Zeitliche Aspekte der visuellen Wahrnehmung - was können wir von klinischen Populationen lernen?

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Hoffmann
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Augenheilkunde
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561039026

Die Fähigkeit, zeitliche Veränderungen zu verarbeiten, ist grundlegend für unser tägliches Leben. Das zeitliche Sehen ist entscheidend für das Erkennen von sowie die Anpassung an dynamische Umgebungen. Eine wesentliche Frage ist, wie die Verarbeitung mit den allgegenwärtigen Änderungen des Zeitpunkts umgeht, zu dem die visuelle Information die verschiedenen Verarbeitungsstufen erreicht (i) kurzfristig, z. B. aufgrund von Helligkeitsänderungen, (ii) langfristig, z. B. aufgrund von Sehverschlechterungen bei Krankheiten. Bei Patienten mit Störungen des visuellen Systems können diese Herausforderungen extrem sein, was sie zu leistungsfähigen Modellen für die Untersuchung der adaptiven und plastischen Natur des zeitlichen Sehens macht. Wir wollen erforschen, wie das visuelle System mit verlangsamter Verarbeitung zurechtkommt, um die lang- und kurzfristige adaptive Plastizität des zeitlichen Sehens zu charakterisieren. Wir werden dazu zwei Patientengruppen untersuchen: Achromatopsie mit kongenitaler Zapfenfehlfunktion (ACHM, mit und ohne Gentherapie) und Optikusneuritis (ON). Beide haben Störungen des zeitlichen Sehens, unterscheiden sich jedoch in Ursache und Ausmaß der Schädigung. Darüber hinaus beeinträchtigt ACHM die zeitliche Verarbeitung von Geburt an, während sie bei ON mit einer erworbenen Sehbahnschädigung einhergeht. Dies bietet die einmalige Gelegenheit, Adaptation und Recovery in diesen komplementären Modellen zu untersuchen, um drei Schlüsselfragen zu beantworten: Wie reagiert das visuelle System auf (i) angeborenen binokular verlangsamten visuellen Input, (ii) erworbenen monokular verlangsamten visuellen Input, (iii) die Behandlung des angeborenen verlangsamten visuellen Inputs im späteren Lebensalter? Um diese Fragen zu beantworten, werden wir Neuroplastizität und Adaptivität des zeitlichen Sehens mit einem kombinierten Ansatz aus funktioneller MRT (3T und 7T Magnetfeldstärke), nicht-invasiver Elektrophysiologie (ERG/VEP) und Psychophysik untersuchen. Insbesondere werden wir Antwortgeschwindigkeit, Bewegungserkennung, Kontrastempfindlichkeit und die differentielle Verarbeitung zeitlicher Frequenzen entlang der Sehbahn bestimmen. Insgesamt werden wir retinale, postretinale und kortikale Verarbeitungsstufen in drei verschiedenen Kontexten untersuchen und zwar physiologisch normale (Leuchtdichtereduktionen einschließlich Stäbchensehen), angeborene (Achromatopsie [ACHM]) und erworbene (Optikusneuritis [ON]) Formen von verlangsamtem Input. Das vorgeschlagene Projekt profitiert stark von den bisherigen Erfahrungen der Antragsteller in Bezug auf Patientenstudien, relevante Methoden und frühere Kooperationen miteinander. Von unserer kombinierten multimodalen Untersuchung des zeitlichen Sehens bei gesunden Kontrollpersonen und den Patientengruppen ACHM und ON erwarten wir tiefgreifende Einblicke in Mechanismen der visuellen Wahrnehmung, die bei der Ermittlung valider Biomarker zur Beurteilung des Erfolgs künftiger Therapien hilfreich sein werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Partnerorganisation: The Israel Science Foundation
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Netta Levin, Ph.D.