Специалистам

Современные представления о механизмах аккомодации.

Известное и неизвестное

Иомдина Елена Наумовна
доктор биологических наук, профессор

ФГБУ «МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава России

Наш проект носит научно-практический, образовательный и прикладной характер, но начать хотелось бы с теоретических представлений о таком известном и неизвестном процессе, как аккомодация.

Что такое аккомодация мы, конечно, понимаем. Этому учат, практически, со школьной скамьи. Кто-то говорит – что это способность глаза…., кто-то говорит Аккомодация – это механизм, который позволяет… А кто-то говорит, что это процесс.

Давайте сравним определения, которые давали наши корифеи, выдающиеся ученые, которые положили немало сил для того, чтобы разобраться, что такое аккомодация. Эти определения «выстраданы» крупными учеными и основаны на научных исследованиях: 

Э.С.Аветисов, С.Э.Аветисов: Аккомодация – это приспособительная функция глаза, обеспечивающая возможность четкого различения предметов, расположенных на разных расстояниях от него.

В.В.Волков: Приспособительный механизм органа зрения, позволяющий поддерживать четкое различение последовательно рассматриваемых объектов, находящихся на разных удалениях от глаза.

Э.С.Аветисов: Механизм оптической установки глаза к любому расстоянию.

Ю.З.Розенблюм: Способность глаза изменять свою рефракцию для выполнения различных зрительных задач.

A.Glasser: Изменение преломляющей силы глаза.

С.Л.Шаповалов: Рефлекторное изменение оптической силы глаза с целью повышения четкости контуров оптического поля на сетчатке в зоне дальнего и ближнего видения.

Кажется, что все понятно, но, тем не менее, много неясного и сейчас для ученых, исследующих функции глаза. Так что давайте разбираться «от печки». Гельмгольц. Гельмгольц – величайший физик, хочу напомнить, что он первый сформулировал  фундаментальный закон сохранения энергии, был очень увлечен физиологией слуха и зрения, впервые высказал гипотезу об аккомодации. Он говорит о том, что:

 Для четкого видения расположенных на близком расстоянии предметов:

- сокращается цилиарная мышца
- происходит сужение зрачка
- ослабевает натяжение цинновых связок
- уменьшается глубина передней камеры
- хрусталик смещается несколько кпереди и книзу
- уменьшается радиус кривизны передней и задней (в меньшей степени)
 поверхностей хрусталика

Результат: увеличение преломляющей силы хрусталика и усиление динамической рефракции глаза.



Но с тех пор, как Гельмгольц сформулировал свою гипотезу, не утихают споры среди ученых-офтальмологов по поводу аккомодации: прав ли Гельмгольц или его гипотеза устарела, какие «участники процесса» аккомодации являются основными, а какие дополнительными. До сих пор нет единства в определении четкого списка таких участников, но основная часть ученых склоняется к такому делению: Основные – мышечно-связочный аппарат хрусталика, сосудистая оболочка. Дополнительные – глазодвигательные мышцы, радужка, стекловидное тело, роговица, веки.

Однако, существуют различные точки зрения. Например, есть ученые, которые считают, что фокус сетчатки смещается за счет того, что глазное яблоко неравномерно сжимается экстраокулярными мышцами. Такого мнения придерживается ученый Бейтс. Есть гипотезы, выдвигающие на первый план роль сфинктера, который, меняя диафрагму, способствует глубине фокуса и помогает более четкому видению. Кто-то считает, что стекловидное тело «сдвигает» хрусталик и тем самым меняет его кривизну. Много исследовательских работ было посвящено влиянию роговицы на процесс аккомодации. Одна из них была проведена нами в Институте им.Гельмгольца вместе с профессором Е.П.Таруттой. Наше мнение – ее роль в изменении фокуса минимальна и роговицу можно рассматривать только в качестве дополнительного участника процесса аккомодации. 

Поскольку основным участником признан хрусталик – то современные теории можно разделить на интракапсулярные и экстракапсулярные.

Интракапсулярные теории считают, что в основном все связано с самим хрусталиком, что очень важны упругость капсулы, механические свойства его содержимого.

Экстракапсулярные - полагают, что форма хрусталика меняется за счет «внешних» факторов. Рисунок на слайде объясняет теорию Шахара, который считает, что при напряжении цилиарной мышцы натягиваются экваториальные волокна, и тогда на передней поверхности хрусталика образуется выпуклость. Почему она образуется – потому что в этой части хрусталика толщина капсулы самая маленькая и когда сжимается содержимое, выпуклость образуется именно здесь. И это и есть та самая аккомодация, позволяющая четко видеть.

В любом случае придется разбираться, что современная наука говорит о хрусталике.



Вы видите, что толщина стенки капсулы хрусталика неравномерна. Ядро хрусталика образуется уже в младенческом возрасте и со временем становится более плотным.

Вы видите слоистую структуру хрусталика взрослого человека. Это современный снимок электронной микроскопии из Атласа, составленного немецкими учеными. Много специалистов говорят, что для аккомодации важно соотношение размера (или объема) ядра хрусталика с размером (объемом) всего хрусталика, кроме того, чем больше «жесткое» ядро, чем сложнее «искривляется» весь хрусталик. С возрастом плотность хрусталика растет, ядро увеличивается, и возможность хрусталика деформироваться постепенно снижается.

Еще что важно – участие в механизме аккомодации - зонулярных волокон. Это сложная структура переплетений и прикреплений. Природой создана такая сложность для того, чтобы можно было тонко регулировать форму хрусталика. Механизм неравномерной аккомодации, возможно, частично связан с тем, что эти волокна сложно и разнообразно прикреплены к хрусталику, чтобы менять его кривизну в «разных местах».

Но куда же уходят эти волокна и где крепятся с другой стороны? На сегодняшний день доказано, что прямого их соединения и крепления к цилиарной мышце нет. Тем не менее, они крепятся в области короны цилиарного тела к боковым поверхностям отростков цилиарного тела. Т.е., в принципе, они прикрепляются к цилиарному телу, но потом они свободно уходят в кортикальные слои стекловидного тела. Силового крепления к стекловидному телу не существует, поэтому стекловидное тело не может оказывать воздействие на хрусталик через волокна.

Итак, не установлено прямой анатомической связи между цилиарной мышцей и зонулярными волокнами. Но их натяжение или ослабление возможно опосредованно - через перемещение гиалохориоретинальной спайки в области зубчатой линии при экскурсиях хориодеи вследствие мышечных сокращений/расслаблений меридиональной мышцы Брюкке, имеющей с хориодеей непосредственную анатомическую связь. Надо сказать, что другие порции цилиарной мышцы (порция Иванова и порция Мюллера), хоть и не имеют связи с хориодеей, но имеют связь с мышцей Брюкке и их натяжение и ослабление, тем самым, влияет на мышцу Брюкке, что формирует то или иное общее мышечное усилие.

На следующем слайде вы видите, цилиарную мышцу взрослого человека (70 лет). Значительная часть цилиарной мышцы (красное окрашивание) замещена соединительной тканью (зеленое окрашивание). В норме у молодого человека такого не должно быть. Сейчас идут многочисленные споры о механизме пресбиопии: что-то происходит с хрусталиком или же слабеет с возрастом цилиарная мышца. Есть ученые, которые считают, что мышца осталась прежней, а все дело в хрусталике. Но на снимке видно, что мышца тоже не остается прежней и работать активно, так как в молодости, она уже не может.

Сейчас появились новые инструментальные возможности наблюдать, что происходит с глазом «вживую», появилась ультразвуковая биомикроскопия, OCT, другие технологии, позволяющие с разных сторон снимать объект и объединять его в одну картинку.

На ультразвуковом изображении видна форма мышцы (первая картинка слева в верхнем ряду) в момент аккомодации вблизь, а на ОСТ (первая картинка слева в нижнем ряду) в этот момент вы можете увидеть форму хрусталика. Соответственно на следующей картинке видна форма мышцы и ниже форма хрусталика при взгляде вдаль. Обратите внимание на следующую (третью слева) картинку: мышца расслаблена как при аккомодации вдаль, а форма хрусталика совсем другая, чем на соседней картинке слева. Шаймплюг фото показывает форму хрусталика глаза с пресбиопией в момент аккомодации вдаль – в центре имеется округление (выпуклость). Эта ситуация уже не соответствует теории Гельмгольца. Здесь дело в том, что жесткое и относительно большое ядро пресбиопичного глаза не дает возможности упругой капсуле сделать поверхность гладкой, как это бывает в молодости. Получается , что при взгляде вдаль или на средние расстояния (т.е. при расслаблении цилиарной мышцы) округление хрусталика в центральной зоне (из-за жесткого ядра) дает возможность пресбиопичному глазу дополнительные возможности для аккомодации на среднем расстоянии.

Остается один из главных вопросов – какая же теория ближе к истине, интракапсулярная, которая главную роль отводит самому хрусталику, или экстракапсулярная, которая считает, что хрусталик меняет форму, благодаря внешним силам. Очень известный американский ученый – исследователь аккомодации Адриан Глассер провел ключевой эксперимент, который позволил ему внести очень сильные аргументы в пользу интракапсулярной теории в противовес сторонникам экстракапсулярной теории, что вполне подтвердило гипотезу Гельмгольца.

Сейчас в научных исследованиях механизмов работы глаза часто используют различные математические и компьютерные модели его отдельных структурных элементов. Мы в нашем институте тоже заинтересовались разработкой такой модели, только наиболее полной, которая включала бы максимальное количество участников аккомодации.

Мы разработали такую виртуальную 3D модель глаза, основанную на методе конечных элементов, чтобы глаз был представлен как совокупность множества точек и узлов, которым предписана своя геометрия, анатомия, свои свойства. С помощью этой модели мы смогли показать, что экстраокулярные мышцы не могут уменьшить диаметр глаза при их сокращении, а только их увеличить при их несогласованной работе. При этом, в норме, это увеличение настолько мало, что не может существенно влиять на процесс аккомодации. В то же время модель показала, что потеря нормальной формы хрусталика при пресбиопии (из-за жесткого ядра и других нарушений физических свойств хрусталика) действительно приводит к тому, что механизм работы аккомодации в этой ситуации уже не может описываться теорией Гельмгольца. Это подтверждают Шаймпфлюг фотографии, которые вы видели выше.

Эта модель может помочь разобраться в вопросах, которые вызывают бурные споры среди ученых, такие как: Существует ли отрицательная аккомодация (дезаккомодация, аккомодация вдаль)? Последние работы профессора Тарутты Е.П. показывают, что отрицательная аккомодация существует, что мышца может дополнительно расслабляться, чтобы глаз увидел далеко расположенный предмет. Что такое покой аккомодации? Это важный вопрос для диагностики и лечения нарушений аккомодации. Каков механизм управления аккомодацией: баланс симпатических и парасимпатических влияний? Известно, что обычно при близорукости активируются симпатические влияния, а при высокой и патологической близорукости активируются парасимпатические влияния. И в этом вопросе предстоит еще разбираться ученым.

В заключение можно сказать, что на современном этапе старая «добрая» теория аккомодации по Гельмгольцу в целом подтверждается, хотя имеются ситуации, когда она не соответствует реальным клиническим фактам. Новые исследовательские технологии, в частности, технологи визуализации и моделирования, дают возможность прояснить неизвестные стороны аккомодационного механизма и открыть новые перспективы в диагностике нарушений аккомодации и их целенаправленной коррекции.