Größer oder heller? Wie retinale Nervenzellen Bilder analysieren

VonUlrike Lüdkte

Forscher der Universitätsmedizin Göttingen und des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie Martinsried haben Mechanismen in den retinalen Nervenzellen gefunden, die beim Sehen zwischen kleinen, kontrastreichen und großen, kontrastarmen Objekten unterscheiden lassen. Wie die Universität Göttingen mitteilt, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass es zwei unterschiedliche Arten von Nervenzellen in der retinalen Netzhaut des Auges gibt: Die eine Art von Nervenzellen sei darauf spezialisiert, kleine Objekte zu erkennen. Andere Nervenzellen seien Experten beim Erkennen großer Objekte. Zusammen stellten diese Nervenzellen dem Gehirn die nötige Information zur Verfügung, um das Sehen und Unterscheiden von Objekten zu ermöglichen.

Die Untersuchungen zur Grundlagenforschung des Sehens unter der Leitung von Prof. Dr. Tim Gollisch, Professor für Sensory Processing in the Retina in der Abteilung Augenheilkunde und Forscher im Sonderforschungsbereich 889 „Zelluläre Mechanismen sensorischer Verarbeitung“ an der Universitätsmedizin Göttingen, wurden jetzt im renommierten Wissenschaftsmagazin „Neuron“ veröffentlicht.

Entdeckt haben die Wissenschaftler aus Martinsried und Göttingen die beiden unterschiedlichen Arten von Nervenzellen bei ihren Untersuchungen in der Netzhaut von Salamandern. Dabei fanden die Forscher auch heraus, wie diese beiden Arten von Nervenzellen ihre jeweiligen Aufgaben erledigen: „Zellen, die für große Objekte zuständig sind, erhalten zusätzliche hemmende Signaleingänge. Die hemmende Wirkung entfaltet sich bei starkem Kontrast, also bei besonders hellen Objekten vor dunklem Hintergrund oder umgekehrt“, so Prof. Dr. Tim Gollisch. „Daher sind kleine, kontrastreiche Objekte nicht gut geeignet, um diese Zellen zu aktivieren. Stattdessen führen große, kontrastärmere Objekte zu vermehrtem Feuern der Nervenzellen, da nun keine Hemmung auftritt. Bei den Nervenzellen, die für kleine Objekte zuständig sind, fehlen hingegen diese hemmenden Signale, sodass die Zellen schon auf kleine, aber kontrastreiche Objekte stark reagieren.“

Dem Salamander selbst erlaubt diese Spezialisierung der Nervenzellen in seinem Auge möglicherweise die Unterscheidung zwischen kleinen Beutetieren und größeren Fressfeinden, die es auf den Salamander abgesehen haben, so vermuten die Forscher. Auch beim Menschen könnte eine vergleichbare Unterscheidung zwischen kleinen und großen Objekten auf ähnliche Weise schon in der Netzhaut des Auges stattfinden. Sie würde beispielsweise für eine schnelle Reaktion sorgen, wenn aus dem Augenwinkel her Gefahr droht.

Originalveröffentlichung: Bölinger D, Gollisch T (2012). Closed-loop measurements of iso-response stimuli reveal dynamic nonlinear stimulus integration in the retina. Neuron 73: 333-346, doi: 10.1016/j.neuron.2011.10.039

Quelle:
Universitätsmedizin Göttingen, Georg-August-Universität
http://www.retina.uni-goettingen.de

Ähnliche Beiträge

Auszeichnung für Tübinger Nachwuchswissenschaftlerin

Für wissenschaftliche Untersuchungen an menschlicher Netzhaut ist die Nachwuchswissenschaftlerin Katja Reinhard, Werner-Reichardt-Centrum für integrative Neurowissenschaften (CIN) der Universität Tübingen, mit dem „Lush Prize 2013“ ausgezeichnet worden. Das internationale Unternehmen fördert damit in verschiedenen Kategorien wissenschaftliche Untersuchungen mit alternativen Methoden zu Tierversuchen, zum Beispiel in Zellkulturen oder an menschlichem Gewebe. Die Doktorandin Reinhard wurde in der Kategorie „Junge Forscher“ im rahmen einer feierlichen Veranstaltung in London ausgezeichnet, teilt die Universität Tübingen mit. Das Preisgeld von 12.500 Pfund werde sie für die Verbesserung und Weiterentwicklung ihrer Studie verwenden, heißt es weiter.

Neugründung: DOG-Sektion Ophthalmologische Onkologie sucht Mitglieder

Die Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft (DOG) initiiert die Gründung einer Sektion für Augentumoren. Die „Sektion DOG-Ophthalmologische Onkologie“ soll künftig alle Aktivitäten und Expertisen auf diesem Spezialgebiet der Augenheilkunde bündeln. „Augentumoren sind seltene Erkrankungen, die aber das Sehvermögen und das Leben bedrohen“, erläutert Sektionssprecher Professor Dr. med. Dr. h.c. Nikolaos Bechrakis. Die neue Sektion soll vor allem Fortschritte in Wissenschaft und Therapie fördern und sich für die Bedürfnisse der Patientinnen und Patienten einsetzen. Die DOG freut sich über Mitglieder, die mitarbeiten wollen, teilt die Gesellschaft mit.

Trockene Augen: Zwei Drittel der Frauen in den Wechslejahren betroffen

In den Wechseljahren verändert sich das Gleichgewicht der Hormone im weiblichen Körper – mit bekannten Folgen für die Fruchtbarkeit, den Stoffwechsel, den Schlaf und die Psyche. Weniger bekannt ist, dass auch die Augen auf die hormonellen Veränderungen reagieren: Nahezu zwei Drittel aller Frauen haben in und nach den Wechseljahren mit trockenen Augen zu kämpfen, wie eine aktuelle Studie mit fast 2.000 Teilnehmerinnen aus Spanien zeigt (1). Die Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft (DOG) nimmt dies zum Anlass, auf den Zusammenhang zwischen Hormonhaushalt und dem Auftreten des Trockenen Auges aufmerksam zu machen und Therapiemöglichkeiten aufzuzeigen.

BVA fordert zu Früherkennungsuntersuchungen auf

Mit der Anzahl der Lebensjahre steigt auch die Häufigkeit von Augenkrankheiten, doch bei rechtzeitiger augenärztlicher Behandlung können Sehbehinderung und Blindheit immer besser bekämpft werden, betont der Berufsverband der Augenärzte Deutschlands (BVA) und fordert zu regelmäßigen Früherkennungsuntersuchungen ab einem Alter von 40 Jahren auf. Denn die erfolgreiche Behandlung von Augenkrankheiten wirke sich auch auf die allgemeine Gesundheit der Betroffenen aus: „Das Risiko von Stürzen nimmt ab und auch Depressionen treten seltener auf“, erläutert Prof. Dr. med. Bernd Bertram, der erste Vorsitzende des BVA.

Retina-Langzeitkulturen als Tierersatzversuch

Über 250.000 Tiere werden jedes Jahr weltweit für die Forschung in der Augenheilkunde benötigt. Mit der Weiterentwicklung einer neuen Ersatzmethode wollen Dr. Kai Januschowski und Dr. Sven Schnichels aus der Arbeitsgruppe um Prof. Martin Spitzer an der Tübinger Universitäts-Augenklinik diese Zahl drastisch reduzieren. Dazu wollen sie ex-vivo Langzeitretinakulturen am Rindermodell und am Schweinemodell anlegen. „Tierersatzversuche sind im Sinne des Tierschutzes generell sehr wichtig, aber für uns als Ophthalmologen besonders interessant, weil es häufig wichtig ist, das Auge gesondert zu betrachten“ erklärt Prof. Spitzer, Leiter der Forschungsgruppe an der Tübinger Augenklinik. „Wir glauben, dass ein Tierersatzversuch bei gewissen ophthalmologischen Fragestellungen sogar wissenschaftlich bessere und genauere Antworten hervorbringen kann als ein herkömmlicher Tierversuch“ fügt Dr. Januschowski an. Das Bundesinstitut für Risikobewertung fördert das Projekt mit 145.000 Euro.