Wprowadzenie
Jaskra i inne choroby nerwu wzrokowego stopniowo niszczą komórki nerwowe oka, powodując utratę pola widzenia. Chociaż pacjenci często nie zauważają powoli powiększających się ślepych plam, badacze zastanawiają się, czy mózg może się adaptować i wykorzystywać pozostałe widzenie. Innymi słowy, czy plastyczność korowa (zdolność mózgu do reorganizacji) i uczenie percepcyjne mogą pomóc w kompensacji po uszkodzeniu nerwu wzrokowego? To pytanie jest aktywnie badane. Obrazowanie mózgu pokazuje, że jaskra nie tylko zabija komórki zwojowe siatkówki, ale także prowadzi do zmian wzdłuż drogi wzrokowej (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Badacze odkryli, że w miarę pogarszania się uszkodzeń jaskrowych, aktywność w korze wzrokowej (obszar mózgu odpowiedzialny za wzrok) spada w odpowiadających regionach pola widzenia (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Jednak ogólna mapa widzenia w mózgu często pozostaje nienaruszona (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Co ciekawe, wielu pacjentów z jaskrą ma niewielką świadomość swoich ślepych plam. To percepcyjne wypełnianie – gdzie mózg „wypełnia” brakujące informacje peryferyjne – uważa się za odzwierciedlenie kompensacji neuronalnej. Na przykład, badanie obrazowania mózgu wykazało, że pacjenci z jaskrą (nawet z poważną utratą pola widzenia) nie odczuwali utraty wzroku szybko, ponieważ ich mózgi skutecznie maskowały lub „wypełniały” uszkodzone obszary (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te odkrycia sugerują, że dorosła kora wzrokowa zachowuje pewną plastyczność, nawet po długotrwałej chorobie oka (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Reorganizacja korowa w jaskrze
Jaskra niszczy komórki zwojowe siatkówki i ich aksony w nerwie wzrokowym. Badania pośmiertne i na zwierzętach pokazują, że jaskra powoduje również uszkodzenia „wstępujące”: ścieńczenie jądra bocznego kolankowatego (przekaźnika w mózgu), a nawet utratę neuronów w pierwotnej korze wzrokowej (V1) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Badania fMRI in vivo u ludzi z jaskrą potwierdzają to: siła aktywności V1 koreluje z utratą czułości pola widzenia (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Wiodące badanie wykazało, że obszary V1 odpowiadające ślepym częściom pola miały niższe sygnały tlenowo-krwi, ściśle odpowiadające utracie czułości oka (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Krótko mówiąc, uszkodzenia oczu odzwierciedlają się w słabszych reakcjach korowych tam, gdzie brakuje wejścia nerwowego.
Z drugiej strony, układ kory wzrokowej w jaskrze często wydaje się ogólnie normalny. Jedno niedawne badanie fMRI wykazało, że wielkoskalowa organizacja retinotopowa (która część mózgu odpowiada której części widzenia) była w dużej mierze zachowana u pacjentów z jaskrą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nawet przy utracie pola peryferyjnego, zgrubna mapa od widzenia centralnego do odległego pozostała w prawidłowej kolejności (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Zmieniły się jednak małe właściwości lokalne: pola recepcyjne we wczesnych obszarach wzrokowych wykazywały tendencję do przesuwania się i czasami powiększania w kierunku nienaruszonych regionów (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Innymi słowy, neurony przylegające do skotomu (ślepej plamy) czasami zaczynały reagować na pobliskie obszary widzenia. Te subtelne zmiany sugerują istnienie zlokalizowanej plastyczności w dorosłej korze wzrokowej (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Co ważne, stopień tych zmian pRF (pola recepcyjnego populacji) korelował z ciężkością choroby (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), co implikuje, że bardziej zaawansowana jaskra wyzwala większą adaptację korową.
Podsumowując, badania obrazowe jaskry pokazują, że mózg wzrokowy zmienia się po uszkodzeniu oczu: aktywność korowa spada w utraconych regionach pola, a w pobliżu skotomów dochodzi do niewielkiego przemodelowania (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ta reorganizacja może pomóc wyjaśnić, dlaczego wielu pacjentów nie jest świadomych wczesnej utraty pola – mózg „wypełnia” informacje i maskuje defekt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Jednak zmiany te są ograniczone. Większość badań wskazuje, że dorosła V1 nie przepisuje radykalnie swojej mapy: ogólna organizacja pozostaje, a neurony nie odzyskują nagle utraconych sygnałów.
Uczenie percepcyjne i trening wzroku
Uczenie percepcyjne odnosi się do systematycznej praktyki w zadaniach wzrokowych, która może poprawić zdolności percepcyjne. W medycynie opracowywane są specjalistyczne programy treningu wzroku, aby pomóc pacjentom z ubytkami pola widzenia (spowodowanymi jaskrą, udarem mózgu lub chorobą plamki) w maksymalnym wykorzystaniu pozostałego wzroku. Programy te często wykorzystują ćwiczenia komputerowe lub w rzeczywistości wirtualnej, podczas których pacjenci wielokrotnie rozróżniają wzorce w obszarach ślepych lub w ich pobliżu. Ideą jest wzmocnienie wszelkich słabych sygnałów i ponowne nauczenie mózgu, jak lepiej je wykrywać.
Przetestowano kilka platform treningowych. Na przykład, jeden komercyjny system (NovaVision „Vision Restoration Therapy”) wymaga od użytkowników wykonywania godzin ćwiczeń wzrokowych dziennie, celując w krawędzie ich ślepych pól. Inne podejścia wykorzystują wzorce kontrastu, łaty Gabóra lub bodźce ruchu w goglach wirtualnej rzeczywistości. Istnieją nawet urządzenia do biofeedbacku, które przekształcają sygnały mózgowe (takie jak VEP) w dźwięki, dzięki czemu pacjenci mogą „stroić” swoje reakcje mózgowe w czasie rzeczywistym (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Dowody z badań klinicznych
Pomimo entuzjazmu, rygorystyczne badania przyniosły mieszane wyniki. Wczesne entuzjastyczne doniesienia o dużych zyskach w polu widzenia spotkały się z krytyką. Znana recenzja zauważyła, że pionierzy komputerowego treningu zgłaszali dramatyczne poprawy (niektórzy pacjenci zyskiwali dziesiątki stopni pola). Jednak gdy przeprowadzono niezależne, kontrolowane testy, te zyski zniknęły (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). W jednej analizie, perymetria po treningu z dokładnym fiksowaniem wykazała brak znaczącej poprawy pola, pomimo subiektywnego poczucia lepszego widzenia u pacjentów (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Zasadniczo, początkowe badania często używały tego samego oprogramowania do treningu i testowania wyników, co może przeszacowywać korzyści (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Krytycy zwracali uwagę, że subtelne ruchy gałek ocznych podczas treningu mogły imitować rozszerzenie pola: pacjenci nauczyli się wykonywać drobne sakkady w stronę ślepej strony, dzięki czemu bodźce wzrokowe były widoczne, mimo że skotom tak naprawdę się nie skurczył (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Większość ostatnich randomizowanych badań przyjęła surowsze kontrole. Wieloośrodkowe badanie z 2021 roku dotyczące hemianopsji wywołanej udarem wykorzystało 6 miesięcy domowego treningu. Pacjenci wykonywali zadania dyskryminacji ruchu w swoim polu widzenia. Grupa leczona odnotowała bardzo niewielkie poprawy (~0,6–0,8 dB w czułości pola widzenia), które nie były znacząco większe niż zmiany w grupie kontrolnej (www.sciencedirect.com) (www.sciencedirect.com). Sugeruje to, że rutynowy trening w ślepym polu nie był skuteczniejszy niż kontrola (trening w widzącym polu) w powiększaniu defektu.
Jednak nie wszystkie badania były negatywne. Nowe badanie (maj 2025) wykorzystujące spersonalizowany program dyskryminacji wzrokowej w rzeczywistości wirtualnej wykazało wyraźne korzyści. Pacjenci po udarze, używający zestawu VR przez 12 tygodni, mieli znacznie więcej obszarów z poprawioną czułością (o ≥6 dB) w porównaniu do grup kontrolnych bez treningu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Według standardowej perymetrii, przeszkoleni pacjenci poprawili się o ~0,7–1,2 dB w dotkniętym polu, podczas gdy w grupach kontrolnych zmiany były praktycznie zerowe (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te zyski przełożyły się na statystycznie i klinicznie lepsze wyniki pola widzenia. Sugeruje to, że intensywny, dopasowany trening może rzeczywiście wzmocnić czułość wzrokową w przewlekłej utracie pola.
Inne prace wykorzystujące biofeedback audio-VEP (wspomniany powyżej) również wykazały zachęcające, choć wstępne wyniki. W niekontrolowanym badaniu pilotażowym, krótki kurs sprzężenia zwrotnego kierowanego VEP poprawił ostrość wzroku i mniej więcej potroił amplitudę sygnału VEP (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Chociaż dowody są nadal rzadkie, te badania sugerują, że starannie zaprojektowany trening może prowadzić do mierzalnych popraw korowych.
Wielkość efektu i kontrowersje
Ważne jest, aby ustalić oczekiwania. Nawet jeśli trening wykazuje statystycznie istotne efekty, wielkość poprawy jest zazwyczaj skromna. Typowe są zmiany poniżej 1 dB w progu wzrokowym (w decybelach kontrastu) (www.sciencedirect.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dla porównania, zysk 1 dB w polu widzenia Humphreya jest ledwo zauważalny, a zmienność test-retest może być podobna. Ponadto, wiele badań raportuje jedynie krótkoterminowe zyski natychmiast po treningu. Bardzo niewiele ma długoterminowe obserwacje, więc nie wiemy, jak trwałe są te efekty. Pacjenci są często pozostawiani, aby kontynuować ćwiczenia w nieskończoność, aby utrzymać wszelkie korzyści.
Kontrowersje koncentrują się na tym, czy mierzone poprawy odzwierciedlają prawdziwe odzyskiwanie neuronów, czy inne czynniki. Krytycy ostrzegają, że niektóre zyski mogą wynikać z lepszej stabilności fiksacji lub efektów praktyki na testach. Jak wspomniano, dokładne badania wykazały, że trening oparty na mózgu często nie prowadzi do odzyskania pola, gdy pozycja oka jest ściśle kontrolowana (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Krótko mówiąc, choć uczenie percepcyjne ma potencjał, dowody są mieszane. Niektóre wysokiej jakości badania wykazują małe, ale rzeczywiste korzyści (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), ale inne nie znajdują odpowiedzi na trening pozorowany (www.sciencedirect.com).
Kompensacja korowa kontra regeneracja siatkówki
Kluczowe rozróżnienie dotyczy tego, czy trening prowadzi do kompensacji korowej, czy do faktycznej regeneracji komórek nerwowych oka. Prawdziwa regeneracja oznaczałaby, że uszkodzone komórki zwojowe siatkówki lub włókna nerwu wzrokowego regenerują się lub ponownie łączą, co jest biologicznie mało prawdopodobne. Dorosły ludzki nerw wzrokowy praktycznie nie ma zdolności do odrastania utraconych neuronów. Dlatego większość ekspertów zakłada, że wszelkie zyski wzrokowe z treningu wynikają ze zmian na poziomie mózgu.
Na przykład, optyczna koherencyjna tomografia (OCT) może mierzyć grubość warstwy włókien nerwowych siatkówki i warstw komórek zwojowych. Prawie wszystkie badania nad treningiem wzroku nie wykazują znaczącego wzrostu tych grubości (ani nowych aksonów), co podkreśla, że uszkodzenie nerwu pozostaje. Co ciekawe, jedno małe badanie zgłosiło lekkie pogrubienie części plamki po treningu w wirtualnej rzeczywistości (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov), ale jest to wyjątek i może być spowodowane zmiennością pomiarów lub przejściowymi zmianami w tkance. Ogólnie rzecz biorąc, bezpieczniej jest zakładać, że układ wzrokowy lepiej wykorzystuje pozostałe sygnały, niż rzeczywiście regeneruje tkankę.
W przeciwieństwie do tego, kompensacja korowa oznacza, że mózg ponownie waży i reorganizuje swoje istniejące wejścia. Trening może aktywować zachowane obwody neuronalne lub zwiększać czułość w wyższych obszarach przetwarzania. Na przykład, jak zaobserwowano w jednym badaniu, obszary kory wzrokowej, które nadal słabo reagowały pomimo ślepoty – tak zwana „rezerwa neuronalna” – były dokładnie tymi miejscami, gdzie po treningu występowały największe poprawy pola (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Innymi słowy, jeśli mózg miał już pewną wyłączoną, ale możliwą do przywrócenia aktywność w ślepej plamie, trening w większości wzmacniał tę utajoną odpowiedź. Wszelkie skromne powiększenia postrzeganych pól są zatem często spowodowane tymi korektami śródkorowymi, a nie gojeniem siatkówki.
Monitorowanie zmian w mózgu: biomarkery fMRI i VEP
Ponieważ rozróżnianie zmian na poziomie mózgu od zmian w siatkówce jest kluczowe, badacze wykorzystują obiektywne biomarkery. Dwa główne narzędzia to funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) i wzrokowe potencjały wywołane (VEP).
-
Funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI): To nieinwazyjne badanie mózgu mierzy zmiany przepływu krwi, gdy kora wzrokowa jest aktywna. W jaskrze i innych schorzeniach fMRI może mapować „retinotopię”, ujawniając, które części kory reagują na którą część pola widzenia. Badania wykorzystywały fMRI do potwierdzenia, że sygnały V1 spadają w skotomach oraz do wykrywania subtelnych przemodelowań (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). W kontekście rehabilitacji, fMRI może pokazać, czy trening stymuluje większą aktywność korową. Na przykład, jedno badanie wykazało, że pacjenci, którzy mieli tak zwaną „rezerwę neuronalną” (reakcje korowe bez świadomego widzenia) w swoim ślepym polu, wykazali największe zyski po treningu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Implikuje to, że fMRI mogłoby ostatecznie przewidywać, kto odniesie korzyści z terapii: obszary, które „rozświetlają się” na fMRI, nawet jeśli pacjent nie jest świadomy widzenia, mogą być gotowe do wzmocnienia treningowego.
-
Wzrokowe Potencjały Wywołane (VEP): VEP to rejestracje EEG skóry głowy dotyczące elektrycznej odpowiedzi mózgu na błyski lub wzorce. Bezpośrednio mierzą siłę i czas odpowiedzi korowej. W praktyce prezentuje się szachownicę lub błysk, a elektrody rejestrują charakterystyczną falę P100 około 100 ms po bodźcu. Większa amplituda lub krótsza latencja zazwyczaj oznacza silniejsze przetwarzanie korowe. Badania nad treningiem wykazały, że te miary mogą się poprawić. Na przykład, niedawne badanie pilotażowe wykorzystujące sprzężenie zwrotne kierowane VEP zgłosiło, że amplituda P100 mniej więcej potroiła się po treningu, równolegle z zyskami w ostrości wzroku (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tego rodzaju zmiana silnie sugeruje uczenie się korowe. Ponieważ VEP są obiektywne i ilościowe, służą jako użyteczny biomarker: jeśli trening wzroku zwiększa amplitudę VEP, wskazuje to na prawdziwą plastyczność neuronalną w drogach wzrokowych.
Łącząc te metody z obrazowaniem oka (OCT) i standardowymi testami pola widzenia, klinicyści mogą oddzielić adaptację korową od wszelkich anomalii siatkówki. Na przykład, jeśli po miesiącach treningu warstwy OCT pacjenta są niezmienione, ale jego odpowiedzi VEP i fMRI są silniejsze, wskazuje to na plastyczność na poziomie mózgu.
Podsumowanie
Podsumowując, plastyczność korowa istnieje nawet u dorosłych z uszkodzeniem nerwu wzrokowego, ale jej efekty są ograniczone. Obrazowanie mózgu pokazuje, że pacjenci z jaskrą zachowują w dużej mierze stabilną mapę wzrokową, z jedynie lokalnymi przesunięciami pól recepcyjnych i zmianami amplitudy (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trening percepcyjny może wykorzystać tę plastyczność: w niektórych przypadkach, starannie zaprojektowane ćwiczenia zwiększyły czułość wzrokową i ostrość, prawdopodobnie poprzez wzmocnienie przetwarzania korowego. Jednak wyniki badań klinicznych są mieszane. Wiele badań wykazuje tylko niewielkie poprawy (często w granicach szumu pomiarowego), a część wczesnego entuzjazmu została stłumiona przez rygorystyczne kontrole (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.sciencedirect.com).
Co najważniejsze, wszelkie poprawy zaobserwowane podczas treningu nie powinny być mylone z prawdziwą naprawą nerwu wzrokowego. Obecne dowody sugerują, że zyski wzrokowe pochodzą z uczenia się mózgu, jak wykorzystać pozostałe sygnały, a nie z odrastania komórek siatkówki. Aby monitorować takie zmiany, badacze używają neuroobrazowania i elektrofizjologii (fMRI, VEP) wraz z badaniami oczu. Te biomarkery mogą dokumentować reorganizację korową, która leży u podstaw wszelkich funkcjonalnych zysków.
Dla pacjentów przesłanie to jest ostrożnym optymizmem. Mózg może się do pewnego stopnia adaptować, a systematyczne ćwiczenia wzrokowe mogą przynieść niewielkie korzyści dla resztkowego widzenia. Jednak są to ulepszenia istniejącego sygnału, a nie wyleczenia. Zrozumienie i wykorzystanie plastyczności korowej to aktywny obszar badań. Przyszłe terapie mogą integrować trening kierowany obrazowaniem lub biofeedback w pętli zamkniętej, aby maksymalizować naturalną zdolność adaptacji mózgu, ale na razie każde takie podejście powinno być traktowane jako dodatek do standardowej opieki okulistycznej, a nie jej zastępstwo.