Versuch 12: Gesichtssinn
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Versuch 12: Gesichtssinn 12.1 Dioptrischer Apparat Aufgaben ð Durchführung des SCHEINERschen Versuchs: Bestimmung des Nahund Fernpunktes mit dem DONDERschen Optometer. ð Berechnung der Akkommodationsbreite und -strecke sowie Bewertung der Befunde. ð Bestimmung des Visus für beide Augen (bei Fehlsichtigkeit Refraktionskorrektur). ð Berechnung der Netzhautprojektion eines Optotyps und seiner Strichstärke unter Verwendung eines Buchstabens der Sehschärfetafel. Lernziele & Gesetze der optischen Abbildungen | Dioptrie | Bau des Auges | Akkommodationsvorgang | Dioptrischer Apparat | Reduziertes Auge | Refraktionsanomalien | Brillenlehre. Sehleistung | Sehschärfe | Visus | Refraktionsanomalien | Astigmatismus | Verteilung der Sehzellen | Photopisches und skotopisches Sehen. 12.1.1 Fern- und Nahakkommodation Die Fähigkeit des menschlichen Auges, durch Brechkraftänderung der Linse sowohl nahe als auch ferne Objekte scharf auf der Retina abzubilden, bezeichnet man als Akkommodation. Der am weitesten entfernte, noch scharf abbildbare Punkt ist der Fernpunkt, der am nächsten liegende der Nahpunkt. Bei nahezu unverändertem Fernpunktsabstand rückt im Prinzip schon vom Kleinkindesalter an der Nahpunkt mit steigendem Lebensalter vom Auge weg. Ab einer Nahpunktsentfernung > 33 cm liegt eine Alterssichtigkeit (Presbyopie) vor, die beim Emmetropen (Rechtsichtigkeit) sich etwa ab dem 45. Lebensjahr bemerkbar macht. Blutuntersuchung 2 Versuch 12: Gesichtssinn Der Akkommodationsvorgang basiert auf dem Wechselspiel von Linse, Zonulafasern und Ziliarmuskel. Die Linse, die aus löslichen, von einer elastischen Linsenkapsel umschlossenen Proteinen besteht, hat aufgrund ihrer Eigenelastizität das Bestreben, eine kugelförmige Gestalt anzunehmen. Die Verformbarkeit des Linseninhalts und damit ihre Formelastizität lässt im Alter durch Einlagerung unlöslicher Proteine nach. Am Linsenäquator inserieren die Zonulafasern, die ihrerseits an Sklera bzw. Chorioidea ansetzen. Einerseits dienen sie der Linsenaufhängung. Andererseits üben sie im entakkommodierten Auge bei erschlafftem Ziliarmuskel radiäre Zugkräfte auf die Linse aus, die dadurch abgeflacht und in ihrem Brechungsvermögen vermindert wird. Die Zugkräfte entspringen dem Dehnungsbestreben von Sklera und Chorioidea aufgrund des Augeninnendrucks. Spannen sich hingegen die Muskelfasern des Ziliarkörpers unter dem Einfluß des Parasympathikus an, werden die Ursprungspunkte der Zonulafasern nach vorne gezogen, und dadurch die Fasern entspannt. Die Linse kann ihren elastischen Verformungskräften folgend eine stärker gekrümmte Gestalt annehmen, wobei die Kurvatur der vorderen Linsenkapsel deutlicher zunimmt. Es kommt zur Brechkrafterhöhung und damit zur Nahakkommodation. Die verfügbare Brechkraftänderung der Linse, die sich aus der Brechkraftdifferenz zwischen nah- und fernakkommodiertem Auge errechnet, ist als Akkommodationsbreite definiert. Sie drückt das Akkommodationsvermögen des Auges aus (Abb. 12-1). Abb. 12-1 Die Akkomodationsbreite als Funktion des Lebensalters. Die graue Zone um die Mittelwertkurve drückt die oberen und unteren Grenzwerte aus. Die zusätzlich eingetragenen Nahpunktsabstände machen deutlich, daß bereits im jugendlichen Alter der Nahpunkt wegrückt. Im statistischen Mittel nimmt die Brechkraft um 0.3 dpt/Lebensjahr ab. Jenseits einer Nahpunktsentfernung von 0.33 m spricht man von einer Presbyopie. 12.1 Dioptrischer Apparat 3 Obwohl die Brechkraftänderung nur von den Brechungseigenschaften der Linse abhängt, tragen zur Gesamtbrechkraft des Auges Hornhaut, Kammerwasser, Linse und Glaskörper gemeinsam, aber mit unterschiedlicher Gewichtung bei (s. Tab. 12-1). Die Brechkraft D eines optischen Systems, gemessen in Dioptrien (dpt), errechnet sich aus dem Reziprokwert der Brennweite f in m: D [dpt] = 1/f [m–1] [1] Brechkraft [dpt] Fernakkommodation Nahakkommodation Vordere Hornhautfläche 48.8 48.8 Hintere Hornhaut – 5.9 – 5.9 Hornhaut gesamt 42.9 42.9 Linse* 15.7 27.7 Gesamter Apparat 58.6 70.6 Tab. 12-1 Durchschnittliche Brechkraft der wichtigsten brechenden Augenstrukturen für ein emmetropes Auge von Jugendlichen (Akkommodationsbreite = 12 dpt) * Diese Brechkraftangabe bezieht sich auf die Linse in situ. Die isolierte Linse besitzt hingegen eine Brechkraft von 19.1 dpt. In Tab. 12-1 wird deutlich, daß zwei Drittel der Gesamtbrechkraft auf die Hornhaut entfallen. Minimale Unregelmäßigkeiten der Hornhaut (Verkrümmungen, Verletzungen, Vernarbungen) können demnach zu schwerwiegenden Abbildungsfehlern des Auges führen. Die angegebene Gesamtbrechkraft des Auges von 58.6 dpt ist gegen Luft gemessen. Ihr entspricht eine Brennweite von f = 1/58.6 [dpt–1] = 0.00171 m = 17.1 mm [2] die als vordere Brennweite (Auge grenzt an Luft) zu verstehen ist. Die hintere Brennweite im „flüssigen“ Milieu des Auges beträgt hingegen 22.7 mm, was einer effektiven Brechkraft von 44.1 dpt entspricht. Die reduzierte Brechkraft lässt sich damit erklären, daß die maßgeblichen Oberflächen im Auge, die prinzipiell nur flüssige Abschnitte voneinander trennen, weniger stark als gegen Luft brechen. Dieser Sachverhalt kommt auch darin zum Ausdruck, dass man beim Tauchen 4 Versuch 12: Gesichtssinn ohne Taucherbrille stark hyperop wird. Vereinfachend werden die Abbildungseigenschaften des Auges üblicherweise auf die Umgebung Luft bezogen. Refraktionsanomalien Für das emmetrope Auge muss die Bulbuslänge ganz exakt auf die hintere Brennweite des dioptrischen Apparats abgestimmt sein. Besteht ein Missverhältnis zwischen Achsenlänge des Auges und Gesamtbrennweite spricht man von einer Ametropie bzw. Refraktionsanomalie. Die häufigste Form einer Ametropie liegt in einem Missverhältnis der Achsenlänge des Auges (entspricht näherungsweise der Bulbuslänge) zu dem normal brechenden dioptrischen Apparat. Dies entspricht einer Achsenametropie mit den beiden Sonderfällen der Achsenmyopie (Kurzsichtigkeit: zu lange Augenachse) und Achsenhyperopie (Weitsichtigkeit: zu kurze Augenachse). Demgegenüber ist in etwa 5 % aller Fehlsichtigkeiten die Brechkraft nicht auf die normale Achsenlänge abgestimmt, was als Brechungsametropie bezeichnet wird. Entsprechend ist eine zu starke Brechkraft als Brechungsmyopie, eine zu schwache als Brechungshyperopie einzustufen. Ein einfaches Rechenbeispiel soll verdeutlichen, wie präzise die Achsenlänge des Auges auf die hintere Brennweite f¥ des fernakkommodierten Auges abgestimmt sein muß: Emmetropie: Brechkraft des realen fernakkommodierten Auges D = 44.1 dpt., was einer hinteren Brennweite von f¥ = 1/D = 0.00227 m = 22.7 mm entspricht. Achsenmyopie: Angenommen die Achsenlänge sei 23.7 mm, d.h. nur um 1 mm zu lang. Für ein scharfes Netzhautbild muss der dioptrische Apparat über eine hintere Brennweite von f¥ = 23.7 mm, entsprechend der Brechkraft von D = 1/f¥ = 42.2 dpt verfügen. Die normale Brechkraft müsste demnach für den um 1 mm zu langen Bulbus um 2 dpt vermindert werden, was natürlich problemlos mit Hilfe eines Brillenglases der Stärke –2 dpt gelingt. Es sei kurz daran erinnert, dass sich die Gesamtbrechkraft eines zusammengesetzten Abbildungssystems aus der Summe der Teilbrechkräfte errechnet, z.B.: Dges = Dauge + Dbrille [3] 12.1 Dioptrischer Apparat 5 Eine Sonderform der Brechungsametropien ist der Astigmatismus. Ein punktförmiges Objekt wird eher »stabförmig« auf der Netzhaut abgebildet. Die häufigste Ursache liegt in einer nicht mehr ideal kugelförmigen Korneaoberfläche. In zwei zueinander senkrecht stehenden Schnittebenen, die in der Regel nicht unbedingt vertikal bzw. horizontal liegen, weist die Kornea zwei verschiedene Krümmungsradien auf (ellipsoidförmige Oberfläche), was natürlich zu Verzeichnungen und damit zu Unschärfe in den Abbildungseigenschaften des Auges führt. Mit Zylindergläsern kann ein Astigmatismus, sofern er regelmäßig ist – d.h. beide Schnittebenen stehen senkrecht zueinander – korrigiert werden. SCHEINERscher Versuch Achsenametropien lassen sich mit Hilfe des SCHEINERschenVersuchs* auf einfache Weise ausmessen. Der Versuch bedient sich des DONDERschen Optometers, das aus einer optischen Bank mit Zentimeterskala, einem verschiebbaren Reiter mit feinem senkrecht aufgespanntem Faden und einer Zweilochblende besteht. Die beiden Bohrungen in der Blende sind extrem fein und müssen einen Abstand, der kleiner als die mittlere Pupillenweite ist, besitzen. Jede der Bohrungen wirkt wie die feine Öffnung einer Lochkamera (Camera obscura) und erzeugt ein scharfes Bild des Reiterfadens, das sich im Prinzip sogar auf einer Mattscheibe auffangen lässt. Zwei Bilder des Fadens sollten auch auf der Retina des Auges entstehen, das gleichzeitig durch beide Löcher blickt. Jedoch werden beide Bilder, sofern die Brechkraft des Auges ausreicht, automatisch durch richtiges Akkommodieren zur Deckung gebracht: Das Betrachterauge sieht den Faden einfach und scharf. Mit Verkleinerung des Abstandes muss die Brechkraft des Auges solange gesteigert werden, bis für den Nahpunktsabstand gN die maximale Brechkraft (stärkste Akkommodationsanstrengung) erreicht ist. Bei weiterer Annäherung entsteht ein Doppelbild, das mit weiter abnehmendem Abstand immer deutlicher auseinander wandert. Zur Bestimmung des Fernpunktes wird dem Auge eine Vorsatzsammellinse bekannter Brechkraft DVL vorgeschaltet. Dadurch wird der Fernpunkt, der für das emmetrope Auge im Unendlichen liegt – entspr. parallele Einfallstrahlen – * Christoph SCHEINER (1575–1650), Jesuitenpater und Naturwissenschaftler mit Leib und Seele. Er machte zahlreiche Entdeckungen zur physiologischen Optik und zur Astronomie (Entdecker der Sonnenflecken) und war genialer Erfinder (Pantograph = Storchschnabel, SCHEINERscher Versuch). 6 Versuch 12: Gesichtssinn in die Brennebene der Linse verschoben. Die Vorsatzlinse erhöht de facto die Brechkraft und macht das Auge brechungsmyop. Den künstlich nähergerückten Fernpunkt, nun als Hilfsfernpunkt HF bezeichnet, erfasst man, indem der Reiter so weit weggeschoben wird, bis wiederum das Einfach- in Doppelsehen umschlägt (gHF = Hilfsfernpunktsabstand). Mit den gemessenen Abständen gN und gHF sowie der Brechkraft der Vorsatzlinse DVL sind folgende Brechkräfte in dpt zu berechnen: DN = 1/gN [4] DF [5] = 1/gHF – DVL DAB = DN – DF [6] wobei DN dem Nahpunktsabstand in dpt, DF dem Fernpunktsabstand in dpt und DAB der Akkommodationsbreite entspricht. Für die Beurteilung einer Refraktionsanomalie besitzen die beiden Parameter DF und DAB zentrale Bedeutung. DAB kann zur Beurteilung einer Presbyopie herangezogen werden. DF gibt vor allem darüber Aufschluss, ob eine Myopie oder Hyperopie vorliegt (s. Tab. 12-2). DF [dpt] Fehlsichtigkeit Brillenkorrektur [dpt] Emmetropie Æ > 0 Myopie < 0 (Minusglas), wobei Brillenstärke = DF < 0 Hyperopie > 0 (Plusglas), wobei Brillenstärke = DF 0 12.1 Dioptrischer Apparat 7 Für das fernakkommodierte emmetrope Auge gilt: b = f¥ (Bildweite gleich Bulbuslänge) [8] Für diesen Fall folgt aus Gl. [7]: DF = 1/gF = 1/f¥ – 1/b = 0 [9] Im Falle des myopen Auges mit b > f¥ (= zu langer Augapfel) wird: DF > 0, d.h. die Brechkraft ist für den verlängerten Bulbus um DF zu hoch und muss mit einer Brille der Stärke (– DF) korrigiert werden. Für das hyperope Auge mit b < f¥ (= zu kurzer Augapfel) ist hingegen: DF < 0 d.h. für den verkürzten Bulbus ist die Brechkraft um DF zu gering (Brillenkorrektur (+|DF|). Für das nahakkommodierte Auge muß Linsengl. [7], wie folgt, umformuliert werden: 1/gN + 1/b = 1/fN bzw. DN + 1/b = 1/fN [10] wobei gN dem Nahpunktsabstand, b wiederum der Bulbuslänge und 1/fN der maximalen Gesamtbrechkraft bei Nahakkommodation entsprechen. Prinzipiell lässt sich die Bulbuslänge b auch bei Ametropie aus der Fernpunktbestimmung gewinnen: 1/gF + 1/b = 1/f¥ [11] 1/b = 1/f¥ – DF [12] oder Tab. 12-2 Anhand des Fernpunktsabstandes in dpt lassen sich Kurz- oder Weitsichtigkeiten eindeutig erkennen und quantifizieren. Vorzeichenumkehr von DF liefert die erforderliche Brillenkorrektur. Die Beziehungen [4]–[6] sowie die Aussagen der Tab. 12-2 lassen sich aus der allgemeinen Linsengleichung für dünne Linsensysteme ableiten: 1 1 1 [7] + = g b f wobei g die Gegenstandsweite (Sehobjektabstand), b die Bildweite (Achsenlänge des Auges) und f die Brennweite symbolisieren. Formel [7] lässt sich näherungsweise auf die Abbildungseigenschaften des Auges übertragen, wenn man das Brechungsverhalten des dioptrischen Apparates auf eine einzige dünne Sammellinse gleicher Brechkraft reduziert. Dieses einfache Abbildungsmodell entspricht dann dem „reduzierten Auge“, das beiderseits an Luft grenzt. Setzt man Gl. [12] in Gl. [10] ein, ergibt sich: DN – DF = 1/fN – 1/f¥ = DAB [13] da der Term 1/fN – 1/f¥ die Brechkraftdifferenz zwischen nah- und fernakkommodiertem Auge und damit die Akkommodationsbreite DAB ausdrückt. Um die Einschränkung der Sehleistung des myopen Auges anschaulich zu machen, kann man die Akkommodationsstrecke gAS berechnen, welche die Entfernung zwischen Fernpunkt und Nahpunkt in [m] ausdrückt: gAS = gF – gN [14] gAS muss natürlich für das emmetrope Auge gegen ¥ gehen, während sich für das hyperope Auge negative Werte einstellen, was sich anschaulich schwer vermitteln 8 Versuch 12: Gesichtssinn lässt. Formal bedeutet dies, dass die Fernpunktsstrahlen nicht parallel, sondern konvergent auf das hyperope Auge auffallen müssen, um im entakkommodierten hyperopen Auge scharf auf der Netzhaut abgebildet werden zu können, d.h. sie stammen von einem Fernpunkt, der gewissermaßen »hinter dem weitsichtigen Auge« liegt. Versuchsgang Mit aufgestütztem Kopf soll die VP in normaler Blickrichtung monokular durch die Doppellochblende des Optometers blicken, wobei das Betrachterauge so nahe wie möglich an die Blende herangeführt werden muss. Das Auge ist absolut ruhig zu halten, da geringe Augenbewegungen das Versuchsergebnis deutlich verfälschen. Es hat sich auch bewährt, daß die VP selbst den Reiter des Optometers vor- und zurückschiebt. Die VP sieht bei korrekter Fixation zwei kreisrunde helle Bilder mit einer zentralen Überlappungszone, in der der Faden des Reiters scharf zu sehen ist. Aus einer Distanz, die auf jeden Fall größer als der Nahpunktsabstand gN sein muss (ca. 20 cm), und aus der der Faden einfach gesehen wird, muss der Reiter so nahe an die Blende herangeschoben werden, bis das Einfachbild in ein Doppelbild umzuschlagen beginnt. Dabei muss die VP stets bemüht sein, durch höchste Akkommodationsanstrengung ein Einfachbild des Fadens zu erzielen. Der Umschlagspunkt wird als Nahpunktsabstand auf der Entfernungsskala abgelesen. Die Nahpunktsmessung soll mehrfach wiederholt und der kleinste Entfernungswert (warum?) als korrekter Nahpunktsabstand notiert werden. In die Linsenhalterung der Blende wird anschließend eine sphärische Vorsatzlinse (3 oder 4 dpt) gesteckt, um das Auge myop zu machen, und den Fernpunkt aus dem Unendlichen in die Brennebene der Linse zu holen. Jetzt ist der Reiter so weit vom Auge wegzuschieben, bis sich das Einfachbild wiederum in ein Doppelbild verwandelt. Nach mehrmaliger Wiederholung ist der grösste Abstand des Hilfsfernpunkts gHF zu notieren. Aus den gemessenen Werten gHF und gN sind entsprechend der Formeln [5], [6] und [14] DF, DAB sowie gAS zu berechnen. Die Parameter sind hinsichtlich eventueller Refraktionsanomalien zu beurteilen und dafür notwendige optische Korrekturhilfen vorzuschlagen. 12.1 Dioptrischer Apparat 9 12.1.2 Sehschärfe Unter der Sehschärfe versteht man das zweidimensionale Auflösungsvermögen des Auges. Strenggenommen spricht man von der Sehleistung oder dem Visus sine correctione, wenn das Auge ohne korrigierende optische Hilfsmittel untersucht wird, und von Sehschärfe oder dem Visus cum correctione bei optimaler optischer Korrektur des Auges. Der Visus drückt letztlich aus, wie nahe zwei punktförmige Sehobjekte beieinander liegen dürfen, um vom Auge (monokular) oder von beiden Augen (binokular) noch als getrennt wahrgenommen zu werden. Um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß dieser Minimalabstand von der Entfernung der Objektpunkte zum Auge abhängt, versucht man statt dessen, den minimalen Öffnungswinkel zu bestimmen, unter dem die beiden Punkte noch als räumlich getrennt erkannt werden (Minimum separabile). Mit diesem minimalen Sehwinkel a – aufgrund seiner kleinen Werte wird er in Winkelminuten angegeben (1’ = 1/60°) – lässt sich der Visus, wie folgt, berechnen: Visus = 1/a (Winkelminuten–1) [15] Für die normale Sehschärfe ist das Minimum separabile 1’, was zu einem Visus = 1 führt. Bei Jugendlichen liegt der Visus häufig sogar über 1. Die Sehschärfe hängt in starkem Maße von der Dichte der Sehzellen in der Retina ab, die in der Fovea centralis am höchsten ist. An dieser Stelle des „schärfsten Sehen“ verfügt man daher über den höchsten Visus, der zur Peripherie hin abnimmt. Neben der Sehzellendichte spielt die Größe und Organisationsform der sog. retinalen Rezeptorfelder eine ganz wichtige Rolle. Unter abnehmender retinaler Leuchtdichte verringert sich der Visus für alle Stellen der Netzhaut und bricht beim Dämmerungssehen (skotopisches Sehen) für die Fovea centralis förmlich ein, da das skotopische Sehen ausschließlich über die Stäbchen erfolgt, die bekanntlich in der Fovea centralis gänzlich fehlen. Warum besitzen farbenblinde Patienten (Achromaten) einen Visus, der weit unter dem Normalwert liegt? Das Minimum separabile der menschlichen Netzhaut von 1’ entspricht der räumlichen Trennung von 2 Bildpunkten auf der Retina mit einem Minimalabstand von 5 µm. Legt man einen mittleren Abstand der Zellmittelpunkte des fovealen Zapfenmosaiks von ca. 2.5 µm zugrunde, ist das foveale Minimum separabile dann erreicht, wenn zwischen zwei erregten Zapfen gerade ein unerregter bzw. weniger erregter Zapfen liegt. 10 Versuch 12: Gesichtssinn Der Visus cum correctione, d.h. die Sehschärfe bei optimaler Korrektur mit optischen Hilfsmitteln, liefert in der augenärztlichen Diagnostik wichtige Hinweise für Sehstörungen, die nicht durch Sehhilfen korrigierbar sind. Aus der Fülle von Augenerkrankungen sollen nur einige wenige Fälle exemplarisch aufgezählt werden: Hornhautdystrophie, Linseneintrübung (grauer Star), Glaskörpertrübungen, Makulaerkrankungen, Netzhautablösung oder -degeneration, Glaukom, Gesichtsfeldausfälle (Skotome). Der Visus kann sehr einfach mit Sehschärfetafeln (Optotypentafeln) geprüft werden, die entweder für eine Sehentfernung von 5 oder für 6 m zur Bestimmung des Fernvisus konstruiert sind. Objekte ab einer Entfernung von 5 m werden vom Emmetropen bereits mit völlig entakkommodierten Augen wahrgenommen. Gilt diese Aussage auch für den Hyperopen? Neben Buchstaben oder Zahlen haben sich Landoldt-Ringe (s. Abb. 12-3) als Optotypen weitgehend durchgesetzt. Die aufgeschnittenen, in verschiedene Richtungen gedrehten Ringe müssen von den Probanden hinsichtlich der Öffnungsrichtung erkannt werden. Die Sehschärfetafeln sind nun üblichweise so konzipiert, daß Reihen unterschiedlich großer Optotypen abgebildet sind, die von Probanden mit Visus = 1 aus den angegebenen Entfernungen als zuverlässig scharf erkannt werden müssen; d.h. jeder Zeichengröße entspricht eine Sollentfernung D, die man diesen Tafeln entnehmen kann. Für einen Patienten, der aus 6 m (= Istentfernung) gerade noch die Zeichengröße mit D = 24 m (= Sollentfernung) sicher erkennen kann, errechnet sich ein Visus von: Visus = Istentfernung 6 = = 0.25 Sollentfernung 24 [16] Abb. 12-3 Landoldt-Ring zur Sehschärfebestimmung. Die Spaltbreite D wird als die winzige Strecke d auf der Netzhaut abgebildet. 12.1 Dioptrischer Apparat 11 Eine schnellere und präzisere Vorgehensweise zur Beurteilung der Sehleistung bedient sich sogenannter Sehtestgeräte, wie sie im Praktikum eingesetzt werden. Diese optisch hochwertigen, kompakten Testgeräte sind für den stationären, und besonders für den mobilen Einsatz konzipiert. In Reihenuntersuchungen zur Überprüfung der Fahr- oder Flugtauglichkeit, bei Musterungen und in der Arbeitsmedizin sind sie nicht mehr wegzudenken. Neben den Basisuntersuchungen zur Fern- und Nahsehschärfe sowohl bei Tag- als auch bei Dämmerungsehen sind weitere Tests zum räumlichen Sehen, Schielen, Farbensehen und zur Gesichtsfeldbestimmung verfügbar. Versuchsgang Die Sehschärfetafel wird aus einer Entfernung von 6 m monokular betrachtet. Der Emmetrope soll die mit D = 6 m (entspricht der Sollentfernung) bezeichnete Zeile scharf lesen können. Sein Visus ist dann 6/6 = 1. Eine VP mit herabgesetzter Sehleistung kann beispielsweise erst die Optotypen ab der Reihe D = 12 m scharf erkennen können. In diesem Fall liegt ein verminderter Visus von 6/12 = 0.5 vor. Um eine Vorstellung zu gewinnen, wie klein sich Buchstaben und insbesondere ihre Strichstärken auf die Netzhaut projizieren, soll mit Hilfe des Strahlensatzes die Bildgröße der Buchstaben der Reihe D = 6 m und ihre Strichstärke berechnet werden, wenn ein Leseabstand von 6 m und eine Bulbuslänge des reduzierten Auges von 17 mm zugrundegelegt wird. Die Überprüfung eines Astigmatismus lässt sich sehr einfach mit Hilfe eines Strahlenkranzes vornehmen, der auf dem Monitor oder in Abb. 12-4 abgebildetet ist. Ursprungsstrahlen, die in 10°-Schritten eingezeichnet sind, sollten, wenn kein Astigmatismus vorliegt, homogen schwarz, d.h. durchweg scharf, gesehen werden. Einen regulären Astigmatismus erkennt man daran, daß ein schmales Segment von Strahlen deutlich schwärzer als das dazu senkrecht stehende gesehen wird. Zur „Selbsterfahrung“ dieser Sehstörung kann man eine Zylinderlinse vor das Auge halten, wodurch ein regulärer Astigmatismus erzeugt wird. Wenn die Zylinderlinse um ihre Mitte gedreht wird, wandern die durch den Astigmatismus hervorgerufenen Bildveränderungen entsprechend mit. 12 Versuch 12: Gesichtssinn 12.2 Gesichtsfeld und Augenhintergrund 13 12.2 Gesichtsfeld und Augenhintergrund Aufgaben ð Bestimmung des monokularen Gesichtsfeldes für Hell-Dunkel-Reize und verschiedene Farben. ð Bestimmung der Größe des blinden Flecks und seines Abstandes von der Fovea centralis. ð Untersuchung des Augenhintergrundes: Beobachtung der Blutgefäße und des Austrittspunktes des Fasciculus opticus (Papille). Lernziele & Monokulares und binokulares Gesichtsfeld | Blickfeld | Perimetrie | Topographie der Sehbahn | Gesichtsfeldausfälle | Blinder Fleck | Verteilung der Sehzellen auf der Retina. Ophthalmoskopie | Augenhintergrund | Aufbau der Retina | Prinzip des Augenspiegels. Abb. 12-4 Strahlenfigur zur Überprüfung eines Astigmatismus. Die Zeichnung sollte aus bequemer Leseentfernung unter Fixation des schwarzen Mittelpunktes betrachtet werden. Sieht man Strahlen unterschiedlicher Schwärzung, deutet dies auf einen Astigmatismus hin. 12.2.1 Perimetrie Die Gesichtsfeldbestimmung (Perimetrie) ist die wichtigste Untersuchung bei Sehbahnläsionen, wobei sie im Sinne einer topischen Diagnostik vor allem Rückschlüsse auf den Läsionsort zulässt. Somit findet sie auch Einsatz in der neurologischen Diagnostik. Unter dem Gesichtsfeld versteht man den Teil der visuellen Umwelt, den man bei fixiertem Kopf und unbewegtem Auge wahrnehmen kann. Die Gesichtsfeldgrenzen und -ausfälle (Skotome) können mit dem Perimeter erfasst werden. Wegen der ungleichen räumlichen Verteilung von Zapfen und Stäbchen auf der Retina ergeben sich für Hell-Dunkel-Reize und für verschiedene Farben unterschiedlich große Gesichtsfelder. Bei lokalen Schädigungen im Bereich der Retina kommt es zu umschriebenen Ausfällen im monokularen Gesichtsfeld. Da die Retina im Bereich des Austrittspunktes des Fasciculus opticus keine Sinneszellen besitzt, lässt sich auch beim Gesunden ein „physiologisches Skotom“ nachweisen, den sog. blinden Fleck. Schädigungen im Bereich der Sehbahn führen i.a. zu charakteristischen, binokularen Gesichtsfeldausfällen: Beispielsweise 14 Versuch 12: Gesichtssinn kann es bei Hypophysentumoren zu Druckschädigung der Neurone in der Mitte des Chiasma opticum kommen, was zum Ausfall beider lateraler Gesichtsfeldhälften führen kann (heteronyme bitemporale Hemianopsie). Bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Pupillenreaktion können anhand der Perimetrie Schädigungen der Sehbahn ziemlich exakt lokalisiert werden. Die Auftragung der Messdaten, die mittels der Halbkugelperimetrie gewonnen werden, erfolgt in Polarkoordinaten, d.h. mit einem Winkelkoordinatenpaar kann jede Position auf der gedachten Halbkugel, in deren Mittelpunkt sich das zu untersuchende Auge des Probanden befindet, eindeutig festgelegt werden (analog der geographischen Längen- und Breitenangabe auf der Erdkugel). Die anatomischen Gegebenheiten (Nasenwurzel, Orbitadach) schränken das Gesichtsfeld normalerweise nasal und gegen oben ein. Der blinde Fleck liegt ca. 10–20° temporal auf dem horizontalen Meridian. Beim binokularen Sehen überlappen rechtes und linkes Gesichsfeld in der Weise, dass ein gemeinsamer, zentraler Sehraum entsteht. In ihn fallen die beiden blinden Flecken, die deshalb bei binokularem Sehen nicht wahrgenommen werden (Abb. 12-5). A B Abb. 12-5 Monokulares (A) und binokulares (B) Gesichtsfeld. Im monokularen Gesichtsfeld für das rechte Auge sind der blinde Fleck (P) und die Grenzen für farbige Lichtreize eingetragen. Was bedeutet der Befund, dass die temporale Grenze über 90° hinausreicht? Die weisse Überlappungszone im binokularen Gesichtsfeld (B) grenzt den gemeinsamen Sehbereich ab. 12.2 Gesichtsfeld und Augenhintergrund 15 Versuchsgang Die Gesichtsfeldbestimmung wird für ein Auge an einem Hohlkugelperimeter mit bewegten Lichtreizen durchgeführt (monokulare kinetische Perimetrie). Die Versuchsperson muss Stirn und Kinn an die vorgesehene Halterung anlegen, um so sicher zu sein, dass sich das zu untersuchende Auge im Mittelpunkt der Perimeterhemisphäre befindet. Die richtige Lage des Auges kann vom Untersucher durch ein in das Perimeter eingebautes Objektiv überprüft werden. Lichtmarken wechselnder Farben werden langsam von der Peripherie zum Zentrum hin bewegt. Die VP muss Zeichen geben, sobald sie zunächst den Lichtpunkt als solchen und etwas später seine exakte Farbe wahrgenommen hat. Größe, Helligkeit und Farbe der Lichtmarke können variiert werden. Durch Schwenken der Projektionsvorrichtung für die Lichtmarke können die Gesichtsfeldgrenzen in verschiedenen Meridianen festgestellt werden. Die Größe des blinden Flecks und sein Abstand von der Fovea centralis werden folgendermaßen ermittelt: Einäugiges Fixieren einer Lichtmarke in einer vorgegebenen Betrachtungsentfernung. Bewegen eines Lichtpunktes von temporal nach nasal in den Bereich des blinden Flecks. Ablesen des Lichtpunktsabstandes zur fixierten Lichtmarke beim Verschwinden und beim Wiederauftauchen des Punktes auf einer Entfernungsskala. Die Ausdehnung des blinden Flecks und sein Abstand von der Fovea centralis werden mit Hilfe des Strahlensatzes berechnet (die Bildweite im Auge betrage 17 mm). 12.2.2 Augenhintergrund Der Augenhintergrund ist die einzige Stelle des Organismus, an der Gefäße nichtinvasiv direkt betrachtet werden können. Eine Untersuchung des Augenhintergrundes (Ophthalmoskopie) wird daher nicht nur bei Erkrankungen des Auges durchgeführt. Sie ist auch in der Diagnostik vieler Erkrankungen, die mit Gefäßveränderungen einhergehen (Hochdruck, Zuckerkrankheit usw.), von wichtiger Bedeutung. Die Untersuchung des Augenhintergrundes kann im aufrechten Bild oder im umgekehrten Bild erfolgen. Im Praktikum beobachten wir den Augenhintergrund im aufrechten stark vergrößerten Bild (15-fach) (Vorteil dieser Variante: für den weniger Geübten leichter zu erlernen; Nachteil: kleiner Ausschnitt, der 16 Versuch 12: Gesichtssinn falsche Größenvorstellungen vortäuscht). Bei diesem Verfahren müssen Patient und Untersucher möglichst entakkommodiert sein. Da Brillen, weil störend, abzunehmen sind, müssen eventuelle Refraktionsanomalien des Untersucher- wie auch des Patientenauges durch passende Linsen der eingebauten Rekoss-Scheibe so korrigiert werden, dass ein scharfes Netzhautbild entsteht. Optimale Untersuchungsbedingungen sind eine leicht abgedunkelte Umgebung und möglichst weitgestellte Pupillen (durch Auftropfen von Mydriatika). Das Wesen der Ophthalmoskopie besteht darin, Lichtstrahlen so in das Patientenauge zur Beleuchtung des Augenhintergrundes zu lenken, dass vom Fundus noch genügend Licht in Richtung Betrachterauge reflektiert wird, um ein ausreichend helles Bild vom Patientenfundus auf der Retina des Betrachters zu entwerfen. Ohne einen Augenspiegel erscheint dem Betrachter die Pupille des Patientenauges allerdings tiefschwarz, weil unter seiner Blickrichtung sein Kopf einen Kernschatten auf die Pupille des Patientenauges wirft. In Abb. 12-6 ist der prinzipielle Aufbau eines Augenspiegels dargestellt. Über einen halbdurchlässigen Spiegel werden die Strahlen der im Griff befindlichen Lichtquelle entlang der optischen Achse des Arztauges auf die Pupille des Patienten abgelenkt. Durch den halbdurchlässigen Spiegel gelangt nach Reflexion am Fundus des Patientenauges genügend Licht entlang der optischen Achse in das Betrachterauge. Patient Arzt Spiegel Lampe Abb. 12-6 Prinzip der Ophthalmoskopie. Bei dieser direkten Augenspiegelung blickt der Arzt durch einen halbdurchlässigen Spiegel auf das über denselben Spiegel beleuchtete Patientenauge. Er sieht den Fundus im aufrechten stark vergrößerten Bild hellrot leuchten. 12.2 Gesichtsfeld und Augenhintergrund 17 Versuchsgang Nachdem Sie den Lichtschalter am Griff eingeschaltet haben, richten Sie zunächst den Lichtstrahl, der über den Spiegel austritt, auf ein weißes Blatt Papier, um die verschiedenen Blendeneinstellungen kennenzulernen: – Kleines und großes Leuchtfeld – Grünfilter: Er absorbiert u.a. die roten Lichtstrahlen, so dass die Blutgefäße dunkel, fast schwarz auf hellem Grund erscheinen. Morphologische Veränderungen im Gefäßsystem der Netzhaut lassen sich damit besser beurteilen. – Der Lichtspalt erleichtert durch schräges Ausleuchten das Erkennen von Linsentrübungen und die Beurteilung der vorderen Augenabschnitte. – Die Testfigur erlaubt das Ausmessen der Lage und der Ausdehnung pathologisch veränderter Netzhautstellen. Der Patient fixiert dabei den Stern in der Mitte der Testfigur. Drehen Sie vor der eigentlichen Untersuchung die Linsenscheibe auf die Stärke Null, die in dem kleinen Kontrollfenster abzulesen ist. Wenn Sie das rechte Patientenauge untersuchen wollen, setzen Sie sich rechte Seite an rechte Seite mit dem Patienten. Halten Sie das Ophthalmoskop mit der rechten Hand so dicht wie möglich vor Ihr rechtes Auge, und blicken Sie durch das Beobachtungsfenster aus einer Distanz von ca. 20 cm auf die rechte Pupille des Patienten. Wenn Sie den Lichtstrahl auf die Pupille des Patienten richten, werden Sie den Fundus bereits aus dieser Entfernung rot leuchten sehen (Analogie zu »roten Augen« bei Blitzlichtaufnahmen). Behalten Sie die rot leuchtende Patientenpupille im Auge und nähern Sie sich dem Patienten so weit wie möglich, indem Sie den roten Fundus »nicht aus den Augen verlieren« dürfen. Nun variieren Sie solange die Korrekturlinsen (üblicherweise Minusgläser), bis aus der roten Scheibe ein scharfes Netzhautbild mit klaren Gefäßstrukturen geworden ist. Sie sollten zumindest die Papille mit allen von ihr sternförmig ausgehenden Gefäßen erkennen. Durch vorsichtiges Drehen des Augenspiegels und damit seiner Strahlrichtung kann es Ihnen eventuell gelingen, auch von der Papille weiter entfernte Areale einzufangen. 18 Versuch 12: Gesichtssinn 12.3 Tiefenwahrnehmung & Farbsinn Aufgaben ð Ermittlung der Tiefenwahrnehmungsschärfe als Funktion des Beobð ð ð ð achtungsabstandes und der Stäbchenrichtung nach der HELMHOLTZschen Dreistäbchenmethode. Überprüfung des Stereosehens mittels eines Sehtestgerätes. Beurteilung von Störungen des Augenmuskelgleichgewichts (Heterophorie) mittels des Sehtestgerätes. Qualitative Überprüfung des Farbsinns mit Hilfe von pseudoisochromatischen Farbtafeln nach ISHIHARA. Quantitative Beurteilung des Farbsinns mit dem NAGEL-Anomaloskop. 12.3 Tiefenwahrnehmung & Farbsinn 19 Simultansehen: Die zwei getrennten Netzhautbilder, die bei Betrachtung eines Sehobjektes entstehen, werden gleichzeitig wahrgenommen. Die Abbildung eines Objektes trifft also immer auf identische (deckungsgleiche) Netzhautbereiche, auf sog. korrespondierende Netzhautstellen. Auf diese werden Objektpunkte abgebildet, die auf einem (gedachten) Kreis liegen, dem geometrischen Horopter (Abb. 12-7a), der durch den Fixationspunkt sowie die Knotenpunkte beider Augen geht (entspricht dem Umkreis in der Dreiecksgeometrie). Für jede Fixationsentfernung ist ein anderer Horopter zu konstruieren. Zur Untersuchung dieses Phänomens kann man beiden Netzhäuten unterschiedliche Bilder anbieten. Sie sollten dann auch beide wahrgenommen werden können (= physiologische Diplopie). Lernziele & Stereoskopie | Binokulare und monokulare Tiefenwahrnehmung | Tiefenwahrnehmungsschärfe | Korrespondierende Netzhautareale | Querdisparation | Horopter | PANUM-Areal | Schielen (Strabismus) | Schielamblyopie | Latentes Schielen (Heterophorie). Theorie des Farbensehens | Trichromatische Theorie nach YOUNG | Gegenfarbentheorie nach HERING | Komplementärfarben | Photopigmente der Netzhaut | Additive und subtraktive Farbmischung | Farbsinnstörungen. 12.3.1 Räumliches Sehen und Schielen Raumwahrnehmung Die Wahrnehmung der räumlichen Tiefe wird in erster Linie durch das binokulare Sehen vermittelt. Der dioptrische Apparat der beiden Augen entwirft bekanntlich auf jeder Netzhaut ein räumlich getrenntes Bild eines fixierten Sehobjektes. Die beiden Bilder werden zentralnervös fusioniert, d. h. einfach gesehen, vorausgesetzt die Vergenzstellung beider Augen ist korrekt auf das Fixationsobjekt gerichtet, so dass die Bilder auf Netzhautstellen gleicher Raumwerte fallen. Dabei muss man 3 Stufen des binokularen Sehens unterscheiden: Abb. 12-7 Geometrischer und physiologischer Horopter (A) Bei Fixation eines Punktes fallen beide Netzhautbildpunkte auf die Fovea centralis und werden einfach gesehen. Dasselbe gilt für sämtliche Punkte des geometrischen Horopters (Hi), die auf korrespondierenden Netzhautstellen abgebildet werden und daher dank zentralnervöser Fusion gleichfalls einfach gesehen werden. (B) In einem engen Bereich vor und hinter dem Horopter, dem sog. PANUMAreal, das als graue Zone dargestellt ist, können zwei Netzhautbilder noch zu einem Bild fusionieren. Die beiden Punkte Fv und Fh außerhalb des PANUMArelas werden hingegen als doppelt wahrgenommen. 20 Versuch 12: Gesichtssinn Physiologische Diplopie kann demonstriert werden, indem man 2 Stäbchen vertikal hintereinander in einer Linie vor die Augen hält (ein Stäbchen etwa doppelt so weit entfernt wie das andere). Wenn jeweils ein Stäbchen fixiert wird, sieht man das andere doppelt. Das Simultansehen zweier verschiedener Objekte, die den beiden Augen getrennt angeboten werden, macht man sich beim Phorietest zunutze. Es handelt sich um Untersuchungen von Störungen im muskulären Gleichgewicht der Augenmuskeln. Fusion: Nur wenn von beiden Netzhäuten ein identischer Seheindruck vermittelt wird, können die beiden Netzhautbilder im Sehzentrum zu einem einheitlichen Bild verschmelzen. Fusionsstörungen können ungewollte Doppelbilder (Diplopie) verursachen. Stereoskopisches (räumliches) Sehen: Dies verkörpert die höchste Leistungsstufe des Binokularsehens. Voraussetzungen für diese Sehfähigkeit ist, dass Objektpunkte auf korrespondierende oder identische Netzhautstellen beider Augen abgebildet werden, was strenggenommen nur dann möglich ist, wenn sie auf demselben geometrischen Horopter liegen. Objektpunkte, die vor oder hinter diesem Horopter liegen, werden folglich auf sog. nichtkorrespondierende oder querdisparate Netzhautstellen abgebildet. Diese Objektpunkte werden dann als doppelt wahrgenommen (Diplopie). In einem eng begrenzten Areal vor und hinter dem jeweiligen Horopter werden die nichtkorrespondierenden Netzhautbilder jedoch trotzdem zu einem Bild verschmolzen. Dieses Areal wird als PANUMAreal bezeichnet. Nichtkorrespondierende Netzhautbilder, die von Objekten innerhalb dieses Areals stammen, werden im Gehirn zu einem dreidimensionalen, räumlichen Seheindruck verarbeitet und nicht als Doppelbilder interpretiert (Abb. 12-7b). Vielmehr setzt das Gehirn die Doppelbilder in Tiefenwahrnehmung um. Dabei führt eine geringe bitemporale Querdisparation zum Eindruck »näher«, eine geringe binasale Querdisparation zum Eindruck »entfernter«. Das stereoptische Signal allein erlaubt nur eine relative Tiefenvorstellung, die immer auf die jeweilige Horopterfläche bezogen ist. Daher entspricht eine bestimmte Querdisparation je nach Beobachtungsentfernung unterschiedlichen Raumtiefen, die distanzabhängig interpretiert werden. Tiefen- oder Stereosehen wird meist nur als eine binokuläre Fähigkeit verstanden. In Wirklichkeit verfügen wir zusätzlich über ein empfindliches monokulares Tiefensehen. Besonders wichtig dafür sind die perspektivischen Gesetzmäßigkeiten des Sehraumes. Weitere synergistisch wirkende Tiefenkriterien 12.3 Tiefenwahrnehmung & Farbsinn 21 sind scheinbare Gegenstandsgrößen vertrauter Objekte, Schattenbildungen, partielle Objektverdeckungen oder -überschneidungen, Luftdurchlässigkeit für Licht mit typischen Farbverschiebungen und -verschleierungen aus größerer Entfernung sowie monokulare Bewegungsparallaxe, d.h. indem ein Objekt aus zwei verschiedenen Positionen nacheinander betrachtet wird. Schielen Fallen bei Augenstellungsanomalien bzw. Störungen im Gleichgewicht der Augenmuskeltätigkeiten die Bildprojektionen nicht auf Netzhautbezirke, die dem PANUM-Areal entsprechen, entstehen Doppelbilder. Dieser Eindruck ist nur vorübergehend, denn durch zentralnervöse Suppression werden die Bilder des schielenden nichtdominanten Auges ausgeschaltet. Folgender kleiner Test vermag diesen Sachverhalt zu verdeutlichen: Durch leichten, seitlichen Druck mit dem Finger auf einen der beiden Bulbi entstehen durch die seitliche Verschiebung passagere Doppelbilder, die innerhalb kurzer Zeit kaum noch wahrgenommen werden, da das Bild des verschobenen und damit nichtdominanten Auges schnell verblasst und letzten Endes unterdrückt wird. Beim frühkindlichen Schielen kann aufgrund der ständigen Suppression bis zum 6. Lebensjahr eine hochgradige Sehschwäche (Schielamblyopie) entstehen. Mit zunehmendem Alter ist die Therapie der Amblyopie immer weniger erfolgreich, ab dem 6.– 8. Lebensjahr ist die Amblyopie irreversibel. Die häufigste Form des Schielens in Europa ist das Einwärtsschielen (Esotropie oder Strabismus convergens). Es ist meist bereits bei Geburt manifest oder entwickelt sich in den ersten 6 Lebensmonaten, weshalb man von kongenitaler Esotropie spricht. Erworbenes Einwärtsschielen tritt hingegen auf, wenn ein Kind hyperop ist. Ein Weitsichtiger muss nämlich bereits in die Ferne akkommodieren, um scharf zu sehen. Beim Blick in die Ferne entsteht dadurch eine Augenfehlstellung, da mit dem Akkommodationsvorgang reflektorisch eine Konvergenzbewegung beider Augen verknüpft ist. D.h. das dominante Auge wird parallel in die Ferne gerichtet, während das nichtdominante Auge, dessen Seheindruck unterdrückt wird, nach innen blickt. Um einer Schielamblyopie rechtzeitig vorzubeugen, muss daher bereits das hyperope Kleinkind unbedingt eine Korrekturbrille tragen. Als latentes Schielen (Heterophorie) bezeichnet man Störungen im Muskelgleichgewicht beider Augen, die nur unter bestimmten Umständen zu einer Ab- 22 Versuch 12: Gesichtssinn weichung der Augenrichtungen vom Parallelstand beim Blick in die Ferne führen können. Korrekte Augenstellung mit Parallelstand nennt man Orthophorie. Die Heterophorie wird solange nicht manifest, solange die Fusionsfähigkeit beider Augen nicht beeinträchtigt ist. Bei Fusionsschwäche, z.B. infolge von Alkoholgenuss, Stress, Ermüdung, Gehirnerschütterung oder unter psychischer Belastung, kann es durch eine Störung des Augenmuskelgleichgewichts zum vorübergehenden Schielen kommen. Folgen davon können dann Kopfschmerzen, Verschwommensehen, Diplopie und schnelle Ermüdbarkeit der Augen sein. Versuchsgang Die Überprüfung der Tiefenwahrnehmungsschärfe erfolgt mit zwei Testverfahren: 1. Der HELMHOLTZsche Dreistäbchenversuch basiert auf folgendem einfachen Messprinzip: Ein zentrales Stäbchen, das mit einer Messlatte verbunden ist, kann gegenüber zwei in einer Ebene fest installierter Stäbchen verschoben werden. Die Position des mittleren Stäbchens in Bezug auf die Zweistäbchenebene muss von einer VP aus unterschiedlichen Entfernungen (1 – 2 – 3 m) beurteilt werden. Eine verschiebbare Sichtblende soll verhindern, dass die VP das Verschieben des Mittelstäbchens verfolgen kann. Die genaue Untersuchung ist folgendermaßen durchzuführen: Für jede Entfernung muss die vordere bzw. hintere Tiefenwahrnehmungsschwelle mit fünfmaliger Wiederholung bestimmt werden, in dem das mittlere Stäbchen so weit nach vorne bzw. nach hinten verschoben wird, bis die VP es zuverlässig vor bzw. hinter der Zweistäbchenebene stehend erkennt. Aus den fünf Einzelmessungen ist der arithmetische Mittelwert d zu berechnen. Die Mittelwerte sind als Funktion der Entfernung in die vorbereitete Tabelle einzugeben. 2. Mit Hilfe des Sehtestgeräts TITMUS kann schnell und zuverlässig ein Stereosehtest durchgeführt werden. Der VP werden neun Testbilder, die aus vier Ringkombinationen bestehen, angeboten. Dadurch, dass jedem Auge gesondert einer der vier Ringe mit unterschiedlicher Querdisparation vorgeführt wird, wird der VP eine Raumvorstellung vermittelt. Scheinbar tritt in jeder der 9 Bilder ein Ring mit unterschiedlicher Deutlichkeit aus der Bildebene heraus. Wichtig ist, dass der VP eine genügend lange Beobachtungszeit eingeräumt wird. Simulierte Raumeindrücke entstehen oft nicht auf Anhieb. Es sei nur an die 3D-Illusion »magic eye« erinnert. 12.3 Tiefenwahrnehmung & Farbsinn 23 Mit dem Sehtestgerät lassen sich auch vertikale und horizontale Phorien (latentes Schielen) erkennen. Dem linken und rechten Auge werden gleichzeitig unterschiedliche Bilder vorgelegt, die zu einem Eindruck verschmolzen werden. Den Grad der Bildverschmelzung lässt sich an der gegenseitigen Lage bestimmter Symbole ablesen. 12.3.2 Farbsinn Unser Farbsinn ist kein physikalischer Spektralapparat, der das sichtbare Licht in die einzelnen Farbbestandteile zerlegt. Vielmehr führt eine komplexe neuronale Verarbeitungskaskade vom Umsetzen des Lichtes in der Netzhaut über mehrere Stationen der Sehbahn bis zur kortikalen Farbwahrnehmung. Strenggenommen leben wir nicht in einer physikalisch bunten Welt, sondern die scheinbare Farbigkeit unserer Umwelt ist vielmehr das Produkt unseres Farbsinns. Besonders eindrucksvoll lässt sich dieser Sachverhalt mit dem Prinzip der additiven Farbmischung »vor Augen führen«: Durch simultane Beleuchtung des Auges mit Lichtreizen verschiedener reiner Spektralfarben entstehen für den Betrachter völlig andere reine Farben. Nach diesem Prinzip wird die riesige Farbpalette jeder PC- und TV-Bildschirmdarstellung generiert. Aus nur drei reinen Grundfarben (rot – grün – blau, entsprechend der RGB-Norm), die pro Pixel des Monitorbildes mit wechselnden Intensitäten abgestrahlt werden, vermittelt der Farbsinn des Betrachters die gesamte Palette aller wahrnehmbaren Farben. Hingegen müssen sich Patienten mit totaler Farbblindheit (Achromasie oder ungenau auch Monochromasie) mit einer unbunten Welt voller Grautöne zufrieden geben (analog vollkommenen Nachtsehens: »Nachts sind alle Katzen grau«). Der Farbsinn basiert auf der Verzahnung zweier Mechanismen zur Verarbeitung farbigen Lichtes. Während sich bestimmte Farbsinnstörungen nur anhand der Theorie des trichromatischen Sehens deuten lassen, können bestimmte farbige Kontrasterscheinungen nur anhand der Theorie der Gegenfarben befriedigend erklärt werden. Erst durch die Verknüpfung der beiden Theorien zu der VON KRIESschen Zonentheorie ist es gelungen, alle experimentellen Befunde befriedigend zu erklären. Nach der Zonentheorie arbeiten die Sensoren der Retina entsprechend der YOUNG-HELMHOLTZschen Theorie des trichromatischen Sehens und die nachgeschalteten Strukturen in Netzhaut und Sehbahn nach der HERINGschen Theorie der Gegenfarben. 24 Versuch 12: Gesichtssinn Störungen des Farbsinnes kommen ziemlich häufig vor: Fast 10% aller Männer und etwa 1% der Frauen sind farbsinngestört. Man unterscheidet Unterwertigkeiten des farbempfindlichen Apparates (Anomalien) von kompletten Ausfällen (Anopien). Rotschwäche wird als Protanomalie, Grünschwäche als Deuteranomalie und BlauViolettschwäche als Tritanomalie bezeichnet. Entsprechend sind Patienten mit einem totalen Defekt des Zapfensystems für langwelliges Licht protanop, für mittelwelliges Licht deuteranop und für kurzwelliges Licht tritanop. Versuchsgang Qualitative Untersuchung des Farbsinnes mittels ISHIHARA-Farbtafeln Farbsinnstörungen lassen sich qualitativ anhand von pseudoisochromatischen Farbtafeln nach ISHIHARA, die mit dem Sehtestgerät betrachtet werden können, nachweisen. Die auf den Tafeln abgebildeten Zahlen sind nach zwei Prinzipien entworfen: Ein Teil der Zahlen ist farbig kontrastiert gekennzeichnet. Der Grauwert von Hintergrund und Zahlen ist gleich. Zum anderen werden Zahlen nur durch unterschiedliche Grauwerte in farbiger Umgebung vorgegeben. Der Farbtüchtige wird in der Regel das in Grautönen generierte Zeichen nicht erkennen, während der Farbanomale, der sein Auge mehr für Grautöne geschult hat, die Zahl eventuell erkennen kann. Beurteilung des Farbsinns mit dem NAGEL-Anomaloskop Farbsinnstörungen werden am sichersten mit dem Anomaloskop erkannt. Dieses Gerät gestattet, Farbsinnüberprüfungen durch additive Mischung von Spektralfarben vorzunehmen. Insbesondere dient das Anomaloskop zur Erkennung und Bewertung einer Prot- und Deuteranomalie anhand der sog. RAYLEIGHGleichung rot + grün = gelb [17] Die Gleichung besagt, dass durch adäquate additive Farbmischung von reinem Spektralrot und -grün ein gelber Farbeindruck entstehen kann. Das Erkennen von Farbanomalien erfolgt anhand der spektralen Mischungsverhältnisse von rot und grün. Um eine Farbanomalie quantifizieren zu können, wurde der sog. Anomalquotient eingeführt, der sich an modernen Anomaloskopen direkt ablesen lässt. Seine Definition lautet: 12.3 Tiefenwahrnehmung & Farbsinn ì Leuchtdichte grün ü Anomalquotient = í ý î Leuchtdichte rot þ anomal 25 ì Leuchtdichte grün ü [18] í ý î Leuchtdichte rot þ normal Da der Übergang zwischen normalem und anormalem Farbsinn nicht scharf abgrenzbar ist, hat man sich darauf geeinigt, einen Anomalquotienten zwischen 0.7 und 1.4 als normal einzustufen. Liegt er unter 0.7, liegt eine Protanomalie vor, im Fall von größer 1.4 eine Deuteranomalie. Der Rotschwache muss verstärkt rot, der Grünschwache verstärkt grün zumischen, um den gelben Farbton zu treffen.
