Boehm’s brushes: Mit Quantenoptik vom visuellen Phänomen zum Sehtest

Forschende aus den USA haben gezeigt, dass sich durch gezielte Lichtsteuerung das kaum wahrnehmbare visuelle Muster der Boehm’s brushes in ein deutlich helleres verwandeln lässt. Dies könnte neue Möglichkeiten zur Erkennung von Netzhauterkrankungen eröffnen.

Das moderne Leben ist auf die Quantenphysik angewiesen. Sie ermöglicht Technologien wie GPS-Navigation, MRT-Scanner und Computerchips. Nun könnte dieselbe Wissenschaft auch zu einer neuen Methode zur Untersuchung der Augengesundheit führen.

Boehm’s brushes als Biomarker für die Netzhautgesundheit

Ein von der University at Buffalo (UB) (USA) geleitetes Team hat eine Technik aus der Quantenoptik eingesetzt, um ein wenig bekanntes, im Inneren des Auges entstehendes visuelles Muster besser sichtbar zu machen. Das könnte den Weg für eine neue Methode zur Untersuchung der Netzhautgesundheit ebnen.

Diese als „Boehm’s brushes“ bekannten, schwachen, zweilappigen, fliegenförmigen Muster erscheinen manchmal im peripheren Sehfeld, wenn polarisiertes Licht von Strukturen in der Netzhaut gestreut wird. Menschen mit Netzhauterkrankungen nehmen diese Muster weniger gut wahr. Deshalb haben sich Wissenschaftler schon lange gefragt, ob diese Muster als Biomarker für die Gesundheit der Netzhaut dienen könnten.

Polarisiertes Licht verbessert Wahrnehmung der Boehm’s brushes

Allerdings sind Boehm’s brushes selbst für Menschen mit gesunden Augen oft zu schwer zu erkennen, um in der klinischen Praxis von Nutzen zu sein. In einer in den „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlichten Studie nutzten Forscher eine speziell entwickelte Form polarisierten Lichts, um die Wahrnehmung der Boehm’s brushes bei etwa einem Dutzend gesunder Probanden zu verbessern.

„Unser strukturiertes Licht verwandelte die normalerweise schwachen, zweilappigen fliegenförmigen Muster in hellere, besser erkennbare Muster mit einer variablen Anzahl von Lappen“, erklärt der korrespondierende Autor Dusan Sarenac, PhD, Assistenzprofessor für Physik am UB-College of Arts and Sciences. „Die komplexeren Muster bieten uns vielfältige Möglichkeiten, die Wahrnehmung dieses Phänomens durch die Patienten und damit potenziell auch die Gesundheit ihrer Netzhaut zu messen.“

Die Forscher nutzten sogenanntes strukturiertes Licht. Das ist eine speziell entwickelte Form polarisierten Lichts, die für die Quantenoptik entwickelt wurde. Dieses kommt in der Mikroskopie sowie bei Präzisionssensoren zum Einsatz. Im Gegensatz zu gewöhnlichem polarisiertem Licht passt sein sorgfältig angeordnetes Polarisationsmuster besser zur Symmetrie der Strukturen in der Netzhaut.  Wenn das strukturierte Licht die Netzhaut erreichte, erschienen die Boehm’s brushes größer, heller und komplexer.

Vom Sehzentrum weiter entfernte Muster werden von gesunden Augen leichter erkannt

Die Experimente wurden an der School of Optometry der University of Waterloo durchgeführt. Die Teilnehmer betrachteten das strukturierte Licht durch eine optische Anordnung, die einer herkömmlichen Augenuntersuchung ähnelte. Zudem beantworteten sie Fragen zu dem, was sie sahen. Nach jeder Antwort passte das System automatisch den Kontrast an. Dadurch war das Muster leichter oder schwerer zu erkennen, bis die Sehschwelle jedes Teilnehmers ermittelt war.

„Anstatt die Teilnehmer einfach zu fragen, ob sie die Boehm’s brushes sahen, haben wir gemessen, wie viele Lappen sie sahen, welchen Kontrast sie benötigten, um sie zu erkennen, und wo die Muster in ihrem Gesichtsfeld erschienen“, erörtert Erstautor Dr. Dmitry Pushin, außerordentlicher Professor für Physik an der University of Waterloo.

Die Forschenden fanden heraus, dass Teilnehmende mit gesunden Augen die Muster in größerer Entfernung vom Sehzentrum leichter wahrnahmen. Dieses erwartete Ergebnis bildet eine wichtige Ausgangsbasis für zukünftige Studien.

Der nächste Schritt, so Sarenac, bestehe darin, Menschen mit Netzhauterkrankungen wie Makuladegeneration zu untersuchen. Ziel sei es, festzustellen, ob geschädigte Bereiche der Netzhaut die Wahrnehmung der Muster verändern.

(sas/BIERMANN)