Исследователи разработали простой и быстрый способ проведения опторетинографии, метода визуализации, который измеряет индуцированную светом функциональную активность в сетчатке глаза, сети нейронов в задней части наших глаз, ответственных за обнаружение света и инициацию зрения. Более 50 процентов людей в США старше 60 лет страдают заболеваниями сетчатки, такими как дегенерация желтого пятна и диабетическая ретинопатия. Эти заболевания влияют на функцию сетчатки таким образом, что ухудшают зрение и могут привести к слепоте, если их не лечить. Новый подход может помочь ускорить разработку новых методов лечения заболеваний глаз.

Опторетинография обычно использовала очень дорогое оборудование, для работы которого требовалось несколько специалистов, а также производила огромные объемы данных, требующие обширных вычислительных ресурсов. Мы придумали способ сделать это дешевле и быстрее».

Рави Джоннал, руководитель исследовательской группы Калифорнийского университета в Дэвисе

Джоннал и его коллеги сообщают о своем новом подходе, который они называют опторетинографией на основе скорости в Optica , журнале издательской группы Optica, посвященном высокоэффективным исследованиям. Они также демонстрируют способность метода измерять реакцию сетчатки у трех здоровых людей.

«Хотя опторетинография на основе скорости потенциально может предоставить клиницистам более точную и более раннюю информацию о функциональных потерях в сетчатке, ее первое реальное влияние, скорее всего, будет заключаться в ускорении клинических испытаний новых методов лечения заболеваний сетчатки», — сказал Джоннал, который выполнил некоторые исследования. первых измерений опторетинографии, будучи докторантом в лаборатории Дона Миллера в Университете Индианы. «Если мы сможем определить, улучшается или ухудшается функция сетчатки быстрее, чем с помощью традиционных тестов, таких как глазные карты, это значительно ускорит разработку методов лечения».

Отслеживание изменений формы

Nordic Naturals, ProMacular Defense, 30 мягких таблеток

Опторетинография выявляет небольшие изменения формы нейронов, которые генерируют или проводят сигналы в сетчатке. До сих пор Джоннал и другие исследователи использовали адаптивную оптику и оптическую когерентную томографию (ОКТ) для визуализации и отслеживания этих нейронов в живом движущемся глазу, а затем применяли алгоритмы коррекции движения для стабилизации изображений и извлечения функционального ответа. Этот дорогостоящий и трудоемкий процесс требует разрешения и отслеживания положения отдельных клеточных элементов и использования этих положений для определения того, изменила ли ячейка форму.

«Когда мы используем одну из наших систем адаптивной оптики для проведения опторетинографических измерений, эксперимент может легко занять полдня и привести к терабайту данных, которые необходимо обработать», — сказал Джоннал. «Обработка данных для извлечения функционального сигнала занимает как минимум еще день или два».

Чтобы избежать необходимости разрешать и отслеживать отдельные нейроны, Джоннал и его коллеги хотели посмотреть, могут ли они вместо этого измерить скорость или скорость, с которой нейроны сетчатки движутся относительно друг друга. «Мы считали, что даже если положение признаков варьируется от клетки к клетке, скорость, с которой они перемещаются относительно друг друга, будет сильно коррелировать между ячейками», — сказал Джоннал. «Это оказалось правильным».

Измерение движущихся нейронов

Для проведения опторетинографии на основе скорости исследователи разработали новую ОКТ-камеру, которая позволяет одному оператору собирать изображения из большего количества мест на сетчатке, чем это возможно при использовании других подходов к опторетинографии.

Исследователи продемонстрировали свою новую технику, используя ее для сбора измерений у трех здоровых добровольцев. Они смогли получить данные от каждого пациента всего за десять минут, обработать эти данные и получить результаты в течение 2–3 минут. Они показали, что функциональные опторетинографические ответы, измеренные с помощью простого подхода, масштабировались с использованием дозы светового стимула, и что реакция доза-стимул была воспроизводимой внутри и среди добровольцев.

Сейчас они планируют эксперименты, направленные на демонстрацию чувствительности метода к дисфункции, связанной с болезнью. Джоннал также работает с клиницистами Калифорнийского университета в Дэвисе, чтобы использовать его для визуализации пациентов и помощи в интерпретации результатов испытаний терапии стволовыми клетками и генной терапии наследственных заболеваний сетчатки. Исследователи также хотели бы применить новый подход опторетинографии к животным моделям заболеваний сетчатки.