Проекты

Исследование связи между воздействием на вестибулярный аппарат человека и изменением частоты нистагма глаз

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Старт в медицину» открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Анатомия и физиология человека»

Направление работы: Офтальмология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1535
Предметы: Биология
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Старт в медицину» открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» 2021 года

Актуальность

Согласно данным, опубликованным ВОЗ (на 2019 год), в мире насчитывалось порядка 2,2 миллиарда людей с нарушениями зрения или слепотой. Патологический нистагм зачастую может быть явным сигналом о нарушении работы зрительного анализатора. Благодаря его лёгкой первичной диагностике (колебательные движения глаз заметны любому обычному человеку) заболевания глаз можно было бы диагностировать на более ранней стадии, что увеличило бы количество пациентов, вовремя получивших необходимую медицинскую помощь. Около одного миллиарда от общего количества людей с проблемами со зрением имеют их именно из-за отсутствия своевременной профилактики и лечения (данные ВОЗ). Нистагм также нарушается при патологиях вестибулярного аппарата, так как является частью вестибулоокулярного рефлекса, необходимого для построения в человеческом мозге изображения при нарушении статичного положения головы.

Цель

Исследовать физиологический нистагм глаз как индикатор состояния и возможных нарушений в работе зрительного и вестибулярного анализаторов.

Задачи

1. Разработать методику регистрации показателей нистагма.

2. Отобрать группу людей и провести контрольную съёмку глаз каждого в состоянии покоя.

3. Оценить показатели нистагма после активного воздействия на вестибулярный аппарат.

4. Установить показатели частоты и амплитуды нистагма, определить общий характер движений глаз.

5. Выявить зависимость показателей нистагма от работы вестибулярного аппарата.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Фоторедакторы MS Paint и Bazaart

• Приложение Filmora (для работы с видео).

Описание

Исследование проводилось среди 17 учащихся ГБОУ Школа № 1535. В связи с карантином обучающиеся самостоятельно выполняли действия, описанные в высланной им инструкции. Участник:

- находясь в спокойном состоянии, снимает на видео оба глаза в течение 10 с;

- затем раскручивается вокруг своей вертикальной оси на месте в течение нескольких секунд (до появления лёгкого головокружения);

- снова снимает на видео оба глаза (около 5–10 с на каждый), после чего отправляет видео.

Полученные от участников видео были приведены к единому формату, после чего проводилась работа с материалами. Для измерения амплитуды нистагма был использован достаточно часто встречаемый метод определения относительных длин объектов по фото с помощью различных фоторедакторов, преимущественно MS Paint и Bazaart.

Образец фиксации данных для измерения амплитуды нистагма

Далее проводились расчёты: диаметр радужки глаза у большинства людей практически не отличается, поэтому во всех исследованиях взят за 1 см (как среднестатистическое значение), длины отрезков измерялись в пикселях. После этого определялось отношение их длин, выполнялись соответствующие расчёты, переведённые в сантиметры.

Для измерения частоты нистагм видео обрабатывалось в приложении Filmora: замедлялось в несколько раз и масштабировалось для более точного определения момента нистагма. Подсчитывалось количество колебаний глаза, после чего вычислялась частота колебаний. К сожалению, короткая продолжительность фазы активного нистагма привела к невозможности более точно посчитать все значения, вследствие чего данные имеют определённую погрешность.

Обработка изображений в программе Filmora

Для обработки статистических данных использовалась программа Microsoft Office Excel 2019.

Результаты

1. Результаты проведённого исследования показали зависимость амплитуды и частоты нистагма от состояния вестибулярного аппарата человека.

2. Выявлены показатели нистагма после динамического воздействия на вестибулярный аппарат. Все полученные значения частоты, как и амплитуды, после воздействия на вестибулярный аппарат были выше соответствующих значений в состоянии покоя.

Диаграмма показателей частоты нистагм среди исследуемых

3. Определена возможность установления зависимости амплитуды и частоты нистагма от тренированности вестибулярного аппарата. Активное воздействие на вестибулярный аппарат в нормальных условиях влечёт за собой увеличение частоты и амплитуды нистагма вследствие активации вестибулоокулярного рефлекса.

4. Зафиксирован общий характер движения глаз после динамического воздействия: при вращении вокруг вертикальной оси все участники показали горизонтальный нистагм, противоположный направлению вращения.

Выводы

1. Исследования подтвердили возможность использования нистагма для диагностики заболеваний вестибулярного аппарата.

2. Использованная методика может быть рассмотрена ввиду её диагностического потенциала в сфере установления патологических изменений зрительного и вестибулярного аппаратов.

Перспективы использования результатов работы

Результаты работы могут быть использованы в качестве дополнительного материала при изучении школьного курса биологии «Человек и его здоровье».