Методы исследования центрального отдела зрительного анализатора (обзор)

1Зрительный анализатор (ЗА) является важной сенсорной системой организма, это комплекс сложных оптических центров, их нейронных связей, обеспечивающий четкое восприятие, интеграцию и анализ имеющихся зрительных сигналов.

Зрительный анализатор можно условно разделить на две части: периферический и центральный отделы. Периферический отдел включает фоторецепторный аппарат сетчатки, зрительный нерв и зрительный тракт, а центральный вмещает подкорковые и корковые центры головного мозга [1]. Зрительная область объединяет первичную воспринимающую зрительную кору, или поле 17 (area striata), и вторичную экстрастриарную кору, или поля 18 и 19 [2].

Зрительный анализатор, особенно его центральные отделы, очень сложно устроен, что является стимулом для продолжения поиска и совершенствования методов его диагностики, позволяющих

качественно оценить зрительное восприятие и эффективность переработки информации, полученной в результате работы зрительного пути. Причина в том, что часть современных методик основывается на данных, полученных при субъективном обследовании, а это не всегда отражает реальное состояние зрительной системы; другая же часть исследований может иметь ограничения в проведении из-за низкого зрения по разным причинам, в том числе в связи с патологией оптических сред [3–4].

Рассмотрим методы исследования центрального отдела зрительного анализатора, который предположительно играет ключевую роль в процессах нейроадаптации после различных хирургических вмешательств, в том числе после хирургии катаракты [4–5].

Первым и одним из наиболее рутинных и распространенных методов исследования считается проверка остроты зрения или способности органа зрения различать два объекта раздельно при наименьшем расстоянии между ними [6]. Острота зрения является частью более широкого понятия «разрешающая способность глаза» и дает возможность оценить способность зрительной системы к анализу форм, размеров, структуры и ориентации объектов в пространстве. Фактически наше зрение определяется тем, как мозг преобразует приходящие от сетчатки импульсы, поскольку зрение включает «конструктивное» восприятие, а не просто анализ оптически идеальной картинки [4].

Много работ посвящено созданию идеальных оптотипов для проверки остроты зрения до и после хирургических вмешательств [7–12].

В настоящее время остроту зрения измеряют в основном при помощи таблиц с различными тестовыми изображениями или оптотипами (буквы, цифры, кольца Ландольта, вращающиеся знаки Е и др.). Согласно международным правилам, величина отдельных элементов любого оптотипа различима при угле зрения в 1’, при этом весь оптотип — при величине угла в 5’ [6]. Принцип измерения остроты зрения заключается в определении наименьшего размера оптотипа, при котором испытуемый еще может правильно распознать предъявляемые стимулы [7]. Важным критерием достоверности и точности оптотипа является «одинаковая различимость на пороге узнавания», т. е. схожесть формы при размытии и равновероятность распознавания [13].

У всех оптотипов в ряду должен быть только один отличительный признак, но при наличии большего количества таковых признаков результаты измерений будут меняться и напрямую зависеть от того, сколько признаков использовал испытуемый для распознавания. В итоге человек после тренировки будет давать высокий результат, а впервые обследованный с таким же зрением — более низкий [5, 11]. Следовательно, буквенные и цифровые оптотипы не являются оптимальными по точности тестами, хотя они наиболее удобны в проведении для большинства категорий пациентов, а также для анализа полученных результатов, почему и получили широкое мировое распространение [7–13].

На результат обследования при проверке зрения могут оказывать влияние количество предъявляемых объектов в ряду и расстояние между ними. В литературе описан краудинг-эффект, или взаимодействие контуров, близкорасположенных оптотипов [14].

Некоторые преимущества имеют так называемые исчезающие оптотипы (vanishing optotypes), созданные при помощи цифровой обработки изображений [15–17]. В литературе описано, что исчезающая разновидность оптотипов обеспечивает лучшую повторяемость в сравнении с обычными [11, 17]. Кроме того, их можно использовать для измерения остроты зрения у пациентов с нарушениями когнитивных функций, детей, при проведении врачебной экспертизы [9, 18]. Самыми распространенными исчезающими оптотипами считаются Cardiff optotypes (Кардифф оптотипы) [19].

Теоретически идеальными оптотипами для оценки ОЗ являются протяженные (математически бесконечные) синусоидальные решетки [5].

Начиная с научных трудов Ф. В. Кэмпбелла с со-авт. (1965, 1968) в теоретических научных исследованиях используются в основном синусоидальные решетки и элементы Габора [20–22]. Элемент Габора как оптотип своим более высоким качеством обязан плавному спаданию контраста на краях и в меньшей степени зависит от процессов обучения и высших когнитивных механизмов, однако использовать элементы Габора для массового применения технически не всегда представляется возможным.

Несмотря на такое разнообразие существующих таблиц для оценки остроты зрения, исследования в данной области продолжаются в поиске более точных и надежных методов проверки ОЗ.

Единственным информативным методом оценки состояния исследования поля зрения является периметрия. Она позволяет оценить тенденции распределения световой чувствительности по площади фоторецепторного слоя в каждом глазу отдельно, а также уровень нарушения зрительного пути по сочетанию изменений в обоих глазах [23].

Общепринятым стандартом оценки зрительных функций в настоящее время являются стандартная автоматическая или компьютерная периметрия (SAP) и ее модификации: стандартная автоматическая коротковолновая (синее-на-желтом) периметрия и периметрия с удвоением частоты (frequency doubling technology perimetry) [24].

Для получения наибольшей точности исследования компьютерная периметрия чаще исследуется в центральной зоне, а именно до 25–30° от точки фиксации, так как в периферических отделах отмечается нестабильность показателей и вариативность конечных результатов [25, 26].

Важными факторами для проведения периметрии также являются время и условия тестирования. По данным исследований в данной области выявлено оптимальное время проведения теста, не превышающее 7 минут. Далее, из-за утомления, способность к восприятию снижается, пациент перестает четко фиксировать взор, что влечет за собой появление ложноположительных и ложноотрицательных результатов и, как следствие, неточности в интерпретации [27, 28]. Если говорить об условиях, более всего на конечный результат влияют яркость стимула и фона периметра, их цвет, размер стимула. Кроме того, компьютерная периметрия обыкновенно проводится в затемненном помещении, соответственно перед обследованием необходима адаптация пациента к пониженной освещенности [29].

Проведение данной методики не всегда представляется возможным при помутнении оптических сред из-за поглощения ими коротковолнового излучения. Необходимо отметить, что метод считается субъективным, а следовательно, существенным фактором, влияющим на результаты обследования, является «эффект обучения». По мере того как пациент знакомится с методом и делает его повторно, достоверность результатов повышается, что было неоднократно подтверждено в исследованиях [29–31].

По мнению некоторых авторов, более точным является результат второго теста, так как «эффект обучения» наиболее выражен между первым и вторым обследованием [32, 33].

Способность электрофизиологических методов исследования (ЭФИ) исключать из диагностического процесса влияние испытуемого звена, его универсальность, направленность на топический и функциональный анализ привели к активному использованию ЭФИ в научной практике. Несомненные преимущества ЭФИ заключаются в том, что из диагностического процесса исключается субъективное влияние обследуемого, при этом функциональная оценка часто может коррелировать с результатами ряда диагностических методик или опровергать их [34].

В сравнении с электроэнцефалографией (ЭЭГ), отражающей активность коры больших полушарий, зрительные вызванные корковые потенциалы (ЗВКП) показывают общую ответную реакцию нейронов коры и подкорковых образований при раздражении фоторецепторов сетчатки световыми стимулами [23, 35]. ЗВКП регистрируются с затылочной области испытуемого для оценки функционального состояния зрительного нерва и зрительной коры головного мозга.

Центральная зона сетчатки проецируется в зрительной коре в гораздо большей области, чем периферическая, а следовательно, зрительные вызванные потенциалы (ЗВП) отражают главным образом центральную зрительную функцию [36].

Недостаток обследования заключается в том, что, поскольку он отражает весь зрительный путь, ненормальный тест не позволяет точно определить место дисфункции [37]. Другим недостатком является тот факт, что из-за чрезмерной представленности макулы в зрительной коре любые макулярные поражения сверхэкспрессируются в результатах ЗВП. Кроме того, результаты интерпретируются как аномальные при непрозрачности глазных сред, при амблиопии и при неисправленных рефракционных ошибках [38].

Важным событием для ЭФИ является появление мультифокальных зрительных вызванных потенциалов. H.A. Baseler et al. (1994) были первыми, кто записал мультифокальные ЗВП [39]. E. E. Sutter адаптировал математические последовательности, называемые бинарными m-последовательностями, создав программу, которая может извлекать сотни биосигналов из затылочной области головы [40]. Традиционные ЗВП оценивают зрительные нервы и центральные пути в целом. Часто небольшая или локализованная дисфункция зрительного пути не обнаруживается. Используя мультифокальный анализ ЗВП, можно выделить меньшие дисфункциональные области, используя сотни стимуляций, представленных за то же время, которое требуется для регистрации одного ЗВП всего нерва с помощью традиционных методов [41]. Мультифокальные ЗВП лучше всего позволяют оценивать асимметрию зрительной функции, вызванную дисфункцией зрительного нерва. Иногда возможно обнаружить патологию, которую можно пропустить с помощью традиционного одиночного ЗВП [42].

Одним из наиболее молодых и перспективных методов исследования зрительного анализатора является функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). По своей разрешающей способности она значительно превосходит другие методы нейровизуализации и позволяет собирать данные не только о структурной организации головного мозга, но и о метаболизме и кровотоке в изучаемых структурах [3].

В период нейрональной активности в ответ на тест-задания происходит повышение региональной перфузии определенного участка мозга и соответственно концентрации кислорода и оксигемоглобина в крови. ФМРТ фиксирует появляющееся в данный момент относительное снижение концентрации дезоксигемоглобина, который относится к парамагнетикам. В этом и состоит суть метода фМРТ, а именно: регистрация изменений гемодинамики и степени оксигенации крови и, как следствие, тканей мозга, эффект BOLD (blood oxygenation level dependent) [43].

ФМРТ является неинвазивной высокочувствительной методикой, что определяет ее возможное применение в клинической практике и в научно- исследовательской работе. Особое место в диагностике офтальмопатологии занимает метод фМРТ, который позволяет установить взаимосвязь между вовлеченными участками затылочного отдела головного мозга и определенными когнитивными функциями. Выполнение фМРТ при различных патологических состояниях до и после хирургических вмешательств позволяет оценить организацию и функциональную специализацию зрительной коры. Однако данный метод пока не дает возможность определять механизмы функционирования на уровне отдельных нервных клеток [44].

Имеются исследования, в которых фМРТ использовалась в целях объективного определения остроты зрения, а также для решения спорных случаев, требующих экспертной оценки [3, 45]. Для определения остроты зрения с помощью данного метода в качестве зрительных стимулов применяются изображения с элементами Габора в различных комбинациях.

Многие авторы исследовали фМРТ для объективной оценки полей зрения [46, 47]. В качестве зрительной стимуляции в таком случае используется система черно-белых паттернов, расположенных в шахматном порядке по концентрическим окружностям вокруг точки фиксации [44]. Очевидно, что фМРТ в таких случаях может использоваться только как вспомогательный метод исследования, однако при сравнении полей зрения, полученных с помощью фМРТ и компьютерной периметрии, наблюдается высокое соответствие полученных результатов [29].

Ряд авторов использовали фМРТ для изучения нейропластичности зрительной коры для оценки процессов нейроадаптации после хирургических вмешательств. В зависимости от увеличения или снижения уровня активации зон зрительной коры делали выводы о функциональном состоянии ЗА [44].

Минусами метода являются отсутствие общепринятых протоколов проведения обследования, а также сложность интерпретации результатов.

В заключение следует подчеркнуть, что большинство существующих методик в определенной мере позволяют оценить состояние зрительной системы, но практически не изучены вопросы функционирования зрительного анализатора в целом и влияния патологии того или иного отдела зрительного анализатора на зрительные функции.