Wenn die Stäbchenzelle „zuckt“ – Neue Bildgebungsmethode macht Lichtreaktion erkennbar

Zum ersten Mal hat ein internationales Forschungsteam ein winziges mechanisches „Zucken“ in humanen und in Nagetieraugen mithilfe der Optoretinographie aufgezeichnet. Dieses Zucken tritt genau in dem Moment auf, in dem eine Stäbchen-Photorezeptorzelle von Licht angeregt wird.

Der Forschungsdurchbruch könnte nach Einschätzung des Teams unter der Leitung der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur eine neue, nicht invasive Methode für die Retinologie bieten. So sei es möglich, die Retina hochempfindlich zu beurteilen und frühere Diagnosen visusbedrohender Augenerkrankungen zu ermöglichen.

Mechanische Kontraktion der Stäbchenzelle bei Lichteinwirkung

Der leitende Forscher, Dr. Tong Ling von der NTU, erkärte: „Das ,Zucken‘ der Stäbchenzellen des Auges ähnelt dem Zündfunken des Sehens. Wir wissen schon lange, dass diese Zellen elektrische Signale erzeugen, wenn sie Licht absorbieren. Aber bis jetzt hatte niemand jemals die begleitende mechanische Kontraktion dieser Zellen in den lebenden Augen von Menschen oder Nagetieren beschrieben.“

Die Ergebnisse würden einen grundlegenden Schritt jenes Prozesses zeigen, durch den Stäbchen-Photorezeptoren Licht erkennen und visuelle Informationen an das Gehirn senden. „Diese Zellen machen etwa 95 Prozent aller Photorezeptoren in der menschlichen Netzhaut aus”, fügte Ling hinzu.

Die Ergebnisse wurden erstmals von Ling auf der Jahrestagung 2024 der Association for Research in Vision and Ophthalmology vorgestellt. Vollständig veröffentlicht wurden sie im Dezember 2025 in der Peer-Review-Fachzeitschrift „Light: Science & Applications“.

Nicht invasive Bildgebung des Auges für die Zukunft

Bei den Forschungsarbeiten kam die fortschrittlichen Bildgebungsmethode Optoretinographie (ORG) zum Einsatz. Diese kann extrem kleine Bewegungen in Netzhautzellen ohne Farbstoffe nachweisen. So entdeckte das Team, dass Stäbchen-Photorezeptoren innerhalb von etwa zehn Millisekunden nach dem Auftreffen des Lichtes auf der Netzhaut eine schnelle Kontraktion von bis zu 200 Nanometern durchlaufen. Das ist schneller als ein einzelner Flügelschlag eines Kolibris.

Durch die Kombination ihrer Messungen mit biophysikalischer Modellierung fanden die Wissenschaftler heraus, dass diese Bewegung verursacht wird, wenn Licht Rhodopsin aktiviert. Diese Reaktion ist einer der frühesten Schritte bei der Umwandlung von Licht in elektrische Signale. Diese kann das Gehirn dann als Sehen interpretieren.

Stäbchen-Dysfunktion – Frühes Anzeichen vieler Netzhauterkrankungen

Der co-korrespondierende Autor Prof. Ramkumar Sabesan von der University of Washington, School of Medicine (USA), kommentierte: „Dies ist das erste Mal, dass wir dieses Phänomen in Stäbchenzellen in einem lebenden Auge sehen konnten. Eine Stäbchen-Dysfunktion ist eines der frühesten Anzeichen vieler Netzhauterkrankungen, darunter AMD und Retinitis pigmentosa.“ Die Möglichkeit, die Lichtreaktion der Stäbchen direkt zu überwachen, biete aufgrund dieser hohen Empfindlichkeit ein mächtiges Werkzeug. Mit diesem könnten künftig Erkrankungen früher erkannt und Behandlungsreaktionen besser überwacht werden.

Warum die Stäbchen-Reaktion für Patienten wichtig ist

Stäbchen-Photorezeptoren sind oft die ersten Zellen, die bei zur Erblindung führenden Krankheiten abgebaut werden. Zusammen mit der von derselben Forschungsgruppe entwickelten und 2024 in „Nature Communications“ veröffentlichten Technik bietet der vom Forscherteam beschriebene neue Ansatz eine kontaktlose, nicht invasive Methode für Kliniker, um die Stäbchenfunktion zu erkennen und zu überwachen.