Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật ghi điện thế kích thích thị giác trong chẩn đoán bệnh nhược thị ở trẻ em dưới 13 tuổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI NGUYỄN THẾ TÙNG SINH LÝ THỊ GIÁC CHUYÊN ĐỀ TIẾN SĨ HÀ NỘI – 2015 BỘ Y TẾ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI NGUYỄN THẾ TÙNG SINH LÝ THỊ GIÁC Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Đình Tùng Cho đề tài: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật ghi điện kích thích thị giác chẩn đốn bệnh nhược thị trẻ em 13 tuổi Chuyên ngành: Sinh lý học Mã số : 62720107 CHUYÊN ĐỀ TIẾN SĨ HÀ NỘI – 2015 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Mắt - Cơ quan nhận cảm thị giác .2 2.1 Nhãn cầu – Hệ thống thấu kính mắt .2 - Phần tiếp xúc với khơng khí mặt ngồi giác mạc, hệ số khúc xạ khơng khí 1, giác mạc 1,38 .2 - Phần tiếp xúc mặt võng mạc với thủy dịch, hệ số khúc xạ thủy dịch 1,33 .2 - Phần tiếp xúc với thủy dịch với mặt trước nhân mắt, hệ số khúc xạ trung bình nhân mắt 1,40 .2 - Phần tiếp xúc mặt sau nhân mắt với thể kính, hệ số khúc xạ thể kính 1,34 Tổng đại số hệ số khúc xạ giao diện cho ta hệ số chung đó, ta coi mắt thấu kính Với cách đơn giản hóa mơ hình mắt có giao diện khúc xạ cách điểm trung tâm võng mạc 17 mm hệ số hội tụ chung khoảng 59 diop nhìn xa Độ hội tụ mắt chủ yếu mặt trước giác mạc gây hệ số khúc xạ giác mạc chênh lệch nhiều so với hệ số khúc xạ khơng khí Độ hội tụ nhân mắt (nằm mắt) tạo 20 diop, tức khoảng 2/3 độ hội tụ toàn hệ thống, nhân mắt bị lấy khỏi mắt tiếp xúc với khơng khí độ hội tụ tăng lên lần Sở dĩ hệ số khúc xạ nhân mắt dịch bao quanh khơng chênh lệch nên tia sáng qua bị khúc xạ 2.1.1 Sự thích nghi mắt để nhìn xa, gần Nhân mắt thay đổi độ cong cách đáng kể để điều chỉnh độ hội tụ cho ảnh nằm võng mạc Ở trẻ em, nhân mắt tăng độ hội tụ lên 14 diop (từ 20 lên 34 diop) tăng độ cong lên nhiều Cơ chế: Nhân mắt người trẻ bao dai, đàn hồi, chứa sợi protein quánh, suốt Khi bao không bị kéo, nhân mắt có dạng gần hình cầu Xung quanh nhân mắt có khoảng 70 sợi dây chằng bám theo hình tia, có tác dụng kéo rìa nhân mắt phía giới hạn trước võng mạc Các dây chằng thường xuyên chịu sức kéo lực đàn hồi chỗ chúng bám vào thể mi (ở bờ trước màng mạch) Lực kéo làm cho nhân mắt tương đối dẹt mắt trạng thái nghỉ ngơi Ở chỗ bám dây chằng vào thể mi có thể mi Cơ thể mi có hai loại sơi trơn sợi dọc sợi vòng Sợi dọc đến chỗ tiếp giáp củng mạc giác mạc, co có tác dụng kéo đầu dây chằng phía trước làm giảm bớt lực kéo lên nhân mắt Sợi vòng bao quanh mắt theo hướng, co lại có tác dụng thắt vịng, làm giảm đường kính vịng dây chằng làm giảm lực kéo dây chằng lên bao nhân mắt Tóm lại, hai loại sợi trơn thể mi co làm chùng dây chằng bao nhân mắt, nhân mắt – tính đàn hồi bao – phồng lên, có dạng cầu Khi thể mi hoàn toàn giãn độ hội tụ nhân mắt nhỏ nhất, ngược lại, co mạnh độ hội tụ nhân mắt tăng lên đến mức tối đa Các thể mi hồn tồn bị hệ thần kinh phó giao cảm chi phối Kích thích phó giao cảm co thể mi dẫn đến giãn dây chằng làm tăng độ hội tụ Nhờ độ hội tụ tăng lên, mắt nhìn rõ vật gần Khi vật từ xa lại gần số xung động phó giao cảm tới thể mi tăng dần lên để mắt ln ln thay đổi tiêu cự cố định ảnh vật võng mạc Càng nhiều tuổi nhân mắt to dày lên, đàn hồi protein bị thối hóa Khả thay đổi độ phồng thủy tinh thể giảm dần đến 40 – 50 tuổi tăng độ hội tụ lên diop, đến 70 tuổi khơng tăng Hiện tượng nhân mắt khơng thích nghi gọi chứng lão thị Mắt người lão thị có tiêu cự ứng với khoảng cách tùy thuộc vào cá thể, mắt khơng thích nghi với nhìn gần với nhìn xa phải dùng kính hội tụ hai trịng hay kính có độ hội tụ tăng dần từ trán xuống mũi để điều chỉnh Đồng tử có chức làm tăng lượng ánh sáng vào mắt nhìn tối làm giảm lượng ánh sáng vào mắt nhìn sáng Lượng ánh sáng qua đồng tử tỷ lệ với bình phương bán kính đồng tử Đồng tử người có bán kính nhỏ 1,5 mm, lớn mm, lượng ánh sáng qua đồng tử tăng giảm tới 30 lần thay đổi đường kính đồng tử Sự đóng mở đồng tử phản xạ 2.1.2 Các tật khúc xạ mắt * Tật viễn thị .4 Do nhãn cầu độ hội tụ mắt nên ảnh vật rơi phía sau võng mạc Các thể mi co lại để làm tăng độ hội tụ nên bệnh nhân trông thấy rõ vật xa Nếu vật lại gần thể mi co lại nhiều không co thêm Ở người viễn thị cao tuổi nhìn xa cịn so với điều tiết để nhìn gần Để sửa tật cần cho bệnh nhân đeo thấu kính hội tụ [7] * Tật cận thị Do nhãn cầu dài độ hội tụ mắt tăng bình thường Khi thể mi giãn hết cỡ khơng cịn chế để làm giảm độ hội tụ mắt nên bệnh nhân khơng có cách điều tiết ảnh vật xa rơi võng mạc Khi vật lại gần bệnh nhân tăng độ hội tụ để ảnh vật nằm võng mạc Để sửa tật cận thị, bệnh nhân cần đeo thấu kính phân kỳ * Tật loạn thị .5 Do giác mạc hệ thấu kính mắt khơng có độ cong đồng làm cho độ hội tụ hệ thấu kính khơng đồng theo trục, vậy, tia sáng sau qua mắt không rơi vào điểm Mắt điều tiết độ hội tụ chung khơng có khả đồng thời điều tiết độ hội tụ theo trục khác Bệnh nhân khơng thể nhìn rõ tồn vật, nhìn rõ chỗ lại thấy mờ chỗ khác tùy theo trục Để sửa tật cần cho bệnh nhân đeo kính lăng kính hình trụ đặc biệt để điều chình độ hội tụ theo trục bị rối loạn sau đo cụ thể Tật loạn thị kèm theo tật khúc xạ khác (ví dụ vừa loạn thị vừa cận thị) điều trị kính [8] * Đục nhân mắt Là tật thường hay gặp người nhiều tuổi Các protein sợi bị thối hóa, sau đơng đặc lại tạo lên vùng toàn nhân mắt bị mờ đục, vùng cản trở tia sáng qua Để điều trị, phải mổ mắt lấy nhân mắt bị hỏng Do nhân mắt nên độ hội tụ mắt bị giảm đáng kể, phải đeo kính hội tụ khoảng 20 diop Hiện nay, lúc mổ, người ta thay nhân mắt thấu kính chất dẻo 2.1.3 Thị lực Về lý thuyết ảnh tia sáng từ điểm xa mắt điểm nhỏ võng mạc Tuy vậy, hệ thấu kính mắt khơng phải hệ lý tưởng Khi hội tụ mạnh ảnh điểm sáng võng mạc có đường kính khoảng 11µm Ảnh sáng rõ vùng trung tâm, phía ngồi mờ Các tế bào nón tập trung nhiều vùng fovea (hố trung tâm võng mạc) nơi nhìn rõ Mỗi tế bào nón có đường kính khoảng 1,5 µm (tức 1,7 đường kính ảnh chấm sáng) Người ta phân biệt rõ hai điểm ảnh hai điểm rơi vào tế bào nón, tức ảnh chúng nằm cách µm võng mạc Thị lực mắt khả phân biệt nguồn sáng nằm sát Nếu mắt bình thường phân biệt hai điểm sáng tạo cung 0,45 đọ (phân biệt hai điểm cách mắt 10 m cách mm) Do đường kính vùng fovea vào khoảng 500 µm nên vùng nhìn rõ mắt độ thị trường, vùng thị lực giảm dần từ đến 10 lần xa trung tâm võng mạc thị lực giảm Nguyên nhân gây nên điều ngồi vùng fovea nhiều tế bào que tế bào nón nối với sợi thần kinh Để đo thị lực, người ta cho đối tượng đọc bảng chữ hình mẫu có kích thước khác đặt khoảng cách định Thị lực xá định tỷ số khoảng cách mà người nhìn rõ với khoảng cách qui định tức thị lực người so với thị lực người bình thường (ví dụ: khoảng cách qui định 5m, khoảng cách này, đối tượng đọc bảng thị lực thị lực đối tượng 5/5 tức 10/10 Nếu đọc chữ phải đọc khoảng cách 50 m thị lực 5/50 tức 1/10) [9], [10] 2.1.4 Các dịch mắt Trong nhãn cầu có dịch tạo nên áp suất để nhãn cầu khỏi xẹp Phần trước nhân mắt có thủy dịch, phần nhân mắt võng mạc kính .6 * Thủy dịch: Thủy dịch thể mi tiết (2 – ml/phút) theo chế tích cực: Các tế bào biểu mơ thể mi vận chuyển tích cực Na vào khoảng kẽ chúng; để cân điện tích ion Cl- nước theo Nồng độ ion khoảng kẽ tăng làm tăng áp suất thẩm thấu, kéo nước từ mô sâu vào khoảng kẽ Dịch tạo thành (gồm nước oin) lên bề mặt thể mi Một số chất dinh dưỡng (acid amin, acid ascorbic, glucose) vận chuyển theo chế khuếch tán tăng cường qua lớp tế bào biểu mô .6 *Sau tạo thành, thủy dịch chảy qua dây chằng, qua đồng tử mà vào tiền phòng mắt Trong tiền phòng, dịch chảy tới góc tạo lên giác mạc mống mắt đổ vào ống Schelemm, ống sau chạy vịng quanh mắt lại đổ vào tĩnh mạch ngồi nhãn cầu Ống Schelemm có lớp nội mạc thưa nên phân tử lớn, chí hồng cầu qua vào tiền phòng Lượng thủy dịch chảy khỏi nhãn cầu lượng tạo thành Sự tuần hoàn thủy dịch có mặt nhiều đại thực bào bề mặt bè (trabeculae) có tác dụng mảnh vụn, chất bẩn tiền phịng, giữ cho thủy dịch ln suốt [11] * Nhãn áp Áp xuất mắt từ 12 đến 20 mmHg giữ cố định, dao động khoảng ± mmHg Áp xuất sức cản lên dòng chảy thủy dịch từ tiền phòng vào ống Schelemm Sức cản trabeculae gây chúng tạo góc dịng chảy thủy dịch Mỗi phút trabeculae lại mở khoảng – µm làm tăng áp suất, làm tăng lượng thủy dịch chảy vào ống Schelemm Nguyên nhân gây tăng nhãn áp thủy dịch khó chảy vào ống Schelemm (ví dụ: viêm mắt cấp, người già sợi xơ làm tắc khoang trabeculae) Nếu nhãn áp tăng mức tăng cao kéo dài gây chứng thiên đầu thống (glaucoma) ngun nhân gây mù áp suất cao ngăn dòng bào tương tế bào võng mạc, chèn ép động mạch võng mạc, làm tế bào không nuôi dưỡng chết Để điều trị thiên đầu thống, người ta nhỏ thuốc có tác dụng làm giảm tiết làm tăng hấp thu thủy dịch, phương pháp thất bại mổ để tạo điều kiện cho thủy dịch lưu thông 2.2 Võng mạc – Nơi cảm nhận ánh sáng hình thành điện receptor 2.2.1 Đặc điểm cấu trúc võng mạc 2.2.2 Cơ chế hóa nhận cảm ánh sáng 11 2.2.3 Sự thích nghi với sáng tối võng mạc .13 2.2.4 Cơ chế nhìn màu 14 2.2.5 Cơ chế hình thành truyền điện receptor võng mạc 15 2.3 Đường dẫn truyền thị giác 20 2.3.1 Dây thần kinh thị giác (Optic nerve) 21 2.3.2 Chéo thị giác (optic chiasma) .21 2.3.3 Dải thị giác (optic tract) 21 2.3.4 Các tia thị giác (optic radiation) 22 2.4 Trung khu phân tích thị giác vỏ não 22 2.4.1 Vùng thị giác sơ cấp .22 2.4.2 Vùng thị giác thứ cấp 23 2.5 Sự phân tích ảnh vật vỏ não 24 2.5.1 Q trình phân tích thơng tin vùng thị giác 24 2.5.2 Nhìn ước lượng khoảng cách .24 2.5.3 Mắt tự điều chỉnh tiêu cự thích nghi với độ sáng 25 2.5.4 Cử động nhãn cầu 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 - Lớp màng tạo nên tế bào Muller .8 Hình Cấu trúc mơ học võng mạc Do phân bố lớp vậy, nên ánh sáng trước đến biểu mô sắc tố phải xuyên qua tất lớp tế bào hạch, tế bào lưỡng cực tế bào nhận cảm ánh sáng Lớp tế bào sắc tố chứa sắc tố vitamin A Sắc tố có tác dụng hấp thụ tia sáng, ngăn cản phản chiếu tán xạ ánh sáng làm cho ảnh khỏi bị mờ Từ lớp tế bào biểu mô sắc tố, vitamin A trao đổi qua lại với tế bào nón tế bào que nhờ nhánh tế bào sắc tố bao quanh phần lớp tế bào que tế bào nón .9 Các lớp tế bào TK võng mạc kết nối với theo hàng dọc hàng ngang Theo hàng dọc, tế bào que tế bào nón tạo synap với tế bào lưỡng cực, tế bào lưỡng cực lại tạo synap với tế bào hạch Các sợi trục tế bào hạch hợp lại thành dây TK thị giác khỏi nhãn cầu Điểm dây thần kinh thị giác khỏi mắt gọi điểm mù Tại khơng có tế bào nhận cảm ánh sáng, khơng có khả tiếp nhận kích thích thị giác Theo hàng ngang, tế bào ngang liên kết tế bào que tế bào nón với tế bào khác lớp rối ngoài, tế bào amacrin liên kết tế bào hạch với tế bào khác lớp rối Một tế bào lưỡng cực tiếp xúc với nhiều tế bào que tế bào nón Một số tế bào lưỡng cực lại tiếp xúc với tế bào hạch Ở vùng trung tâm (fovea centralis) tế bào nón tiếp xúc với tế bào lưỡng cực tế bào lưỡng cực tiếp xúc với tế bào hạch [11],[12] Hình Các phần tế bào nón tế bào que 11 Hình Sơ đồ chuyển hoá rhodopsin .12 16 Hình Sơ đồ chế hình thành điện tế bào nhận cảm ánh sáng 16 Trong bơm Na+ phần hoạt động làm cho bên màng tế bào que âm hơn, gây tượng ưu phân cực, tượng đạt đến đỉnh sau 0,3 giây tồn khoảng giây Ở tế bào nón, q trình xảy nhanh gấp lần so với tế bào que Mức độ ưu phân cực phụ thuộc vào cường độ ánh sáng, có đạt -70 mV đến – 80 mV, điện receptor Sau khoảng giây enzym rhodopsin kinase có mặt tế bào que làm bất hoạt rhodopsin hoạt hố, nhanh chóng làm mở kênh Na+ màng, điện màng bớt âm giá trị - 40 mV 17 Hình Sơ đồ đường dẫn truyền thị giác .20 Hình Các vùng cảm nhận thị giác vỏ não 23 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vai trò sinh lý mắt tạo cho cảm giác nhìn Mắt giúp ta nhận thức giới bên ngồi, khoảng 90% lượng thơng tin đến não nhờ mắt, nên trẻ mù bẩm sinh chậm phát triển trí tuệ Mắt phận thể thống nhất, có liên quan đến nhiều phận khác hệ thần kinh, hệ tuần hoàn, hệ nội tiết, xoang [1] Sinh lý thị giác nhà Sinh lý học mô tả nhiều y văn Khi nghiên cứu tác giả tập trung giải thích chế từ tiếp nhận kích thích, cách hình thành điện receptor tín hiệu điện dẫn truyền sợi trục thần kinh đáp ứng vỏ não Việc nghiên cứu, trang bị kiến thức sinh lý thị giác có ý nghĩa đặc biệt quan trọng nhà thăm dò chức thần kinh nhà nhãn khoa lâm sàng [2] Đối với nhà thăm dò chức năng, nghiên cứu sinh lý thị giác giúp cho việc phát triển kĩ thuật đánh giá chức thị giác như: đo điện võng mạc (ERG), ghi điện kích thích thị giác (VEP)… từ góp phần cung cấp ứng dụng cách rộng rãi có hiệu chẩn đốn, theo dõi điều trị bệnh lý mắt Khi nhìn vật mắt nhận hình ảnh riêng, với hai mắt hai ảnh chập thành ảnh thứ ba, với đặc tính thấy chiều sâu chiều nổi, thị giác hai mắt [3] Thị giác hai mắt hợp sử dụng phối hợp hai mắt để tạo nhận thức tâm thần hợp Danh từ việc sử dụng đồng thời hai mắt, mắt góp phần vào nhận thức chung, thị giác hai mắt hợp xem bình thường phải có định thị hai trung tâm hồng điểm Vì thế, tuỳ thuộc vào phát triển cấu trúc hoàn chỉnh hai mắt vào mối liên kết sinh lý chặt chẽ [4] Mỗi mắt tiếp nhận hình ảnh dẫn truyền lên não Vỏ não hợp hai hình võng mạc thành hình tinh tế ba chiều Để nâng cao hiểu biết phát triển thị giác, cập nhật kiến thức chuyên ngành Sinh lý học nhằm trang bị kiến thức cho trình viết luận án, nghiên cứu sinh tiến hành chuyên đề: “Sinh lý thị giác” Mắt - Cơ quan nhận cảm thị giác Mắt ví máy quay phim (camera) với hệ thống thấu kính hội tụ, lỗ điều chỉnh độ rộng ánh sáng qua (đồng tử) lớp võng mạc mắt ví với lớp phim nhậy cảm với ánh sáng Tuy nhiên, hệ thống quang học mắt phức tạp hệ thống quang học máy quay phim nhiều 2.1 Nhãn cầu – Hệ thống thấu kính mắt - Phần tiếp xúc với khơng khí mặt ngồi giác mạc, hệ số khúc xạ khơng khí 1, giác mạc 1,38 - Phần tiếp xúc mặt võng mạc với thủy dịch, hệ số khúc xạ thủy dịch 1,33 - Phần tiếp xúc với thủy dịch với mặt trước nhân mắt, hệ số khúc xạ trung bình nhân mắt 1,40 - Phần tiếp xúc mặt sau nhân mắt với thể kính, hệ số khúc xạ thể kính 1,34 Tổng đại số hệ số khúc xạ giao diện cho ta hệ số chung đó, ta coi mắt thấu kính Với cách đơn giản hóa mơ hình mắt có giao diện khúc xạ cách điểm trung tâm võng mạc 17 mm hệ số hội tụ chung khoảng 59 diop nhìn xa Độ hội tụ mắt chủ yếu mặt trước giác mạc gây hệ số khúc xạ giác mạc chênh lệch nhiều so với hệ số khúc xạ khơng khí Độ hội tụ nhân mắt (nằm mắt) tạo 20 diop, tức khoảng 2/3 độ hội tụ toàn hệ thống, nhân mắt bị lấy khỏi mắt tiếp xúc với khơng khí độ hội tụ tăng lên lần Sở dĩ hệ số khúc xạ nhân mắt dịch bao quanh khơng chênh lệch nên tia sáng qua bị khúc xạ 2.1.1 Sự thích nghi mắt để nhìn xa, gần Nhân mắt thay đổi độ cong cách đáng kể để điều chỉnh độ hội tụ cho ảnh nằm võng mạc Ở trẻ em, nhân mắt tăng độ hội tụ lên 14 diop (từ 20 lên 34 diop) tăng độ cong lên nhiều Cơ chế: Nhân mắt người trẻ bao dai, đàn hồi, chứa sợi protein quánh, suốt Khi bao khơng bị kéo, nhân mắt có dạng gần hình cầu Xung quanh nhân mắt có khoảng 70 sợi dây chằng bám theo hình tia, có tác dụng kéo rìa nhân mắt phía giới hạn trước võng mạc Các dây chằng thường xuyên chịu sức kéo lực đàn hồi chỗ chúng bám vào thể mi (ở bờ trước màng mạch) Lực kéo làm cho nhân mắt tương đối dẹt mắt trạng thái nghỉ ngơi Ở chỗ bám dây chằng vào thể mi có thể mi Cơ thể mi có hai loại sơi trơn sợi dọc sợi vòng Sợi dọc đến chỗ tiếp giáp củng mạc giác mạc, co có tác dụng kéo đầu ngồi dây chằng phía trước làm giảm bớt lực kéo lên nhân mắt Sợi vòng bao quanh mắt theo hướng, co lại có tác dụng thắt vòng, làm giảm đường kính vịng dây chằng làm giảm lực kéo dây chằng lên bao nhân mắt Tóm lại, hai loại sợi trơn thể mi co làm chùng dây chằng bao nhân mắt, nhân mắt – tính đàn hồi bao – phồng lên, có dạng cầu Khi thể mi hồn tồn giãn độ hội tụ nhân mắt nhỏ nhất, ngược lại, co mạnh độ hội tụ nhân mắt tăng lên đến mức tối đa 16 tạo nên ảnh võng mạc Các tế bào nón tế bào que receptor tiếp nhận ánh sáng Điều khác biệt quan trọng tế bào với receptor cảm giác khác chúng bị kích thích xảy tượng ưu phân cực màng Cơ chế tượng sau: Khi tối, phần tế bào que tế bào nón nhờ bơm Na+ ln bơm Na+ ngồi làm cho bên tế bào âm tế bào Ở phần ngoài, GMPc gắn vào kênh Na+ làm cho kênh mở, Na+ từ vào bào tương trung hồ bớt điện âm, trì điện màng vào khoảng – 40mV Khi photon ánh sáng tới võng mạc hoạt hoá electron phần 11 cis retinal rhodopsin tạo metarhodopsin II (là dạng hoạt hoá rhodopsin) Chất hoạt hoá nhiều phân tử transducin protein G màng tế bào nón tế bào que đĩa cảm thụ ánh sáng Transducin hoạt hoá lại tiếp tục hoạt hố enzym phosphodiesterase, chất có tác dụng thuỷ phân GMPc gắn kênh Na+ tế bào que tế bào nón thành GMP làm cho kênh Na+ đóng Hình Sơ đồ chế hình thành điện tế bào nhận cảm ánh sáng 17 Trong bơm Na + phần hoạt động làm cho bên màng tế bào que âm hơn, gây tượng ưu phân cực, tượng đạt đến đỉnh sau 0,3 giây tồn khoảng giây Ở tế bào nón, q trình xảy nhanh gấp lần so với tế bào que Mức độ ưu phân cực phụ thuộc vào cường độ ánh sáng, có đạt -70 mV đến – 80 mV, điện receptor Sau khoảng giây enzym rhodopsin kinase có mặt tế bào que làm bất hoạt rhodopsin hoạt hố, nhanh chóng làm mở kênh Na + màng, điện màng bớt âm giá trị - 40 mV Điện ưu phân cực phát sinh tế bào nhận cảm ánh sáng làm giảm tiết chất dẫn truyền TK (glutamat) synap tế bào nhận cảm ánh sáng với tế bào lưỡng cực tế bào ngang Sự giảm dẫn truyền tín hiệu kích thích tế bào lưỡng cực tế bào ngang Sự biến đổi điện tế bào ngang tế bào lưỡng cực truyền tiếp đến tế bào sau chúng dòng điện trực tiếp Sự dẫn truyền dịng điện có ý nghĩa quan trọng đảm bảo dẫn truyền nhanh liên tục tín hiệu có dải cường độ rộng Ở tế bào nón tế bào que, dòng điện xuất ưu phân cực tỷ lệ với cường độ ánh sáng truyền đi, không theo quy luật “tất không” Điện receptor tỷ lệ với logarit cường độ ánh sáng, mắt có khả tiếp nhận ánh sáng có cường độ thấp mắt giảm cường độ ánh sáng mạnh xuống nhiều lần Do võng mạc có khả đáp ứng với ánh sáng có dải cường độ từ đến lớn Điều quan trọng nhờ mắt có khả phân biệt độ sáng hàng nghìn lần Lớp tế bào nón tế bào que truyền tín hiệu đến lớp rối ngoài, tế bào tạo synap với tế bào lưỡng cực tế bào ngang Tế bào ngang có chức truyền tín hiệu theo chiều ngang lớp rối từ tế bào que tế bào nón tới nhánh tế bào lưỡng cực Có hai loại tế bào 18 lưỡng cực: loại bị ưu phân cực loại bị khử cực màng có kích thích ánh sáng Do có hai loại tín hiệu ”dương” “âm” truyền đến tế bào hạch [16],[17] Tế bào amacrin truyền tín hiệu theo hai hướng, từ tế bào lưỡng cực đến tế bào hạch, theo chiều ngang nội lớp rối tới sợi trục tế bào lưỡng cực sợi nhánh tế bào hạch tế bào amacrin khác Tế bào amacrin neuron trung gian với chức phân tích ban đầu tín hiệu thị giác trước chúng rời khỏi võng mạc Tế bào hạch nhận tín hiệu từ tế bào lưỡng cực tế bào amacrin tiếp tục truyền tín hiệu khỏi võng mạc qua dây TK thị giác đến vỏ não Trong số tế bào TK võng mạc có tế bào hạch truyền tín hiệu ánh sáng điện hoạt động theo sợi TK thị giác xuất phát từ tế bào hạch tới não Khoảng cách dài nên dẫn truyền dịng điện khơng thích hợp tín hiệu truyền điện hoạt động Các tế bào hạch truyền tín hiệu từ võng mạc lên não qua dây thần kinh thị giác Mỗi võng mạc có khoảng 100 triệu tế bào que khoảng triệu tế bào nón có khoảng 1,6 triệu tế bào hạch Như vậy, trung bình có khoảng 60 tế bào que hai tế bào nón hội tụ sợi thần kinh Tuy nhiên, vùng trung tâm vùng rìa giác mạc có khác nhau: gần trung tâm võng mạc tế bào que tế bào nón hộit ụ sợi thần kinh tế bào mảnh Điều khiến cho thị lực tăng dần phía trung tâm võng mạc Ở trung tâm võng mạc (vùng fovea) có tế bào nón mảnh (khoảng 35000 tế bào) khơng có tế bào que, số sợi thần kinh xuất phát từ gần số tế bào nón; mà thị lực vùng trung tâm võng mạc cao nhiều so với vùng rìa Một khác hai vùng ánh sáng yếu vùng rìa võng mạc nhậy cảm vùng trung tâm Điều tế bào que nhậy cảm với ánh 19 sáng tế bào nón tới 300 lần vùng rìa võng mạc có tới 200 tế bào que hội tụ vào sợi thần kinh, có tượng cộng kích thích tác động lên tế bào hạch vùng rìa võng mạc Tế bào hạch chia làm ba loại W, X Y Tế bào hạch loại W (chiếm khoảng 40%) tế bào nhỏ, đường kính vào khoảng 10 µm, sợi truyền tín hiệu với tốc độ thấp 8m/sec Các tế bào chủ yếu chịu kích thích từ tế bào que tế bào lưỡng cực tế bào amacrin truyền tới Chúng có gai tỏa rộng lớp rối nên nhận tín hiệu từ vùng rộng võng mạc Các tế bào W có chức phát chuyển động ánh sáng thị trường quan trọng nhìn tối Các tế bào X chiếm khoảng 55% số tế bào hạch, có đường kính 10 – 15 µm, có tốc độ truyền sợi trục 14 m/sec Sời trục tế bào X không lan rộng nên tín hiệu chúng từ nơi cố định võng mạc Vì thế, ảnh vật chủ yếu truyền nhờ tế bào X Hơn nữa, tế bào X lại nhận tín hiệu từ tế bào nên chúng có vai trị nhìn màu Các tế bào hạch loại Y loại lớn nhất, có đường kính tới 35 µm truyền tín hiệu não với tốc độ nhanh 50m/sec nhung có (chỉ chiếm 5%) Chúng có có gai tỏa rộng nên nhận tín hiệu từ vùng rộng võng mạc Các tế bào Y đáp ứng với thay đổi nhanh ảnh, với chuyển động nhanh ánh sáng thay đổi nhanh cường độ ánh sáng Các tế bào có chức thơng báo tức cho não có bất thường kích thích ánh sáng xảy vùng võng mạc không cho biết rõ vị trí mà cung cấp hướng để mắt chuyển động phía có kích thích Các sợi thần kinh thị giác xuất phát từ tế bào hạch tới não Khoảng cách dài nên dẫn truyền dịng điện khơng thích hợp nữa, 20 tín hiệu tế bào hạch truyền theo điện hoạt động Lúc khơng bị kích thích tần số xung chúng – 40 xung/sec Khi tế bào hạch bị kích thích tiên tần số xung tăng lên nhanh sau giảm chút Trong tế bào hạch bị kích thích tế bào hạch nằm chỗ tối kề bị ức chế Khi khơng bị kích thích tượng xảy hồn tồn ngược lại: tế bào vừa bị kích thích khơng phát xung cịn tế bào kề trước bị ức chế lại phát nhiều xung Đây đáp ứng “bật-tắt” Nguyên nhân tượng khử cực ưu phân cực tế bào lưỡng cực tính thời đáp ứng tế bào amacrin gây tế bào có tính chất đáp ứng thời Khả phát thay đổi cường độ ánh sáng vùng võng mạc 2.3 Đường dẫn truyền thị giác Kích thích ánh sáng mắt biến đổi thành điện hoạt động truyền theo đường riêng tận vùng định vỏ não Tín hiệu từ mắt vỏ não thị giác Hình Sơ đồ đường dẫn truyền thị giác 21 2.3.1 Dây thần kinh thị giác (Optic nerve) Các sợi trục tế bào hạch võng mạc tập trung lại thành dây thần kinh số II – dây thần kinh thị giác Dây TK thị giác gai thị, qua bề dày củng mạc (khoảng 0,7mm) khỏi nhãn cầu Đoạn dây TK thị giác đoạn hốc mắt dài chừng khoảng 3cm Tiếp đến đoạn nằm ống thị giác dài 0,6cm Sau khỏi ống xương, dây TK thị giác tiếp phía sau đoạn sọ dài 1cm Tổng cộng dây thị giác dài khoảng 5cm 2.3.2 Chéo thị giác (optic chiasma) Chéo thị giác dải dẹt thon gần vng, hai góc trước nối với hai dây TK thị giác, hai góc sau ngồi nối với dải thị giác Ở có bắt chéo sợi trục TK tế bào hạch nằm võng mạc phía mũi hai mắt, sợi trục TK tế bào hạch nằm võng mạc phía thái dương mắt thẳng (khơng bắt chéo) vỏ não phía bên, tín hiệu thị giác võng mạc phía thái dương mắt phải phía mũi mắt trái truyền vỏ não vùng chẩm bên phải Tín hiệu thị giác võng mạc phía thái dương mắt trái phía mũi mắt phải truyền vỏ não vùng chẩm bên trái 2.3.3 Dải thị giác (optic tract) Dải thị giác tiếp liền góc sau ngồi chéo thị giác Dải thị giác có hình trụ dẹp hướng sau chếch dây đai thắt quanh cuống não Những sợi thần kinh dải thị giác chia làm hai bó: sợi bó ngồi tận thể gối phần đồi thị, sợi bó tận thể gối Thể gối coi trung khu thị giác vỏ Ở động vật chưa có vỏ não, thể gối trung khu thị giác cao Ở động vật bậc cao có vỏ não phát triển, trung khu thị giác cao cấp nằm vỏ não thùy chẩm 22 Trên đường số sợi trục tế bào hạch chạy đến mái não (pretectum) não củ não sinh tư trước Đây trung khu thực phản xạ đồng tử vận động nhãn cầu phản xạ định hướng thị giác Một số sợi khác chạy đến nhân chéo thị giác thuộc vùng đồi Đây trung khu thực phản xạ nội tiết phản ứng nhịp ngày đêm theo chu kỳ sáng tối [23],[24] 2.3.4 Các tia thị giác (optic radiation) Từ thể gối ngồi, tia thị giác phía trước ngồi tạo nên cuống thị lại tiếp tục toả vịng phía sau nan quạt chia làm hai bó chính: bó toả tới phía sừng thái dương não thất bên từ tiếp tục tới thành sừng chẩm tận mép trước khe cựa Bó vào mặt ngồi não thất bên tận mép sau khe cựa 2.4 Trung khu phân tích thị giác vỏ não 2.4.1 Vùng thị giác sơ cấp Trung khu phân tích thị giác nằm thùy chẩm, gồm có vùng thị giác sơ cấp vùng 17 hai bán cầu theo đồ Brodmann (theo phân loại vùng VI) Đây nơi tận tín hiệu thị giác từ mắt trực tiếp truyền đến Các tín hiệu từ điểm vàng võng mạc tận gần đỉnh chẩm, tín hiệu từ phía võng mạc kết thúc vùng đỉnh chẩm, cịn tín hiệu phần võng mạc kết thúc vùng đỉnh chẩm Vùng thị giác sơ cấp cho ta cảm giác ánh sáng, màu sắc, cho ta nhìn thấy vật Khi bị tổn thương vùng gây mù vỏ não đáp ứng với thay đổi cường độ ánh sáng, với di chuyển mục tiêu thị giác phản ứng định hướng với kích thích thị giác [25] Vỏ não thị giác cấu tạo từ lớp, có lớp IV lớp tiếp nhận thơng tin trực tiếp từ võng mạc, sau truyền theo chiều dọc đến 23 lớp khác Một đặc điểm vỏ não thị giác có cột tế bào nằm thẳng góc với bề mặt vỏ não Các cột tế bào xem đơn vị chức năng, có tế bào đáp ứng giống tín hiệu thị giác đặc điểm hình ảnh, đặc điểm di chuyển tín hiệu ánh sáng màu sắc Hình Các vùng cảm nhận thị giác vỏ não 2.4.2 Vùng thị giác thứ cấp Vùng thị giác thứ cấp vùng 18, 19 thuộc thuỳ chẩm hai bán cầu Theo phân loại mới, vùng 18 tương ứng với vùng V2 - V4, vùng 19 tương ứng với vùng V5 Vùng thị giác thứ cấp nhận thông tin từ vựng thị giác sơ cấp Vùng thị giác thứ cấp phân tích tín hiệu thị giác mức tinh vi hơn, cho ta biết hình ảnh ba chiều vật chuyển động vật không gian, cho biết màu sắc vật Thông tin thị giác từ vùng sơ cấp thứ cấp lại tiếp tục truyền đến vùng vỏ não liên hợp nằm vùng chẩm vùng đỉnh vùng thái dương Ở có phân tích chi tiết 24 màu sắc hình ảnh, cho ta biết đặc điểm, tính chất vật, biết vật ý nghĩa [26] 2.5 Sự phân tích ảnh vật vỏ não 2.5.1 Q trình phân tích thơng tin vùng thị giác Đường phân tích hình thể - hình dạng ba chiều chuyển động vật: Vùng thị giác thứ cấp phân tích cho biết hình ảnh ba chiều vật nhờ vị trí khơng gian so với khơng gian xung quanh Cũng từ thơng tin này, não phân tích hình ảnh tổng thể chuyển động, nhờ ta biết vị trí vật thời điểm biết vật có chuyển động khơng Các tín hiệu từ vùng thị giác sơ cấp tới vùng thị giác thứ cấp từ tỏa vùng sau thùy trán từ vùng lại lên vỏ não vùng đỉnh - chẩm Ở vùng rìa vùng đỉnh - chẩm, tín hiệu lại phối hợp với tín hiệu từ vùng liên hợp cảm giác thân thể phía sau tín hiệu phân tích hình thể vị trí khơng gian càm giác thân thể Các tín hiệu cho biết vị trí - hình dạng - chuyển động chủ yếu xuất phát từ tế bào hạch loại Y theo sợi trục Y có kích thước lớn tốc độ dẫn truyền nhanh cho biết thông tin đen - trắng [27], [28] * Đường phân tích chi tiết mầu sắc vật: Các thông tin từ thị giác sơ cấp tới vùng thị giác thứ cấp đến vùng trước - dưới, vùng thùy chẩm thùy thái dương Đường phân tích chi tiết mầu sắc hình ảnh Vì vậy, đường cịn liên quan đến việc nhận biết chữ viết, đọc, phân tích tính chất bề mặt, phân tích sắc độ màu, từ tính chất nhận thức vật nhìn thấy vật ý nghĩa 2.5.2 Nhìn ước lượng khoảng cách Khi nhìn vật, trục mắt hướng vật điều tiết để ảnh vật rơi vào võng mạc Do hai mắt cách xa nên hình ảnh vật 25 hai võng mạc khơng hồn tồn Khi đó, có điểm, phần vật nhìn rõ, cịn điểm nằm trước, sau, trên, hai bên điểm phần khơng nhìn rõ mắt khơng thể đồng thời điều tiết tiêu cự theo trục Sự khác biệt mắt bình thường nhỏ khơng gây tượng nhìn đơi (diploplia) mắt bị lác Do tượng học tập, nhờ kinh nghiệm đời sống nên ta có cảm giác nhìn có khả ước lượng khoảng cách Nhìn hai mắt cho cảm giác tốt nhìn mắt ngồi chế kể trên, mắt cịn có xu hướng cố để ảnh phần rơi vào vùng fovea Khả nhìn đánh giá khoảng cách người khác phụ thuộc vào trình học tập kinh nghiệm [29] 2.5.3 Mắt tự điều chỉnh tiêu cự thích nghi với độ sáng Muốn nhìn rõ vật hệ thống thấu kính mắt phải có khả điều chỉnh độ hội tụ Sự điều tiết co giãn thể mi thực chế feedback âm, tự động điều tiết độ hội tụ nhân mắt Mắt có khả điều chỉnh độ hội tụ nhanh: mắt cố định nhìn vật xa mà chuyển đột ngột sang nhìn vật gần cần khoảng giây mắt điều chỉnh tiêu cự để nhìn rõ vật Cơ chế điều tiết tiêu cự chế phức tạp chưa biết hết Mắt điều tiết xác tiêu cự điều phụ thuộc vào số yếu tố như: thay đổi màu sắc (điều tiết với ánh sáng đỏ chậm với ánh sáng lam), nhìn vật gần hai mắt chụm vào hơn, tiêu cự vùng fovea khác với tiêu cự điểm khác võng mạc, khả điều tiết mắt dao động theo thời gian Vùng vỏ não kiểm sốt điều tiết mắt có liên quan chặt chẽ với vùng vùng kiểm soát cử động mắt, với tích hợp thơng tin thị giác vùng 18, 19 Brodmann với truyền tín hiệu vận động tới thể mi qua vùng trước nhân mái nhân Edinger-Wesphal [30] 26 Sự điều chỉnh độ mở đồng tử phụ thuộc vào cường độ ánh sáng tác động lên mắt Khi có ánh sáng chiếu vào mắt đồng tử co lại, phản xạ với ánh sáng đồng tử Phản xạ chịu chi phối hệ phó giao cảm Kích thích hệ phó giao cảm làm co vịng đồng tử Nếu kích thích hệ giao cảm lại gây giãn đồng tử Các xung từ võng mạc theo đường dẫn truyền thị giác đến nhân mái Từ nhân này, xung tới nhân EdingerWesphal tới kích thích dây phó giao cảm gây co đồng tử Trong chỗ tối phản xạ bị ức chế, đồng tử giãn Phản xạ vowia ánh sáng đồng tử có tác dụng làm cho mắt thích nghi nhanh chóng với thay đổi cường độ ánh sáng Đường kính nhỏ đồng tử khoảng 1,5 mm, lớn khoảng mm Phản xạ vowia ánh sáng đồng tử làm cho khả thích nghi với ánh sáng tăng lên 30 lần 2.5.4 Cử động nhãn cầu Cử động nhãn cầu ba cặp nhãn cầu - Cơ thẳng thẳng bên co làm nhãn cầu chuyển động sang hai phía - Cơ thẳng thẳng co làm nhãn cầu chuyển động lên xuống - Cơ chéo chéo co làm xoay nhãn cầu Các nhãn cầu bị chi phối dây thần kinh sọ số III, IV, VI Các nhân có liên hệ với qua bó dọc giữa, đường liên hệ làm cho co cặp giãn (phân bố thần kinh đối lập) Cử động nhãn cầu chịu chi phối vùng khác vỏ não Các tín hiệu xuất phát từ vùng vỏ não thị giác thùy chẩm qua bó chẩm – mái, chẩm – colliculus tới vùng trước mái colliculus thân não Ngồi cịn có bó trán – mái từ vỏ não thùy trán tới vùng trước mái Từ vùng trước mái vùng colliculus trên, từ nhân tiền đình, xung tới nhân cử động nhãn cầu 27 Các cử động nhãn cầu có tác dụng cố định mắt vào mục tiêu nhìn Nhờ cử động mắt mà ta tìm kiếm vật (cử động có ý thức), tìm thấy vật cố định mắt vào mục tiêu(cử động khơng có ý thức) Các cử động có ý thức nhãn cầu vùng nhỏ vỏ não vùng tiền vận động thùy trán chi phối Các cử động không ý thức nhãn cầu lại chịu chi phối vùng thị giác thứ cấp thùy chẩm (vùng 19 Brodmann) nằm trước vùng 17, 18 Brodmann Các cử động nhãn cầu phối hợp chặt chẽ với cử động đầu, cổ [31] TÀI LIỆU THAM KHẢO Agarwal A., Mahapatra A.K (1999) Visual outcome in optic nerve injury patients without initial light perception Original Article; 47(4): 233 – 236 Trịnh Bỉnh Di (2005) Sinh lý học tập II, Nhà xuất Y học, Hà Nội Bernadette H.W., Bradley C.R., John A.G., Anita L., Neil R.M., Nicholas I., Paul N.M., Baltimore (2001) Traumatic Optic Neuropathy: A Review of 61 Patients Plastic And Reconstructive Surgery; 107 Đỗ Như Hơn (2014) Nhãn Khoa tập I, Nhà xuất Y học, Hà Nội Nguyễn Xuân Nguyên (1996) Giải phẫu mắt ứng dụng lâm sàng sinh lý thị giác Nhà xuất Y học, Hà Nội Valeria Bekhtereva, Christian Sander (2014) Effects of EEG-vigilance regulation patterns on early perceptual processes in human visual cortex Clinial Neurophysiology 125 p 98 – 107 Takashi Yorifuji, Katsuyuki Murata (2013) Visual evoked potentials in children prenatally exposed to methylmercury Neuro Toxicology 37 p 15-18 Rafal M Skiba, Chad S Ducan, Michael A Crognale (2014) The effects of luminance contribution from large fields to chromatic visual evoked potentials Vision Research 95 p 68 – 74 Justin M Ales, Jacob L Yates, Anthony M Norcia (2013) On determining the intracranial sources of visual evoked potentials from scalp topography NeuroImage p 703 – 711 10 Simon P Kelly, Charles E Schroeder, Edmund C Lalor (2013) What does polarity inversion of extrastriate activity tell us about striate contributions to the early VEP? Acomment on Ales et al (2013) NeuroImage p 442 – 445 11 Dhan Krishna Sen (1982) Results of treatment of anisohypermetropic amblyopia without strabismus British Journal of Ophthalmology p 680- 684 12 Thomas Meigen, Mathias Kramer (2007) Optimizing electrode positions and analysis strategies for multifocal VEP recording by ROC analysis Vision Research p 1445 – 1454 13 Farrell D.F., Leeman S., Ojemann G (2007) Study of the Human Visual Cortex: Direct Cortical Evoked Potentials and Stimulation American Clinical Neurophysiology Society; 24(1): p.1 – 10 14 Fishman G.A., Birch D.G., Holder G.E (2001) Electrophysiologic Testing in disorders of the retina, optic nerve, and visual pathway The Foundation Of The American Academy Of Opthalmology No.2 15 Gigantelli J.W (2005) Traumatic optic neuropathy Emedicine, Octerber 18 16 Ikejiri M, Adachi-Usami E, Mizota A, Tsuyama Y, Miyauchi O, Suehiro S (2002) Pattern visual evoked potentials in traumatic optic neuropathy Ophthalmologica; 216: p.415 - 419 17 Ivan Bodis-Woller Marcy S Masx (1985), ” Stimulus-specificity of VEP diagnosin in neurology and ophthalmology” Sebsory Evoked potentials, Milan Italy, p 41 – 62 18 Keith H.C (1989) Principles of evoked potentials Evoked Potentials in Clinical Medicine 19 Kenneth D.S., Robert A.G (2005) Traumatic optic neuropathy, a critical update Medscape; p 6-9 20 Mahapatra A.K (1991) Visual evoked potentials in optic nerve injury Does it merit to be mention? Acta neurochir (Wien); 112(1-2):p 47 – 49 21 Mahapatra A.K., Bhatia R (1989) Predictive value of visual evoked potentials in unilateral optic nerve injury Surg neurol.; 31(5): p.339 - 342 22 Mark D.H., Bryan S.S Flash visual evoked potentials predict visual outcome in traumatic optic neuropathy Ophthalmic Plastic and Reconstructive Surgery; 20(5): p.342 - 346 23 Negishi C, Takasho M., Fujimoto N., Tsuyama Y., Adachi-Usami E (2001) Visual evoked potentials in relation to visual acuity in macular disease Acta Ophthalmologica Scandinavica.p 23 - 32 24 Rinalduzzi S., Brusa A., Jones S.J (2001) Variation of visual evoked potential delay to stimulation of central, nasal, and temporal regions of the macula in optic neuritis Journal of Neurology Neurosurgery and Psychiatry; 70: p.28 - 35 25 Sarno S et al (2000) Electrophysiological correlates of visual impairments after traumatic brain injury Vision Research; p40-43 26 Shizhao X et al (2001) Pattern visual evoked potential in the diagnosis of functional visual loss Opthalmology; 108 27 Tạ Thị Kim Vân (2005) Khảo sát chiều dày lớp sợi thần kinh võng mạc bệnh lý thị thần kinh chấn thương OCT Luận văn thạc sỹ y khoa, Đại học Y dược TPHCM 28 Tobimatsu S et al (2006) Studies of human visual pathophysiology with visual evoked potentials Clinical neurophysiology.p.83-87 29 Vagefi, Reza M., Stuart R (2005) Traumatic Optic Neuropathy Lippincott Williams & Wilkins; Inc 4(14): p.1 – 30 Walsh P., Kane N.; Butler S (2005) The Clinical Role Of Evoked Potentials Neurology In Practice, Vol 76, Supplement II BMJ Publishing Group Ltd: p.16- 22 31 Wilson W.B, MD (1978) Visual Evoked Response differentiation of ischemic optic neuritis from the optic neuritis of multiple sclerosis A.J.Ophthalmol 86: p 530 – 535 ... NỘI NGUYỄN THẾ TÙNG SINH LÝ THỊ GIÁC Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Đình Tùng Cho đề tài: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật ghi điện kích thích thị giác chẩn đốn bệnh nhược thị trẻ em 13 tuổi Chuyên... thuật đánh giá chức thị giác như: đo điện võng mạc (ERG), ghi điện kích thích thị giác (VEP)… từ góp phần cung cấp ứng dụng cách rộng rãi có hiệu chẩn đốn, theo dõi điều trị bệnh lý mắt Khi nhìn... y văn Khi nghiên cứu tác giả tập trung giải thích chế từ tiếp nhận kích thích, cách hình thành điện receptor tín hiệu điện dẫn truyền sợi trục thần kinh đáp ứng vỏ não Việc nghiên cứu, trang