Bei Augenbewegungen sorgt das Zwischenhirn für Stabilität

Warum die Welt sich nicht bewegt – Das menschliche Zwischenhirn sorgt für Stabilität – BRAIN berichtet: RUB-Forscher untersuchen Augenbewegungen

Zwei- bis dreimal pro Sekunde machen wir schnelle Augenbewegungen, so genannte Sakkaden, um unseren Blick auf immer neue Objekte in unserer Umgebung zu lenken. Sakkaden stellen unser Wahrnehmungssystem vor ein Problem: Die Position, die ein Reiz auf unserer Netzhaut hat, ändert sich mit jeder Augenbewegung. Trotzdem nehmen wir die Welt stabil war. Wie unser visuelles System dieses Problem löst, erforschte der Doktorand der International Graduate School for Neuroscience (IGSN) Christian Bellebaum anhand der Augenbewegungen von Schlaganfall-Patienten. Die Ergebnisse der Kooperationsstudie der Lehrstühle Neuropsychologie (Prof. Dr. Irene Daum) und Allgemeine Zoologie und Neurobiologie (Prof. Dr. Klaus-Peter Hoffmann) der RUB und der Neurologischen Klinik des Klinikums Dortmund (Direktor: Prof. Dr. Michael Schwarz) sind in der Mai-Ausgabe der renommierten internationalen Fachzeitschrift BRAIN veröffentlicht.

Was vorher links war, ist jetzt rechts

Wenn wir z.B. die untere linke Ecke eines Fensters fixieren und dann eine Augenbewegung zur unteren rechten Ecke machen, dann ist eine Fliege, die in der Mitte des Fensters sitzt und somit ursprünglich oben rechts von unserem Fixationspunkt saß, nun oben links. Um trotzdem den Überblick zu behalten und die Fliege im Raum richtig lokalisieren zu können, muss unser visuelles System Informationen über die gerade ausgeführte Augenbewegung haben. „Vermutlich wird eine Kopie des neuronalen Befehls, der die Augenbewegung auslöst, gleichzeitig an andere Hirnregionen geschickt, in denen dann Informationen über die Augenbewegung mit Informationen über die Lokalisation von Objekten zusammengeführt werden“, erklärt der Neuropsychologe Christian Bellebaum.

Augenbewegungsinformationen laufen durch das Zwischenhirn

Um herauszufinden, welchen Weg diese Information im Gehirn nimmt, untersuchte er Patienten, die einen Schlaganfall im Thalamus, einer Region im Zwischenhirn, erlitten hatten. Die Versuchsteilnehmer schauten in der Mitte eines Computer-Bildschirms einen Lichtpunkt an, während in sehr kurzer Folge zwei Lichtpunkte seitlich davon dargeboten wurden. Nachdem alle Lichtpunkte erloschen waren, sollten die Probanden zwei aufeinander folgende Augenbewegungen machen: Zunächst zu der Position auf dem Bildschirm, an der der erste Lichtpunkt erschienen war, danach von dort aus zur Position des zweiten Lichtpunktes. Ähnlich wie bei beim Fenster mit der Fliege müssen bei dieser Aufgabe Informationen über die erste Augenbewegung vorhanden sein, um die Position des zweiten Lichtpunktes richtig zu lokalisieren und somit die zweite Sakkade richtig auszuführen.

Probleme nach dem Schlaganfall

Fünf der insgesamt 13 untersuchten Patienten hatten Probleme bei der Ausführung der Aufgabe: Sie schauten seitlich zu weit weg vom zweiten Lichtpunkt. Die Abweichungen lassen darauf schließen, dass bei diesen Patienten bei der Ausführung der zweiten Augenbewegung die Information über die bereits ausgeführte erste Augenbewegung nicht vollständig vorhanden war. Ob die Patienten Probleme hatten oder nicht, hing davon ab, welcher Teil des Thalamus vom Schlaganfall betroffen war. „Mit der Studie konnten wir nachweisen, dass der Thalamus beim Menschen eine wichtige Rolle bei der Weiterleitung von Informationen über ausgeführte Augenbewegungen spielt“, so Christian Bellebaum. Die Forschungsergebnisse können helfen, die Hirnstrukturen, die für das Zusammenspiel von Augenbewegungen und visueller Verarbeitung verantwortlich sind, weiter zu entschlüsseln.

Keine Beeinträchtigung im Alltag

Im Alltag wirken sich die Probleme der Steuerung von Augenbewegungen übrigens aus zwei Gründen nur geringfügig aus: „Zum einen sind bei den Patienten Informationen über ausgeführte Augenbewegungen zumindest unvollständig vorhanden. Das deutet darauf hin, dass auch andere Hirnregionen bei der Weiterleitung der entsprechenden Informationen beteiligt sind. Zum anderen sind im Alltag viele zusätzliche Informationen verfügbar, z.B. die relative Lage zweier Objekte zueinander“, erläutert Christian Bellebaum.