الکترواکولوگرام (EOG) یک آزمایش الکتروفیزیولوژیک است که پتانسیل ساکن (standing potential) موجود در چشم را با استفاده از الکترودهای پوستی در گوشه خارجی چشم ثبت میکند. این پتانسیل ساکن در قرنیه مثبت و در قطب خلفی (سمت غشای بروخ) منفی است و در چشم سالم اختلاف پتانسیل حدود ۶ میلیولت ایجاد میشود. دامنه سیگنال ثبتشده در آزمایش معمولاً حدود ۲۵۰ تا ۱۰۰۰ میکروولت است.
پتانسیل ساکن EOG به طور غیرمستقیم پتانسیل ترانس اپیتلیال (TEP) اپیتلیوم رنگدانهدار شبکیه (RPE) را منعکس میکند. این اختلاف پتانسیل که در پاسخ به تحریک نوری تغییر میکند، به صورت سری زمانی ثبت میشود و با محاسبه نسبت حداقل تاریکی (dark trough) به حداکثر روشنایی (light peak)، عملکرد RPE ارزیابی میشود.
EOG اولین بار در سال ۱۹۵۱ توسط اروین مارگ (Erwin Marg) توصیف و نامگذاری شد. در سال ۱۹۶۲، جفری آردن (Geoffrey Arden) کاربرد بالینی نسبت آردن (Arden ratio) را گزارش کرد و این آزمایش به عنوان یک تست تشخیصی برای بیماریهای فوندوس چشم رایج شد. در حال حاضر، ISCEV (انجمن بینالمللی الکتروفیزیولوژی بالینی بینایی) استانداردهای معیار را تعیین کرده و آخرین نسخه آن در سال ۲۰۱۷ منتشر شده است.
EOG برخلاف الکترورتینوگرام (ERG) که عملکرد گیرندههای نوری و سلولهای دوقطبی را ارزیابی میکند، عمدتاً یکپارچگی عملکردی RPE را منعکس میکند. بنابراین در بیماریهایی که ERG طبیعی است اما EOG به طور انتخابی غیرطبیعی است، برای تشخیص مفید است. این آزمایش حدود یک ساعت طول میکشد، بنابراین فراوانی انجام آن در عمل بالینی عمومی محدود است.
الکترورتینوگرام عمدتاً عملکرد گیرندههای نوری (مخروطی و استوانهای) و سلولهای دوقطبی و سایر سلولهای عصبی شبکیه را ارزیابی میکند. EOG یکپارچگی عملکردی RPE (اپیتلیوم رنگدانهدار شبکیه) را منعکس میکند. در دیستروفی ماکولار زردهای Best، ERG طبیعی است اما EOG غیرطبیعی است، بنابراین ترکیب این دو آزمایش برای تشخیص مفید است.
خود EOG علامت ذهنی ندارد. در بیماریهای شبکیه و RPE که ناهنجاری EOG نشان میدهند، علائم زیر مشاهده میشود.
نسبت Arden (نسبت L/D: حداکثر روشنایی تقسیم بر حداقل تاریکی) که از آزمایش EOG به دست میآید، شاخص اصلی ارزیابی است.
معیارهای ارزیابی نسبت Arden در زیر آورده شده است.
| ارزیابی | نسبت Arden | اهمیت بالینی |
|---|---|---|
| طبیعی | ≥1.80 | عملکرد طبیعی RPE |
| مرزی | 1.65 تا 1.80 | نیاز به بررسی بیشتر |
| غیرطبیعی | <1.65 | آسیب گسترده RPE |
مقادیر کمتر از 1.5 به شدت نشاندهنده آسیب گسترده لایه خارجی شبکیه است. ISCEV 2017 استفاده از اصطلاح «نسبت قله روشن به فرورفتگی تاریک (light peak to dark trough ratio)» را به جای نسبت Arden توصیه میکند.
یافتههای مشخصه شکل موج EOG به شرح زیر است.
در MEWDS، نسبت Arden در چشم مبتلا بیشتر از چشم سالم است که به عنوان «پاسخ فوقطبیعی» گزارش شده است.
وانگ و همکاران (2024) در یک مورد MEWDS، EOG را با تصویربرداری en-face از کمپلکس IS/OS-بیضوی (EZ) ترکیب کردند. نسبت Arden در چشم مبتلا (راست) ۲.۵ بود که از ۱.۷ چشم سالم (چپ) بیشتر بود و پاسخ فوقطبیعی نشان داد. حداقل تیره در چشم راست ۵.۰ دقیقه/۴۲۲.۰ میکروولت و در چشم چپ ۷.۰ دقیقه/۳۵۱.۵ میکروولت بود. حداکثر روشن در چشم راست ۱۹.۰ دقیقه/۱۰۵۱.۱ میکروولت و در چشم چپ ۲۱.۰ دقیقه/۶۱۱.۷ میکروولت بود1).
مکانیسم این پاسخ فوقطبیعی ناشناخته است، اما تصور میشود که بیشفعالی RPE در مرحله التهاب حاد نقش داشته باشد1).
بیماری Best dystrophy ماکولای زردهای (Best vitelliform macular dystrophy) شاخصترین نمونه است و حتی زمانی که الکترورتینوگرام (ERG) طبیعی است، EOG به طور انتخابی کاهش مییابد. همچنین، رتینوپاتی نقطهای سفید (Fundus Albipunctatus)، کوروئیدرمی، سمیت کلروکین و هیدروکسی کلروکین، و رتینوپاتی دیابتی (مراحل پیشرفته) نیز مقادیر پایین را نشان میدهند. برای جزئیات به بخش «بیماریها و شرایطی که EOG در آنها غیرطبیعی است» مراجعه کنید.
ناهنجاری EOG (کاهش یا طبیعی بودن نسبت Arden) وضعیت عملکرد RPE را منعکس میکند. درک یافتههای EOG برای هر بیماری در تشخیص مفید است.
در زیر یافتههای EOG برای بیماریهای اصلی خلاصه شده است.
| نام بیماری | یافته EOG | نکات ویژه |
|---|---|---|
| بیماری بست | کاهش قابل توجه | الکترورتینوگرام طبیعی |
| رتینوپاتی نقطهای سفید | کاهش تا طبیعی | بدون افزایش نور در تطابق با تاریکی کوتاه |
| بیماری اشتارگارت (مرحله پیشرفته) | کاهش | ممکن است در مراحل اولیه طبیعی باشد |
| کوروئیدرمی | کاهش | با پیشرفت بیماری بدتر میشود |
| دژنراسیون رنگدانهای شبکیه | کاهش | دیستروفی میلهای-مخروطی نیز مشابه |
| سمیت کلروکین | کاهش | پس از قطع دارو نیز ادامه مییابد |
در بیماریهای زیر، عملکرد RPE حفظ شده است، بنابراین EOG در محدوده طبیعی قرار دارد.
داروهای زیر شناخته شدهاند که پتانسیل ساکن EOG را تغییر میدهند.
روش استاندارد آزمایش EOG بر اساس ISCEV (نسخه 2017) است.
مراحل اصلی آزمایش در زیر نشان داده شده است.
| مرحله | زمان | محتوا |
|---|---|---|
| پیشنوردهی | حداقل ۱۵ دقیقه | تحت نور داخلی ۳۵ تا ۷۰ لوکس |
| ثبت تطابق با تاریکی | ۱۵ تا ۲۰ دقیقه | اتاق تاریک و دنبال کردن LED قرمز |
| ثبت تطابق نوری | ۱۵ تا ۲۰ دقیقه | نورپردازی گانزفلد و ردیابی LED |
در حالی که گنبد گانزفلد محرک نوری یکنواختی ارائه میدهد، هر یک دقیقه یک بار LED قرمز را به طور متناوب دنبال کنید (۱۰ بار در هر رفت و برگشت).
موارد گزارش ISCEV
نسبت قله روشن به فرورفتگی تاریکی: معادل نسبت آردن. 1.80 یا بیشتر طبیعی است.
دامنه فرورفتگی تاریکی: مقدار مطلق حداقل تاریکی (mV). نشاندهنده یکپارچگی ساختاری RPE.
زمان رسیدن به قله روشن: زمان سپری شده از شروع فاز روشن (دقیقه). معمولاً ۷ تا ۱۲ دقیقه.
نکات احتیاطی در حین آزمایش
انطباق کامل با تاریکی: حداقل ۱۵ دقیقه در نور ۳۵ تا ۷۰ لوکس. از تحریک نوری شدید خودداری کنید.
دقت در تعقیب بینایی: ۵ حرکت رفت و برگشت در هر دقیقه. در صورت وجود اختلال حرکات چشم، انجام آن دشوار است.
توجه به نرمال کاذب: اگر پتانسیل پایه بسیار پایین باشد، نسبت L/D ممکن است نرمال کاذب شود.
به عنوان یک آزمایش اختیاری ISCEV، «نوسانات سریع (Fast Oscillations; FO)» وجود دارد. این روش با تناوب دورههای تاریکی و روشنایی هر یک دقیقه، عملکرد کانال یون کلرید CFTR (تنظیمکننده هدایت غشایی فیبروز کیستی) در غشای پایه RPE را منعکس میکند. در فیبروز کیستی (CF)، احتمال کاهش FO مطرح شده است.
علاوه بر سازگاری اولیه (حداقل ۱۵ دقیقه در ۳۵-۷۰ لوکس)، ثبت سازگاری با تاریکی ۱۵-۲۰ دقیقه و ثبت سازگاری با روشنایی ۱۵-۲۰ دقیقه انجام میشود، بنابراین کل فرآیند حدود یک ساعت طول میکشد. در نوزادان، افراد مسن و بیماران با اختلال حرکات چشم، به دلیل دشواری در ردیابی دقیق، انجام آزمایش ممکن است دشوار باشد.
پتانسیل ساکن ثبتشده در EOG منعکسکننده پتانسیل ترانساپیتلیال (TEP) لایه رنگدانه شبکیه (RPE) است. TEP در نتیجه اختلاف پتانسیل غشای رأسی (apical membrane) و غشای قاعدهای-جانبی (basolateral membrane) سلولهای RPE ایجاد میشود.
در هنگام تطابق با تاریکی، انتقال یونی از گیرندههای نوری تغییر کرده و جریان یون به داخل RPE کاهش مییابد. در نتیجه، پتانسیل ترانس اپیتلیال RPE کاهش یافته و حداقل تاریکی تشکیل میشود. حداقل تاریکی یک جزء غیر حساس به نور است و به یکپارچگی ساختاری خود RPE (تراکم سلولی و یکپارچگی غشای سلولی) وابسته است.
در هنگام تطابق با روشنایی، مجموعهای از مکانیسمهای زیر باعث دپلاریزاسیون RPE و افزایش پتانسیل شده و حداکثر روشنایی تشکیل میشود.
نقش مرکزی بستروفین در این آبشار توضیح میدهد که چرا در بیماری Best، EOG به طور انتخابی غیرطبیعی است. در بیماری Best، جهش در ژن BEST1 عملکرد بستروفین را مختل میکند و باعث میشود پیک نوری به سختی ایجاد شود و در نتیجه نسبت Arden کاهش یابد.
تحریک نوری باعث آزادسازی Ca²⁺ از شبکه آندوپلاسمی میشود و کانالهای کلرید وابسته به کلسیم که توسط بستروفین (محصول ژن BEST1) واسطهگری میشوند، باز میشوند. خروج یونهای کلرید از RPE باعث دپلاریزاسیون RPE و افزایش پتانسیل ترانساپیتلیال میشود که منجر به تشکیل حداکثر روشنایی میگردد. کاهش انتخابی EOG در بیماری Best به دلیل اختلال عملکرد این بستروفین است.
تحقیقات در زمینه فناوری BCI/HCI که با استفاده از سیگنالهای الکتریکی EOG، قصد را از حرکات چشم میخواند، از دهه ۲۰۰۰ به سرعت افزایش یافته است.
بلخیریا و همکاران (۲۰۲۲) مروری بر ادبیات مربوط به HCI مبتنی بر EOG از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰ انجام دادند و گزارش کردند که کاربردهای آن در کمک به ارتباط افراد دارای معلولیت، کنترل ویلچر با حرکات چشم و ردیابی چشم به سرعت در حال گسترش است 3).
حسگرهای EOG در دستگاههای پوشیدنی عینکی مانند J!NS MEME تعبیه شدهاند و کاربرد آنها در پایش حرکات چشم، خوابآلودگی و سطح تمرکز در زندگی روزمره در حال پیشرفت است 3). روش استفاده از دوربین CCD مادون قرمز برای ثبت مستقیم حرکات چشم نیز رایج شده و به تدریج جایگزین ENG (الکترونیستاگموگرافی) سنتی میشود.
الکترونیستاگموگرافی (ENG) که از اصل EOG استفاده میکند، برای ثبت کمی حرکات چشم به کار میرود. در پلیسومنوگرافی (PSG) نیز EOG به عنوان کانال حرکات چشم به طور استاندارد استفاده میشود.
شوکت و همکاران (2022) یافتههای PSG را در یک مورد مبتلا به نیستاگموس همگرایی-عقبنشینی (convergence-retraction nystagmus) پس از خونریزی مغز میانی گزارش کردند. در دوره بیداری، نیستاگموس با فرکانس 2.8 هرتز و دامنه 60 میکروولت در EOG ثبت شد 2). نیستاگموس ناشی از آسیب سیستم عصبی مرکزی (CNS) معمولاً در طول خواب از بین میرود، اما در این مورد، نیستاگموس در هر دو مرحله غیر-REM و REM ادامه یافت و به عنوان یافتهای مشخصه خونریزی مغز میانی در نظر گرفته شد 2).
مکانیسم ایجاد پاسخ فوقطبیعی (supernormal response) که در مرحله حاد MEWDS در چشم مبتلا نسبت به چشم سالم رخ میدهد، هنوز ناشناخته است. احتمال میرود که فعالسازی التهابی حاد اپیتلیوم رنگدانه شبکیه (RPE) در این امر نقش داشته باشد، اما روشنسازی مکانیسم مولکولی آن یک چالش آینده است 1).
