Farbwahrnehmung: Seltene retinale Ganglienzellen identifiziert

Forscher der University of Rochester, USA, haben die Technik der adaptiven Optik eingesetzt, um Einblicke in die komplexe Funktionsweise der Netzhaut und ihre Rolle bei der Verarbeitung von Farbe zu gewinnen.

Wissenschaftler fragen sich schon lange, wie die drei Zapfentypen des Auges zusammenarbeiten, damit der Mensch Farben wahrnehmen kann. In einer neuen Studie, veröffentlicht im „Journal of Neuroscience“ konnten die Forscher mit Hilfe der adaptiven Optik seltene retinale Ganglienzellen (RGCs) identifizieren. Diese könnten dazu beitragen, so die Autoren, die Lücken in den bestehenden Theorien zur Farbwahrnehmung zu schließen.

In den 1980er Jahren half David Williams, William G. Allyn Professor für medizinische Optik, bei der Kartierung der „Himmelsrichtungen“, die die Farberkennung erklären. Es gibt jedoch Unterschiede in der Art und Weise, wie das Auge Farbe erkennt und wie Farbe dem Menschen erscheint. Die Wissenschaftler vermuteten, dass die meisten RGCs zwar den Kardinalrichtungen folgen, dass sie aber mit einer kleinen Anzahl von RGCs, die nicht den Kardinalrichtungen folgen, zusammenarbeiten, um komplexere Wahrnehmungen zu erzeugen.

Nun konnte ein Team aus Wissenschaftlern des Center for Visual Science in Rochester, des Institute of Optics und des Flaum Eye Institute einige dieser schwer fassbaren nichtkardinalen RGCs in der Fovea identifizieren, die erklären könnten, wie der Mensch Rot, Grün, Blau und Gelb sieht. „Wir wissen noch nichts Genaues über diese Zellen, außer dass es sie gibt“, berichtet Sara Patterson, eine Postdoktorandin am Center for Visual Science, die die Studie leitete. „Wir müssen noch viel mehr darüber lernen, wie ihre Reaktionsfähigkeit funktioniert, aber sie sind eine überzeugende Option für ein fehlendes Glied in der Farbverarbeitung unserer Netzhaut.“

Einsatz adaptiver Optik zur Überwindung der Lichtverzerrung im Auge

Das Team nutzte die adaptive Optik, die einen verformbaren Spiegel zur Überwindung von Lichtverzerrungen einsetzt. Diese wurde von Astronomen entwickelt, um die Unschärfe von Bildern in bodengebundenen Teleskopen zu verringern. In den 1990er Jahren begannen Williams und seine Kollegen, die adaptive Optik zur Untersuchung des menschlichen Auges einzusetzen. Sie entwickelten eine Kamera, welche die durch die natürlichen Aberrationen des Auges verursachten Verzerrungen ausgleicht und ein klares Bild der einzelnen Fotorezeptorzellen erzeugt.

„Die Optik der Augenlinse ist unvollkommen und schränkt die Auflösung, die man mit einem Ophthalmoskop erzielen kann, stark ein“, erklärt Patterson. „Die adaptive Optik erkennt und korrigiert diese Aberrationen und ermöglicht uns einen kristallklaren Blick in das Auge. Dadurch erhalten wir einen noch nie dagewesenen Zugang zu den Ganglienzellen der Netzhaut, die die einzige Quelle der visuellen Informationen für das Gehirn sind.“

Patterson zufolge könnte ein besseres Verständnis der komplexen Vorgänge in der Netzhaut dazu beitragen, bessere Methoden zur Wiederherstellung des Sehvermögens für Menschen zu entwickeln, die es verloren haben.

„Der Mensch hat mehr als 20 Ganglienzellen, und unsere Modelle des menschlichen Sehens basieren nur auf drei“, erörtert Patterson und fügt hinzu: „Es gibt so viele Vorgänge in der Netzhaut, von denen wir nichts wissen. Dies ist einer der seltenen Bereiche, in denen die Technik die visuelle Grundlagenforschung völlig überholt hat. Wenn wir aber wüssten, was all diese Zellen tun, könnten wir dafür sorgen, dass die Netzhautprothesen die Ganglienzellen entsprechend ihrer tatsächlichen Funktion ansteuern.“ Die Arbeit wurde mit Mitteln der National Institutes of Health, des Air Force Office of Scientific Research und von Research to Prevent Blindness unterstützt.