Bei Licht betrachtet: Stäbchen in der Netzhaut funktionieren auch bei Tageslicht

Befun­de eines inter­na­tio­na­len For­scher­teams könn­ten neue Behand­lun­gen für Tag­blind­heit ermög­li­chen.

Ein inter­na­tio­na­les For­scher­team unter Lei­tung von Dr. Tho­mas Münch vom For­schungs­in­sti­tut für Augen­heil­kun­de und dem Wer­ner Rei­chardt Cen­trum für Inte­gra­ti­ve Neu­ro­wis­sen­schaf­ten der Uni­ver­si­tät Tübin­gen hat gezeigt, dass Stäb­chen-Licht­re­zep­to­ren in der Reti­na von Mäu­sen mehr zum Sehen bei­tra­gen als zuvor ange­nom­men. Mit Stäb­chen las­sen sich kei­ne Far­ben unter­schei­den, und die­se Licht­re­zep­to­ren wur­den bei hel­lem Licht für funk­ti­ons­los gehal­ten. Das Sehen bei Tages­licht, so die bis­he­ri­ge Annah­me, basie­re allein auf den Zap­fen. Die neue Stu­die zeigt, dass die Funk­ti­on von Stäb­chen in hel­lem Licht sogar zuneh­men kann. Sie wur­de kürz­lich im Fach­ma­ga­zin Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons ver­öf­fent­licht.

Es gilt als all­ge­mein bekannt, dass Stäb­chen für das Sehen bei sehr schwa­chem Licht ver­ant­wort­lich sind. Zap­fen dage­gen erlau­ben uns, bei star­kem Licht und in Far­be zu sehen. Die­se Arbeits­tei­lung zwi­schen Stäb­chen und Zap­fen fin­det sich in prak­tisch allen Bio­lo­gie- und Medi­zin-Lehr­bü­chern.

Bei­trag der Stäb­chen zum Sehen erhöht sich mit Tages­licht­stär­ke
Eine neue Stu­die wider­spricht die­ser tra­di­tio­nel­len Über­zeu­gung: Eine Grup­pe von For­schern von den Uni­ver­si­tä­ten Tübin­gen, Man­ches­ter und Hel­sin­ki unter Lei­tung von Tho­mas Münch aus Tübin­gen zeigt dar­in, dass Stäb­chen in Wirk­lich­keit eben­falls zum Sehen bei Tages­licht bei­tra­gen. Am über­ra­schends­ten ist der Befund, dass ihr Bei­trag sich bei stär­ke­rem Tages­licht sogar erhöht – bis hin zu den höchs­ten Licht­stär­ken, die sich in einer natür­li­chen Umwelt fin­den.

Die For­scher unter­such­ten zunächst trans­ge­ne Mäu­se ohne funk­tio­nie­ren­de Zap­fen und fan­den hier bei star­ker Licht­ein­strah­lung sowohl in der Netz­haut als auch im Gehirn zuver­läs­sig mess­ba­re Signa­le aus den Stäb­chen. Anschlie­ßend konn­ten sie die­se auch in Tie­ren fin­den, deren Zap­fen nor­mal arbei­te­ten.

Ange­sichts die­ser Befun­de schien es offen­sicht­lich, dass die bis dato von den meis­ten Wis­sen­schaft­lern ver­wen­de­ten Model­le unvoll­stän­dig sein müs­sen. Und in der Tat weiß man aus ande­ren Ein­zel­stu­di­en bereits eini­ges über die Phy­sio­lo­gie der Stäb­chen, was in die­sen Model­len nicht berück­sich­tigt wird. Indem das deutsch-bri­tisch-fin­ni­sche For­scher­team die­se Model­le um zusätz­li­che Infor­ma­tio­nen erwei­ter­te, konn­te es nun erklä­ren, war­um Stäb­chen sowohl in dämm­ri­gem Licht als auch im Tages­licht funk­tio­nie­ren kön­nen.

„Wir haben zwar gezeigt, dass Stäb­chen in hel­lem Licht eine Funk­ti­on haben“, sagt Tho­mas Münch, „aber es bleibt schon dabei, dass Zap­fen die­se Funk­ti­on viel bes­ser und ver­läss­li­cher erfül­len. Trotz­dem könn­ten unse­re Erkennt­nis­se neue Wege eröff­nen, was die Behand­lung von Pati­en­ten ohne funk­tio­nie­ren­de Zap­fen angeht, soge­nann­te Achro­ma­ten.“
Heut­zu­ta­ge sind Men­schen täg­lich vie­le Stun­den hel­lem künst­li­chen Licht aus­ge­setzt. Dem alten Para­dig­ma zufol­ge wäre der Ansatz abwe­gig erschie­nen, zur Behand­lung sol­cher Seh­stö­run­gen bei den Stäb­chen anzu­set­zen. Mit­hil­fe der nun vor­lie­gen­den Stu­die über Stäb­chen­funk­ti­on in hel­lem Licht könn­te es nun aber gelin­gen, neue Wege zu The­ra­pi­en für Pati­en­ten ohne Zap­fen­sicht zu fin­den.

Publi­ka­ti­on:
Alex­an­dra Tikid­ji-Ham­bu­ryan, Kat­ja Rein­hard, Ric­car­do Stor­chi, Johan­nes Diet­ter, Hart­wig Seit­ter, Kathe­ri­ne E. Davis, Saad Idrees, Mari­on Mut­ter, Lau­ren Walms­ley, Robert A. Bed­ford, Mari­us Uef­fing, Petri Ala-Lau­ri­la, Timo­thy M. Brown, Robert J. Lucas, Tho­mas A. Münch: Rods Pro­gres­si­ve­ly Escape Satu­ra­ti­on to Dri­ve Visu­al Respon­ses in Day­light Con­di­ti­ons. Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons 2017 Nov 27; 8(1813). DOI: 10.1038/s41467-017–01816-6

Quel­le: Eber­hard Karls Uni­ver­si­tät Tübin­gen

 

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