Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die motorische Seite des Räumlichen Sehens

11.04.2001


... mehr zu:
»Augenbewegung »Netzhaut
Um Stereosehen zu ermöglichen, muss das Gehirn zusammengehörende Bildelemente auf den Netzhäuten der beiden Augen finden und anschließend aus ihrer relativen Lage die räumliche Tiefe des zugehörenden Objektes
bestimmen. Solange die Augen sich dabei nicht bewegen, ist es aus geometrischen Gründen nicht nötig, die ganze Netzhaut nach zusammengehörenden Elementen abzusuchen - es genügt die Suche entlang sogenannter epipolarer Linien.

Für jede Stelle in der Netzhaut des einen Auges gibt es eine definierte epipolare Linie im anderen Auge. Da die Suche nach zusammengehörenden Bildelementen in komplizierten Umgebungen (oder beim Betrachten sogenannter Random-Dot-Stereogramme) sehr aufwendig werden kann, ist die Vereinfachung durch den Übergang von einer zweidimensionalen Suche über die ganze Netzhaut zu einer eindimensionalen entlang einer Linie oder eines schmalen Streifens beträchtlich. Die Standardmodelle des Stereosehens nahmen daher an, dass das Gehirn diese Vereinfachung kennt und nutzt.
Tatsächlich aber ändert sich die Lage der epipolaren Linien auf der Netzhaut, wenn die Augen sich bewegen. Das heißt, derselbe Lichtfleck auf der linken Netzhaut erfordert eine Suche entlang verschiedener epipolarer Linien auf der rechten, abhängig von der Augenposition.

Das Gehirn hat nun zwei grundsätzliche Möglichkeiten: entweder es berechnet aus der jeweiligen Augenposition die Lage der epipolaren Linien und benutzt die sich daraus ergebende Vereinfachung der Suche - oder es sucht in den zweidimensionalen retinalen Zonen, durch die die epipolaren Linien wandern, wenn sich die Augen bewegen.

Die beteiligten Wissenschaftler haben Random-Dot-Stereogramme entwickelt, mit denen sie zeigen können, dass das Gehirn der zweiten Strategie folgt. Der Teil des visuellen Systems, der gleichartige Bildelemente findet und einander zuordnet, sucht nicht entlang der epipolaren Linien. Es kann dort nicht suchen, weil er nicht weiß, wo auf der Netzhaut sie sich befinden. Die Suche muss daher mindestens jene retinale Zone berücksichtigen, in der die epipolaren Linien für verschiedene Augenposition liegen können.

Die Größe dieser retinalen Zonen hängt vom genauen Muster der Augenbewegungen ab: Während die horizontale und vertikale Blickrichtung vom fixierten Ziel vorgegeben werden, können die Augen zusätzlich um die Blicklinie rotieren. Im 19. Jahrhundert bereits hat man herausgefunden, dass diese Rotation um die Blicklinie, die sogenannte Torsion, ebenfalls vom Ziel vorgegeben wird. Unerwarteterweise nehmen die Augen des Menschen allerdings unterschiedliche Torsionsstellungen ein, abhängig davon, ob das betrachtete Objekt weit entfernt oder nahe ist. Während das Muster der Torsionswinkel für entfernte Objekte - Listings Gesetz - recht gut verstanden ist und zahlreiche Vorteile beschrieben wurden, die mit ihm verbunden sind, gab es bislang keinen überzeugenden Grund, warum die Augen sich gegenüber nahen Zielen anders verhalten sollten - zumal die Argumente für Listings Gesetz auch hier gelten.

Die Simulationen haben gezeigt, dass die Abweichung von Listings Gesetz, die Menschen gegenüber nahen Zielen zeigen, die Suchzonen auf der Retina verkleinern. Das Oculo-motorische System, das die Augenbewegungen steuert, weicht vom vorteilhaften Listingschen Gesetz ab, um das Stereosehen zu vereinfachen.

Es konnte gezeigt werden, dass das senso-motorische System, das die Augen steuert, um Stereosehen zu ermöglichen, nicht vollständig verstanden werden kann ohne Blick auf die Interaktion der sensorischen und motorischen Teilsysteme. Lässt man bei der Untersuchung des Stereosehens die Augenbewegungen unberücksichtigt, unterschätzt man die Komplexität der Suche nach zusammengehörenden Bildelementen. Vernachlässigt man die Anforderungen der sensorischen Seite, erscheinen die Muster der Augenbewegungen unverständlich und sogar kontraproduktiv, weil sie von einem gut verstandenen Optimalmuster (Listings Gesetz) abweichen.

Es erscheint sehr wahrscheinlich, dass die hier exemplarisch gezeigte Bedeutung senso-motorischer Interaktion ein generelles Prinzip beleuchtet und dass die Untersuchung des Zusammenwirkens der Wahrnehmung mit der Ausführung zu besserem Verständnis zahlreicher Gehirnsysteme führen kann. Von klinischem Interesse sind die Ergebnisse möglicherweise für die Rehabilitation von Patienten mit Strabismus (Schielen).

Ansprechpartner für nähere Informationen

Universitätsklinikum Tübingen
Neurologische Universitätsklinik
Prof. Dr. Michael Fetter
Tel. 0 72 02 / 61 36 06
E-Mail: Michael.Fetter@kkl.srh.de


** "The motor side of depth vision"
by Kai Schreiber et al. (Depts of Physiology and Medicine, Univ. of Toronto AND Canadian Insts. for Health Rsch, York Univ, Toronto), Michael Fetter (Dept of Neurology, University Hospital, Tubingen); Nature, 12 April 2001

Dr. Ellen Katz | idw

Weitere Berichte zu: Augenbewegung Netzhaut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Seltene Erkrankungen - Fatale Signalstörung
26.02.2020 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Antikörper als Therapiealternative bei Tumoren am Hör- und Gleichgewichtsnerv?
24.02.2020 | Deutsche Gesellschaft für Neurologie e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Computersimulationen stellen bildlich dar, wie DNA erkannt wird, um Zellen in Stammzellen umzuwandeln

Forscher des Hubrecht-Instituts (KNAW - Niederlande) und des Max-Planck-Instituts in Münster haben entdeckt, wie ein essentielles Protein bei der Umwandlung von normalen adulten humanen Zellen in Stammzellen zur Aktivierung der genomischen DNA beiträgt. Ihre Ergebnisse werden im „Biophysical Journal“ veröffentlicht.

Die Identität einer Zelle wird dadurch bestimmt, ob die DNA zu einem beliebigen Zeitpunkt „gelesen“ oder „nicht gelesen“ wird. Die Signalisierung in der Zelle,...

Im Focus: Bayreuther Hochdruck-Forscher entdecken vielversprechendes Material für Informationstechnologien

Forscher der Universität Bayreuth haben ein ungewöhnliches Material entdeckt: Bei einer Abkühlung auf zwei Grad Celsius ändern sich seine Kristallstruktur und seine elektronischen Eigenschaften abrupt und signifikant. In diesem neuen Zustand lassen sich die Abstände zwischen Eisenatomen mithilfe von Lichtstrahlen gezielt verändern. Daraus ergeben sich hochinteressante Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Informationstechnologien. In der Zeitschrift „Angewandte Chemie – International Edition“ stellen die Wissenschaftler ihre Entdeckung vor. Die neuen Erkenntnisse sind aus einer engen Zusammenarbeit mit Partnereinrichtungen in Augsburg, Dresden, Hamburg und Moskau hervorgegangen.

Bei dem ungewöhnlichen Material handelt es sich um ein Eisenoxid mit der Zusammensetzung Fe₅O₆. In einem Hochdrucklabor des Bayerischen Geoinstituts (BGI),...

Im Focus: Von China an den Südpol: Mit vereinten Kräften dem Rätsel der Neutrinomassen auf der Spur

Studie von Mainzer Physikern zeigt: Experimente der nächsten Generation versprechen Antworten auf eine der aktuellsten Fragen der Neutrinophysik

Eine der spannendsten Herausforderungen der modernen Physik ist die Ordnung oder Hierarchie der Neutrinomassen. Eine aktuelle Studie, an der Physiker des...

Im Focus: High-pressure scientists in Bayreuth discover promising material for information technology

Researchers at the University of Bayreuth have discovered an unusual material: When cooled down to two degrees Celsius, its crystal structure and electronic properties change abruptly and significantly. In this new state, the distances between iron atoms can be tailored with the help of light beams. This opens up intriguing possibilities for application in the field of information technology. The scientists have presented their discovery in the journal "Angewandte Chemie - International Edition". The new findings are the result of close cooperation with partnering facilities in Augsburg, Dresden, Hamburg, and Moscow.

The material is an unusual form of iron oxide with the formula Fe₅O₆. The researchers produced it at a pressure of 15 gigapascals in a high-pressure laboratory...

Im Focus: From China to the South Pole: Joining forces to solve the neutrino mass puzzle

Study by Mainz physicists indicates that the next generation of neutrino experiments may well find the answer to one of the most pressing issues in neutrino physics

Among the most exciting challenges in modern physics is the identification of the neutrino mass ordering. Physicists from the Cluster of Excellence PRISMA+ at...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungen

Automatisierung im Dienst des Menschen

25.02.2020 | Veranstaltungen

Genomforschung für den Artenschutz - Internationale Fachtagung in Frankfurt

25.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

IGF macht's möglich: Lemgoer Forschungsteam entwickelt neues Verfahren zur Abwehr von Noroviren auf Obst und Gemüse

26.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Wege im Kampf gegen die Parkinson-Krankheit: HZDR-Forscher entwickeln Radiotracer für die Differentialdiagnostik

26.02.2020 | Interdisziplinäre Forschung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics