Uus pildistamise lähenemisviis võib aidata kiirendada uute silmahaiguste ravimeetodite väljatöötamist

Uus pildistamise lähenemisviis võib aidata kiirendada uute silmahaiguste ravimeetodite väljatöötamist

Teadlased on välja töötanud lihtsa ja kiire meetodi optoretinograafia tegemiseks – pildistamistehnika, mis mõõdab valguse poolt põhjustatud funktsionaalset aktiivsust silma võrkkestas, silma tagaosas paiknevas neuronite võrgustikus, mis vastutab valguse tuvastamise ja nägemise algatamise eest. Võrkkesta haigused, nagu kollatähni degeneratsioon ja diabeetiline retinopaatia, mõjutavad Ameerika Ühendriikides enam kui 50 protsenti üle 60-aastastest inimestest. Need haigused mõjutavad võrkkesta talitlust viisil, mis vähendab nägemist ja kui neid ei ravita, võib see põhjustada pimedaksjäämist. Uus lähenemisviis võib aidata kiirendada uute silmahaiguste ravimeetodite väljatöötamist.

Optoretinograafias on tavaliselt kasutatud väga kalleid seadmeid, mille tööks on vaja palju eksperte, ja samal ajal toota tohutul hulgal andmeid, mis nõudsid ulatuslikke arvutusressursse. Leidsime viisi, kuidas muuta see odavamaks ja kiiremaks.

Ravi Jonnal, Davise California ülikooli uurimisrühma juht

Jonnal ja kolleegid teatavad oma uuest lähenemisviisist, mida nad nimetavad kiiruspõhiseks optoretinograafiaks, Optica, Optica Publishing Groupi suure mõjuga uuringute ajakirjas. Samuti demonstreerivad nad meetodi võimet mõõta võrkkesta vastust kolmel tervel vabatahtlikul.

"Kuigi kiiruspõhine optoretinograafia võib potentsiaalselt anda arstidele täpsemat ja varasemat teavet võrkkesta funktsiooni kaotuse kohta, on selle esimene tegelik mõju tõenäolisem võrkkesta haiguste uute ravimeetodite kliiniliste uuringute kiirendamine," ütles Jonnal, kes tegi mõned esimesed optoretinograafilised mõõtmised Indiana ülikooli laboris Don Milleri ülikooli kraadiõppurina. "Kui näeme, kas võrkkesta funktsioon paraneb või halveneb kiiremini kui traditsiooniliste testidega, nagu silmakaardid, kiirendab see oluliselt ravide väljatöötamist."

Kuju muutuste jälgimine

Optoretinograafia tuvastab võrkkestas signaale tootvate või edastavate neuronite kuju peened muutused. Seni on Jonnal ja teised teadlased kasutanud adaptiivset optikat ja optilist koherentstomograafiat (OCT) nende neuronite visualiseerimiseks ja jälgimiseks elavas liikuvas silmas, seejärel rakendanud liikumisparandusalgoritme piltide stabiliseerimiseks ja funktsionaalse vastuse eraldamiseks. See kulukas ja aeganõudev protsess nõuab üksikute kärje funktsioonide asukoha lahendamist ja jälgimist ning nende asukohtade kasutamist, et teha kindlaks, kas rakk on kuju muutnud.

"Kui kasutame optoretinograafiliste mõõtmiste tegemiseks üht meie adaptiivsetest optikasüsteemidest, võib katse kesta lihtsalt pool päeva ja tulemuseks on terabaidi andmete töötlemiseks," ütles Jonnal. "Andmete töötlemine funktsionaalse signaali eraldamiseks võtab veel vähemalt päeva või kaks."

Et vältida vajadust lahendada ja jälgida üksikuid neuroneid, soovisid Jonnal ja kolleegid näha, kas nad saaksid selle asemel mõõta võrkkesta neuronite üksteise suhtes liikumiskiirust või kiirust. "Uskusime, et isegi kui funktsioonide asukohad varieeruvad lahtriti, on nende liikumiskiirus üksteise suhtes tugevas korrelatsioonis," ütles Jonnal. "See osutus tõeks."

Liikuvate neuronite mõõtmine

Kiirusepõhise optoretinograafia läbiviimiseks töötasid teadlased välja uue OCT-kaamera, mis võimaldab ühel operaatoril jäädvustada pilte võrkkesta rohkematest kohtadest, kui on võimalik teiste optoretinograafia lähenemisviisidega.

Teadlased demonstreerisid oma uut tehnikat, kogudes mõõtmisi kolmelt tervelt vabatahtlikult. Nad suutsid igalt patsiendilt andmeid koguda vaid kümne minutiga ja neid andmeid töödelda ning tulemused kättesaadavaks teha 2–3 minuti jooksul. Need näitasid, et lihtsa lähenemisviisiga mõõdetud funktsionaalsed optoretinograafilised vastused skaalalid kasutatud valguse stiimuli annusega ja et doosi-stiimuli vastus oli reprodutseeritav nii vabatahtlike sees kui ka nende vahel.

Nüüd kavandavad nad katseid, mille eesmärk on näidata tehnika tundlikkust haigustega seotud düsfunktsiooni suhtes. Jonnal teeb koostööd ka California Davise ülikooli arstidega, et kasutada seda patsientide pildistamiseks ning aidata tõlgendada võrkkesta pärilike haiguste tüvirakkude ravi ja geeniteraapia uuringute tulemusi. Samuti sooviksid teadlased rakendada uut optoretinograafia lähenemisviisi võrkkesta haiguste loommudelitele.

Allikas:

optika

Viide:

Vienola, KV jt. (2022) Kiirusepõhine optoretinograafia kliinilisteks rakendusteks. Optika. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.