(перевод статьи Tychsen L. Can ophthalmologists repair the brain in infantile esotropia? Early surgery, stereopsis, monofixation syndrome, and the legacy of Marshall Parks. J AAPOS. 2005 Dec;9(6):510-21. Review )
Могут ли офтальмологи «починить» связи в головном мозге при врожденном косоглазии? Ответ на этот вопрос захватывает как сенсорный, так и двигательный компонент глазодвигательного акта, поскольку клиническими признаками врожденного содружественного сходящегося косоглазия являются отсутствие стереоскопического зрения и моторной фузии.
Функциональное восстановление сенсорного и моторного слияния при врожденной эзотропии было делом и, если не определяющим карьеру, страстью, Маршалла Паркса.
Обсуждение вклада доктора Паркса в восстановление сенсорной фузии может начаться с людей, чьи идеи помогли усовершенствовать его мышление. Клиническое мышление Маршалла Паркса – в конце Второй мировой войны – было сформировано дискуссиями между 2 конкурирующими школами XX века философиями лечения, сформированными британскими страбизмологами, Клодом Уорсом и Бернард Шавассем. Уорс утверждал в 1903 году, что дети с врожденным сходящимся косоглазием страдают «непоправимым дефектом сенсорной фузии».[12] Их мозг был врожденно неспособным сформировать бинокулярное зрение. Раннее хирургическое лечение было, поэтому, необоснованным, потому что считалось бесполезным. С другой стороны, Шавасс, увлеченный физиологией Павлова в 1920-е и 1930-е годы, считал, что механизм слияния в головном мозге есть у детей с врожденным косоглазием, но развитию «условных рефлексов» для бинокулярного зрения препятствуют такие факторы, как слабость моторной фузии.[13] Он утверждал (в своем тексте, опубликованном в 1939 году), что если глаза могут быть прооперированы в тот период, который он называл периодом «обучения рефлексу», бинокулярность в какой-то степени может быть восстановлена.
Публикации Шавасса произвели впечатление на Франка Костенбадера, американского офтальмолога, практикующего в Вашингтоне. У него была уникальная для того времени (1940-е годы), единственная в США клиническая практика, посвященная детской офтальмологии. Костенбадер обобщил свои клинические наблюдения в течение 2 десятилетий за детьми с косоглазием в исторической статье, опубликованной в 1961 г. «Transactions of the American Ophthalmologic Society». Статья посвящена врожденному косоглазию, в которой говорится, что у 1 из 5 детей может развиться достаточно высокая острота стереоскопического зрения, если хирургически исправить косоглазие к 1 году.
Маршалл Паркс был первым стажером Костенбадера (в 1947) и первым коллегой по практике (1949). Он обучался в школе Шавасс-Костенбадера, которая практиковала раннюю хирургию врожденного содружественного сходящегося косоглазия. В начале 1960-х годов он стал учеником Костенбадера. К тому времени, когда статья «Ранняя хирургия врожденного косоглазия» была опубликована (в 1966 г. с Малькольм Ингом), доктор Паркс проповедовал свое обоснование ранней операции каждому американскому стажеру.
В 1980-ом году Дэвид Стейджер объединился с признанным физиологом Эйлин Бирш, чтобы изучить развитие стереоскопического зрения. [16] Это исследование стало возможно благодаря новой методике оценки чувствительности у новорожденных – технике предпочтительного наблюдения. [17] Тест основан на наблюдении, что когда дают возможность смотреть за 2 изображениями, новорожденные смотрят за тем, которое более интересное. Детям одевали поляризационные очки. Сидя у мамы на коленках, они смотрели на картинки. Очки детей с косоглазием были дополнены призматическими линзами, чтобы выровнять глаза (до какой-либо хирургии косоглазия) и позволяли рассматривать картинку бинокулярно. Пары поляризованных картинок, одно со стереоскопической картинкой, а другое почти такое же, но плоское, показывались на разных сторонах экрана. Если у ребенка была стереоскопия, он будет смотреть преимущественно и точно на ту сторону экрана, которая будет показывать стереоскопическую картинку. Сравнивая предпочтительное направление взора на 3Д изображение, можно с высокой точностью утверждать о наличии стереоскопического зрения [18,19]
Бирш и Стейджер исследовали более 50 детей и получили 3 важных результата:
- стереопсис развивается у людей в период с 3 до 5 месяцев постнатальной жизни,
- почти одинаковое количество здоровых и детей со сходящимся косоглазием в призматической коррекции показали наличие стереоскопического зрения,
- стереоскопическое зрение не останавливается в развитии, но патологически уменьшается через несколько месяцев у не оперированных детей. [16,20].
Теория развития стереоскопии подкрепляла теорию, которую озвучивали Шавасс, Костенбадер и Паркс. Она потребовала пересмотра всей старой информации и инициировала многие другие исследования (в 1980-х и 1990-х годах) в сфере эффективности ранней хирургии косоглазия, большинство из которых были сделаны учениками Паркса, которые объединены в таблице [6, 21-36].
| Возраст, в котором оперативно исправляется косоглазие | Распространенность | Исследователи |
| Старше 24 месяцев | 0% | Taylor, von Noorden, 1988 |
| 7-24% | 27-67% | Hiles et al, Ing, Zak and Morin, von Noorden, Birch and Stager, Birch et al, 1990, Kushner and Fisher, Parks |
| Меньше 6 месяцев | 40-86% | Ing, Wright et al, Birch et al, Helveston, Ing and Okinо |
Эти исследования говорят о том, что если стабильный ровный взгляд не достигается до 24 месяцев, шансы восстановить стереоскопическое зрение близки к нулю. Если прямое положение глаз достигается к 6 месяцам, шанс восстановить стереоскопическое зрение достаточно хороший и существенное количество детей в 3 из 4 исследований достигли хорошего стереопсиса, по тестам случайных точек достигающий от 60 до 400 дуговых секунд.
За раннюю хирургию косоглазия могут быть и другие обстоятельства. На схеме 1 показаны данные по результатам стереоскопическии у более чем 100 детей с врожденным сходящимся косоглазием из статьи 2000 года Бирша [35]. Y-ось – наличие стереоскопии после хирургической операции, x-ось – это возраст начала (1А) или длительности косоглазия (1B).
Пунктирная линия показывает среднюю остроту стереоскопического зрения в случае, когда все дети оперированы к 2 годам и сгруппированы вместе, без учета возраста исправления или длительности косоглазия до операции. Схема 1А показывает, что нет явной корреляции между возрастом начала отклонения глаза и последующим достижением стереопсиса. Хотя, когда данные были еще раз проанализированы с более детальным вниманием к длительности отклонения, заметна сильная корреляция: более короткие промежутки наличия косоглазия означают лучший стереопсис после операции. Отличные исходы могут быть достигнуты у детей, которые прооперированы в течение 60 дней после начала косоглазия.
Клинически важно понимать, что возраст, когда проводится хирургия должен быть продиктован возрастом начала косоглазия. Если начало было в 2 месяца, то прооперировать нужно в 4 месяца, если начало в 6-7 месяцев, то прооперировать нужно в 8-9 месяцев. Девиз офтальмологов должен быть заменен: «Для врожденного содружественного сходящегося косоглазия операция должна быть проведена в течение 60 дней от начала, а не просто рано», а девизом педиатров должно быть «Когда возможно, направляйте детей с кросс-фиксацией на операцию в течение нескольких недель, а не нескольких месяцев».
Что происходит с мозгом, если не проводится «ранняя хирургия» косоглазия, если операция выполняется значительно позже или не выполняется вообще? Чему фундаментальная наука научила нас о зрительной коре при длительном содружественном сходящемся косоглазии? Новаторская экспериментальная работа Хьюбеля и Визеля [40-42], и работы Кроуфорда и фон Норден [43-45], 2 десятилетия назад (1977-1984 годы), заложили важные основы. Если обезьяны были с косоглазием с младенчества и были протестированы уже взрослыми, используя проникающие электроды, большинство нейронов в стриарной коре головного мозга выявили недостаточные бинокулярные ответы и уменьшили чувствительность к раздражителям. Эти опытные эксперименты доказали, что раннее исправление косоглазия необходимо для развития бинокуляритета. Однако несколько важных вопросов остались без ответа. Были ли животные подходящей экспериментальной моделью и была ли у них недостаточность моторной фузии, как у пациентов с косоглазием? И что произошло структурно в зрительной коре, чтобы понять потерю бинокулярного зрения?
В университете Вашингтона животных научили фиксировать взгляд и выполнять задачи по слежению глазами [46-47]. Эксперименты доказали, что обезьяны были подходящими экспериментальными животными. У них была вся совокупность признаков, которые являлись клиническими маркерами раннего начала сходящегося косоглазия у людей, включая недостаточность моторной фузии, латентный фиксационный нистагм (недостаточность слияния), оптокинетическая асимметрия слежения и асимметрия зрительно вызванных потенциалов. У здоровых обезьян нейроны в поверхностном слое (слой 2/3) зрительной коры (зона V1) отвечает за сигналы к слиянию, диспарантности, в то время как нейроны глубоких слоев (слой 4B) важен для зрения в движении и слежения. Поведенческий дефицит у животных с косоглазием выявил, что структурный дефицит бинокулярных связей, как в поверхностных, так и глубоких слоях V1.
У здоровых приматов V1 организован, в так называемые, глазодоминантные колонки. Нейроны каждой из них отвечают предпочтительно на стимулы от соответствующего глаза. Бинокулярное зрение и бинокулярная моторная фузия возможна благодаря горизонтальным связям между этими монокулярными колонками. У здоровых обезьян были найдены большое количество бинокулярных, горизонтальных, аксональных связей между соседними колонками правого и левого глаза в кортикальных слоях, которые отвечают за фузию, стереопсис, слежение и зрение в движении? Motion vision Показано, что по мере вертикального продвижения электрода через кору, регистрируемые клетки, “контролируются” одним глазом. При диагональном погружении микроэлектрода появляются клетки, управляемые сначала одним, потом – другим глазом и т.д. Здесь мы сталкиваемся с правильной организацией колонок. Колонки, связанные с одним глазом, чередуются с колонками, связанными с другим глазом. Доминирование является полным в слое 4С, поскольку в этом слое оканчиваются волокна из наружных коленчатых тел . Надо напомнить, что волокна зрительного нерва из двух глаз в ядре коленчатого тела строго изолированы друг от друга. Выше и ниже слоя 4С, однако, следующие нейроны ветвятся латерально, так что некоторая доля стимулов от противоположного глаза включается в доминирующую афферентацию. Техника окрашивания и в этом случае продемонстрировала гистологическую реальность этих колонок. Глазодоминантные колонки присутствуют в мозге животных с высокоразвитым бинокулярным зрением – у кошек, хвостатых обезьян, шимпанзе и человека, однако не обнаружены у обычных лабораторных грызунов: крыс, мышей и морских свинок, из чего вытекает важность глазодоминантных колонок для стереоскопического зрения.
Зона V1 у обезьян с косоглазием показал 2 большие аномалии [48-49]. Первая – это редукция 50% бинокулярных связей. Монокулярные связи были в сохранности. Гладодомининтные колонки правого глаза были связаны с колонками правого, а левого с левым глазом, но между колонками двух глаз связей было мало. Вторая – поразительный паттерн «супрессии» в каждом следующем ряду колонок, как оказалось когда плоские участки flattened sections?? V1 были с повышенным содержанием цитохром оксидазы [50-52] (фермент, который появляется в нейронах перед их гибелью).
Суммируя эти находки, нейроанатомия не оперированного врожденного содружественного сходящегося косоглазия не утешительна: хроническая метаболическая супрессия как минимум половины нейронов V1 и потеря в среднем половины бинокулярных связей в V1. Хорошие новости в том, что после ранней хирургии у обезьян через 3 недели (эквивалент 3 месяца у людей) все горизонтальные связи могут быть восстановлены, а конфликт соседних глазодомининтных колонок может существовать не больше чем несколько месяцев. Восстанавливается также метаболическая активность, т.е. исчезает супрессия [38].
В последние 2 десятилетия также доказано, что все созревание бинокулярной сенсорных функций происходит в течение 1 года жизни [39]. Доказано, что новорожденные в возрасте 5-10 недель постнатальной жизни могут совершать вергентные движения для преодоления бинокулярной диспарантности изображений на сетчатке [37]. Были исследованы 2 аспекта бинокулярных сенсорных функций – фузии и стереопсиса. Один из способов проверки фузии был четырех призменный тест основанием кнаружи. [1] Исследование проводили с использованием маленькой игрушки, которую ребенок должен был фиксировать, после чего призма в 4 диоптрии ставилась перед одним из глаз. Если этот глаз совершал движение, чтобы восстановить бифовеальную фиксацию, считается, что у ребенка есть сенсорная фузия. Показатели данной функции показаны на схеме. Маленькое количество новорожденных имели фузию до возраста 8 недель, в то время как новорожденные в возрасте от 16 недель и старше достаточно быстро показывали вергентный фузионный рефлекс.
Сенсорное слияние также оценивалось непосредственно с использованием методов предпочтительного наблюдения, так и зрительно вызванных потенциалов.[1,3-6] Кривые роста для сенсорного синтеза из всех трех протоколов для оценки сенсорного слияния показаны на рисунке. В каждом протоколе незначительное количество детей в возрасте до 4 недель демонстрируют слияние; однако с 12 до 16 недель практически все младенцы демонстрируют сенсорную фузию. Несмотря на большое количество методов, есть общее соглашение, что стереопсис появляется к 15 неделям жизни [4,7-11]. После этого стереозрение быстро развивается и достигает от 30 до 100 дуговых секунд у детей в 40 недель. В дальнейшем медленное улучшение стереозрения продолжается 18 до 24 месяцев.