用一项诊断眼病的突破性技术来评估光感受器是否正常工作
没有功能的感光器能像相机传感器上的死像素一样被检测到吗?到目前为止，这还不可能实现，但一项新技术将允许对视网膜的生理状态进行快速和无创的评估。这可能是眼科疾病治疗的一个真正突破。
长期以来，电视网膜造影(ERG)是评估视网膜功能生理状态的唯一先进方法。近年来，一种叫做光视网膜造影(ORG)的新技术已经发展起来。在这种技术的一种变体中，光学相干断层扫描(OCT)，视网膜光感受器的生理反应可见光用光程长度在纳米范围内的变化来测量。
到目前为止，研究视网膜ORG对闪烁光刺激的反应的能力是有限的。然而，国际翻译眼睛研究中心(ICTER)的研究人员已经开发了时空光学相干断层摄影(stock - t)方法，这是他们首创的全场OCT的一种变体，用于记录视网膜闪烁光视网膜图。
该研究由ICTER的Slawomir Tomczewski博士、Piotr Wegrzyn博士、David Borycki博士、egidijuus Auksorius博士、Maciej Wojtkowski教授和Andrea Curatolo博士进行，研究结果已发表在该杂志上生物医学光学表达．
如何研究光感受器的电信号
眼睛的电生理检查(ERG)包括一组视网膜产生的光诱导功能电流变化的记录，视网膜是眼睛负责接受视觉刺激的部分。这些电流被传输到大脑皮层的视觉区域，然后传输到动眼肌。这些视网膜电流的研究对眼科疾病的诊断特别有意义。视网膜最重要的组成部分是光敏的光感受器细胞，它们是经过修饰的神经元，叫做视锥细胞和视杆细胞。人类视网膜包含大约600万个视锥细胞和1亿个视杆细胞。
视杆负责黑白视觉。视网膜的外围部分最多，中央中央凹无。它们含有丰富的对光反应蛋白视紫红质，其生化转化负责启动视力。另一方面，视锥细胞主要位于视网膜的中央部分，负责颜色视觉。它们含有对蓝、绿、红三原色敏感的色素。视锥细胞主要分布在黄斑处，也负责视敏度。
评估光感受器的质量至关重要，因为它们的功能障碍与各种眼病有关，有些甚至会导致失明。ERG是最常见的电生理检查，记录光刺激影响下眼球产生的功能电势。测试本身包括在眼睛上放置一个隐形眼镜形式的电极或浸透导电剂(DTL电极)的尼龙线，并从发出红光的灯发出光脉冲。光刺激包括短时闪光(1-3毫秒)、双闪光或闪烁闪光(ERG闪光);还有一个棋盘格图案的明亮和黑暗的正方形。一个特殊的装置读取这些脉冲产生的电压值。
光感受器是死像素
不幸的是，ERG测试不能检测到视网膜上的光暴露导致的快速构象变化和光感受器收缩，从而传播视觉过程。然而，这些快速的物理变化很可能是由光转导过程的第一步引起的，通过ORG的光学研究可以获得，ORG测量光感受器的光诱导光信号。
测量视网膜对闪烁刺激的反应已被证明有助于分析视网膜对光的适应能力以及黄斑和周边之间临界闪烁频率(CFF)的差异。到目前为止，文献中报道了有限数量的ORG使用闪烁的研究。其中，ORG的一项研究测量了光感受器对单一低频率(5 Hz)的周期性刺激的响应，而最近的两项ORG研究分别测量了1到6.6 Hz之间的暗适应光感受器响应，或1到50 Hz之间的内丛状层的缓慢响应。到目前为止，还无法测量视网膜ORG在10赫兹以上频率下的快速反应。
ICTER的科学家们让志愿者的眼睛预先适应一分钟的强光，然后用恒定频率闪烁的可见光刺激视网膜。因此，他们能够记录视网膜ORG在高达30赫兹频率下的反应。该协议使得在响应比以往报道的更高闪烁频率的视觉信号时，可以确定光感受器的光学厚度在几纳米量级上的变化。这种先进的技术能够测定视网膜光感受器在时间尺度和频率上的空间和时间响应，这些响应与光转导过程的第一步相关，而光转导过程是视觉的重要引擎。
在频率高达30Hz的光刺激下，第一次可以在健康的人类视网膜上观察到光感受器的微小收缩和扩张，并且这些收缩和扩张可以在视网膜的不同区域被绘制出来。这一壮举以前从未有人取得过。ICTER眼科护理实验室图像导向装置负责人Andrea Curatolo博士说:“如果没有ICTER科学家之前的研究和他们对sto - t技术的开发，这也不可能实现，该技术具有细腻的亚纳米位移灵敏度、高相位稳定性和令人印象深刻的体积采集速度，只有几毫秒。”
ICTER研究人员已经表明，在光适应眼睛中，光感受器光程长度调制振幅对不同闪烁频率的响应在统计上有显著差异，光适应眼睛比暗适应眼睛具有更好的信噪比。这些结果强调了对视网膜CFF变化进行更客观研究的前景，这可能使视网膜变性和其他光感受器异常的早期发现成为可能。
ICTER的科学家团队已经计划开展进一步的研究工作，以促进对通过stoct观察到的光感受器行为的生物学和医学意义的理解，预期对基础视觉科学和早期视力障碍的新型生物标志物的发展有进一步的了解。
