УДК 617.751

А. А. ИВЛЕВА, Д.И. КОШЕЛЕВ

   Всероссийский центр глазной и пластической хирургии МЗ РФ, г. Уфа

Контактная информация:

Ивлева Анна Александровна – младший  научный сотрудник лаборатории нейрофизиологии зрения

Адрес: 450075, г. Уфа, ул. Рихарда Зорге, д. 67/1, тел. (347) 293-42-11, e—mail: annaviv93@gmail.com

Цель работы. Исследовать изменения амплитудно-временных параметров зрительных вызванных потенциалов на обращаемый шахматный паттерн в зависимости от размера стимулирующих элементов паттерна у детей без нарушения зрения.

Материал и методы. В исследовании приняли участие 50 детей в возрасте 7-14 лет. Регистрация ЗВП осуществлялась бинокулярно с расстояния 1 метр. В качестве стимула использовалась последовательная серия шахматных паттернов с размером ячеек 240, 96, 48, 24 и 12 угл. мин. 

Результаты. Амплитуда и латентность комплекса ЗВП N75-P100 увеличивалась при уменьшении размера ячеек паттерна. Приведены основные описательные статистики для исследованной выборки. 

Заключение. Полученные данные могут быть использованы в качестве нормативных при проведении исследования ЗВП на обращаемый шахматный паттерн у детей с нарушением зрения.

Ключевые слова: зрительные вызванные потенциалы, нормативные значения.

 

A.A. IVLEVA, D.I. KOSHELEV

Federal State Institution Russian Eye and Plastic Surgery Center, Ufa, Russian Federation

Normative values of the amplitude-latency parameters of the visual evoked potentials (VEP) on the reversal checkboard pattern in 7-14 y.o. children without visual impairments

Contact details:

Ivleva A.A. – Junior Researcher of the Laboratory of Neurophysiology of Vision

Adress: 67/1 Zorge St., Ufa, 450075, Russian Federation, tel.: (347) 293-42-11, e-mail: annaviv93@gmail.com

 Objective. To investigate the change in the amplitude-latency parameters of the visual evoked potentials (VEP) on the reversal checkboard pattern depending on the size of the pattern elements in children without visual impairments.

Material and methods. The study involved 50 children aged 7-14 years. VEP was registered binocularly from the distance of 1 meter. A sequential series of checkboard patterns with a check size of 240, 96, 48, 24 and 12 arcminutes was used as a stimulus.

Results. The amplitude and latency of the N75-P100 VEP complex increased with a decrease in the size of the pattern checks. The main descriptive statistics for the studied group were given.

Conclusion. The obtained data can be used as normative values in clinical studies of the VEP on a reversal checkboard pattern in children with visual impairments.

Key words: visual evoked potentials, normative values.

 

  Метод зрительных вызванных потенциалов (ЗВП) в настоящее время применяется в клинической практике для объективной оценки функционального состояния зрительного анализатора, уточнения диагноза и мониторинга развития зрительной системы. Наиболее часто используется регистрация ЗВП на вспышку, что обусловлено возможностью проведения исследования, независимо от возраста, качества фиксации и внимания. Однако результаты ЗВП на вспышку преимущественно отражают активность зрительных структур периферии поля зрения [1]. Кроме того, ЗВП на вспышку у взрослых испытуемых демонстрируют значительную вариабельность формы и амплитудно-временных параметров основных компонентов. Преодолеть данные недостатки позволило использование метода регистрации ЗВП на обращаемый шахматный паттерн, позволяющего получать устойчивый по форме и амплитудно-временным параметрам ответ от центрального поля зрения [2].

В международных стандартах по регистрации ЗВП рекомендуется исследование зрительных потенциалов при двух размерах ячеек паттерна – 60 и 15 угловых минут [3]. Ограничиваясь только данными рекомендациями, зачастую не удается зарегистрировать устойчивые ЗВП у пациентов с плохой центральной фиксацией и низкой остротой зрения или удается зарегистрировать ЗВП только на паттерн с крупными ячейками. Наряду с этим, у данных пациентов амплитудно-временные параметры ЗВП на вспышку могут быть незначительно изменены или находиться в пределах нормального диапазона. В совокупности, эти два обстоятельства не позволяют осуществлять полноценный мониторинг состояния зрительных функций, что особенно важно для оценки эффективности оперативных воздействий и функциональных лечебных мероприятий.

Другой актуальной проблемой использования ЗВП в клинической практике является то, что абсолютные значения амплитуды ЗВП обладают достаточно высокой межиндивидуальной вариабельностью, а также изменяются с возрастом. Недостаточность имеющихся нормативных данных приводит к определенной сложности в клинической интерпретации результатов ЗВП.

В целях преодоления данного ограничения,  мы провели исследование ЗВП на серии обращаемых паттернов с различным угловым размером элементов – 240, 96, 48, 24 и 12 угл. мин. – у детей 7-14 лет с эмметропией и без нарушения зрительных функций, что позволило получить более полноценное представление о функциональном состоянии коркового отдела зрительного анализатора.

В ходе естественного развития зрительной системы у детей наблюдается ряд морфологических и функциональных преобразований: миелинизация аксонов, рост дендритов и аксонов, дифференцировка различных типов нейронов. Результатом этих изменений является увеличение разрешающей способности зрительной системы.  Происходит настройка зрительной системы на восприятие стимулов с различной пространственной частотой, что обеспечивается взаимодополняющей работой двух подсистем зрения. Одна из них (магноцеллюлярная) обеспечивается крупными ганглиозными клетками и имеет низкую разрешающую способность, осуществляя общее грубое восприятие зрительного стимула. Другая система (парвоцеллюлярная), производит его детальный анализ. Парвоцеллюлярная система берет начало в мелких ганглиозных клетках фовеальной части сетчатки, рецептивные поля которых отличаются малыми размерами и чувствительностью к высоким пространственным частотам [4, 5].

Относительно большая зрелость структур магноцеллюлярного зрительного пути на ранних этапах жизни обусловливает успешность анализа изображений, характеризующихся низкой пространственной частотой и определяющих возможность выделения контуров и крупных деталей объекта.

В исследовании A. Farrant и L.Q. Uddin с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии было обнаружено наличие ассиметричного паттерна развития магно- и парвоцеллюлярной систем при сравнении детей в возрасте 7-12 лет и взрослых в возрасте 18-31 года. Дети демонстрировали большую функциональную интеграцию областей мозга, относящихся к магноцеллюлярному зрительному пути, а взрослые – к парвоцеллюлярному [6].

Незрелость анатомических структур определяет и незрелость вызванных потенциалов зрительной коры, изменения которых в процессе индивидуального развития следует учитывать при анализе результатов электрофизиологических исследований [7]. Таким образом, нормативные данные у детей различных возрастных групп необходимы для корректной интерпретации результатов исследований и объективного мониторинга состояния зрительной системы.

Материал  и методы.   Проанализированы данные ЗВП на обращаемый паттерн у 50 офтальмологически здоровых детей в возрасте от 7 до 14 лет, проходивших обследование в лаборатории нейрофизиологии зрения ФГБУ «ВЦГПХ» Минздрава России.

Остроту зрения измеряли бинокулярно и монокулярно по модифицированным таблицам с кольцами Ландольта, позволяющим измерить остроту зрения в диапазоне 0.7-2.0. Клиническую рефракцию определяли на автоматическом рефрактометре HRK-8000А, производства «Huvitz Co., Ltd» (Южная Корея) с точностью до 0.25 дптр. Регистрация ЗВП осуществлялась бинокулярно с расстояния 1 м при помощи 4-канального электронейромиографа «Нейро-МВП-4» производства компании «Нейрософт» и соответствующего программного обеспечения. Мы использовали бинокулярную стимуляцию, так как именно бинокулярный ответ демонстрирует, каким образом функционируют нейронные структуры зрительной коры в условиях, наиболее близких к естественным. Электроды для записи ЗВП устанавливались по международной системе 10-20 на точки Oz (активный электрод), Cz (референтный) и Fpz (заземляющий). Импеданс под электродами не превышал 5 кОм. В качестве стимула использовалась последовательная серия шахматных паттернов с размером ячеек 240, 96, 48, 24 и 12 угл. мин.

Результаты. Средняя бинокулярная острота зрения в выборке составила 1,6±0,25 (M±Sd), при этом монокулярная острота зрения у всех испытуемых была не ниже 1.0. Значения сферического и цилиндрического компонентов клинической рефракции не выходили за пределы +/-0,75 дптр.

Одним из важнейших параметров для оценки состояния зрительных проводящих путей является латентность компонента ЗВП N75 (табл. 1). Он является первым достаточно устойчивым компонентом для использования в клинической практике. По его латентности можно косвенно судить о скорости проведения зрительного сигнала от сетчатки до первичной проекционной зрительной коры.

Таблица 1.

Показатели латентности компонента N75 на шахматный паттерн с различным размером ячеек

Table 1.

Indicators of latency of the N75 component to checkboard pattern with various sizes of checks

Размер ячеек обращаемого паттерна, угл. мин	Латентность, мс (М±Sd)	Медиана, мс	Нижний квартиль, мс	Верхний квартиль, мс	10-й процентиль, мс	90-й процентиль, мс
240	68,7±3,3	68,4	66,6	71,6	65,0	72,5
96	69,6±3,4	70,0	68,4	71,6	65,8	73,4
48	72,3±2,5	71,6	70,0	73,4	70,0	76,6
24	76,1±3,0	76,6	75,0	78,4	71,6	80,0
12	81,6±2,9	81,6	80,0	83,4	78,4	85,0

С уменьшением размера ячеек стимулирующего паттерна среднее значение этого показателя в общей выборке растет (рис. 1). Это является адекватной реакцией на изменение углового размера элементов паттерна, так как крупные ганглиозные клетки с аксонами большего диаметра, относящиеся к магноцеллюлярной системе, преимущественно реагируют на стимулы с низкой пространственной частотой и проводят информацию чуть быстрее, тогда как мелкие ганглиозные клетки фовеальной части сетчатки, относящиеся к парвоцеллюлярной системе, активно включаются в передачу информации о стимулах с высокой пространственной частотой и передают информацию чуть медленнее из-за меньшего диаметра аксонов. Низкий коэффициент вариации при любом размере ячеек паттерна (от 3,5 до 4,8) свидетельствует о высокой устойчивости данного параметра, что делает его наиболее приоритетным для оценки состояния волокон зрительного нерва.

Рисунок 1.

 Изменение латентности компонента N75 в зависимости от размера ячеек стимулирующего паттерна

Fig. 1.

Changing the latency of the N75 component depending on the sizes of checks of the stimulating pattern

Латентность компонента Р100 (табл. 2) характеризует процессы, связанные с первичным анализом характеристик зрительного стимула. Для этого параметра так же характерен достаточно низкий коэффициент вариации (от 3,3 до 5,7), но зависимость латентности от размера ячеек стимулирующего паттерна соблюдается менее строго (рис. 2), что, возможно, отражает процесс взаимодействия нейронов зрительной коры с различным размером рецептивных полей.

Таблица 2.

Показатели латентности компонента Р100 на шахматный паттерн с различным размером ячеек

Table 2.

Indicators of latency of the P100 component to checkboard pattern with various sizes of checks

Размер ячеек обращаемого паттерна, угл. мин	Латентность, мс (М±Sd)	Медиана, мс	Нижний квартиль, мс	Верхний квартиль, мс	10-й процентиль, мс	90-й процентиль, мс
240	99,8±4,7	100,0	96,6	102,0	93,4	106,0
96	98,7±3,3	98,4	96,6	100,0	95,0	103,0
48	100,0±5,7	100,0	96,6	102,0	95,0	105,5
24	101,9±4,0	102,0	98,4	103,0	97,5	107,5
12	107,0±4,7	107,5	103,0	110,0	100,0	113,0

Рисунок 2.

 Изменение латентности компонента Р100 в зависимости от размера ячеек стимулирующего паттерна

Fig. 2.

Changing the latency of the P100 component depending on the sizes of checks of the stimulating pattern

Амплитуда комплекса N75-P100 (табл. 3) является отражением суммарной активности нейронов, задействованных на ранних этапах обработки зрительной информации. Высокий коэффициент вариации при любом размере ячеек паттерна (от 32,5 до 38,5) свидетельствует о значительной индивидуальной вариабельности признака, что снижает диагностическую ценность данного показателя по сравнению с латентностью компонентов N75 и Р100. Тем не менее, на приведенном графике (рис. 3) четко прослеживается тренд увеличения амплитуды комплекса N75-Р100 при уменьшении размера стимулирующих элементов паттерна. Мы считаем, что вне зависимости от абсолютных значений амплитуды эта закономерность также может быть использована в качестве диагностического инструмента.

Таблица 3.

Показатели амплитуды комплекса N75-Р100 на шахматный паттерн с различным размером ячеек

Table 3.

Indicators of the amplitude of the N75-P100 complex to checkboard pattern with various sizes of checks

Размер ячеек обращаемого паттерна, угл. мин	Амплитуда, мкВ (М±Sd)	Медиана, мкВ	Нижний квартиль, мкВ	Верхний квартиль, мкВ	10-й процентиль, мкВ	90-й процентиль, мкВ
240	21,1±6,9	20,2	16,0	25,1	13,4	32,4
96	23,7±8,4	22,0	16,6	29,7	14,5	33,8
48	24,4±8,6	22,6	17,6	30,0	15,6	35,0
24	26,6±10,3	23,8	19,2	34,2	15,4	40,0
12	28,9±10,5	28,0	18,8	36,7	16,3	43,2

Рисунок 3.

Изменение амплитуда комплекса N75-Р100 в зависимости от размера ячеек стимулирующего паттерна

Fig. 3.

Changing the amplitude of the N75-P100 complex depending on the sizes of checks of the stimulating pattern

Таким образом, большая часть показателей в выборке демонстрировала четкую динамику изменения амплитудно-временных параметров ЗВП (рис. 1-3). Тем не менее, в ряде случаев, мы наблюдали отклонение от данной закономерности (рис. 4-5).

Рисунок 4.

Пример увеличения амплитуды комплекса N75-P100 при уменьшении размера ячеек стимулирующего паттерна (от 15 до 43 мкВ)

Fig. 4.

Example of the increase of the amplitude of the N75-P100 complex in case of decreasing sizes of checks of the stimulating pattern (from 15 to 43 micro Volt)

Рисунок 5.

 Пример сохранения амплитуды комплекса N75-P100 на приблизительно одинаковом уровне независимо от изменения размеров ячеек паттерна (30-32 мкВ)

Fig. 5.

Example of preserving the amplitude of the N75-P100 complex at an approximately the same level independent of the changed sizes of the pattern checks (30-32 micro Volt)

Примерно для 25% процентов испытуемых (находящихся в нижнем квартиле распределения и обладающих наиболее низкими абсолютными значениями амплитуды комплекса N75-P100), не отмечалось увеличения амплитуды комплекса N75-P100 ЗВП при уменьшении размера стимулирующих элементов паттерна (табл. 3). Учитывая отсутствие статистически значимых различий средних значений остроты зрения и возраста данной подгруппы от остальной выборки, можно предполагать, что наблюдаемый эффект связан с незаконченным развитием высокочастотных каналов зрительной системы. Также не исключено, что причиной наблюдаемого эффекта является сбой системы фокусировки. Однако это остается лишь предположением, так как все испытуемые не имели жалоб на зрение. Тем не менее, мы считаем, что испытуемые, у которых не наблюдается увеличения амплитуды комплекса N75-P100 ЗВП при уменьшении размера стимулирующих элементов паттерна, требуют более пристального внимания.

Таким образом, мы видим, что высокая острота зрения на уровне коркового отдела зрительного анализатора может обеспечиваться различными вариантами амплитудно-временных параметров ЗВП, отражающих нейронную активность центральных отделов зрительной системы. Это дает нам представление о некой области «нормальных» значений, которые могут быть использованы при оценке функционального состояния зрительного анализатора пациента и эффективности оперативных вмешательств. Приведенные в работе показатели амплитуды и латентности основных компонентов ЗВП позволяют оценивать клинические результаты с различной степенью строгости (табл. 1-3), что позволяет адекватно определять положение диагностических данных пациента относительно ядра нормативной группы.

Ивлева А.А.  – http:/orcid.org/0000-0002-4027-4749

Кошелев Д.И. – http:/orcid.org/0000-0001-6173-1059

 ЛИТЕРАТУРА

1. Кошелев Д.И., Галаутдинов М.Ф., Вахмянина А.А. Опыт применения зрительных вызванных потенциалов на вспышку в оценке функций зрительной системы // XXV Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Новые технологии микрохирургии глаза»: Вестник ОГУ. – 2014. – №12 (173).
2. Опыт применения вызванных потенциалов в клинической практике / под ред. В.В. Гнездицкого, А.М. Шамшиновой. – Москва: АОЗТ «Антидор», 2001. – 480 с
3. Odom J. V. ISCEV standard for clinical visual evoked potentials (2009 update) / Odom J. V., Bach M., Brigell M. et al. // Doc. Ophthalmol. – 2010. – V.120. – №1. – P. 111-119.
4. Муравьева, С.В. Исследование функционального состояния магно- и парво-каналов зрительной системы человека: автореф. дис. … канд. мед. наук: 03.03.01 / Муравьева Светлана Владимировна; Инст. физиологии им. И.П. Павлова РАН. – Санкт-Петербург, 2013. – 18 с.
5. Kaplan, E. The M, P and K pathways of the Primate Visual System revisited / E. Kaplan // The New Visual Neuroscience: ed. by J.S. Werner, L.M. Chalupa. – Cambridge: MIT Press, 2012. – P. 215-227.
6. Farrant, A. Asymmetric development of dorsal and ventral attention networks in the human brain / A. Farrant, L.Q. Uddin // Dev. Cogn. Neurosci. – 2015. – № 12. – Р. 165–174.
7. Шамшинова, А.М. Вызванные потенциалы сетчатки и мозга, особенности их регистрации у детей / А.М. Шамшинова // Зрительные функции и их коррекция у детей: под ред. С.Э. Аветисова, Т.П. Кащенко, А.М. Шамшиновой. – Москва: Медицина, 2005. – С. 427-458.

REFERENCES

1. Koshelev D.I., Galautdinov M.F., Vakhmyanina A.A. Experience of using visual evoked potentials for an outbreak in assessing the functions of the visual system. XXV Vserossiyskaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya s mezhdunarodnym uchastiem “Novye tekhnologii mikrokhirurgii glaza”: Vestnik OGU, 2014, no. 12 (173) (in Russ.).
2. Opyt primeneniya vyzvannykh potentsialov v klinicheskoy praktike, pod red. V.V. Gnezditskogo, A.M. Shamshinovoy [Experience of using evoked potentials in clinical practice. Ed. by V.V. Gnezditsky, A.M. Shamshinova]. Moscow: AOZT “Antidor”, 2001. 480 p.
3. Odom J.V., Bach M., Brigell M. et al. ISCEV standard for clinical visual evoked potentials (2009 update). Doc. Ophthalmol, 2010, vol. 120, no. 1, pp. 111-119.
4. Murav’eva S.V. Issledovanie funktsional’nogo sostoyaniya magno- i parvo-kanalov zritel’noy sistemy cheloveka: avtoref. dis. … kand. med. nauk [Investigation of the functional state of the magnetic and parvo-channels of the human visual system. Synopsis of dis. PhD med. sciences]. Saint Petersburg, Inst. fiziologii im. I.P. Pavlova RAN, 2013. 18 p.
5. Kaplan E. The M, P and K pathways of the Primate Visual System revisited. The New Visual Neuroscience: ed. by J.S. Werner, L.M. Chalupa. Cambridge: MIT Press, 2012. Pp. 215-227.
6. Farrant A., Uddin L.Q. Asymmetric development of dorsal and ventral attention networks in the human brain. Dev. Cogn. Neurosci, 2015, no. 12, rr. 165–174.
7. Shamshinova A.M. Vyzvannye potentsialy setchatki i mozga, osobennosti ikh registratsii u detey [Evoked potentials of the retina and brain, especially their registration in children]. Zritel’nye funktsii i ikh korrektsiya u detey. Moscow: Meditsina, 2005. Pp. 427-458.