„Déjà-vu“-Detektoren im Auge entdeckt

Prof. Dr. Tim Gollisch, Klinik für Augenheilkunde der UMG (Foto: privat)

Wissenschaftler der Klinik für Augenheilkunde an der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) haben spezielle Nervenzellen des Auges entdeckt ("Déjà-vu"-Detektoren), die eine Rolle bei der Stabilisierung der Blickrichtung spielen.

Das Team aus Wissenschaftlern um Prof. Dr. Tim Gollisch untersuchte, wie die Nervenzellen des Auges auf die ständigen Änderungen der Augenposition reagieren: Denn obwohl die menschlichen Augen ständig in Bewegung sind und mehrmals pro Sekunde von einer Position zur anderen springen und die visuelle Umgebung abscannen, entsteht im Gehirn scharfe Bilder. Hierfür ist nötig, dass die Augen zwischen den Bewegungen starr verharren und so den Nervenzellen im Auge genügend Zeit geben, das aktuelle Bild zu verarbeiten. Gesunde Augen können diese Fixierung trotz ständiger Ablenkung – wie Ermüdung, Zucken der Augenmuskulatur oder Blinzeln – aufrechterhalten. Dies gelingt durch permanente Kontrolle und Korrektur der Augenposition. Diese Fähigkeit zur genauen Fixierung nimmt bei Fehlsichtigkeit oder altersbedingter Sehschwäche ab.

Bei ihren Untersuchungen an Nervenzellen im Auge von Mäusen entdeckten die Wissenschaftler jetzt Nervenzellen, die bei der Stabilisierung der Blickrichtung eine Rolle spielen könnten. Die Zellen werden dann aktiv, wenn sich Bildmuster nach einer Bewegung der Augen wiederholen. Als "Déjà-vu"-Detektoren melden sie, dass eine erfolgreiche Korrekturbewegung der Augenposition stattgefunden hat. Die Aktivität dieser neu entdeckten Nervenzellen wird durch hemmende Botenstoffe anderer Nervenzellen unterdrückt. Wenn jedoch das gleiche Bildmuster nach der Augenbewegung wieder auftritt, werden genau jene Nervenzellen, die diese hemmenden Signale liefern, selbst in ihrer Aktivität unterdrückt. Aus dieser doppelten Hemmung entsteht dann die Aktivierung der Nervenzellen bei einer Bildwiederkehr.

"Die Ergebnisse können zu einem besseren Verständnis beitragen, wie die Stabilisierung der Blickrichtung erfolgt und welchen Einfluss eine Abnahme der Sehstärke auf die Fähigkeit zur Fixierung hat", so T. Gollisch. Der Wissenschaftler vermutet, dass die gleichen Mechanismen zur Erkennung einer Bildwiederkehr auch beim Menschen wirken und erhofft sich langfristig von den Forschungsergebnissen, diesen Informationsfluss in visuellen Prothesen nachbauen zu können – beispielsweise in künstlichen Netzhäuten, die derzeit bei einigen Formen der Erblindung getestet werden.

Krishnamoorthy V, Weick M, Gollisch T (2017) Sensitivity to image recurrence across eye-movement-like image transitions through local serial inhibition in the retina. eLife 6: e22431, doi: 10.7554/eLife.22431