I ricercatori segnalano un nuovo sistema di imaging che annulla le aberrazioni ottiche cromatiche presenti nell'occhio di una persona specifica, consentendo una valutazione più accurata della vista e della salute degli occhi. Scattando immagini delle più piccole cellule sensibili alla luce dell'occhio con più lunghezze d'onda, il sistema fornisce anche la prima misurazione oggettiva delle aberrazioni cromatiche longitudinali (LCA), che potrebbe portare a nuove intuizioni sulla loro relazione con gli aloni visivi, abbagliamento e percezione del colore.

In ottica , La rivista della Optical Society per la ricerca ad alto impatto, i ricercatori, dell'Università di Washington, Seattle, STATI UNITI D'AMERICA., diciamo che la tecnologia può essere prontamente impiegata in clinica, dove potrebbe essere particolarmente utile per valutare i cambiamenti oculari associati all'invecchiamento e può anche aiutare a informare la progettazione di nuove lenti multifocali tenendo conto delle aberrazioni cromatiche nelle lenti stesse. Per la ricerca sulla vista, la tecnica potrebbe far progredire gli studi sul daltonismo e su come persone diverse percepiscono il colore.

"I metodi precedenti per compensare l'LCA nativo dell'occhio si basano su stime medie della popolazione, senza correzione individualizzata su base individuale, " ha detto il capo del gruppo di ricerca, Ramkumar Sabesan. "Dimostriamo un optometro Badal basato su filtro modificato che offre la capacità di sintonizzare l'LCA su diverse bande di lunghezze d'onda e per ogni individuo in modo personalizzato".

I ricercatori riferiscono di incorporare un nuovo gruppo ottico in strumenti di ottica adattiva convenzionali per produrre alta risoluzione su misura, immagini a più lunghezze d'onda dei più piccoli fotorecettori a cono nell'occhio, misura circa 2 micron di diametro.

"Il nostro studio stabilisce uno strumento flessibile per compensare l'aberrazione cromatica in diverse bande di lunghezza d'onda e in modo individualizzato, facilitando così future indagini su come vediamo il colore nel nostro ambiente, non ostacolato dalle imperfezioni cromatiche originarie dell'individuo, " ha detto Sabesan. "Ora dotato degli strumenti per controllare l'aberrazione cromatica, abbiamo in programma di condurre studi sulla visione dei colori normale e carente".

Compensare le aberrazioni

Come elementi ottici fabbricati come microscopi e obiettivi per fotocamere, la cornea e il cristallino del bulbo oculare contengono aberrazioni ottiche che distorcono l'immagine formata sulla retina. Le aberrazioni offuscano le immagini proiettate sulla retina di una persona, degradando la sua vista. Influenzano anche le immagini che i medici ottengono quando osservano l'interno dell'occhio con strumenti oftalmologici.

L'ottica adattiva è un metodo per compensare queste aberrazioni. Tecnologia ottica adattiva, attualmente utilizzato dagli astronomi per affrontare le aberrazioni che si verificano quando si osserva lo spazio attraverso l'atmosfera terrestre, sono stati incorporati negli strumenti di imaging dell'occhio. Però, mentre gli strumenti attuali sono efficaci nel correggere le aberrazioni monocromatiche (quelle che non cambiano a seconda della lunghezza d'onda della luce applicata), le aberrazioni cromatiche (quelle che sono influenzate dalla lunghezza d'onda) sono più impegnative.

Per aggirare questo problema, gli strumenti odierni utilizzano ipotesi sulle aberrazioni previste in un occhio medio o "tipico", piuttosto che informazioni sulle effettive aberrazioni nell'occhio di una persona specifica. Mentre questo è sufficiente per molte applicazioni, è meno adatto per altre applicazioni che richiedono il controllo simultaneo e preciso della messa a fuoco di più lunghezze d'onda.

Per superare questo limite, i ricercatori hanno utilizzato un dispositivo noto come optometro Badal, che consiste in un paio di lenti distanti tra loro. La modifica della distanza tra i due obiettivi cambia la messa a fuoco senza alterare le dimensioni di un'immagine vista attraverso gli obiettivi.

I ricercatori hanno modificato questo semplice optometro Badal aggiungendo due filtri che trasmettono lunghezze d'onda della luce più lunghe mentre riflettono quelle più corte. Questi filtri sono stati mantenuti fermi all'interno di un optometro Badal tradizionale, tale che ora, quando la distanza tra le lenti viene modificata, le bande di lunghezze d'onda trasmesse e riflesse hanno livelli di messa a fuoco leggermente diversi, sufficienti a compensare l'aberrazione cromatica nativa dell'occhio per le due bande di lunghezze d'onda.

Mettendo a punto con precisione la selezione dei filtri, distanze tra le lenti e illuminazione a più colori, questa configurazione può essere utilizzata collettivamente per misurare e compensare l'aberrazione cromatica in modo personalizzato.

Uno strumento prezioso per la clinica e il laboratorio

I ricercatori hanno implementato il loro nuovo compensatore LCA in due diversi strumenti di ottica adattiva:simulazione della visione con ottica adattiva e oftalmoscopi laser a scansione di ottica adattiva. Hanno usato i nuovi strumenti per immaginare gli occhi dei volontari umani.

Hanno scoperto che il nuovo metodo ha superato con successo le incongruenze nelle precedenti stime dell'LCA nativo dell'occhio umano relative alla profondità di messa a fuoco, aberrazione monocromatica e interazioni della luce dipendenti dalla lunghezza d'onda con il tessuto retinico. Quando sono state compensate sia le aberrazioni monocromatiche che quelle cromatiche, la vista di una persona era limitata solo dalla disposizione dei fotorecettori a cono - cellule che rilevano la luce - nella retina, mentre la rimozione della compensazione dell'aberrazione cromatica ha consentito di ottimizzare la visione del rosso o del verde.

I ricercatori hanno anche dimostrato la capacità del sistema di visualizzare i fotorecettori a cono più piccoli con più lunghezze d'onda contemporaneamente riducendo al minimo l'aberrazione cromatica, dimostrando che il compensatore Badal LCA offre un livello di dettaglio fine, un progresso importante per consentire la ricerca sulla visione dei colori.

Oltre a fornire immagini migliori dell'interno della retina, la tecnologia è utile per studiare come le aberrazioni cromatiche influenzino la qualità dell'immagine retinica e le prestazioni visive. Questo è stato in precedenza difficile perché non esistevano strumenti che fornissero un controllo individualizzato fine dell'LCA. Anche, le misurazioni dell'LCA ottenute soggettivamente e oggettivamente non corrispondevano.

"Applicando la tecnologia a due diverse modalità basate sull'ottica adattiva, mostriamo un'alta fedeltà delle prestazioni visive e dell'imaging retinico una volta compensate le aberrazioni cromatiche e monocromatiche, " ha detto Sabesan. "Le immagini retiniche ad alta risoluzione così ottenute ci hanno permesso di quantificare oggettivamente l'aberrazione cromatica e confrontarla con un ampio corpo di letteratura dedicata alla misurazione dell'aberrazione cromatica".