Odruch źreniczny na światło

Źrenica mątwy w kształcie litery W rozszerza się, gdy światła są wyłączone

Odruch źrenicowy ( PLR ) lub odruch fotoźrenicowy to odruch , który kontroluje średnicę źrenicy w odpowiedzi na intensywność ( luminancję ) światła padającego na komórki zwojowe siatkówki w tylnej części oka , wspomagając w ten sposób w adaptacji widzenia do różnych poziomów jasności/ciemności. Większe natężenie światła powoduje zwężenie źrenicy ( zwężenie źrenic). ; wpuszczając w ten sposób mniej światła), podczas gdy niższe natężenie światła powoduje rozszerzenie źrenicy ( mydriasis , rozszerzenie; w ten sposób wpuszcza więcej światła). W ten sposób odruch źreniczny reguluje intensywność światła wpadającego do oka. Światło padające na jedno oko spowoduje zwężenie obu źrenic.

Terminologia

Źrenica to ciemny okrągły otwór w środku tęczówki , przez który światło wpada do oka. Analogicznie do aparatu fotograficznego, źrenica odpowiada aperturze , podczas gdy tęczówka odpowiada przysłonie . Pomocne może być rozważenie odruchu źrenicowego jako odruchu tęczówki , ponieważ mięśnie zwieracza i rozszerzacza tęczówki reagują na światło otoczenia. Podczas gdy źrenica jest pasywnym otworem utworzonym przez aktywną tęczówkę. Odruch źrenicowy jest równoznaczny z reakcją źrenic, którą może być zwężenie lub rozszerzenie źrenic. Odruch źreniczny jest koncepcyjnie powiązany ze stroną (lewą lub prawą) reagującej źrenicy, a nie ze stroną, z której pochodzi stymulacja światłem. Odruch lewej źrenicy odnosi się do reakcji lewej źrenicy na światło, niezależnie od tego, które oko jest wystawione na źródło światła. Odruch prawej źrenicy oznacza reakcję prawej źrenicy, niezależnie od tego, czy światło pada na lewe oko, prawe oko czy oboje oczu. Kiedy światło pada tylko na jedno oko, a na drugie nie, to normalne, że obie źrenice jednocześnie się zwężają. Warunki bezpośrednie i konsensualne odnosi się do strony, z której pochodzi źródło światła, w stosunku do strony reagującej źrenicy. Bezpośredni odruch źreniczny to reakcja źrenicy na światło wpadające do oka po tej samej stronie (to samo). Konsensualny odruch źreniczny to reakcja źrenicy na światło wpadające do przeciwległego (przeciwnego) oka. Tak więc istnieją cztery typy odruchów źrenicowych na światło, oparte na tej terminologii absolutnej lateralizacji (lewej kontra prawej) i względnej lateralizacji (ta sama strona kontra przeciwna strona, ipsilateralna kontra kontralateralna, bezpośrednia kontra konsensualna):

1. Lewy bezpośredni odruch źreniczny to reakcja lewej źrenicy na światło wpadające do lewego oka, oka po tej samej stronie.
2. Lewy konsensualny odruch źreniczny jest pośrednią reakcją lewej źrenicy na światło wpadające do prawego oka, drugiego oka.
3. Prawy bezpośredni odruch źreniczny to reakcja prawej źrenicy na światło wpadające do prawego oka, oka po tej samej stronie.
4. Prawy konsensualny odruch źreniczny jest pośrednią reakcją prawej źrenicy na światło wpadające do lewego oka, drugiego oka.

Anatomia ścieżki nerwowej

Ścieżka nerwowa odruchu źrenicznego światła po każdej stronie ma doprowadzającą kończynę i dwie odprowadzające kończyny. Kończyna doprowadzająca ma włókna nerwowe biegnące w obrębie nerwu wzrokowego ( CN II ). Każda kończyna odprowadzająca ma włókna nerwowe biegnące wzdłuż nerwu okoruchowego ( CN III ). Kończyna doprowadzająca przenosi bodźce czuciowe. Anatomicznie kończyna doprowadzająca składa się z siatkówki, nerwu wzrokowego i jądra pretektalnego w śródmózgowiu, na poziomie wzgórka górnego. Komórki zwojowe siatkówki projektują włókna przez nerw wzrokowy do ipsilateralnego jądra pretektalnego. Kończyna odprowadzająca jest wyjściem motorycznym źrenicy z jądra pretektalnego do mięśnia zwieracza rzęskowego tęczówki. Jądro pretektalne rzutuje skrzyżowane i nieskrzyżowane włókna do ipsilateralnych i kontralateralnych jąder Edingera-Westphala , które również znajdują się w śródmózgowiu. Każde jądro Edingera-Westphala powoduje powstanie przedzwojowych włókien przywspółczulnych, które wychodzą z CN III i tworzą synapsę z zazwojowymi neuronami przywspółczulnymi w zwoju rzęskowym. Włókna nerwowe pozazwojowe opuszczają zwój rzęskowy, aby unerwić zwieracz rzęskowy. Każda kończyna doprowadzająca ma dwie kończyny odprowadzające, jedną ipsilateralną i jedną przeciwstronną. Kończyna odprowadzająca po tej samej stronie przekazuje sygnały nerwowe dla bezpośredniego odruchu świetlnego źrenicy po tej samej stronie. Kontralateralna kończyna odprowadzająca powoduje konsensualny odruch świetlny przeciwnej źrenicy.

Rodzaje neuronów

Nerw wzrokowy , a dokładniej światłoczułe komórki zwojowe w przewodzie siatkówkowo-podwzgórzowym , odpowiada za doprowadzającą gałąź odruchu źrenicznego; wyczuwa nadchodzące światło. Nerw okoruchowy jest odpowiedzialny za odprowadzającą kończynę odruchu źrenicznego; napędza mięśnie tęczówki, które zwężają źrenicę.

Ścieżki w zwoju rzęskowym .

 przywspółczulny;

 Współczujący;

 Sensoryczny

1. Siatkówka: Szlak odruchu źrenicznego zaczyna się od światłoczułych komórek zwojowych siatkówki , które przekazują informacje przez nerw wzrokowy , którego najbardziej obwodową, dystalną częścią jest tarcza nerwu wzrokowego . Niektóre aksony nerwu wzrokowego łączą się z jądrem pretektalnym górnego śródmózgowia zamiast z komórkami jądra kolankowatego bocznego (które wystają do pierwotnej kory wzrokowej ). Te wewnętrzne światłoczułe komórki zwojowe są również określane jako melanopsyna -zawierające komórki i wpływają na rytmy okołodobowe oraz odruch źrenic na światło.
2. Jądra pretektalne: Z ciał komórek neuronalnych w niektórych jądrach pretektalnych aksony łączą się z neuronami w jądrze Edingera-Westphala . Te neurony to komórki przedzwojowe z aksonami, które biegną w nerwach okoruchowych do zwojów rzęskowych.
3. Jądra Edingera-Westphala: przywspółczulne aksony neuronalne w synapsie nerwu okoruchowego na neuronach zwoju rzęskowego .
4. Zwoje rzęskowe: Krótkie pozazwojowe nerwy rzęskowe opuszczają zwój rzęskowy, aby unerwić mięsień zwieracza tęczówki .

Schematyczny

Odnosząc się do schematu szlaków nerwowych, cały układ odruchów źrenicznych na światło można zwizualizować jako składający się z ośmiu segmentów neuronowych, ponumerowanych od 1 do 8. Segmenty o numerach nieparzystych 1, 3, 5 i 7 znajdują się po lewej stronie. Segmenty o numerach parzystych 2, 4, 6 i 8 znajdują się po prawej stronie. Segmenty 1 i 2 obejmują zarówno siatkówkę, jak i nerw wzrokowy (nerw czaszkowy nr 2). Segmenty 3 i 4 to włókna nerwowe, które przechodzą od jądra pretektalnego po jednej stronie do jądra Edingera-Westphala po przeciwnej stronie. Segmenty 5 i 6 to włókna, które łączą jądro pretektalne po jednej stronie z jądrem Edingera-Westphala po tej samej stronie. Segmenty 3, 4, 5 i 6 znajdują się w zwartym obszarze śródmózgowia. Segmenty 7 i 8 zawierają włókna przywspółczulne, które biegną od jądra Edingera-Westphala, przez zwój rzęskowy, wzdłuż nerwu okoruchowego (nerw czaszkowy nr 3), do zwieracza rzęskowego, struktury mięśniowej w tęczówce.

Schemat ideowy szlaku nerwowego odruchu światła źrenicy

• Lewy bezpośredni odruch świetlny obejmuje segmenty nerwowe 1, 5 i 7. Segment 1 to kończyna doprowadzająca, która obejmuje siatkówkę i nerw wzrokowy. Segmenty 5 i 7 tworzą kończynę odprowadzającą.
• Lewy konsensualny odruch świetlny obejmuje segmenty nerwowe 2, 4 i 7. Segment 2 to kończyna doprowadzająca. Segmenty 4 i 7 tworzą kończynę odprowadzającą.
• Prawy bezpośredni odruch świetlny obejmuje segmenty nerwowe 2, 6 i 8. Segment 2 to kończyna doprowadzająca. Segmenty 6 i 8 tworzą kończynę odprowadzającą.
• Prawy konsensualny odruch świetlny obejmuje segmenty nerwowe 1, 3 i 8. Segment 1 to kończyna doprowadzająca. Segmenty 3 i 8 tworzą kończynę odprowadzającą.

Diagram może pomóc w zlokalizowaniu zmiany w obrębie układu odruchu źrenicznego na drodze eliminacji, z wykorzystaniem wyników badań odruchu światła uzyskanych w badaniu klinicznym.

Znaczenie kliniczne

Medyczna latarka halogenowa używana do obserwacji odruchu źrenicy na światło.

Odruch źreniczny na światło stanowi przydatne narzędzie diagnostyczne do testowania integralności funkcji czuciowych i motorycznych oka. Lekarze ratunkowi rutynowo badają odruch źrenic na światło, aby ocenić pnia mózgu . Nieprawidłowy odruch źreniczny można znaleźć w przypadku uszkodzenia nerwu wzrokowego, uszkodzenia nerwu okoruchowego, uszkodzenia pnia mózgu (w tym śmierci pnia mózgu ) i leków depresyjnych, takich jak barbiturany . Przykłady podano poniżej:

• nerwu wzrokowego po lewej stronie (np. przecięcie lewego nerwu wzrokowego, CN II, gdzieś pomiędzy siatkówką a skrzyżowaniem nerwów wzrokowych , a tym samym uszkodzenie lewej kończyny doprowadzającej, pozostawiając nienaruszoną resztę drogi nerwowej odruchu źrenicznego światła po obu stronach) będzie miało następujące Wyniki kliniczne:
  • Utracony jest lewy odruch bezpośredni. Kiedy lewe oko jest stymulowane światłem, żadne źrenice nie zwężają się. Sygnały aferentne z lewego oka nie mogą przejść przez przecięty lewy nerw wzrokowy, aby dotrzeć do nienaruszonej kończyny eferentnej po lewej stronie.
  • Właściwy odruch konsensualny zostaje utracony. Kiedy lewe oko jest stymulowane światłem, sygnały doprowadzające z lewego oka nie mogą przejść przez przecięty lewy nerw wzrokowy, aby dotrzeć do nienaruszonej kończyny odprowadzającej po prawej stronie.
  • Prawy odruch bezpośredni jest nienaruszony. Bezpośredni odruch świetlny prawej źrenicy obejmuje prawy nerw wzrokowy i prawy nerw okoruchowy, które są nienaruszone.
  • Lewy odruch konsensualny jest nienaruszony. Konsensualny odruch świetlny lewej źrenicy obejmuje prawy nerw wzrokowy i lewy nerw okoruchowy, które są nieuszkodzone.
• nerwu okoruchowego po lewej stronie (np. przecięcie lewego nerwu okoruchowego, CN III, a tym samym uszkodzenie lewej kończyny odprowadzającej) będzie miało następujące objawy kliniczne:
  • Utracony jest lewy odruch bezpośredni. Kiedy lewe oko jest stymulowane światłem, lewa źrenica nie zwęża się, ponieważ sygnały odprowadzające nie mogą przejść ze śródmózgowia przez lewy CN III do lewego zwieracza źrenicy.
  • Właściwy odruch konsensualny jest nienaruszony. Kiedy lewe oko jest stymulowane światłem, prawa źrenica zwęża się, ponieważ kończyna doprowadzająca po lewej i kończyna odprowadzająca po prawej stronie są nienaruszone.
  • Prawy odruch bezpośredni jest nienaruszony. Kiedy światło pada na prawe oko, prawa źrenica zwęża się. Odruch bezpośredni prawej źrenicy jest nienaruszony. Prawa kończyna doprowadzająca, prawa CN II i prawa kończyna odprowadzająca, prawa CN III, są nienaruszone.
  • Utracono lewy odruch konsensualny. Kiedy prawe oko jest stymulowane światłem, lewa źrenica nie zwęża się świadomie. Prawa kończyna doprowadzająca jest nienaruszona, ale lewa kończyna odprowadzająca, lewa CN III, jest uszkodzona.

Przykład lokalizacji uszkodzenia

Na przykład u osoby z nieprawidłowym odruchem bezpośrednim z lewej strony i nieprawidłowym odruchem konsensualnym z prawej strony (z prawidłowym odruchem konsensualnym z lewej strony i normalnym odruchem bezpośrednim z prawej strony), który w badaniu fizykalnym wytworzyłby lewą źrenicę Marcusa Gunna lub tak zwaną wadę lewej aferentnej źrenicy. Umiejscowienie zmiany można wywnioskować w następujący sposób:

1. Lewy odruch konsensualny jest normalny, dlatego segmenty 2, 4 i 7 są normalne. Zmiana nie jest zlokalizowana w żadnym z tych segmentów.
2. Prawy odruch bezpośredni jest normalny, dlatego segmenty 2, 6 i 8 są normalne. W połączeniu z wcześniejszymi normalnymi segmenty 2, 4, 6, 7 i 8 są normalne.
3. Pozostałe segmenty, w których może być zlokalizowana zmiana, to segmenty 1, 3 i 5. Możliwe kombinacje i permutacje to: (a) tylko segment 1, (b) tylko segment 3, (c) tylko segment 5, (d) kombinacja segmentów 1 i 3, (e) połączenie segmentów 1 i 5, (f) połączenie segmentów 3 i 5 oraz (g) połączenie segmentów 1, 3 i 5.
4. Opcje (b) i (c) są eliminowane, ponieważ izolowana zmiana w samym segmencie 3 lub w samym segmencie 5 nie może powodować przedmiotowych zaburzeń odruchu światła.
5. Pojedyncza zmiana w dowolnym miejscu wzdłuż segmentu 1, lewej kończyny doprowadzającej, która obejmuje lewą siatkówkę, lewy nerw wzrokowy i lewe jądro przedektalne, może powodować obserwowane nieprawidłowości odruchu światła. Przykłady patologii segmentu 1 obejmują zapalenie lewego nerwu wzrokowego (zapalenie lub infekcję lewego nerwu wzrokowego), odwarstwienie lewej siatkówki i izolowany mały udar obejmujący tylko lewe jądro przedczołowe. W związku z tym możliwe są warianty (a), (d), (e), (f) i (g).
6. Połączona zmiana w segmentach 3 i 5 jako przyczyna wady jest bardzo mało prawdopodobna. Mikroskopowo precyzyjne uderzenia w śródmózgowiu, obejmujące lewe jądro pretektalne, obustronne jądra Edingera-Westphala i łączące je włókna, mogłyby teoretycznie dać taki wynik. Ponadto segment 4 ma tę samą przestrzeń anatomiczną w śródmózgowiu, co segment 3, dlatego segment 4 prawdopodobnie zostanie uszkodzony, jeśli segment 3 zostanie uszkodzony. W tym ustawieniu jest bardzo mało prawdopodobne, aby zachowany został odruch lewego konsensusu, który wymaga nienaruszonego segmentu 4. Dlatego opcje (d), (f) i (g), które wszystkie obejmują segment 3, są eliminowane. Pozostałe możliwe opcje to (a) i (e).
7. Na podstawie powyższego rozumowania zmiana musi obejmować segment 1. Uszkodzenie segmentu 5 może towarzyszyć uszkodzeniu segmentu 1, ale w tym przypadku nie jest konieczne do uzyskania nieprawidłowych wyników odruchu na światło. Opcja (e) obejmuje połączone uszkodzenie segmentów 1 i 5. Stwardnienie rozsiane, które często atakuje jednocześnie wiele miejsc neurologicznych, może potencjalnie spowodować tę kombinację uszkodzeń. Według wszelkiego prawdopodobieństwa rozwiązaniem jest opcja (a). Neuroobrazowanie, takie jak skan MRI, byłoby przydatne do potwierdzenia wyników klinicznych.

Wpływy poznawcze

Reakcja źrenic na światło nie jest czysto odruchowa, ale jest modulowana przez czynniki poznawcze, takie jak uwaga , świadomość i sposób interpretacji bodźców wzrokowych. Na przykład, jeśli jasny bodziec jest prezentowany do jednego oka, a ciemny bodziec do drugiego oka, percepcja zmienia się między obojgiem oczu (tj. Rywalizacja obuoczna ): Czasami postrzegany jest ciemny bodziec, czasami jasny bodziec, ale nigdy oba jednocześnie. Za pomocą tej techniki wykazano, że źrenica jest mniejsza, gdy jasny bodziec dominuje nad świadomością, w porównaniu do sytuacji, gdy ciemny bodziec dominuje nad świadomością. To pokazuje, że odruch źrenicy na światło jest modulowany przez świadomość wzrokową. Podobnie wykazano, że źrenica zwęża się, gdy ukradkiem (tj. bez patrzenia) zwracasz uwagę na jasny bodziec, w porównaniu z ciemnym bodźcem, nawet jeśli bodziec wzrokowy jest identyczny. Co więcej, wielkość odruchu źrenicy na światło po rozpraszającej sondzie jest silnie skorelowana ze stopniem, w jakim sonda przyciąga uwagę wzrokową i przeszkadza w wykonywaniu zadania. To pokazuje, że odruch źreniczny na światło jest modulowany przez uwagę wzrokową i zmienność uwagi wzrokowej próba po próbie. Wreszcie, obraz, który jest subiektywnie postrzegany jako jasny (np. zdjęcie słońca), wywołuje silniejsze zwężenie źrenic niż obraz, który jest postrzegany jako mniej jasny (np. zdjęcie sceny w pomieszczeniu), nawet jeśli obiektywna jasność obu obrazy są równe. To pokazuje, że odruch źrenic na światło jest modulowany przez subiektywną (w przeciwieństwie do obiektywnej) jasność.

Model matematyczny

Odruch źreniczny na światło jest modelowany jako oparte na fizjologii nieliniowe równanie różniczkowe opóźnienia, które opisuje zmiany średnicy źrenicy w funkcji oświetlenia otoczenia:

${\ Displaystyle {\ rozpocząć {wyrównane} M (D) {} & = \ tanh ^ {- 1} \ lewo ({\ Frac {D-4.9} {3}} \ prawej) \\ {\ Frac {\mathrm {d} M} {\ operatorname {d} D}} {\ frac {\ operatorname {d} D} {\ operatorname {d} t}} + 2,3026 \ tanh ^ {-1} \ lewo ({ \frac {D-4.9}{3}}\right)&=5.2-0.45\ln \left({\frac {\Phi [t-\tau ]}{4,8118\times 10^{-10}}}\ po prawej)\end{wyrównane}}}$

gdzie jest średnicą źrenicy mierzoną w milimetrach i $jest$$}$ światła docierającym do siatkówki w czasie , ${\ Displaystyle \ Phi (t- \$ ) $2$ można opisać jako oka w lumenach / mm ^- krotność powierzchni źrenicy w mm ² . ${\ Displaystyle \ tau}$ jest opóźnieniem źrenicy, opóźnieniem czasowym między momentem, w którym impuls światła dociera do siatkówki, a początkiem reakcji tęczówki z powodu transmisji nerwowej, pobudzenia nerwowo-mięśniowego i opóźnień aktywacji. ${\ Displaystyle \ operatorname {d} M}$ , $\ displaystyle \ operatorname {d} re}$ i ${\ displaystyle \ operatorname {d} t}$ są pochodne dla funkcji ${\ displaystyle M}$ , średnica źrenicy $displaystyle$ czas $t}$ .

Ponieważ prędkość zwężania źrenic jest około 3 razy większa niż prędkość (ponownego) rozszerzania, w numerycznej symulacji solwera należy zastosować różne rozmiary kroków:

${\ Displaystyle {\ rozpocząć {wyrównane} \ operatorname {d} t_ {c} & = {\ Frac {T_ {c} - T_{p}}{S}}\\\mathrm {d} t_{d}&={\frac {T_{c}-T_{p}}{3S}}\end{wyrównane}}}$

gdzie ${\ Displaystyle \ operatorname {d} t_ {c}}$ re $\ Displaystyle \ operatorname {d} t_ {d}}$ są odpowiednio re $\ Displaystyle \ operatorname {d} t}$ dla zwężenie i rozszerzenie mierzone w milisekundach i to odpowiednio obecny i poprzedni czas symulacji (czas od rozpoczęcia symulacji) mierzony w milisekundach, T $T_$$c}$$} styl wyświetlania S}$ jest stałą, która wpływa na prędkość skurczu/rozszerzenia i różni się u poszczególnych osób. Im wyższa wartość, tym mniejszy krok czasowy użyty w symulacji, a co za tym idzie, mniejsza prędkość zwężania / rozszerzania $źrenicy$

Aby poprawić realizm uzyskanych symulacji, efekt hippusa można przybliżyć, dodając małe przypadkowe zmiany światła otoczenia (w zakresie 0,05–0,3 Hz).

Zobacz też

• Uczeń
• Odpowiedź źrenicy
• Lampa szczelinowa

Linki zewnętrzne

• Animacja odruchu źrenicznego światła
• Reflex,+Pupillary w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• Symulator badania źrenic , demonstrujący zmiany w reakcjach źrenic na różne uszkodzenia nerwów.