СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2013, том 27, № 2, с. 130-143
_ ЗРИТЕЛЬНАЯ _
СИСТЕМА
УДК 612.84
ПРОСТРАНСТВЕННО-ЧАСТОТНЫЕ КАНАЛЫ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАССЕЯННОМ СКЛЕРОЗЕ
© 2013 г. С. В. Муравьева, В. А. Фокин1, А. Ю. Ефимцев1, Ю. Е. Шелепин
Институт Физиологии им. И.П.Павлова РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6 E-mail: muravsvetlana@mail.ru, yshelepin@yandex.ru 1 Санкт-Петербургская Военно-медицинская академия, 194044 Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6
Поступила в редакцию 01.10.2012 г.
По раннее полученным литературным данным, рассеянный склероз - заболевание, при котором часто наблюдаются нарушения в работе зрительной системы. Мы проверяли гипотезу, согласно которой при разных формах рассеянного склероза затронуты различные пространственно-частотные каналы зрительной системы. Для изучения состояния каналов зрительной системы при этом заболевании мы использовали различные методы - электрофизиологические, психофизические, а также магнитно-резонансную томографию и тензорную трактографию. Вначале пациентам с ранней стадией рассеянного склероза и здоровым субъектам было произведено измерение зрительных вызванных потенциалов на шахматный паттерн на равномерном сером фоне и в условии помехи. Внешний шум влиял на вызванные потенциалы здоровых субъектов и не влиял на вызванные потенциалы пациентов. Обоим группам субъектов была измерена контрастная чувствительность. В результате анализа выделены две группы пациентов. Первая группа включала пациентов с преимущественным снижением в области низких и средних, вторая - в области высоких пространственных частот. Снижение чувствительности в области низких и средних, и высоких пространственных частот отражают изменения активности магно- и парвосистем. Психофизический результат был подтвержден электрофизиологическими данными. Амплитуды ранних компонентов зрительных вызванных потенциалов отражают активацию двух систем. Варьируя шахматным паттерном с различным контрастом и пространственной частотой, мы могли определять нарушения то магно-, то парвосистемы. Затем тем же группам были проведены магнитно-резонансная томография и тензорная трактография. Данные томографии не показали участки демиелинизации у пациентов с ранним рассеянным склерозом, а тензорная трактография смогла выявить эти изменения. Таким образом, для исследования нарушений магно- и парвоканалов у пациентов с ранним рассеянным склерозом можно эффективно использовать методы контрастной чувствительности, измерения зрительных вызванных потенциалов и метод тензорной трактографии.
Ключевые слова: зрение, рассеянный склероз, контрастная чувствительность, вызванные потенциалы, магноклеточные и парвоклеточные пути, тензорная трактография.
ВВЕДЕНИЕ
Одними из первых исследования ганглиозных элементов сетчатки проводили Поляк (Ро1уак, 1932а; 19326) и Энрой-Кугель (ЕпгоШ-С^еП, 1952; 1953). Они выделяли два основных типа ганглиозных клеток: крупные клетки с толстыми аксонами и большими рецептивными полями и мелкие клетки с тонкими аксонами и малыми рецептивными полями. Экспериментальное подтверждение существования пространственно-ча-
стотных каналов в зрительной системе впервые осуществлено Кемпбеллом и Робсоном (Campbell, Robson, 1968). В исследованиях этих ученых было показано, что в зрительной системе возможна узкополосная фильтрация, и зрительную систему надо рассматривать как систему каналов, избирательно чувствительных к определенному диапазону пространственных частот. Было показано существование трех типов рецептивных полей в наружном коленчатом теле, согласно этому происходит раздельное описание зритель-
ной информации по трем каналам. Основным по этой классификации является разделение на I и II типы, некоторые свойства которых совпадают со свойствами фазических (I тип с Y типом) и тонических (II тип с X типом) рецептивных полей. Уже к первой половине двадцатого столетия морфологи выделили в сетчатке, как минимум, два типа ганглиозных клеток. О существовании двух основных групп нейронов в сетчатке и НКТ с различными функциональными особенностями писал И.А. Шевелев в шестидесятые годы (Шевелев, 1971). Последующие морфологические и физиологические исследования показали четкое разделение системы путей, начиная с сетчатки, через наружные коленчатые тела до разных зон зрительной коры. Характерные морфологические и функциональные особенности можно выделить для двух систем: магно и парво. Магносистему образуют крупные клетки с толстыми аксонами и большими рецептивными полями, что составляет 10% всех ганглиозных клеток сетчатки. Парвосистему образуют мелкие клетки с тонкими аксонами и малыми рецептивными полями (Kaplan, Snapley, 1986; Livingston, Hubel, 1988; Куликовский, Робсон, 1999). Анализ результатов измерения контрастной чувствительности и ранних компонентов зрительных вызванных потенциалов позволяет изучить характерные свойства двух типов этих путей, а магнитно-резонансная томография характеризует структурные изменения в зрительной системе.
Зрительную систему человека можно изучать двумя способами: методом разрушения элементов системы и методом управления сигналом на входе (добавлением внешней помехи). Однако технологии ранних лет не позволяли использовать эти методы для изучения функциональных и морфологических особенностей зрительной системы.
Мы изучали работу двух типов проводящих путей на примере патологии рассеянного склероза, так как именно при этом заболевании могут наблюдаться избирательные нарушения работы зрительной системы, особенно это характерно для начальных стадий рассеянного склероза. Наличие центральной скотомы, быстрое цветовое утомление, резкое снижение функциональной устойчивости центрального хроматического зрения на ранних стадиях рассеянного склероза и до нарушения восприятия трех основных цветов на поздних стадиях, снижение остроты зрения (в острый период до сотых единиц) характерны для поражения парвонарушения световой адаптации (ухудшение фототопического зрения, возникновение чувства ослепленности даже при
умеренной, раннее хорошо переносимой яркости света) характерны для поражения магносистемы. Преходящая диплопия (флуктуация симптомов со стороны глазодвигательных нервов) и парадоксальность зрения (буквы видны лишь на первое мгновение, а потом затуманиваются) характерны для поражения парвосистемы. У 75% пациентов с рассеянным склерозом на ранних стадиях наблюдается нарушение контрастной чувствительности хотя бы на одном глазу.
В 70-е годы В.Н. Черниговским и Н.В. Черниговской было высказано предположение, что сложный симптомокомплекс, характерный для рассеянного склероза, определяется наличием внутреннего шума, возникающего в нейронных путях при этом заболевании (Черниговская, 1970; 2001). Однако методические возможности тех лет не позволили это подтвердить. Первым этапом работы было экспериментальное подтверждение этой гипотезы. У здоровых испытуемых и испытуемых с ранними стадиями рассеянного склероза мы измеряли амплитуды и временные характеристики основных компонентов зрительных вызванных потенциалов на шахматные паттерны заданной пространственной частоты и разного контраста, предъявляемые на равномерном фоне или на фоне структурированной помехи. Внешний шум влиял на вызванные потенциалы у здоровых субъектов и не влиял на вызванные потенциалы у пациентов (Муравьева и др., 2004). В результате мы заметили, что у одних пациентов это влияние проявлялось на низких контрастах, а у других - на высоких. Поэтому мы решили в дальнейшем тем же пациентам провести измерение контрастной чувствительности. Снижение чувствительности в области низких и средних пространственных частот свидетельствует об изменении активности магносистемы, а снижение чувствительности в области высоких пространственных частот - об изменении активности парвосистемы. Полученные психофизические данные мы сравнили с электрофизиологическими результатами. Амплитуды ранних компонентов зрительных вызванных потенциалов отражают активацию этих двух систем у здоровых людей и у пациентов с рассеянным склерозом. Мы выделили две группы пациентов: у одной группы статистически значимо доминирует поражение магно-, у другой - парвосистемы (Муравьева и др., 2008). Таким образом, психофизические и электрофизиологические данные подкрепляли друг друга.
В последние годы исследователям, занимающимся проблемами механизма развития рассеянного склероза, были внедрены новые методики
магнитнорезонансной томографии (МРТ), обладающие большей чувствительностью к повреждению тканей по сравнению с рутинной МРТ и позволяющие оценивать функциональное состояние зрительной системы. Особый интерес вызывает так называемая импульсная последовательность диффузионной тензорной визуализации (diffusion tensor imaging), тензорная трактография (Wilson et al., 2003; Cassol et al., 2004; Küker et al., 2004; Rovaris et al., 2005; Gallo et al., 2005).
Цель настоящей работы - проверить, могут ли избирательные изменения в магно- и парвосисте-ме, выявленные при помощи психофизических и электрофизиологических методов, коррелировать с изменениями, полученными методами магни-торезонансной томографии и тензорной тракто-графии. Совокупность этих методов позволила более наглядно изучить изменения, происходящие в зрительных путях на ранних стадиях рассеянного склероза (Муравьева и др., 2011). Данная работа представляет собой комплексный подход для изучения избирательного функционирования проводящих путей зрительной системы на примере патологии проводящих путей при рассеянном склерозе.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
У 12 здоровых испытуемых (с 18 до 20 лет) и 72-х пациентов (с 18 до 35 лет) с ранними стадиями рассеянного склероза (продолжительность заболевания 5-7 лет) были проведены серии электрофизиологических и психофизических исследований. Группу здоровых испытуемых составили шесть мужчин и шесть женщин. Группу пациентов составили 37 мужчин и 35 женщин. У всех здоровых испытуемых острота зрения была не менее 1.0. У всех испытуемых с рассеянным склерозом не менее 0.9. У всех наблюдателей рефракция соответствовала норме.
Регистрацию зрительных вызванных корковых потенц
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.