Carr R.E., 1992]. При болезни Огуши (врожденная стационарная ночная сле- пота с изменением глазного дна) b-волна ЭРГ отсутствует [HiroseT.,1956], хотя в некоторых работах была показана сохран- ность скотопической функции [Nagata М., 1963]. При использова- нии красного фона низкой интенсивности найден нормальный кол- бочковый ответ, но сниженный по амплитуде и пролонгированный палочковый ответ. Р. Guras (1970) зарегистрировал нормальный скотопический ответ в ЭРГ при этом заболевании на первый сти- мул и исчезновение этого скотопического ответа при последующей стимуляции. В связи с найденной нормальной регенерацией родоп- сина и нормальной его фоточувствительностью было высказано предположение, что это заболевание связано с нарушениями в адап- тивных сетях [CarrR.E., Ripps Н., 1966], а при fundus albipunctata изменение ЭРГ и ЭОГ связывается с замедлением регенерации па- лочкового и колбочкового зрительного пигментов. Врожденная стационарная ночная слепота типа Шуберта — Борншейна (Schu- bert — Bomschein) подразделяется на два подтипа: полный (с мио- пией) и неполный (по Miyake) соответственно степени сохранности палочковой и колбочковой функции в ЭРГ (либо отсутствие ЭРГ, либо частичная ее сохранность; рис 5.10). Тапеторетинальная дистрофия (пигментныйретинит). Класси- ческим патогномоничным признаком этого тяжелого наследствен- ного заболевания, многообразная клиническая картина которого обусловлена мутациями гена родопсина, является отсутствие ЭРГ уже в начальной стадии (рис. 5. 11) [Franceschetti A. et al., 1963; 157
BersonE.L., 1981; Francois J., 1984; Jacobson S.G., 1996]. В самых ранних стадиях дистрофии с доминантной формой наследования ЭРГ может быть субнормальной, что дает возможность разделить колбочковые и палочковые компоненты ЭРГ, изучить эволюцию и локализацию заболевания. При этом отмечено увеличение времени кульминации b-волны, что служит дифференциальным признаком между стационарной ночной слепотой и секторальной формой пиг- ментного резинита, при которых пиковое время в пределах нор- мы. Электрофизиологические изменения при пигментном ретините предшествуют изменениям на глазном дне и другим функциональ- ным находкам. Делаются попытки, по данным ЭРГ, разделить типы наследования при пигментном ретините [Berson E.L., 1981—1991; Apfelstedt-Sylla Е., 1996; Cideciyan A.V., et al., 1996]. Обнаружено, что при доминантной форме с полной пенетрантностью гена Ь-вол- на колбочковой ЭРГ имеет нормальную или несколько сниженную амплитуду с нормальным временем кульминации, в то время как палочковая ЭРГ значительно редуцирована и время ее кульмина- ции увеличено. При доминантном типе с редуцированной пенет- рантностью палочковая и колбочковая ЭРГ редуцированы с про- лонгированным временем кульминации. Митахондриальная форма пигментного ретинита по функциональным симптомам сходна с до- минантной формой. Уже в начальной стадии пигментный ретинит с аутосомно-рецессивным типом наследования и сцепленным с по- лом характеризуются очень слабым колбочковым ответом и значи- тельным увеличением латентного периода b-волны. Если палочко- вый ответ определяется, время кульминации также значительно уве- личено. Весьма важным является обследование родственников больных пигментным ретинитом по восходящей и нисходящей ли- ниям. Снижение скотопической b-волны ЭРГ, пролонгированное время ее кульминации, отсутствие или редуцирование осциллятор- ных потенциалов характерны не только для больных с клинически установленными формами пигментного ретинита, но и для сибсов, гетерозигот, носителей патологического гена пигментного ретини- та (рис.5.12). Изменения ЭРГ, выявленные в раннем детском возра- сте (до 6 лет), могут помочь как в уточнении диагноза и генетиче- ской формы заболевания, так и в выявлении носителей патологи- ческого гена и генетических консультациях. ЭРГ отсутствует при беспигментной и мелкопигментной унилатеральной форме пигмент- ного ретинита. [Francois J., 1984; Marques М. et al., 1988; Lorenz В., Andrassi М.,1996]. При атипичной односторонней форме заболева- ния следует повторить обследование через определенный промежу- ток времени, чтобы установить подлинную унилатеральность. Элек- троретинографические ответы зависят от распространенности па- тологического процесса. Так, ЭРГ имеет субнормальный характер и всегда присутствует при секторальных формах пигментного рети- нита (квадрантных, половинных, центральных и парацентральных). 158
200 мкВ 30 мс Рис. 5.12. ЭРГ у больного пигментным ретинитом и его здоровых ближай- ших родственников. а—нормальная общая ЭРГ у здорового отца; б — субнормальная ЭРГ у клиниче- ски здорового сына (носителя патологического гена); в — отсутствующая ЭРГ у ма- тери, больной пигментным ретинитом. ЭРГ отсутствует при пигментном ретините, который входит в сим- птомокомплекс (также включающий мутацию гена родопсина) не- которых наследственно-атаксических поражениях мозжечка, туго- ухости, синдроме Ушера (Usher), синдроме Муна — Барде — Бидля (Moon — Bardet — Biedl), мукополисахаридозе Хурбера — Хунте- ра — Шеи (Hurber — Hunter — Sheie), некоторых миотонических ди- строфиях. При Retinitis punctata albescens (тяжелая форма) ЭРГ зна- чительно снижена, в то время как при retinitis albipunctatus с геме- ралопией ЭРГ частично сохранена. Поскольку колбочковый зрительный сигнал в сетчатке прохо- дит через on- и off-биополярные клетки, Р.А. Sieving (1993) исполь- зовал для записи фотопической ЭРГ у пациентов с пигментным ретинитом более длительные, чем другие авторы, стимулы (150— 300 мс), что позволило даже с помощью суммарной ЭРГ выявить нарушения в on- и off-путях передачи зрительной информации в сетчатке. Результаты выполненных им исследований показали, что одной из причин ослабления зрения у этих пациентов является па- тологическое прохождение сигнала в проксимальной сетчатке, а фун- кциональный дефект локализован постсинаптически по отношению к колбочковым фоторецепторам. Генетические находки последнего времени, свидетельствующие о мутации родопсина при пигментном ретините аутосомно-доми- нантного типа наследования [DryjaT.P. et al., 1990], позволяют предположить, что при многих дистрофиях сетчатки первичный дефект находится на фоторецепторном уровне. Однако неясно, по- чему в некоторых случаях при палочково-колбочковой дистрофии 159
(традиционно называемой за рубежом “пигментным ретинитом”) снижение b-волны ЭРГ не соответствует достаточно хорошо сохра- нившемуся полю зрения и при этом лишь незначительно повышает- ся порог темновой адаптации. С помощью рефлексоденситофотометрии in vivo было показа- но, что у пациентов с пигментным ретинитом, у которых значи- тельно снижено сумеречное зрение, содержание зрительного пиг- мента родопсина в фоторецепторах достаточно велико [Ripps Н. et al., 1978]. На основании этого сделали вывод о том, что снижение сумеречного зрения обусловлено нарушениями в клеточных элемен- тах, расположенных проксимальнее фоторецепторов [Arden G.B., 1982; Sieving Р.А., 1993]. К редким формам пигментного ретинита с характерными изме- нениями ЭРГ относятся синдром Бассена — Корнцвейга (Bassen — Komzweig), проявляющийся наследственной аР-гипопротеинемией, и болезнь Рефзума (Refsum), характеризующаяся нарушением мета- болизма, выражающимся в аккумуляции экзогенной фитановой (phytanic) кислоты. Выявление этих форм заболевания уже в ран- нем детском возрасте (до 6 лет) с помощью ЭРГ позволит своевре- менно начать раннее корректирующее метаболизм лечение. При смешанной форме колбочково-палочковой дегенерации запись ЭРГ в условиях, позволяющих выделить палочковые и колбочко- вые компоненты, может показать преимущественное поражение тех или других компонентов. Если фотопическая b-волна больше реду- цирована, чем скотопическая b-волна, можно предполагать колбоч- ково-палочковую дисфункцию, если же изменения скотопической ЭРГ выражены в большей степени, то речь идет о палочково-кол- бочковой дисфункции. Близким заболеванием к пигментному ретиниту является атро- фия Гирате (атрофия хороидеи и сетчатки), имеющая аутосомно- рецессивный тип наследования, в основе которого лежит дефект энзима орнитинаминотрансферазы (гиперорнитинемия) [Takki К., 1974]. На глазном дне обширные круговые очаги полной атрофии хороидеи и сетчатки. В ЭРГ обнаруживаются значительные измене- ния уже в раннем детском возрасте от субнормальной до нерегис- трируемой. Время до пика фотопической ЭРГ пролонгировано. ЭОГ также изменяется от субнормальной до значительно субнормаль- ной. Хороидеремия — наследственное заболевание (тип наследствен- ности, сцепленный с полом), характеризуется прогрессивной диф- фузной дегенерацией пигментного эпителия и хороикапилляров и отличается от пигментного ретинита и атрофии гирате не только клинической картиной, которая может быть сходной, но также типом наследования. ЭРГ, если регистрируется, то имеет вид, ха- рактерный для палочково-колбочковой дегенерации. Врожденный амавроз Небера, по данным некоторых авторов, 160
50 мкВ Рис.5.13. ЭРГ при Х-хро- мосомном ювенильном ретиношизисе (больной Ш., 36 лет., vis: OD=0,2; OS=0,3). а — резко субнормальная общая ЭРГ (OD); б — суб- нормальная ЛЭРГ (OD). 30 МС является причиной слепоты у детей в 10—20 % случаев. С рождения нерегистрируемая ЭРГ является патогномоничным диагностическим признаком этого тяжелого заболевания. Ретиношизис. При идиопатической форме Х-хромосомного юве- нильного ретиношизиса ЭРГ помогает в создании нозологической классификации заболевания. Так, патогномоничным признаком X- хромосомного ювенильного ретиношизиса является минус-негатив- ный тип ЭРГ и значительно сниженная локальная ЭРГ (рис.5.13); при гиалоидной форме ретинита типа Вагнера (доминантный тип наследования) ЭРГ имеет субнормальный характер; при гиалоид- ной тапеторетинальной дегенерации типа Фавра — Гольдмана (ре- цессивная форма наследования) и макрофибриллярной гиалоидной дегенерации Фавра (аутосомно-доминантный тип наследования) ЭРГ не регистрируется. Сенильный дегенеративный ретиношизис не имеет типичного изменения ЭРГ. Отслойка сетчатки. При этой патологии ЭРГ всегда снижена, и по степени этого снижения можно судить о давности процесса, его распространенности, прогнозе течения заболевания (рис.5.14). Если площадь отслойки больше 35%, то ЭРГ изменяется значитель- но или не регистрируется. Особый интерес представляет исследова- ние “здоровых” глаз у больных с односторонней отслойкой сетчат- 161
в Рис. 5.14. ЭРГ при отслойке сетчатки (больной А., 50 лет, отслойка сетчат- ки на левом глазу, vis: OS = 0,03; правый глаз здоров, vis OD = 1,0). а — ОП отсутствуют; б — общая ЭРГ субнормальна; в — общая ЭРГ не регистриру- ется. ки, в которых отмечаются витреоретинальные изменения дистро- фического характера на периферии глазного дна. ЭРГ на этих гла- зах может иметь субнормальный характер, что подтверждает нали- чие патологического процесса на периферии. Локальная ЭРГ на таких глазах в пределах нормы, что коррелирует с высокой остро- той зрения. Мало изменяется ЭРГ при локализованной отслойке сетчатки. Функциональные результаты после хирургического лече- ния лучше в тех случаях, когда значения ЭРГ в предоперационном периоде были удовлетворительными. Даже после с успехом прове- денного оперативного вмешательства ЭРГ восстанавливается очень медленно. Острые циркуляторные нарушения в сетчатке. При острой не- проходимости центральной артерии сетчатки вместе с появлением функциональных и клинических симптомов происходят изменения в ЭРГ. При этом b-волна общей ЭРГ практически не регистрирует- ся, так как она генерируется во внутренних слоях сетчатки, крово- снабжение которых нарушено. При острой закупорке центральной вены сетчатки изменения в палочковой ЭРГ предшествуют изменениям в колбочковой ЭРГ: а-волна ЭРГ сохраняется, так как она генерируется фоторецептора- ми, питающимися от хороидеи. При закупорке ветви центральной вены сетчатки ЭРГ носит негативный характер, однако изменения в ЭРГ менее выражены, так как степень изменения b-волны зависит от ишемии внутренних слоев сетчатки (рис. 5.15, 5. 16). В последнее время установлено [Matsui Y., 1994], что именно отношение ампли- туд b/a-волн ЭРГ является индикатором степени ишемизации сет- чатки и прогноза восстановления зрительных функций. При острых 162
OD Рис. 5.15. ЭРГ при тромбозе ветви центральной вены сетчатки (больной Р., 61 года, тромбоз центральной вены сетчатки на правом глазу, vis=0,2; левый глаз — здоров, vis=l,0). OD: а — ОП отсутствуют; б - общая ЭРГ резко субнормальна; OS: в — ОП отсут- ствуют; г — общая ЭРГ в пределах нормы. а б Рис.5 Л 6. Фотопический ответ на вспышку большой длительности у паци- ента с односторонним тромбозом центральной вены сетчатки (выраженная редукция Ь- и d-волн по сравнению с нормой) [Sieving Р.А., 1993]. а — здоровый глаз; б — тромбоз центральной вены сетчатки. 163
тромбозах сосудов сетчатки этому соотношению придается прогно- стическое значение, так как по отношению b/a-волн ЭРГ можно судить о патогенетически различных стадиях острой сосудистой катастрофы (при геморрагической форме тромбоза b/a-волн боль- ше 1, при венозном стазе меньше 1). При незначительных изменени- ях b-волны прогноз лучше, при негативной ЭРГ b-волна ниже изо- динии, прогноз плохой и является фактором риска для образования неоваскулярной мембраны, хотя нормальное соотношение Ь/а-волн не исключает возможность возникновения пролиферативных изме- нений. Хронические циркуляторные нарушения в сетчатке, значительные изменения в хориокапиллярах приводят к снижению ЭРГ, что отра- жает степень метаболических нарушений. Диабетическая ретинопатия. Большое значение имеет ЭРГ в оценке тяжести диабетической ретинопатии, при которой патоло- гический процесс сосудистой системы, сопровождающийся ишеми- ей, приводит к метаболическим изменениям в сетчатке. В клинических и электрофизиологических исследованиях уста- новлено, что в доклинической стадии диабетической ретинопатии, когда лишь при ангиографии можно отметить микроаневризмы со- судов сетчатки, уже имеются изменения осцилляторных потенциа- лов. ЭРГ, как общая, так и локальная, может иметь супернормаль- ный характер, отражая начальные метаболические нарушения в сетчатке. По мере развития клинических признаков заболевания (облитерация сосудов, возникновение геморрагий, ишемических инфарктов, появление хлопковидных пятен и неоваскуляризации, нарушение венозного оттока, наличие липопротеинового экссуда- та) во II и III стадиях заболевания диабетической ретинопатии от- мечаются изменения фотопической и скотопической ЭРГ, выражен- ность которых зависит от патологических изменений на глазном дне. В IV стадии диабетической ретинопатии ЭРГ может не регис- трироваться вследствие функциональной несостоятельности наруж- ных и внутренних слоев сетчатки. Травмы органа зрения. Исследование общей ЭРГ необходимо проводить во всех случаях повреждений глаза, особенно когда глаз- ное дно не видно из-за наличия изменений в роговице, хрусталике, стекловидном теле для оценки функционального состояния сетчат- ки и прогнозирования возможных исходов травм и оперативных вмешательств. ЭРГ необходимо исследовать для оценки функцио- нального состояния сетчатки при субатрофии глазного яблока трав- матического и воспалительного генеза, для решения вопроса о воз- можности хирургического вмешательства. Гемофтальм. Значительные изменения ЭРГ при использовании красного стимула свидетельствуют о тяжелой патологии сетчатки, сопровождающей гемофтальм. В случае наличия инородного тела в глазу именно при анализе 164
ЭРГ обнаруживают или подтверждают первые проявления сидероза или халькоза. Признаки металлической интоксикации определяют достаточно быстро в зависимости от природы инородного тела. При сидерозе первые нарушения биопотенциала сетчатки можно отметить уже через месяц, при халькозе — спустя 2—3 мес. При этом общая ЭРГ сначала супернормальна, что является признаком раздражения нейронов сетчатки, затем b-волна ЭРГ прогрессивно снижается, а а-волна остается увеличенной и ЭРГ носит сначала плюс-, а затем минус-негативный характер. При развитии процесса а-волна также уменьшается и ЭРГ становится резко субнормальной или отсутствует. При негативном характере ЭРГ прогноз сомните- лен, а нерегистрируемая ЭРГ является свидетельством необрати- мых изменений в сетчатке. Исследование ЭРГ при глазном травма- тизме — наиболее точный способ контроля за эффективностью про- водимого консервативного и хирургического лечения. При заболеваниях зрительного нерва ЭРГ, как правило, нормаль- на, что является дифференциально-диагностическим признаком за- болеваний сетчатки и зрительного нерва. Однако отмечаются слу- чаи ретроградного вовлечения ретинальных нейронов в патологи- ческий процесс в сетчатке. Если причиной заболевания зрительного нерва являются биохимические нарушения в организме, ЭРГ может исчезать или значительно редуцироваться. ЭРГ может быть использована при некоторых заболеваниях для определения степени вовлечения сетчатки в патологический про- цесс. К ним относятся системные заболевания с нарушением пита- ния, в частности, обусловленные дефицитом цинка, анемия, хрони- ческий алкоголизм и цирроз печени, диабет, наследственные и врож- денные заболевания детей, кожные болезни, болезнь Рефзума, синдром Бассена — Корнцвейга, нейромускулярные нарушения (ми- тохондриальная миопатия, атаксия Фридрейха, синдром Этона — Ламберта (Eaton — Lambert), миастения gravis, неврологические на- рушения — хорея Хантингтона (Huntington, синдром Лауренса — Муна — Бидля (Laurence — Moon — Biedl), болезнь Паркинсона, синдромы, включающие слабоумие. Симпатическая офтальмия. Изменения ЭРГ информативны для диагностики поражений сетчатки при симпатической офтальмии. Изменения b-волны ЭРГ, ее супернормальный, а затем субнормаль- ный характер предшествуют появлению клинических признаков заболевания на глазном дне. Изменения ЭРГ нарастают по мере развития и генерализации воспалительного процесса. При этом фотопическая, колбочковая, локальная и ритмическая ЭРГ не изме- няются до конечных стадий заболевания. Сетчатка может реагировать также на токсичные вещества и лекарственные препараты [Шамшинова А. М., 1971; Shamshi- nova А. М. et al., 1990]. ЭРГ является индикатором интоксикаций сетчатки, а также побочных действий лекарственных препаратов. 165
ЭРГ изменяется на фоне таких токсичных веществ, как алкоголь, табак, карбон моноксид (пренатальная диагностика), карбон бисульфид (производство вискозы), ртуть, метил, глютамат и др. К лекарственным препаратам, вызывающим побочные действия, от- носятся хинин и его производные, винкристин, этамбутол, феноти- азин, ингибиторы моноаминоксидазы, трициклические антидепрес- санты, бензодиазепин. ЭРГ изменяется до появления клинических признаков дистрофических процессов. Особое внимание привлека- ют препараты, длительно применяемые в клинике, такие, как анти- малярийные (хинин), индометацин, нейролептики фенотиазиново- го ряда, цепарин, которые вызывают необратимые патологические изменения в сетчатке и зрительном нерве. ЭРГ изменяется от супер- нормальной до субнормальной на стадии функциональных обрати- мых нарушений и полностью исчезает при эволюции дистрофиче- ских процессов на глазном дне. В связи с этим исследование ЭРГ в терапевтической, психиатрической и других клиниках целесообраз- но периодически проводить при многолетнем курсовом лечении, по крайней мере 3 раза в год. Хроническая табачная и алкогольная интоксикация вызывает значительные изменения как палочковой, так и колбочковой ЭРГ. Курс лечения, включающий назначение витамина А, приводит к полному восстановлению биопотенциалов сетчатки. * Существует ряд критериев, обусловливающих необходимость проведения электрофизиологических исследований в клинике глаз- ных болезней: 1. Необходимость оценки функционального состояния сетчатки в тех случаях, когда определить зрительные функции обычным методом невозможно, а глазное дно не офтальмоскопируется, при помутнении сред глаза, гемофтальме. Проведение электроретино- графических исследований особенно ценно для решения вопроса о целесообразности хирургического лечения заболевания. 2. Диагностика заболеваний сетчатки, так как в ряде случаев изменения ЭРГ являются патогномоничными симптомами заболева- ния. ( 3. Оценка глубины, распространенности, степени поражения сетчатки и его локализации. 4. Изучение звеньев патогенеза заболеваний сетчатки и зритель- ного нерва. 5. Дифференциальная диагностика заболеваний сетчатки и зри- тельного нерва различного генеза. 6. Диагностика начальных функциональных изменений сетчат- ки, предшествующих клиническим проявлениям заболевания (меди- каментозная интоксикация, диабетическая ретинопатия, сосудистые нарушения и пр.). 7. Необходимость определения прогноза течения патологиче- ского процесса, контроль за его эволюцией. 166
5.2. ЛОКАЛЬНАЯ ЭРГ 5.2.1. Происхождение локальной ЭРГ Если метод общей ЭРГ в настоящее время достаточно унифициро- ван, то единой методики для регистрации локальной ЭРГ пока не существует [Говардовский В.И. и др., 1985; Шамшинова А.М.,1990; Sandberg М.А., 1977; Miyake Y., 1988,1990; Biersdorf W.R.,1990]. Регистрация биопотенциала от макулярной области очень важна для оценки функционального состояния колбочковой системы и диагностики процессов, локализующихся в центральной области сет- чатки. Выделение локального макулярного биопотенциала связано с физиологическими свойствами палочковой и колбочковой систем и условиями регистрации. Очевидно, что величина общей ЭРГ за- висит от количества стимулируемых фоторецепторов. Однако па- тологический процесс, локализующийся в макулярной области, не влияет на величину общей ЭРГ. Это объясняется тем, что колбочки макулярной ЭРГ составляют лишь 10% от общего количества кол- бочек сетчатки и при макулярной дегенерации (дистрофия нейро- нов первого, второго порядка), часто в процесс вовлекаются не все фоторецепторы макулярной области. Кроме того, макулярная деге- нерация нередко ограничена фовеальным рефлексом в 5° зритель- ного угла. Эта область содержит 100 000 колбочек, которые состав- ляют 1,5% всех колбочек сетчатки, поэтому трудно предположить, что изменения в этой области влияют на общую ЭРГ, которая от- ражает функцию как колбочковой, так и палочковой системы всей сетчатки [Шамшинова А.М., 1989, 1990]. При выборе условий регистрации биоэлектрического потенциа- ла важно выделить функцию колбочковой системы в макулярной области. Колбочки чувствительны к длинноволновой части спект- ра, стимулам высокой интенсивности, световой адаптации, способ- ны реагировать на частоту мельканий свыше 20—30 Гц, в то время как палочки чувствительны к коротковолновой части спектра, сти- мулам низкой интенсивности, их чувствительность повышается при темновой адаптации, достигая максимума к 45—60 мин, они не спо- собны отвечать на ритмические стимулы с частотой свыше 20 Гц. 5.2.2. Методы регистрации локальной (макулярной) ЭРГ Для регистрации локального (макулярного) биопотенциала необ- ходимо решить три основные задачи: 1) выделить маленький по величине биопотенциал из фонового шума; 2) нивелировать эффект светорассеяния, всегда возникающий при стимуляции любой обла- сти сетчатки; 3) контролировать фиксацию взора. Метод усреднения позволяет выделить небольшой по величине биопотенциал (меньше 5 мкВ) из шума. Величина ЭРГ зависит от 167
плотности и числа функционирующих колбочек. Нормальный ло- кальный биопотенциал свидетельствует о нормальной функции макулярной области, а снижение макулярной локальной ЭРГ при использовании методов исследования без контроля фиксации взора не является достоверным, так как при смещении взора стимул по- падает в зону доминирования палочковой системы сетчатки. Если учесть, что фотопическая ЭРГ, т.е. электроретинограмма, зарегистрированная на ганцфельд-стимул в фотопических условиях освещения, отражает функцию общего количества функционирую- щих и стимулируемых колбочек, а нормальная острота зрения сви- детельствует о высокой плотности функционирующих колбочек в макулярной области, то очевидно, что определенная связь этих функций существует, хотя биопотенциалы колбочек и острота зре- ния имеют различное происхождение. Известны устройства для локальной световой стимуляции сет- чатки [Sandberg М. А., 1977; Brunette J. R., 1982; Miyake У., 1988, Biersdorf W. R., 1990; 1990]. Некоторые из них позволяют исследо- вателю наблюдать глазное дно испытуемого и подавать световые вспышки, когда “нужный” участок сетчатки ’’смотрит” на источ- ник стимулирующего света. Однако вследствие неконтролируемых движений глаз обследуемого воспроизводимая стимуляция одного и того же участка сетчатки затруднена. Кроме того, для исследова- ния глазного дна необходим яркий источник света, в связи с чем его проведение невозможно в условиях темновой и умеренной све- товой адаптации, а при многократной стимуляции возникает опас- ность повреждающего действия света на сетчатку. Устройство для автоматического контроля за направлением взора, позволяющее подавать световые стимулы в момент, когда испытуемый надежно фиксирует взгляд на небольшом вспомогательном источнике, не может быть использовано при наличии у пациента патологических изменений в макулярной области. Между тем именно в этих случа- ях электроретинографические методы исследования в диагностике заболеваний сетчатки являются особенно важными. Некоторые методы выделения функций колбочковой системы предусматривают использование фонового освещения, которое при определенной яркости подавляет палочковую активность, но при этом снижается и без того небольшой по величине биопотенциал макулярной области. Для выделения колбочковой и палочковой фокальной ЭРГ применяют модификацию ТВ-фундускамеры [Miyake У., Horiguchi М., 1992], в которой контроль за местом сти- муляции на глазном дне осуществляется в инфракрасном свете. Сочетание фонового освещения (2,2 лог. скотопических троландов) для подавления палочковой активности и стимула 5°, 10°, 15° в 3,2 лог. скотопических троландов позволило выделить фокальную макулярную колбочковую ЭРГ (ФМК ЭРГ) после 526 усреднений. Регистрации фокальной макулярной палочковой ЭРГ (ФМП ЭРГ) 168
проводили после 30 мин темновой адаптации на слабом красном фоне белым стимулом в 2,2 лог. ед. с такой же величиной стимула, как для регистрации колбочковой фокальной ЭРГ, после 128 усред- нений. Различная постоянная времени 0,03 и 0,003 была использо- вана для регистрации фокальной ЭРГ и осцилляторных потенциа- лов (ОП) соответственно. На основании результатов исследований, проведенных у боль- ных с пигментным ретинитом, стационарной ночной слепотой, диабетической макулопатией, наследственной макулярной дистро- фией типа Штаргардта, макулярная дистрофия разделена по значе- ниям фокальной макулярной колбочковой и палочковой ЭРГ на колбочко-палочковый и палочко-колбочковый синдромы. Оба ме- тода выявляют патологию, не обнаруживаемую с помощью общей ЭРГ. С помощью компонентного анализа фокальной ЭРГ можно установить локализацию дисфункции в определенных слоях сетчат- ки [Horiguchi М., Miyake У., 1992]. Большой опыт клинических электрофизиологов, накопленный в течение последних 20 лет, позволил сформулировать основные ус- ловия для регистрации локального макулярного биопотенциала сетчатки. Наличие рассеянного света в глазу и физиологические свойства самой сетчатки ограничивают возможность регистрации локальной ЭРГ. Известно, что при регистрации ЭРГ с помощью роговичных электродов макулярная ЭРГ прямо пропорциональна освещенной площади сетчатки. ’’Каждый участок сетчатки с актив- ными нейронами можно рассматривать как генератор внеклеточно- го тока, нагруженный на относительно низкое сопротивление окру- жающих тканей. Падение напряжения на этом сопротивлении, пред- ставляющее собой ЭРГ, пропорционально силе тока, т. е. площади возбужденной части сетчатки” [Говардовский В.И. и др., 1985]. Та- ким образом, световой стимул с угловыми размерами 15°, возбуж- дающий 1,5% площади всей биоэлектрически активной сетчатки (полное поле зрения 160—180°), должен вызывать ЭРГ амплитудой около 1,5% от максимальной, получаемой при засвете всего поля зрения, т. е. 3—5 мкВ. При стимуле 1,5° амплитуда локальной ЭРГ должна быть меньше в 100 раз (меньше 0,05 мкВ). Размер тестиру- емого поля должен быть настолько мал, насколько это возможно для получения надежного ответа, поэтому многие исследователи выбирают для фовеального теста размер 2—5°. По данным ряда авторов, ФМК на меньший стимул лучше кор- релирует с остротой зрения при условии хорошей фиксации взора. В то же время расчеты показывают, что надежно регистрируемая ЭРГ с амплитудой в несколько микровольт (мкВ) может быть полу- чена при любых размерах стимула, если яркость его достаточно высока. Однако для стимула в 5° истинно локальный ответ состав- ляет не более 15%, а для стимула 1° — менее 1% от регистрируемо- го. Остальные 85—99% генерируются всей сетчаткой. Удовлетвори- 169
тельная степень локальности (70% локального ответа) может быть получена только для стимулов умеренной интенсивности, величи- ной не менее 10—15°. При попытке повысить амплитуду ответа путем дальнейшего увеличения яркости вспышки локальность бу- дет потеряна. При правильном выборе яркости стимула минималь- ный размер области на сетчатке, от которой можно отвести локаль- ную ЭРГ, определяется возможностями регистрации малых отве- тов. ЭРГ с амплитудой 5 мкВ, условно принятая нами в качестве пороговой, уже находится на уровне шума, который даже в хоро- ших условиях регистрации составляет примерно ту же величину. В связи с этим для получения удовлетворительного отношения сиг- нала к шуму приходится накапливать ответы на 25—500 вспышек, т. е. использовать метод усреднения. Положение резко ухудшается при дальнейшем уменьшении угловых размеров стимула. Посколь- ку амплитуда локального ответа обратно пропорциональна квад- рату углового размера стимула, отношение сигнал — шум растет как корень квадратный из числа накоплений; необходимое число накоплений обратно пропорционально четвертой степени углового размера стимула, поэтому стимул в 5° требует 2—4 тыс. накопле- ний, что находится за пределами допустимой длительности иссле- дования. При регистрации локальной ЭРГ у человека необходимо учиты- вать неравномерное распределение колбочек в сетчатке, поэтому ЭРГ, регистрируемая в условиях, подавляющих палочковую актив- ность с учетом соответствующих описанных выше физиологичес- ких свойств колбочковой и палочковой систем, будет генерироваться главным образом центральной, богатой колбочками, областью сет- чатки. Вклад периферических отделов сетчатки, где доминируют палочковые компоненты, относительно мал, в связи с этим относи- тельная локальность макулярной ЭРГ автоматически обеспечива- ется неоднородностью свойств сетчатки. Итак, использование красного, длиноволнового стимула в 5 раз Таблица 5.3. Средние значения общей и локальной ЭРГ, полученные с помощью специализированной электрофизиологической системы «Nueropta» фирмы «Medelec», Англия [Шамшинова А. М., 1989] Значение ЭРГ а-Волна Ь-Волна амплитуда, мкВ время, мс амплитуда, мкВ время, мс Общая ЭРГ для ин- тенсивности сти- мула Q3 Дж 96±1,3 20±0,4 310±6,9 43±0,7 Локальная ЭРГ 18°: красный стимул зеленый стимул 4,9±0,4 7,8±1,6 28±0,5 32,5±0,9 14,4±ЦЗ 6Qtl4,5 53±0,5 78,7±3,4 170
Рис. 5.17. Электрод-присоска для регистрации общей и локальной ЭРГ [Шамшинова А.М., 1989). ярче полунасыщающей яркости длительностью Юме позволяет выделить в макулярной области ответ преимущественно колбочко- вой системы. Применение зеленого стимула в тех же условиях, урав- ненного с красным стимулом по яркости, выделяет функцию кол- бочковой и палочковой систем в стимулируемой области. Чувстви- тельность палочковой системы к зеленому стимулу определяется спектром поглощения родопсина. Средние значения макулярной ЭРГ на красный и зеленый сти- мулы в норме представлены в табл. 5.3. Имеется прямая корреляционная связь ЛЭРГ с остротой зрения (коэффициент корреляции 1,0, коэффициент регрессии 0,5). Очевидно, что центральные и периферические колбочки различ- ны по своим функциональным свойствам. Колбочки макулярной области имеют более пролонгированный ответ, чем перифериче- ские. Способ локальной ЭРГ, предложенный в лаборатории клини- ческойфизиологии зрения С.В.Кравкова, обеспечивает возможность электроретинографического исследования макулярной области для диагностики локальных поражений, сопровождающихся нарушени- ем фиксации взора, при использовании источника локальной свето- вой стимуляции (светодиод), установленном непосредственно на электроде-присоске с вмонтированной оптической системой, кото- рая вместе с оптической системой глаза создает неподвижное изоб- ражение источника света на центральной области сетчатки (рис.5.17). Так как при всех движениях глаза присоска передвигается вместе с ним, изображение источника всегда попадает на одно и то же место 171
A- A* A* A*- W- л- Рис. 5.18. Мультифокальная запись ЭРГ [Sutter Е.Е., 1985]. Топография биоэлектрической активности сетчатки в норме (vis= 1,0) и трехмерное представление плотности ответа стимулируемой области. сетчатки. Этим обеспечивается многократная воспроизводимость стимуляции, заданной в макулярной области без необходимости контроля фиксации взора. Использование светодиода с двумя цве- тами 660 и 550 нм позволяет изучать функцию колбочковой и па- лочковой систем в макулярной области (зона раздражения 18°). Исследование колбочковой функции макулярной области дополня- ет традиционный метод регистрации общей ЭРГ. Предложенная к использованию конструкция электрода-присос- ки, ее форма, величина, комфортность, атравматичность, быстрота и надежность фиксации на глазном яблоке позволяют использовать электрод одного диаметра и применять его для регистрации ЭРГ у взрослых и детей, нежность крепления — при свежих проникающих ранениях для характеристики функций сетчатой оболочки, при клинической необходимости и выборе тактики вмешательства. С помощью электрода-присоски возможна регистрация как ган- цфельд, так и макулярной локальной ЭРГ при нистагме, когда не- произвольные движения глаза мешают фиксации взора. Вмонтиро- 172
1 мкВ 200 мс Рис. 5.19. Мультифокальная запись ЭРГ. Топография биоэлектрической активности сетчатки в центральном поле зрения ( 23°) у пациента с дист- рофией макулярной области, связанной с возрастом (vis = 0,2); трехмерное представление плотности ответа стимулируемой области. ванная оптическая система и соответствующий расчет фокусных расстояний позволяют подавать стимул на макулярную область размером 10—20°, различной длины волны 660 и 560 нм, длитель- ности (10—200 мс) от светодиода с минимальным оптическим иска- жением. Плотность контакта с лимбом роговицы обусловливает минимальное сопротивление до 0—8 кОм с минимальной потерей информации. В светодиодном стимуляторе заложены широкие воз- можности регулировки интенсивности, частоты, длительности ло- кального стимула для макулярной области. Последним достижением клинической электроретинографии является мультифокальное топографическое исследование биоэлек- трической активности зрительных путей, идентификация специфи- ческих источников ЭРГ и ЗВКП [Sutter Е.Е., 1992]. Метод позволя- ет проводить топографический анализ зрительного поля и изучать нелинейные ответы, связанные с адаптивными механизмами зри- тельных путей, и изолировать биоэлектрические ответы от наруж- ных и внутренних слоев сетчатки. 173
Для этих целей используют мультифокальную ЭРГ-систему (’’VERIS” фирма ’’Тотеу”, Япония), которая позволяет проводить стимуляцию сетчатки специальными, сдвоенными стимулами гек- согональной формы (61 элемент), предъявляемыми псевдослучай- ным образом виртуально бесконечное число раз с частотой 75 Гц от CRT-монитора. Для регистрации ЭРГ используются электроды типа крючков, волосков, электроды Буриана — Алена (Burian — Allen) с прозрачной передней поверхностью, не искажающие изображение стимула. Перекрывая область сетчатки в 23°, паттерн-элемент сти- мула увеличивается от центра к периферии соответственно разме- рам рецептивных полей сетчатки. Локализация ответа соответству- ет каждому гексагональному элементу, и топография ЭРГ пред- ставляется на дисплее компьютера. При использовании системы анализа multi-input, метода кросскорреляции, оценивается плотность распределения биоэлектрической активности сетчатки в каждой стимулируемой области при регистрации ЭРГ и ЗВКП (рис. 5.18), которая представляется в виде цветных карт и трехмерных графи- ков. Пик амплитуды в норме доминирует в центре диаграммы и отсутствует при дистрофических изменениях в макулярной области (рис.5.19). По мнению авторов, пространственное распределение патологических биоэлектрических ответов на диаграмме соответ- ствует области дистрофических очагов, найденных офтальмоскопи- чески или периметрически. 5.2.3. Локальная ЭРГ в диагностике заболеваний макулярной области сетчатки В зависимости от патогенетических механизмов заболевания и ло- кализации патологического процесса в различных структурах сет- чатки общая и локальная ЭРГ будут изменяться по-разному. При этом необходимо учитывать как амплитуду а- и b-волн, так и вре- менные параметры: время до пика a-волны, до пика b-волны и кинетику биопотенциала, время от пика a-волны до пика Ь-волны. При пигментном ретините отсутствие общей ЭРГ при рецессив- ной форме и резкое снижение общей ЭРГ(микро-ЭРГ) при доми- нантной форме наследования являются патогномоничными призна- ками заболевания. Однако острота зрения у этой категории боль- ных, несмотря на концентрическое сужение полей зрения, может оставаться достаточно высокой. Развитие изменений в макулярной области при пигментном ретините коррелирует с остротой зрения и может сопровождаться нормальной, субнормальной, резко субнор- мальной и отсутствующей локальной ЭРГ (рис. 5.20), которая име- ет определенную связь с регистрируемой микро-ЭРГ, отражающей при пигментом ретините функцию сохранившейся колбочковой си- стемы. Достоверной разницы между ЛЭРГ на красный и зеленый стимул при концентрическом до 10—20° сужении поля зрения при 174
Рис. 5.20. Общая и ло- кальная, макулярная, ЭРГ при пигментном ретини- те (больной X., 35 лет, OU: vis OD = 0,6; поле зрения концентрически сужено до 30°). а — субнормальная общая ЭРГ; б — субнормальная ЛЭРГ на зеленый стимул; в — субнормальная локаль- ная ЭРГ на красный стимул. пигментном ретините нет, что говорит об участии в ЭРГ колбочко- вой системы сетчатки центральной области. Можно представить пигментный ретинит как модель колбочковой функции при сохран- ности остроты зрения, в которой равенство биоэлектрических от- ветов на красный и зеленый стимул в одинаковых условиях регис- трации подтверждает патогенетическое звено преимущественного поражения палочкового аппарата сетчатки. Данные ЛЭРГ, которая в той или иной степени всегда регистрируется при пигментном ре- тините, могут служить прогностическим тестом эволюции патоло- гического процесса. Наследственные юношеские макулярные дистрофии сетчатки часто представляют трудности для дифференциальной диагно- стики. Наиболее часто встречается и лучше других изучена макулярная дегенерация — тип Штаргардта, наследуемая по рецессивному типу. 175
Рис. 5.21. Общая, ло- кальная, макулярная, ЭРГ при дисциформной макулярной дистрофии типа Кунта — Юниуса (больной П., 70 лет, vis: OD == 0,8; OS = 0,1, в поле зрения центральные ско- томы разной степени вы- раженности). а — ЛЭРГ в норме; б — ЛЭРГ субнормальна; в — ЛЭРГ практически отсут- ствует. Благодаря электроретинографическим исследованиям можно выде- лить чисто центральную форму поражения глаз, при которой ган- цфельд ЭРГ имеет нормальную амплитуду, а снижаются в первую очередь локальный, макулярный, биопотенциал и фотопическая ЭРГ. По мере прогрессирования процесса ЛЭРГ закономерно сни- жается до полного исчезновения. При смешанной дистрофии кол- бочек наблюдают изменения как локальной, так и скотопической ЭРГ. Болезнь Штаргардта может сочетаться с fundus flavimaculatus, а также с тапеторетинальной дистрофией, проявляющейся в класси- ческой и атипичной форме. В этом случае скотопическая, фотопи- ческая и локальная ЭРГ имеют патологический характер. Уже в начальных стадиях Х-хромосомного ювенильного ретино- шизиса в отличие от дистрофии типа Штаргардта общая ЭРГ все- гда значительно снижена, резко субнормального характера, изме- нения в ЛЭРГ также более выражены. При вителиформной дистрофии типа Беста общая и локальная 176
Рис.5.22. ЭРГ при нистаг- ме (больной Р., 10 лет, с врожденным нистагмом, альбинизмом, гипоплазией макулярной области, vis: OD = 0,4; OS = 0,5). а — общая ЭРГ нормальна (OD так же, как на OS); б — ЛЭРГ супернормальна; в — ЛЭРГ нормальна. ЭРГ в пределах нормы, что подтверждает интактность нейронов 1 — 2-го порядка макулярной области на первых этапах заболева- ния. ЛЭРГ при хороиретинальной дистрофии, связанной с возрастом, может служить прогностическим критерием эволюции заболевания, так как в начальной стадии процесса при друзах макулярной обла- сти локальный потенциал не изменен (рис.5.21). По мере развития заболевания, появления отслойки пигментного эпителия в макуле, фиброзных и экссудативных изменений в сетчатке вместе со сниже- нием остроты зрения нарушается электрогёнез в макулярной обла- сти, что свидетельствует о вовлечении в патологический процесс фоторецепторов, а также слоя биполяров. При связанной с возра- стом хороиретинальной дистрофии чаще отмечают нормальные по- казатели общей ЭРГ, однако возможны ее изменения, являющиеся 177
результатом более генерализованных изменений в сетчатке, чем те, которые выявляют офтальмоскопически. Значительная вариабель- ность локальной ЭРГ (от нормальных значений до отсутствую- щей) — результат различного электрогенеза в разных стадиях хо- роиретинальной дистрофии, связанной с возрастом. При вторичных изменениях в макулярной области ЛЭРГ играет важную дифференциально-диагностическую роль. Так, сопоставле- ние данных ЛЭРГ со световой чувствительностью глаза в поле зре- ния, статической периметрией позволяет уточнить уровень пораже- ния: нормальные показатели ЛЭРГ и наличие центральной ското- мы в поле зрения — признак патологического процесса в зрительном нерве или вторичности дистрофических изменений в макуле; суб- нормальный характер ЛЭРГ при наличии центральной скотомы в поле зрения — свидетельство локализации патологического процесса в первом-втором нейронах макулярной области. Супернормальные значения ЛЭРГ при наличии центральной скотомы возможны из-за изменения тормозного влияния подкорковых структур при пораже- нии центробежных волокон зрительного нерва. Еще в 1990 г. утверждали, что запись ЛЭРГ при нистагме не- возможна из-за движения глазных яблок, отсутствия фиксации взо- ра. Представленный метод регистрации ЛЭРГ позволяет регистри- ровать макулярный биопотенциал у больных с нистагмом (рис.5.22). Наличие или отсутствие изменений в сетчатке и зрительном нерве, выявленные с помощью электрофизиологических методов исследо- вания, позволяет дифференцировать нистагм центрального или периферического происхождения, а выраженная асимметрия общей или ЛЭРГ свидетельствует о различном функциональном состоя- нии сетчатки, ее макулярной области, а также зрительного нерва в исследуемых глазах. 5.3. ПАТТЕРН-ЭРГ 5.3.1. Происхождение паттерн-ЭРГ Другая форма электроретинограммы — паттерн-ЭРГ, ретинальный биопотенциал, который является ответом, вызываемым паттерн- стимулом (ПЭРГ) в виде полосчатого или шахматного поля при временном его изменении и постоянной общей освещенности. ПЭРГ чаще всего регистрируется при реверсивных изменениях ’’шахмат- ных” паттернов и имеет очень маленький сигнал (0,5—8 мкВ), зави- сящий от характера стимула, поэтому регистрация ПЭРГ техниче- ски более сложна, чем обычной ЭРГ [Berninger Т., Arden В., 1988— 1991]. Предложенная L.A.Riggs в 60-х годах ПЭРГ нашла примене- ние в диагностике заболеваний, при которых поражен третий 178
нейрон сетчатки. ПЭРГ имеет несколько иное происхождение по сравнению с ЛЭРГ, поскольку всегда снижается при заболеваниях зрительного нерва, ретробульбарном неврите, травматическом раз- рыве зрительного нерва, его атрофии, токсической амблиопии, в то время как общая ЭРГ на вспышку света остается нормаль- ной. Происхождение ПЭРГ дискутируется в литературе. Результаты многочисленных экспериментальных, морфологических и электрон- но-микроскопических исследований свидетельствуют, что ПЭРГ генерируется не только ганглиозными клетками, часть ПЭРГ, в основном позитивный компонент, вызывается другими структура- ми сетчатки. Дискриминация пространственного контраста пред- ставлена в большей степени в ПЭРГ, чем в общей ЭРГ на вспы- шечный стимул. Хотя первый этап пространственной дискримина- ции контраста происходит уже на уровне биполярных клеток, она более четко представлена на уровне on- и off-ганглиозных клеток сетчатки, выделяемых по их способности реагировать на стимулы, более или менее яркие, чем фон. Эта деполяризация и гиперполя- ризация биполяров, on- и off-ганглиозных клеток проявляется именно при чередовании предъявления черных и белых клеток паттерна в виде шаматного поля или решетки. Аналогичная реак- ция наблюдается в наружных коленчатых телах и зрительной коре. Нейроны зрительной коры, которые более чувствительны к стиму- лам определенной ориентации (горизонтальным или вертикальным), дают максимально выраженный ответ на паттерн в виде шахмат- ного поля. Высказано также предположение, что ПЭРГ включает в себя on- и off-ответ фоторецепторов при их локальной стимуля- ции [Ikeda Н., 1987]. Параметры стимулов и ПЭРГ. Клинически доказано, что ПЭРГ отражает активность внутренних слоев сетчатки. Количественная зависимость между ПЭРГ и активностью внутренних слоев сетчат- ки устанавливается соотношением размеров элементов паттерна и амплитудой ответа. Ганглиозные клетки, как известно, реагируют на соответствующие размеры паттерна, так как имеют концентри- ческие рецептивные поля, центр и периферия которых находятся в антагонистических отношениях. Если центр рецептивного поля пе- рекрыт темной ячейкой паттерна, то в этом случае наиболее веро- ятно, что периферия рецептивного поля освещена. При этом клет- ки, имеющие on-центр, в процессе реверсии паттерна, после макси- мального торможения, будут возбуждаться. При увеличении или уменьшении величины паттерна заметного изменения возбуждения не происходит, так как центр и периферия стимулируются частично светлыми или темными областями. Таким образом, при реверсив- ном паттерне эффективность стимуляции меньше оптимальной. Данное положение меняется с изменением размеров рецептивных полей от центра к периферии. При этом нужно принимать во вни- 179
мание, что биполярные клетки организованы по принципу центр — периферия, как и большинство ганглиозных клеток, а последние воспринимают контраст между центром и периферией в отличие от фоторецепторов, реагирующих просто на освещение. Контраст пред- ставляется, как C=(Lmax— Lmin)/(Lmax+Lmiii), и в большинстве гангли- озных клеток сетчатки черно-белая граница вызывает удлиненную реакцию (см.главу 2). Это изменение (реверс) паттерна, который является причиной временных изменений контраста, и является более мощным стимулом по сравнению с вспышкой света. Таким обра- зом, ПЭРГ отличается от общей ЭРГ тем, что отражает реакцию на контраст, а не на освещение. Экспериментально была выявлена связь между амплитудой ПЭРГ и размером паттерна. Структуры, продуцирующие ПЭРГ, зависят от пространственной настройки (spatial tuning) и величины решетки или шахматного элемента, что определяется понятием ’’пространственная частота”, которая измеряется в циклах на гра- дус зрительного угла. Установлено, что реверсивный паттерн, со- провождаемый изменениями освещенности, вызывает малые сигна- лы, которые содержат все обычные компоненты ЭРГ, но другого происхождения [Spekreijse Н. et al., 1973; Sokol S. et al., 1983]. Пер- вые количественные измерения ПЭРГ с использованием тонкой техники показали, что амплитуда ПЭРГ не зависит от контраста в отличие от зрительных вызванных кортикальных потенциалов. Последующие работы [Riemslag, 1983, 1985; Arden G. В., Vae- gan P. P. T., 1983; Baker H.D., 1984] подтвердили некоторые резуль- таты H. Spekriejse с соавт. и показали, что если сетчатка стиму- лируется стандартными световыми решетками с появлением и ис- чезновением паттерна, при которых меняется освещенность, результирующей ответа не может быть только ПЭРГ, а оптималь- ный размер ячеек, который вызывает ответ большей амплитуды, можно установить лишь для рецептивных полей фовеа. Зависимость ПЭРГ от пространственной частоты была показа- на для негативного компонента ПЭРГ [Odom J. et al., 1983, 1986; Berninger T.A., 1988; Korth M., 1989], что и определило противоре- чивость данных литературы [OdomJ., 1982; Baker Н. D., 1983; Sokol S., 1983]. Большинству исследователей связь позитивного ком- понента ПЭРГ с пространственной частотой установить не уда- лось. Взаимосвязь между амплитудой ПЭРГ, размером паттерна и контрастом трудно объяснима на основе только того факта, что локальные области сетчатки отвечают независимо друг от друга. Не исключено, что латеральные взаимодействия модифицируют ответ наружных слоев сетчатки при изменении стимулирующего света [Baker H.D., 1984; Korth М., 1983; Veagan Р.Р.Т., 1987]. N. Drasdo и D. A. Thompson (1992) рассчитали изменение осве- щения в сетчатке в связи с каждым воздействием паттерна и опре- 180
делили соотношение амплитуды и пространственной частоты для маленького диска, включающего фовеа, и серии концентрических колец. При этом они предположили, что большие паттерн-элемен- ты, каждый из которых покрывает область исследования, могут вы- зывать ЭРГ за счет изменений освещенности — “ответ ретинальной освещенности”. При маленьком размере паттерна контрастирую- щий край на сетчатке является причиной дополнительного ответа, называемого “паттерн-специфическим ответом”. Однако, посколь- ку на границе при переходе светлого квадрата в темный и наоборот изменение ретинального освещения не так велико для маленьких паттернов, как для больших, “ответ ретинальной освещенности” уменьшается. Так же редуцируется “паттерн-специфический ответ” со снижением контраста. Результирующая амплитуда “паттерн-спе- цифического ответа” может быть скорректирована для сниженного контраста. Таким образом, амплитуда ПЭРГ зависит от пространственной частоты паттерна, стимулируемой области сетчатки, а так же от позитивности или негативности компонентов ПЭРГ. Максималь- ная амплитуда “паттерн-специфического ответа” достигается как с увеличением высоких пространственных частот, так и с перемеще- нием исследуемой области в сторону фовеа. При этом “ответ рети- нальной освещенности” может быть больше при увеличении усред- ненной освещенности. Отмечена взаимосвязь между относительным объемом слоев сетчатки и амплитудой различных компонентов ПЭРГ: в перифери- ческой сетчатке больше “ответ ретинальной освещенности”, проис- ходящий от наружных слоев сетчатки, в то время как в экстрафо- веальной области, в которой увеличен плексиформный слой и слой ганглиозных клеток, больше “паттерн-специфический ответ” [Steinberg R. Н., 1970; Sieving Р. А., 1984, 1987]. 5.3.2. Методологические основы регистрации паттерн-ЭРГ (рекомендации ISCEV) Методики регистрации ПЭРГ, приводимые различными авторами, очень разнообразны как по технике, так и по способам регистра- ции. Стандарты для ПЭРГ, как и для общей ЭРГ, основываются на современных знаниях и опыте множества экспериментальных офтальмологических и электрофизиологических лабораторий ми- ра. Общие принципы для исследования детей и взрослых одина- ковы. Обозначение волн ПЭРГ. Форма ПЭРГ зависит от пространственной частоты стимула. Выделяют два вида ПЭРГ в зависимости от частоты реверсии паттерна (рис. 5.23). При частоте стимула 1—3 Гц регистрируется “преходящая, скоротечная” (transient) ПЭРГ. При более высоких пространственных частотах, 181
б Рис. 5.23. ПЭРГ в нор- ме. а — ПЭРГ быстрая, фа- зическая (transient), Np Рр N2— ее компоненты; б — ПЭ^Г устойчивого состо- яния (steady-state). около 6—8 Гц, последовательно записываются волны одна за дру- гой — ПЭРГ устойчивого состояния (steady-state), при которой фор- ма волны синусоидальная, так что для определения амплитуды и фазы относительно стимула используют анализ Фурье. ПЭРГ имеет первый негативный компонент, приблизительно на 35 мс (N35), сле- дующий более поздний и длительный позитивный компонент на 45—60 мс (Р50), за этой позитивной частью ПЭРГ следует большой негативный компонент на 90—100 мс (N95). Для transient ПЭРГ ам- плитуду измеряют от пика N35 до пика Р50, амплитуду пика N95 от пика Р50 до основания N95. Измерение латентного периода проводят от начала стимула до пика компонента. В случае мышечной актив- ности и при других артефактах, изменяющих форму ПЭРГ, невоз- можно выделение ее компонентов. Электроды. Для регистрации ПЭРГ используют тонкие во- локна или крючки, закладываемые за нижнее веко, не искажающие сигнал, которые можно применять без анестезии. В связи с этим не рекомендуется использовать контактные линзы и корнеальные элек- троды. Крючковидные электроды необходимо устанавливать точ- но по центру зрачка, чтобы свести к минимуму их смещение при моргании. Референтный электрод помещают на ипсилатеральной 182
стороне наружной спайки. Установка электродов на мастоидаль- ный отросток, ухо или лоб может привести к искажению сигнала ПЭРГ. Если производят монокулярную регистрацию ПЭРГ, то корнеальный электрод на закрытом глазу можно использовать как референтный. Накожный электрод после предварительной очистки кожи помещают на лоб и заземляют. Сопротивление между рефе- рентным и земляным электродами не должно превышать 5 кОм после установки их на пациента. Параметры стимула. Стандарты предлагают общие по- ложения по использованию параметров стимулов для регистрации ПЭРГ. Однако лаборатории могут выбирать те или иные условия или параметры стимулов, отличающиеся от описанных в соответ- ствии с техническими возможностями и задачами исследования. Ре- комендуется использовать черно-белые реверсирующие квадраты с общим размером поля стимуляции 10—16° и размером каждого квад- рата около 40'. Контраст между черными и белыми квадратами должен быть максимальным (но не менее 80%). Освещенность. ПЭРГ трудно воспроизвести при низкой освещенности, поэтому рекомендуется уровень фотопической осве- щенности белых ячеек 80 кд/м2. В процессе реверсии квадратов общая освещенность экрана не меняется. Фоновое освещение должно быть слабым или обычным комнатным и не влиять на освещенность Экрана, при этом в поле зрения обследуемого не должно быть ярких источников света. Transient ПЭРГ. Выделение Р50- и М95-компонентов может быть полезным в оценке динамики заболеваний зрительного нерва и макулярной области. Steady-state ПЭРГ используют при глаукоме для оценки функционального состояния ганглиозного слоя сетчат- ки. Однако необходимо помнить, что данный тип записи применя- ют для измерения амплитуды и фазы 2-й гармоники с помощью анализа Фурье, поэтому не рекомендуется производить эту запись без соответствующих инструментов для подобного анализа. Часто- та реверсий, рекомендуемая для регистрации transient ПЭРГ 2— 6 реверсий в 1 с (1—3 Гц), для устойчивой steady-state ПЭРГ —16 ре- версий в 1 с (8 Гц). Электронная система записи Необходимо ис- пользовать предусилитель и усилитель с полосой пропускания от 1 до 100 Гц, с входным импедансом усилителя не менее 10 МОм. Си- стема должна быть изолирована от пациента. Использование сете- вых фильтров не рекомендуется. В связи с тем, что ПЭРГ имеет маленькую амплитуду, необходимо усреднение сигналов. Для transient ПЭРГ анализируемый период должен составлять не менее 150 мс. Для проведения анализа Фурье steady-state ПЭРГ период анали- за должен быть больше стимульного интервала. Удаление артефак- тов (не более 100 мкВ) осуществляется программным методом, чаще 183
всего автоматически. Дисплейные системы должны иметь адекват- ное разрешение для точного представления характеристик сигна- лов маленькой амплитуды. Клинический протокол. ПЭРГ регистрируют без рас- ширения зрачков для сохранения аккомодации. Точка фиксации рас- полагается в центре экрана. При плохой фиксации пациенту дают установку смотреть в центр экрана или через него. Зрение корриги- руют. Запись ПЭРГ можно проводить как монокулярно, так и биноку- лярно. Бинокулярная запись ПЭРГ как более стабильная рекомен- дуется в качестве “базовой ПЭРГ” во всех случаях асимметричного снижения зрения. Монокулярную стимуляцию применяют при од- новременной записи ПЭРГ и ЗВКП. Усреднение (не менее 150 отве- тов) ПЭРГ необходимо производить до получения стабильной фор- мы волны. Заключение по результатам исследования включает ам- плитуду пиков Р50 и N95, латентный период Р50 и нормативы лаборатории. При регистрации steady-state ПЭРГ записывают амп- литуду и фазу второй гармоники. Факторы, влияющие на ПЭРГ. Величина зрачка существенно не влияет на позитивный компонент паттерн-ЭРГ, од- нако при миозе негативный компонент N95 редуцируется и увеличи- вается время латентности компонентов Р50 и N95. Этот факт важно учитывать в связи с необходимостью сохранения аккомодации при исследовании больных глаукомой. ПЭРГ очень чувствительна к де- фокусировке паттерна: уже при 0,5 дптр. отмечено снижение ПЭРГ на 50%. Анализ ПЭРГ. В зависимости от вида предъявляемого паттерн-стимула измеряют амплитуду одного или двух пиков. Если регистрируется transient ПЭРГ, то первый позитивный пик возни- кает на 50 мс и его измеряют от базовой линии или раннего нега- тивного отклонения (иногда на 35 мс). Следующая негативная вол- на N95 может быть измерена от базовой линии или пика Р50. Если увеличивать частоту стимулов или имеется синусоидальная вре- менная модуляция, то ближайшая синусоида steady-state ПЭРГ может быть измерена от пика до пика как амплитуда второй гар- моники ответа. Латентность ПЭРГ постоянна и редко изменяется при заболева- ниях. Однако мнения ученых по этому вопросу различны, если одни не находили изменений латентности пика Р50 при заболеваниях зри- тельного нерва, отслойке сетчатки, ретинопатии воспалительной природы, тромбозе ветви центральной вены сетчатки, то другие отмечали значительное увеличение времени латентности этого пика у пациентов с глазной гипертензией и глаукомой. Амплитуда ПЭРГ значительно уменьшается у пожилых пациен- тов, что объясняется уменьшением числа ганглиозных клеток в сет- чатке (связанная с возрастом редукция ПЭРГ). 184
Цвет и ПЭРГ. В последние годы сформировалась концепция существования параллельных зрительных путей на основании зна- ний о сложном, слоистом строении наружных коленчатых тел: пар- во- и магноцеллюлярные пути. Магноцеллюлярные пути отходят от а-ганглиозных клеток, которые слабо чувствительны к цвету, но очень чувствительны к движению, мельканиям и ахроматическому пространственному контрасту. Парвоцеллюлярная система идет от b-ганглиозных клеток, которые кодируют цвет и имеют высокую пространственную разрешающую способность, слабую чувствитель- ность к движению и ахроматическому пространственному контра- сту. В связи с этим идеальным стимулом для магноцеллюлярной системы являются черно-белые паттерны или полосы, представляе- мые в реверсивной ’’моде”, а для парвоцеллюлярной системы — цве- товые контрастные полосы, в которых все цвета одной яркости. Th.Beminger и B.Adler(1992) зарегистрировали близкий к нега- тивному ответ около 2 мкВ на красно-зеленые полосы с яркостью 40 кд/м2, уравненные по яркости (при 1000 усреднениях), в то время как на сине-желтый паттерн ответа совсем не было, что объясня- лось небольшим количеством ретинальных ганглиозных клеток (5%) и синих колбочек в сетчатке, реагирующих на сине-желтый стимул. Регистрируемая ПЭРГ такого типа является отражением цветового контраста [Korth М. et al., 1983]. Определенные различия в проис- хождении ахроматической и хроматической ПЭРГ могут быть ос- нованием для использования их в диагностике заболеваний зри- тельного анализатора. 5.3.3. Паттерн-ЭРГ в диагностике заболеваний сетчатки и зрительного нерва ПЭРГ изменяется при дисфункции макулярной области, которая, как правило, не отражается на ганцфельд-ЭРГ. Поэтому регистрацию ПЭРГ, ЛЭРГ и ганцфельд-ЭРГ целесообразно использовать в диф- ференциальной диагностике. В клинических наблюдениях было отмечено, что компоненты ПЭРГ Р50 и N95 изменяются по-разному при заболеваниях различно- го происхождения [Arden G.B., 1984; Holder G.E., 1989, 1991]. При макулярных заболеваниях снижается компонент Р50, а при пораже- нии зрительного нерва — компонент N95 Отсутствие ПЭРГ было отмечено при ювенильной дисциформ- ной макулярной дегенерации, при болезни Тея — Сакса (Тау — Sach). Ценность исследования ПЭРГ при макулярных заболеваниях связана еще и с тем, что в ПЭРГ находят отражение изменения контрастной чувствительности, изменяющейся при различной па- тологии сетчатки и зрительного нерва. Однако изменения контраст- ной чувствительности в большей степени проявляются в изменении паттерн-ЗВКП. Паттерн-электроретинография удачно дополняет 185
другие методы исследования макулярной области, так как ПЭРГ изменяется в ряде случаев, когда имеет место нормальная общая и макулярная ЭРГ, что указывает на связь ПЭРГ со слоем ганглиоз- ных клеток сетчатки. Дисфункция зрительного нерва. В генерации ПЭРГ участвуют ганглиозные клетки сетчатки, поэтому ее изменение можно ожи- дать при патологии зрительного нерва. Действительно, снижение ПЭРГ или ее отсутствие, в основном N95, отмечено у пациентов с атрофией зрительного нерва, при сохранности макулярной и общей ЭРГ [Berninger Т.А., 1988; Vaegan Р.Р.Т., 1990], доминантной наслед- ственной атрофии зрительного нерва, имеющей большое количе- ство фенотипических вариаций. При оптическом неврите в острой стадии процесса на фоне рассеянного склероза прежде всего увеличивается время латентно- сти ЗВКП, что обусловливается выраженностью и распространен- ностью демиелинизации зрительных волокон. Однако у этой кате- гории больных через несколько недель после острой стадии процес- са обнаруживались изменения в сетчатке [Arden G.B., 1983], что подтверждалось данными ПЭРГ в течение года после обострения процесса. Компонент N95 ПЭРГ был снижен значительнее, чем Р50. Несмотря на то что ПЭРГ всегда изменяется при оптическом не- врите, ЗВКП на паттерн-стимуляцию остается более чувствитель- ным клиническим тестом при этом виде патологии. Глаукома. Известно,что при хронической глаукоме повышение внутриглазного давления, сопровождающееся ишемическим процес- сом, вызывает поражение зрительного нерва с последующей его атрофией. Изменения в полях зрения возникают у больных в случае потери 40—50% волокон зрительного нерва. При начальном глау- коматозном процессе, когда наблюдаются изменения пространствен- ной контрастной чувствительности, на фоне нормальной общей ЭРГ отмечено снижение ПЭРГ, что коррелировало с изменениями в поле зрения. При наличии циркулярной скотомы ПЭРГ является наибо- лее чувствительным тестом в диагностике глаукоматозных наруше- ний. Амблиопия. Снижение остроты зрения при амблиопии связано, как известно, с изменениями в корковых центрах, что было под- тверждено в экспериментальных исследованиях^а животных [Ikeda Н. et al., 1993]. В целом ряде работ показано, что ПЭРГ редуцирована при амблиопии и в большей степени изменен компо- нент N95. У взрослых амблиопов снижение остроты зрения, контра- стной чувствительности и редуцированная ПЭРГ составляют опре- деленный комплекс симптомов, по которым можно дифференциро- вать тип амблиопии, а также судить об эффективности лечения. Снижение ПЭРГ при амблиопии хотя и подтверждает ее кортикаль- ное происхождение, но может быть связано с нарушением рети- нальной функции на уровне ганглиозных клеток. 186
5.4. РИТМИЧЕСКАЯ ЭРГ 5.4.1. Происхождение ритмической ЭРГ Следующая важная модификация ЭРГ — это мелькающая (ритми- ческая) ЭРГ, т.е. ЭРГ, зарегистрированная на стимул постоянной интенсивности, предъявляемый с различной частотой. С момента внедрения электроретинографии в глазную клинику ритмическую электроретинографию (РЭРГ) на высокие частоты длинноволнового (красного) света использовали для оценки функ- ционального состояния колбочковой системы. При этом, чем ниже частота мелькающего света, вызывающая ретинальный ответ, тем большая площадь макулярной области была вовлечена в патологи- ческий процесс. Частота мельканий света постоянной интенсивности, при кото- рой b-волна сливается с шумом базовой линии, называется фузион- ной частотой мельканий. В диагностике начальных поражений кол- бочковой системы, при колбочковой дисфункции, дистрофических изменениях в макулярной области играют роль как способность сетчатки к усвоению ритма световых мельканий с частотой 30 Гц, так и снижение амплитуды ритмического ответа. При дистрофиче- ских изменениях в макулярной области ЭРГ на световые мелькания с частотой 30 Гц не регистрируется. Выделение фотопической и скотопической активности в ритми- ческой ЭРГ (РЭРГ) основано на различной способности нейронов сетчатки воспроизводить световой ритм. Максимально возможная частота мельканий, воспроизводимая колбочками,— 50—100 пери- одов в 1 с, а палочками — 10—20 периодов в 1 с. Критическая частота слияния мельканий в ЭРГ зависит от мно- гих факторов, в том числе от соотношения уровня интенсивности адаптирующего фона и стимулирующего света. Для патологии па- лочковой системы характерны отсутствие усвоения светового рит- ма на низкие частоты и усвоение его на высокие в фотопических условиях регистрации. При врожденных дефектах цветового зре- ния, а также при макулярных заболеваниях сетчатки с вовлечением в патологический процесс колбочковой системы отмечается низкая способность к воспроизведению ритма на мелькания высокой час- тоты. В исследованиях, проведенных в последние годы, установлено, что РЭРГ на высокие частоты стимуляции при большой яркости стимулирующего света имеет главным образом фоторецепторное происхождение [BaronW. S., BoytonR. М., 1975; AbrahamF. А., 1984], в то время как при умеренных интенсивностях стимулирую- щего света (10—20 кд/м2) в генерации высокочастотной РЭРГ воз- можно участие внутреннего ядерного слоя сетчатки [Зуева М. В., Цапенко И. В., 1993]. Однако при снижении яркости вспышек до 187
АдкВ 100 ‘‘ -100 L о Рис. 5.24. Ритмическая ЭРГ (РЭРГ) в норме (частота — 8 Гц, R3, ».. * R4, ее компоненты) [Зу- 510 <1 Ж ева М. В., 1996]. 10—20 кд/м2 на высоких частотах стимуляции изменение природы генерации ритмических ответов сетчатки приводит к тому, что вклад активности нейронов макулярной зоны в суммарную РЭРГ на 40 Гц становится доминирующим, вследствие чего ее можно с большей степенью достоверности использовать в диагностике заболеваний макулярной области сетчатки. РЭРГ на 5—15 Гц в отличие от высокочастотных ритмических от- ветов полифазна. Она не является синусоидальным сигналом, а имеет сложную форму, т. е. состоит из ряда хорошо идентифицируемых волн или субкомпонентов (рис. 5.24). При раздражении сетчатки мелькающими стимулами (10—20 кд/м2) частотой ниже 20 Гц био- электрический ответ состоит из комплекса волн, выраженность ко- торых зависит от условий адаптации и стимуляции. Выделяют пять субкомпонентов РЭРГ, обозначаемых Rp R2, R3, R4 и R5 [Зу- ева M. В., Цапенко И. В., 1992, 1993]. При ахроматических мельканиях умеренной яркости в низкоча- стотной РЭРГ наиболее хорошо выражены и стабильно регистри- руются два позитивных отклонения, которые обозначают R3 и R4. Регистрация РЭРГ на хроматические (красный, оранжевый, сине- зеленый) стимулы позволяет селективно выделять субкомпоненты низкочастотной РЭРГ, имеющие колбочковое (Rj и R2) и палочко- 188
вое (R3 и R^) происхождение. Волна Я5 носит смешанный (палочко- колбочковый) характер. Предполагается, что волна Я3 отражает преимущественно нейрональную оп-активность, а волна Я4 зависит от функционирования off-нейронов и ее проявление в ритмическом ответе связано с ослаблением в сетчатке процессов латерального торможения. 5.4.2. Методологические основы регистрации ритмической ЭРГ Оборудование, необходимое для реализации метода, включает в себя стандартную диагностическую электрофизиологическую аппарату- ру, применяемую в офтальмологии и предусматривающую усиле- ние и усреднение биопотенциалов, возможность синхронизации и анализа регистрируемого ответа, вариацию частоты, цветности и яркости стимулирующего света и фонового освещения. Для регистрации РЭРГ используют различные корнеальные элек- троды, с помощью которых можно получить максимальный био- электрический ответ. Источником может служить ганцфельд-сти- мулятор или локальный стимулятор, который включается в специ- ализированную электрофизиологическую систему. Для регистрации РЭРГ рекомендуется использовать низкие и высокие частоты с энергией вспышек 10—20 кд/м2. Применение яр- ких (насыщающих) стимулов света возможно при селективном ис- следовании функционального состояния колбочковых рецепторов. Амплитуду РЭРГ, так же как волн, входящих в состав низкоча- стотной РЭРГ, рассчитывают по наиболее типичной (или средней) волне от ее отрицательного пика до положительного. Помимо амплитудных параметров, в РЭРГ учитываются времен- ные параметры, измеряемые от момента стимуляции до пика волны, а также от пика до пика ритмических волн. Не менее важной является оценка степени усвоения сетчаткой частоты светового ритма. Для регистрации хроматической РЭРГ с помощью стандартных широкополосных светофильтров: сине-зеленого (сзс7), оранжевого (ос14), а также сине-зеленого (сзс3) и красного (ксп), попарно урав- ненных по яркости с помощью нейтральных светофильтров, исполь- зуют мезопические условия стимуляции (световая преадаптация в течение 10 мин при фоновом освещении 5—10 лк). При этом рас- считывается коэффициент пропускания (плотности) цветных свето- фильтров и их комбинаций с нейтральными светофильтрами. 5.4.3. Роль ритмической ЭРГ в диагностике заболеваний сетчатки Ритмическую ЭРГ наряду с общей и локальной ЭРГ используют в клинике глазных болезней для установления локализации патоло- гического процесса в различных слоях сетчатки и его распростра- 189
ценности. Хотя РЭРГ не имеет самостоятельного значения в клини- ческой электрофизиологии, ее исследование дополняет представле- ние о биоэлектрической активности, генерируемой различными нейронами сетчатки в норме и при патологии. Сравнение локальной макулярной ЭРГ и РЭРГ на высокие ча- стоты стимуляции показало, что изменения этих биоэлектрических обетов сетчатки не всегда совпадают при разных патологиях. При дистрофии типа Штаргардта, центральной связанной с возрастом хороиретинальной дистрофии (ЦХРД) ЛЭРГ является более чув- ствительным тестом, хотя РЭРГ также снижается по мере прогрес- сирования процесса, но в меньшей степени. РЭРГ снижается (в 2— 3 раза) раньше М-ЭРГ при экссудативных процессах в макулярной области [Зуева М. В. и др., 1991; Цапенко И. В. и др., 1992], напри- мер при синдроме Ирвина — Гасса и диабетической экссудативной макулопатии. Макулярная ЭРГ при этих формах поражения маку- лярной области меняется по-разному — от супернормальной до суб- нормальной. В связи с этим патогномоничным симптомом отечно- го компонента в макулярной области, сопровождающего ту или иную патологию, является субнормальная РЭРГ на 40 Гц при нор- мальных или супернормальных значениях макулярной ЭРГ. Чув- ствительность этого симптома достаточно высока, так как патоло- гическая РЭРГ наблюдается в 80% верифицированных случаев ма- кулярного отека. При одиночных световых стимулах в генерации b-волны ЭРГ принимают участие как нейроны II порядка, так и глиальные клет- ки Мюллера [Stockton R., Slaughter М., 1987]. Известно, однако, что глиальные мюллеровские клетки неспособны воспринимать свето- вой ритм свыше 2—4 Гц [Бызов А. Л., 1979; Miller R. F., Dowling J. Е., 1970], поэтому РЭРГ на мелькающие стимулы высокой частоты является сигналом, отражающим суммарную результирующую ак- тивность только нейрональных элементов сетчатки, не опосредо- ванную нейроглией. Различие в генерации ЭРГ и РЭРГ на частоту свыше 5—15 Гц определяет возможность получения нового диагностического тес- та в клинической электроретинографии, позволяющего выявлять долю участия глиальных элементов сетчатки в патологическом про- цессе. Сидероз сетчатки, окклюзия ветвей центральной артерии сет- чатки характеризуются значительно более выраженным снижением амплитуды b-волны ганцфельд-ЭРГ по сравнению с ритмическими ответами сетчатки (рис.5.25), свидетельствуя о большей выражен- ности изменений в клетках Мюллера по сравнению с нейронами второго порядка. Выраженное доминирование в РЭРГ субкомпонента R4 и изме- нение соотношения волн R3 и R4 характерны для ранней (функци- ональной) стадии диабетической ретинопатии (рис. 5.26) и травм 190
25 мкВ |__ 20 мс 15 мкВ |__ 10 мс Рис. 5.25. Сопоставление общей ЭРГ (а) и РЭРГ (б). 1 — при пигментном ретините (vis=0,7, поле зрения концентрически сужено до 20°); 2 — тромбозе ветви центральной вены сетчатки (vis = 0,3); 3 — диабетической рети- нопатии в ранней стадии (vis - 1,0) [Зуева М. В., 1996]. Рис. 5.26. РЭРГ у боль- ного с диабетической ретинопатией. Измене- ние формы и увеличе- ние компонента R4 [Зу- ева М. В., 1996]. 191
органа зрения как в травмированном, так и в парном глазу. Изби- рательное угнетение скотопических субкомпонентов РЭРГ и сохран- ность фотопических отмечены при прогрессировании сидероза сет- чатки. Раннее селективное угнетение волны R3 РЭРГ наблюдается при дистрофии типа Штаргардта и пигментном ретините [Зуева М. В., Цапенко И. В., 1992]. 5.5. ЭЛЕКТРОРЕТИНОГРАФИЯ ПРИ КАТАРАКТЕ В последнее десятилетие электрофизиологические методы исследо- вания нашли широкое применение в диагностике заболеваний сет- чатки и зрительного нерва не только при прозрачных средах, но и при их помутнениях. В связи с совершенствованием микрохирурги- ческой техники, внедрением в практику новых операций на рогови- це, радужке, хрусталике, стекловидном теле и сетчатке повысились требования к точности прогнозирования зрительных функций, в связи с чем особое значение приобрели и функциональные методы исследования. В настоящее время при катаракте наиболее информативными методами исследования, позволяющими оценить функцию сетчат- ки, ее центральных и периферических отделов, функциональное состояние зрительного нерва, зрительных путей и центральных отделов зрительного анализатора, являются электрофизиологиче- ские, которые включают электроретинографию (ЭРГ), электрооку- лографию (ЭОГ), запись зрительных вызванных корковых потен- циалов (ЗВКП). Кроме того, при катаракте для оценки функции сетчатки и уточнения локализации процесса в различных структу- рах внутренних отделов глаза применяют ультразвук, исследова- ние энтоптических феноменов, определение критической частоты слияния мельканий (КЧСМ), ретинальной остроты зрения, порога электрической чувствительности и лабильность зрительно- го нерва. Регистрация общей ЭРГ с использованием общепринятых ин- тенсивностей стимулирующего света при плотных помутнениях в хрусталике и гемофтальме приводит к снижению яркости стимули- рующего света и соответственно к снижению амплитудных пара- метров, удлинению латентности и увеличению времени до пиков а- и b-волны ЭРГ. В связи с этим регистрацию общего и макулярно- го биопотенциалов сетчатки при катаракте осуществляют в пер- вые минуты темновой адаптации с использованием стимулов нара- стающей интенсивности до насыщающего уровня, при котором общая ЭРГ перестает увеличиваться в размере, и красного стимула с угловым размером 10—20°, используемого для макулярной ЭРГ, но удвоенной яркости [Шамшинова А.М., 1991]. Выбор такой ин- 192
тенсивности определяется тем, что при катаракте отмечается раз- личное светопоглощение в зависимости от характера, степени вы- раженности и локализации помутнения в хрусталике, от типа ката- ракты. При ступенчатом увеличении интенсивности стимулирую- щего света у больных со зрелой катарактой показатели общей ЭРГ достоверно отличаются от нормальных значений при прозрачных средах глаза при использовании низких и средних (до 0,3 Дж) интенсивностей и совпадают с нормативами общей ЭРГ в случае применения насыщающих интенсивностей стимулирующего света. При патологических процессах в периферических отделах сет- чатки достоверность различия отмечена на всех интенсивностях стимулирующего света, включая насыщающую. Для оценки функ- ционального состояния макулярной области при катаракте исполь- зование стимулов насыщающей интенсивности красного цвета оправдано тем, что нормативы локальной ЭРГ, полученные в тех же условиях регистрации при прозрачных средах глаза, совпадают с биопотенциалом, регистрируемым при зрелой катаракте. Полу- ченные данные свидетельствуют об одинаковом количестве рецеп- торов, принимающих участие в ответе, несмотря на бесспорно име- ющий место эффект светорассеяния. Многочисленные клинические исследования, проведенные у больных с катарактой различного происхождения, подтвердили это предположение. При регистрация общей ЭРГ используют усреднение 8—10 ре- акций, а для макулярной ЭРГ 50—60, что при ярких стимулах ис- ключает необходимость предварительной световой адаптации, так как ее включает сама система усреднения. Электроретинографи- ческие данные при катаракте различного происхождения оценива- ют путем сопоставления биоэлектрических ответов, получаемых при катарактах с данными нормальных показателей здоровых ис- пытуемых и с показателем парного глаза. При этом экстраполиру- ют известные электрофизиологические симптомы заболеваний сет- чатки при прозрачных средах глаза на оценку функций сетчатки при катаракте, когда видеть глазное дно не представляется воз- можным. Проведение электроокулографии лимитировано вслед- ствие значительного снижения остроты зрения и отсутствия фикса- ции взора. Использование ЗВКП ограничено тем, что послед- ние характеризуют зрительный путь в целом от макулярной области до зрительной коры. При некоторых видах катаракты нередко отмечается увеличение биопотенциала сетчатки при нор- мальном состоянии зрительного анализатора,что объясняется ря- дом авторов ганцфельд-эффектом, обусловленным мутным хруста- ликом. При катаракте у взрослых и детей целесообразно использо- вать комплексное исследование общей и макулярной ЭРГ, а также ЗВКП. 193
Таким образом, нарушение нормального физиологического со- стояния сетчатки, изменение одного из многочисленных факторов, участвующих в возникновении ЭРГ, предопределяет изменение ее временных и/или амплитудных параметров. К этим факторам отно- сятся состояние хороидальной и ретинальной циркуляции, пигмент- ного эпителия, колбочек и палочек, биполярных горизонтальных и амакриновых клеток, колбочкового пигмента и родопсина, метабо- лизм, ионный состав и биохимическое звено между пигментным эпителием и фоторецепторами, состояние наружного и внутреннего синаптических слоев с их синаптической передачей, состоянием нейротрансмиттеров и нейромодуляционной функцией, нормальное -взаимодействие между нейронами и нейроглией. С помощью элек- троретинографии возможно разделение колбочковой и палочковой функции и, следовательно, диагностика патологических процессов, локализованных в колбочковой и палочковой системах. Поскольку заболевания сетчатки наследственного, врожденного, сосудистого и другого генеза имеют характерную электрофизиологическую симп- томатику, с помощью электроретинографии возможна дифферен- циальная диагностика заболеваний сетчатки различного происхож- дения и прогнозирование их течения. Электроретинографию исполь- зуют в предоперационном периоде при помутнении оптических сред, например, при катаракте и гемофтальме, для характеристики функ- ций сетчатки как центральных, так и периферических отделов, а также для прогнозирования послеоперационного восстановления зрительных функций. Международное общество клинических электрофизиологов зре- ния рекомендует проводить электрофизиологические исследования при следующих заболеваниях: наследственных заболеваниях сет- чатки, глазной гипертензии и глаукоме, сидерозе, отслойке сетчат- ки (особенно при помутнении оптических сред), рассеянном скле- розе, некоторых воспалительных заболеваниях глаз, ишемии сет- чатки при окклюзии центральной артерии и вены сетчатки, а также при диабетической ретинопатии, хороидальной меланоме и невусе, симпатической офтальмии, эндофтальмите. Исследования ЭРГ ре- комендовано проводить при профилактических осмотрах в золах экологических катастроф, интоксикации промышленными ядами и лекарственными препаратами, неожиданной потере центрального зрения и поля зрения, затруднениях при вождении автомобиля, по- мутнении оптических сред, определении носителей патологического гена, оценке функции сетчатки и зрительного нерва при травме. При заболеваниях сетчатки изменения ЭРГ могут возникать рань- ше клинических признаков заболевания, до офтальмоскопически видимых изменений. В противоположность электроокулографии, которая характеризует пресинаптическую функцию сетчатки, элек- троретинограмма отражает и постсинаптическую функцию. При заболеваниях, при которых в патологический процесс во- 194
влекаются только ганглиозные клетки сетчатки (зрительный нерв), наблюдается нормальная ЭРГ. Таким образом, с помощью элект- роретинографии возможна дифференциальная диагностика заболеваний, локализующихся в первом и втором нейронах сет- чатки, третьем нейроне (зрительном нерве) и центральных отделах зрительного анализатора. Для того чтобы понять механизмы нарушений зрительных функ- ций и звеньев патогенеза заболеваний сетчатки, необходимо сопо- ставлять ЭРГ с результатами других современных психофизических исследований зрительного анализатора, генетических исследований, офтальмоскопии глазного дна, фундусрефлектометрии, флюорес- центной ангиографии, ЭОГ и ЗВКП.
ГЛАВА6 ЭЛЕКТРООКУЛОГРАФИЯ 6.1. ПОСТОЯННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ГЛАЗА Существование постоянного потенциала глаза открыл Emil Du Bois- Reymond в 1849 г. В дальнейшем было установлено, что движения глаз сопровождаются биоэлектрической активностью, которая мо- жет быть зарегистрирована с помощью накожных электродов [Meyer J.J., 1929]. Если сначала связывали регистрируемые потен- циалы с мышечными биотоками, то позднее было показано [Mowrer, Д936] существование постоянного потенциала глаза около 6 мВ меж- ду роговицей и задней поверхностью глаза. Колебания электроокулограммы (ЭОГ) у человека при измене- нии световых условий первым сделал W.R.Miles (1940), который применял электроокулографию для регистрации глазных движений. В 1954 г. L.A.Riggs зарегистрированы изменения этого потенциала при пигментной дегенерации сетчатки. Начало применения ЭОГ в качестве объективного электрофизиологического теста при различ- ных заболеваниях сетчатки относится к 1956 г., когда были опубли- кованы работы В.Я.Эскина и J.Francois, в которых авторы описали изменения ЭОГ при различных заболеваниях сетчатки. J.Francois и соавт. (1956) также показали, что постоянный потенциал глаза уве- личивается при переходе из темноты к свету и снижается при тем- новой адаптации. Электроокулограмма — электрофизиологический метод исследо- вания, используемый для регистрации постоянного потенциала (ПП) глаза, который можно зарегистрировать при длительной стимуля- ции сетчатки, в отличие от ЭРГ, регистрируемой на короткую вспышку света, при использовании различных условий адаптации [MarmorM.F., 1982, 1989, 1991]. G.B.Arden в серии работ показал, что наиболее важную инфор- мацию дают световые и темновые колебания постоянного потенци- ала, что позволило автору сделать следующие выводы. 1. От каждого глаза обследуемого могут быть получены незави- сящие друг от друга записи. ЭОГ, т.е. светотемновые колебания потенциала каждого глаза, отражают процессы регулирования, за- мыкающиеся в пределах данного глаза. 2. Уменьшение освещенности сетчатки, в том числе переход к полной темноте, вызывает уменьшение ПП до самого низкого уров- ня (уровень “темновой впадины”), который не зависит ни от пред- шествующих световых условий, ни от того, в какой фазе находился процесс светотемновых колебаний ПП к моменту снижения осве- щенности сетчатки. 3. Засвет глаза, адаптированного к темноте, вызывает значи- 196
тельный подъем ПП, так называемый световой пик, амплитуда которого в определенных пределах пропорциональна логарифму освещенности сетчатки. Эти данные, полученные при физиологических исследованиях и анализе патологических состояний, позволили G.B.Arden предло- жить ряд методических приемов и критериев, благодаря которым ЭОГ стал надежным параклиническим методом диагностики. Необходимыми условиями для реализации нормальных свето- темновых колебаний ПП являются нормальное функционирование фоторецепторов и пигментного эпителия, контакт между этими слоями, а также адекватное хориоидальное кровоснабжение. 6.2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЭОГ Исследования, выполненные A.Kris (1958) и H.E.Kolder (1974), по- зволили выявить многие важные изменения постоянного потенциа- ла в условиях световой и темновой адаптации глаза и дать им физиологическое объяснение. Установлено, что резкий'переход от одного стабильного уровня освещенности к другому вызывает мед- ленные осцилляции с периодом около 25 мин. Если освещение из- меняется только один раз, то амплитуда осцилляций прогрессивно уменьшается, приближаясь к среднему (базовому) значению после длительного интервала затухающих колебаний (около 90 мин). Если же фазы освещения и затемнения следуют друг за другом каждые 12 мин, то наблюдается феномен резонанса. Исследованы начальные быстрые отклонения ЭОГ, возникаю- щие в момент смены освещенности. Эти отклонения выявляются не всегда, невелики по амплитуде, имеют период около 2 мин и на- правлены в противоположную сторону по отношению к медленно- му колебанию. Высказано мнение, что положительная начальная часть быстрых колебаний соответствует с-волне ЭРГ, а следующая за ней отрицательная волна — Рш-компоненту ЭРГ, описанному R.Granit (1957). Таким образом, в условиях темновой адаптации ПП глаза умень- шается, достигает минимума и затем медленно повышается. Если включить свет, то сначала возникает электроретинографический ответ, после чего потенциал уменьшается в течение 2 мин, имея форму осцилляций, которые называют быстрыми. Быстрые (transient) осцилляции отмечаются на 60—75-й, затем потенциал начинает увеличиваться [Heilig Р., 1977], достигая через 4—7 мин максимальной величины (“световой ответ” или медлен- ные осцилляции), после чего начинает уменьшаться, несмотря на наличие света [Kris А., 1958]. Если свет выключить, то корнеорети- нальный потенциал снова уменьшается до темнового минимума. 197
Небольшой позитивный пик можно отметить сразу после выключе- ния света. Он соответствует негативному transient-потенциалу в начале светового подъема. При использовании слабого стимула постоянный потенциал может быстро превратиться в 2—3 осцилля- ции, при более ярком стимуле осцилляции могут продолжаться в течение длительного периода. В норме величина ПП варьирует от одного до нескольких мил- ливольт в зависимости от распределения освещения на сетчатке, потому что свет вызывает деполяризацию базальной мембраны ре- тинального пигментного эпителия, переходящую в изменения транс- эпителиального биопотенциала [Marmor M.F., 1982]. Обнаружение быстрых колебаний, особенно начального поло- жительного участка при обычной методике регистрации ЭОГ, зат- руднено, однако в отсутствие светового подъема, например в слу- чае закупорки центральной артерии сетчатки, выявление их облег- чается. Снижение ПП обнаружено под влиянием внутривенного введения гипертонического раствора 20% маннитола [Kawasaki К., 1986], ацетазоламида и диамокса [Yonemura D., 1977]. Эти данные свидетельствуют о гиперосмолярной зависимости ПП, подтверж- дая его происхождение в пигментном эпителии. Регистрация посто- янного потенциала представляет уникальную возможность иссле- дования изолированной функции пигментного эпителия у пациен- тов с патологией в заднем полюсе глаза, хотя не исключено участие в нем нескольких потенциалов. Ответ при воздействии ацетазоламида отражает первичную функцию пигментного эпителия сетчатки заднего поля глазного дна, поэтому этот ответ может быть патологическим у некоторых паци- ентов с изменениями глазного дна сетчатки, связанными с процес- сом в пигментном эпителии. При этом индуцированный ацетазол- амидом и гиперосмолярный ответы свидетельствуют о патологи- ческих изменениях пигментного эпителия и позволяют отметить его отличие от нормы. Изменение ПП авторы связывают со снижением концентрации натрия и калия в субретинальном пространстве вслед- ствие метаболических нарушений натрий-калиевого насоса во внут- реннем сегменте фоторецепторов [Linsenmeier R.A., Steinberg R.H., 1984]. Таким образом, в ЭОГ отмечается два основных компонента: светонечувствительный, зависящий от интеграции функции пигмент- ного эпителия, роговицы, хрусталика и ресничного тела, независя- щий от функции фоторецепторов, определяющий ’’темновое паде- ние”; и светочувствительный — медленный ’’световой подъем” в ЭОГ, обусловленный деполяризацией базальной мембраны пигмент- ного эпителия сетчатки и опосредованно связанный с изменениями концентрации калия и натрия в субретинальном пространстве. Де- поляризация базальной мембраны является результатом увеличе- ния электрического потенциала, проходящего через клетки пигмен- 198
тного эпителия (трансретинальный потенциал) и участия фоторе- цепторов. Необходимым условием возникновения этого потенциа- ла является контакт между фоторецепторами и пигментным эпите- лием, что объясняет его отсутствие при отслойке сетчатки. Сниже- ние потенциала при окклюзии центральной артерии сетчатки предполагает участие в его возникновении внутренних слоев сет- чатки [Thaler А., 1977, 1989]. В эксперименте показана связь сниже- ния светового подъема с повышением концентрации внеклеточного кальция. Гиперполяризация базальной мембраны пигментного эпителия сетчатки в ЭОГ определяется по слабому, быстрому и скоротечно- му отклонению трансэпителиального потенциала после включения света, который отличается от светового подъема и медленных ос- цилляций. Эта быстрая осцилляция имеет отношение к изменению концентрации калия в сетчатке [Griff Е.К.,1983]. Амплитуда свето- чувствительного компонента ЭОГ увеличивается с повышением уровня освещенности сетчатки (от 1 до 1000 фут Лб), зависящей от многих факторов, в том числе от яркости экрана. Более высокий уровень освещения приводит к большей вариабельности коэффици- ента Ардена. Световой подъем ЭОГ не связан только с колбочко- вой или палочковой системой, поскольку нормальный подъем заре- гистрирован как у больных с врожденной ахромазией, так и у па- циентов со стационарной ночной слепотой. Каковы доказательства этого? ЭОГ заметно снижается в темноте, под влиянием субстан- ций, избирательно воздействующих на пигментный эпителий; све- товой подъем исчезает при окклюзии центральной артерии сетчат- ки как у людей, так и в эксперименте у животных. В работах, выполненных в последние годы, отмечено увеличе- ние светового подъема ЭОГ под воздействием синего и красного света, в то же время у цветослепых при воздействии красного света световой подъем был ниже нормы, а при синем свете — в пределах нормы. Эти факты свидетельствуют об участии в генерации ЭОГ колбочек и палочек сетчатки. Не исключено, что световой подъем в световой фазе исследования отражает химические процессы све- товой адаптации, а медленный подъем корнеоретинального потен- циала в течение нескольких минут является признаком регенерации фотопигмента. 6.3. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ ЭОГ 6.3.1. Стандартная методика регистрации ЭОГ Постоянный потенциал сетчатки распространяется по глазному яблоку и в ткани, окружающие глаз. Он может быть зарегистриро- ван с поверхности кожных покровов по краю глазницы при движе- 199
Рис. 6.1. Один цикл ЭОГ. hp h2 и h3 — амплитуды ЭОГ, мм. Рис. 6.2. ЭОГ и импульсная ЭОГ. Вверху — ЭОГ: а — тестовый сигнал 500 мкВ; б — результат его усреднения; в — один цикл ЭОГ; г — результат усреднения ЭОГ; д — светотемновые изменения: Аб — базовая амплитуда, Ат — темновая, Ас — световая; Тт и Тс — соответствующие им временные параметры. Внизу — импульсная ЭОГ, записанная синхронно с ЭОГ. нии глаз в горизонтальном направлении при неподвижной голове (рис. 6.1). Такая методика отведения потенциала положена в основу клинической электроокулографии (рис. 6.2). Величина отводимого от кожных покровов постоянного потен- циала зависит от угла поворота глаз, особенно в пределах угла ±30° от центрального положения взора. Из этого факта следуют два основополагающих для методики электроокулографии вывода. 1. При постоянном (стандартном) угле поворота глаз (обычно ±20° от центрального положения взора) можно сравнивать величи- ну постоянного потенциала разных людей (здоровых, больных) и таким образом оценивать интенсивность обменных процессов в наружных слоях сетчатки обследуемых. 2. При сопоставлении изменения величины постоянного потен- циала при движении глаз (произвольном или непроизвольном) с величиной потенциала для стандартного угла поворота глаза об- следуемого можно количественно охарактеризовать функции гла- зодвигательного аппарата. 200
Обе эти методики применяют в клинической практике: первую— для диагностики нарушений функции сетчатки, вторую — с целью выявления нарушений функции глазодвигательного аппарата. Базовый потенциал э лектр о оку ло гр а По- стоянный потенциал сетчатки, измеренный у пациента, длительно (более 1 ч) находящегося в условиях неизменной освещенности, ус- танавливается на определенном уровне, который назван базовым. Базовый потенциал, зарегистрированный в начале исследова- ния при умеренном освещении, является одним из диагностических показателей. Его величина, соотнесенная с одним градусом угла поворота глаза (в микровольтах на градус — мкВ/градус), обозна- чается Аб — амплитуда базового потенциала. Светотемновой тест. При резком изменении свето- вых условий (от умеренного освещения к темноте, от темноты к яркому свету) происходят характерные изменения величины посто- янного потенциала сетчатки. Это позволяет выделить ряд ампли- тудных и временных параметров, которые используют в диагнос- тике, так как они закономерно изменяются у здоровых и больных людей (см. рис. 6.2). Потенциал темнового с п а д а. Резкий переход от уме- ренной освещенности к темноте приводит к возникновению серии затухающих колебаний постоянного потенциала (’’спад” кривой), достигающего минимума на 10—12-й минуте (а при патологии — позже), а затем сменяющегося увеличением (подъемом кривой). Величина потенциала, измеренная в самой низкой точке спада, на- звана амплитудой темнового спада, обзначается Ат и измеряется так же, как и базовый потенциал, в микровольтах на 1 градус. Диагностическое значение имеет и время (в минутах) достижения темнового спада от момента погружения исследуемого в темноту (обозначается Т). Понятие о потенциале светового подъема. Резкий переход от темноты к яркому освещению экрана, находяще- гося перед обследуемым, также приводит к возникновению серии затухающих колебаний постоянного потенциала, которые в отли- чие от темновых начинаются с подъема, достигают максимума на 8 — 10-й минуте, а затем сменяются сп