Untersuchungen des visuellen Kortex zum Mechanismus der visuellen Fusion mittels funktioneller Magnetresonanztomographie

Abstract

Die visuelle Fusion stellt ein wesentliches Funktionselement unseres normalen binokularen Sehens dar. Ohne sie kommt es oft zu schwerwiegend beeinträchtigenden Störungen der visuellen Alltagsleistung, wie beispielsweise einer Diplopie. Was genau den Prozess auf neuronaler Ebene von visueller Fusion darstellt, ist nach derzeitigem Forschungsstand ungeklärt. Wie visuelle Fusion funktioniert, und ob sie als Vorraussetzung für andere visuelle Phänomene wie beispielsweise Stereopsis eine Basis darstellt, steht seit ihrer Entdeckung im ungeklärten Blickpunkt von Neuroophthalmologen und Neurowissenschaftlern. Ebenfalls ist aus neurowissenschaftlicher Perspektive fraglich, ob es sich bei visueller Fusion um einen eigenständigen Mechanismus bzw. ein Phänomen mit einem funktionell-anatomischen Korrelat auf neuronaler Ebene oder aber um eine Teilleistung anderer visueller Verarbeitungsprozesse handelt. Ziel des geplanten Experimentes war es, ein mit der visuellen Fusion assoziiertes neuronales Korrelat, in Abgrenzung zur binokularen Rivalität, zu identifizieren. Um zerebrale Funktionen und Morphologie in Beziehung zu setzen, wurde als nicht-invasives Verfahren die funktionelle Magnetresonanztomographie angewandt. Zehn Probanden nahmen an dem Experiment teil. Jeder Proband wurde neurologisch und neuroophthalmologisch voruntersucht. Eine experimentelle Herausforderung stellte die Konzipierung eines selektiven Stimulationsdesigns dar. Hierbei wurden eigene Reize entwickelt, die Fusion von anderen verwandten visuellen Mechanismen insbesondere dem der binokularen Rivalität abgrenzen sollten. Zur Kartierung von visuellen Bereichen des Kortex fand die Methodik der retinotopen Kartierung Anwendung. Für die Analyse der funktionellen Daten in Beziehung zu ihren morphologischen Korrelaten wurden zweidimensionale Gehirnkaten, Flatmaps , erstellt. Insgesamt wurden zwei verschiedene Analysewege gewählt. Zum Einen wurde eine Individualauswertung hinsichtlich der anatomisch-funktioneller Beziehung der einzelnen Probanden durchgeführt. Zum Anderen wurde eine auf der Durchschnittsmorphologie aller Probanden basierende Gruppenanalyse erstellt. Für die weitere Gruppenanalyse wurden verschiedene Auswertungsverfahren entworfen und erprobt. Insbesondere wurde ein probabilistisches Verfahren entwickelt und es wurden sog. Karten maximaler Wahrscheinlichkeit (maximum probability maps MPM s) erstellt. Diese Methode bietet gegenüber den verbreiteten Auswertungsmethoden den Vorteil von intersubjektiven Aussagen und einer besseren Vergleichbarkeit von Daten. In der Zusammenschau der Ergebnisdaten ist festzustellen, dass ein Vergleich von Zuständen der binokularen Rivalität (BR) mit einem Kombinationszustand aus Rivalität und visueller Fusion (BFR) zu einer Abschwächung des gemessenen fMRT-Signals in den visuellen Arealen V3 und V4, insbesondere im Bereich höherer Exzentrizitätsintervalle, sowie in Area MT+ führt. Dem gegenüber zeigten sich für einen Vergleich von visueller Fusion (BF) mit einem Kombinationszustand aus Rivalität und visueller Fusion (BFR) stärkere Effekte für die Areale V1 und V2 im Bereich niedrigerer Exzentrizitäten. Es ist anzunehmen, dass es bei visueller Fusion zu einer Inhibition von Neuronen kommt, die in Abwesenheit von Fusion auch bei monokularer Stimulation aktiv sind.