Von der Form zur Funktion: Die Sehgrube im Visier Leipziger Wissenschaftler

Pressemitteilung vom 24.01.2014
Gestochen scharf sieht der Mensch nur mit einer Stelle der Netzhaut: der Fovea centralis, auch Sehgrube genannt. Doch warum das so ist, darüber konnten Wissenschaftler bislang nur Vermutungen anstellen. Forscher der Universität Leipzig und des Universitätsklinikums Leipzig haben nun ein neuartiges mathematisches Modell entwickelt, das die Grundlage zu einem tiefergehenden Verständnis der Struktur und Funktionsweise der Sehgrube legt. Vorgestellt wurde das Modell in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift "Experimental Eye Research".
Bild vergrößern Veranschaulichung der rekonstruierten Oberfläche der Sehgrube des linken Auges unten: 3D-Modellierung der gesamten Oberfläche der Sehgrube, oben rechts: explodierte Darstellung der Sehgrube, oben links: Projektion der fovealen Bereichsgrenzen, Grafik: Patrick Scheibe/TRM  

Bisherige mathematische Modelle gehen von der vereinfachten Annahme eines gleichmäßig-symmetrischen Aufbaus der Sehgrube aus. Das neue Leipziger Modell berücksichtigt eine anatomische Besonderheit: Weil zwischen Sehgrube und Sehnerv die Fasern der Nervenzellen zusammenlaufen, ist die Nervenfaserschicht auf der zur Nase gewandten Seite der Sehgrube dicker als im übrigen Bereich. Diese asymmetrische Struktur lässt sich nun erstmals mit nur vier charakteristischen und einfach zu ermittelnden Parametern abbilden. "Rechnen wir diese Daten hoch, können wir die gesamte Oberfläche der Sehgrube in einem sehr präzisen 3D-Modell realisieren", erläutert Projektleiter Patrick Scheibe. "Das ermöglicht uns, die Sehgrube als Linse nachzubauen und experimentell auf ihre Funktionsweise hin zu untersuchen." So lässt sich künftig prüfen, ob einfallendes Licht durch die Grubenform der Sehgrube einen Lupeneffekt erzeugt, der besonders scharfe Bilder hervorbringt. Oder ob die Grubenform - wie bislang vermutet - wirklich nur dazu dient, dass kein störendes Gewebe den Weg des Lichts zu den empfindlichen Photorezeptoren behindert.

Verbesserte Diagnostik bei Makulallöchern

Mit dem Wissen um die asymmetrische Form der Sehgrube zeichnen sich wesentliche Verbesserungen bei der Frühdiagnostik von Makulalöchern ab. Diese auch als Makulaforamen bezeichneten Defekte der Netzhaut in der Sehgrube entwickeln sich in Folge krankhafter Wechselwirkungen zwischen Glaskörper und zentraler Netzhaut und führen zu einem Verlust des zentralen Sehens. "Bei Patienten mit Makulaforamen ist insbesondere die Analyse des Partnerauges von großem Interesse, da nicht selten beide Augen - wenn auch zeitlich versetzt - von der Erkrankung betroffen sind" sagt Dr. Franziska Rauscher von der Leipziger Universitätsaugenklinik. "Mit dem Modell können Strukturveränderungen der Sehgrube anhand weniger Zahlenwerte exakt dargestellt und mit der Normalform verglichen werden. Das lässt uns erkennen, ob biomechanische Kräfte Formveränderungen bewirken, die die Entwicklung von Makulaforamen begünstigen." Wenn Makulaforamen möglichst früh erkannt und operiert werden, sind die Chancen auf eine vollständige Wiederherstellung der Sehkraft hoch. "Durch die Entwicklung einer verbesserten Frühdiagnostik auf der Basis des neuen Modells kann die Lebensqualität betroffener Patienten erheblich gesteigert werden", ist sich die Wissenschaftlerin sicher.

Fachübergreifende Zusammenarbeit

Die Entwicklung des neuen Modells ist das Ergebnis der Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des Translationszentrums für Regenerative Medizin (TRM) Leipzig, der Universitätsaugenklinik Leipzig, des Paul-Flechsig-Instituts für Hirnforschung (PFI) und weiterer Einrichtungen der Universität Leipzig. Fachlich begleitet wird das langjährige Projekt von Prof. Dr. Andreas Reichenbach (PFI) und Prof. Dr. Peter Wiedemann (Universitätsaugenklinik).

Hintergrund: Die Sehgrube

Die Fovea centralis, die auf Grund ihrer Form auch als Seh- oder Netzhautgrube bezeichnet wird, ist der Ort des schärfsten Sehens. Sie befindet sich in der Mitte der Macula lutea, kurz Makula oder auch Gelber Fleck genannt. Auf einem Durchmesser von etwa 1,5 mm stehen dort dicht gedrängt die Zapfen-Photorezeptoren, die für die Erkennung von Formen und Farben zuständig sind. Die Sehgrube prägt sich erst zu einem relativ späten Zeitpunkt der Individualentwicklung aus. Erst zum Zeitpunkt der Geburt werden die zentralen Zapfen-Photorezeptoren dünner und wandern auf die zukünftige Sehgrube zu, gegenläufig dazu bewegen sich die inneren Netzhautschichten von der Sehgrube weg. Dieser Prozess ist erst im späteren Kindesalter abgeschlossen, die Form der so entstandenen Sehgrube ist individuell verschieden.

Fachveröffentlichung:

Parametric model for the 3D reconstruction of individual fovea shape from OCT data, Experimental Eye Research, Volume 119, February 2014, http://dx.doi.org/10.1016/j.exer.2013.11.008

Maria Garz