Spielen statt Schielen - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Allgemein

Spielen statt Schielen

Computertherapie gegen Sehstörungen bei Kindern: Ausgerechnet Computerspiele sollen bei der Korrektur von Sehstörungen helfen. Sie könnten bald das Augenpflaster ersetzen, das bisher schielende Kiinder zwingt, das beidäugige Sehen zu trainieren.

Es sieht aus wie ein übliches, eher schlichtes Computerspiel: Ein kleines Raumschiff muß den Meteoritenbrocken ausweichen, die ihm ständig entgegengeflogen kommen. Wäre da nicht die große rote Spirale im Hintergrund, die mit ihrer langsamen Rotation eine hypnotische Sogwirkung erzeugt. Sie verleiht der Szenerie etwas Geheimnisvolles. Ihre Aufgabe ist freilich ganz nüchtern: Sie soll heilen. Mediziner, Psychologen und Informatiker der Universität Dresden entwickeln elektronische Spiele mit solchen Mustern, um eine verbreitete Sehstörung zu behandeln: die Amblyopie.

Amblyopie bedeutet „stumpfes Auge“. Ein solches Auge trägt zum Sehen kaum noch bei. Dabei ist es an sich gesund, doch seine Informationen werden im Gehirn nicht mehr richtig ausgewertet. Etwa zwei Prozent der Bevölkerung sehen deshalb nur mit einem Auge. Bei den meisten ist Schielen die Ursache. Das Gehirn kann die Bilder der beiden Augen nicht zur Deckung bringen und blendet deshalb eines aus. Wenn die Kinder nicht von Geburt an schielen, entwickelt sich das Leiden oft im dritten oder vierten Lebensjahr. Der Grund ist eine angeborene Schwäche, die Bewegung beider Augen zu koordinieren. Auslöser der Krankheit ist oft Streß, entweder durch eine Infektion oder eine außergewöhnliche seelische Belastung. Oft klagen die Kinder einige Stunden oder Tage über Doppelbilder, dann ist das schwache Auge im Gehirn praktisch abgemeldet. Dabei bleibt es, selbst wenn Chirurgen die Stellung des schielenden Auges korrigieren, so daß das beidäugige Sehen wieder funktionieren müßte.

Die Betroffenen nehmen die Probleme oft kaum wahr. Sie können sogar räumlich sehen, weil das Gehirn Tiefeneindrücke nicht nur aus der Differenz zweier Bilder errechnet, sondern auch aus der relativen Größe bekannter Gegenstände oder der Erfahrung über ihre Entfernung. Doch tatsächlich sehen sie schlechter als Menschen mit zwei funktionierenden Augen. Außerdem ist natürlich das Risiko zu erblinden, wenn sie ihr aktives Auge verlieren, bei ihnen größer. Aus bisher ungeklärten Gründen trifft dieses Schicksal neurologisch einäugige Menschen fast dreimal häufiger als Gesunde.

Schon die alte arabische Medizin kannte ein wirksames Mittel, das abgeschaltete Auge zu reaktivieren: Das herrschende muß verschlossen werden. Diese zwischendurch in Vergessenheit geratene Methode wurde in den zwanziger Jahren unter der Bezeichnung Okklusion wieder eingeführt und gilt seit den sechziger Jahren als Standardbehandlung. Die Patienten müssen mit einem Pflaster auf dem starken Auge herumlaufen – vierjährige Kinder beispielsweise sechs Tage in der Woche. Diese „Kur“ gefällt den meisten wenig, zumal sie sich oft Hänseleien ihrer Kameraden anhören müssen. Früher kam es zudem vor, daß die Therapie auch das gesunde Auge schwächte. Deshalb wird das Pflaster heute nach einem genauen Zeitplan abwechselnd auf dem starken und dem schwachen Auge getragen.

Anzeige

Je früher die Amblyopie entdeckt und behandelt wird, desto größer sind die Heilungschancen. Doch bei vielen Kindern fällt die Sehstörung nicht auf, weil sie beispielsweise nur leicht schielen. Spätestens ab dem sechsten Lebensjahr aber sind die Erfolge einer Therapie bescheiden. Der kleine Nick aus Dresden war sogar schon acht, als der Kinderärztin auffiel, daß etwas nicht stimmte. Jetzt ist er Mitglied des Forschungsprojekts an der Universitätsklinik, wo ihm Spielen am Computer verordnet wurde.

Die Ergebnisse der ersten Versuche stimmen die Wissenschaftler hoffnungsvoll. Sie arbeiteten mit Kindern im Alter zwischen vier und zwölf, bei denen mit Okklusion die Sehleistung nicht mehr verbessert werden konnte. Die kleinen Probanden schauten zwei Wochen lang täglich zweimal eine Serie der speziellen Muster. Am Ende hatte sich die Sehleistung des amblyopen Auges im Nahbereich um 20 Prozent gebessert, im Fernbereich um 10 Prozent. Dieses Mustersehen könnte also bald vielen Kindern das lästige Augenpflaster wenigstens zeitweise ersparen. Zwei Mitarbeiter des Dresdener Teams, die Informatiker Uwe Kurze und Danilo Ludwig, wurden für diesen Erfolg im Frühjahr mit einem ersten Preis des Deutschen Studienpreises ausgezeichnet, der für besondere Forschungsleistungen von Studierenden verliehen wird. Sie hatten in ihrer Diplomarbeit die Programme für das Projekt geschrieben.

Die Entwicklung der neuen Behandlungsmethode begann, als der Arzt Dr. Felix Muchamedjarow von der Augenklinik der Universität bei den Psychologen nachfragte, ob einer der Wissenschaftler einen sogenannten Visus-Stimulator mitentwickeln wolle. Dr. Uwe Kämpf stieg ein, obwohl er anfangs nicht einmal genau wußte, mit welcher Krankheit er sich befassen sollte. Immerhin: Er hatte sich schon an der Akademie der Wissenschaften mit der Frage beschäftigt, wie im Gehirn aus Reizmustern Seheindrücke werden.

Als er nun die wissenschaftliche Literatur zur Amblyopie sichtete, stieß er auf eine dubiose Episode in der Geschichte ihrer Behandlung: In den siebziger Jahren hatte der britische Physiologe Fergus Campbell behauptet, das Problem ließe sich schnell aus der Welt schaffen, wenn die Patienten auf von ihm entwikkelte rotierende Streifenmuster schauten. Andere Wissenschaftler konnten Campbells Erfolge zwar nicht bestätigen, doch der Grundgedanke hinter dem gescheiterten Experiment faszinierte das Dresdener Team.

Campbell hatte mit seinen Mustern versucht, einzelne Analysatoren des Wahrnehmungssystems gezielt anzusprechen. Viele Wissenschaftler sind heute davon überzeugt, daß solche Analysatoren – spezielle Zellgruppen im Gehirn – das Sehen überhaupt erst möglich machen. Diese Analysatoren haben eigenartige Vorlieben. Sie haben sich nämlich die Arbeit so aufgeteilt, daß jede Analysatoren-Zellgruppe für die Wahrnehmung einer wellenförmigen Sinuskurve mit einer bestimmten Frequenz zuständig ist. Zwar schauen Menschen normalerweise nicht auf Abbildungen von Sinuskurven, doch läßt sich jedes beliebige Bild als Überlagerung verschiedener Sinuskurven mit unterschiedlicher Wellenlänge darstellen. Wenn die moderne Wahrnehmungstheorie stimmt, machen sich die Analysatoren dies zunutze: Jeder meldet, wenn er eine Sinuskurve „seiner“ Lieblings-Wellenlänge entdeckt. In den kombinierten Nachrichten dieses Heeres von Analytikern steckt die gesamte Information über das Gesehene.

Für die Behandlung der Amblyopie ist diese Erkenntnis sehr interessant: Denn offenbar sind bei dieser Art der Sehstörung nicht alle Analysatoren des schwachen Auges ausgeschaltet. Diejenigen, die für niedrige Wellenlängen zuständig sind, scheinen noch zu funktionieren. Sie bevorzugen ein Bild, bei dem einzelne Balken relativ weit auseinanderliegen. Am besten reagieren sie, wenn die Helligkeit jedes Balkens auf der einen Seite langsam zunimmt und auf der anderen langsam wieder zurückgeht. Dies ergibt eine perfekte Sinuswelle.

Genau dieses Lieblingsbild der noch intakten Analysatoren zaubert das Dresdener Team auf den Monitor. Dadurch wollen sie die noch funktionierenden Analysatoren maximal aktivieren. Die Wissenschaftler hoffen, daß dabei auch benachbarte inaktive Zellgruppen angeregt werden. Allmählich verringern sie die Abstände zwischen den Balken, um so gezielt diese für etwas kürzere Wellenlängen ausgelegten Analysatoren anzusprechen. So sollen nach und nach immer mehr der verstummten Analysatoren wieder zum Arbeiten gebracht werden. Weil sich gezeigt hat, daß ihre Patienten besser auf bewegte Bilder reagieren, lassen die Forscher die farbigen Balken über den Bildschirm wandern. Um den Aktivierungsreiz zu erhöhen, kehren sie dabei die Bewegungsrichtung von Zeit zu Zeit um.

Welche Muster am besten helfen können, weiß aber noch niemand. „Das ist alles noch ein Probieren“, kommentiert Prof. Wolfgang Haase, Direktor an der Augenklinik der Universität Hamburg. Der Spezialist für die Behandlung der Amblyopie versucht, das Sehvermögen mit traditionellen Formen der Augenstimulierung zu bessern. Er fragt sich, ob die genaue Form der Hell-Dunkel-Muster wirklich wichtig ist, oder ob es einfach darauf ankommt, das Sehsystem massiv mit einer neuen Situation zu konfrontieren. Den Kollegen in Dresden bescheinigt er jedoch plausible Überlegungen und interessante Ideen. Dort experimentiert man inzwischen mit rotierenden Kreisen und Spiralen, weil die noch stärker wirken als die wandernden Balken. Aufgefallen war dieser Effekt den Körber-Preisträgern Uwe Kurze und Danilo Ludwig.

Die Informatiker hatten sich selbst die knifflige Aufgabe gestellt, die Programme so zu gestalten, daß die elektronische Sehschule präzise getimed auch auf billigen PC läuft, damit die Kinder später daheim trainieren können. Erschwerend kam hinzu, daß die heilsamen Muster allein nicht viel nützen. Gleich die erste jugendliche Testperson beschwerte sich über die langweilige Darbietung. Also mußten Computerspiele her, um die Aufmerksamkeit der kleinen Patienten zu fesseln. Kurze, der nie zuvor ein Spiel programmiert hatte, entwickelte nicht nur das Raumschiff auf der Flucht vor Meteoriten, sondern setzte auch altgediente Spiele für den Computer um. So entstanden eine Art Halma und ein Mosaikspiel.

Die Anti-Amblyopie-Spiele müssen gut sein, denn Kinder sind ungeduldig und sollen dennoch lange bei der Stange bleiben. Psychologe Kämpf rechnet nicht mit schnellen Erfolgen. So wie zuckerkranke Kinder sich immer wieder Insulin spritzen müssen, werden Amblyopie-Patienten vielleicht jahrelang jede Woche zum Computerspiel antreten müssen. Aber es gibt unangenehmere Therapien.

Eine Stiftung will den Aufbruch fördern

bild der wissenschaft: Was hat Sie bei der ersten Ausschreibung des Deutschen Studienpreises zum Thema „Visuelle Zeitenwende? Bilder, Technik, Reflexionen“ durch die Körber-Stiftung am meisten überrascht, Herr Dr. Golin?

Golin: Daß sich 750 Studierende mit einer wissenschaftlichen Arbeit bei uns beworben haben, obwohl wir als Initiatoren nicht aus der Hochschule kommen. Wir haben damit zeigen können, daß Studentinnen und Studenten auch dann Zeit und Mühe in Forschung investieren, wenn sie ihre Ergebnisse nicht direkt fürs Examen nutzen können.

bild der wissenschaft: Die große Zahl von Bewerbungen hängt sicher auch mit dem stattlichen Preisbudget von insgesamt 500000 Mark zusammen.

Golin: Ich denke, der Erfolg hat weniger mit den Preisen zu tun als mit der Chance, daß Prämierte sich von der großen Masse der Studierenden abheben können.

bild der wissenschaft: Was bezweckt die Körber-Stiftung in Hamburg mit diesem Preis?

Golin: Wir hoffen, Bewegung in Hochschule und Gesellschaft zu bringen. Wer beim Studienpreis mitmachen will, muß einige Prinzipien beachten: Praxisrelevanz, Teamwork, Interdisziplinarität, verständliche Darstellung. Wir gehen davon aus, daß sich Studierende auch bei darauffolgenden wissenschaftlichen Arbeiten an diesen Prinzipien orientieren. Das dient der Wissenschaft und der Gesellschaft. Denn nur, wenn der Mann auf der Straße mit dem, was Wissenschaftler sagen, etwas anfangen kann, läßt sich daraus auch ein öffentliches Thema machen. Weil uns an Hochschulen eine Kultur der Verständlichkeit und Transparenz fehlt, kann die deutsche Wissenschaft der Gesellschaft oft nicht einmal ihre herausragenden Stärken präsentieren.

bild der wissenschaft: Der neue Wettbewerb steht unter dem Generalthema „Risiko“. Was können Studierende dazu beitragen?

Golin: Große Debatten zu gesellschaftlichen Problem sind bei uns häufig Risikodebatten, egal ob es sich um Kernenergie, Gentechnik, Verkehrsunfälle oder die Rentenversicherung handelt. Nach dem Run auf unsere neuen Ausschreibungsunterlagen behaupte ich, daß wir hier ein Thema gestellt haben, das wirklich brennt.

bild der wissenschaft: Glauben Sie, mit einem solchen Wettbewerb das öffentliche Bewußtsein verändern zu können?

Golin: Es wäre in der Tat gut, wenn wir damit Überzeugungsarbeit leisten würden, in der Richtung, daß das größte Risiko einer Gesellschaft darin besteht, keinerlei Risiko eingehen zu wollen.

bild der wissenschaft: Die Körber-Stiftung ist angesehen und für großzügiges Engagement bekannt. Drei Millionen Mark dürfte eine Wettbewerbsrunde wohl schon kosten?

Golin: Ein Forschungswettbewerb ist keine Lotterie, die schnell Geld verteilt. Wir bieten der Wissenschaft eine Infrastruktur. Zum Deutschen Studienpreis gehört ein eigens entwickeltes interdisziplinäres Jurierungsverfahren mit 120 Juroren. Die Preisträger erwartet ein Preisträgerkolleg mit Workshops und Exkursionen. Und unsere Werbekampagne zielt darauf, ihre Wettbewerbsergebnisse ins öffentliche Gespräch zu bringen. Kurzum, Sie liegen mit der genannten Größenordnung ganz richtig.

Jochen Paulus

Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Phy|sik  〈f. 20; unz.〉 Naturwissenschaft, die in enger Verbindung mit Mathematik u. Chemie steht, Lehre von den unbelebten Dingen der Natur, ihrem Aufbau u. ihrer Bewegung sowie von den Strahlungen u. Kraftfeldern u. deren Eigenschaften, die häufig experimentell erforscht u. in allgemeingültigen Gesetzen beschrieben werden (Atom~, Bio~, Experimental~) ● die Gesetze der ~; Unterricht im Fach ~ erteilen [<lat. physica ... mehr

er|nied|ri|gen  〈V. t.; hat〉 1 jmdn. ~ jmdn. herabsetzen, demütigen, degradieren 2 einen Ton ~ 〈Mus.〉 einen halben Ton tiefer setzen ... mehr

Barsch  〈m. 1; Zool.〉 1 Angehöriger einer Ordnung der heutigen Knochen– bzw. Grätenfische: Perciformes 2 〈i. e. S.〉 Süßwasserbewohner: Percidae ... mehr

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige