Нейросетевой анализ функциональной трансформации зрительной системы при нормальном старении
Ключевые слова:
нормальное старение, зрительная система, пресбиопия, искусственная нейронная сетьАннотация
Цель. Раскрыть закономерности функциональной трансформации зрительной системы при нормальном старении с помощью нейросетевого анализа.
Материал и методы. Обследованы 170 человек в возрасте от 18 до 60 лет, с объективной рефракцией (в условиях циклоплегии) от +5,5 до –5,5 дптр. Критериями отбора пациентов в группы исследования служили: максимальная корригированная острота зрения вдаль каждого глаза по десятичной шкале 1,0 и выше, нормальное цветовосприятие, отсутствие сопутствующей офтальмопатологии.
Проведены: всесторонняя оценка анатомических и оптических параметров глаза, показателей монокулярной сенсорной рецепции и бинокулярного взаимодействия. Для проведения нейросетевого анализа с распознаванием образов в генетическом алгоритме с понижением размерности и пошагового дискриминантного анализа использованы 90 индивидуальных показателей зрительной системы.
Результаты. Установлены 14 последовательно включающихся информативных показателей, достоверно определяющих различие структурно-функционального состояния зрительной системы у пациентов молодого и зрелого возрастов. Вклад в трансформацию зрительной системы со стороны изменения аккомодационной системы составил 52%, со стороны снижения уровня бинокулярного взаимодействия – 22%, изменения функции зрачковой диафрагмы – 13%, увеличения временных характеристик сенсорной рецепции и признаков утомления зрительной системы – 11%.
Заключение. Нейросетевой анализ позволил установить последовательность включения 14 информативных признаков трансформации зрительной системы при нормальном старении. Нормальное старение зрительной системы выражается не только в снижении аккомодационной способности, но и в снижении уровня бинокулярного взаимодействия и бинокулярной суммации, в нарастании процессов функционального утомления в процессе сенсорной рецепции, сопровождающихся изменением функции зрачка.
Библиографические ссылки
1. Holliday R. Aging is no longer an unresolved problem in biology. Ann N Y Acad Sci. 2006;5: 1067–1076. doi: 10.1196/annals.1354.002
2. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. СПб.: Наука; 2003. [Anisimov VN. Molecular and physiological mechanisms of aging. Saint-Petersburg: Nauka; 2003. (In Russ.)]
3. Мечников И.И. Этюды оптимизма: изд. 3-е. М.; 1913. [Mechnikov II. Studies of optimism: 3rd edition. M.; 1913. (In Russ.)]
Аветисов С.Э., Шелудченко В.М. Нужно ли нам супер-зрение? Аберрации глаза. Клиническая физиология глаза. 2006: 488–501. [Avetisov SE, Sheludchenko VM. Do we need a super vision? Eye aberration. Klinicheskaya fisiologia glaza. 2006: 488–501. (In Russ.)]
Amano S. Age-related changes in corneal and ocular higher-order wavefront aberrations. Am J Ophthalmol. 2004;137(6): 988–992. doi: 10.1016/j.ajo.2004.01.005
6. Applegate RA. Three-dimensional relationship between high-order root-mean-square wavefront error, pupil diameter, and aging. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2007;24: 578–587. doi: 10.1364/josaa.24.000578
7. Artal P. Contribution of the cornea and internal surfaces to the change of ocular aberrations with age. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2002;19(1): 137–143. doi: 10.1364/josaa.19.000137
Brunette I. Monochromatic aberrations as a function of age, from childhood to advanced age. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2003;44: 5438– 5446. doi: 10.1167/iovs.02-1042
9. Розанова О.И. Закономерности инволюционных изменений зрительной системы. Вестник Оренбургского государственного университета. 2013;4(153): 212–216. [Rozanova OI. Patterns of involutional changes in the visual system. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta. 2013;4(153): 212–216. (In Russ.)]
10. Rozanova OI, Shchuko AG, Mischenko TS. Fundamentals of Presbyopia: visual processing and binocularity in its transformation. Eye Vis (Lond). 2018;25(5): 1. doi: 10.1186/s40662-018-0095-0
11. Rowley CD, Sehmbi M, Barin PL, Tardif CL, Minuzzi L, Frey BN, Bock NA. Age-related mapping of intracortical myelin from late adolescence to middle adulthood using T1-weighted MRI. Human Brain mapping. 2017;38(7): 3691–3703. doi: 10.1002/hbm.23624
12. Sehmbi M, Rowley C.D, Minuzzi L, Kapczinski F, et al. Age-related deficits in intracortical myelination in young adults with bipolar disorder type I. J Psychiatry Neurosci. 2019;44(2): 79–88. doi: 10.1503/jpn.170220
13. Bartzokis G. Lifespan trajectory of myelin integrity and maximum motor speed. Neurobiol Ageing. 2010;31(9): 1554–1562. doi: 10.1016/j. neurobiolaging.2008.08.015
14. Siu CR, Murphy KM. The development of human visualcortex and clinical implications. Eye and brain. 2018;10: 25–36. doi:10.2147/ EB.S130893
Бакаев М.А., Разумникова О.М. Возрастные особенности восприятия эстетичности и визуальной сложности графических интерфейсов. Сенсорные системы. 2021;35(4): 267–293. [Bakaev MA, Razumnikova OM. Age-related features of perception of aesthetics and visual complexity of graphical interfaces. Sensorniye sistemi. 2021;35(4): 267–293. (In Russ.)] doi: 10.31857/S0235009221040028
16. Зуева М.В. Функциональные аспекты естественного и патологического старения головного мозга у долгожителей и перспективы исследований зрительной системы. Российский офтальмологический журнал. 2015;8(4): 60–70. [Zueva MV. Functional aspects of natural and pathological aging of the brain in centenarians and prospects for research of the visual system. Russian Ophthalmological Journal. 2015;8(4): 60– 70. (In Russ.)]
17. Habak C, Seghier ML, Brûlé J, Fahim MA, Monchi O. Age affects how task difficulty and complexity modulate perceptual decision-making. Front Aging Neurosci. 2019;11: 28–35. doi: 10.3389/fnagi.2019.00028
18. Pallikaris IG. Presbyopia surgery. Presbyopia: origins, effects, and treatment. Danvers: Slack incorporated; 2012.
19. Gild A. Presbyopia: therapies and further prospects. London: Jaypee Brothers Medical Publishers; 2015.
Woodward MA, Randleman JB, Stulting RD. Dissatisfaction after multifocal intraocular lens implantation. J Cataract Refract Surg. 2009;35: 992–997. doi: 10.1016/j.jcrs.2009.01.031
21. de Vries NE, Webers CAB, Touwslager WRH, et al. Dissatisfaction after implantation of multifocal intraocular lenses. J Cataract Refract Surg. 2011;37(5): 859–865. doi: 10.1016/j.jcrs.2010.11.032
22. Shimizu K. Dissatisfaction after bilateral multifocal intraocular lens implantation: an electrophysiology study. J Refract Surg. 2011;27(4): 309– 312. doi: 10.3928/1081597X-20100804-01
23. Мищенко Т.С., Новожилова Е.Т., Селиверстова Н.Н., Грищук А.С., Розанова О.И. Карта бинокулярности как метод оценки зрительных функций при рефракционных и аккомодационных нарушениях. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2011;31(79): 73–76. [Mishchenko TS, Novozhilova YeT, Seliverstova NN, Grishchuk AS, Rozanova OI. Binocularity map as a method for assessing visual functions in refractive and accommodation disorders. Bulletin Vostochno-sibirskogo otdeleniya Rossiiskoy akademii meditsinskikh nauk. 2011;31(79): 73–76. (In Russ.)]
24. Пятин В.Ф., Колсанов А.В., Романчук Н.П., Романов Д.В. и др. Биоинформатика и искусственный интеллект: геронтологические и гериатрические компоненты медико-социального сопровождения к активному здоровому долголетию. Бюллетень науки и практики. 2020;6(12): 155–175. [Pyatin VF, Kolsanov AV, Romanchuk NP, Romanov DV, et al. Bioinformatics and artificial intelligence: gerontological and geriatric components of medical and social support for active healthy longevity. Bulletin nauki i praktiki. 2020;6(12): 155–175. (In Russ.)]
25. Pepin SM. Neuroadaptation of presbyopia-correcting intraocular lenses. Cur Opinion Ophthalmol. 2008;19(1): 10–12.
Опубликован
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
