Вступ
Глаукома та інші захворювання зорового нерва поступово руйнують нервові клітини ока, спричиняючи втрату поля зору. Хоча пацієнти часто не помічають сліпих плям, що повільно розширюються, дослідники задаються питанням, чи може мозок адаптуватися та використовувати залишковий зір. Іншими словами, чи можуть кортикальна пластичність (здатність мозку до реорганізації) та перцептивне навчання допомогти компенсувати пошкодження зорового нерва? Це питання активно вивчається. Зображення мозку показує, що глаукома не тільки знищує гангліозні клітини сітківки, але й призводить до змін уздовж зорового шляху (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Дослідники виявили, що в міру погіршення глаукоматозного ураження, активність у зоровій корі (ділянка мозку, відповідальна за зір) знижується у відповідних регіонах поля зору (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Проте загальна карта зору в мозку часто залишається незмінною (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Цікаво, що багато пацієнтів із глаукомою мало усвідомлюють свої сліпі плями. Це перцептивне заповнення – коли мозок «заповнює» відсутню периферичну інформацію – вважається відображенням нервової компенсації. Наприклад, дослідження візуалізації мозку показало, що пацієнти з глаукомою (навіть із серйозною втратою поля зору) не відчували швидкої втрати зору, оскільки їхній мозок ефективно маскував або «заповнював» дефектні ділянки (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ці висновки свідчать про те, що зорова кора дорослих зберігає певну пластичність навіть після тривалих захворювань очей (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Кортикальна реорганізація при глаукомі
Глаукома руйнує гангліозні клітини сітківки та їхні аксони в зоровому нерві. Дослідження аутопсії та на тваринах показують, що глаукома також спричиняє «висхідні» пошкодження: стоншення латерального колінчастого тіла (реле в мозку) і навіть втрату нейронів у первинній зоровій корі (V1) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Дослідження фМРТ in vivo людської глаукоми підтверджують це: сила активності V1 корелює зі втратою чутливості поля зору (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Провідне дослідження показало, що ділянки V1, які відповідають сліпим частинам поля, мали нижчі сигнали крові та кисню, що точно відповідало втраті чутливості ока (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Коротше кажучи, пошкодження очей відображається у слабших кортикальних відповідях, де нервовий вхід відсутній.
З іншого боку, розташування зорової кори при глаукомі часто виглядає в цілому нормальним. Одне недавнє дослідження фМРТ виявило, що великомасштабна ретинотопічна організація (яка частина мозку відповідає якій частині зору) значною мірою зберігалася у пацієнтів із глаукомою (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Навіть при втраті периферичного поля зору, груба карта від центрального до далекого зору зберігала правильний порядок (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Зміни стосувалися невеликих локальних властивостей: рецептивні поля в ранніх зорових ділянках мали тенденцію до зсуву, а іноді й до збільшення в напрямку інтактних регіонів (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Іншими словами, нейрони, що прилягають до скотоми (сліпої плями), іноді починали реагувати на сусідні ділянки, що бачать. Ці тонкі зсуви свідчать про наявність локалізованої пластичності у зоровій корі дорослих (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Важливо, що ступінь цих змін pRF (популяційного рецептивного поля) корелював із тяжкістю захворювання (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), що свідчить про те, що більш прогресуюча глаукома викликає більшу кортикальну адаптацію.
Підсумовуючи, дослідження глаукоми за допомогою методів візуалізації показують, що зоровий мозок змінюється при пошкодженні очей: кортикальна активність знижується у втрачених ділянках поля, і відбувається незначна ремапінг поблизу скотом (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ця реорганізація може допомогти пояснити, чому багато пацієнтів не усвідомлюють ранньої втрати поля зору – мозок «заповнює» інформацію та маскує дефект (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Однак зміни обмежені. Більшість досліджень показують, що V1 дорослих не переписує свою карту драматично: загальна організація зберігається, а нейрони не відновлюють раптово втрачений вхід.
Перцептивне навчання та тренування зору
Перцептивне навчання – це систематична практика виконання зорових завдань, яка може покращити перцептивні здібності. У медицині розробляються спеціалізовані програми тренування зору, щоб допомогти пацієнтам з дефектами поля зору (від глаукоми, інсульту або макулярної дегенерації) максимально використати залишковий зір. Ці програми часто використовують комп’ютерні вправи або вправи у віртуальній реальності, де пацієнти неодноразово розрізняють шаблони у своїх сліпих ділянках або поблизу них. Ідея полягає в тому, щоб посилити будь-які слабкі сигнали та перенавчити мозок краще їх виявляти.
Було протестовано кілька навчальних платформ. Наприклад, одна комерційна система (NovaVision’s “Vision Restoration Therapy”) пропонує користувачам виконувати години зорових вправ на день, націлених на краї їхніх сліпих полів. Інші підходи використовують контрастні шаблони, Габорови пластини або рухові стимули в гарнітурах віртуальної реальності. Існують навіть пристрої біологічного зворотного зв’язку, які перетворюють мозкові сигнали (такі як VEP) на звуки, щоб пацієнти могли «налаштовувати» свої мозкові реакції в реальному часі (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Докази клінічних випробувань
Незважаючи на ентузіазм, ретельні випробування дали неоднозначні результати. Ранні оптимістичні повідомлення про значні поліпшення поля зору викликали критику. Видатний огляд зазначив, що піонери комп'ютерного навчання повідомляли про драматичні покращення (деякі пацієнти досягали десятків градусів поля зору). Однак, коли було проведено незалежне контрольоване тестування, ці досягнення зникли (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). В одному аналізі післятренувальна периметрія з ретельною фіксацією показала відсутність значного поліпшення поля зору, незважаючи на суб'єктивне відчуття пацієнтів щодо кращого зору (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). По суті, початкові дослідження часто використовували одне й те саме програмне забезпечення для навчання та тестування результатів, що може переоцінювати переваги (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Критики зазначали, що незначні рухи очей під час тренування могли імітувати розширення поля: пацієнти навчилися робити крихітні сакади в сліпу сторону, тому візуальні стимули бачилися, хоча скотома насправді не зменшилася (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Більш пізні рандомізовані дослідження застосували суворіші засоби контролю. У 2021 році багатоцентрове дослідження геміанопсії, спричиненої інсультом, використовувало 6 місяців домашнього тренування. Пацієнти виконували завдання з розрізнення рухів у своєму полі зору. Група лікування показала дуже невеликі покращення (~0,6–0,8 дБ у чутливості поля зору), які були не значно більшими, ніж зміни у контрольній групі (www.sciencedirect.com) (www.sciencedirect.com). Це свідчить про те, що звичайне тренування у сліпому полі було не кращим за контроль (тренування у видимому полі) у розширенні дефекту.
Однак не всі дослідження були негативними. Нове дослідження (травень 2025 року) з використанням персоналізованої програми візуальної дискримінації у віртуальній реальності показало явні переваги. Пацієнти з інсультом, які використовували VR-гарнітуру протягом 12 тижнів, мали значно більше ділянок з покращеною чутливістю (на ≥6 дБ) порівняно з контрольною групою без тренувань (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). За стандартною периметрією, треновані пацієнти покращили свої показники на ~0,7–1,2 дБ у враженому полі, тоді як у контрольної групи зміни були практично нульовими (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ці досягнення вилилися в статистично та клінічно кращі показники поля зору. Це свідчить про те, що інтенсивне, індивідуалізоване тренування дійсно може посилити візуальну чутливість при хронічній втраті поля зору.
Інші роботи з використанням аудіо-VEP біологічного зворотного зв'язку (згадані вище) також виявили обнадійливі, але попередні результати. У неконтрольованому пілотному дослідженні короткий курс слухового зворотного зв'язку за допомогою VEP покращив гостроту зору та приблизно втричі збільшив амплітуду сигналу VEP (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Хоча доказів все ще мало, ці дослідження натякають, що ретельно розроблене тренування може призвести до вимірюваних кортикальних покращень.
Величина ефекту та суперечності
Важливо встановити очікування. Навіть коли тренування показує статистично значущі ефекти, величина поліпшення зазвичай скромна. Зміни менше ніж на 1 дБ у візуальному порозі (у децибелах контрасту) є типовими (www.sciencedirect.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Для порівняння, приріст на 1 дБ у полі зору Хамфрі ледве помітний, а мінливість повторного тестування може бути схожою. Крім того, багато випробувань повідомляють лише про короткострокові досягнення відразу після тренування. Дуже мало досліджень мають довгострокове спостереження, тому ми не знаємо, наскільки стійкими є ці ефекти. Пацієнтам часто залишається продовжувати вправи безстроково для підтримки будь-якої користі.
Суперечки зосереджені на тому, чи відображають виміряні покращення справжнє нервове відновлення чи інші фактори. Критики попереджають, що деякі досягнення можуть бути зумовлені кращою стабільністю фіксації або ефектами практики під час тестів. Як зазначалося, ретельні дослідження виявили, що тренування на основі мозку часто не призводить до відновлення поля зору, коли положення ока суворо контролюється (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Коротше кажучи, хоча перцептивне навчання обіцяє, докази неоднозначні. Деякі високоякісні дослідження показують невеликі, але реальні переваги (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), але інші не виявляють відповіді на фіктивне навчання (www.sciencedirect.com).
Кортикальна компенсація проти відновлення сітківки
Ключова відмінність полягає в тому, чи призводить тренування до кортикальної компенсації або до фактичного відновлення нервових клітин ока. Справжнє відновлення означало б, що пошкоджені гангліозні клітини сітківки або волокна зорового нерва регенерують або відновлюють зв'язок, що біологічно малоймовірно. Зоровий нерв дорослої людини практично не має здатності до регенерації втрачених нейронів. Тому більшість експертів припускають, що будь-які візуальні досягнення від тренування зумовлені змінами на рівні мозку.
Наприклад, оптична когерентна томографія (ОКТ) може вимірювати товщину шарів нервових волокон сітківки та гангліозних клітин. Майже всі дослідження тренування зору показують відсутність значного збільшення цих товщин (і відсутність нових аксонів), що підкреслює збереження нервового ушкодження. Цікаво, що одне невелике дослідження повідомило про незначне потовщення деяких частин макули після тренування у віртуальній реальності (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov), але це винятковий випадок і може бути пов'язано з мінливістю вимірювань або тимчасовими змінами в тканинах. Загалом, безпечніше припускати, що зорова система краще використовує залишкові сигнали, а не справді регенерує тканини.
Натомість, кортикальна компенсація означає, що мозок перерозподіляє вагу та реорганізує свої існуючі вхідні дані. Тренування може задіяти збережені нервові ланцюги або підвищити чутливість у вищих обробних ділянках. Наприклад, як спостерігалося в одному дослідженні, ділянки зорової кори, які все ще слабо реагували, незважаючи на сліпоту – так званий «нервовий резерв» – були саме тими місцями, де відбулися покращення поля зору після тренування (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Іншими словами, якщо мозок вже мав певну деактивовану, але відновлювану активність у сліпій плямі, тренування здебільшого посилювало цю приховану реакцію. Будь-яке скромне розширення сприйнятих полів тому часто зумовлене цими внутрішньокортикальними коригуваннями, а не загоєнням сітківки.
Моніторинг змін у мозку: біомаркери фМРТ та VEP
Оскільки розрізнення змін на рівні мозку від змін у сітківці має вирішальне значення, дослідники використовують об'єктивні біомаркери. Два основні інструменти – це функціональна МРТ (фМРТ) та викликані зорові потенціали (VEP).
-
Функціональна МРТ: Цей неінвазивний метод сканування мозку вимірює зміни кровотоку, коли зорова кора активна. При глаукомі та інших станах фМРТ може відображати «ретинотопію», виявляючи, які частини кори реагують на яку частину поля зору. Дослідження використовували фМРТ, щоб підтвердити, що сигнали V1 знижуються в скотомах, і для виявлення тонких змін карти (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). У контексті реабілітації фМРТ може показати, чи стимулює тренування більшу кортикальну активність. Наприклад, одне дослідження виявило, що пацієнти, які мали так званий «нейронний резерв» (кортикальні відповіді без свідомого зору) у своєму сліпому полі, показали найбільші покращення після тренування (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Це означає, що фМРТ може з часом передбачати, хто отримає користь від терапії: області, які «засвічуються» на фМРТ, навіть коли пацієнт не усвідомлює зору, можуть бути придатними для посилення тренуванням.
-
Викликані зорові потенціали (ВЗП): ВЗП – це записи ЕЕГ шкіри голови, що відображають електричну відповідь мозку на спалахи або шаблони. Вони безпосередньо вимірюють силу та час кортикальної відповіді. На практиці подається шахівниця або спалах, і електроди реєструють характерну хвилю P100 приблизно через 100 мс після стимулу. Більша амплітуда або коротший час затримки, як правило, означає сильнішу кортикальну обробку. Дослідження тренувань показали, що ці показники можуть покращуватися. Наприклад, недавнє пілотне дослідження з використанням зворотного зв'язку, керованого ВЗП, повідомило, що амплітуда P100 приблизно потроїлася після тренування, паралельно з покращенням гостроти зору (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Такий тип змін рішуче свідчить про кортикальне навчання. Оскільки ВЗП є об'єктивними та кількісними, вони слугують корисним біомаркером: якщо тренування зору підвищує амплітуду ВЗП, воно вказує на справжню нервову пластичність у зорових шляхах.
Поєднуючи ці методи з візуалізацією ока (ОКТ) та стандартними тестами поля зору, клініцисти можуть відокремити кортикальну адаптацію від будь-якої аномалії сітківки. Наприклад, якщо після місяців тренування шари ОКТ пацієнта не змінилися, але їхні відповіді ВЗП та фМРТ сильніші, це вказує на пластичність на рівні мозку.
Висновок
Підсумовуючи, кортикальна пластичність існує навіть у дорослих з пошкодженням зорового нерва, але її ефекти обмежені. Візуалізація мозку показує, що пацієнти з глаукомою зберігають в основному стабільну візуальну карту, лише з локальними зміщеннями рецептивних полів та змінами амплітуди (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Перцептивне тренування може використовувати цю пластичність: у деяких випадках ретельно розроблені вправи підвищували візуальну чутливість та гостроту, ймовірно, за рахунок посилення кортикальної обробки. Однак результати клінічних випробувань неоднозначні. Багато випробувань показують лише незначні покращення (часто в межах тестового шуму), а частина початкового ентузіазму була приглушена суворим контролем (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.sciencedirect.com).
Важливо, що будь-яке покращення, помічене під час тренувань, не слід плутати зі справжнім відновленням зорового нерва. Сучасні докази свідчать, що поліпшення зору походять від навчання мозку використовувати залишкові сигнали, а не від регенерації клітин сітківки. Для моніторингу таких змін дослідники використовують нейровізуалізацію та електрофізіологію (фМРТ, ВЗП) разом з офтальмологічними обстеженнями. Ці біомаркери можуть документувати кортикальну реорганізацію, що лежить в основі будь-яких функціональних покращень.
Для пацієнтів повідомлення полягає в обережному оптимізмі. Мозок може певною мірою адаптуватися, а систематичні зорові вправи можуть дати невеликі переваги для залишкового зору. Проте це посилення існуючого вхідного сигналу, а не лікування. Розуміння та використання кортикальної пластичності є активною сферою досліджень. Майбутні терапії можуть інтегрувати тренування під контролем візуалізації або біологічний зворотний зв'язок із замкнутим циклом, щоб максимізувати природну адаптивність мозку, але наразі будь-який такий підхід слід розглядати як доповнення до стандартного догляду за очима, а не як заміну.