Człowiek może widzieć podczerwień! Przyda się to w diagnostyce chorób siatkówki

Człowiek jest w stanie zobaczyć krótkie błyski lasera z zakresu podczerwieni – wyjaśnili jakiś czas temu naukowcy – głównie z Polski. Teraz dzięki temu odkryciu chcą udoskonalić diagnostykę chorób siatkówki.

Może się wydawać, że ludzkie oko nie jest dość czułe, abyśmy mogli zobaczyć promieniowanie podczerwone. Czasem jednak zmysł wzroku udaje się oszukać. Kilka lat temu międzynarodowy zespół kierowany przez Polaków pokazał, że człowiek widzi superkrótkie impulsy lasera z zakresu bliskiej podczerwieni. Takie błyski – w zależności od długości użytej w doświadczeniu fali – mogą wydawać się np. zielone lub niebieskie.

Po zebraniu wszystkich wyników okazało się, że mamy do czynienia z tzw. widzeniem dwufotonowym. Naukowcy dzięki temu odkryciu opracowali urządzenie, dzięki któremu – jak mają nadzieję – będą wcześniej wykrywać zmiany czynnościowe siatkówki, głównie zwyrodnienia plamki żółtej, ale też lepiej zrozumieć proces widzenia. To zresztą cele nowej MAB (Międzynarodowej Agendy Badawczej) działającej na rzecz poprawy wzroku ludzi starszych.

Widzenie dwufotonowe polega na tym, że siatkówka otrzymuje porcję energii dwukrotnie niższą od minimalnej wymaganej do reakcji komórek światłoczułych, ale bardzo skoncentrowaną w czasie i przestrzeni. A jeśli impuls się powtarza, to np. człowiek, widzi ją tak, jakby była dwukrotnie wyższa.

W przesłanym PAP komunikacie IChF PAN naukowcy tłumaczą, dlaczego oko jest czasem w stanie zobaczyć światło podczerwone. „To trochę tak, jakbyśmy rzucali w planszę dwa razy, w to samo miejsce, małymi kulkami plasteliny. Odcisk obu zleje się na planszy w jeden większy, widoczny. (…) To właśnie dzieje się w świecie kwantowym, warunek jest taki, że trzeba te kulki rzucać odpowiednio blisko siebie i w odpowiednio krótkim czasie. Tak, żeby one się w zasadzie same ze sobą zlepiały w większe grochy. Fizycy nazywają to optycznym efektem nieliniowym. Takie efekty są znane dla wielu materiałów, ale nieoczywistym jest, że mogą wystąpić dla dawek, które są bezpieczne np. dla oka” – piszą.

A do czego to może być przydatne? Np. do sprawdzenia, czy oko się psuje. Z wiekiem albo przy początkach jakiejś choroby, powiedzmy zwyrodnienia plamki żółtej (AMD), widzi się ten efekt gorzej. Stąd pomysł na nową generację aparatów do mikroperymetrii, czyli sprawdzania, czy widzimy i co widzimy w różnych punktach na siatkówce. Badacze pomyśleli, że być może dzięki efektowi dwufotonowemu można poprawić czułość takich urządzeń, albo badać próg widzenia światła podczerwonego.

„Dzięki spółce AM2M będącej spin-outem z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu zaczęliśmy już wytwarzać nowe mikroperymetry. W tej chwili na świecie są trzy, a w kraju czwarty, piąty, i szósty. W Heidelbergu już rutynowo badają pacjentów” – chwali się prof. Wojtkowski.

Według przedstawicieli IChF PAN tym, co przemawia na korzyść nowego odkrycia i powstałych na jego bazie urządzeń, jest też to, że z wiekiem ludzkie oko robi się coraz bardziej mętne i bardziej rozprasza fale świetlne. Tymczasem zasada fizyki mówi, że im dłuższa fala, tym słabiej się rozprasza. Podczerwień pozwoli więc dokładniej zbadać dno oka także u osób z zaawansowaną zaćmą albo z tzw. mętami w ciele szklistym.

Widzenie w podczerwieni różni się od normalnego

„W ramach naszego MAB spróbujemy zobiektywizować ten proces, czyli przejść z trochę subiektywnej perymetrii do obiektywnej oftalmoskopii. Takiej z wykorzystaniem holograficznej tomografii optycznej. Będziemy analizować sygnały czynnościowe na zasadzie podobnej jak w tympanometrii. To pozwoli nam stwierdzić, czy pacjent widzi i co widzi, bez informacji zwrotnej z jego strony, nawet gdy jest nieprzytomny albo nie może się komunikować np. po udarze” – wybiega w przyszłość profesor.

„Dzięki pracom pani dr Katarzyny Komar zaobserwowaliśmy jeszcze coś, czego na razie nie umiemy wyjaśnić. Mianowicie widzenie w podczerwieni różni się od tego normalnego. Okazuje się, że czopki inaczej reagują niż pręciki; wydają się bardziej czułe. Teraz próbujemy zrozumieć, z czego to wynika” – dodaje prof. Wojtkowski.

Przyjmuje się, że światło widzialne, które jest w stanie zobaczyć człowiek, to promieniowanie długościach fal pomiędzy 380 nm (światło fioletowe) a 780 nm (światło czerwone). Bliska podczerwień to promieniowanie o większych długościach fal: między 780 a 1500 nm.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – www.naukawpolsce.pap.pl