Badania procesu widzenia dwufotonowego jako pomoc w rozwoju diagnostyki chorób oczu

Fot. Michał Łepecki

Celem prowadzonych badań jest opisanie nowego rodzaju widzenia opartego o nieliniowy proces optyczny zachodzący w żywej tkance ludzkiego oka – absorpcję dwufotonową w fotoreceptorach. Widzenie dwufotonowe pozwala zobaczyć wiązki laserowe o krótkich impulsach z zakresu bliskiej podczerwieni. Są one postrzegane w taki sposób, jakby miały kolor odpowiadający w przybliżeniu połowie długości swojej fali. Wyjaśnienie mechanizmu zaobserwowanego zjawiska w oparciu o wyniki badań czterech zespołów badawczych o różnych obszarach kompetencji przedstawiono w pracy pt. „Human infrared vision is triggered by two-photon chromophore isomerization”[1]. Niniejszy projekt ma na celu pogłębioną charakterystykę różnych aspektów dwufotonowego widzenia w oparciu o badania psychofizyczne progów czułości, czyli minimalnej mocy powodującej wrażenie wzrokowe.

Zaproponowane badania widzenia dwufotonowego poszerzą wiedzę o cyklu widzenia oraz o jego przebiegu, kiedy zostanie on zainicjowany przez akt absorpcji dwufotonowej. Zaobserwowane różnice w porównaniu do widzenia jednofotonowego pozwolą wskazać na potencjalne zastosowania kliniczne. Jest wiele chorób zaburzających proces adaptacji do ciemności np. niedobór witaminy A czy choroba Stargardta. Adaptacja do ciemności pogarsza się również z wiekiem. Badanie progu widzenia dwufotonowego lub przebiegu adaptacji do ciemności z jego wykorzystaniem może okazać się wygodną i użyteczną metodą diagnostyczną wczesnych zmian w cyklu widzenia.

Zaplanowane eksperymenty z wiązkami o kontrolowanej długości impulsu pozwolą na lepsze poznanie oddziaływania krótkoimpulsowych wiązek laserowych z żywym okiem. Wyniki mają istotne znaczenie w obliczu rozwoju metod obrazowania oka w oparciu o procesy nieliniowe. W ostatnim czasie istnieje potrzeba wynalezienia metod obrazowania, które dostarczą informacje o funkcjonowaniu oka wraz z informacjami o budowie anatomicznej i uważa się, że obrazowanie w oparciu o procesy nieliniowe może dostarczyć tych brakujących danych funkcjonalnych. W tym kontekście zachodząca w dwufotonowym widzeniu interakcja krótko-impulsowej wiązki laserowej z pigmentami wzrokowymi dająca informacje funkcjonalne jest niezwykle interesująca i rozwojowa.

Fot. Michał Łepecki

Super-rozdzielcza mikroperymetria próbkująca pojedyncze czopki jest narzędziem poszerzającym granice naszej wiedzy o mechanizmach postrzegania świata. Widzenie oparte o efekt nieliniowy ma potencjalnie dwie zalety ułatwiające tego typu zastosowania: znany z obrazowania efekt ograniczenia przestrzennego obszaru stymulacji do ogniska wiązki oraz dużo mniejsze aberracje chromatyczne (gdyż wiązka stymulująca nie różni się mocno w długości fali od obrazującej). Zaproponowane badania ostrości widzenia dwufotonowego mają na celu weryfikację użyteczności widzenia dwufotonowego do precyzyjnej mikroperymetrii.

dr inż. Katarzyna Komar

Fot. Michał Łepecki

Pracuje w Instytucie Fizyki UMK w Toruniu oraz w Bałtyckim Instytucie Technologicznym w Gdyni. Zajmuje się widzeniem dwufotonowym, czyli postrzeganiem impulsowych podczerwonych wiązek laserowych jako widzialnych w kolorze odpowiadającym połowie długości ich fali. Efekt zachodzi dzięki absorpcji dwufotonowej w pigmentach wzrokowych. Percepcja światła w oparciu o nieliniowe zjawisko optyczne otwiera pole do opracowania nowych metod badania mechanizmu widzenia.

Data publikacji: 18.11.2019