Tilgangur : Þegar sjónhimna er aðlöguð að ljósi er hægt að skrá sjónhimnurit ( electroretinogram , ERG ) keilna . Skráning var mögnuð 1000 - falt , með bandvídd 1 - 1000 Hz , og niðurstöður fluttar í tölvu með A / D breytikorti . Hornhimna var staðdeyfð með próparakaíni , sjáaldur víkkað með trópikamíð dropum . Dvöl b-bylgju styttist hjá kanínum , en ekki hjá marsvínum . Þessar breytingar eru svipaðar í tíma í kanínum og marsvínum . Sveifluspennur aukast að spennu í kanínum en ekki marsvínum . Niðurstöður benda til að önnur ferli ráði ljósaðlögun sjónhimnurits keilna hjá marsvínum en kanínum . Þegar sjónhimna er aðlöguð að bakgrunnsljósi , er hægt að skrá sjónhimnurit keilna ( photopic electroretinogram , ERG ) og nota sem mælikvarða á næmi augans fyrir birtu . Sjónhimnurit er rafsvar sjónhimnu sem vakið er með ljósblikkum , og líkt og hjartarafrit endurspeglar rafvirkni vefsins í heild . Sjónhimnurit er hægt að skrá með skráningarskauti staðsettu á hornhimnu og með því er hægt að fá raflífeðlisfræðilegt mat á ástandi stafa og keilna . Hreint sjónhimnurit keilna , án innleggs frá stöfum í svari , fæst ef stöðugt bakgrunnsljós er látið skína á augað sem skráð er frá . Spenna sjónhimnurits hækkar og dvöl þess styttist frá því kveikt er á bakgrunni og næstu 5 - 15 mínútur þar á eftir . Sýnt hefur verið fram á þetta meðal annars í mönnum ( 1,2 ) og öpum ( 3 ) sem hafa tvær til þrjár gerðir keilna og svipað litrófsnæmi . Einnig hefur þetta verið skoðað í músum ( 4 ) sem hafa tvær gerðir keilna , en sérstakt litrófsnæmi þar sem önnur gerðin er næm á útfjólubláa sviðinu ( 5 ) . Þessar tegundir spendýra hafa æðar í sjónhimnu . Í sjónhimnuriti eru nokkrar afmarkaðar bylgjur , sem fram koma í svarinu á tilteknum tíma eftir ljósertingu . Fyrst kemur fram neikvæð sveifla í spennu sem kallast a-bylgja , og talin orsakast af rafvirkni ljósnema fyrst og fremst . Því næst kemur fram jákvæð bylgja sem kallast b-bylgja og talin er orsakast af rafvirkni taugafrumna og Muller-stoðfrumna ( glia ) í sjónhimnu . Við ljósaðlögun kemur aukning í spennu fyrst og fremst fram í b-bylgju og í svari við blikkandi ljósáreitum , en einnig stundum í a-bylgju , sem er þó háð birtumagni . Aukningin er mest þegar notað er mikið birtumagn ( 2 ) sem mettar stafi , en það eru þær aðstæður sem eru notaðar klínískt til að hámarka keilusvör . Þau ferli sem liggja að baki aukinni spennu sjónhimnurits í ljósaðlögun eru ekki að fullu þekkt , en tvö möguleg ferli koma til greina . Annars vegar er margt sem bendir til þess að það sem liggi til grundvallar þessum áhrifum einskorðist aðeins við keilukerfið og hlutverk Ca2 + í ljósnemum . Við ljósaðlögun orsakar minnkun innflæðis Ca2 + inn í keilur endurafskautun þeirra ( 6,7 ) og þessari endurafskautun fylgir aukning í svari þeirra . Þegar bakgrunnsljós er kveikt verður yfirskautun í himnuspennu keilna vegna vatnsrofs á cGMP sem heldur jónagöngum opnum í myrkri . Með meiri ljósaðlögun afskautast keilur aftur , stig af stigi , vegna almennrar stjórnunar Ca2 + á styrk cGMP í ytri liðum ljósnema í gegnum neikvæða endurgjöf . Hins vegar gæti verið um einhvers konar áhrif mögnunar að ræða við taugamót í ytra flókalagi ( outer plexiform layer ) . Með skráningum á himnuspennu með innanfrumumælingum hefur verið sýnt fram á breytingar í mögnun sem verða á taugamótum keilna og láréttra frumna við ljósaðlögun ( 8 ) . Svör láréttra frumna stækka en ekki svör keilna . Ekki er ljóst hvort þessar breytingar í mögnun eru orsök breytinga í sjónhimnuriti keilna við ljósaðlögun , en tímaferill er mjög svipaður . Vegna þeirra breytinga sem verða í keilu sjónhimnurits spendýra var athugað hvort sama eigi við um tegundir spendýra sem hafa takmarkað magn af æðum í sjónu ( kanínur ) eða engar æðar ( marsvín ) ( 9 ) , og annað litrófsnæmi . Báðar dýrategundir eru með tvær tegundir keilna í sjónhimnu , stuttbylgukeilur ( bláar ) og miðbylgjukeilur ( grænar ) ( 5 ) . Langbylgjukeilur ( rauðar ) eru í flestum þeim tegundum sem sýna breytingar í sjónhimnuriti keilna við ljósaðlögun , þótt menn með skerta starfsemi langbylgjukeilna ( protanopia ) sýni þær einnig ( 10 ) . Ekki er þó vitað nákvæmlega um framlag einstakra keilna í ljósaðlögun . Hér var athugað hvort sjónhimna án rauðra keilna og án æða sýni sams konar ljósaðlögun og í spendýrum sem hafa æðar í sjónhimnu og rauðar keilur . Jafnframt var markmið þessarar rannsóknar að bera saman ljósaðlögun keilna í sjónhimnu kanína og marsvína . Sjónhimnurit var skráð frá fimm marsvínum og fimm kanínum . Dýrin voru aðlöguð að rökkri í 30 mínútur fyrir tilraun og undirbúin við dimmt rautt ljós sem dregur á engan hátt úr ljósnæmi . Ketamín var notað til svæfingar og því sprautað undir húð . Hornhimna var staðdeyfð með 0,5% próparakaíni og sjáaldur víkkað með 1% trópikamíði . Saltupplausn var dreypt í auga með reglulegu millibili til að koma í veg fyrir þornun hornhimnu . Skráningarskaut úr þunnum vír úr ryðfríu stáli , húðuðum með 1% methýlsellulósa til að auka leiðni , var staðsett á hornhimnu augans . Vírinn er vafinn í vafning með 3 - 5 mm þvermál , til að falla vel að hornhimnu ( 11 ) . Koparvír var notaður sem viðmiðunarskaut og hann staðsettur í munni dýrsins . Sjónhimnuritssvör voru mæld milli þessara tveggja skauta . Platínunál var notuð sem jarðtenging og henni stungið undir húð á kviði . Sjónhimnuritssvör voru vakin með 10 µs hvítu ( xenon ) ljósblikki ( 1,8 log cd ( candella ) x sek / m 2 ) frá Grass PS - 33 ljósertara ( Astro-Med / Grass Inc. , USA ) , fyrst í rökkri , og síðan eftir að kveikt hafði verið á björtu bakgrunnsljósi ( 1,7 log cd / m 2 ) . Sjónhimnuritssvör við þessar aðstæður endurspegla svör keilna . Ýmist var notað eitt ljósblikk eða 20 - 30 riða blikkandi áreiti . Gögnum var safnað á um 30 sekúndna fresti í 15 - 20 mínútur . Úttakið frá skautunum var leitt inn í Digitimer NeuroLog ( Digitimer Ltd. , England ) magnara ( x 1000 mögnun ) og rafsíur stilltar á bandvídd 1 - 1000 Hz . Frá mögnurum voru gögnin tekin inn á Macintosh tölvu með A / D breytikorti ( MacADIOS Superscope II , GW Instruments , USA ) og spennuvídd og dvöl sjónhimnurits mæld . Meðan á tilraunum stóð voru dýrin látin liggja á einangraðri plötu með yfirborðshita um 37 gráður . Unnið var úr gögnum með tölfræðiforritinu Instat ( útgáfa 2.01 ) . Beitt var pöruðu t-prófi við tölfræðilega greiningu og miðað við marktektarmörk a = 0,05 ( öryggismörk 95% ) . Spennuútslag rafsvara er gefið upp sem meðaltal ± staðalvilla ( SEM ) . Áður en áhrif ljósaðlögunar voru mæld voru sjónhimnurit í rökkri ( scotopic ERG ) skráð . Mynd 1 sýnir að eftir aðlögun að rökkri eru sjónhimnurit kanínu og marsvíns ólík að lögun , en sýna bæði a - og b-bylgjur eins og sýnt er á myndinni . Sjónhimnurit kanínu er svipað og hjá mönnum , músum og öpum , með stóra a-bylgju , en enn stærri b-bylgju ( b / a hlutfall = 2,3 að meðaltali ) . Aftur á móti er sjónhimnurit marsvína mjög lágt að spennu og næstum neikvætt , hefur stóra a-bylgju en aðeins eilítið stærri b-bylgju ( b / a hlutfall = 1,3 að meðaltali ) . Þegar áhrif ljósaðlögunar voru skoðuð kom í ljós að sjónhimnurit keilna hjá marsvínum eykst að spennu við aðlögun að ljósi , en er háð tíðni ertingar ( mynd 2 ) . Ef tíðni ertingar er hærri en 20 Hz lækkar spenna sjónhimnurits hjá marsvínum verulega og er nánast ómælanlegt við 30 Hz . B-bylgja sem svar við stuttum ljósblikkum var að meðaltali 25 ± 6 µV rétt eftir að kveikt hafði verið á bakgrunnsljósi , en eftir um 10 mínútna aðlögun að ljósinu jókst spennan að meðaltali í 40 ± 8 µV . Þessi munur í spennu er tölfræðilega marktækur ( p = , 0178 ) . Svar við 20 Hz ljósblikkum var að meðaltali 29 ± 7 µV rétt eftir að kveikt hafði verið á bakgrunnsljósi , en jókst að spennu í 45 ± 11 µV að meðaltali eftir um 10 mínútna aðlögun að ljósi , og er þessi munur marktækur ( p = , 0236 ) . Aukning í spennu b-bylgju var svipuð og í spennu svars við 20 Hz ljósblikkum við aðlögun að ljósi . Það er hins vegar eftirtektarvert af mynd 2 að aukningin í svari við 20 Hz ljósblikkum fylgir veldisfalli , en ekki b-bylgja . Á mynd 3 eru sýndar tvær skráningar sjónhimnuritssvara frá marsvíni við stuttum ljósblikkum 30 sekúndum eftir að kveikt var á bakgrunnsljósi og eftir 10 mínútna stöðuga aðlögun að sama ljósi . Sjónhimnurit keilna er stærri að spennu í kanínum en marsvínum . Sjónhimnurit keilna hjá kanínum eykst að spennu við aðlögun að ljósi , en er háð tíðni ertingar . Sjónhimnurit keilna hjá kanínum er mælanlegt með tíðni ertingar allt að 50 Hz . Mynd 4 sýnir breytingar í spennu sjónhimnurits sem fall af tíma frá því kveikt var á bakgrunnsljósi fyrir kanínur . B-bylgja sem svar við stuttum ljósblikkum var að meðaltali 103 ± 16 µV en jókst við ljósaðlögun í 124 ± 22 µV að meðaltali . Þessi munur í spennu er tölfræðilega marktækur ( p = , 0221 ) . Svar við 30 Hz ljósblikkum var að meðaltali 70 ± 13 µV en jókst við aðlögun að ljósi í 102 ± 19 µV að meðaltali , sem er marktækur munur ( p = , 0273 ) . Það er eftirtektarvert , að aukning í svari við 30 Hz ljósblikkum ( 32 mV ) var meiri en í b-bylgju ( 21 mV ) við aðlögun að ljósi , og fylgdi veldisfalli , en ekki b-bylgja . Mynd 5 sýnir tvær skráningar frá kanínu við stuttum ljósblikkum , einni mínútu eftir að kveikt var á bakgrunni og eftir 14 mínútna stöðuga aðlögun að bakgrunnsljósi . Þrjár aðgreinanlegar sveifluspennur birtust í svörum um tveimur mínútum eftir að kveikt var á bakgrunnsljósi og jukust að spennu með aukinni aðlögun að birtu . Sambærilegar breytingar í sveifluspennum voru ekki greinanlegar í sjónhimnuriti keilna hjá marsvínum , eins og sjá má af mynd 3 . Dæmi um svör kanína við 30 Hz ljósblikkum , hálfri mínútu eftir að kveikt var á bakgrunni og eftir 15 mínútna stöðuga aðlögun að bakgrunnsljósi eru sýnd á mynd 6 . Svör við 30 Hz ljósertingu sýndu tvo aðgreinanlega þætti , sem jukust báðir að spennu við aðlögun að ljósi , eins og sjá má af mynd 6 . Dvöl ( implicit time ) b-bylgju styttist ekki hjá marsvínum og hélst að mestu óbreytt við ljósaðlögun og var að meðaltali um 36 ± 2 msek . Aftur á móti styttist dvölin hjá kanínum svipað og sést hjá öðrum spendýrum og var að meðaltali 35 ± 2 msek í upphafi , en við aðlögun að ljósi styttist hún að meðaltali í 29 ± 3 msek . Þessi munur er tölfræðilega marktækur ( p = , 05 ) . Mynd 7 sýnir dvöl sem fall af tímanum frá því kveikt var á bakgrunnsljósi fyrir bæði kanínur og marsvín . Í töflu I eru dregnar saman niðurstöður , til samanburðar á sjónhimnuritssvörum frá kanínum og marsvínum . Niðurstöður okkar benda til að sjónhimnurit keilna í marsvínum og kanínum aukist að spennu við aðlögun sjónhimnu að ljósi , í samræmi við fyrri rannsóknir ( 1 - 4 ) á spendýrum sem hafa æðar í sjónhimnu , en annað litrófsnæmi keilna . Þessar breytingar í sjónhimnuriti við ljósaðlögun virðast því verða óháð því hvort æðakerfi er í sjónhimnu eða ekki , og því hvert er litrófsnæmi keilna í viðkomandi spendýri . Sjónhimnurit keilna er stærra að spennu í kanínum en marsvínum . Hins vegar eykst b-bylgja í sjónhimnuriti keilna hlutfallslega meira í marsvínum við ljósaðlögun . Dvöl b-bylgju í keilusvari marsvína styttist ekki við aðlögun að ljósi . Aftur á móti styttist dvöl keilusvara hjá kanínum við aðlögun að ljósi , eins og í mönnum , músum og öpum , og er það í samræmi við hraðari svörun keilukerfis heldur en stafakerfis . Dvöl styttist mest fyrstu mínútu eftir að kveikt hefur verið á bakgrunnsljósi og áframhaldandi aðlögun hefur takmörkuð áhrif fremur í þá veru að stytta dvöl . Hjá mönnum er misjafnt hvernig og hvort dvölin styttist eftir því hversu björt áreiti eru notuð ( 12 ) . Það kann að skýra hvers vegna dvölin styttist ekki hjá marsvínum , þar sem þær eru kannski næmari fyrir önnur ljósáreiti , en í þessari rannsókn var aðeins notaður einn ljósstyrkur áreitis til að vekja sjónhimnurit keilna . Svar við stuttum ljósblikkum vekur afmarkaðar , aðgreinanlegar bylgjur í sjónhimnuriti og við aðlögun að ljósi eru það keilur sem miðla ljóssvöruninni . Við háa tíðni ertingar , 20 - 30 rið í þessari rannsókn , eru það einnig keilur sem miðla svöruninni en ekki er hægt að aðgreina a - og b-bylgjur í því svari . Í báðum tilvikum var notað sams konar stöðugt bakgrunnsljós til að útiloka stafi og aðlaga keilur að ljósi . Samt sést nokkur munur í aðlögunarferli b-bylgju og sjónhimnuritssvars við hárri tíðni ertingar , fyrst og fremst sá að við háa tíðni ertingar fylgir aðlögunarferlið veldisfalli hjá báðum tegundum , en ekki b-bylgja . Einfaldasta skýringin á þessum mun er sú , að það sjónhimnurit sem er vakið með stuttum ljósblikkum á sér að einhverju leyti aðrar uppsprettur en það sjónhimnurit sem vakið er með hárri tíðni ljósertingar . Talið er víst að b-bylgja , vakin með stuttum ljósblikkum , eigi sér að hluta uppsprettu í himnuspennubreytingum Muller-frumna , en þar sem þær himnuspennubreytingar eru mjög hægar er mjög ólíklegt að þær séu þáttur í sjónhimnuritssvari við 20 - 30 riða ljósertingu ( 13 ) . Ljósaðlögun hefur mun meiri áhrif á sveifluspennur hjá kanínum en marsvínum . Í upphafi aðlögunar að ljósi eru sveifluspennur hjá hvorugri tegund , þrjár slíkar birtast síðar hjá kanínum og stækka að spennu og ná hámarksspennu eftir um 15 mínútur í birtu . Þessar sveifluspennur eru vegna ljóssvörunar keilna , en talið er að rafvirkni flókafrumna ( amacrine cells ) og milliflókafrumna ( interplexiform cells ) séu raflífeðlisfræðileg uppspretta þeirra ( 14,15 ) . Einfaldasta skýringin á þeim muni sem er á áhrifum ljósaðlögunar á sveifluspennur í þessum tegundum er að starfsemi þessara frumna sé ólík í kanínum og marsvínum , eða taugatengsl við keilur séu ólík . Niðurstöður þessarar rannsóknar benda því til að bæði kanínur og marsvín séu raunhæf líkön til grunnrannsókna á ljósaðlögun , og geti hvort með sínum hætti gefið nánari upplýsingar um þau ferli sem liggja að baki . Þau líffræðilegu ferli sem eiga sér stað í sjónhimnunni við ljósaðlögun eru ekki að fullu þekkt , en munur á áhrifum ljósaðlögunar á spennu og dvöl sjónhimnurits keilna í marsvínum og kanínum bendir til þess að ólíkir ferlar liggi þar að baki . Það gæti orsakast af einhverjum mun í lífeðlislegum ferlum í keilum þessara tegunda eða mun í ferlum í taugamótum af því tagi sem fundist hafa ( 8 ) með innanfrumuskráningum í froskdýrum . Ein leið til að prófa þessar tilgátur er að breyta starfsemi taugamóta í sjónhimnu lyfjafræðilega , og athuga hvort ljósaðlögun sjónhimnurits keilna breytist við það . Eru slíkar athuganir nú í gangi á rannsóknarstofu okkar . Klínísk gagnsemi sjónhimnuritsmælinga við ljósaðlögun felst í mögulegu notagildi þeirra í greiningu á ákveðnum augnsjúkdómum . Samkvæmt alþjóðlegum staðli fyrir skráningu sjónhimnurits frá fólki , ber að aðlaga að ljósi í minnst 10 mínútur til að fá raunhæfa raflífeðlisfræðilega mynd af starfsemi keilna ( 16 ) . Samt geta breytingarnar í sjónhimnuriti við ljósaðlögun sem slíkar gefið vísbendingar um starfsemi keilna í sjúkdómum . Ljóst er að breytingar í starfsemi stafa er ekki orsakaþáttur ( 12 ) . Vitað er að í sjónufreknum ( retinitis pigmentosa ) er ljósaðlögun sjónhimnurits keilna , ef það svar er fyrir hendi , óeðlilega hæg og tekur lengri tíma að ná hámarki ( 6,17 ) . Í kynbundnu sjónurofi ( retinoschisis ) er ljósaðlögun sjónhimnuritssvars við 30 riða áreitum eðlileg ( 18 ) , en engin ljósaðlögun sjónhimnurits keilna mælist ef notuð er lægri ertingartíðni en 8 Hz ( óbirt gögn höfunda ) . Er það hugsanlega vegna þess að Muller-frumur , sem eru þáttur í myndun b-bylgju við lága ertingartíðni , eru sundraðar í sjónurofi ( 19 ) . Niðurstöður frá sjúklingum með sjúkdóma í miðgróf eru misvísandi ; ljósaðlögun sjónhimnurits er eðlileg í Sjúkdómi Bests ( 18 ) en í sjúkdómi Stargardts ( fundus flavimaculatus ) ýmist óeðlileg eða ekki fyrir hendi ( óbirt gögn höfunda ) . Ófullkomin ( incomplete-type ) meðfædd staðbundin náttblinda , ( I-CSNB ) er arfgengur augnsjúkdómur , þar sem sjónhimnurit stafa er " neikvætt " , sem þýðir að a-bylgja er stærri að spennu en b-bylgja , en sjónhimnurit keilna er oft eðlilegt ( 18 ) . Talið er að um sé að ræða óeðlileg taugatengsl milli stafa og keilna annars vegar og tvískautafrumna ( bipolar cells ) hins vegar . Sjúkdómurinn einkennist af náttblindu og rýru sjónhimnuriti í rökkri . Við ljósaðlögun með bakgrunni á sama hátt og notað var í þessari rannsókn , eftir rökkuraðlögun á undan , sýna þessir sjúklingar aftur á móti of-eðlilega ( supernormal ) aukningu í spennu við 30 riða blikkandi áreiti , þar sem spennan er mjög lítil í upphafi en eykst mikið við aðlögun að ljósi ( 18 ) . Þessi of-eðlilega aukning í svörun og kerfisbundnu breytingar í lögun bylgja við aðlögun koma ekki fram í eðlilegri sjónhimnu og hafa ekki sést í öðrum sjúkdómum í sjónhimnu sem hafa verið skoðaðir . Hvort ástæðan fyrir of-eðlilegri ljósaðlögun sjónhimnurits í ófullkominni meðfæddri staðbundinni náttblindu felst í starfsemi keilna eða annarra taugafrumna í sjónhimnu er óljóst . Af öllu er þó ljóst að í ofangreindum sjúkdómum er munur í aðlögun keilna að ljósi . Þar sem sjónskerpa ræðst af starfsemi keilna er ástand þeirra mikilvægt atriði þegar meta á horfur varðandi sjón , til dæmis í hrörnunarsjúkdómum í sjónhimnu . Ljósaðlögun keilna tryggir að sjónskerpa haldist jöfn við mismunandi birtumagn í umhverfi . Niðurstöður okkar benda til að önnur ferli ráði ljósaðlögun sjónhimnurits keilna hjá marsvínum en kanínum .