LICHTZINNIGE REFLECTIES; Scanning laser tast het netvlies af

Iedere automobilist heeft in het donker wel eens een katteoog zien oplichten. Al 2000 jaar geleden noteerde de Romein Plinius dat het oog van een kat in het donker licht kon uitstralen als vuur. Pas 17 eeuwen later kwam de verklaring: de Fransman Mariotte opperde terecht dat het verschijnsel veroorzaakt werd door weerspiegeling van licht op het netvlies.

We weten nu dat maar een heel klein deel van het licht door het netvlies diffuus wordt gereflecteerd en door de pupil naar buiten treedt. Enkele dieren, zoals de kat en de krokodil, hebben een extra spiegelende laag in het netvlies, waardoor de lichtreflectie aanzienlijk groter is dan bij de mens. Ook de pupilopening is bij die dieren relatief groot. Dit verklaart waarom Plinius het vuur juist bij een katteoog waarnam.

Bij de mens is de reflectie van licht via de pupil alleen onder speciale omstandigheden zichtbaar. Eén daarvan is tamelijk bekend: op een flitsfoto staan nogal eens rode pupillen. Die rode kleur wordt veroorzaakt door de weerspiegeling van het flitslicht op de bloedvaten in en achter het netvlies. Het verschijnsel is alleen te zien als de hoek tussen kijkrichting en lichtbron klein is. Bij de flitsfoto is dat het geval: de flitser zit dicht bij de lens van de camera. Houd je de flitser ver van de camera, dan krijg je geen rode pupillen. Ook als je de pupil vernauwt door een klein voorflitsje, kun je de rode pupil vermijden.

Oogartsen maken dagelijks gebruik van de reflecterende eigenschappen van het netvlies. Zij hebben een klein instrument tot hun beschikking, de oogspiegel, waarmee ze door de pupil licht in het oog projecteren. Het gereflecteerde licht maakt de binnenzijde van het oog zichtbaar. Opvallend zijn de bloedvaten die in het netvlies lopen en de voorzijde van de oogzenuw, de verbinding tussen het oog en de hersenen. De oogspiegel werd in 1851 uitgevonden door Helmholtz.

Voor die tijd was het ook mogelijk om het netvlies te bekijken, alleen via een nogal ongelukkige methode. De Fransman Mery schreef in 1703 dat als hij het oog van een kat onder water hield, hij bij een bepaalde stand van het zonlicht het netvlies kon zien. Tot in de eerste helft van de 19e eeuw werd dit onderzoek toegepast op dieren. De uitvinding van de oogspiegel was een grote stap voorwaarts omdat daardoor de binnenkant van het menselijke oog op simpele wijze toegankelijk werd voor onderzoek. Onze landgenoten Donders en Van Trigt waren de eersten die met behulp van de oogspiegel een atlas met netvliesafwijkingen publiceerden. De uitvinding van de oogspiegel blijkt belangrijk te zijn geweest voor de ontwikkeling van de oogheelkunde tot een zelfstandig specialisme.

De oogspiegel werkte aanvankelijk met kaars- of gaslicht; pas rond 1900 met elektrisch licht. Dankzij nieuwe technologie werden oogspiegels steeds beter: verstelbare lensjes, batterijvoeding en halogeenlampjes. De nieuwste ontwikkeling is de scanning laser oogspiegel: een laserstraal tast het netvlies af met dezelfde snelheid waarmee een videobeeld wordt opgebouwd. Het gereflecteerde licht wordt opgevangen waaruit vervolgens een televisiebeeld van het netvlies ontstaat. Het is net alsof je met een videocamera rondwandelt in het oog.

Visuele Pigmenten

In het Academisch Ziekenhuis Utrecht is zo'n scanning laser oogspiegel geconstrueerd voor onderzoek naar onze visuele pigmenten. Die visuele pigmenten zitten in de staafjes en kegeltjes van ons netvlies. Ze zijn te vergelijken met de lichtgevoelige chip van een videocamera. Ze absorberen licht en genereren een elektrisch signaal, dat via de oogzenuw naar het visuele centrum in de hersenen wordt gestuurd.

Het visuele pigment breekt af door licht en bouwt zich weer op in het donker. De afbraak van visueel pigment door absorptie van licht noemen we bleking. Er is slechts één methode bekend om de dichtheid (densiteit) van het visuele pigment in het levende oog te bepalen. Die methode heet densitometrie en is gebaseerd op de reflecterende eigenschappen van het netvlies.

Densitometrie

Bij densitometrie wordt met de scanning laser oogspiegel eerst een video-beeld gemaakt van een donkergeadapteerd netvlies. Vrijwel al het visuele pigment is dan aanwezig. De crux zit in de gevoeligheid van de scanning laser oogspiegel. Alleen als met heel weinig licht een opname gemaakt kan worden, lukt het om het visuele pigment niet weg te bleken en toch een goed video-beeld van het netvlies te verkrijgen. Vervolgens wordt een opname gemaakt van hetzelfde netvlies na bleking gedurende drie minuten met een sterke lichtbron. In dit gebleekte oog is het visuele pigment vrijwel afwezig.

Het enige verschil tussen de donkergeadapteerde opname en de gebleekte opname is de aanwezigheid van het visuele pigment. Door de beide opnamen met een computer van elkaar af te trekken ontstaat een beeld van het visuele pigment. In het centrum van het netvlies is veel visueel pigment aanwezig (de witte vlek in het midden), daarbuiten neemt de dichtheid van het visuele pigment geleidelijk af (van grijs naar zwart).

Toepassingen

De waarde van densitometrie met de scanning laser oogspiegel is gelegen in patiënt-gebonden onderzoek, bijvoorbeeld diagnostiek bij ziekten van het netvlies. De densitometer blijkt zo gevoelig, dat veranderingen in het visuele pigment opgemerkt kunnen worden voordat de patiënt klachten heeft. Dat leverde een paar jaar geleden een wrange situatie op. Gezonde medische studenten werden toen gevraagd als proefpersonen mee te werken aan ons onderzoek. Een van de studenten bleek weinig visueel pigment te hebben. We concludeerden daaruit dat hij mogelijk leed aan een beginnende degeneratie van het netvlies. Helaas voor hem werd nadien duidelijk dat de voorspelling van de densitometer correct was.

Met densitometrie kan ook het fundamenteel inzicht vergroot worden, bijvoorbeeld over het proces van veroudering in het netvlies. Nu de gemiddelde levensverwachting in de Westerse wereld blijft stijgen, blijkt dat de natuurlijke veroudering van het netvlies een probleem is. Slijtageprocessen in het netvlies kunnen slechtziendheid veroorzaken waardoor de patiënt zich thuis niet goed kan redden. Fundamenteel onderzoek met de densitometer leidde in de afgelopen jaren tot nieuwe gegevens over het complexe verouderingsproces van het visuele pigment in het netvlies.