|
Для того чтобы рассмотреть микроскопические фоторецепторы, учёные построили систему коррекции искажений по образцу используемой в астрономии адаптивной оптики.
Объединённая группа учёных из Рочестерского университета, Университета Маркетта и Медицинского колледжа Висконсина (все - США) получила первые изображения обоих типов фоторецепторов сетчатки в организме живого человека.
Как известно, около 95% общей популяции фоторецепторов человеческого глаза составляют палочки. При этом фотографировать отдельные колбочки и клетки пигментного эпителия офтальмологи уже умеют, а наблюдать меньшие по размерам палочки живой сетчатки до сих пор никому не удавалось.
Снимки колбочек специалисты делали по методике, родственной адаптивной оптике, используемой в астрономии для исправления атмосферных искажений в реальном времени. Суть проблемы, которую устраняет классическая адаптивная оптика, заключается в том, что фронт световой волны, преодолев атмосферу, деформируется и вблизи наземного телескопа приобретает довольно сложную структуру. Если размеры телескопа невелики, можно считать, что в пределах объектива волновой фронт плоский, но в каждый момент времени наклонён на некоторый случайный угол, соответствующий смещению изображения в фокальной плоскости (дрожанию). Для того чтобы компенсировать этот эффект, в конструкцию оптической системы вводят плоское управляемое зеркало.
Управляющие сигналы для такого зеркала вырабатываются при анализе изображения яркой одиночной звезды, которая находится рядом с изучаемым объектом. Отыскать подходящую опорную звезду удаётся далеко не всегда, и астрономам приходится создавать её искусственный аналог с помощью лазера непрерывного действия. Луч лазера, настроенного на частоту резонансной линии натрия, фокусируется в атмосфере и возбуждает свечение слоя воздуха, обогащённого натрием, на высоте около 90 км.
Искажения, возникающие при распространении света в атмосфере Земли, схожи с теми, которые испытывает излучение, проходящее сквозь наружную часть глаза. Первый офтальмоскоп, оснащённый системой адаптивной оптики, один из участников нового исследования Дэвид Уильямс (David Williams) сконструировал ещё в 1997 году. Для создания опорной точки г-н Уильямс также использовал лазер, по данным которого корректировалось изображение, передаваемое фундус-камерой. В наше время фундус-камеру обычно заменяют вторым лазером, а сам прибор называют лазерным сканирующим офтальмоскопом с адаптивной оптикой.
Мозаика фоторецепторов человека, снятая новым офтальмоскопом. Стрелками отмечены палочки, расположенные неподалёку от центра ямочки глаза, содержащей гораздо больше колбочек, чем палочек. Масштабная полоска - 50 мкм. (Иллюстрация из журнала Biomedical Optics Express.)
Усовершенствовав схему офтальмоскопа, американцы довели его разрешение примерно до двух микрометров, что соответствует диаметру палочки сетчатки. На полученных авторами изображениях сетчатки глаза девяти здоровых людей можно различить фоторецепторы обоих типов, причём определённая по этим снимкам плотность расположения фоторецепторов и соотношение числа палочек и колбочек хорошо согласуются с данными гистологических исследований.
Сейчас учёные занимаются разработкой упрощённой модели офтальмоскопа высокого разрешения, которая, если всё пройдёт удачно, уже через 5-10 лет будет использоваться в клинических исследованиях.
Рассказывает руководитель исследования Альфредо Дабра (Alfredo Dubra):
Полная версия отчёта опубликована в журнале Biomedical Optics Express.
Подготовлено по материалам Американского оптического общества.
| |