И ЕЩЕ О ФОСФЕНАХ
А. БОГОСЛОВСКИЙ, ПРОФ.
Доктор биологических наук, профессор А. БОГОСЛОВСКИЙ.
Фосфены - зрительные ощущения, возникающие не в результате световой стимуляции глаза, а путем воздействия необычных для него раздражителей, известны человечеству уже давно. Фосфены, вызываемые механическим воздействием на глаз, так называемые «механофосфены», или «фосфены давления», были известны уже Аристотелю. Фосфены, возникающие вследствие пропускания через глаз электрического тока, «электрические фосфены», стали известны с того времени, как было открыто электричество. Уже Вениамин Франклин в 1758 году участвовал в проведении опытов, когда электрические фосфены вызывались разрядом Лейденских банок (то есть конденсаторов). Насколько небезопасно это было для органа зрения, можно видеть из описания одного такого эксперимента, проводимого с целью лечения катаракты французским врачом Ле-Руа (1775). Когда через пациента был пропущен ток, он упал со стула, перед глазами у него сверкнула молния, он слышал звук, как от выстрела из пушки, видел галлюцинаторные фигуры, и целые сцены.
После того, как в начале XIX века были от крыты другие источники тока (гальванические), исследование электрических фосфенов стало вестись уже систематически. В этой работе, так же, как, и в изучении механофосфена, приняли участие крупнейшие естествоиспытатели того времени - Пуркинье, Вольта, Гельмгольц, и другие.
Многолетние исследования механофосфенов вел советский ученый П. Ф. Текутов.
Большой вклад в изучение электрофосфенов внесли советские ученые И. И. Меркулов, А. В. Лебединский, Е. Н. Семеновская, И. Н. Шевелев, И. М. Фай-генберг, и другие.
После того, как было установлено, что при раздражении электрическим током зрительной коры человека он испытывает ощущение света, многие ученые занялись исследованием закономерностей так называемых кортикогенных фосфенов.
Выяснение природы фосфенов могло раскрыть пути для использования их в диагностике поражений зрительно-нервного аппарата, и далее для создания «электроглаза» (протеза для слепых). Попытки, использовав электрические фосфены, вернуть зрение ослепшим людям делались неоднократно. Предполагалось, что здесь возможно идти двумя путями либо вживлять в сетчатку или зрительный нерв многочисленные микропроводники, связанные с реагирующей на свет фототоками электронной системой, и создавать таким образом мозаику фосфенов, которая отражала бы основные черты видимых предметов, лиц, и т. п., либо же вызывать такую же мозаику фосфенов в зрительной коре, подводя к ней непосредственно целую систему электродов, связанных с соответствующей системой фотоэлементов, реагирующих на внешние световые стимулы.
В чем же заключаются основные трудности при создании «электроглаза» на основе электрического фосфена? Электропротез должен компенсировать те специфические дефекты зрения, которые возникают при разных видах слепоты. Рассмотрим четыре вида слепоты:
а) слепота вследствие помутнения оптических сред глаза (катаракта, бельмо роговицы, помутнение стекловидного тела) при сохранности зрительно-нервного аппарата, то есть сетчатой оболочки глаза, зрительного нерва, подкорковых зрительных центров, зрительной коры;
6) слепота вследствие поражения сетчатки при относительной сохранности зрительного нерва, и всех вышележащих структур зрительного нерва (дегенерация макулярной области, хориоретиниг, отслойка сетчатки, «пигментный ретинит» в начальных стадиях развития, и др.);
в) слепота вследствие поражения зрительного нерва при относительной сохранности всех других структур (атрофия зрительного нерва, глаукома, и др.);
г) слепота вследствие поражения подкорковых центров, проводящих путей от них к зрительной коре, и самой коры (кровоизлияния в мозг, опухоли, ранения, и др.).
При помутнении оптических сред электропротез применять нецелесообразно, так, как подавляющее число таких больных успешно оперируется. В последние годы, например, с определенным успехом начали разрабатывать следующую операцию если нет надежды навосстановление зрения путем пересадки больному трупной роговицы глаза человека (по Филатову), то в помутневшей роговице делают окошко, куда, и вставляют прозрачную пластмассовую линзу.
При поражении одной только сетчатки, например, при ее отслойке, также широко, и с успехом применяют оперативное лечение. В тех случаях, когда операция невозможна, обычно, какое-то зрение у больного все же сохраняется, на периферии поля зрения оно иногда даже мало страдает, а иногда в, какой-то мере довольно долго сохраняется, и центральное зрение. И если человек не может при этом читать, то он достаточно удовлетворительно ориентируется в пространстве. Но восстановление центрального зрения с помощью электропротеза, и здесь маловероятно. Фосфен, даже вызываемый с помощью самых тонких проводников, прилагаемых к глазному яблоку, носит только грубо локальный характер. Пока не удавалось получить мозаику раздельно видимых фосфенов в центральном поле зрения, а это - необходимое условие узнавания форм, букв, и т. п. Подведение же большого количества микроэлектродов прямо к центральной ямке сетчатки требует нарушения целости глазного яблока, что по ряду причин крайне нежелательно. Кроме того, здесь возникали бы диффузные фосфены из-за затекания тока в соседние колбочки, так, как в центральной ямке сетчатки, имеющей диаметр всего 0,4 миллиметра, находится около 34 тысяч колбочек.
Теперь о последних двух видах слепоты.
При поражении зрительного нерва быстро наступает атрофия нервных волокон, входящих в нерв, то есть они необратимо теряют все свои свойства возбудимости, и проводимости, присущие живой нервной ткани. Поэтому попытки создать электропротез на основе воздействия на зрительный нерв являются беспочвенными.
Остается один путь - возбуждать при всех этих видах слепоты непосредственно зрительную кору, которая хотя, и испытывает некоторые изменения при длительно существующей слепоте, все же сохраняет свою возбудимость к электрическому току. Это, и показывает Бриндли на примере женщины, ослепшей от глаукомы. Он добился здесь первого успеха больная при одновременном раздражении током двух пунктов зрительной коры могла видеть раздельно два фосфена. Но от этого до создания электропротеза для слепых еще очень далеко.
По приблизительным подсчетам Бриндли, чтобы различать буквы, нужно не менее 50 одновременно возникающих фосфенов. Допустим, был бы разработан «алфавит», при котором буква А, например, условно обозначалась бы одним фосфеном, локализованным прямо перед головой, и двумя фосфснами, локализованными с левой стороны, и т. д. Но восприятие истинной зрительной формы - совсем другая вещь. Крупнейший американский невролог Лешли пришел к выводу, что только для того, чтобы мы могли различать простейшие геометрические фигуры, приводится в действие минимум 1 200 зрительных волокон, а крупный американский физиолог Шиплей на основании известного соотношения нейронов сетчатки, и зрительной коры (1 100) предположил, что для восприятия зрительных форм должно функционировать около 100 тысяч клеток коры. Пока еще нельзя и надеяться получить электрическим раздражением коры такую локальную мозаику возбуждений.
При попытках создать «электроглаз» возникает еще ряд трудностей необходимо производить трепанацию черепа, вводить электроды не только к поверхности коры, но, и в глубь мозгового вещества и т. п.
Все это заставляет думать, что если электропротез, и будет создан, то при современных наших знаниях и возможностях он позволит слепому только отличать свет от темноты и, быть может, различать грубые перепады яркости (света - тени). По-видимому, именно этим путем пошел известный испанский окулист Барракер («Правда», 8 сентября 1970 г.).
Насколько можно понять из краткого сообщения, его устройство состоит из расположенного у глаза фотоэлемента, связанного с усилительной системой, и электродами, которые размещаются над областью зрительной коры. При повороте головы фотоэлемент направляется на темные или светлые поверхности, и лучи света, падающие от этой поверхности на фотоэлемент, дают фототок, который, и вызывает кортикогенный фосфен.
Опыты на животных с попытками создания модели «электроглаза» дают только некоторые косвенные ориентиры. Например, опыты американского исследователя Доти, который вызывал у обезьян галлюцинаторные восприятия движущегося объекта, раздражая током сенсорные области коры, или опыты Стамма, показавшего, что электрическое раздражение мозга затрудняло выработку условного рефлекса, связанного со зрительным раздражением. Предполагается, что в данном случае выполнению заданий, связанных со зрительным раздражением, мешали возникающие сильные кортикогенные фосфены. Наконец, это опыты советских исследователей А. Б. Когана и Е. Б. Компанейца, которые установили, что при выработке условных рефлексов световые условные раздражители можно заменить непосредственным раздражением зрительной коры электрическими импульсами.
В настоящее время электрические фосфены используются в клинической практике глазного врача для диагностики уровня, и степени поражения зрительного аппарата. Это широко применяется уже в течение ряда лет Московским научно-исследовательским институтом имени Гельмгольца. Для вызывания фосфена у человека обычно достаточно 40 - 60 микроампер. Слабый электрический ток не разлагает зрительных пигментов и возбуждает не самые наружные отделы сетчатки - рецепторные клетки, а ее более центральные отделы, и зрительный нерв. При поражении внутренних слоев сетчатки и зрительного нерва чувствительность к току понижается в случаях необратимых изменений фосфен возникает только при силах тока, в десятки раз превышающих пороговую силу тока, или же вообще не возникает. Особенно важно измерение электрической чувствительности при сильном помутнении оптических сред глаза, когда исследование с помощью света не дает определенных результатов, а глазное дно не видно. Чувствительность же к электрическому току совершенно не зависит от состояния оптических сред глаза.
Читайте в любое время
