مقدمه‌ای بر تاریخچه چشم پزشکی - فیزیولوژی

از ابتدای نظام گرفتن دانش بشری، یکی از موضوعاتی که فرضیه­ های زیادی در مورد آن ابراز شده است، ماهیت بینایی بوده است. فیلسوفان طبیعی­ دان در دوره پیش از بقراط تصور می­کردند اشعه ­ای از چشم ساتع می­شود و بینایی، ماحصل اطلاعاتی است که این اشعه پس از برخورد به اشیاء و بازگشت به چشم از محیط جمع­ آوری می­کند. این اطلاعات سپس از طریق یک لوله تو خالی از چشم به مغز می­رسد. این نظریه البته با تغییرات متعدد و جزئی تا ابتدای قرن ۱۷ نظریه غالب بود و در چشم پزشکی بالینی نیز مورد استفاده بود.

 

 

اصلاحاتی که روی این نظریه انجام شد بسیار اندک بود. افلاطون معتقد بود علاوه بر “ماده بینایی” که از چشم ساتع می­شود یک نوع اشعه نیز از اجسام منتشر می­گردد که در ترکیب با اشعه چشم، باعث دیدن می­شود. دانشمندان علم تشریح در دوره اسکندر و جانشینان او، جایگاه بینایی را عدسی چشم می­دانستند. گالن (Galen) این نظریه را تأیید کرد و آن را گسترش داد. او تصور می­کرد شبکیه سطح پشتی عدسی را پوشانده است و به عنوان یک آینه عمل می­کند. تصویر اشیاء هم پس از منعکس شدن در آن، از طریق عصب بینایی به چشم می­رسد.

یکی از نظریه­ های اصلی مخالف این نظریه، مربوط به گروهی از دانشمندان بود که اتمیست خوانده می­شدند. آنان اعتقاد داشتند بینایی نتیجه کنده شدن دائمی ذرات بسیار کوچکی از همه اشیاء است که به هر طرف پراکنده و منتشر می­شوند و از جمله به چشم هم می­رسند. ارسطو معتقد بود که بینایی بواسطه تأثیری است که اشیاء روی چشم می­گذارند و نه اشعه­ای که چشم به اشیاء می‌تاباند. البته قابل توجه است که در تمام طول این قرن­ها، کشف ماهیت بینایی براساس تفکر و نظریه­ پردازی استوار بود و هیچ تلاشی در جهت مشاهده دقیق تجربی صورت نمی­‌پذیرفت.

Ptolemy که یکی از دانشمندان تمدن اسکندریان بود رساله­ ای درباره نور نگاشت. او در این کتاب بر اساس نظریه غالب آن دوران، ذکر کرده است که اشیاء بوسیله نوری که از چشم ساتع می­شود، دیده می­شوند. طبق نظر او، فاصله و مکان­یابی چشم بر اساس طول این اشعه ­ی تابیده شده، تخمین­ زده می­شود و درک اندازه جسم نیز بستگی به زاویه تشعشعاتی دارد که به دو سر آن جسم تابیده می­شوند. البته او دید دو چشمی و دوبینی را نیز تشخیص داده بود و حتی دوبینی را در حد انواع آن یعنی متقاطع و غیرمتقاطع تشریح کرده بود.

ابن الهیثم (الحازن) پیشگام فیزیولوژی و اپتیک مدرن

گالن ماهیت روح بینایی را ماده­ای به نام Pneuma می­دانست. طبق نظر او، این ماده که از مغز مشتق می­شد، فضای جلوی عنبیه را پر می­کرد، باعث گشاد شدن مردمک می­شد و عدسی را احاطه می­کرد. بر این اساس، نزدیک­ بینی نیز ناشی از ضعف این روح بینایی بود به این معنی که در این حالت، روح بینایی بعد از گذشتن از مردمک و ساتع شدن از چشم نمی­توانست به اشیاء دور برسد. یکی از نویسندگان قرن سوم (Aphrodosias) نیز چنین استدلال کرده بود که نوری که هنگام فشار انگشت بر چشم بسته، احساس می­شود، ناشی از ملتهب شدن Pneuma در اثر فشار است. در دوران تمدن اسلامی، این نظریه به شدت مورد انتقاد قرار گرفت. رازی گفته است: “اما در مورد ماهیت بینایی، چشم ساتع­کننده نور نیست” البته تا زمان الحازن (ابن­الهیئم) در قرن ۱۱، هیچ جایگزیم درستی برای این نظریه پدید نیامد. احاطه او بر دانش هندسه و فیزیک، او را قادر ساخت تا تعدادی از مسائل حل­ نشده اپتیک را حل کند. او به طور ویژه بیان کرد که بینایی ناشی از نوری است که از اشیاء به چشم می­رسد و نه اشعه ­ای که از چشم به سمت اشیاء ساتع می­گردد. در واقع نه تنها شروع فیزیولوژی مدرن بلکه شروع اپتیک مدرن را می­توان از الحازن دانست. ادامه کارهای او در زمینه اپتیک در قرون وسطی توسط Robert Grossetest، Roger Bacon، John de peckam و Vittelo پیگیری شد.

نمونه از اولین اتاق های تاریک

Della Porta دانشمند اپتیک در قرون وسطی

 

پیشرفت­های بیشتری که در اپتیک به وقوع پیوست اثر کمی بر دانش فیزیولوژی چشم گذاشت. در واقع فاصله عمیقی که بین فیزیک­دانان و چشم ­پزشکان قرون وسطی در اروپا وجود داشت بیشتر از آن بود که چشم­ پزشکان بتوانند از این پیشرفت­ها استفاده­ ای ببرند. در این دوران مارولیکوس، لئوناردو داوینچی، پلاتر (Plater) و پورتا (porta) به مفهوم اتاق تاریک پی بردند. توصیف پورتا از بینایی هم از لحاظ ایجاد یک دیدگاه و مفهوم جدید و هم از نظر زیر سؤال بردن فیزیولوژی غلط گالن بسیار ارزشمند است: “وقتی نور خورشید به اجسام می­تابد این نور از جسم منعکس شده و سپس می­تواند از سوراخ کوچکی که در قسمت جلویی اتاق تاریک تعبیه شده رد شود و تصویر جسم را در دیواره پشتی اتاق تاریک تشکیل دهد. به همین ترتیب نوری که از اجسام تابیده می­شود از سوراخ کوچک مردمک در چشم رد می­شود و تصویری که می­بینیم روی عدسی چشم تشکیل می­شود”. البته بعداً پلاتر (plater) فهمید که تصویر اشیاء روی شبکیه چشم تشکیل می­شود نه روی عدسی. در زمان کپلر این دیدگاه با نظریه پورتا مخلوط شد.

در دفترچه یادداشت لئوناردو داوینچی، طرح‌های بسیاری در مورد ماهیت بینایی و اپتیک وجود دارد. البته درک او از این مسائل همواره دقیق و درست نبود. این طرح نمای برش عمودی از جمجمه و چشم است: همینطور که دیده می‌شود مسیر عصب اپتیک، به اشتباه، متصل به بطن قدامی مغز نشان داده شده است.

 

کپلر در واقع مصرف ­کننده کارهای علمی الحازن بود. کپلر نشان داد که چشم یک دستگاه اپتیک است و از همان قوانین اپتیک که بوسیله مسلمانان کشف شده بود تبعیت می­کند. مفهوم اتاق تاریک در این دوره به تکامل رسید. دانشمندان دانستند که شبکیه همان صفحه گیرنده است و قرنیه و عدسی یک نوع واسطه انکساری هستند. با فهم خواص اپتیکی چشم، به اهمیت نزدیک­بینی و استفاده منطقعی از عینک نیز پی برده شد.

کارهای دیگر باعث شد سؤالات جدیدی برای دانشمندان پیش آید. یکی از سؤالات این بود: “در صورتی که چشم یک دستگاه اپتیکی است، تصویر اشیاء باید بطور وارونه روی شبکیه چشم تشکیل شود”. Scheiner مدت کوتاهی بعد از کپلر موفق شد. این مسأله را به طور تجربی نشان دهد. برای این کار او یک دریچه کوچک در قطب خلفی چشم یک حیوان ایجاد کرد. او همچنین توانست شاخص­های اپتیکی چشم را اندازه ­گیری کند. بدین ترتیب که آینه­ هایی با انحنای مشخص را در کنار چشم قرار داد تا آینه ­ای پیدا کند که اندازه تصویر تشکیل شده روی آن، با اندازه تصویر تشکیل شده روی قرنیه یکسان باشد. بدین ترتیب قطر انحنای قرنیه را اندازه­ گیری کرد. با وجود اندازه­ گیری­ های دقیق از شاخص­ های اپتیکی چشم، یکی از مسائل بغرنج آن دوران چگونگی تطابق در چشم بود تنها چیزی که آنان می­دانستند این بود که اگر چشم می­تواند هم اجسام دور و هم اجسام نزدیک را به وضوح ببیند. پس یک دستگاه اپتیکی دینامیک است. آنان تطابق را یکی از خواص چشم­های سالم می‌دانستند نه همه چشم­ها. فرمول­‌هایی که کپلر برای مشکلات تطابق، ابداع کرد، باعث شد فیزیولوژیست­‌ها به مدت دو قرن در گمراهی باقی بمانند.

کپلر معتقد بود که تطابق از طریق یک نوع فرآیند انقباض و انبساط در چشم صورت می­گیرد. بدین صورت که این انقباض باعث می­شود یا قطر قدامی خلفی چشم کوچکتر (و به تبع آن قطر افقی آن بزرگتر) شود و با اینکه باعث می­شود عدسی از محل خود جابه ­جا شده به شبکیه نزدیک­تر شود سایر دانشمندان، احتمالات دیگری نیز مطرح کردند. از جمله Descartes معتقد بود علاوه بر تغییراتی که ماهیچه­های خارج چشمی در طول محوری چشم ایجاد می­کنند، برخی عضلات باعث تغییراتی در شکل عدسی می­شوند. برخی از دانشمندان از جمله William Briggs از نظریه تغییر شکل عدسی طرفداری می­کردند. سایرین (از جمله Hire و Haller) معتقد بودند که تطابق ناشی از واکنش مردمک است. طبق این نظریه که بر مشاهدات Scheiner استوار بود، برای دیدن اشیاء نزدیک مردمک تنگ می­شود و بنابراین جسم به وضوح دیده می­شود. او کشف کرده بود اشیا از خلال یک سوراخ باریک (pin-hole) با وضوح بهتری مشاهده می­شوند. برخی نیز مانند Ramsden و Albinus اعتقاد داشتند تطابق به کمک تغییر در انحنای قرنیه صورت می­پذیرد. Jurin در توجیه نظریه­ای که معتقد بود تطابق به کمک تغییر در انحنای عدسی صورت می­گیرد، به بسط یک فرضیه پرداخت که براساس آن تغییر در انحنای عدسی به دلیل جابجایی مایع مورگانی داخل عدسی، صورت می­گیرد. برخی دیگر نیز مثل Leeuwenhook و Thomas Young معتقد بودند که عدسی مانند یک ساختار ماهیچه­ ای می­تواند به طور مستقل، منقبض شود. گرچه Young در مطالعات فراوان و طاقت­فرسای خود روی ساختار عدسی، نتوانست اثری از شاخه­های عصبی در عدسی پیدا کند. با این همه، او همچنان معتقد بود که این اعصاب وجود دارند. علیرغم غلط بودن آناتومی Young ، وی توانست قدم بزرگی در حل مسله تطابق بردارد. او با مطالعه روی چشم خودش دریافت که حذف اپتیکی قرنیه از چشم، اثری بر تطابق ندارد و به این تربیت نتیجه گرفت که محل تطابق، قرنیه نیست. او یک عدسی ضعیف­ شیئی میکروسکوپ را به کمک مقداری آب (بین عدسی و قرنیه) روی قرنیه خود قرار داد و بدین ترتیب قرنیه خود را خنثی کرد. همچنین Young چشم خود را بین دو حلقه فلزی ثابت کرد بدین صورت که یکی از آنها را روی سطح قدامی چشم گذاشت و با چرخش تا حد ممکن به داخل فشار داد. حلقه دوم را که متعلق به یک کلید کوچک بود، در سطح خارجی چشم بین کاسه چشم و حدقه فشار داد تا جایی که phosphine تغییر نکرد (چنانچه اگر قطر چشم تگرغییر می­کرد اندازه phospheneباید تغییر می­کرد) او نتیجه گرفت که تطابق، ناشی از تغییر اندازه چشم نیست. او همچنین معتقد بود که تطابق به علت تغییر شکل سطحی قدامی عدسی است و نه جابجایی خود عدسی.

به عنوان یک دلیل دیگر برای این نظریه، او به حقیقت اشاره داشت که در آقاکی، تطابق وجود ندارد. با این همه او نتوانست ساز و کار مشخصی برای چگونگی تغییر شکل عدسی پیشنهاد کند. ۵۰ سال دیگر طول کشید تا عضله مژگانی کشف شود. سرانجام Helmohltz با کمک فیکوسکوپ خود توانست تغییرات انحنای عدسی را مشاهده کند و ماهیت تطابق را تشریح نماید. کارهای Helmohltz نطقه پایانی بود بر سیل نظریه­پردازی­ها در مورد تطابق. نظریاتی که علی­رغم اینکه براساس آزمایشات Young غیر منطقی بودند، همچنان ارائه می­شدند و مورد توجه قرار می­گرفتند.

یکی دیگر از کسانی که مصرف­کننده پژوهش­های الحازن بود، Donders  بود. Hirschberg در مورد کارهای او گفته است: “کار Donders به وضوح مناظر آلپ زیر آسمان صاف و آبی است. هر فصل از کتاب او به مانند منظره یک دره است. نثر او آراسته است و به همین دلیل تأثیرگذار و ماندگار بوده است.” مشاهدات او بی­نقص بودند اما این مشاهدات او را جاودانه نساختند بلکه مهم­ترین کار وی تحلیل­های حیاتی وی بود. پیش از این کار، دانشمندان عیوب انکساری را براساس عینکی که تجویز میشد طبقه­ بندی می­کردند. از نظر آنان نزدیک­ بینی، حالتی بود که بیمار نیازمند عینک مقعر بود و پیرچشمی وضعیتی بود که در آن عدسی محدب لازم می­شد. معمای پیرچشمی این بود که چگونه پیرچشمی گاهی در جوانان اتاف می­ افتد. آنان این حالت را “دید پیر در فرد جوان” می­ نامیدند. Donders عیوب انکساری را از اختلال در تطابق جدا کرد. در ضمن او دوربینی را به عنوان حالت متضاد نزدیک­ بینی معرفی کرد و تفاوت آن را با پیرچشمی مشخص کرد. بدین ترتیب واژه “دید پیر در فرد جوان” منسوخ شد.

Franciscus Cornelis Donders

همچنین واژه “امتروپی”، از ابداعات اوست. سالها پیش از Donders، Thomas Young آستیگماتیسم را توصیف کرده بود اما مسائل مهم زیادی در این باره وجود داشت که همگی توسط Donders روشن شد.

او علاوه بر طبقه­ بندی واضح عیوب انکساری، جنبه ­های بالینی این عیوب را بخوبی تشریح کرد و فرمول کلاسیک تعیین محدوده تطابق را ابداع نمود. او همچنین برای طبقه­ بندی پیرچشمی محدوده تطابق را در سه گروه نسبی، مطلق و دو چشمی قرار داد و همچنین موفق شد نشان دهد، اصلاح پیرچشمی باعث می­شود سر درد از بین برود. در آن دوران با تحصیل اطلاعات هزاران بیمار، نزدیک­ بینی از جنبه­های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در سال ۱۸۶۴، کتاب Donders با نام “ناهنجاری­های تطابق و انکسار” منتشر شد. البته ارزش این کار تا سال ۱۸۷۳، کتاب Donders با نام “ناهنجاری­های تطابق و انکسار” منتشر شد. البته ارزش این کار تا سال ۱۸۷۳ که Cuigenet آزمون سایه را با استفاده از گشادکننده ­های مردمک معرفی کرد، شناخته نشد. در واقع Donders چشم­انداز جدیدی در چشم ­پزشکی گشود. برای مثال پس از کارهای Donders، asthenopia برای چشم ­پزشکان تبدیل به یک بیماری معمول و آسان شد در حالی که قبل از این تصور می­شد که این بیماری مربوط به شبکیه است و Mackenzie (که خود مبدع این واژه بود) چنان اهمیتی برای آن قائل بود که مدت­های فراوانی را صرف کشف یک درمان مناسب برای آن کرد و حتی به همین منظور سفرهای دریایی زیادی انجام داد.

کتاب مشهور و تأثیرگذار Donders که در سال ۱۸۶۴ منتشر شد.

یک قرن پس از کپلر، توجه دانشمندان به فیزیولوژی پایه چشم معطوف شد؛ در سال ۱۶۶۸، Mriotte نقطه کور را کشف کرد. Briggs در سال ۱۶۷۶ موفق به کشف optic papilla شد. Porterfield در سال ۱۷۵۹ نشان داد که نقطه کور، دقیقاً محل ورود عصب بینایی است. او همچنین برخلاف نظر Marriotte اصرار داشت که محل اصلی بینایی شبکیه است و نه کیاسما. در این دوران، اتفاقاتی که پس از تحریک شبکیه به وسیله نور، در شبکه عصبی روی می­دهد و منجر به درک تصویر می­شود، همچنان ناشناخته ماند.

Thomas Young ثابت کرد کرد که اندازه چشم حین تطابق تغییر نمی‌کند.

این مسأله بخوبی در اظهارات دانشمندان آن زمان از جمله Porterfield منعکس شده است: “رابطه بین ایده ­ها با تصویری که روی شبکیه تشکیل می­شود و همچنین با عصب اپتیک و مغز برای ما ناشناخته است و به نظر می­رسد که چیزی است که کاملاً مربوط به اراده خداوند است، علی­رغم آنکه Briggs نظریه “نقاط مربوط” را از ارائه داد، دید دو چشمی همچنان یک مسأله فراطبیعی و الهی در نظر گرفته می­شد. از نظر Porterfield دید دو چشمی مربوط به واکنش روح بود. این اعتقادات تا قرن ۱۹ باقی بود.

با ابداع استرسکوب توسط Wheatstone و نیز مطالعات David Brewster مسأله دید دو چشمی به صورت یک مسأله علمی مطرح شد. در قرن ۱۹ کارهای Johan Muller با مطالعات Listing تکمیل شد و نتیجه آن، کشف قانون  Listing در سال ۱۸۵۷ بود. پس از آنکه Helmholtz نشان داد که نه تنها دیسک بینایی بلکه اعصاب بینایی نیز به نور غیرحساس هستند، Muller قابت کرد که لایه سلول­های استوانه­ای و مخروطی گیرنده نور می­باشند. سپس در سال ۱۸۵۲ توجه Weber به حضور منحصر به فرد سلول­های مخروطی در ماکولا جلب شد و این نظریه را ارائه داد که سلول­های مخروطی تنها گیرنده­ های نوری هستند.

 

****این نوشته پیش از این در مجله پرتو بصیر با ترجمه دکتر فرساد نوری زاده منتشر شده است.