Τεχνικές της κβαντικής οπτικής θα μπορούσαν στο μέλλον να οδηγήσουν σε έναν νέο τρόπο αξιολόγησης της υγείας του αμφιβληστροειδούς. Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο χρησιμοποίησε μια ειδική μορφή δομημένου πολωμένου φωτός, ώστε να κάνει ευκολότερα ορατό ένα ελάχιστα γνωστό οπτικό φαινόμενο που δημιουργείται μέσα στο ανθρώπινο μάτι.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στα Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ένα σπάνιο οπτικό φαινόμενο
Το φαινόμενο είναι γνωστό ως «οι βούρτσες του Boehm» (Boehm’s brushes). Πρόκειται για αμυδρά, συμμετρικά μοτίβα με σχήμα που θυμίζει φιόγκο ή παπιγιόν και εμφανίζονται μερικές φορές στην περιφερειακή όραση, όταν πολωμένο φως σκεδάζεται σε δομές του αμφιβληστροειδούς.
Οι επιστήμονες θεωρούν εδώ και χρόνια ότι το φαινόμενο ίσως μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοδείκτης της υγείας του αμφιβληστροειδούς, καθώς άτομα με παθήσεις του ενδέχεται να δυσκολεύονται να το αντιληφθούν.
Ωστόσο, ακόμη και άνθρωποι με υγιή όραση συχνά δεν μπορούν να διακρίνουν εύκολα τις «βούρτσες του Boehm», γεγονός που μέχρι σήμερα περιόριζε την κλινική αξιοποίησή τους.
Δομημένο φως από την κβαντική οπτική
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές αξιοποίησαν το λεγόμενο δομημένο φως (structured light), μια εξελιγμένη μορφή πολωμένου φωτός που έχει αναπτυχθεί για εφαρμογές της κβαντικής οπτικής και χρησιμοποιείται ήδη στη μικροσκοπία και στις μετρήσεις υψηλής ακρίβειας.
Σε αντίθεση με το συμβατικό πολωμένο φως, το δομημένο φως διαθέτει ειδικά σχεδιασμένο μοτίβο πόλωσης, το οποίο ταιριάζει καλύτερα με τη συμμετρία των δομών του αμφιβληστροειδούς.
Όταν το φως αυτό έφτανε στον αμφιβληστροειδή, οι «βούρτσες του Boehm» εμφανίζονταν μεγαλύτερες, φωτεινότερες και με πιο σύνθετη μορφή.
«Το δομημένο φως μετέτρεψε τα συνήθως αμυδρά, δίλοβα μοτίβα σε φωτεινότερα και ευκολότερα ορατά σχήματα, με μεταβλητό αριθμό λοβών. Τα πιο σύνθετα αυτά μοτίβα μάς δίνουν περισσότερους τρόπους να αξιολογήσουμε τόσο την αντίληψη των ασθενών όσο και, ενδεχομένως, την κατάσταση του αμφιβληστροειδούς τους», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Ντούσαν Σάρενατς.
Πώς πραγματοποιήθηκε η δοκιμή
Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στη Σχολή Οπτομετρίας του Πανεπιστημίου του Γουότερλου.
Οι συμμετέχοντες παρατηρούσαν το δομημένο φως μέσω μιας διάταξης παρόμοιας με εκείνη μιας κλασικής οφθαλμολογικής εξέτασης και στη συνέχεια περιέγραφαν τι έβλεπαν.
Μετά από κάθε απάντηση, το σύστημα προσαρμοζόταν αυτόματα, αυξάνοντας ή μειώνοντας την αντίθεση της εικόνας, μέχρι να προσδιορίσει το ελάχιστο επίπεδο στο οποίο κάθε άτομο μπορούσε να αντιληφθεί το φαινόμενο.
«Αντί να ρωτάμε απλώς αν οι συμμετέχοντες έβλεπαν τις “βούρτσες του Boehm”, μετρήσαμε πόσους λοβούς διέκριναν, ποια αντίθεση χρειαζόταν για να τις εντοπίσουν και σε ποιο σημείο του οπτικού τους πεδίου εμφανίζονταν», εξήγησε ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, Ντμίτρι Πούσιν.
Τα πρώτα αποτελέσματα
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι εθελοντές με υγιή μάτια αντιλαμβάνονταν ευκολότερα τα μοτίβα όσο αυτά εμφανίζονταν πιο μακριά από το κέντρο της όρασής τους. Το εύρημα αυτό συμφωνεί με όσα αναμένονται για έναν φυσιολογικό αμφιβληστροειδή και μπορεί να αποτελέσει σημείο αναφοράς για μελλοντικές συγκρίσεις.
Το επόμενο βήμα
Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει πλέον να δοκιμάσει τη μέθοδο σε άτομα με παθήσεις του αμφιβληστροειδούς, όπως η εκφύλιση της ωχράς κηλίδας.
Στόχος είναι να διαπιστωθεί εάν οι περιοχές του αμφιβληστροειδούς που έχουν υποστεί βλάβη μεταβάλλουν τον τρόπο με τον οποίο οι ασθενείς αντιλαμβάνονται τα χαρακτηριστικά αυτά φωτεινά μοτίβα, ανοίγοντας τον δρόμο για μια νέα, μη επεμβατική διαγνωστική εξέταση της όρασης.
