Нарушение цветовосприятия у молодых людей, употребляющих алкоголь

• Введение
• Материалы и методы
• Результаты
• Обсуждение

Двадцать четыре молодых человека были обследованы врачом-офтальмологом и выполнили три психофизических теста для оценки их зрительных функций. Мы оценили функцию ПКЧ на 11 пространственных частотах в диапазоне от 0,1 до 30 циклов/градус. Различий в контрастной чувствительности между потребителями алкоголя и участниками контрольной группы не наблюдалось. Для оценки цветового зрения мы использовали тест Фарнсворта-Манселла 100 оттенков (FM 100), чтобы проверить способность испытуемых выполнять задание на расположение цветов, и тест Моллон-Реффина (MR), чтобы измерить пороги различения цветов. Потребители алкоголя допустили больше ошибок, чем участники контрольной группы, в тесте FM 100, и их ошибки были равномерно распределены в цветовом пространстве FM без каких-либо предпочтений в отношении цветовой оси. Потребители алкоголя также показали худшие результаты, чем участники контрольной группы, в тесте MR и имели более высокие пороги различения цветов по сравнению с представителями контрольной группы в трех различных опорных точках однородного по восприятию цветового пространства – диаграммы цветности CIE 1976. Не было никакого предпочтения по цветовой оси в повышении порога, наблюдаемого среди испытуемых, употребляющих алкоголь. У тех из них, кто употреблял алкоголь еженедельно, наблюдалась субклиническая потеря цветового зрения при сохранении ПКЧ. Подростковый и юношеский возраст – периоды важного неврологического развития, и употребление алкоголя в этот период жизни может привести к нарушениям зрительных функций, особенно цветового зрения, которое очень чувствительно к нейротоксинам.

Введение

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), алкоголь является старейшим и наиболее широко используемым психоактивным веществом, потребляемым людьми во всем мире [1*]. В ряде ранее опубликованных работ было описано распространение алкогольной зависимости среди молодых людей, которые проживают в развивающихся странах [2–5]. Было убедительно доказано, что преждевременное употребление алкоголя может привести к химической зависимости как у молодых, так и у взрослых [6–9]. Помимо социально-экономических последствий, употребление алкоголя может вызывать ряд физиологических дисфункций, которые часто включают в себя нарушение зрительных функций [1, 10–20].

В то время как исследования на людях указывали на нарушение зрительных функций, вызванное токсическим воздействием алкоголя, несколько опытов на животных моделях также продемонстрировали его пагубное влияние на зрительную систему [21–23]. Кьеллстрём (Kjellström) и его коллеги проанализировали зрительный вызванный кортикальный потенциал (ЗВКП) у взрослых крыс, подвергшихся воздействию этанола [21]. У крыс, подвергавшихся такому воздействию, но не имевших синдрома отмены, при оценке ЗВКП наблюдалось увеличение латентного периода и заметное искажение компонента N1. Эти изменения частично нормализовались через неделю после отмены [21]. Санчо-Телло (Sancho-Tello) и его коллеги показали, что хроническое употребление этанола вызывает окислительный стресс в сетчатке крыс, изменения в электроретинограмме (ЭРГ) и избыточную экспрессию антиапоптотического белка Bcl-2. Они предположили, что эти патологические изменения можно объяснить алкогольной ретинопатией у данной животной модели [22]. Ланц (Lantz) и его коллеги, регистрируя ЭРГ, ЗВКП и оптическую визуализацию зрительной коры, проверили, может ли раннее воздействие алкоголя привести к нарушению зрительных функций у мышей [23]. Они обнаружили, что у особей, подвергшихся воздействию этанола, по сравнению с испытуемыми из контрольной группы была такая же острота пространственного восприя­тия, но более низкая контрастная чувствительность, меньшие амплитуды a- и b-волн в ЭРГ и искаженные ретинотопические карты зрительной коры [23].

Механизмы токсического воздействия алкоголя на зрительную систему до конца не изучены. Однако есть данные о влиянии этанола на различные системы нейромедиаторов [24–26]. Ряд этих данных подтверждают идею о том, что он может вызывать многие из своих эффектов, модулируя лиганд-зависимые ионные каналы, чувствительные к нейромедиаторам ГАМК, глутамату и серотонину [27–28]. Результаты, демонстрирующие эффективность усилителей активности ГАМК в лечении синдрома отмены этанола, позволяют предположить, что ГАМКергическая система является важной мишенью для алкогольной токсичности [29]. Кроме того, снижение уровня комплекса ГАМК(А)-бензодиазепиновых рецепторов в мозге хронических алкоголиков подтверждает гипотезу о том, что взаимодействие этанола и ГАМК модулирует дисфункцию центральной нервной системы у таких субъектов [30].

Предыдущие психофизические оценки описывали потери поля зрения и ПКЧЯ у хронических потребителей алкоголя [16] и после однократного чрезмерного употребления алкоголя [13, 17, 20]. Классические исследования с использованием 28- или 100-оттеночных тестов цветовос­приятия Фарнсворта-Манселла показали высокую частоту нарушений цветового зрения у людей, хронически употребляющих алкоголь [10, 15]. Кроме того, было доказано, что у людей с алкогольной зависимостью в анамнезе наблюдаются изменения цветового зрения без нарушения ПКЧЯ [18]. В нескольких исследованиях предпринимались попытки охарактеризовать специфические нарушения зрения, связанные с употреблением алкоголя, но результаты были противоречивыми [16, 18]. Таким образом, учитывая социальную значимость этой проблемы, очень важно активизировать исследования, направленные на детальное изучение нарушений зрения у взрослых и молодых людей, подвергающихся острому или хроническому воздействию алкоголя.

В нескольких исследованиях описывалось влияние раннего употребления алкоголя на зрительное восприятие молодых людей. Предыдущие работы показали, что воздействие различных ксенобиотиков, таких как этанол [18, 31], метанол [32, 33], хлорохин и гидроксихлорохин [34–36], органические растворители [37] и тяжелые металлы, например соединения ртути [38–43], вызывает выраженные нарушения зрительных функций. Некоторые из этих исследований были посвящены воздействию токсичных веществ в раннем возрасте [44]. Токсикологические исследования, проведенные на людях и животных, показали, что незрелые или молодые организмы более чувствительны к токсичным веществам, чем взрослые [45–47].

Эти исследования подтверждают нашу гипотезу о том, что у молодых потребителей, часто подвергающихся воздействию этанола, могут наблюдаться субклинические изменения зрения, которые можно выявить с помощью соответствующей психофизической оценки. Психофизика включает в себя важные перцептивные и неинвазивные тесты, обычно используемые для проверки нормальной или аномальной работы органов чувств человека, в том числе зрения [18, 34, 42, 48–50]. Таким образом, целью настоящего исследования была оценка хроматических и ахроматических зрительных функций молодых потребителей алкоголя с помощью трех широко используемых психофизических тестов: измерения ПКЧЯ, оценки способности к цветовому расположению и измерения пороговых значений цветоразличения.

Материалы и методы

Испытуемые

Мы изучили 24 молодых потребителей алкоголя, 17 мужчин и 7 женщин, в возрасте от 18 до 29 лет [(22,6 ± 3,7) года]. Несколько лет назад наша исследовательская команда разделила испытуемых по следующим возрастным группам для серии исследований зрительных дисфункций: 16–30, 31–45, 46–60 и 61–75 лет. На это в значительной степени повлияли следующие аргументы: 1) первая группа включала в себя молодых людей в возрасте 24 лет; 2) во вторую группу входили взрослые люди; 3) третью и четвертую группы составляли две подгруппы пожилых людей. Эта систематика позволила легко сравнивать результаты, полученные в разных исследованиях, особенно в тех, которые были направлены на понимание влияния заболеваний и ксенобиотиков на цветовое и пространственное зрение [42].

Все испытуемые употребляли алкогольные напитки не реже двух раз в месяц, а пятеро из них также курили сигареты (10–20 шт. в день). Психофизические тесты проводились не ранее чем через 48 ч после последнего употребления алкоголя. У всех испытуемых не существовало в анамнезе прошлых или текущих глазных или неврологических заболеваний, а также не было воздействия химических веществ, которые могли бы повлиять на зрительные функции. Результаты, полученные у молодых людей, употребляющих алкоголь, сравнивались с нормами, установленными для здоровых добровольцев в возрасте от 16 до 30 лет, которые ранее не употребляли алкоголь (подробнее о контрольной группе см. ниже в разделе «Результаты»). Все испытуемые заполняли анкету, которая содержала следующую информацию: возраст начала употребления алкогольных напитков; частота употребления алкоголя в месяц; количество алкоголя, употребляемого за один день; наличие или отсутствие связи между употреблением алкоголя и курением.

Перед психофизическим тестированием все испытуемые про­шли осмотр у врача-офтальмолога, и результаты офтальмологического обследования были признаны нормальными. Все испытуемые были дополнительно обследованы для выявления врожденной цветовой слепоты на красный-зеленый или синий-желтый цвета. Для этого использовалась следующая стратегия: во-первых, во время сбора анамнеза их спрашивали о частоте случаев цветовой слепоты среди их родственников, а также о любых трудностях с цветовосприятием в их собственном детстве; во-вторых, цветовое зрение испытуемых проверялось с помощью псевдо­изохроматических пластин Ишихары, накладываемых отдельно на каждый глаз [51]; в-третьих, мы изучили результаты испытуемых в тесте MR (см. ниже), чтобы выяснить, повышены ли у них пороги цветового зрения только вдоль линий, ориентированных на протановые, дейтановые и тритановые копунктуальные точки. Некоторые испытуемые, добровольно вызвавшиеся войти в состав конт­рольной группы, были исключены из-за несоответствия этим критериям. Ни один из испытуемых, добровольно согласившихся войти в группу потребителей алкоголя, не соответствовал ни одному из этих критериев.

Заявление об этике

Данная работа была одобрена Комитетом по этике исследований с участием специалистов Центра тропической медицины Федерального университета Пара, Белен, штат Пара (Бразилия); протокол № 038/2004 – CEP/NMT, дата одобрения – 30 апреля 2004 года. Все испытуемые подписали информированное согласие до начала экспериментов, которые соответствовали Кодексу этики Всемирной медицинской ассоциации (Хельсинкская декларация) для экспериментов с участием людей.

Психофизические процедуры

Участники исследования прошли три различных испытания, разработанных для использования с компьютерами: измерение порогов ПКЧЯ с помощью синусоидальных решеток [52], оценка способности к цветовому расположению с помощью теста Фарнсворта-Манселла на 100 оттенков (тест FM 100) [53–54], а также измерение порогов различения цветов с помощью теста Моллон-Реффина (тест MR) [55–56]. Все испытуемые имели нормальную или скорригированную до нормальной остроту зрения – 1,0 (единица); при необходимости во время тестов для коррекции остроты зрения применялись очковые линзы. Все тесты проводились при монокулярном зрении с использованием глаза с наилучшей нескорригированной остротой зрения или доминирующего глаза, когда оба глаза обеспечивали одинаковую остроту зрения. Эти испытания проходили в темной комнате с фоновой яркостью 0,02 кд/м2.

Программное обеспечение было написано на языке программирования C++ для рабочей станции IBM RISC 6000 320H (International Business Machine Corporation–IBM, Армонк, Нью-Йорк, США). Для генерации визуальных стимулов, отображаемых на цветном мониторе IBM 6091 19i с пространственным разрешением 1280 x 1024 пикселей и частотой дискретизации 77 Гц, применялась графическая карта IBM POWER GT4-3D с цветовым разрешением 24 бита (8 бит на канал). Для получения 10-битного разрешения по уровню серого использовалась процедура дизеринга. Координаты яркости и цветности измерялись с помощью хромометра CS-100A (Konica Minolta, Махва, Нью-Джерси, США).

ПКЧЯ оценивалась на 11 пространственных частотах (0,2, 0,5, 0,8, 1, 2, 4, 6, 10, 15, 20 и 30 циклов на градус визуального угла) [39, 42]. Стимулами служили вертикальные стационарные синусоидальные решетки с постоянными значениями средней цветности (CIE 1976: u’ = 0,182, v’ = 0,474), средней яркости (43,5 кд/м2), размера (6,5° x 5° угла зрения) и расстояния до экрана (3 м). Использовался следующий метод настройки: исследователь уменьшал или увеличивал пространственный контраст яркости, и испытуемый должен был сообщить, заметен ли ему стимул в виде решетки. Процедура повторялась до тех пор, пока не был достигнут порог яркости для данной пространственной частоты. Процедура повторялась 6 раз для каждой пространственной частоты. Анализ заключался в усреднении шести результатов и использовании среднего значения в качестве порога контрастности. Контрастная чувствительность выражалась как логарифм величины, обратной порогу контрастности.

Компьютеризированная версия теста FM 100 использовалась для оценки способности испытуемого упорядочивать цвета по оттенкам [39, 42]. Восемьдесят пять стимулов разных оттенков, имеющих одинаковую насыщенность (30 % чистоты), яркость (42 кд/м2), форму и размер (квадратные пятна с углом зрения 1°), были сгруппированы в одну серию из 22 стимулов и четыре серии из 21 стимула. Сначала на экране отображались фрагменты в градиенте оттенков, которые соответствовали правильной последовательности. После 1 мин просмотра они отображались в случайном порядке, и испытуемый должен был расположить их в исходной последовательности, ориентируясь только на изменение оттенка. После того как этот участник заканчивал работу с одной серией оттенков, отображалась следующая серия, и так повторялось до тех пор, пока он не упорядочивал все серии. В конце теста сохранялось количество ошибок, допущенных испытуемым. Весь тест повторялся четыре раза. Программа оценивала результаты этого участника в каждом испытании, а средний балл, полученный им по итогам четырех испытаний, считался его результатом в задании на расстановку оттенков. Чем выше был балл, тем хуже был результат испытуемого.

Для измерения порогов различения цвета у испытуемых применялся метод Моллона-Реффина [55–56]. Для проведения теста MR использовалось специальное программное обеспечение [39, 42]. Псевдоизохроматические стимулы представляли собой мозаику из кругов разного размера (от 0,2 до 0,6° в диаметре) и разной яркости (от 12 до 20 кд/м2), которые образовывали цель и поле на темном фоне (0,02 кд/м2). Круги формировали поле стимула с постоянной цветностью на протяжении всей серии измерений, в то время как круги, цветность которых менялась от пробы к пробе, формировали цель. Целью стимула был C-круг Ландольта размером внешнего диаметра 4,3°, внутреннего диаметра 2,2° и зазором 1° угла зрения. Цветность цели варьировала вдоль восьми хроматических осей, расходящихся от эталонной цветности поля. Были проведены пять измерений порогов различения цветов для пяти различных эталонных цветностей в диаграмме цветности CIE 1976: E1 (u’ = 0,215, v’ = 0,531), E2 (u’ = 0,219, v’ = 0,481), E3 (u’ = 0,225, v’ = 0,415), E4 (u’ = 0,175, v’ = 0,485) и E5 (u’ = 0,278, v’ = 0,472). Средняя яркость стимулов составляла 16 кд/м2, они демонстрировались в течение 3 с. Задача испытуемого состояла в том, чтобы определить ориентацию цели (верхнее, нижнее, правое или левое положение разрыва C-круга Ландольта) в течение следующих 1,5 с. Наличие пространственного шума и шума яркости гарантировало, что различие между целью и фоном будет определяться исключительно разницей в цветности. Такое хроматическое различие между целевым объектом и полем контролировалось с помощью метода «лестницы» с четырьмя вариантами принудительного выбора: правильный ответ испытуемого уменьшал хроматическое различие, а неправильный ответ или отсутствие ответа увеличивали его. После 12 реверсов** процедура «лестница» была остановлена, а среднее значение последних шести реверсов было использовано для оценки пороговых значений различения цветов по каждой хроматической оси. Эти значения были аппроксимированы эллиптическими функциями с применением метода наименьших квадратов. Размеры эллипсов (диаметры кругов с эквивалентной площадью) и их ориентация были оценены и использованы в качестве показателей способности испытуемого различать цвета.

Статистический анализ

Данные, полученные от каждого молодого человека, употребляющего алкоголь, сравнивались с допустимыми интервалами для участников контрольной группы. Доля испытуемых, чьи результаты выходили за допустимые пределы значений показателей, указывала на ухудшение зрения из-за злоупотребления алкоголем в этой группе молодых людей. Кроме того, мы сравнили результаты двух групп испытуемых – молодых людей, употребляющих алкоголь, и участников конт­роль­ной группы – в каждом тесте на зрение, используя t-критерий Стьюдента для данных FM 100 и двухфакторный дисперсионный анализ для данных MR и данных о ПКЧЯ. Для всех статистических процедур мы использовали альфа-значение 5 %.

В контрольной группе не было курильщиков. Кроме того, количество курильщиков, употреб­лявших алкоголь, было слишком мало (n = 5) по сравнению с общим количеством употреб­лявших алкоголь (n = 19), что не позволяет провести корректное статистическое сравнение между этими двумя группами. Тем не менее мы выделили курильщиков в результатах, представленных на рис. 1, 3 и 5, чтобы оценить, могло ли это дополнительное токсическое вещество ухудшить результаты испытуемых в психофизических тестах.
Мы также использовали коэффициент корреляции Пирсона для установления линейной зависимости между результатами измерений ПКЧЯ, тестом FM 100 и тес­том MR, а также показателями потребления алкоголя: количеством лет, в течение которых человек употреб­ляет алкоголь, частотой употребления алкоголя и его количеством.

Результаты

Потребление алкоголя

Табл. 1 содержит информацию, предоставленную участниками во время интервью. Участники начали употреб­лять алкоголь в возрасте от 13 до 22 лет [(17,6 ± 2,1) года]. На момент тестирования они уже регулярно употребляли алкоголь в течение 2–12 лет [(5,0 ± 2,8) года] с частотой от 2 до 12 раз в месяц [(5,6 ± 3,3) раза в месяц]. Количество потребляемого алкоголя оценивалось в диапазоне от 42 до 360 г в день (137,9 ± 80,8 г в день). Наконец, пять участников сообщили, что у них также есть привычка выкуривать от 5 до 10 сигарет в день.

Пространственная контрастная чувствительность к яркости

Трое испытуемых были недоступны для проведения измерения ПКЧЯ (см. табл. 1). На рис. 1 показана контрастная чувствительность молодых потребителей алкоголя (круги, n = 21) и предельно допустимые нормы для контрольной группы (пунктирные линии) на 11 исследованных пространственных частотах. Контрольную группу для этого теста составили 59 здоровых добровольцев в возрасте (21,2 ± 2,7) лет без истории употребления алкоголя или курения сигарет. За единственным исключением, у большинства молодых потребителей алкоголя контрастная чувствительность находилась в пределах допустимых значений на всех пространственных частотах; у одного испытуемого она была ниже нижнего предела допуска на 2 cpd. Сравнение между группами не выявило статистических различий между молодыми потребителями алкоголя и участниками контрольной группы (P > 0,05, двусторонний ANOVA).

Рис. 1. ПКЧЯ у молодых потребителей алкоголя по сравнению с допустимыми значениями норм для участников контрольной группы
У молодых людей, употребляющих алкоголь, контрастная чувствительность была в пределах нормы. Данные об употреблении алкоголя (кружки) находятся в пределах допустимого (пунктирные линии), за исключением одного значения у одного из испытуемых, у которого контрастная чувствительность была ниже нижнего предела допустимого значения на 2 cpd. Курильщики и некурящие среди употребляющих алкоголь обозначены красными и белыми кружками соответственно. Между двумя группами не было выявлено очевидных различий, которые могли бы указывать на ухудшение психофизических показателей у курильщиков, употребляющих алкоголь.

Тест оттенка Фарнсворта-Манселла 100

Все испытуемые выполнили этот тест (см. табл. 1). На рис. 2 показаны результаты расположения оттенков, выполненного тремя контрольными испытуемыми (см. рис. 2А) и тремя молодыми потребителями алкоголя (см. рис. 2Б). Они были выбраны для представления диапазона вариации, наблюдаемого в двух группах. Графики иллюстрируют средние значения (белые кривые) и стандартные отклонения (желтые кривые) для оценки ошибок, допущенных испытуемым (n = 4 попытки). Данные были отображены на полярной диаграмме Фарнсворта-Манселла, где различные радиальные направления представляют оттенки, а расстояния от центра – оценку ошибок, допущенных испытуемым при расстановке оттенков. Внутренний белый круг соответствует 2 баллам во всех 85 направлениях; это означает, что испытуемый не допустил ни одной ошибки и все оттенки были расставлены в правильном порядке. Мы количественно оценили результаты испытуемого, рассчитав общую погрешность как сумму всех индивидуальных баллов за различные оттенки минус 170. Нулевая общая погрешность соответствовала отсутствию ошибок со стороны испытуемого. У молодых людей, не употребляющих алкоголь, общие показатели были низкими (см. рис. 2A), в то время как у испытуемых, употребляющих алкоголь, общие показатели варьировали от значений в пределах нормы до гораздо более высоких значений (см. рис. 2Б). Молодые потребители алкоголя с высокими значениями общих ошибок не продемонстрировали предпочтений относительно какого-либо конкретного направления на диаграмме Фарнсворта-Манселла, поскольку их ошибки имели диффузное распределение в цветовом пространстве.

Рис. 2. Примеры индивидуальных результатов теста FM 100 у молодых людей, употребляющих алкоголь, по сравнению с результатами молодых людей, не употребляющих его:
A – результаты трех молодых людей, не употребляющих алкоголь. У испытуемых из этой группы всегда были низкие общие баллы. Сверху вниз: испытуемые C01020222 (правый глаз, 21 год), C02000111 (правый глаз, 20 лет) и C03010429 (правый глаз, 18 лет) набрали в общей сложности (53 ± 19), (13 ± 7) и (36 ± 9) баллов соответственно.
Б – результаты трех молодых людей, употребляющих алкоголь. Некоторые испытуемые из этой группы показали результаты, схожие с результатами участников контрольной группы, в то время как другие допустили больше ошибок, чем предполагалось верхними пределами норм, допустимых для конт­рольной группы. Сверху вниз: испытуемые S15100325 (правый глаз, 23 года), S08100807 (правый глаз, 24 года) и S01090617 (правый глаз, 20 лет) набрали в общей сложности (28 ± 3), (152 ± 10) и (326 ± 30) баллов соответственно. Дополнительные сведения см. в тексте

Таблица 1

Эпидемиологический профиль молодых потребителей алкоголя, исследованных в данной работе (n = 24)

На рис. 3А показано распределение значений общих ошибок в тесте FM 100 для молодых потребителей алкоголя (кружки, n = 24) по сравнению с верхней границей допустимых значений для контрольной группы того же возраста (пунктирная линия). Контрольную группу для этого теста составили 83 здоровых добровольца в возрасте (20,8 ± 2,8) лет без истории употребления алкоголя. У молодых потребителей алкоголя общие ошибки варьировали от 28 до 326, причем половина из них превышала верхний допустимый предел для контрольной группы (100,7). Рис. 3Б показывает средние значения и стандартные отклонения общего количества ошибок у молодых людей, не употребляющих алкоголь (светлый столбик), и молодых людей, употребляющих его (темный столбик) (значения в логарифмической шкале). Когда мы сравнили логарифмические значения суммарного числа ошибок для двух групп, то обнаружили, что молодые потребители алкоголя допустили значительно больше ошибок, чем участники контрольной группы в тесте на расположение цветов: 2,05 ± 0,22 против 1,6 ± 0,32 (P < 0,01, t-критерий Стьюдента).

Рис. 3. Результаты теста FM 100 у молодых людей, употребляющих алкоголь, по сравнению с результатами молодых людей, не употребляющих его:
A – общее количество ошибок у молодых людей, употребляющих алкоголь, по сравнению с верхним пределом допустимого количества ошибок (пунктирная линия) у молодых людей, не употребляющих алкоголь. Половина молодых людей, употребляющих алкоголь, допустила больше ошибок, чем верхний предел допустимого количества ошибок, рассчитанный для контрольной группы, – 100,7. Курильщики и некурящие среди молодых людей, употребляющих алкоголь, отмечены красными и белыми кружками соответственно. Между двумя группами не было выявлено очевидных различий, которые могли бы указывать на ухудшение результатов испытуемых в тесте на определение последовательности цветов из-за привычки к курению
Б – среднее значение и стандартное отклонение для участников конт­рольной группы (cветлый столбик) и потребителей алкоголя (темный столбик) (логарифмические значения). У потребителей алкоголя общее число ошибок было выше, чем у участников контрольной группы; их результаты также были более вариабельными
* – статистическая значимость (P < 0,01, t-критерий Стьюдента).

Пороги цветоразличения (эллипсы цветоразличения МакАдама)

Трое испытуемых не смогли пройти тест MR (см. табл. 1). Мы оценили эллипсы цветоразличения в пяти различных областях диаграммы цветности CIE 1976 для молодых людей, употребляющих алкоголь (n = 21), и сравнили результаты с показателями участников контрольной группы. Контрольная группа для этого теста состояла из 51 здорового добровольца в возрасте (20,8 ± 3,1) лет, которые не употребляли алкоголь. На рис. 4A показаны эллипсы цветоразличения, которые получены у участника из контрольной группы, а на рис. 4Б – у молодого человека, употребляющего алкоголь. У потребителя алкоголя и еще у нескольких испытуемых эллипсы цветоразличения были больше, чем у участников контрольной группы. Повышение порога цветоразличения у людей, употребляющих алкоголь, носило диффузный характер без предпочтительного направления в цветовом пространстве.

Рис. 4. Примеры индивидуальных эллипсов цветоразличения у молодых людей, употребляющих алкоголь, полученные с помощью теста MR, по сравнению с эллипсами молодых людей, не употребляющих алкоголь
Были изучены пять областей цветового пространства. Точки данных, соответствующие порогам различения цветов, были нанесены на диаграмму цветности CIE 1976, а затем обработаны для получения соответствующих эллипсов различения цветов МакАдама
А – эллипсы различения цветов, относящиеся к испытуемому из контрольной группы (C04 020620, правый глаз, 20 лет) 
Б – эллипсы цветоразличения, относящиеся к молодому человеку, употребляющему алкоголь (S02100805, правый глаз, 22 года). У некоторых молодых людей, употребляющих алкоголь, эллипсы цветоразличения были больше, чем у участников контрольной группы, но у большинства из них показатели находились в пределах нормы. У молодых людей, употребляющих алкоголь, не было предпочтения в цветовом пространстве для повышения порога

На рис. 5 сравниваются результаты молодых людей, употребляющих и не употребляющих алкоголь, в тесте MR с использованием размеров пяти эллипсов цветового различения в качестве сравнительных параметров. Размер эллипса определялся как диа­метр круга с эквивалентным размером, измеренным в координатах CIE 1976. Эллипсы E1–E5 соответствуют различным областям цветового пространства CIE (см. рис. 4). На рис. 5A показаны индивидуальные результаты для тех, кто употребляет алкоголь (кружки), по сравнению с верхним пределом допустимых значений для тех, кто не употребляет алкоголь. В зависимости от эллипса у 1–5 испытуемых эллипсы были больше верхнего допустимого предела: у пяти испытуемых они были больше верхнего допустимого предела для E1 и E4. Рис. 5Б показывает средние значения и стандартные отклонения площади эллипсов у молодых людей, употребляющих алкоголь (цветные столбики), по сравнению с эллипсами у молодых людей, не употребляющих алкоголь (белые столбики). Для всех эллипсов, от E1 до E5, у группы потребителей алкоголя они были больше, чем у группы потребителей безалкогольных напитков, но статистическая значимость была достигнута только для E1, E3 и E5 (P < 0,05, ANOVA).

Рис. 5. Полученные с помощью теста MR эллипсы цветоразличения у молодых людей, употребляющих алкоголь, по сравнению с эллипсами молодых людей, не употребляющих его:
А – диаметр эллипсов цветоразличения, полученных у молодых людей, употребляющих алкоголь (кружки), по сравнению с верхним пределом допустимых значений (пунктирная линия) для участников контрольной группы. Диаметр эллипса был принят как диаметр круга с эквивалентной площадью. В зависимости от эллипса, от E1 до E5, у 1–5 испытуемых диаметр эллипсов был больше верхнего предела допустимых значений. Курящие и некурящие среди потребителей алкоголя обозначены красными и белыми кружками соответственно. Не было никаких очевидных различий между двумя группами, которые могли бы указывать на увеличение порогов цветового различения потребителей алкоголя из-за привычки курить. 
Б – среднее значение и стандартное отклонение диаметров эллипсов, полученных у молодых потребителей алкоголя (цветные столбики) и у участников контрольной группы (белые столбики). Для всех эллипсов, от E1 до E5, у группы потребителей алкоголя эллипсы были больше, чем у группы потребителей безалкогольных напитков, но статистическая значимость (*) была достигнута только для E1, E3 и E5 (P < 0,05, ANOVA).

Дополнительные статистические сравнения

Измерения коэффициента корреляции Пирсона не показали какой-либо значимой зависимости между логарифмом контрастной чувствительности к яркости на любой пространственной частоте, общей ошибкой log FM 100 или диаметрами эллипса MR и показателями потребления алкоголя – периодом, частотой его употреб­ления и потребляемым количеством (p > 0,05).

Обсуждение

Маркетинг компаний, производящих алкогольные напитки, обычно поощряет употребление алкоголя молодежью, ориентируясь именно на эту группу населения [57]. Употребление алкоголя, ограниченное выходными, социально приемлемо и не вызывает беспокойства по поводу общественного здоровья. Данное исследование показало, что у молодых людей, употребляющих алкоголь лишь ограниченное количество раз в неделю, уже наблюдаются признаки нарушения зрительной функции по сравнению с участниками контрольной группы того же возраста.

Зреннер (Zrenner) и его коллеги ранее описали, что молодые трихроматы демонстрировали нарушение цветового зрения между 60 и 130 минутами после употребления этанола [31]. Эти авторы предположили, что кратковременное воздействие этанола может вызывать быстрое и дозозависимое нарушение восприятия цвета у молодых людей. В другом исследовании Мерглер (Mergler) и соавторы описали, что как возраст, так и потребление алкоголя могут вызывать дисхроматопсию [12]. Однако ни в одном исследовании не изучался вопрос о том, является ли цветовое зрение подростков и молодых людей более уязвимым к токсическому воздействию этанола, чем другие зрительные функции, такие как ПКЧЯ. В настоящем исследовании мы показали, что молодые умеренные потребители алкоголя с нормальной ПКЧЯ демонстрировали нарушение цветового зрения даже без острого воздействия алкоголя. Наши результаты вносят вклад в изучение токсического воздействия алкоголя на человека, демонстрируя, что редкое употребление алкоголя оказывает значительное и продолжительное негативное влияние на цветовое зрение молодых людей.

Мы обнаружили, что у молодых людей, эпизодически употребляющих алкоголь, нарушены некоторые аспекты цветового зрения, такие как способность упорядочивать последовательность различных оттенков и пороги различения цветов. Хотя в предыдущих исследованиях описывалось серьезное влияние употребления алкоголя на зрительные функции взрослых людей при длительном хроническом воздействии этанола [10–18, 20], настоящее исследование стало первым, продемонстрировавшим, что у молодых людей, употребляющих алкоголь нечасто, наблюдается значительное нарушение цветового зрения. Это исследование также показало, что у них цветовое зрение более уязвимо к воздействию алкоголя, чем ПКЧЯ. Наши результаты подтвердили, что у значительного числа потребителей алкоголя нарушена способность к цветовому расположению и пороги различения цветов по сравнению с участниками контрольной группы, в то время как функция ПКЧЯ была схожей в обеих группах. Таким образом, наши данные свидетельствуют о том, что психофизическая оценка функции цветового зрения может стать важным инструментом для ранней диагностики и мониторинга токсического воздействия этанола на молодых потребителей.

Наша психофизическая оценка также показала, что нарушение цветового зрения не имеет определенной зависимости от хроматической оси. В предыдущих исследованиях сообщалось, что нарушения цветового зрения, связанные с употреблением алкоголя, проявляются преимущественно в сине-желтой оси [12]. Было высказано предположение, что S-колбочки более чувствительны к токсическому воздействию алкоголя, чем L- или M-колбочки. В нашем исследовании мы не наблюдали такой зависимости, и это может быть связано с количеством употребляемого алкоголя и/или более молодым возрастом испытуемых.

Независимо от предпочтения в отношении хроматических осей цветовое зрение оказалось более восприимчивым к токсическому воздействию, чем контрастная чувствительность к яркости. Цветовое зрение у человека более выражено в центральной части поля зрения, где плотность клеток очень высока, а метаболическое обеспечение может быть нарушено при воздействии токсичных веществ. В сетчатке за цветовое зрение отвечают многочисленные красно-зеленые цветооппонентные Р-клетки и сине-желтые мелкие двуслойные клетки, плотность которых наиболее высока в центральной части [58]. В зрительной коре цветовая информация обрабатывается нейронами, расположенными в слое 4Cb и в так называемых пятнах слоев 2–3 V1, а также в тонких полосах V2 [59–60], которые отличаются высокой метаболической активностью и богаты ферментами, такими как цито­хромоксидаза. Эти ферменты играют важную роль в дыхательной цепи переноса электронов в митохондриях, и, например, нейроны, расположенные в пятнах, потребляют много энергии [61]. Поскольку алкоголь может снижать уровень АТФ в клетках [62], эти клетки также подвержены энергетическому дефициту. Хорошо известно, что снижение уровня АТФ тесно связано с избыточным продуцированием активных форм кислорода (АФК) и что выработка АФК является важным промежуточным звеном в процессе токсического воздействия алкоголя на центральную нервную систему [63–64]. Наши результаты открывают новые перспективы для изучения клеточных и молекулярных механизмов, поддерживающих функцию цветового зрения при употреб­лении алкоголя молодыми людьми.

В этой работе сообщается, что низкое или умеренное потребление алкоголя отрицательно влияет на пороги различения цветов и способность создавать цветовые комбинации. Эти результаты, по-видимому, противоречат другим отчетам, предполагающим, что низкое или умеренное потребление этанола оказывает предохраняю­щее действие на другие функции мозга и иные органические функции. Употребление алкоголя в низких или умеренных дозах связано со снижением риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний [65]. Частично защитное воздействие алкоголя на сердечно-сосудистую систему связано с повышением уровня холестерина липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) и снижением уровня фибриногена и других факторов тромбообразования [65–66]. Поскольку многие органические и нервные заболевания имеют общие факторы риска с сердечно-сосудистыми заболеваниями или являются их следствием, употребление алкоголя в малых или умеренных количествах может оказывать прямое или косвенное защитное действие, снижая риск развития этих заболеваний и уменьшая их влияние на некоторые высшие нервные функции, такие как когнитивные способности и память [67–71].

Кроме того, эпидемиологические исследования выявили отрицательную корреляцию между употреблением алкоголя, памятью, когнитивными способностями и болезнью Альцгеймера [71]. Поскольку этанол негативно влияет на NMDA-рецепторы, Калев-Жилинска (Kalev-Zylinska) и Дуринг (During) предположили, что умеренное употребление алкоголя может улучшить память за счет адаптивных изменений в экспрессии NMDA-рецепторов и нижестоящих сигнальных путях [71]. Они смогли экспериментально подтвердить эту гипотезу, работая с крысами, у которых в гиппокампе был подавлен ген субъединицы NMDA NR1, а также с крысами, у которых в гиппокампе была повышена экспрессия NR1. Они обнаружили, что умеренное потреб­ление этанола улучшает память, повышает экспрессию NR1 и изменяет некоторые аспекты передачи сигналов нейротрофинов. Подавление NR1 предотвращало стимулирующее действие этанола, а повышенная экспрессия NR1 в гиппокампе имитировала влияние хронического употребления этанола в малых дозах на память. С другой стороны, высокие дозы этанола снижают нейрогенез, подавляют экспрессию субъединицы NMDA NR2B и ухудшают зрительную память. Таким образом, похоже, что взаимосвязь между этанолом, памятью, когнитивными функциями и болезнью Альцгеймера может быть сложной и зависеть от дозы.

Негативное влияние этанола на цветовое зрение, наблюдаемое в данной работе, может быть связано со специфическим воздействием этого ксенобиотика на области зрительной системы, которые обрабатывают цветовую информацию и характеризуются высоким энергопотреблением, например такие, как центральная часть сетчатки, слои 4A и 4Cb, колбочки в слоях 2–3 V1, а также тонкие полоски V2. Можно предположить, что в этих областях взаимодействие между этанолом и функциями нейронов может нарушаться при более низких дозах, чем в других, менее требовательных областях.

В определенной мере развитие нервной системы продолжается в подростковом возрасте и в юности [72]. Таким образом, воздействие нейротоксинов в этот период может оказывать серьезное негативное влияние на работу зрительной системы. Во многих странах употребление алкоголя является проблемой для подростков и молодых людей. Мы предполагаем, что измерение цветовосприятия может использоваться для мониторинга состояния нервной системы у представителей этой группы населения. 

* Список литературы предоставляется по запросу.
 ** Реверсы в данном исследовании обозначают моменты, когда происходит смена направления изменения стимула: от увеличения к уменьшению или от уменьшения к увеличению. – Примеч. перев.

Авторы: Алодия Бразилия (Alódia Brasil),
Институт биологических наук Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия)
Антониу Жозе О Каштру (Antônio José O Castro),
Институт медицинских наук Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия)
Изабель Кристин В. С. Мартинс (Isabelle Christine V S Martins),
Институт биологических наук Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия)
Элиза Мария К. Б. Ласерда (Eliza Maria C B Lacerda),
отделение тропической медицины Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия)
Гиваго С. Соуза (Givago S Souza),
Институт биологических наук и отделение тропической медицины Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия)
Андерсон Мануэл Эркулану (Anderson Manoel Herculano),
Институт биологических наук Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия)
Александр Антониу М. Роза (Alexandre Antônio M Rosa),
Институт медицинских наук и Университетская больница Беттины Ферро де Соуза Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия)
Андерсон Р. Родригес (Anderson R Rodrigues),
отделение тропической медицины Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия)
Луис Карлос Л. Сильвейра (Luiz Carlos L Silveira),
Институт биологических наук и отделение тропической медицины Федерального университета Пара, Белен, Пара (Бразилия), Университет Сеума, Сан-Луис, Мараньян (Бразилия)
Перевод: А. Козловцев

© РА «Веко»

Печатная версия статьи опубликована в журнале «Современная оптометрия»  [2025. № 5 (176)].
Оформить подписку на бумажную версию – https://vekopress.ru/
Оформить подписку на электронную версию - https://magazine.ochki.com/

Наши страницы в соцсетях:

• vk.com/vekomagazine
• t.me/ochkinet