Naukowcy opracowali prosty i szybki sposób wykonywania optoretinografii, techniki obrazowania, która mierzy indukowaną światłem aktywność funkcjonalną siatkówki oka, odpowiedzialnej za wykrywanie światła i inicjowanie widzenia. Ponad 50 procent osób w Stanach Zjednoczonych w wieku powyżej 60 lat cierpi na choroby siatkówki, takie jak zwyrodnienie plamki żółtej i retinopatia cukrzycowa. Choroby te wpływają na funkcję siatkówki w sposób, który osłabia wzrok i jeśli nie są leczone mogą prowadzić do ślepoty,. Nowe podejście może pomóc w przyspieszeniu opracowywania nowych metod leczenia chorób oczu.
„Optoretinografia zwykle wykorzystywała bardzo kosztowny sprzęt, który wymagał udziału wielu specjalistów, a jednocześnie wytwarzał ogromne ilości danych wymagające rozległych zasobów obliczeniowych” – powiedział kierownik zespołu badawczego Ravi Jonnal z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. „Opracowaliśmy sposób, aby zrobić to taniej i szybciej”.
Jonnal i współpracownicy donoszą o swoim nowym podejściu, które nazywają optoretinografią opartą na prędkości w czasopiśmie Optica Publishing Group.
„Chociaż optoretinografia oparta na prędkości może potencjalnie zapewnić klinicystom dokładniejsze i wcześniejsze informacje na temat ubytków czynnościowych siatkówki, jej pierwszym rzeczywistym wpływem jest bardziej prawdopodobne przyspieszenie badań klinicznych nad nowymi metodami leczenia chorób siatkówki” – powiedział Jonnal, który wykonał kilka badań. „Jeśli uda nam się wykryć, czy czynność siatkówki poprawia się lub pogarsza szybciej niż w przypadku tradycyjnych testów, takich jak wykresy oka, znacznie przyspieszy to rozwój terapii”.
Optoretinografia wykrywa niewielkie zmiany w kształcie neuronów, które generują lub przewodzą sygnały w siatkówce. Do tej pory Jonnal i inni badacze wykorzystywali optykę adaptacyjną i optyczną tomografię koherentną (OCT) do wizualizacji i śledzenia tych neuronów w żywym, poruszającym się oku, a następnie zastosowali algorytmy korekcji ruchu w celu ustabilizowania obrazów i wyodrębnienia odpowiedzi funkcjonalnej. Ten kosztowny i czasochłonny proces wymaga określenia i śledzenia pozycji poszczególnych cech komórkowych oraz wykorzystania tych pozycji do określenia, czy komórka zmieniła kształt.
„Kiedy używamy jednego z naszych systemów optyki adaptacyjnej do wykonywania pomiarów optoretinografii, eksperyment może z łatwością zająć pół dnia i dać terabajt danych do przetworzenia” – powiedział Jonnal. „Przetwarzanie danych w celu wyodrębnienia sygnału funkcjonalnego zajmuje co najmniej jeden dzień lub dwa”.
Aby uniknąć konieczności rozpoznawania i śledzenia poszczególnych neuronów, Jonnal i współpracownicy chcieli sprawdzić, czy zamiast tego mogą zmierzyć prędkość, z jaką neurony siatkówki poruszają się względem siebie. „Wierzyliśmy, że nawet jeśli położenie cech różni się w zależności od komórki, prędkość, z jaką poruszają się względem siebie, będzie silnie skorelowana między komórkami” – powiedział Jonnal.
Aby przeprowadzić optoretinografię opartą na prędkości, naukowcy opracowali nową kamerę OCT, która umożliwia jednemu operatorowi zbieranie obrazów z większej liczby miejsc w siatkówce niż jest to możliwe w przypadku innych podejść do optoretinografii.
Naukowcy zademonstrowali swoją nową technikę, wykorzystując ją do zbierania pomiarów od trzech zdrowych ochotników. Byli w stanie zebrać dane od każdego pacjenta w ciągu zaledwie dziesięciu minut i przetworzyć te dane, a wyniki były dostępne w ciągu 2 do 3 minut. Wykazali, że funkcjonalne odpowiedzi optoretinograficzne mierzone za pomocą prostego podejścia skalowały się z zastosowaną dawką bodźca świetlnego i że odpowiedź dawka-bodziec była powtarzalna w obrębie i wśród ochotników..
Obecnie planują eksperymenty mające na celu wykazanie wrażliwości tej techniki na dysfunkcję związaną z chorobą. Jonnal współpracuje również z klinicystami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, aby wykorzystać go do obrazowania pacjentów i pomóc w interpretacji wyników prób terapii komórkami macierzystymi i terapii genowej w dziedzicznych chorobach siatkówki. Naukowcy chcieliby również zastosować nowe podejście do optoretinografii w zwierzęcych modelach chorób siatkówki.
Komentarze
[ z 0]