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Zitterndes Kontrastsehen

Unmerkliche Augenbewegungen verändern die Signale, die die Netzhaut erreichen. (Bild: Olga Ignatova/iStock)

Wenn wir unsere Augen auf einen Punkt richten, scheint die Welt still zu stehen. Doch wirklich starr blicken wir eigentlich nie: Sogar beim Fixieren bewegt der Mensch seine Augen unmerklich ganz fein hin und her. Nun haben Forscher mehr Licht in die Funktionen dieses Mikro-Zitterns gebracht: Offenbar hat es eine Bedeutung für die Wahrnehmung von Kontrasten, geht aus Experimenten hervor.

Ein schwarzer neben einem weißen Balken – diese Kombination bildet einen sehr deutlichen Kontrast. Doch bekanntlich gibt es in unserer Umwelt viele Schattierungen und feine Details, die unsere Fähigkeit, Kontraste wahrzunehmen an die Grenzen bringen. Bislang ging man davon aus, dass die Kontrastempfindlichkeit des Menschen hauptsächlich vom Aufbau des Auges und der Bildverarbeitung im Gehirn abhängt. Doch wie aus der Studie der Forscher um Michele Rucci von der University of Rochester hervorgeht, spielt offenbar auch die sogenannte Fixationsbewegung der Augen eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von Kontrasten.

Kleine Bewegungen mit großem Effekt

Einst wurden diese unmerklichen und sehr feinen Bewegungen als unwichtig für das Sehen betrachtet. Doch mittlerweile ist klar, dass die Zitterbewegung des Auges nicht etwa ein Nebeneffekt ist, sondern eine wichtige Funktion besitzt. „Wegen ihrer geringen Amplitude wirken diese Augenbewegungen zunächst unbedeutend. Aber verglichen mit der Größe der Fotorezeptoren auf der Netzhaut sind sie riesig und verändern die Projektion auf der Netzhaut deutlich“, erklärt Rucci von der University of Rochester in New York. Deshalb ist bereits bekannt: Dieser Effekt bewirkt, dass sich das Signal, das die Netzhaut erreicht, ständig verändert und dadurch das jeweilige Bild ständig auffrischt, damit es nicht verblasst.

Um zu untersuchen, inwieweit die Augenbewegungen eine Rolle bei der Wahrnehmung von Kontrasten spielen, präsentierten die Forscher Probanden Abbildungen von schwarzen und weißen Streifen. Sie variierten nach und nach die Breite der Streifen und machten sie „dünner und dünner, bis die Probanden schließlich sagten, dass sie keine separaten Balken mehr erkennen können“, erklärt Rucci. Gleichzeitig erfassten die Wissenschaftler die Fixationsbewegungen der Augen der Probanden durch spezielle Geräte. So konnten die Forscher die Grenzen der Kontrastwahrnehmung erfassen und sie in Zusammenhang mit den Augenbewegungen setzen.

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Die Bewegung ist Faktor X

Die Forscher übertrugen die Ergebnisse anschließend auf Computermodelle, die eine Simulation der Reaktionen der Nerven in der Netzhaut des Auges ermöglichen. So stellten sie fest: Die Kontrastempfindlichkeit der Probanden erscheint nur im Zusammenhang mit der Augenbewegung plausibel. „Wenn wir diesen Bewegungsfaktor nicht in das Computermodell integrierten, gaben die simulierten Neuronen nicht die gleichen Antworten wie die Probanden“, sagt Rucci. Mit anderen Worten: Die Fähigkeit zur Kontrastwahrnehmung ist an die feine Augenbewegung geknüpft, geht aus den Ergebnissen hervor.

Wie die Forscher erklären, können die Informationen über die Bedeutung der Augenbewegungen für die Kontrastempfindlichkeit nun in Modelle des menschlichen Sehvermögens einfließen. Letztlich kann dies zu einem besseren Verständnis beitragen, wie das visuelle System Informationen verarbeitet – und welche Gründe hinter Fehlfunktionen stecken können.

Wie Ruci betont, macht die Studie aber auch erneut grundsätzlich deutlich, welch große Bedeutung dem feinen motorischen Verhalten des Auges für das Sehen zukommt: „Es entsteht im Auge nicht nur ein simples Bild, das dann über Neuronen verarbeitet wird. Wir sehen auch deshalb, weil sich unsere Augen ständig bewegen, selbst wenn wir das nicht merken“, resümiert der Wissenschaftler.

Quelle: University of Rochester, eLIFE, doi: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.40924

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