Elektroretinogram ERG.docx

ELEKRORETINOGRAM (ERG)

Pada ulasan ini, sebagai penjelasan awal, pembaca akan diajak untuk mengenali mata secara umum beserta penampangnya. Selanjutnya, penjelasan tersebut akan lebih ditekankan pada anatomi retina yang menjadi basis atau sumber bioelektrik ERG. Dengan dua penjelasan tentang deskripsi mata dan retina, penjelasan akan mengarah pada elektrofisiologi mata yang dikaitkan erat dengan ERG. Setelah itu, model yang dapat menjelaskan bentuk ERG yang timbul akan dijelaskan pula, diikuti dengan sifat-sifat spasial ERG. Itu semua dilakukan sebelum sampai pada kesimpulan tentang kegunaan ERG tersebut.

Gambar 1 Elekroretinogram Elekroretinogram (ERG)

1. Anatomi Mata Secara Umum Umum

Sebuah mata normal [1] merupakan organ sferik berdiameter sekitar 24 mm (gambar 1; bagan penampang mid-sagital pada mata yang menunjukkan lapisan- lapisan mata dan pembuluh-pembuluh darahnya). Retina yang terletak di bagian belakang mata merupakan bagian sensoris mata atau bagian yang mendeteksi adanya rangsangan.

The world's largest digital library

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.







Gambar 2 Penampang mata mid-sagital Bagian-bagian Bagian-bagian (secara berurutan) pentransmisi pentransmisi cahaya yang masuk dalam mata ialah kornea, ruang anterior , lensa, dan ruang vitreous. Cairan transparan yang disebut aqueous humor berada dalam ruang anterior. Sementara itu, ruang vitreous terisi oleh gel transparan

bernama badan vitreous. Aqueous humor berlaku sebagai medium penghantar zat nutrisi (zat makanan) tetapi juga berperan penting secara optik. Aqueous humor secara normal memiliki tekanan yang berkisar antara 20 – 20 – 25 25 mmHg yang cukup untuk menggembungkan mata demi menahan selubung luar mata yang bersifat menekan / menciutkan mata yakni sklera dan koroid ( choroid ). Hal di atas menyediakan ketepatan konfigurasi geometris

retina dan jalur optik yang diperlukan untuk memastikan formasi penghasil gambar (imaji) visual jelas. Lebih lagi, aqueous humor merupakan hubungan penting antara sistem sirkulasi dan dua bagian mata yang kekurangan pembuluh darah, yakni lensa dan kornea. Demi menyuplai nutrisi dan oksigen pada kedua struktur struktur itu, terdapatlah gerakan kontinu kontinu pada cairan cairan dan zat- zat terlarut antara aqueous aqueous humor humor dan pembuluh- pembuluh pembuluh darah yang berbatasan dengan aqueous humor. Adanya gangguan pada aliran tersebut, dalam kondisi patologis, tak hanya menyebabkan kerusakan lensa dan k ornea namun juga peningkatan tekanan internal mata sedemikian tinggi sehingga mampu melukai retina. Glaukoma merupakan istilah bagi kondisi bertekanan tinggi tersebut.

2. Anatomi Retina

Dalam penelaahan pengaturan saraf pada retina, lima tipe sel saraf harus diketahui, yakni fotoreseptor , sel bipolar , sel horizontal, sel amakrin, dan sel ganglion. Sel-sel ganglion

pakan akson- akson pembentuk serabut-serabut serabut-serabut saraf sar af yang tersebar di d i permukaan







sedikit dibandingkan dengan jumlah fotoreseptor. Terdapat sebuah konvergensi dalam jalur jalur jalur neural neural retina retina sebagai sebuah sebuah keseluruhan. keseluruhan. Maks Maksudn udnya, ya, banyak fotoreseptor fotoreseptor berakhir di tiap sel bipolar (n:1 atau sejumlah n fotoreseptor berakhir di sebuah sel bipolar) dan banyak sel bipolar juga berakhir di tiap sel ganglion. Derajat konvergensinya (atau perbandingan n terhadap 1) beragam. Derajatnya lebih besar pada bagian perifer (ujung) retina dan minimal pada fovea fovea (gambar 3; lapisan-lapisan pada retina mata). Maka dari itu, rantai neural dari fotoreseptor menuju sel ganglion ialah 1:1 pada daerah sekitar fovea. Persambungan sinaptik antara fotoreseptor dan sel bipolar serta antara sel bipolar dan sel ganglion terjadi dalam dua region yang dapat dengan jelas dipisahkan. Lapisan pleksiform eksternal merupakan daerah persambungan antara fotoreseptor dan sel bipolar.Lapisan

merupakan daerah persambungan persambungan antara sel bipolar dan sel ganglion. pleksiform internal merupakan Koneksi-koneksi lateral juga ditemukan di kedua lapisan. Contohnya, Contohnya, sel-sel sel-sel horizontal menyambungkan sel batang (rods) dan sel kerucut (cones) pada level lapisan pleksiform eksternal, dan sel-sel ama ama krin menyediakan persambungan horizontal kedua pada pada level lapisan pleksiform pleksifo rm lebih dalam. Maka dari itu, retina dapat dianggap tersusun secara fungsional dari dua bagian: lapisan sensori luar yang mengandung sensor- sensor fotoelektrik (fotoreseptor) dan lapisan lebih dalam yang mengatur dan meneruskan impulsimpuls listrik hasil lapisan fotoreseptor menuju otak.

Gambar 3 Retina mata normal dilihat melalui optalmoskop (alat untuk melihat permukaan retina hanya dengan menyinari mata dengan cahaya)

Dua tipe fotoreseptor berada dalam retina mata manusia yaitu sel batang (peka terhadap cahaya lemah) dan sel kerucut (mediator penglihatan full-color ‘full-color ’ untuk cahaya kuat). Jika seluruh bagan sistem saraf dibagi dua (segmen luar dan segmen dalam) maka kedua tipe sel







dan sel-sel kerucut (gemuk dan berbentuk kerucut). Tahap awal transduksi cahaya menjadi pesan-pesan neural ialah absorbsi foton-foton oleh fotopigmen-fotopigmen yang ada di segmen luar fotoreseptor retina atau tepatnya pada kedua jenis sel tadi [2]. Fotopigmen yang berada berada dalam bungkusan membran padat / rapat pada segmen segmen luar sel batang ialah rodopsin. Rodopsin mudah diambil dan telah dipelajari secara ekstensif. Sel-sel kerucut

manusia mengandung satu dari tiga fotopigmen yang memiliki karakteristik absorbsi Karakter ketiganya ketiganya itu saling berbeda berbeda dan dan juga berbeda dengan rodopsin, fotospektral. Karakter pigmen sel batang. Pigmen-pigmen sel kerucut manusia dan vertebrata lainnya sulit diambil / diisolasi, diisolasi, dan karakter karakter spektralnya spektralnya telah diukur oleh peralatan peralatan tak langsun langsung, g, seperti seperti densitometri refleksi [3]. Semua pigmen bersifat fotolabil fotolabil. Hal ini berarti bahwa kejadian-

kejadian yang dipicu oleh absorbsi cahaya akhirnya mengakibatkan ‘breakdown ’ atau ‘bleaching’ pada fotopigmen. Proses eksak transduksi itu belum diketahui secara menyeluruh namun terjadinya ‘bleaching’ pada rodopsin mungkin menyebabkan pelepasan ion-ion penghantar. pengha ntar. Ion-ion penghant penghant ar tersebut menyebabkan perubahan potensial potensial membran. Hal ini akan mengakibatkan potensial aksi sel ganglion yang akan ditransmisikan di sepanjang saraf optik. Ulasan tentang proses fototransduksi vertebrata dapat dilihat di [4] dan [5].

3. Elektrofisiologi Mata Mata

Ketika retina dirangsang oleh kilasan cahaya, deretan perubahan potensial yang temporal dan khusus dapat direkam antara dua elektrode. Elektrode pertama ialah elektrode ‘penjelajah’ yang terletak pada permukaan dalam dalam retina atau pada kornea. kornea. Elektrode Elektrode kedua ialah electrode ‘indifferent ’ yang terletak pada bagian tubuh lainnya, biasanya pelipis, dahi, atau earlobe. Perubahan-perubahan potensial tersebut diukur dengan Elektroretinogram (ERG) dan secara klinis direkam dengan bantuan elektrode Ag-AgCl yang dilekatkan pada lensa kontak khusus sebagai electrode ‘penjelajah’ [6]. Lensa kontak berlapis cairan bersalinitas (berkadar garam) itu terhubung terhubu ng dengan baik pada kornea yang tipis dan terhubung dekat dengan aqueous humor. Dengan menganggap mata sebagai bola bola berisikan cairan dan retina sebagai sumber bioelektrik yang mirip lembaran tipis terhubung dengan sumbu posterior bola (gambar 4; bagan konfigurasi elektrode), maka didapatlah visualisasi mudah untuk masalah konduktor- volumik dalam ERG.







Gambar 4 Lapisan-lapisan pada retina mata yang menunjukkan adan ya formasi sel -sel

ERG, seperti halnya ECG (Elektrocardiogram; digunakan untuk merekam perubahan potensial akibat aktivitas jantung), merupakan gelombang potensial listrik eksternal dari sumber bioelektrik terdistribusi yang agak kompleks atau hasil aktivitas elektrik dalam retina. Gambar 5 menunjukkan bentuk gelombang ERG vertebrata secara umum yang merupakan respons terhadap kilasan cahaya selama dua detik. Empat gelombang komponen selalu muncul dan dijumpai dalam gelombang ERG vertebrata, termasuk manusia. Empat komponen komponen itu ialah gelombang gelombang a, b, c, dan dan d. Seperti dalam kasus ECG, riset yang yang dilakukan terhadap ERG telah menentukan bahwa lokasi-lokasi retinal berperan penting dalam pemunculan beragam komponen ERG. Hal ini telah dilakukan dengan memeriksa beberapa lapisan retina dengan mikroelektrode dan mengaitkan posisi anatomik ujung elektrode elektrod e tadi dengan aktivitas elektrik yang yang terekam terekam [7]. Gelombang Gelombang a dan c muncul muncul paling besar jika elektrode ada di bagian terdalam retina (mengarah ke posterior). Gelombang c mungkin muncul dari lapisan epitelium pigmen (gambar 3) yang ada di atas formasi fotoreseptor. Sehingga, asal gelombang c bersifat ekstraretinal. Hal ini diungkap karena responnya menghilang jika lapisan epitelium segmen secara selektif diracuni sampai tak dapat berfungsi. Efek yang sama sama juga muncul muncul jika retina retina diambil dari mangkuk mata. Riset juga telah menunjukkan bahwa gelombang gelombang a hanya dapat berasal berasal dari lapisan fotoreseptif. Gelombang b juga telah diketahui mayoritas berasal dari daerah sel-sel sel-sel bipolar. Contohnya, gelombang b dapat secara selektif dieliminasi dengan menjepit arteri retinal (untuk mengurangi pasokan oksigen dan nutrisi) yang menyuplai lapisan internal retina. Gelombang a tetap muncul karena lapisan reseptor bertahan dengan serangkaian







Bagian pertama dari respon akibat kilasan cahaya ialah potensial reseptor awal (earlydihasi lkan oleh perubahan-perubahan perubahan-perubahan awal receptor potential / ERP). Potensial tersebut dihasilkan hasil induksi cahaya pada molekul-molekul fotopigmen. Komponen kedua, yang muncul dalam rentang 1-5 ms, ialah potensial reseptor akhir (late- receptor potential / LRP ). LRP telah ditemukan maksimal dekat ujung-ujung sinaptik fotoreseptor sehingga menunjukkan keluaran / output reseptor. Secara normal, ERP dan LRP membentuk ujung awal gelombang a. Walau demikian, dengan tidak adanya gelombang b, jalur waktu totalnya dapat diperhitungkan. ERP bersifat linear dengan intensitas cahaya. LRP justru tidak linear dan beragam (aproksimasi) secara logaritmik dengan intensitas. Pada ERG manusia, gelombang a dan b memiliki bagian- bagian yang terhubung dengan sel batang dan sel kerucut. Gelombang d yang terekam pada offset rangsang cahaya itu besar kaitannya dengan mer edanya komponen a dan b. Maka dari itu, ERP muncul hampir sesaat dengan adanya rangsang cahaya, dan LRP yang menuntun pada kemunculan kemunculan gelombang a itu menunjukkan aktivitas pada ujung-ujung sinaptik fotoreseptor beserta sel-sel lain di tingkat lapisan pleksiform luar. Gelombang b yang mencolok itu disebabkan oleh aktivitas sel bipolar, namun sel ganglion juga aktif saat gelombang b berlangsung. Sel-sel ganglion tak terlalu beragam daripada sel-sel bipolar karena adanya konvergensi retinal umum. Semua sel-s el pada retina, kecuali sel ganglion, menghasilkan respon masingmasing- masing akibat rangsangan yang cukup. Respon itu berupa potensial-potensial bertingkat yang bersifat tak tersalurkan (non- propagating nature) atau singkatnya, potensial potens ial-poten -potensial sial generator. Sementara Sementara itu, depolarisasi badan sel ganglion menghasilkan potensial aksi yang terhantar dan melalui proses-proses saraf menuju otak. Informasi lebih lanjut pada pemrosesan informasi visual dalam retina dapat dilihat pada [9], [10], dan [11].

4. Masalah Konduktor-Volumik dalam ERG

Dari penjelasan sebelumnya, sebenarnya retina (gambar 1) terdiri dari penampangpenampang kecil seperti yang tertera di gambar 3. Jika tiap penampang yang diterakan di gambar 3 itu merupakan daerah-daerah eksitasi yang timbul pada saat cahaya diberikan pada mata, maka mata dapat disebut sebagai medium medium konduktor sferik dengan sumber bioelektrik berbentuk layer / / lapisan pada salah salah satu kutub kutub sumbu sumbu optik. optik. Pada kutub kutub korneal korneal mata, daerah batas langsung berhubungan dengan udara, sedangkan bagian sisanya









Gambar 5 Bagan konfigurasi elektrode

Dalam semua kasus, mata dibatasi oleh medium beresistansi elektrik tinggi dengan sejumlah kecil (hampir nol) arus yang mengalir keluar menembus dinding sklera. Lensa kontak, yang berlapis medium bersalinitas, terhubung dengan medium cair yang merendam permukaan luar kornea dan dapat dianggap sebagai makroelektrode yang sekiranya melapisi kutub korneal mata sferik. Elektrode indifferent secara efektif berada di belakang mata dan dianggap tidak dipengaruhi oleh medan-medan yang bersumber dari retina. o

Potensial listrik (r, , ), yang diungkapkan dalam koordinat koordi nat bola, pada titik medan manapun manapun dalam medium internal mata sferik sferik dihasilkan dari solusi persamaan

[1]: 0

merupakan konduktivitas spesifik (S/cm) untuk medium internal mata, dan ir e t

merupakan densitas flux yang muncul (A/cm3) dari retina akibat adanya eksitasi / cahaya.

Dalam elektroretinografi, identifikasi sumber retinal lebih diminati dan diperlukan untuk menemukan sifat dasar ir et dalam persamaan tadi. Bagaimanapun juga, sumber retinal







lebih besar (karena sel bipolar dan sel ganglion lebih sedikit relatif pada reseptor). Pada kenyataannya, jumlah relatif tipe-tipe sel dan ramifikasi (jaringan / serabut rumit) lateralnya membuat kejelasan akan adanya jalur- jalur yang saling overlap dalam retina. Dalam retina manusia, ada secara bersama-sama sekitar 6,5 juta sel kerucut, 120 juta sel batang, dan hanya 1 juta sel ganglion.

Gambar 6 Model mosaik retinal dwilapis [kotak [kotak -kotak kecil ialah volume-volume volume-volume segmental retina dan panah - panah ialah arah -arah dipol]

Dengan derajat kerumitan seperti itu, muncullah saran atas model retina yang sederhana dan mampu menyerupai potensial poten sial-potensial -potensial ERG

sebenarnya (yang masih masih melibatkan

inhomogenitas spasial sumber retinal). Model tersebut ialah model mosaik retinal dwi-lapis. Dalam model ini, lapisan retina dibagi atas volume-volume segmental dan sebuah sumber dipol per unit volume yang terletak pada pusat tiap segmen (gambar 6). Untuk sebuah input cahaya yang tetap, kekuatan-kekuatan dipol diukur secara spasial dan sumber dipol bervariasi seiring dengan waktu dengan perilaku yang telah terduga (kekuatan dipol harus meningkat seiring dengan intensitas cahaya). Dengan memilih- milih parameter model berdasarkan informasi elektrofisiologis dan histologis, penentuan medan potensial listrik dapat dilakukan. Hal ini sesuai dengan superposisi sumber-sumber dipol dalam suatu







menunjukka menunjukkan n bahwa pada katak, jumlah total ERG yang dihasilkan beberapa beberapa daerah daerah retinal sama dengan satu ERG tunggal jika semua daerah retinal dirangsang bersamasama.

Gambar 7 ERG pada vertebrat

Sifat spasial pada ERG manusia manusia telah diungkap dalam riset yang melibatkan Brindley dan Westheimer di tahun 1965 [16] serta serta Aiba di tahun 1967 [17]. Superposisi linear li near pada respon-respon ERG juga telah dikonfirmasi untuk retina manusia. Saat memberikan rangsang cahaya terlokalisasi pada sebagian retina manusia, tindak hati-hati harus dilakukan untuk mencegah terhamburnya cahaya dalam mata yang akhirnya dapat merangsang daerah retina lain. Untuk itu, penyinaran yang relatif kuat dan stabil diperlukan agar menyinari sebagian besar retina sementara rangsang terlokalisasi dilakukan pada daerah yang diingini. Penyinaran yang sedemikian rupa disebut penyinaran latar (background illumination). Penyinaran tersebut menyebabkan retina beradaptasi dan menjadikan dirinya kurang peka terhadap cahaya yang terhambur dari daerah yang disinari.







6. Kesimpulan

Meskipun terdapat kerumitan anatomik pada retina, masalah-masalah untuk mendapatkan rekaman ERG yang bagus dari subjek tak terlatih, dan kebutuhan pengerjaan teknik rata-rata dalam mendapatkan ERG terlokalisasi spasial, ERG memiliki peran penting yang berpotensi d alam menaksir perilaku retina secara fungsional. Aplikasi teori sistem dan teknik analisis komputer juga telah dilakukan pada ERG klinik (Troelstra dan Garcia di tahun 1975).

7. Daftar Pustaka nd

Webster, John G., “Medical Instrumentat Instrumentation, ion, Application Application and Design Design” , 2 edition, John Wiley & Sons, Inc., 1995. st

Dartnall, H. J. A., “The photobiolog photobiologyy of visual visual processes processes” in H. Dawson (ed.), The Eye, 1 ed. New York: Academic Press, Vol. 2, pp. 321-533, 1962. Rushton, W. A. H., “ A cone pigment in in the

168 , 345-359, 345-359, 1963. ope” J. Physiol 168,







Physiol.. , 158, 158 , components by intraretinal recording in the intact cat ca t eye” , J. Physiol 257-280,1961. Brown, K. T., K. Watanabe, and M. Murakami, “The early and late receptor potentials of monkey cones and rods” Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 30, 457-482,

1965. Ratliff, F. (ed.), “ Studies in Exc in Excitat itation ion and and Inhibition in the Retin Retina a” London: Chapman and Hall, 1974. st

Granit, R., “The visual pathway” , in H. Dawson (ed.), The Eye, 1 ed. New York: Academic, Vol. 2, pp. 537-763, 1962. Brown, K. T., “The electroretinogram: Its components and their origins” , Vision Res . , 8, 633-677, 1968. Krakow, C. E. T., “On the potential field of the rabbit electroretinogram” , Acta Ophthalmol, 36, 183- 207, 1958. Doslak, M. J., R. Plonsey, and C. W. Thomas, “The effects of variations of the conducting media inhomogeneities on the electroretinogram” , IEEE Trans. Biomed. Eng.,

27, 88-9 4, 1980. Doslak, M. J., and P- C. Hsu, “Application of a bioelectric field model of the ERG to the effect of vitreous haemorrhage” , Med. Biol. Eng. Comput ., 22, 552-557, 1984.

Brindley, G. S., “The effects on the frog’ s electroretinogram of varying the amount of Physiol, 134, 353-359, 353-359, 1956. 1956. retina illuminated ” , J. Physiol, Brindley, G. S., and G. Westheimer, “The spatial properties of the human Physiol, 179, 518-537, 518-537, 1965. electroretinogram” , J. Physiol, Aiba, T. S., et al. , “T he he electroretinogram electroretinogram evoked by the excitatio excitation n of human foveal Phys iol,, 189, 4343 - 62, 1967. cones” , J. Physiol Jacob, M.D., F.A.C.S., Stanley W. & Francone, Clarice Ashworth,“Structur Ashworth, “Structur e and Function









Elektroretinogram ERG.docx

Recommend Documents