1.1.1. Общие представления о происхождении эрг

Каждый из компонентов ЭРГ генери-руется различными структурами сет­чатки (см. рис. l.l). Ранний рецептор-ный потенциал (РРП) — две волночки (латентность 1,5 ме) на ЭРГ, возни-кающие сразу после светового стимула высокой интенсивности в условиях темновой адаптации. РРП возникает в процессе обесцвечивания фотопиг­мента на уровне наружных сегментов фоторецепторов. Он состоит из двух компонентов — колбочкового (100 ме), корнеопозитивного потенциала R1, отражающего превращение люмиро-допсина в метародопсин, и палочково-го (900 мкс) корнеонегативного потен­циала R2, который генерируется в про­цессе превращения метародопсина I в метародопсин II. РРП отражает мо-лекулярные превращения зрительных пигментов и соответствует их фотохи­мической кинетике. Применение РРП в клинике ограничено в связи с его ма­лой величиной и трудностью регистра­ции, однако он может быть использо-ван при патологии наружных сегмен-

429

тов фоторецепторов, так как непосред­ственно оценивает активность превра-щений зрительного фотопигмента.

ЭРГ на быстрые (до 0,1 с) яркие вспышки света представлена негатив-ной а-волной, отражающей функцию фоторецепторов сетчатки и их гипер-поляризацию, являющейся начальной частью позднего рецепторного потен­циала.

В сетчатке позвоночных с поглоще-ния света зрительным пигментом в на-ружных сегментах фоторецепторов на-чинаются молекулярние преврате -ния, приводящие к гиперполяризации фоторецепторов и генерации а-волны. В палочковых фоторецепторах при по-глощении кванта света фотоактивный зрительный пигмент родопсин приоб-ретает способность взаимодействовать с белком, названным трансдуцином (или G-protein), и активировать его. В свою очередь этот белок активирует фермент фосфодиастеразу, которая с высокой скоростью начинает разру-шать циклический гуанозинмонофос-фат (цГМФ), результатом чего являет-ся редукция уровня цГМФ в цитоплаз­ме фоторецепторных клеток. Сниже­ние уровня цГМФ приводит к блоки-рованию ионных каналов в плазмати­ческой мембране наружных сегментов, характеризующейся нормальной про-ницаемостью для ионов в темноте. Ги-перполяризация (негативное измене­ние внутриклеточного потенциала) яв-ляется результатом индуцированного светом снижения тока ионов натрия и кальция в цитоплазму наружного сег­мента, вследствие чего электрический потенциал на плазматической мембра­не наружного сегмента повышается, т.е. мембрана гиперполяризуется. Эти изменения являются основным источ­ником биоэлектрической активности и тем электрическим сигналом фоторе-цепторной клетки, который передает-ся через синапе следующим нервным клеткам сетчатки и регистрируется в виде корнеонегативного потенциала а-волны в ЭРГ [Островский М.А., 2002]. В восстановлении исходного темнового состояния зрительной клет-

ки основным является активация фер­мента гуанилатциклазы, которая вновь синтезирует цГМФ из гуанозинтри-фосфата (ГТФ). Повышение концен-трации цГМФ в наружном сегменте зрительной клетки приводит к связы-ванию его с белком ионного канала плазматической мембраны, в результа­те чего ионные каналы открываются и ионы натрия и кальция вновь начина-ют входить в клетку согласно градиен­ту концентрации и мембрана зритель­ной клетки деполяризуется.

При исследовании ЭРГ в условиях световой адаптаци и после введения аналога глутамата в стекловидное тело в а-волне выявлены компоненты пост-синаптической активности [Bush R.A., Sieving P., 1994; Sokolov M. et al., 2002]. Гиперполяризация, возникающая на синаптических терминалях фоторе­цепторов под воздействием света, со-провождается уменьшением освобож-дения нейротрансмиттеров. Эта моду-ляция освобождения нейротрансмит­теров в свою очередь является причи­ной деполяризации или гиперполяри­зации постсинаптических биполярных и горизонтальных клеток. Следствием деполяризации биполярных клеток яв­ляется увеличение внеклеточной кон­центрации калия, прежде всего в пост-рецепторных наружных плексиформ-ных слоях, что служит причиной депо­ляризации клеток Мюллера. Результа­том транеретинального тока, распро-стряняющегося вдоль радиально ори­ентированных клеток Мюллера, явля­ется корнеопозитивный потенциал — b-волна в ЭРГ. Увеличение количества ионов калия во внеклеточном про-странстве в более проксимальных от­делах, на уровне внутреннего плекси-формного слоя, приводит к деполяри­зации амакриновых, биполярных и ганглиозных клеток, которые участву-ют в генерации b-волны ЭРГ. Сниже­ние уровня внеклеточного калия во-круг наружных сегментов, фоторецеп­торных клеток возникает вслед за аб-сорбцией света, в результате чего из-меняется постоянный потенциал глаза между апикальной и базальной по-

430

ражения. Очаг патологических изме-нений в макулярной области величи­ной в 1 или 3 диаметра диска не вызы-вает изменений а- и b-волн общей ЭРГ [Newman E.A., Frishman L., 1991; Griff E.R., 1991].

1.1.2. Методические основы современной электроретинографии

Различные типы ЭРГ отражают вее многообразие структуры сетчатки, a анализ ее компонентов, генерация ко-торых связана с активностью клеточ-ных элементов, является диагностиче­ским инструментом, позволяющим количественно оценить степень нару-шений, локализацию, глубину и рас-пространенность патологических про­цессов.

Для того чтобы обеспечить возмож-ность проводить сравнительную оценку

432

Рис. 1.3. Типы ЭРГ, реко-мендуемые ISCEV. a — максимальная ЭРГ; б — ско-топическая палочковая ЭРГ; в — фотопическая колбочковая ЭРГ; г — осцилляторные потенциалы.

результатов электроретино-фафических исследований, проведенных в разных лабо-раториях мира, Междуна-родным обществом клини­ческих электрофизиологов зрения (ISCEV) предложены стандарты регистрации ЭРГ, рекомендуемые для исследо-вания зрительных функций у пациентов с различными нарушениями в зрительной системе [Brigell M., 1994, 1998: Marmor M.F. et al., 1999, 2000]. В клинической электроретинографии ис-пользуют несколько спосо­бов регистрации ЭРГ, по-зволяющих вьщелить фото-пический, скотопический и смешанный биоэлектричес­кие ответы сетчатки. С этой целью используют соответ-ствующие условия адаптации и стиму-ляции, в которых доминирует палочко­вая или колбочковая система сетчатки. Рекомендациями ISCEV предусмотрено проведение регистрации ЭРГ в специ-альных условиях световой и темновой адаптации (рис. 1.3):

• максимальной ЭРГ в условиях тем­ новой адаптации;

• палочковой ЭРГ в условиях темно­ вой адаптации;

• простой колбочковой ЭРГ в услови­ ях световой адаптации;

• осцилляторных биопотенциалов (рис. 1.4);

• фликер-ЭРГ при быстро повторяю- щемся стимуле 30 Гц в условиях световой адаптации (рис. 1.5).

Однако в разных лабораториях мо-жет быть использована альтернативная техника, с помощью которой должен быть записан ответ, по форме и ампли-

|Ампл| Лат. |Ампл| Лат. luB

15-й минуты темновой адаптации в ЭРГ преобладает биоэлектрическая активность палочковой системы (ско-топическая ЭРГ). Поскольку палочки очень чувствительны к свету и дез-адаптация происходит немедленно по-сле освещения, в отличие от первого ответа на вспышку света последующие ответы имеют другую форму, латент-ность и амплитуду. Для регистрации ответа палочковой системы (скотопи-ческий ответ) ISCEV рекомендует предварительную темновую адаптацию пациента продолжительностью не мё­нее 20 мин с целью создания стабиль­ных условий для исследования и полу-чения максимального скотопического ответа. Запись производят на слабую голубую или белую вспышку с энерги-ей ниже колбочкового порога (стан-дартный стимул ослабляют на 2,5 лог. ед.). Минимальный интервал между

стимулами 2 с. Скотопическая ЭРГ практически не имеет а-волны, а ам­плитуда b-волны в 2— 3 раза больше, чем в фотопическом ответе сетчатки.

Максимальный, или смешанный, от­вет, состоящий из комбинации ответов палочковой и колбочковой систем, ре-гистрируют при расширенном зрачке, используя стандартные стимулы интен-сивностью 1,5—4,5 kd • c/m² с интерва­лом 5—10 с. ЭРГ на яркие вспышки, регистрируемая в условиях темновой адаптации, имеет большие а- и Ь-вол-ны, чем скотопическая и фотопическая ЭРГ. И хотя в этих условиях участие колбочек достаточно велико, домини­рует ответ палочковой системы. Веду­щим компонентом максимального от­вета является а-волна, которая отража-ет главным образом гиперполяризацию палочковых фоторецепторов, а склон кривой а-волны — кинетику фото-

434

трансдукции. Позитивная b-волна ге-нерируется после фоторецепторов, она связана с деполяризацией оп-биполяр-ных клеток и клеток Мюллера.

Колбочковый, или фотопический, от­вет рекомендуется регистрировать при использовании белого стандартно-го стимула интенсивностью 1,5— 3,0 kd • c/m² с интервалом не мёнее 0,5 с в фотопических условиях на свет­лом фоне 17—34 kd-c/m², измеренном на поверхности шара. Белый или цвет­ной фон используют для подавления активности палочковой системы. В этих условиях колбочковый ответ достаточно стабилен и может быть вос­произведён с одними и теми же пара­метрами. Регистрация колбочкового ответа на единичный стимул не исклю-чает усреднения множества или не-скольких ответов для улучшения соот-ношения полезный сигнал/шум.

Колбочковую ЭРГ регистрируют после предварительной световой адап-тации не мёнее 10 мин, так как кол­бочковый ответ может увеличиваться в течение этого периода. Фотопическая колбочковая ЭРГхарактеризуется низ­кой амплитудой волн и более быстрой латентностью, чем скотопическая. Она отражает участие гиперполяризую-щихся off-биполярных клеток в форме фотопической а-волны (рис. 1.6).

Осцилляторные биопотенциалы (ОП) представлены на ЭРГ серией волн на восходящей части Ь-волны (5—7 вол-ночек), появляющихся после стимуля-ции светом большой интенсивности (см. рис. 1.4). Эти потенциалы низкой амплитуды возникают с частотой 100—160 Гц. В происхождении ОП принимают участие палочковые и кол-бочковые пути. Представляя собой ра-диальный ток в сетчатке, ОП генери-руются биполярными, амакриновыми (интерплексиформными) клетками и отражают взаимодействие клеточных элементов во внутренних слоях сетчат­ки. В зависимости от задач исследова-ния регистрируют ОП от темно- или светоадаптированных глаз при исполь­зовании белого стандартного стимула. Полоса пропускания должна иметь

28'

нижнюю границу 75—100 Гц и верх-нюю 300 Гц. После предъявления пер-вого стимула ОП изменяются, поэтому стимулы подаются с интервалом 15 с в условиях темновой адаптации и 1,5 с при световой адаптации. Первый сиг-нал удаляют, сигнал, регистрируёмый после предъявления второго стимула, анализируют.

Хотя ОП генерируются во внутрен­них слоях сетчатки, они редуцируются при патологических процессах в более дистально расположенных отделах. Та-ким образом, и при макулярных дис-трофиях, и при пигментном ретините возможны редуцированные, или отсут-ствующие, ОП. Снижение ОП отмече-но при ишемических процессах в сет­чатке, окклюзии вены сетчатки, диабе­тической ретинопатии, серповидно-клеточной ретинопатии, Х-хромосом-ном ювенильном ретиношизисе, ста-ционарной ночной слепоте, болезни Бехчета и других заболеваниях.

Фликер(мелькающая, ритмическая)-ЭРГ регистрируется после фотопиче­ской ЭРГ на белый стандартный сти­мул постоянной интенсивности с предъявляемой частотой 30 Гц, в фото­пических условиях на светлом фоне, подавляющем палочковую активность. Фликер-ответ отражает функцию кол-бочковой системы сетчатки. Регистра­ция фликер-ЭРГ при световой адапта­ции уменьшает дискомфорт и позволя-ет стандартизировать условия фотопи­ческой адаптации. Первые ответы по форме представляют собой колбочко­вую ЭРГ и регистрируются в неста­бильных условиях, поэтому несколько первых ответов должны быть уничто-жены. Если используют нестандарт-ные стимулы, то необходимы точные измерения, которые позволили бы приблизить используемый стимул к стандартным.

Выделение фотопической и ското-пической активности в мелькающей ЭРГ основано на различной способно­сти нейронов сетчатки воспроизводить световой ритм. Максимально возмож-ная частота мельканий, воспроизводи-мая колбочками, — 50—100 Гц, палоч-

435

ками — 10—20 Гц. Для патологии па-лочковой системы характерно отсутст­вие ритмического ответа ЭРГ на низ­кие частоты при сохранности ответов на высокие частоты в фотопических условиях регистрации. При дистрофи­ческих изменениях в макулярной об­ласти мелькающая ЭРГ при предъяв-лении стимула с частотой 30 Гц не ре-гистрируется.

Поскольку клетки Мюллера не спо-собны реагировать на стимулы, мель-кающие с частотой выше 2—4 Гц, мелькающая ЭРГ на стимулы, предъ-являемые с частотой выше 4 Гц, в от­личие от ЭРГ на одиночные вспышки света, является преимущественно от­ветом нейронов. Сравнение измене-ний ЭРГ на стимулы высокой и низ­кой (до 15 Гц) частоты в ответ на предъявление стимулов умеренной ин-тенсивности предполагает возмож-ность оценки степени вовлечения в патологический процесс нейронов и глиальных клеток Мюллера [Зуе­ва М.В., 1993; Marmor M.F. et al., 1989-2000; Brigell M., 1998].

Локальная ЭРГ. Для оценки функ-ционального состояния макулярной области разработано несколько моди-фикаций локальной ЭРГ, регистрируе-мой от центральной, макулярной, об­ласти сетчатки. Однако единой мето­дики до настоящего времени не суще­ствует [Шамшинова A.M., Вол­ков В.В., 1999-2004; Biersdorf W.R.

436

1990]. По фотопической ЭРГ нельзя точно определить повреждение маку-лы, поскольку вклад макулярной об­ласти в колбочковую ЭРГ невелик. Метод, разработанный в МНИИ глаз­ных болезней им. Гельмгольца [Говар-довский В.И. и др., 1989], учитывает физиологические особенности сетчат­ки и топографию колбочковой систе­мы. Вакуумная система обеспечивает плотное прилегание линзы-присоски к роговице, что даёт возможность на-правлять локализацию источника све­та в макулярной области независимо от движения глаз и наличня централь-ных скотом в поле зрения, сопровож-дающихся нарушением фиксации взо­ра. Источник локальной световой сти-муляции (светодиод) установлен непо­средственно на электроде-присоске с вмонтированной в него оптической системой, которая вместе с оптиче­ской системой глаза формируёт непод-вижное изображение источника света в центральной области сетчатки (рис. 1.7). Электрод-присоска позволяет ре-гистрировать локальную макулярную ЭРГ без контроля фиксации взора, так как надежно фиксированная на лимбе роговицы присоска передвигается синхронно с осью глаза, а источник света, закрепленный в ее центре, осве-щает макулярную область.

Использование красных, зеленых и синих светодиодов позволяет выделить коротковолновую (S), средневолновую (М) и длинноволновую (L) колбочко-вые системы, используя световой сти-мул разной интенсивности и длитель­ности (рис. 1.8).

Мультифокальная ЭРГ. Мультифо-кальная электроретинография — метод регистрации локальных биоэлектриче­ских ответов с каждого небольшого участка центральной области сетчатки. [Рудольф Г. и др., 2001; Marmor M.F. et al., 2003; Hood D.C. et al., 2003; Palmo-roski A.M., 2003; Sutter E., 1987, 1991, 1992; Sutter E.E., Vaegan, 1992; Ru­dolph G. et al., 1998]. В качестве стиму­лятора используют монитор, на кото-ром предъявляются сети гексагональ-ных ячеек, мигающих с определенной

частотой, каждая в соответствии с соб­ственной бинарной м-последователь-ностью. Математическая модель пред-ставляет топографию биоэлектриче­ской активности макулярной области в трехмерном изображении (рис. 1.9). Различие в плотности фоторецепторов в сетчатке, отсутствие возможности контроля фиксации взора при локали-зации поражения в фовеальных и пара-фовеальных областях и наличне экс-центричной фиксации затрудняют ре-гистрацию ответа от макулярой облас­ти. Применение в качестве стимулятора сканирующего лазерного офтальмоско­па позволяет осуществлять одновре-менный контроль фиксации взора, что делаёт мультифокальную электрорети-нографию более эффективным мето­дом исследования топофафии био­электрической активности макулярной области сетчатки [Шамшинова A.M., 2004; Tornow R.P., 1997, 1998; Green-stein V.C. et al, 2004]. Результаты муль-тифокальной электроретинографии представляются в виде ЭРГ в каждом из гексагональных участков. ЭРГ в каж­дом участке состоит из негативного от-

клонения N1, следующего за ним пози-тивного отклонения Р1 и второго нега­тивного отклонения N2. Мультифо-кальная ЭРГ отражает функцию всех нейронов сетчатки и топографию био­электрической активности макулярной области, так как ее изменения наблю-даются при локализации процесса от хороидеи до ганглиозных клеток [Ру-дольф Г. и др., 2001; Hood D.C. et al., 2002].

Паттерн-ЭРГ. Паттерн-ЭРГ являет-ся ответом центральной сетчатки на изолюминантный стимул, который представляет собой черно-белое шах-матное поле [Berningen T.A., 1988]. Пат­терн-ЭРГ (рис. 1.10) имеет два главных компонента — позитивный с амплиту­дой около 50 ме (Р50) и большой нега-тивный — около 95 ме (N95). Паттерн-ЭРГ, отражающая преимущественно ак-тивность ганглиозных клеток сетчатки и функциональное состояние макулярной области, изменяется при дисфункции макулярной области, первичных и вто-ричных поражениях зрительного нерва. Генерируясь во внутренних слоях сет­чатки, компонент Р50 паттерн-ЭРГ за-

438

висит от нормального функционирова-ния макулярной области. Селективное отсутствие N95 отмечено при заболева-ниях зрительного нерва разного проис-хождения. Паттерн-ЭРГ в сочетании с паттерн-ЗВП помогает при диагностике и определении локализации патологи­ческого процесса в зрительнем нерве.

Величина паттерн-ЭРГ в норме очень мала (0,5—8 мкВ) и зависит от характеристики стимула, поэтому к ее регистрации предъявляют более высо­кие требования, чем к записи макси­мальной ЭРГ. Паттерн-ЭРГ на паттерн-реверсивный стимул зависит от часто­ты предъявления и углового размера стимула, величины шахматных квадра­тов. Амплитуду Р50 измеряют от пика N35 до вершины волны Р50, при от-сутствии N35 — от изолинии, ампли­туду N95, которая включает амплитуду Р50, — от пика Р50 до изгиба или пика

N95, латентность основных компонен­тов паттерн-ЭРГ — от стимула до пи­ков ее компонентов.

При величине поля стимуляции 16—30° используют стимулы трех раз­меров — 60', 30' и 15' при постоянной яркости стимула 80 кд/м². Для transi-ent-паттерн-ЭРГ реверсивная частота 2—6 реверсий в 1 с (1—3 Гц), полоса пропускания усилителя 1 — 100 Гц. Паттерн-ЭРГ регистрируют без рас-ширения зрачка с целью сохранения аккомодации и достижения наилучше-го изображения паттерна на сетчатке. Для записи паттерн-ЭРГ используют роговичные электроды, не искажаю-щие стимул, или конъюнктивальные, которые можно помещать на роговицу или в нижний свод конъюнктивы.

Зависимость ЭРГ от интенсивности стимула. Применение световых стиму­лов разной интенсивности связано с

439

тем, что при низкой интенсивности в формировании ЭРГ принимают уча­стие преимущественно палочковые компоненты сетчатки, при высокой — колбочковые, при средней интенсив­ности — и колбочковые, и палочковые компоненты, причем последние доми-нируют; при низкой интенсивности стимула а-волна отсутствует (рис. 1.11). При увеличении интенсивности световых стимулов амплитуда а- и b-волн возрастает, латентность и вре-мя до пика волн (implicit time) умень-шаются. При высоких интенсивностих световых стимулов амплитуда волн достигает своего максимума (насыще-ния) и ее увеличение прекращается, кривая зависимости амплитуды от ин­тенсивности стимулов выходит на «плато». Поскольку при передаче сиг­нала от фоторецепторов к нейронам внутренних слоев происходит магни-фикация электрической активности от наружных слоев сетчатки к внутрен­ним, b-волна появляется уже при ин­тенсивности 1 лог.ед., т.е. она измеря -ется при низких интенсивностях, ко-гда а-волна еще отсутствует. Таким об­разом, не расходуя время на длитель­ную темновую адаптацию, в непродол­жительном исследовании можно полу-чить представление о функции кол-бочковой и палочковой систем, а так-же о чувствительности сетчатой обо-лочки. Это исследование целесообраз-но проводить у пациентов с патологи-ей сетчатки при расчете отношения скотопической b-волны к интенсивно­сти ганц-фельд-стимула. При этом оп-ределяют функцию Naka — Rushton —

соотношение стимул/ответ (S/R), ко-торая представляет собой увеличение амплитуды b-волны ЭРГ при увеличе­нии интенсивности стимула на 2,5 лог.ед. В норме соотношение S/R может быть представлено в виде фор­мулы:

где R — амплитуда b-волны, вызван-ной вспышкой интенсивностью I, представленной в фут-ламбертах или канделах на 1 м²; а^п — интенсивность светового стимула, при которой реги-стрируется половина максимального ответа R_ma_X; a — индекс чувствитель­ности сетчатки; экспонента п имеет величину около 1 для нормальной сет­чатки и зависит от формы наклона функции S/R. Определение соотноше-ния S/R позволяет получить информа-цию, которую используют для изуче-ния происхождения различных пато­логических процессов в сетчатке. Так, полная потеря фоторецепторов на изо­лированном участке сетчатки может привести к редукции R_max, но не влия-ет на величину а или п, а снижение концентрации родопсина при патоло­гическом укорочении наружных сег­ментов фоторецепторов не вызывает изменения R_max, но способствует сни-жению чувствительности сетчатки.

ЭРГ на длительный стимул. Установ-лено, что использование стимула дли-тельностью до 150—500 ме для стиму-ляции сетчатки при регистрации ЭРГ позволяет выделить в ЭРГ функцию деполяризующихся и гиперполяри-зующихся под воздействием света би-полярных клеток [Sieving P.A., 1993] (рис. 1.12). Каждая из колбочек цен­трал ьной зоны сетчатки связана с дву-мя биполярными клетками разных ти­пов. Деполяризующиеся биполяры (ДПБ), или on-биполяры, дают начало оп-каналу зрительной системы, кото-рый воспринимает стимулы светлее фона и реагирует на включение свето­вого сигнала; гиперполяризующиеся биполяры (ГПБ), или off-биполяры, воспринимают стимулы темнее фона и

реагируют на выключение света. Кол-бочковые оп- и off-биполяры контак-тируют с ганглиозными клетками с оп-и off-центрами соответственно [Kolb H., 1994, 1995]. Исследование ЭРГ на дли­тельный белый стимул у больных с дистрофическими изменениями па-лочковой и колбочковой систем сет-чатки позволило выделить оп- и off-от-веты колбочковой (фотопической) системы и on-ответ палочковой (ско-топической). Отсутствие off-ответа при регистрации скотопической ЭРГ в норме подтверждало отсутствие off-би-поляров в палочковых путях.

Скотопический порог ответа (STR) — негативный ответ низкой амплитуды, который может быть записан после дли­тельного периода темновой адаптации при использовании очень слабых стиму­лов, неспособных вызвать сигнал кол-бочковых путей или палочковую Ь-вол-ну. STR является результатом активно­сти амакриновых клеток, которые выде-ляют калий в ответ на световую стиму-ляцию и приводят в состояние деполя-ризации клетки Мюллера. Клиническое значение STR пока не совсем ясно, но его отсутствие отмечено при ретиноши-зисе, стационарной ночной слепоте, глаукоме, вовлечении в патологический процесс клеток Мюллера [Condon G.P. et al., 1986; Murayama K. et al., 1991; Sieving P.A. 1996].

Фотопический пороговий ответ (PTR) — корнеонегативный потенци-ал, регистрируемый от колбочек в фо-топических условиях, который генери-руется ганглиозными клетками, их ак­сонами и, возможно, амакриновыми клетками [Spileers W. et al., 1993].