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Neuroophthalmologie

Sakkaden halten beim Fokussieren Peripherie "im Auge"

22.10.2015
Selbst beim Fokussieren auf einen kleinen Punkt ist der Blick nicht "fest", sondern Mikrosakkaden lenken auch dann die Aufmerksamkeit auf Sinnesreize in der Peripherie. Illustration: © Gajus - Fotolia.com

Tübinger Wissenschaftler haben einen engen Zusammenhang zwischen Sakkaden und der äußersten Konzentration der Augen auf einen Punkt entdeckt.

Eine Forschergruppe der Universität Tübingen am Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) und am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH) ist der Frage nachgegangen, welchem Zweck die winzigen, schnellen Korrekturen der Blickrichtung (Sakkaden) dienen, die das Auge ständig ausführt.
Das Auge sieht nur in einem kleinen Teilbereich des Gesichtsfeldes wirklich scharf. Die Sakkaden richten daher den Blick auf verschiedene Punkte, die interessant erscheinen. Das Gehirn setzt daraus ein geschlossenes Bild zusammen. Sakkaden treten drei- bis fünfmal in der Sekunde auf, also viel öfter als der Herzschlag. So richtet sich der Blick bei der Wahrnehmung eines Gesichtes beispielsweise rasch hintereinander auf Augen, Nase, Mund, Kinn und Stirn, um die „Puzzleteile“ zu liefern, aus denen das Gehirn das ganze Gesicht zusammenfügt.

Manchmal aber wird der Blick ganz auf einen Punkt fokussiert, zum Beispiel beim Einfädeln einer Nähnadel. Dazu bedarf es äußerster Konzentration der Augen auf das Nadelöhr. Man sollte meinen, dass der Blick bei solchen Gelegenheiten fest auf einen sehr kleinen Punkt im Raum gerichtet ist. Doch Forscher aus der Arbeitsgruppe von Dr. Ziad Hafed (CIN) kamen aus der Analyse von Daten, die in Zusammenarbeit mit dem Team von Prof. Peter Thier (HIH) erhoben worden waren, zu einem anderen Ergebnis. Statt alle Augenbewegungen zu unterdrücken, macht das Gehirn starken Gebrauch von kaum wahrnehmbar winzigen Augenbewegungen, die nur Bruchteile eines Grades messen. Hafed und sein Team fanden heraus, dass diese sogenannten Mikrosakkaden die Aufmerksamkeit auf Sinnesreize in der Peripherie lenken – ohne bewusst wahrgenommen zu werden. Das Gehirn jedoch bleibt sich der Umgebung bewusst. Die Forscher gehen davon aus, dass der Betrachter über diesen Mechanismus auch bei konzentriertem Blick auf alles reagieren kann, was in seinem erweiterten Gesichtsfeld geschieht.

Anders als bei den normalen Sakkaden wird der Blick bei den Mikrosakkaden nicht auf einen neuen Gegenstand oder Teile davon gerichtet. Die Blickrichtung wird lediglich leicht nachjustiert, sodass der Effekt beinahe vernachlässigbar erscheint. Unmittelbar vor dem Einsetzen einer jeden Mikrosakkade wiesen Hafed und sein Team jedoch einen Anstieg von Nervenaktivität nach – ein Hinweis auf gesteigerte Aufmerksamkeit. Mikrosakkaden folgen einem erkennbaren, schnellen Rhythmus und heben auch Punkte hervor, die vom Fokus des Blicks weit entfernt sind. Dieser Mechanismus erlaubt es dem Gehirn, ein „Auge“ auf die Umgebung zu haben, selbst wenn die eigentlichen Augen beschäftigt sind. So wird die Umwelt im Blick behalten, wird vor Gefahren gewarnt, und die aktive Wahrnehmung kann sich schnell auf alles richten, was geschieht.

Die Ergebnisse von Hafed und seinem Team, so die Einschätzung der Universität, könnten eine Tür zu künftigen technischen Anwendungen aufstoßen. Wenn zum Beispiel das Benutzerinterface eines Computers die Mikrosakkaden eines Anwenders per Kamera verfolgen könnte, wäre der Computer in der Lage vorherzuberechnen, wann das Gehirn für neue Reize besonders empfänglich ist. Ein solch „smartes“ Benutzerinterface könnte daher auf die Millisekunde genau optimieren, wann und wo visuelle Informationen eingeblendet werden sollten, um Benutzerfreundlichkeit und Arbeitseffizienz zu steigern.


Publikation:
Chih-Yang Chen, Alla Ignashchenkova, Peter Thier und Ziad Hafed: “Neuronal Response Gain Enhancement Prior to Microsaccades.” Current Biology,16. Juli 2015 (online).
 

Selbst beim Fokussieren auf einen kleinen Punkt ist der Blick nicht "fest", sondern Mikrosakkaden lenken auch dann die Aufmerksamkeit auf Sinnesreize in der Peripherie. Illustration: © Gajus - Fotolia.com