RU2284743C1 - Method for estimating retina functions - Google Patents
Method for estimating retina functions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284743C1 RU2284743C1 RU2005107704/14A RU2005107704A RU2284743C1 RU 2284743 C1 RU2284743 C1 RU 2284743C1 RU 2005107704/14 A RU2005107704/14 A RU 2005107704/14A RU 2005107704 A RU2005107704 A RU 2005107704A RU 2284743 C1 RU2284743 C1 RU 2284743C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- retina
- profile
- retinal
- glial
- units
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к офтальмологии, предназначено для оценки функции сетчатки при проведении электроретинографии.The present invention relates to ophthalmology, is intended to assess the function of the retina during electroretinography.
Многосторонность взаимодействий между нейронами и клетками Мюллера (МК) свидетельствует о существовании тесного метаболического и функционального симбиоза ретинальных нейронов и клеток Мюллера [обзор: Зуева М.В. Клетки Мюллера: роль в нормальном функционировании сетчатки и патогенезе ретинальных заболеваний. - Клиническая физиология зрения. - п/ред. Шамшиновой А.М. и др. М: Н-МФ МБН. - 2002. - С.92-109]. Сетчатка функционально состоит из т.н. «радиальных единиц», каждая из которых включает одну МК и определенное количество тесно контактирующих с ней соседних нейронов, которые функционально и метаболически поддерживает данная клетка Мюллера [Reichenbach A. et al. Quantitative electron microscopy of rabbit Muller (glial) cells in dependence on retinal topography. - Z. Mikrosk. Anat. Forsch.-1988.-V. 102.-N 6.-Р. 897 -912; Reichenbach A., Robinson S.R. The involvement of Muller cells in the outer retina. - m: Neurobiology and Clinical Aspects of the Outer Retina, Eds Djamgoz M.B.A., Archer S.N., Vallerga S., London: Chapman Press, 1995. - P. 395-416].The versatility of interactions between neurons and Mueller cells (MK) indicates the existence of close metabolic and functional symbiosis of retinal neurons and Mueller cells [review: MV Zueva Mueller cells: a role in the normal functioning of the retina and the pathogenesis of retinal diseases. - Clinical physiology of vision. - p / ed. Shamshinova A.M. et al. M: N-MF MBN. - 2002. - S.92-109]. The retina functionally consists of the so-called "Radial units", each of which includes one MK and a certain number of neighboring neurons closely contacting with it, which this Mueller cell functionally and metabolically supports [Reichenbach A. et al. Quantitative electron microscopy of rabbit Muller (glial) cells in dependence on retinal topography. - Z. Mikrosk. Anat. Forsch.-1988.-V. 102.-N 6.-P. 897-912; Reichenbach A., Robinson S.R. The involvement of Muller cells in the outer retina. - m: Neurobiology and Clinical Aspects of the Outer Retina, Eds Djamgoz M. B. A., Archer S. N., Vallerga S., London: Chapman Press, 1995. - P. 395-416].
Качество метаболического симбиоза в таких глио-нейрональных единицах различается в зависимости от того, какие нейроны контактируют с МК, поэтому истинные размеры метаболически активных единиц нейроны-МК различны для различных ретинальных зон. Размер «радиальной единицы» нейроны-МК имеет особое значение в связи с тесной взаимосвязью ее энергетического метаболизма и ретинальной циркуляции [Reichenbach A., Robinson S.R. Phylogenetic constraints on retinal organisation and development. - Prog. Retinal Res. - 1995. - V. 15. - P.139-171].The quality of metabolic symbiosis in such glioneuronal units varies depending on which neurons are in contact with MK; therefore, the true sizes of metabolically active units of neuron-MK are different for different retinal zones. The size of the "radial unit" of neurons-MK is of particular importance in connection with the close relationship of its energy metabolism and retinal circulation [Reichenbach A., Robinson S.R. Phylogenetic constraints on retinal organization and development. - Prog. Retinal Res. - 1995. - V. 15. - P.139-171].
В эмбриогенезе, на ранних фазах клеточной пролиферации стволовой клетки, при делении ранней прогениторной клетки формируются только ключевые клеточные типы фотопического пути - колбочки, часть амакриновых, а также все горизонтальные и ганглиозные клетки сетчатки. Мюллеровские клетки генерируются позже - от той же прогениторной клетки - т.н. позднего предшественника, при делении которой формируются палочки, все биполярные клетки и часть амакриновых клеток. Исключительно важно, что наиболее активный глио-нейрональный метаболический симбиоз доказан только для так называемых «сестринских» (по происхождению) к МК нейронам, то есть только для их взаимоотношений с палочками, биполярами и частью амакриновых клеток. Поэтому истинные размеры «радиальных единиц» нейроны-клетки Мюллера, являющиеся отражением их метаболической активности, варьируют в различных зонах сетчатки [Reichenbach A. et al. Glio-Neuronal Interactions in Retinal Development // Development and Organization of the Retina From Molecules to Function. Ed. By L.M. Chalupa and B.L. Finlay. -Plenum Press: N.Y., 1998. - P.121-146].In embryogenesis, in the early phases of stem cell proliferation, during the division of the early progenitor cell, only key cellular types of the photopic pathway are formed - cones, part of amacrine, as well as all horizontal and ganglion cells of the retina. Muller cells are generated later - from the same progenitor cell - the so-called late predecessor, during the division of which rods are formed, all bipolar cells and part of amacrine cells. It is extremely important that the most active glio-neuronal metabolic symbiosis is proved only for the so-called "sister" (by origin) to MK neurons, that is, only for their relationship with rods, bipolar cells and part of amacrine cells. Therefore, the true size of the "radial units" of Muller cell neurons, which are a reflection of their metabolic activity, vary in different areas of the retina [Reichenbach A. et al. Glio-Neuronal Interactions in Retinal Development // Development and Organization of the Retina From Molecules to Function. Ed. By L.M. Chalupa and B.L. Finlay Plenum Press: N.Y., 1998. - P.121-146].
По данным указанных авторов имеется одинаковое среднее количество нейронов, приходящихся на 1 МК в макуле и на периферии сетчатки человека, которое равно 12. Однако в фовеа отсутствуют палочки, но много колбочек и ганглиозных клеток, поэтому, принимая во внимание только «сестринские» к МК биполярные и амакриновые клетки, радиальная единица в фовеа мала и составляет максимум 2-3 нейрона на 1 МК. На средней периферии сетчатки размер активной глио-нейрональной единицы достигает 10-11. Но на крайней периферии также имеется узкое кольцо парадоксального возрастания плотности колбочек, количество которых превышает количество палочек. В связи с этим размер метаболически активной глио-нейрональной единицы в этой зоне опять снижается.According to these authors, there is the same average number of neurons per 1 MK in the macula and on the periphery of the human retina, which is 12. However, there are no rods in the fovea, but there are many cones and ganglion cells, therefore, taking into account only the “sister” ones to MK bipolar and amacrine cells, the radial unit in the fowal is at most 2-3 neurons per 1 MK. On the middle periphery of the retina, the size of the active glio-neuronal unit reaches 10-11. But at the extreme periphery there is also a narrow ring of paradoxical increase in the density of cones, the number of which exceeds the number of rods. In this regard, the size of the metabolically active glioneuronal unit in this zone decreases again.
В патологических условиях мюллеровские клетки подвергаются значительным морфологическим, клеточным и молекулярным изменениям. Некоторые из этих изменений связаны с процессами заживления ран и восстановления функционирования ретинальной ткани. Другие отражают вовлечение клеток Мюллера в защиту сетчатки от ее дальнейшего повреждения. С другой стороны, в связи с комплементарностью биохимических свойств глии и нейронов единое метаболическое сообщество «нейрон-нейроглия» функционирует как саморегулирующаяся система с обратной связью. Это позволяет МК эффективно обеспечивать функционирование нейронов в широком диапазоне изменяющихся условий внешней и внутренней среды, но по той же причине нарушения метаболизма и функции МК являются одним из главных патофизиологических механизмов развивающейся ретинальной патологии.Under pathological conditions, Muller cells undergo significant morphological, cellular and molecular changes. Some of these changes are associated with the processes of wound healing and restoration of the functioning of retinal tissue. Others reflect the involvement of Mueller cells in protecting the retina from further damage. On the other hand, due to the complementarity of the biochemical properties of glia and neurons, the single metabolic community “neuron-neuroglia” functions as a self-regulating feedback system. This allows MK to effectively ensure the functioning of neurons in a wide range of changing conditions of the external and internal environment, but for the same reason, metabolic disorders and MK functions are one of the main pathophysiological mechanisms of developing retinal pathology.
Учитывая важную роль клеток Мюллера (МК) в патогенезе ретинальных заболеваний различной природы, особое значение приобретают фундаментальные исследования, позволяющие использовать знания о функциональных и метаболических взаимодействиях между нейронами и МК в различных ретинальных зонах для изучения патофизиологических механизмов изменений в сетчатке, и разработки новых методов функциональной диагностики.Given the important role of Muller cells (MK) in the pathogenesis of retinal diseases of various nature, fundamental research is of particular importance, allowing the use of knowledge about the functional and metabolic interactions between neurons and MK in different retinal zones to study the pathophysiological mechanisms of changes in the retina and the development of new methods of functional diagnostics.
Поэтому и при изучении звеньев патогенеза заболеваний сетчатки, и при разработке новых методов диагностики и прогноза течения патологического процесса необходимо учитывать динамику глио-нейрональных взаимоотношений в сетчатке. При этом особое значение должны иметь знания о топике этих взаимодействий, то есть характера изменений метаболического симбиоза «нейроны / клетка Мюллера» в локальных зонах сетчатки.Therefore, when studying the links of the pathogenesis of retinal diseases, and when developing new methods for diagnosing and predicting the course of the pathological process, it is necessary to take into account the dynamics of gli neuronal relationships in the retina. Moreover, knowledge about the topic of these interactions, that is, the nature of changes in the metabolic symbiosis of “neurons / Mueller cells” in local areas of the retina, should be of particular importance.
Для общей оценки функциональной активности МК и «радиальных единиц» метаболического симбиоза «нейроны-МК» мы используем глиальный индекс КГ, рассчитываемый как отношение амплитуды b-волны ЭРГ к амплитуде ритмической ЭРГ (R3-волны РЭРГ). При этом ЭРГ и РЭРГ регистрировали с использованием ганц-фельд или макулярной стимуляции сетчатки [RU 2240093, 20.11.2004].For a general assessment of the functional activity of MK and the "radial units" of the metabolic symbiosis of neurons-MK, we use the glial index K G , calculated as the ratio of the amplitude of the b-wave of ERG to the amplitude of the rhythmic ERG (R 3 -waves of RERG). Moreover, ERG and RERG were recorded using ganz feld or macular stimulation of the retina [RU 2240093, 11/20/2004].
Нами изучена динамика изменений глиального индекса Кг при заболеваниях сетчатки различного генеза и показано, что наиболее общим признаком при различных видах офтальмопатологии является активизация метаболизма МК с возрастанием глиального индекса. Но при развитии пролиферации МК характерна противоположная тенденция - резкое снижение глиального индекса, которое может служить диагностическим критерием при развитии пролиферативного синдрома. В данном случае, однако, речь идет только об общей тенденции альтераций глио-нейрональных взаимодействий в сетчатке без учета локальных изменений метаболизма и функции «радиальных единиц». То есть использование глиального индекса при ганц-фельд-стимуляции сетчатки не позволяет судить о топике изменений глио-нейрональных взаимодействий, что значительно сужает возможности метода.We studied the dynamics of changes in the glial index K g in diseases of the retina of various origins and showed that the most common symptom in various types of ophthalmopathology is the activation of MK metabolism with an increase in the glial index. But with the development of MK proliferation, the opposite trend is characteristic - a sharp decrease in the glial index, which can serve as a diagnostic criterion for the development of proliferative syndrome. In this case, however, we are only talking about the general trend of alterations of gli neuronal interactions in the retina without taking into account local changes in metabolism and the function of “radial units”. That is, the use of the glial index in ganz-feld-stimulation of the retina does not allow us to judge the topic of changes in glio-neuronal interactions, which significantly narrows the possibilities of the method.
Известен способ оценки профиля метаболически активных глио-нейрональных «радиальных единиц» [Reichenbach A. et al. Glio-Neuronal Interactions in Retinal Development // Development and Organization of the Retina From Molecules to Function. Ed. By L.M. Chalupa and B.L. Finlay. - Plenum Press: N.Y., 1998. - P. 121-146], рассчитывающий их размеры по данным электронной микроскопии и иммуногистохимических исследований. Данный способ применяется только в экспериментах на сетчатках животных, его невозможно использовать для диагностики патологического процесса и изучения заболеваний сетчатки глаза пациентов.A known method for assessing the profile of metabolically active glioneuronal "radial units" [Reichenbach A. et al. Glio-Neuronal Interactions in Retinal Development // Development and Organization of the Retina From Molecules to Function. Ed. By L.M. Chalupa and B.L. Finlay - Plenum Press: N.Y., 1998. - P. 121-146], calculating their sizes according to electron microscopy and immunohistochemical studies. This method is used only in experiments on animal retinas; it cannot be used to diagnose a pathological process and study patients' retinal diseases.
Известен также способ оценки функции сетчатки, принятый нами за ближайший аналог, основанный на специальной технике регистрации мультифокальной ЭРГ (мф-ЭРГ) и используемый в практике клинической электроретинографии [Kondo, M., Miyake, Y., Horiguchi, M, Suzuki, S., Tanikawa, A. Clinical evaluation of multifocal electroretinogram // Investigative Ophthalmology and Visual Science. -1995. - 36. - P. 2146-2150].There is also a known method for evaluating retinal function, which we adopted as the closest analogue, based on a special technique for recording multifocal ERG (mf-ERG) and used in the practice of clinical electroretinography [Kondo, M., Miyake, Y., Horiguchi, M, Suzuki, S. , Tanikawa, A. Clinical evaluation of multifocal electroretinogram // Investigative Ophthalmology and Visual Science. -1995. - 36. - P. 2146-2150].
В отличие от традиционной электроретинографии способ регистрации мф-ЭРГ делает возможным исследование локальной функции различных региональных областей, причем не только в отдельных зонах предъявления стимула, но и суммарно, по квадрантам поля зрения, а также математически получать суммарный ответ от трех концентрических ретинальных зон. Разработаны нормативы мф-ЭРГ [Parks, S. et al. Functional imaging of the retina using the multifocal electroretinograph: a control study // British Journal of Ophthalmology. -1996. - 80. - P.831-834; Kondo, M. et al. Normal values of retinal response densities in multifocal electroretinogram // Nippon Ganka Gakkai Zasshi. - 1996. - 100. - Р. 810-816]. Следует отметить, что высокие диагностические возможности установки при оценке топографии колбочковой функции макулы и всей центральной ретинальной зоны, а также зрительных вызванных корковых потенциалов (ЗВКП) оправдывают трудоемкость, длительность и высокую стоимость исследований мф-ЭРГ и мф-ЗВКП.Unlike traditional electroretinography, the method of recording mf-ERG makes it possible to study the local function of various regional regions, and not only in individual zones of presentation of the stimulus, but also in total, using the quadrants of the field of view, as well as mathematically obtain a summary response from three concentric retinal zones. Mf-ERG guidelines have been developed [Parks, S. et al. Functional imaging of the retina using the multifocal electroretinograph: a control study // British Journal of Ophthalmology. -1996. - 80. - P.831-834; Kondo, M. et al. Normal values of retinal response densities in multifocal electroretinogram // Nippon Ganka Gakkai Zasshi. - 1996. - 100. - R. 810-816]. It should be noted that the high diagnostic capabilities of the installation in assessing the topography of the cone function of the macula and the entire central retinal zone, as well as visual evoked cortical potentials (VEC), justify the complexity, duration and high cost of studies of mf-ERG and mf-VCHP.
Однако данный способ является способом оценки функции только колбочковой системы сетчатки и только при картировании сигналов в узкой зоне поля зрения, не превышающей 25-30 угловых градусов [Kretschmann, U. el al. Multifocal ERG recording by the VERIS technique and its clinical applications // Developments in Ophthalmology Basel. - 1997. - 29. - P. 8-14; Sutler, E.E., Bearse, M.A. The retinal topography of local and lateral gain control mechanisms, hi Vision Science and its Applications, 1998 OSA Technical Digest Series, Vol.1, Washington, D.C.: Optical Society of America, P. 20-23].However, this method is a way to evaluate the function of only the cone-shaped retinal system and only when mapping signals in a narrow zone of the field of view, not exceeding 25-30 angular degrees [Kretschmann, U. el al. Multifocal ERG recording by the VERIS technique and its clinical applications // Developments in Ophthalmology Basel. - 1997. - 29. - P. 8-14; Sutler, E.E., Bearse, M.A. The retinal topography of local and lateral gain control mechanisms, hi Vision Science and its Applications, 1998 OSA Technical Digest Series, Vol.1, Washington, D.C .: Optical Society of America, P. 20-23].
Кроме того, математическая система расчетов, лежащая в основе реализации метода, выделяет псевдореальный сигнал, имеющий преимущественно колбочковую природу с частичным вкладом от ганглиозных клеток сетчатки и от диска зрительного нерва (те же авторы). Это не позволяет даже при изменении частоты предъявления стимула изучать глио-нейрональные взаимоотношения в сетчатке и тем более определять ретинальные нарушения, связанные с изменением топографии и профиля активности «радиальных единиц» нейрон-МК.In addition, the mathematical calculation system that underlies the implementation of the method emits a pseudo-real signal, which is mainly cone-shaped in nature with a partial contribution from the ganglion cells of the retina and from the optic nerve head (the same authors). This does not allow even with a change in the frequency of presentation of the stimulus to study gli neuronal relationships in the retina, and even more so to determine retinal disorders associated with changes in the topography and activity profile of “radial units” of neuron-MK.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в возможности получения новых данных о функции сетчатки и ее нарушениях при ретинальной патологии различного генеза, основанных на определении топографии изменений глио-нейрональных взаимодействий в сетчатке - профиля активности и размера «радиальных единиц» нейроны-клетка Мюллера.The technical result of the invention consists in the possibility of obtaining new data on the function of the retina and its disorders in retinal pathology of various origins, based on determining the topography of changes in glioneuronal interactions in the retina — the activity profile and the size of the “radial units” of Mueller cell neurons.
Технический результат достигается за счет того, что определяют глиальный индекс Кг при последовательной регистрации ЭРГ и РЭРГ от 3-х и более соседних неперекрывающихся концентрических зон сетчатки, строят график зависимости КГ от локализации стимула - горизонтальный профиль, отражающий нарушения в сетчатке, связанные с активностью и размером глио-нейрональных «радиальных единиц», по которому оценивают функцию сетчатки, и ее нарушения определяют при отклонениях значений Кг в одной или более точках профиля от нормальных значений на 4 и более относительных единиц.The technical result is achieved due to the fact that the glial index K g is determined by sequential registration of ERG and RERG from 3 or more neighboring non-overlapping concentric zones of the retina, a graph of the dependence of K G on the localization of the stimulus is constructed — a horizontal profile reflecting disturbances in the retina associated with activity and size of glio-neuronal "radial units", according to which the function of the retina is evaluated, and its abnormalities are determined when the values of K g at one or more points of the profile deviate from normal values by 4 and more relative units.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет следующие отличия:Compared with the prototype, the proposed method has the following differences:
- Способ осуществляется путем выполнения электроретинографии с помощью традиционных приборов для регистрации ЭРГ и РЭРГ.- The method is carried out by performing electroretinography using traditional devices for recording ERG and RERG.
- Оценивают реальные биоэлектрические ответы сетчатки, а не псевдореальные сигналы, выделяемые с помощью математической системы расчетов.- Estimate the real bioelectric responses of the retina, and not the pseudo-real signals generated using a mathematical calculation system.
- Осуществляют последовательную стимуляцию от 3-х и более соседних неперекрывающихся концентрических зон сетчатки по всей ее площади - от центра до крайней периферии.- Perform sequential stimulation from 3 or more adjacent non-overlapping concentric zones of the retina over its entire area - from the center to the extreme periphery.
- В зависимости от задач исследования используют условия стимуляции, селективно благоприятные для оценки функции как колбочковой, так и палочковой систем сетчатки.- Depending on the objectives of the study, stimulation conditions are used that are selectively favorable for evaluating the function of both the cone and rod systems of the retina.
- Оценивают сразу суммарный ответ нейронов со стимулируемой зоны без выполнения искусственного сложения ответов от отдельных локальных точек в данном концентрическом кольце.- Assess immediately the total response of neurons from the stimulated zone without performing artificial addition of responses from individual local points in this concentric ring.
- Рассчитывают КГ от каждой стимулируемой зоны.- Calculate KG from each stimulated zone.
- Строят график зависимости КгГ от локализации (эксцентричности) стимула на сетчатке, отражающий горизонтальный профиль размера метаболически активных глио-нейрональных «радиальных единиц», по которому оценивают функцию сетчатки, и сравнивают его с профилем нормальных значений Кг для здоровых лиц.- were plotted on the localization of T Cg (eccentricity) of the stimulus on the retina, which reflects the size of the horizontal profile of metabolically active glio-neuronal "radial units", which evaluate retinal function, and compared with the profile of normal values of K d for healthy individuals.
- Нарушения в сетчатке определяют при отклонениях значений КГ в одной или более точках профиля от нормальных значений на 4 и более относительных единиц.- Disturbances in the retina are determined when the deviations of the values of K G at one or more points of the profile from normal values by 4 or more relative units.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:Compared with the prototype, the proposed method has the following advantages:
- Более широкие возможности топографических исследований, так как оценку функции сетчатки - горизонтальное картирование нейрональной активности выполняют по всей площади сетчатки, включая крайнюю периферию, а не в узкой центральной зоне 25-30 угловых градусов.- Wider opportunities for topographic studies, since the assessment of the function of the retina - horizontal mapping of neuronal activity is performed over the entire area of the retina, including the extreme periphery, and not in a narrow central zone of 25-30 angular degrees.
- Техническая возможность селективной оценки функции не только колбочковой, но и палочковой систем сетчатки позволяет использовать способ для диагностики нарушений в сетчатке при более широком диапазоне ретинальных патологий.- The technical ability to selectively evaluate the function of not only cone, but also rod systems of the retina allows you to use the method for the diagnosis of disorders in the retina with a wider range of retinal pathologies.
- Способ позволяет определять профиль нарушений в сетчатке, связанных с изменениями глио-нейрональных взаимоотношений и активностью «радиальных единиц» нейроны-МК.- The method allows to determine the profile of disorders in the retina associated with changes in glio-neuronal relationships and the activity of "radial units" of neurons-MK.
Учитывая значительную роль клеток Мюллера в патогенезе заболеваний сетчатки различного генеза, это позволяет получать новые данные о патофизиологических механизмах, связанных с нарушениями метаболического симбиоза «нейроны-нейроглия».Given the significant role of Mueller cells in the pathogenesis of diseases of the retina of various origins, this allows us to obtain new data on the pathophysiological mechanisms associated with impaired metabolic symbiosis of neurons-neuroglia.
- По сравнению с аналогом, который создан для выполнения иных клинических целей, стоимость исследований значительно ниже, так как не требует специального дорогостоящего оборудования.- Compared with the analogue, which was created to fulfill other clinical goals, the cost of research is much lower, since it does not require special expensive equipment.
Способ основан на результатах следующих экспериментальных исследований:The method is based on the results of the following experimental studies:
Используя указанные выше данные литературы, нами была составлена гипотетическая схема: ожидаемый горизонтальный (зональный) профиль метаболически активных глио-нейрональных единиц сетчатки, учитывающий количество ретинальных нейронов, обслуживаемых одной МК от макулярной области до ретинальной периферии (фиг.1А). На фиг.1Б представлена схема Райхенбаха (белым отмечены «сестринские» к МК-нейроны сетчатки) [Reichenbach A., Robinson S.R. The involvement of Muller cells in the outer retina. - In: Neurobiology and Clinical Aspects of the Outer Retina, Eds Djamgoz M.B.A., Archer S.N., Vallerga S., London: Chapman Press, 1995. - P.395-416].Using the above literature data, we compiled a hypothetical scheme: the expected horizontal (zonal) profile of metabolically active gli neuronal retinal units, taking into account the number of retinal neurons served by one MK from the macular region to the retinal periphery (Fig. 1A). On figb presents a diagram of Reichenbach (white marked "sister" to the MK neurons of the retina) [Reichenbach A., Robinson S.R. The involvement of Muller cells in the outer retina. - In: Neurobiology and Clinical Aspects of the Outer Retina, Eds Djamgoz M.B.A., Archer S.N., Vallerga S., London: Chapman Press, 1995. - P.395-416].
Поскольку, как показано нами ранее, глиальный индекс Кг позволяет оценивать размер и, соответственно, активность «радиальных единиц» - глио-нейрональные взаимодействия, в серии экспериментов определяли реальный профиль изменений глиального индекса Кг в различных концентрических зонах в условиях, селективно благоприятных для функционирования палочковой и колбочковой систем сетчатки.Since, as shown earlier, glial index K r allows to assess the size and, accordingly, the activity of "radial units" - glio-neuronal interactions in a series of experiments to determine the real profile glial index change K g in different concentric zones under conditions which selectively favorable for the functioning of the rod and cone systems of the retina.
Глаз стимулировали вспышками белого света с частотой 0,25 Гц (для регистрации ЭРГ) и 12 Гц (для РЭРГ) энергетической экспозицией 0,36 мкДж/см2 (яркость 16 кд/м2). При центральной фиксации взора последовательно предъявляли стимулы со следующими угловыми размерами: пятно 20 град. в центральной зоне сетчатки (10 град. от центра фовеа), кольца 20-50 град. (ближняя периферия), 50-70 град. (средняя периферия), 70-85 град. (дальняя периферия) и 85-100 град. (крайняя периферия) сетчатки. Таким образом, глиальный индекс определяли от 5 концентрических зон сетчатки.Eye stimulated white light flashes with a frequency of 0.25 Hz (for registration ERG) and 12 Hz (for RERG) exposure energy of 0.36 mJ / cm2 (luminance of 16 cd / m 2). With central fixation of the gaze, stimuli were successively presented with the following angular sizes: a spot of 20 degrees. in the central zone of the retina (10 deg. from the center of fovea), rings 20-50 deg. (near periphery), 50-70 degrees. (middle periphery), 70-85 degrees. (far periphery) and 85-100 degrees. (extreme periphery) of the retina. Thus, the glial index was determined from 5 concentric zones of the retina.
Для выявления вклада клеточных элементов скотопического и фотопического путей в специфику глио-нейрональных взаимоотношений в различных ретинальных зонах исследования на здоровых лицах выполняли на хроматические стимулы (красные, синие, зеленые) и/или на белые стимулы в различных условиях адаптации и стимуляции: (1) в мезопических условиях (запись в темноте без предварительной темновой адаптации); (2) в условиях глубокой темновой адаптации (30 или более минут); (3) и на белом фоне 12 или более Лк после предварительной световой адаптации. По значениям глиального индекса КГ в каждой зоне строили график зависимости КГ от локализации стимула на сетчатке, то есть его эксцентричности, который представляет собой горизонтальный профиль метаболически активных глио-нейрональных «радиальных единиц». Данный профиль являлся основой для оценки функции сетчатки. Для определения нормативов горизонтального профиля Кг исследования выполнены у 11 здоровых лиц. Поскольку у всех испытуемых были получены сходные закономерности изменений глиального индекса при смещении стимула от центра к периферии сетчатки, полученные данные были усреднены и определен нормальный горизонтальный профиль глио-нейрональных взаимодействий (фиг.2А).To identify the contribution of cellular elements of the scotopic and photopic pathways to the specificity of glioneuronal relationships in different retinal zones, studies on healthy individuals were performed on chromatic stimuli (red, blue, green) and / or on white stimuli under various conditions of adaptation and stimulation: (1) in mesopic conditions (recording in the dark without preliminary dark adaptation); (2) in conditions of deep dark adaptation (30 or more minutes); (3) and on a white background 12 or more Lx after preliminary light adaptation. Using the values of the glial index KG in each zone, we plotted the dependence of KG on the localization of the stimulus on the retina, that is, its eccentricity, which is a horizontal profile of metabolically active glio-neuronal “radial units”. This profile was the basis for evaluating retinal function. To determine the standards for the horizontal profile of K g, studies were performed in 11 healthy individuals. Since all subjects received similar patterns of changes in the glial index when the stimulus shifted from the center to the periphery of the retina, the obtained data were averaged and the normal horizontal profile of glioneuronal interactions was determined (Fig. 2A).
Ожидаемая куполообразная форма профиля КГ с максимумом на средней периферии сетчатки в эксперименте подтверждена только в условиях темновой адаптации, что свидетельствует о доминирующей роли палочек и нейронов палочковой системы в активном глио-нейрональном симбиозе. Таким образом, при исследовании здоровых лиц определен профиль изменений ганц-фельд ЭРГ и ритмической ЭРГ (РЭРГ) на частоту мельканий 12 Гц и описана нормальная закономерность изменений глиального индекса Кг в различных зонах сетчатки при последовательном предъявлении стимулов: центрального пятна и колец, локализованных на ближней, средней, дальней и крайней перифериях сетчатки.The expected domed profile of the KG profile with a maximum at the middle periphery of the retina in the experiment was confirmed only under conditions of dark adaptation, which indicates the dominant role of the rods and neurons of the rod system in active glioneuronal symbiosis. Thus, in the study of healthy individuals, the profile of changes in ganz-feld ERG and rhythmic ERG (RERG) by a flicker frequency of 12 Hz was determined and the normal pattern of changes in the glial index K g in different areas of the retina was described with successive presentation of stimuli: a central spot and rings localized on near, middle, far and extreme periphery of the retina.
Дальнейшая апробация способа при обследовании пациентов с заболеваниями сетчатки различного генеза показала, что нарушение функции сетчатки можно определять при отклонениях значений Кг в одной или более точках профиля от нормальных значений на 4 и более относительных единиц.Further testing of the method on patients with retinal diseases of various origins showed that violation retinal function can be determined at deviations of values of K z in one or more points of the profile from normal values by 4 or more relative units.
Профиль глиального индекса и, соответственно, размера и активности «радиальных единиц» в сетчатке был нами исследован у 4 пациентов с болезнью Штаргардта (БШ) и 6 больных с периферическим ретиношизисом (ПРШ) различного генеза. Для ускорения и упрощения для пациентов методики обследования в клинических условиях оценивали только мезопический горизонтальный профиль b-волны ЭРГ, R3-волны низкочастотной РЭРГ (12 Гц) и рассчитанного по их отношению глиального индекса КГ.We studied the profile of the glial index and, accordingly, the size and activity of “radial units” in the retina in 4 patients with Stargardt's disease (BS) and 6 patients with peripheral retinoschisis (CRP) of various genesis. To speed up and simplify for patients the methods of examination under clinical conditions, only the mesopic horizontal profile of the b-wave of ERG, R 3 -wave of the low-frequency RERG (12 Hz) and the glial index K G calculated by their ratio were evaluated.
В таблице 1 представлены средние значения глиальных индексов по зонам (в относит. ед.) для трех экспериментов*.Table 1 presents the average values of glial indices by zone (in relative units) for three experiments * .
При БШ (фиг.2Б), характеризующейся первичным поражением центральной зоны сетчатки, выявлена куполообразная форма профиля глиального индекса. Его абсолютные величины резко превышали данные для мезопического и соответствовали скорее скотопическому профилю здоровых лиц. То есть при БШ страдают колбочковые элементы не только центральной зоны, но всей фотопической системы сетчатки, приближая мезопический горизонтальный профиль Кг пациентов к скотопическому. У пациентов с круговым ПРШ (фиг.2 В) характерным оказалось четкое соответствие динамики изменений мезопического глиального индекса его профилю у здоровых лиц в фотопических условиях стимуляции.In BS (Fig.2B), characterized by a primary lesion of the central zone of the retina, a dome-shaped profile of the glial index was revealed. Its absolute values sharply exceeded the data for the mesopic and most likely corresponded to the scotopic profile of healthy individuals. That is, with BS, cone elements not only of the central zone, but of the entire photopic system of the retina suffer, bringing the mesopic horizontal profile of K g of patients closer to scotopic. In patients with circular CRP (Figure 2 B), a clear correspondence between the dynamics of changes in the mesopic glial index and its profile in healthy individuals under photopic stimulation conditions was characteristic.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
При последовательной регистрации ЭРГ и РЭРГ от 3-х и более соседних неперекрывающихся концентрических зон сетчатки определяют глиальные индексы КГ, строят график зависимости КГ от локализации стимула на сетчатке - горизонтальный профиль, связанный с изменением активности и, соответственно, размера глио-нейрональных «радиальных единиц», по которому оценивают функцию сетчатки, и определяют ее нарушения при отклонениях значений КГ в одной или более точках профиля от нормальных значений на 4 и более относительных единиц.When sequentially registering ERG and RERG from 3 or more neighboring nonoverlapping concentric zones of the retina, the glial indices KG are determined, a graph of the dependence of KG on the localization of the stimulus on the retina is built - a horizontal profile associated with a change in activity and, accordingly, the size of the glio-neuronal radial units ”, by which the function of the retina is assessed, and its violations are determined when deviations of the KG values at one or more points of the profile from normal values by 4 or more relative units.
Для реализации данного способа оценки функции сетчатки возможно использование любых устройств, обеспечивающих расчет КГ по известному способу при стимуляции трех и более соседних неперекрывающихся концентрических зон сетчатки.To implement this method, evaluation of retinal function can use any device providing calculation K T in a known manner with stimulation three or more adjacent non-overlapping concentric zones of the retina.
Клиническая апробация способа проведена у 11 здоровых лиц, 4 больных с болезнью Штаргардта и 6 пациентов с периферическим ретиношизисом миопического, дегенеративного и травматического генеза.Clinical testing of the method was carried out in 11 healthy individuals, 4 patients with Stargardt's disease and 6 patients with peripheral retinoschisis of myopic, degenerative and traumatic origin.
Конкретные примеры выполнения способа:Specific examples of the method:
Пример 1. Испытуемый В. 20 лет, оптические среды прозрачны, на глазном дне изменений нет.Visus OU=1,0.Example 1. Subject B. for 20 years, optical media are transparent, there are no changes in the fundus. Visus OU = 1.0.
При проведении ЭФИ в данном и последующем примерах способ выполняли в мезопических условиях (в темноте, без предварительной темновой адаптации). Во всех клинических примерах последовательно регистрировали ЭРГ (0,25 Гц) и РЭРГ (12 Гц) на ахроматические стимулы (0,36 мкДж/см2, 16 кд/м2). При центральной фиксации взора последовательно предъявляли стимулы со следующими угловыми размерами: пятно 20 град. в центральной зоне сетчатки (10 град. от центра фовеа), кольца 20-50 град. (ближняя периферия), 50-70 град. (средняя периферия), 70-85 град. (дальняя периферия) и 85-100 град. (крайняя периферия) сетчатки.When conducting EFI in this and the following examples, the method was performed under mesopic conditions (in the dark, without preliminary dark adaptation). In all clinical examples sequentially recorded ERG (0.25 Hz) and RERG (12 Hz) at achromatic stimulus (0.36 mJ / cm 2 16 cd / m 2). With central fixation of the gaze, stimuli were successively presented with the following angular sizes: a spot of 20 degrees. in the central zone of the retina (10 deg. from the center of fovea), rings 20-50 deg. (near periphery), 50-70 degrees. (middle periphery), 70-85 degrees. (far periphery) and 85-100 degrees. (extreme periphery) of the retina.
После регистрации ЭРГ и РЭРГ рассчитаны глиальные индексы КГ как отношение амплитуды b-волн ЭРГ (от пика волны-а) и R3-субкомпонента РЭРГ в пяти последовательных зонах сетчатки равнялись соответственно. Таким образом, глиальные индексы определяли от 5 соседних неперекрывающихся концентрических зон сетчатки. Затем строили график зависимости КГ от локализации стимула на сетчатке - его горизонтальный профиль, отражающий профиль изменений активности глио-нейрональных «радиальных единиц», по которому оценивали функцию сетчатки. Зональные значения КГ сравнивали с нормальными среднестатистическими величинами. Нарушения в сетчатке определяли при отклонениях значений КГ в одной или более точках профиля от нормальных значений на 4 и более относительных единиц.After registration ERG and glial RERG calculated indices K F as the ratio b-wave amplitude of ERG (from a wave-peak) and R 3 -subkomponenta RERG five successive zones of the retina were equal, respectively. Thus, glial indices were determined from 5 neighboring nonoverlapping concentric zones of the retina. Then, we plotted the dependence of K G on the localization of the stimulus on the retina — its horizontal profile, which reflects the profile of changes in the activity of the glio-neuronal “radial units”, by which the function of the retina was evaluated. Zonal values of K G were compared with normal average values. Disturbances in the retina were determined when the deviations of the values of K G at one or more points of the profile from normal values by 4 or more relative units.
В клиническом примере 1 у здорового субъекта В. при оценке функции сетчатки глиальные индексы КГ в пяти зонах составляли: 5; 8; 14; 18 и 10 относительных единиц соответственно.In clinical example 1, in a healthy subject B. when assessing retinal function, glial KG indices in five zones were: 5; 8; fourteen; 18 and 10 relative units, respectively.
Отклонения значений глиального индекса от среднестатистической нормы не превышали 3 относит. ед. При построении графика горизонтальный профиль КГ соответствовал нормальной топографии глио-нейрональных взаимодействий в сетчатке (фиг.ЗА).Deviations of the glial index from the average norm did not exceed 3 rel. units When constructing the graph, the horizontal profile of K G corresponded to the normal topography of glio-neuronal interactions in the retina (Fig. 3A).
Пример 2. Пациент О., 25 лет, болезнь Штаргардта.Example 2. Patient O., 25 years old, Stargardt's disease.
Visus OD=0,1.Visus OD = 0.1.
Способ выполняли, как описано в клиническом примере 1.The method was performed as described in clinical example 1.
При оценке функции сетчатки глиальные индексы КГ в пяти зонах составляли: 6; 34; 44; 40 и 35 относительных единиц соответственно.When assessing the function of the retina, glial indices KG in five zones were: 6; 34; 44; 40 and 35 relative units, respectively.
При построении графика у больного О. выявлена куполообразная форма профиля КГ с резким превышением нормальных значений глиального индекса в точках профиля, соответствующих зонам стимуляции ближней (на 29 отн.ед.), средней (на 33 отн.ед.) и дальней (на 25 отн.ед.) периферии сетчатки (фиг.3Б). Таким образом выявлены генерализованные нарушения всей фотопической системы, наиболее выраженные на средней периферии сетчатки с возрастанием размера «радиальных единиц». Учитывая данные фундаментальных исследований, можно говорить о резкой активизации глио-нейрональных взаимодействий преимущественно колбочковой системы сетчатки и, прежде всего, метаболического симбиоза «сестринских» колбочковых биполярных клеток с МК в этих зонах.When constructing a graph for patient O., a dome-shaped profile of the profile K G was revealed with a sharp excess of the normal values of the glial index at the profile points corresponding to the stimulation zones of the near (29 rel. Units), medium (33 rel. Units) and distant (at 25 rel.ed.) of the periphery of the retina (Fig.3B). Thus revealed generalized violations of the entire photopic system, the most pronounced on the middle periphery of the retina with increasing size of the "radial units". Taking into account the data of basic research, we can talk about a sharp activation of the glio-neuronal interactions of the predominantly cone-shaped retinal system and, above all, the metabolic symbiosis of the “sister” cone-shaped bipolar cells with MK in these areas.
Пример 3. Пациент Ш., 38 лет.Example 3. Patient S., 38 years old.
На OS - миопия высокой степени, ПВХРД, на периферии сетчатки почти круговой ретиношизис.On OS - high degree myopia, PVRD, on the periphery of the retina of almost circular retinoschisis.
Visus OS=0,7 с коррекцией.Visus OS = 0.7 with correction.
Способ выполняли, как описано в клиническом примере 1.The method was performed as described in clinical example 1.
При оценке функции сетчатки глиальные индексы КГ в пяти зонах составляли: 9; 25; 17; 30 и 16 относительных единиц соответственно.When assessing the function of the retina, glial indices KG in five zones were: 9; 25; 17; 30 and 16 relative units, respectively.
При построении графика у больного Ш. (фиг.3 В) форма мезопического профиля глиального индекса приближается к фотопическому профилю Кг здоровых лиц, но с резким возрастанием абсолютных значений индекса. Кг превышает норму в центральной зоне (на 5 отн.ед.), в зонах ближней (на 20 отн.ед.), средней (на 6 отн.ед.) дальней (на 15 отн.ед.) и крайней (на 8 отн.ед.) периферии сетчатки.When constructing a graph for patient S. (Fig. 3 B), the shape of the mesopic profile of the glial index approaches the photopic profile of K g of healthy individuals, but with a sharp increase in the absolute values of the index. K g exceeds the norm in the central zone (by 5 rel. Units), in the areas near (by 20 rel. Units), middle (by 6 rel. Units), distant (by 15 rel. Units) and extreme (by 8 rel. Units) of the periphery of the retina.
Отклонения в значениях Кг на ближней и дальней перифериях существенно превышают 4 относительные единицы, что указывает на нарушения, характеризующиеся увеличением размера «радиальных единиц и, соответственно, активизацией глио-нейрональных взаимодействий преимущественно палочковой системы сетчатки в этих зонах.Deviations in the values of K g at the near and far periphery significantly exceed 4 relative units, which indicates violations characterized by an increase in the size of the “radial units and, accordingly, activation of the glio-neuronal interactions of mainly the rod system of the retina in these zones.
Таким образом, результаты подтверждают, что исследования профиля КГ в различных ретинальных зонах позволяют оценивать функцию сетчатки и, соответственно, получать новые данные о нарушениях в сетчатке и при ее заболеваниях различного генеза и свидетельствуют о его диагностической ценности и перспективах использования способа в клинике глазных болезней.Thus, the results confirm that studies of the KG profile in various retinal zones allow us to evaluate the function of the retina and, accordingly, to obtain new data on disorders in the retina and its diseases of various origins and indicate its diagnostic value and the prospects of using the method in the clinic of eye diseases .
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005107704/14A RU2284743C1 (en) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Method for estimating retina functions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005107704/14A RU2284743C1 (en) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Method for estimating retina functions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2284743C1 true RU2284743C1 (en) | 2006-10-10 |
Family
ID=37435447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005107704/14A RU2284743C1 (en) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Method for estimating retina functions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2284743C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497436C1 (en) * | 2012-08-21 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации | Method of differential diagnostics of different states of stargardt's disease |
| RU2746666C1 (en) * | 2020-06-16 | 2021-04-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт глазных болезней" ФГБНУ "НИИ глазных болезней" | Method for assessing state of the central zone of retina in patients with spectral yellow intraocular lens |
| RU2793420C1 (en) * | 2022-08-25 | 2023-04-03 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт глазных болезней" (ФГБНУ "НИИ глазных болезней") | Method for predicting visual acuity in retinitis pigmentosa |
-
2005
- 2005-03-21 RU RU2005107704/14A patent/RU2284743C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШАМШИНОВА А. М. и др. Функциональные методы исследования в офтальмологии. - М.: Медицина, 1999, с.133-187. KONDO М. A Clinical evaluation of multifocal electroretinogram, Investigative Ophthalmology and Visual Science. 1995, 36, p.2146-2150. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497436C1 (en) * | 2012-08-21 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации | Method of differential diagnostics of different states of stargardt's disease |
| RU2746666C1 (en) * | 2020-06-16 | 2021-04-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт глазных болезней" ФГБНУ "НИИ глазных болезней" | Method for assessing state of the central zone of retina in patients with spectral yellow intraocular lens |
| RU2793420C1 (en) * | 2022-08-25 | 2023-04-03 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт глазных болезней" (ФГБНУ "НИИ глазных болезней") | Method for predicting visual acuity in retinitis pigmentosa |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bearse et al. | Retinal function in normal and diabetic eyes mapped with the slow flash multifocal electroretinogram | |
| Midena et al. | Metamorphopsia: an overlooked visual symptom | |
| Machida et al. | Correlation between photopic negative response and retinal nerve fiber layer thickness and optic disc topography in glaucomatous eyes | |
| US20070188710A1 (en) | Mapping retinal function using corneal electrode array | |
| Silverstein et al. | Measures of retinal structure and function as biomarkers in neurology and psychiatry | |
| Hanson et al. | Outer retinal dysfunction in the absence of structural abnormalities in multiple sclerosis | |
| McAnany et al. | Contrast sensitivity is associated with outer‐retina thickness in early‐stage diabetic retinopathy | |
| Taibbi et al. | Ocular outcomes evaluation in a 14-day head-down bed rest study | |
| Mohan et al. | Characterization of structure and function of the mouse retina using pattern electroretinography, pupil light reflex, and optical coherence tomography | |
| Tang et al. | A comparison of the RETeval sensor strip and DTL electrode for recording the photopic negative response | |
| Xu et al. | Accuracy of isolated-check visual evoked potential technique for diagnosing primary open-angle glaucoma | |
| Monteiro et al. | Correlation between multifocal pattern electroretinography and Fourier-domain OCT in eyes with temporal hemianopia from chiasmal compression | |
| Jung et al. | Detection of functional change in preperimetric and perimetric glaucoma using 10-2 matrix perimetry | |
| Seiple et al. | Test–retest reliability of the multifocal electroretinogram and Humphrey visual fields in patients with retinitis pigmentosa | |
| Andréasson et al. | Electroretinograms in patients with achromatopsia | |
| Tzekov et al. | Senescence of human multifocal electroretinogram components: a localized approach | |
| Al-Haddad et al. | Multifocal electroretinography in amblyopia | |
| Al-Nosairy et al. | Diagnostic performance of multifocal photopic negative response, pattern electroretinogram and optical coherence tomography in glaucoma | |
| Galli-Resta et al. | Bilateral symmetry of visual function loss in cone–rod dystrophies | |
| RU2284743C1 (en) | Method for estimating retina functions | |
| Redmond et al. | Relating retinal nerve fiber layer thickness and functional estimates of ganglion cell sampling density in healthy eyes and in early glaucoma | |
| Tamada et al. | Photopic negative response of full-field and focal macular electroretinograms in patients with optic nerve atrophy | |
| Morny et al. | Electrophysiological ON and OFF responses in autosomal dominant optic atrophy | |
| Yuan et al. | Longitudinal study of visual function in Vogt-Koyanagi-Harada disease using Full-Field electroretinography | |
| Tanaka et al. | Relationship between structural and functional changes in glaucomatous eyes: a multifocal electroretinogram study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070322 |