آخرین مطالب

ارزیابی اینکه آیا گیرنده های نوری به درستی عمل می کنند با یک تکنیک جدید برای تشخیص بیماری های چشمی


نحوه ارزیابی اینکه آیا گیرنده های نوری به درستی کار می کنند - تکنیک پیشرفت برای تشخیص بیماری های چشم

عکس: کارول کارنوفسکی. اعتبار: منبع ICTER، کارول کارنوفسکی

آیا می توان گیرنده های نوری غیرفعال را مانند پیکسل های مرده روی سنسور دوربین تشخیص داد؟ تاکنون این امکان وجود نداشته است، اما یک تکنیک جدید امکان ارزیابی سریع و غیرتهاجمی وضعیت فیزیولوژیکی شبکیه را فراهم می کند. این می تواند یک پیشرفت واقعی در درمان بیماری های چشمی باشد.

برای مدت طولانی، الکترورتینوگرافی (ERG) تنها روش پیشرفته برای ارزیابی وضعیت فیزیولوژیکی عملکرد شبکیه بود. در سال های اخیر، تکنیک جدیدی به نام اپتورتینوگرافی (ORG) توسعه یافته است. در یکی از انواع این روش، توموگرافی همدوسی نوری (OCT)، پاسخ فیزیولوژیکی گیرنده های نور شبکیه به نور مرئی به عنوان تغییر در طول مسیر نوری در محدوده نانومتری اندازه گیری می شود.

تاکنون، توانایی مطالعه پاسخ ORG شبکیه به تحریک نور سوسو زدن محدود بوده است. با این حال، محققان مرکز بین‌المللی تحقیقات چشم ترجمه (ICTER) روش توموگرافی انسجام نوری فضایی-زمانی (STOC-T)، یک نوع OCT میدان کامل را که پیشگام بودند، برای ثبت اپتوریتنوگرام‌های سوسو زدن شبکیه ایجاد کرده‌اند.

این تحقیق توسط دکتر Slawomir Tomczewski، Piotr Wegrzyn، دکتر David Borycki، دکتر Egidijus Auksorius، پروفسور Maciej Wojtkowski و دکتر Andrea Curatolo از ICTER انجام شده است و نتایج در مجله منتشر شده است. Biomedical Optics Express.

نحوه مطالعه سیگنال های الکتریکی گیرنده های نوری

معاینات الکتروفیزیولوژیک چشم (ERG) شامل گروهی از ثبت تغییرات ناشی از نور در جریان های عملکردی ایجاد شده در شبکیه، بخشی از چشم است که مسئول دریافت محرک های بینایی است. این جریان ها به ناحیه بینایی قشر مغز و سپس به عضلات حرکتی چشمی منتقل می شود. مطالعه این جریان های شبکیه برای تشخیص بیماری های چشمی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مهم ترین عناصر شبکیه، سلول های گیرنده نوری حساس به نور هستند که نورون های تغییر یافته ای به نام مخروط ها و میله ها هستند. شبکیه چشم انسان شامل حدود 6 میلیون مخروط و 100 میلیون میله است.

میله ها مسئول دید سیاه و سفید هستند. آنها در قسمت های محیطی شبکیه بسیار زیاد هستند و در حفره مرکزی وجود ندارند. آنها حاوی پروتئین رودوپسین فراوان پاسخگو به نور هستند که دگرگونی های بیوشیمیایی آن مسئول شروع بینایی است. از سوی دیگر، مخروط ها عمدتاً در قسمت مرکزی شبکیه قرار دارند و مسئول بینایی رنگ هستند. آنها حاوی رنگدانه هایی هستند که به رنگ های اصلی حساس هستند: آبی، سبز و قرمز. مخروط‌ها که بیشتر در ماکولا قرار دارند، مسئول دقت بینایی نیز هستند.

ارزیابی کیفیت گیرنده های نوری بسیار مهم است زیرا اختلال عملکرد آنها با بیماری های چشمی مختلفی مرتبط است که برخی منجر به نابینایی می شوند. ERG رایج ترین نوع معاینه الکتروفیزیولوژیک است که پتانسیل الکتریکی عملکردی ایجاد شده در کره چشم را تحت تأثیر محرک های نوری ثبت می کند. خود این آزمایش شامل قرار دادن الکترودی به شکل لنز تماسی یا نخ نایلونی اشباع شده با یک عامل رسانا (الکترود DTL) روی چشم و ارسال پالس های نور از لامپی است که نور قرمز ساطع می کند. محرک های نور شامل یک فلاش کوتاه (1-3 میلی ثانیه)، یک فلاش دوتایی، یا یک فلاش سوسو زن (ERG flash) است. و همچنین یک الگوی شطرنجی از مربع های روشن و تیره. یک دستگاه خاص مقادیر ولتاژ تولید شده توسط این تکانه ها را می خواند.

گیرنده های نوری به عنوان پیکسل های مرده

متأسفانه، آزمایش ERG نمی‌تواند تغییرات ساختاری و انقباضات سریع‌تر گیرنده‌های نوری را که در اثر قرار گرفتن در معرض نور روی شبکیه ایجاد می‌شود و در نتیجه فرآیند بینایی را منتشر می‌کند، تشخیص دهد. با این حال، این تغییرات فیزیکی سریع، که احتمالاً توسط اولین مراحل در فرآیند انتقال نور ایجاد شده‌اند، با بررسی نوری با ORG قابل دسترسی هستند که سیگنال‌های نوری ناشی از نور از گیرنده‌های نوری را اندازه‌گیری می‌کند.

اندازه گیری پاسخ شبکیه به یک محرک سوسو زدن در تجزیه و تحلیل انطباق شبکیه به نور و تفاوت در فرکانس سوسو زدن بحرانی (CFF) بین ماکولا و محیط مفید ثابت شده است. تا به امروز، تعداد محدودی از مطالعات ORG با استفاده از فلیکر در ادبیات گزارش شده است. از این میان، یک مطالعه ORG پاسخ گیرنده نوری را به یک محرک دوره‌ای محدود به یک فرکانس کم (5 هرتز) اندازه‌گیری کرد، در حالی که دو مطالعه جدیدتر ORG پاسخ گیرنده نوری سازگار با تاریکی را بین 1 تا 6.6 هرتز یا پاسخ آهسته اندازه‌گیری کردند. لایه پلکسی شکل داخلی به ترتیب بین 1 تا 50 هرتز. اندازه‌گیری پاسخ سریع ORG شبکیه در فرکانس‌های بالای 10 هرتز تا کنون امکان‌پذیر نبوده است.

دانشمندان ICTER چشمان افراد داوطلب را به مدت یک دقیقه با نور شدید تطبیق دادند و سپس شبکیه چشم را با یک نور مرئی که با فرکانس ثابت سوسو می زد تحریک کردند. بنابراین آنها قادر به ثبت پاسخ های ORG شبکیه در فرکانس های تا 30 هرتز بودند. این پروتکل امکان تعیین تغییرات در ضخامت نوری گیرنده های نوری را در حد چند نانومتر در پاسخ به یک سیگنال بصری در فرکانس های سوسو زدن بالاتر از هر زمان دیگری ممکن می سازد. این فناوری پیشرفته امکان تعیین پاسخ‌های مکانی و زمانی گیرنده نور شبکیه را در مقیاس‌های زمانی و فرکانس‌هایی که با اولین مراحل فرآیند انتقال نور، که موتور حیاتی بینایی است، مرتبط است، می‌سازد.

برای اولین بار می توان انقباضات و انبساط های کوچک گیرنده های نور را در شبکیه چشم انسان سالم به دنبال تحریک نور در فرکانس های تا 30 هرتز مشاهده کرد و می توان آن ها را در مناطق مختلف شبکیه ترسیم کرد. این موفقیت قبلاً توسط هیچ کس به دست نیامده است. بدون تحقیقات قبلی دانشمندان ICTER و توسعه تکنیک STOC-T، با حساسیت جابجایی زیر نانومتری، پایداری فاز بالا و سرعت اکتساب حجمی چشمگیر، امکان پذیر نبود. دکتر آندریا کوراتولو، رئیس آزمایشگاه مراقبت های چشمی با تصویر هدایت شونده در ICTER گفت.

محققان ICTER نشان داده‌اند که تفاوت‌های آماری معنی‌داری در دامنه مدولاسیون طول مسیر نوری گیرنده نوری در پاسخ به فرکانس‌های سوسو زدن مختلف را می‌توان در چشم‌های سازگار با نور با نسبت سیگنال به نویز بهتر نسبت به چشم‌های سازگار با تاریکی تشخیص داد. این نتایج چشم انداز یک مطالعه عینی تر از تغییرات CFF در سراسر شبکیه را برجسته می کند، که می تواند تشخیص زودهنگام انحطاط شبکیه و سایر ناهنجاری های گیرنده نور را امکان پذیر کند.

تیم دانشمندان ICTER در حال برنامه‌ریزی تحقیقات بیشتر برای پیشبرد درک مفاهیم بیولوژیکی و پزشکی رفتار گیرنده نوری مشاهده‌شده از طریق STOC-T، پیش‌بینی بینش‌های بیشتر در مورد علم بینایی بنیادی و توسعه نشانگرهای زیستی جدید اختلال بینایی اولیه است.


دستگاه تصویربرداری برای دیدن بیوشیمی بینایی


اطلاعات بیشتر:
Sławomir Tomczewski و همکاران، اپتوریتنوگرام های فلیکر سازگار با نور که با سیستم توموگرافی انسجام نوری فضایی-زمانی (STOC-T) گرفته شده است، Biomedical Optics Express (2022). DOI: 10.1364/BOE.444567

ارائه شده توسط آکادمی علوم لهستان

نقل قول: ارزیابی اینکه آیا گیرنده های نوری به درستی عمل می کنند با یک تکنیک موفقیت آمیز برای تشخیص بیماری های چشمی (2022، 24 مه) در 24 مه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-05-photoreceptors-functioning-properly-breakthrough-technique بازیابی شده است. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.