Elettrofisiologia retinica: dalle metodiche alle applicazioni cliniche
ABSTRACT
L’elettrofisiologia retinica, da molti considerata una branca di nicchia, permette lo studio funzionale oggettivo della retina in tutte le sue componenti cellulari. L’evoluzione delle tecniche elettrofunzionali ha consentito di migliorare nel corso del tempo l’attendibilità e la riproducibilità del segnale elettroretinografico con l’introduzione di macchinari agevoli e commercialmente disponibili. La stimolazione retinica attraverso l’elettroretinogramma (ERG) da flash full-field scotopico e fotopico registra le risposte provenienti dall’intera retina e trova applicazione nella diagnostica di varie patologie retiniche in primis le distrofie retiniche ereditarie. La registrazione dei Potenziali Oscillatori consente di esaminare l’attività bioelettrica delle cellule amacrine principalmente coinvolte nelle vasculopatie retiniche. La risposta delle cellule ganglionari può essere registrata per mezzo dell’ERG da pattern, utile nella diagnosi e nel follow-up di numerose patologie primarie e secondarie del nervo ottico, e attraverso la registrazione della Photopic Negative Response dell’ERG da flash nei pazienti meno collaboranti o con opacità dei mezzi diottrici e assenza di fissazione di un target. L’evoluzione di questo campo di diagnostica strumentale ha consentito di ottenere risposte da aree retiniche localizzate della macula attraverso la registrazione dell’ERG multifocale, per selezionare l’attività dei fotorecettori e delle cellule bipolari, e della PhNR multifocale, per selezionare l’attività bioelettrica della retina interna. Tali metodiche elettrofunzionali multifocali consentono di studiare la retina esterna nelle maculopatie e i difetti retinici interni in patologie di origine oculare e neurologica. L’analisi delle varie tipologie di ERG permette, dunque, di selezionare risposte stratificando la retina (retina esterna, retina intermedia e retina interna) e di distinguere risposte provenienti dalla intera retina o dall’area maculare, per conoscere esattamente il sito disfunzionante della retina stessa. Tale approccio agevola la diagnostica funzionale e, integrata al quadro clinico del paziente, permette di raggiungere una adeguata diagnosi conclusiva dei casi clinici semplici e complessi. Infine, lo studio funzionale dei vari elementi retinici permette di contribuire all’identificazione dei meccanismi neurofisiopatologici che determinano un deficit della visione in svariate patologie della retina.
Keywords: ERG, PERG, PhNR, ERG Focale, ERG Multifocale, PhNR Multifocale
L’Elettroretinogramma: cenni storici e caratteristiche fondamentali
Il Prof. Emil Du Bois-Reymond (1831-1889) è riconosciuto essere il padre dell’elettrofisiologia sperimentale. Dopo aver conseguito la libera docenza nel 1846, ottenne la cattedra di fisiologia alla Humbdolt Univesitat di Berlino, succedendo al Prof. Johannes Peter Müller nel 1858. Ebbe modo di effettuare esperimenti sui pesci studiando la loro capacità di generare correnti elettriche, e di dimostrare l’ipotesi che le cellule dei tessuti neuro-muscolari possiedono una “corrente elettrica di riposo”, la quale, dopo adeguata stimolazione, può trasformarsi in impulso elettrico. Questi elementi lo portarono alla scoperta del fenomeno denominato "variazione negativa" e cioè quello per cui un impulso elettrico viaggia lungo il nervo come un'onda di negatività relativa.
Nel 1865 Holmgren prima e Dewar poi, rilevarono che uno stimolo di luce può provocare un cambiamento del potenziale elettrico degli occhi degli anfibi. Con la dimostrazione che l'illuminazione della luce attraverso la pupilla causa un leggero movimento di un galvanometro, indicativo di un cambiamento elettrico (positivo) nella cornea rispetto alla parte posteriore dell'occhio, questa attività elettrica indotta dalla luce nell'occhio è stata chiamata “elettroretinogramma” (ERG).
Pionieristici lavori agli inizi del ‘900, hanno dato luogo alla analisi dell’ERG da flash utilizzata fino ai giorni nostri. Infatti, le onde dell’ERG da flash sono ancora indicate come onda a-, b- e c-.
Un’ulteriore onda corneale (positiva), più raramente registrata al termine del flash luminoso, viene chiamata onda d. Nel 1933 il finlandese Ragnar Arthur Granit (1900-1991), utilizzando un modello animale, osservò che durante l’anestesia, le varie componenti dell'ERG da flash si attenuavano progressivamente. L'analisi delle componenti dell’ERG di Granit è stata leggermente modificata nel corso degli anni, ma rimane la base per la nostra comprensione dell’ERG e gli valse il Premio Nobel per la Fisiologia e Medicina nel 1967.
Successivamente, molti studi hanno avuto l’obiettivo di accertare il rapporto esistente tra le componenti dell’ERG e la funzionalità dei vari elementi cellulari che costituiscono la complessa architettura retinica. Sono stati utilizzati diversi approcci come il cambiamento di concentrazione di potassio o la tetrodotossina (TTX) e ciò ha permesso di identificare che la funzionalità delle cellule bipolari, quelle di Muller e le cellule amacrine contribuiscono a determinare l’ampiezza e la cinetica dell’onda b dell’ERG.
Prova a favore del fatto che le componenti dell’ERG da flash siano totalmente generate negli strati più esterni della retina viene dagli studi sul gatto effettuati dagli italiani Maffei e Fiorentini: dopo sezione del nervo ottico l’ERG in risposta a stimoli con variazione di luminanza rimaneva sostanzialmente invariato a distanza di mesi, mentre l’ERG in risposta a stimoli strutturati con variazione di contrato (pattern) scompariva completamente all’incirca dopo 4 mesi parallelamente alla neurodegenerazione delle cellule ganglionari e dei loro assoni.
Solo più avanti con gli anni è stata introdotta la tecnica focale di registrazione dell’ERG, per esplorare l’area maculare abolendo la risposta da aree retiniche adiacenti. L’utilità di questa tecnica funzionale consisteva nel sovrapporsi agli studi di anatomia umana per i quali era nota la riduzione degli elementi cellulari dei coni maculari con l’età, e da qui dunque la grande applicazione nella degenerazione maculare legata all’età e nelle distrofie maculari.
Gli anni 2000 hanno invece segnato la storia dell’elettrofisiologia per l’introduzione della tecnica multifocale da parte di Eric Sutter e Donald Hood. Tale metodica sempre più raffinata ha permesso di studiare la retina per aree retiniche localizzate allo scopo di selezionare aree più vulnerabili rispetto ad altre in differenti patologie visive.
Ulteriore evoluzione del secondo millennio è stato lo studio della Photopic Negative Response dell’ERG da flash full-field, prima in modello sperimentale di glaucoma nella scimmia e poi in patologie neuroftalmologiche nell’uomo. Si trattava, come descriveva Viswanathan, di una onda lenta che si forma dopo i 60 msec dopo un breve stimolo flash, 100 msec dopo l'inizio e 115 msec dopo la scomparsa dello stimolo flash di lunga durata. Nel modello animale la TTX riduceva selettivamente la PhNR lasciando inalterate l’onda a e b quindi la sua genesi è stata attribuita alle cellule ganglionari.
È possibile, dunque, attraverso le varie metodiche di stimolazione e di registrazione, ottenere vari tipi di Elettroretinogramma, i cui generatori sono i diversi elementi neuronali retinici.
Le linee guida e gli standard approvati e convalidati dai massimi esperti del settore della Elettrofisiologia della Visione per la registrazione delle varie tipologie di ERG sono periodicamente aggiornate dalla International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV).
Read More 