Visual Field Test Logo

Kortikālā plastika un perceptuālā mācīŔanās: Vai smadzenes var kompensēt redzes nerva bojājumus?

•10 min lasīŔana
Audio raksts
Kortikālā plastika un perceptuālā mācīŔanās: Vai smadzenes var kompensēt redzes nerva bojājumus?
0:000:00
Kortikālā plastika un perceptuālā mācīŔanās: Vai smadzenes var kompensēt redzes nerva bojājumus?

Ievads

Glaukoma un citas redzes nerva slimÄ«bas pakāpeniski iznÄ«cina acs nervu Ŕūnas, izraisot redzes lauka zudumu. Lai gan pacienti bieži nepamana lēnām paplaÅ”inoÅ”os aklos punktus, pētnieki prāto, vai smadzenes var pielāgoties un izmantot atlikuÅ”o redzi. Citiem vārdiem sakot, vai kortikālā plastika (smadzeņu spēja reorganizēties) un perceptuālā mācīŔanās var palÄ«dzēt kompensēt redzes nerva bojājumus? Å is jautājums tiek aktÄ«vi pētÄ«ts. Smadzeņu attēlveidoÅ”ana liecina, ka glaukoma ne tikai nogalina tÄ«klenes ganglija Ŕūnas, bet arÄ« izraisa izmaiņas visā redzes ceļā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pētnieki ir atklājuÅ”i, ka, pasliktinoties glaukomatoziem bojājumiem, aktivitāte redzes garozā (smadzeņu zonā, kas atbild par redzi) samazinās atbilstoÅ”ajos redzes lauka reÄ£ionos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tomēr kopējā redzes karte smadzenēs bieži vien paliek neskarta (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Interesanti, ka daudzi glaukomas pacienti maz apzinās savus aklos punktus. Å Ä« perceptuālā aizpildīŔana – kur smadzenes ā€œaizpildaā€ trÅ«kstoÅ”o perifēro informāciju – tiek uzskatÄ«ta par nervu kompensācijas atspoguļojumu. Piemēram, smadzeņu attēlveidoÅ”anas pētÄ«jumā tika atzÄ«mēts, ka glaukomas pacienti (pat ar smagu redzes lauka zudumu) drÄ«z vien nejuta savu redzes zudumu, jo viņu smadzenes efektÄ«vi maskēja vai ā€œaizpildÄ«jaā€ bojātās zonas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Å ie atklājumi liecina, ka pieauguÅ”o redzes garoza saglabā zināmu plastiku pat pēc ilgstoÅ”as acu slimÄ«bas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Kortikālā reorganizācija glaukomas gadījumā

Glaukoma iznÄ«cina tÄ«klenes ganglija Ŕūnas un to aksonus redzes nervā. Autopsijas un pētÄ«jumi ar dzÄ«vniekiem liecina, ka glaukoma izraisa arÄ« ā€œaugÅ”upējusā€ bojājumus: laterālā genikulātā kodola (relejs smadzenēs) retināŔanos un pat neironu zudumu primārajā redzes garozā (V1) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cilvēka glaukomas in vivo fMRI pētÄ«jumi to apstiprina: V1 aktivitātes stiprums korelē ar redzes lauka jutÄ«guma zudumu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). VadoÅ”ais pētÄ«jums parādÄ«ja, ka V1 zonās, kas atbilst aklajām lauka daļām, bija zemāki asins-skābekļa signāli, precÄ«zi atbilstot acs jutÄ«guma zudumam (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). ÄŖsāk sakot, acu bojājumi atspoguļojas vājākās kortikālās atbildēs vietās, kur nervu ievade ir zudusi.

No otras puses, redzes garozas izkārtojums glaukomas gadÄ«jumā bieži izskatās kopumā normāls. Viens nesens fMRI pētÄ«jums atklāja, ka liela mēroga retinotopiskā organizācija (kura smadzeņu daļa atbilst kurai redzes daļai) glaukomas pacientiem lielākoties tika saglabāta (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pat ar perifēro lauka zudumu rupjā karte no centrālās lÄ«dz tālajai redzei palika pareizā secÄ«bā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). MainÄ«jās mazas lokālas Ä«paŔības: receptÄ«vie lauki agrÄ«nās redzes zonās mēdza pārvietoties un dažreiz paplaÅ”ināties virzienā uz neskartajiem reÄ£ioniem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Citiem vārdiem sakot, neironi, kas atradās blakus skotomai (aklajam punktam), dažkārt sāka reaģēt uz tuvējām redzes zonām. Å Ä«s smalkās izmaiņas liecina par lokalizētu plastiku pieauguÅ”o redzes garozā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). SvarÄ«gi ir tas, ka Å”o pRF (populācijas receptÄ«vo lauku) izmaiņu pakāpe korelēja ar slimÄ«bas smagumu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), kas nozÄ«mē, ka attÄ«stÄ«tāka glaukoma izraisa lielāku kortikālo adaptāciju.

Rezumējot, glaukomas attēlveidoÅ”anas pētÄ«jumi liecina, ka redzes smadzenes mainās, ja acis tiek bojātas: kortikālā aktivitāte samazinās zaudētajos lauka reÄ£ionos, un neliela atkārtota kartēŔana notiek skotomu tuvumā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Å Ä« reorganizācija var palÄ«dzēt izskaidrot, kāpēc daudzi pacienti neapzinās agrÄ«nu redzes lauka zudumu – smadzenes ā€œaizpildaā€ informāciju un maskē defektu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tomēr izmaiņas ir ierobežotas. Lielākā daļa pētÄ«jumu atklāj, ka pieauguÅ”o V1 dramatiski nepārraksta savu karti: rupja organizācija saglabājas, un neironi pēkŔņi neatgÅ«st zaudēto ievadi.

Perceptuālā mācīŔanās un redzes treniņŔ

Perceptuālā mācīŔanās attiecas uz sistemātisku vizuālu uzdevumu praktizēŔanu, kas var uzlabot uztveres spējas. MedicÄ«nā tiek izstrādātas specializētas redzes treniņu programmas, lai palÄ«dzētu pacientiem ar redzes lauka defektiem (no glaukomas, insulta vai makulas slimÄ«bas) maksimāli izmantot atlikuÅ”o redzi. Å Ä«s programmas bieži izmanto datora vai virtuālās realitātes vingrinājumus, kuros pacienti atkārtoti diskriminē modeļus aklās zonās vai to tuvumā. Ideja ir stiprināt jebkādus vājos signālus un pārmācÄ«t smadzenes, lai tās labāk tos uztvertu.

Vairākas apmācÄ«bu platformas ir pārbaudÄ«tas. Piemēram, viena komerciāla sistēma (NovaVision ā€œVision Restoration Therapyā€) liek lietotājiem stundām ilgi veikt vizuālus vingrinājumus dienā, mērķējot uz aklās zonas malām. Citas pieejas izmanto kontrasta modeļus, Gabors plāksnes vai kustÄ«bas stimulus virtuālās realitātes brillēs. Ir pat bioatgriezeniskās saites ierÄ«ces, kas smadzeņu signālus (piemēram, VEP) pārvērÅ” skaņās, lai pacienti varētu ā€œnoregulētā€ savas smadzeņu atbildes reālajā laikā (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Klīnisko pētījumu pierādījumi

Neskatoties uz sajÅ«smu, stingri pētÄ«jumi ir devuÅ”i pretrunÄ«gus rezultātus. AgrÄ«ni entuziasma pilni ziņojumi par lieliem lauka ieguvumiem izraisÄ«ja kritiku. Ievērojamā apskatā tika atzÄ«mēts, ka datorizētās apmācÄ«bas pionieri ziņoja par dramatiskiem uzlabojumiem (daži pacienti ieguva desmitiem grādu lauka). Tomēr, veicot neatkarÄ«gu, kontrolētu testēŔanu, Å”ie ieguvumi izzuda (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Vienā analÄ«zē pēc-apmācÄ«bas perimetrija ar rÅ«pÄ«gu fiksāciju parādÄ«ja nebÅ«tisku lauka uzlabojumu, neskatoties uz pacientu subjektÄ«vo labākas redzes sajÅ«tu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). BÅ«tÄ«bā sākotnējie pētÄ«jumi bieži izmantoja to paÅ”u programmatÅ«ru apmācÄ«bai un rezultātu testēŔanai, kas var pārvērtēt ieguvumus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). KritiÄ·i norādÄ«ja, ka smalkas acu kustÄ«bas apmācÄ«bas laikā var imitēt lauka paplaÅ”ināŔanos: pacienti iemācÄ«jās veikt sÄ«kus sakkādes aklajā pusē, tāpēc vizuālie stimuli tika redzēti, lai gan skotoma faktiski nebija sarukusi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Vairāk jaunākos randomizētos pētÄ«jumos ir izmantotas stingrākas kontroles. 2021. gada daudzcentru pētÄ«jumā par insulta izraisÄ«tu hemiānopiju tika izmantoti 6 mēneÅ”i mājas apmācÄ«bas. Pacienti veica kustÄ«bas diskriminācijas uzdevumus savā laukā. Ārstētā grupa redzēja ļoti nelielus uzlabojumus (~0,6–0,8 dB redzes lauka jutÄ«bā), kas nebija ievērojami lielāki par kontroles grupas izmaiņām (www.sciencedirect.com) (www.sciencedirect.com). Tas liecina, ka ikdienas apmācÄ«ba aklajā laukā nedeva labākus rezultātus nekā kontrole (apmācÄ«ba redzamajā laukā) defekta paplaÅ”ināŔanā.

Tomēr ne visi pētÄ«jumi ir bijuÅ”i negatÄ«vi. Jauns pētÄ«jums (2025. gada maijs), izmantojot personalizētu virtuālās realitātes vizuālās diskriminācijas programmu, parādÄ«ja skaidrus ieguvumus. Insulta pacientiem, kuri 12 nedēļas izmantoja VR brilles, bija ievērojami vairāk uzlabotu jutÄ«guma reÄ£ionu (par ≄6 dB), salÄ«dzinot ar kontrolēm bez apmācÄ«bas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Saskaņā ar standarta perimetriju, apmācÄ«tie pacienti uzlabojās par ~0,7–1,2 dB skartajā laukā, savukārt kontroles grupā izmaiņas bija praktiski nulle (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Å ie ieguvumi izpaudās statistiski un klÄ«niski labākos lauka rādÄ«tājos. Tas liecina, ka intensÄ«va, pielāgota apmācÄ«ba patieŔām var stiprināt vizuālo jutÄ«bu hroniska lauka zuduma gadÄ«jumā.

Cits darbs, izmantojot audio-VEP bioatgriezenisko saiti (minēts iepriekÅ”), arÄ« atklāja iedroÅ”inoÅ”us, bet sākotnējus rezultātus. Nekontrolētā pilotpētÄ«jumā Ä«ss VEP vadÄ«tas dzirdes atgriezeniskās saites kurss uzlaboja redzes asumu un aptuveni trÄ«skārÅ”oja VEP signāla amplitÅ«du (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Lai gan pierādÄ«jumu joprojām ir maz, Å”ie pētÄ«jumi liecina, ka rÅ«pÄ«gi izstrādāta apmācÄ«ba var veicināt izmērāmus kortikālus uzlabojumus.

Efekta lielums un strīdi

Ir svarÄ«gi noteikt gaidas. Pat ja apmācÄ«ba parāda statistiski nozÄ«mÄ«gus efektus, uzlabojumu apjoms parasti ir neliels. Tipiskas ir izmaiņas, kas mazākas par 1 dB redzes slieksnÄ« (decibelos kontrasta) (www.sciencedirect.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kontekstā 1 dB ieguvums Hāmfrija redzes laukā ir knapi pamanāms, un atkārtotas pārbaudes mainÄ«gums var bÅ«t lÄ«dzÄ«gs. Turklāt daudzi pētÄ«jumi ziņo tikai par Ä«stermiņa ieguvumiem uzreiz pēc apmācÄ«bas. Ä»oti maz ir ilgtermiņa novērojumu, tāpēc mēs nezinām, cik izturÄ«gi ir Å”ie efekti. Pacientiem bieži vien ir jāturpina vingrinājumi nenoteiktu laiku, lai saglabātu jebkādus ieguvumus.

StrÄ«di koncentrējas uz to, vai izmērÄ«tie uzlabojumi atspoguļo Ä«stu neironu atjaunoÅ”anos vai citus faktorus. KritiÄ·i brÄ«dina, ka daži ieguvumi var bÅ«t saistÄ«ti ar labāku fiksācijas stabilitāti vai prakses efektu testos. Kā tika atzÄ«mēts, rÅ«pÄ«gi pētÄ«jumi atklāja, ka uz smadzenēm balstÄ«ta apmācÄ«ba bieži nespēj panākt lauka atjaunoÅ”anos, ja acu stāvoklis tiek stingri kontrolēts (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). ÄŖsāk sakot, lai gan perceptuālā mācīŔanās dod cerÄ«bu, pierādÄ«jumi ir pretrunÄ«gi. Daži augstas kvalitātes pētÄ«jumi parāda nelielus, bet reālus ieguvumus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), bet citi neatrod atbildi uz viltus apmācÄ«bu (www.sciencedirect.com).

Kortikālā kompensācija pret tīklenes atjaunoŔanos

Galvenā atŔķirÄ«ba ir tā, vai apmācÄ«ba izraisa kortikālo kompensāciju vai faktisku acs nervu Ŕūnu atjaunoÅ”anos. Patiesa atjaunoÅ”anās nozÄ«mētu, ka bojātās tÄ«klenes ganglija Ŕūnas vai redzes nerva Ŕķiedras reÄ£enerējas vai atkal savienojas, kas ir bioloÄ£iski maz ticams. PieauguÅ”a cilvēka redzes nervam praktiski nav spējas atjaunot zaudētos neironus. Tāpēc lielākā daļa ekspertu pieņem, ka jebkādi redzes uzlabojumi no apmācÄ«bas ir saistÄ«ti ar smadzeņu lÄ«meņa izmaiņām.

Piemēram, optiskā koherences tomogrāfija (OCT) var izmērÄ«t tÄ«klenes nervu Ŕķiedru un ganglija Ŕūnu slāņu biezumu. GandrÄ«z visi redzes treniņu pētÄ«jumi neuzrāda bÅ«tisku Å”o biezumu palielināŔanos (un jaunu aksonu veidoÅ”anos), uzsverot, ka nerva bojājums saglabājas. Interesanti, ka viens neliels pētÄ«jums ziņoja par nelielu makulas daļu sabiezēŔanos pēc virtuālās realitātes apmācÄ«bas (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov), taču tas ir izņēmums un varētu bÅ«t saistÄ«ts ar mērÄ«jumu mainÄ«gumu vai pārejoŔām izmaiņām audos. Kopumā ir droŔāk pieņemt, ka redzes sistēma labāk izmanto atlikuÅ”os signālus, nevis patiesi reÄ£enerē audus.

Turpretim kortikālā kompensācija nozÄ«mē, ka smadzenes pārsver un reorganizē savas esoŔās ievades. ApmācÄ«ba varētu iesaistÄ«t saglabātas neironu shēmas vai paaugstināt jutÄ«gumu augstākos apstrādes apgabalos. Piemēram, kā novērots vienā pētÄ«jumā, redzes garozas reÄ£ioni, kas joprojām vāji reaģēja, neskatoties uz aklumu – tā dēvētā ā€œneirālā rezerveā€ –, bija tieÅ”i tie, kur pēc apmācÄ«bas notika lauka uzlabojumi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Citiem vārdiem sakot, ja smadzenēm jau bija kāda atspējota, bet atjaunojama aktivitāte aklajā punktā, apmācÄ«ba galvenokārt pastiprināja Å”o latentos reakciju. Tādēļ jebkurÅ” neliels uztverto lauku paplaÅ”ināŔanās bieži ir saistÄ«ta ar Ŕīm intrakortikālajām korekcijām, nevis tÄ«klenes dziedināŔanu.

Smadzeņu izmaiņu uzraudzība: fMRI un VEP biomarķieri

Tā kā ir bÅ«tiski atŔķirt smadzeņu lÄ«meņa izmaiņas no tÄ«klenes izmaiņām, pētnieki izmanto objektÄ«vus biomarÄ·ierus. Divi galvenie instrumenti ir funkcionālā MRI (fMRI) un redzes izraisÄ«tie potenciāli (VEP).

  • Funkcionālā MRI: Å Ä« neinvazÄ«vā smadzeņu skenēŔana mēra asins plÅ«smas izmaiņas, kad redzes garoza ir aktÄ«va. Glaukomas un citu slimÄ«bu gadÄ«jumā fMRI var kartēt ā€œretinotopijuā€, atklājot, kuras garozas daļas reaģē uz kuru redzes lauka daļu. PētÄ«jumos izmantots fMRI, lai apstiprinātu, ka V1 signāli skotomu gadÄ«jumā samazinās un lai atklātu smalku pārkartēŔanu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Rehabilitācijas kontekstā fMRI var parādÄ«t, vai apmācÄ«ba stimulē lielāku kortikālo aktivitāti. Piemēram, viens pētÄ«jums atklāja, ka pacientiem, kuriem aklajā laukā bija tā dēvētā ā€œneirālā rezerveā€ (kortikālās atbildes bez apzinātas redzes), bija vislielākie ieguvumi pēc apmācÄ«bas (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tas nozÄ«mē, ka fMRI galu galā varētu paredzēt, kam terapija nāks par labu: apgabali, kas iedegas fMRI pat tad, kad pacients neapzinās redzēŔanu, varētu bÅ«t piemēroti apmācÄ«bas uzlaboÅ”anai.

  • Redzes izraisÄ«tie potenciāli: VEP ir galvas ādas EEG ieraksti par smadzeņu elektrisko reakciju uz zibŔņiem vai modeļiem. Tie tieÅ”i mēra kortikālās atbildes stiprumu un laiku. Praksē tiek parādÄ«ta Å”aha dēļa virsma vai zibsnis, un elektrodi uztver raksturÄ«go P100 vilni ~100 ms pēc stimula. Lielāka amplitÅ«da vai Ä«sāks latentuma periods parasti nozÄ«mē spēcÄ«gāku kortikālo apstrādi. ApmācÄ«bas pētÄ«jumi ir parādÄ«juÅ”i, ka Å”ie rādÄ«tāji var uzlaboties. Piemēram, nesens pilots, izmantojot VEP vadÄ«tu atgriezenisko saiti, ziņoja, ka P100 amplitÅ«da pēc apmācÄ«bas aptuveni trÄ«skārÅ”ojās, paralēli redzes asuma uzlabojumiem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šāda veida izmaiņas spēcÄ«gi liecina par kortikālo mācīŔanos. Tā kā VEP ir objektÄ«vi un kvantitatÄ«vi, tie kalpo kā noderÄ«gs biomarÄ·ieris: ja redzes treniņŔ palielina VEP amplitÅ«du, tas norāda uz reālu neirālo plastiku redzes ceļos.

Apvienojot Ŕīs metodes ar acu attēlveidoÅ”anu (OCT) un standarta redzes lauka testiem, klÄ«nicisti var atdalÄ«t kortikālo adaptāciju no jebkādām tÄ«klenes anomālijām. Piemēram, ja pēc mēneÅ”iem ilgas apmācÄ«bas pacienta OCT slāņi nav mainÄ«juÅ”ies, bet viņu VEP un fMRI atbildes ir stiprākas, tas norāda uz smadzeņu lÄ«meņa plastiku.

Secinājums

Rezumējot, kortikālā plastika pastāv pat pieauguÅ”ajiem ar redzes nerva bojājumiem, taču tās ietekme ir ierobežota. Smadzeņu attēlveidoÅ”ana liecina, ka glaukomas pacienti saglabā lielākoties stabilu redzes karti, ar tikai lokālām receptÄ«vo lauku izmaiņām un amplitÅ«das svārstÄ«bām (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Perceptuālā apmācÄ«ba var izmantot Å”o plastiku: dažos gadÄ«jumos rÅ«pÄ«gi izstrādāti vingrinājumi ir uzlabojuÅ”i redzes jutÄ«gumu un asumu, visticamāk, uzlabojot kortikālo apstrādi. Tomēr klÄ«nisko pētÄ«jumu rezultāti ir pretrunÄ«gi. Daudzi pētÄ«jumi parāda tikai nelielus uzlabojumus (bieži vien testa trokŔņa robežās), un daļa no agrÄ«nās sajÅ«smas ir apslāpēta ar stingru kontroli (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.sciencedirect.com).

BÅ«tiski ir tas, ka jebkurÅ” apmācÄ«bā novērotais uzlabojums nedrÄ«kst tikt sajaukts ar patiesu redzes nerva atjaunoÅ”anos. PaÅ”reizējie pierādÄ«jumi liecina, ka redzes ieguvumi rodas no smadzeņu mācīŔanās izmantot atlikuÅ”os signālus, nevis no tÄ«klenes Ŕūnu ataugÅ”anas. Lai uzraudzÄ«tu Ŕādas izmaiņas, pētnieki izmanto neiroattēlveidoÅ”anu un elektrofizioloÄ£iju (fMRI, VEP) kopā ar acu pārbaudēm. Å ie biomarÄ·ieri var dokumentēt kortikālo reorganizāciju, kas ir pamatā jebkādiem funkcionāliem ieguvumiem.

Pacientiem vēstÄ«jums ir piesardzÄ«gi optimistisks. Smadzenes var zināmā mērā pielāgoties, un sistemātiski redzes vingrinājumi var dot nelielus ieguvumus atlikuÅ”ajai redzei. Tomēr tie ir esoŔās ievades uzlabojumi, nevis ārstēŔana. Kortikālās plastikas izpratne un izmantoÅ”ana ir aktÄ«vs pētÄ«jumu virziens. Nākotnes terapijas varētu integrēt attēlveidoÅ”anas vadÄ«tu apmācÄ«bu vai slēgtā cikla bioatgriezenisko saiti, lai maksimāli palielinātu smadzeņu dabisko pielāgoÅ”anās spēju, taču pagaidām jebkura Ŕāda pieeja jāuzskata par papildinājumu standarta acu aprÅ«pei, nevis aizstājēju.

Patika Å”is pētÄ«jums?

Abonējiet mÅ«su jaunumus, lai saņemtu jaunāko informāciju par acu kopÅ”anu, ilgmūžību un redzes veselÄ«bas rokasgrāmatas.

Vai esat gatavs pārbaudīt savu redzi?

Sāciet bezmaksas redzes lauka testu mazāk nekā 5 minūtēs.

Sākt testu tagad
Å is raksts ir paredzēts tikai informatÄ«viem nolÅ«kiem un nav medicÄ«nisks padoms. Diagnozei un ārstēŔanai vienmēr konsultējieties ar kvalificētu veselÄ«bas aprÅ«pes speciālistu.
Kortikālā plastika un perceptuālā mācīŔanās: Vai smadzenes var kompensēt redzes nerva bojājumus? | Visual Field Test