Электроретинограмма представляет собой графическое отображение изменений биоэлектрической активности клеточных элементов сетчатки в ответ на световое воздействие.

I. Общая электроретинография

Общая или ганц-фельд электроретинограмма (ЭРГ) – это диффузный электрический ответ всей сетчатки при воздействии на нее вспышки света. Этот ответ обусловлен вызванными светом изменениями трансретинального ионного тока, главным образом выходом в межклеточное пространство натрия и калия. Такой вызванный потенциал сетчатки был зарегистрирован у всех позвоночных и у большинства беспозвочных. Впервые он был записан у рыб в 1865 году шведским физиологом Holmgren, который вначале ошибочно интерпретировал полученную им волновую форму как производную от потенциала действия в зрительном нерве (Holmgren F., 1865).

Вскоре после этого о подобных результатах своих исследований сообщил Dewar из Шотландии. Он показал, что транспупиллярное освещение глаза, предварительно прикрытого от светового воздействия, вызвало слабое отклонение стрелки гальванометра, что свидетельстовало о возникновении положительного электрического заряда на поверхности роговицы относительно задней части глаза (Armington, J., 1974). В 1877 году аналогичный электрический потенциал был впервые зарегистрирован у человека [1]. Однако электроретинограмма, которой по сути и был зарегистрированный ответ, не находила широкого клинического применения вплоть до середины 20 века ввиду сложностей ее регистрации и анализа. В 1941 году Riggs предложил для регистрации ЭРГ у человека использовать электроды в виде контактной линзы (Riggs L., 1941). и в 1945 году Karpe сообщил о результатах регистрации ЭРГ на 64 здоровых глазах и на 87 глазах пациентов с различной офтальмопатологией, создав первичный базовый уровень для дальнейших клинических исследований (Karpe G., 1945).

1. Исторический обзор

Общая (ганц-фельд) электроретинограмма представляет собой запись общей электрической активности большинства клеток сетчатки, а компоненты ЭРГ отражают работу разных ее структур. Исследования по локализации точного места происхождения компонентов ЭРГ ведутся уже более полувека. С этой целью использовались различные методики и техники регистрации ЭРГ, различия в которых позволили проводить сравнительную оценку их результатов.
Проводилось сравнение результатов ЭРГ у животных разных биологических видов с преобладанием в сетчатке колбочек либо палочек; после химического разрушения отдельных видов клеток сетчатки с помощью токсинов, обладающих заранее известной патогистологической направленностью воздействия, при применении микроэлектродной техники исследований отдельных клеточных слоев сетчатки. Проводились также наблюдения за изменением компонентов ЭРГ при использовании стимулов разной интенсивности и при разных уровнях световой адаптации.

Gotch (1903) был первым, кто сообщил о том, что электрический ответ глаза на световую вспышку состоит из двух волн: вначале на роговице появлялся отрицательный заряд, а затем возникала положительная волна большой амплитуды (Gotch F., 1903).
Позже Einthoven and Jolly (1908) сообщили о трех компонентах ЭРГ. Исследователи проанализировали ответ темноадаптированного глаза на вспышку белого света и разделили его на несколько составляющих. Самое первое отклонение от изолинии было определено как негативная волна «а». Последующий положительный компонент, который в норме имеет высокую амплитуду, был обозначен как волна «b». И, наконец, третий, наиболее поздний положительный компонент был назван волной «с». Кроме того, у некоторых млекопитающих была зарегистрирована невысокая волна "d" (или off-ответ), совпадающая с моментом прекращения освещения сетчатки.

На рисунке 1 представлены ЭРГ-ответы у разных видов животных и человека. Эти вызванные потенциалы были получены в ответ на яркую световую стимуляцию глаза после темновой адаптации. Электроретинограмма глаза черепахи (Рис. 1A), полученая в ответ на световую стимуляцию длительностью 900 ms, показывает комплекс волн «а» и «b» отдельно от волны «d», которая вызывается окончанием действия стимула. Яркий световой стимул длительностью 40 sec использовался для регистрации ЭРГ у жабы (Рис. 1Б) (Oakley B., 1977). Волны «а» и «b» сменяются медленной роговично-позитивной солной «c». После окончания действия стимула возникает волна «d». ЭРГ-ответы кролика (Рис. 1В) и человека (Рис. 1Г) были получены при воздействии быстрой яркой световой вспышки длительностью 50 или 100 мс и поэтому на электроретинограмме видны только волны «а» и «b». Кроме того, на ЭРГ человека на восходящей части волны «b» могут также определяться быстрые осцилляции. Представленные электроретинограммы разных видов животных и человека четко различаются по амплитуде и форме. Некоторые из этих различий обусловлены видовыми отличиями, особенно относительной плотностью палочек и колбочек в сетчатке, другие – техническими особенностями – длительностью и интенсивностью фотостимуляции, а также методикой регистрации ЭРГ. Несмотря на это, все представленные на рис.1 ЭРГ-ответы, а также и другие ЭРГ, пролученные у других видов позвоночных, характеризуются общими основными признаками – негативной волной «а» и следующей за ней позитивной волной «b».

Рис.1. (А) ЭРГ-ответ с глаза черепахи Pseudomys scripta elegans, вызванный световым стимулом длительностью 900 мс, с целью отделения волн «а» и «b» от волны «d»; (Б) ЭРГ жабы, в ответ на длительную световую стимуляцию (40 с), позволяющую дополнительно к волнам «а», «b» и «d» регистрировать волну «с» (Oakey, 1977); (В) ЭРГ кролика в ответ на вспышку белого света длительностью 20 мс; (Г) стандартная ЭРГ человека, обычно регистрируемая в клинике. На восходящей части волны «b» определяются быстрые осцилляции. Шкала калибровки представлена отдельно для каждого ЭРГ-ответа.

В 1911 году Piper опубликовал свой анализ электроретинограммы. Он разделил ЭРГ на 3 компонента: I, II and III (Armington, 1974). В отличие от Einthoven и Jolly, которые полагали, что волны ЭРГ отражают транзиторные химические процессы, Piper считал, что все все компоненты ЭРГ сохраняются на всем протяжении световой стимуляции. Согласно утоверждению Piper, первые две волны – I и II характеризовались разной латентностью и временными характеристиками таким образом, что их взаимодействие приводило к формированию волн «a» и «b». Волна III была эквивалентна волне «с». Представленный анализ был очень предположительным и основывался только на некоторых фактах. Однако, интерпретация Piper вместе с результатами исследований Einthoven и Jolly создали базис для идеи о том, что ЭРГ явялется результатом нескольких компонентов..

Рис. 2. Электроретинограмма кошки в ответ на световой стимул длительностью 2 с. Компоненты PI, PII, PIII были выделены в зависимости от стадии анестезии (Granit, 1933)

В 1933 году Granit опубликовал результаты более детального исследования компонентов ЭРГ у кошки после темновой адаптации (Granit R., 1933). C помощью роговичного электрода oн регистрировал ЭРГ у находящейся по наркозом кошки и наблюдал зависимость постепенного исчезновения разных компонентов ЭРГ на разных уровнях анестезии животного.
В соответствии с последовательностью исчезновения различных компонентов ЭРГ во время наркоза ученый назвал их Р-І, Р-ІІ и Р-ІІІ. Компонент Р-І представляет собой медленную роговично-позитивную волну. Компонент Р-ІІ также является роговично-позитивной волной, которая относительно быстро поднимается к пику амплитуды и затем регистрируется как промежуточный потенциал до тех пор, пока действует световая стимуляция.. Последний компонент P-III, который оказался наиболее устойчивым к уровням анестезии, представляет собой роговично-негативную волну, которая развивается быстрее, чем две других и сохраняет негативное значение до окончания действия стимула. Компонентный анализ ЭРГ, проведенный в последующие годы был незначительно изменен и дополнен, однако на сегодняшний день для понимания ЭРГ он остается базовым. За работу по электроретинограмме R. Granit в 1967 году был удостоен Нобелевской премии в области физиологии и медицины

Рис. 3. Ragnar Granit. Лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины в 1967 году.

В дальнейшем было обнаружено, что компонент Р-ІІІ состоит из двух отдельных составляющих или фаз, которые происходят от двух разных классов клеток сетчатки. Компонент Р-ІІІ, полученный в сетчатке хладнокровных позвоночных, Murokami and Kaneko (1966) разделили на дистальный и проксимальный компоненты: дистальный был записан в слое фоторецепторов, проксимальный – во внутреннем ядерном слое.

Дистальный компонент Р-ІІІ совпадал с началом волны "а" электроретнограммы у обезьян (Brown K., 1965).
В последующем он был разделен на две фазы. Первая фаза, названная быстрым Р-ІІІ компонентом или рецепторным потенциалом, формирует волну "а" и отражает активность фоторецепторных клеток вследствие вызванного светом закрытия натриевых каналов в плазматических мембранах наружных сегментов фоторецепторов. Вторая, более медленно развивающаяся фаза – медленный Р-ІІІ компонент – имеет свое вероятное происхождение из дистальных отделов клеток Мюллера. Предполагают, что этот ответ клеток Мюллера возникает в результате вызванного светом снижения концентрации внеклеточного калия вблизи внутренних сегментов активированных фоторецепторов (Witkowsky Р. et al., 1975).

Рис. 4. Волны электроретинограммы: a-, b- и c-волна. Также показаны рецепторный потенциал, происходящий из фоторецепторов, и медленный PIII потенциал, который происходит, вероятно, из клеток Мюллера.