Neuronale Korrelate kortikaler Reorganistion bei Patienten mit Makuladegeneration
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In Deutschland sind schätzungsweise drei Millionen Menschen von der altersabhängigen Makuladegeneration betroffen. Bei der Makuladegeneration wird speziell die zentrale Stelle des schärfsten Sehens auf der Netzhaut zerstört oder geschädigt, was zu einem Sehkraftverlust und damit zur Abnahme der Lesefähigkeit führt. Das Sehen im äußeren Gesichtsfeld bleibt meist erhalten, und Patienten mit einem Zentralskotom entwickeln in der Regel einen neuen, bevorzugten Fixationsbereich auf noch intakter, peripherer Netzhaut, den sogenannten „preferred retinal locus“ (PRL), als eine Art Pseudo-Fovea, die dann auch zum Lesen oder zum Fixieren von Objekten bzw. Gesichtern im Alltag verwendet wird. Im Rahmen des Teilprojekts 8 der DFG-Forschergruppe FOR1075 wurden mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) Patienten mit Makulaerkrankungen (v.a. erblichen Netzhautdystrophien, sowie altersbedingter Makuladegeneration, AMD) untersucht, während sie verschiedene Sehaufgaben absolvierten. Hierbei sollten mögliche Reorganisationsprozesse in visuellen Arealen des Gehirns, sowie mögliche Auswirkungen von Trainingsmaßnahmen auf das Gehirn aufgedeckt werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es als Folge der Erkrankung zu degenerativen Prozessen in nicht mehr adäquat stimulierten Teilen des visuellen Kortex kommt, dass jedoch die grundlegende retinotope Organisation des visuellen Kortex erhalten bleibt. Letzteres ist besonders für mögliche zukünftige restaurative Maßnahmen wie Netzhautprothesen, Netzhauttransplantationen oder gentherapeutische Behandlungen wichtig. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse aber auch, dass die Entwicklung einer Pseudo-Fovea adaptive neuroplastische Veränderungen anstoßen kann, die zu einer verbesserten neuronalen Verarbeitung von Objekten im peripheren Gesichtsfeld, wie auch zu einer besseren strukturellen Vernetzung der beteiligten Kortexareale führen können. Es konnte zudem gezeigt werden, dass Trainingsmaßnahmen zur besseren Steuerung des Blickverhaltens, zur Stabilisierung der Fixation an der neu entwickelten Pseudo-Fovea, wie auch zur Verbesserung des Detailsehens an dieser Netzhautstelle diese neuroplastischen Prozesse unterstützen können. Durch das hohe Aufkommen an Seherkrankungen mit zunehmendem Alter wächst der Druck auf Versorgungseinrichtungen, ein adäquates Sehtraining für Patienten mit einem Zentralskotom anzubieten. Die Forschungsergebnisse aus diesem Projekt weisen darauf hin, dass die Stabilisierung des Blicks ein wichtiger Baustein ist, um das Restsehen außerhalb des Skotoms optimal zu nutzen. Mit modernen bildgebenden Verfahren konnten wir und andere Arbeitsgruppen zeigen, dass das Gehirn der Patienten sich dieser neuen Situation anpasst. Mit entsprechendem Blicktraining können die Patienten wieder anspruchsvolle visuelle Aufgaben erledigen, die für eine zufriedenstellende Bewältigung des Alltags wichtig sind. Über die Ergebnisse unseres Projekts berichteten wir auch in der Mitgliederzeitschrift der Patientenvereinigung ProRetina „Retina aktuell“, sowie im universitätseigenen Forschungsmagazin „Blick in die Wissenschaft“.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011). Gray matter alterations in visual cortex of patients with loss of central vision due to hereditary retinal dystrophies. Neuroimage, 56(3), 1556-1565
Plank, T., Frolo, J., Brandl-Rühle, S., Renner, A. B., Hufendiek, K., Helbig, H., & Greenlee, M. W.
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(2013). FMRI evidence for perceptual filling-in in patients with macular dystrophy. Perception ECVP abstract, 42, 72
Goldhacker, M., Rosengarth, K., Anstis, S., Wirth, A. M., Plank, T., & Greenlee, M. W.
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(2013). Functional and structural brain modifications induced by oculomotor training in patients with age-related macular degeneration. Frontiers in psychology: Perception Science, 4, 428
Rosengarth, K., Keck, I., Brandl-Rühle, S., Frolo, J., Hufendiek, K., Greenlee, M. W., & Plank, T.
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(2013). Neural correlates of visual search in patients with hereditary retinal dystrophies. Human brain mapping, 34(10), 2607-2623
Plank, T., Frolo, J., Farzana, F., Brandl-Rühle, S., Renner, A. B., & Greenlee, M. W.
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(2014). Morphometric analyses of the visual pathways in macular degeneration. Cortex, 56, 99-110
Hernowo, A. T., Prins, D., Baseler, H. A., Plank, T., Gouws, A. D., Hooymans, J. M., Morland A. B., Greenlee M. W. & Cornelissen, F. W.
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(2014). Perceptual learning in patients with macular degeneration. Frontiers in psychology, 5, 1189
Plank, T., Rosengarth, K., Schmalhofer, C., Goldhacker, M., Brandl-Rühle, S., & Greenlee, M.W.
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(2015). Age-related changes in gray and white matter microstucture of patients with macular dystrophies and healthy controls as revealed by DTI. Journal of vision, 15(12), 987-987
Beer, A., Go, S. Y., Plank, T., & Greenlee, M.
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(2015). fMRI activation of LGN and visual cortex under photopic, mesopic and scotopic luminance levels. Journal of vision, 15(12), 254-254
Greenlee, M., Siebertz, M., Rosengarth, K., Malania, M., & Plank, T.
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(2016). Surface-Based Analyses of Anatomical Properties of the Visual Cortex in Macular Degeneration. PloS one, 11(1), e0146684
Prins, D., Plank, T., Baseler, H. A., Gouws, A. D., Beer, A., Morland, A. B., Greenlee, M.W., & Cornelissen, F. W.
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(2017). Compromised integrity of central visual pathways in patients with macular degeneration. Investigative ophthalmology & visual science, 58(7), 2939-2947
Malania, M., Konrad, J., Jägle, H., Werner, J. S., & Greenlee, M. W.
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(2017). fMRI with Central Vision Loss: Effects of Fixation Locus and Stimulus Type. Optometry and Vision Science, 94(3), 297-310
Plank, T., Frolo, J., Brandl-Rühle, S., Renner, A. B., Jägle, H., & Greenlee, M. W.
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(2017). Neural correlates of visual processing in patients with macular dystrophy: development over a period of one year. 12th International Congress of the International Society for Low Vision Research and Rehabilitation (ISLRR) 2017, 25 - 29 June 2017, Den Haag, The Netherlands
Traurig, M., Plank, T., Frolo, J., Brandl-Rühle, S. & Greenlee, M.W.
