elektroretinogram erg.docx

7/30/2019 Elektroretinogram ERG.docx

1/12

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 1Elekroretinogram (ERG)

1. Anatomi Mata Secara UmumSebuah 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.


2/12

Gambar 2

Penampang mata mid-sagital

Bagian-bagian (secara berurutan) pentransmisi cahaya yang masuk dalam mata ialah

kornea, ruang anterior, lensa, dan ruang vitreous. Cairan transparan yang disebut aqueous

humorberada 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 2025 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 itu, terdapatlah gerakan kontinu pada

cairan dan zat- zat terlarut antara aqueous humor dan 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. Glaukomamerupakan istilah bagi kondisi bertekanan tinggi tersebut.

2. Anatomi RetinaDalam 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

merupakan akson- akson pembentuk serabut-serabut saraf yang tersebar di permukaan

internal retina (terkumpul pada piringan optik/optic disc (gambar 2)). Sel-sel ganglion

juga membentuk sejumlah besar serabut saraf pada saraf optik. Sel-sel ganglion sangat


3/12

sedikit dibandingkan dengan jumlah fotoreseptor. Terdapat sebuah konvergensi dalam jalur-

jalur neural retina sebagai sebuah keseluruhan. Maksudnya, banyak 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 (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 selganglion terjadi dalam dua region yang dapat dengan jelas dipisahkan. Lapisanpleksiform

eksternal merupakan daerah persambungan antara fotoreseptor dan sel bipolar.Lapisan

pleksiform internal merupakan daerah persambungan antara sel bipolar dan sel ganglion.

Koneksi-koneksi lateral juga ditemukan di kedua lapisan. Contohnya, sel-sel horizontal

menyambungkan sel batang (rods) dan sel kerucut (cones) pada level lapisan pleksiform

eksternal, dan sel-sel ama krin menyediakan persambungan horizontal kedua pada level

lapisan pleksiform 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 impuls-

impuls 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 untuk cahaya kuat). Jika

seluruh bagan sistem saraf dibagi dua (segmen luar dan segmen dalam) maka kedua tipe sel

itu berada dalam segmen luar. Segmen dalam merupakan situs-situs penting metabolisme

dan mengandung semua persambungan ujung-ujung sinaptik. Segmen luar merupakan situs -

situs eksitasi visual. Segmen luar tersebut tersusun atas sel-sel batang (silindris dan tipis)


4/12

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 dalam bungkusan membran padat / rapat pada 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

fotospektral. Karakter ketiganya itu saling berbeda dan juga berbeda dengan rodopsin,

pigmen sel batang. Pigmen-pigmen sel kerucut manusia dan vertebrata lainnya sulit diambil

/ diisolasi, dan karakter spektralnya telah diukur oleh peralatan tak langsung, seperti

densitometri refleksi [3]. Semua pigmen bersifatfotolabil. 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. Ion-ion penghant ar tersebut menyebabkan perubahan 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 MataKetika 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 retina atau pada kornea. 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 dengan baik pada kornea yang tipis dan

terhubung dekat dengan aqueous humor. Dengan menganggap mata sebagai 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.


5/12


6/12

Bagian pertama dari respon akibat kilasan cahaya ialah potensial reseptor awal (early-

receptor potential / ERP). Potensial tersebut dihasilkan oleh perubahan-perubahan awal

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 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 masing- masing akibat rangsangan yang cukup. Respon itu berupa

potensial-potensial bertingkat yang bersifat tak tersalurkan (non- propagating nature) atau

singkatnya, potensial-potensial generator. 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 ERGDari penjelasan sebelumnya, sebenarnya retina (gambar 1) terdiri dari penampang-

penampang 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 konduktor sferik dengan sumber

bioelektrik berbentuk layer/ lapisan pada salah satu kutub sumbu optik. Pada kutub korneal

mata, daerah batas langsung berhubungan dengan udara, sedangkan bagian sisanya

memiliki batas luar berupa medium pembatas dekat sklera yaitu medium tulang- lemak (fat-

bone) yang melingkupi sebagian mata.


7/12

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 indifferentsecara efektif berada di belakang

mata dan dianggap tidak dipengaruhi oleh medan-medan yang bersumber dari retina.

Potensial listriko(r, , ), yang diungkapkan dalam koordinat bola, pada titik medan manapun

dalam medium internal mata 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

sebenarnya cukup rumit. Sumber retinal diketahui memiliki lapisan dan meskipun telah

menganggap bahwa bentuk lapisannya paling mendasar (contohnya, lapisan fotoreseptor

luar dan lapisan pemroses neural dalam), masalah masih timbul. Salah satu masalah yang

besar ialah sifat non-uniform pada retina akibat distribusi fotoreseptornya. Pada retina

primata, reseptor pada fovea hampir semuanya didominasi sel kerucut, sementara sel-sel

batang mendominasi pada bagian di sekitar 15 20o

dari fovea. Lagipula, fovea tidak

memiliki lapisan sel ganglion maupun sel bipolar. Ini bukan mengartikan adanya

kekurangan fungsional pada fovea, hanya saja sel-sel itu berada di sisi-sisi cekungan kecil

fovea (foveal pit). Masalah konvergensi neural juga memberi kontribusi pada sifat non-

uniform lapisan neural retina, terlebih pada ujung-ujung retina yang memiliki konvergensi


8/12

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 6Model mosaik retinal dwilapis [kotak -kotak kecil

ialah 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-potensial ERG sebenarnya (yang 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

konduktor volumik sferik yang melambangkan badan mata. Penelaahan yang menarik dan

rinci pada aspek-aspek teoritik dan eksperimental ERG mata kelinci dapat dilihat di [12],

[13], serta [14].

5. Sifat - sifat Spasial pada ERGPerekaman ERG dari daerah-daerah terlokalisasi pada retina dapat dilakukan di samping

respon klasik yang telah diungkap pada bagian sebelumnya (respon konvensional tersebut

biasanya diperoleh dari mata yang telah beradaptasi dalam kegelapan dan tiba- tiba dikenai

kilasan cahaya kuat (ERG kilat)). Brindley pada tahun 1956 [15] telah mampu


9/12

menunjukkan bahwa pada katak, jumlah total ERG yang dihasilkan beberapa daerah

retinal sama dengan satu ERG tunggal jika semua daerah retinal dirangsang bersama-

sama.

Gambar 7

ERG pada vertebrat

Sifat spasial pada ERG manusia telah diungkap dalam riset yang melibatkan Brindley dan

Westheimer di tahun 1965 [16] serta Aiba di tahun 1967 [17]. Superposisi linear pada

respon-respon ERG juga telah dikonfirmasi untuk retina manusia. Saat memberikanrangsang 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.

Umumnya, penyinaran latar yang relatif tinggi dan intensitas rangsang yang rendah lebih

dipilih karena menghasilkan potensial-potensial ERG lokal yang beramplitudo rendah dan

mudah dideteksi dengan perhitungan respon sedang yang melibatkan sejumlah besar

respon. Tanpa adanya tindakan pencegahan khusus tersebut, ERG resultan akan

menggambarkan respon retinal keseluruhan akibat rangsangan cahaya. Sifat dasar aktual

input cahaya menuju posisi retinal tertentu dalam lapisan fotoreseptor memang masih

sedikit diketahui.


10/12

6. KesimpulanMeskipun 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 PustakaWebster, John G., MedicalInstrumentation, Application and Design, 2

ndedition, John

Wiley & Sons, Inc., 1995.

Dartnall, H. J. A., Thephotobiology of visual processes in H. Dawson (ed.), The Eye, 1st

ed. New York: Academic Press, Vol. 2, pp. 321-533, 1962.

Rushton, W. A. H., A cone pigment in the protanope, J. Physiol, 168, 345-359, 1963.

Lamb, T. D., Transduction in vertebrate photoreceptors: The roles of cyclic amp and

calcium, in Trends in the Neural Sciences (TINS). Amsterdam: Elsevier, 224-

228, 1986.

Yau, K. W., and D. A. Baylor, Cyclic GMP - activated conductance of retinal

photoreceptor cellsAnn. Rev. Neurosci., 12, 289-327, 1989.

Strong, P., BiophysicalMeasurements, Beaverton, OR: Tektronix, Inc., pp. 168-170,

1973.

Brown, K. T., and T. N. Wiesel, Localization of the origins of the electroretinogram


11/12

components by intraretinal recording in the intact cat eye, J. Physiol. , 158,

257-280,1961.

Brown, K. T., K. Watanabe, and M. Murakami, The early and late receptor potentials of

monkey cones and rodsCold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 30, 457-482,

1965.

Ratliff, F. (ed.), Studies inExcitation and Inhibition in the RetinaLondon: Chapman and

Hall, 1974.

Granit, R., The visual pathway, in H. Dawson (ed.), The Eye, 1st

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 frogs electroretinogram of varying the amount of

retina illuminated, J. Physiol, 134, 353-359, 1956.

Brindley, G. S., and G. Westheimer, The spatial properties of the human

electroretinogram , J. Physiol, 179, 518-537, 1965.

Aiba, T. S., et al., The electroretinogram evoked by the excitation of human foveal

cones , J. Physiol, 189, 43- 62, 1967.

Jacob, M.D., F.A.C.S., Stanley W. & Francone, Clarice Ashworth,Structure and Function

inMan


12/12

elektroretinogram erg.docx

Documents