Prof. Dr. Manuel Spitschan: Schlaf-Wachrhythmus - Pupillenweitungabnahme im Altersjahr -Innere Uhr

Medizin am Abend  Berlin - MaAB-Fazit: Pupillenweitung lässt im Alter nach

Schlechte Lichtverhältnisse können Unfallgefahr erhöhen und Lebensqualität mindern

Mit dem Alter sinkt die Sehkraft unserer Augen. 

• Schlechte Beleuchtung oder starke Hell-Dunkel-Kontraste können die Reaktionsfähigkeit älterer Menschen im Alltag einschränken und den Schlaf-Wach-Rhythmus beeinträchtigen. 

Wie Neurowissenschaftler am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen und der Universität Basel bestätigen, liegt das auch an der nachlassenden Fähigkeit der Pupille, sich ausreichend zu öffnen. 

Ihre Studienergebnisse haben sie nun in der Zeitschrift Royal Society Open Science veröffentlicht. 

Mit zunehmendem Alter reagieren wir empfindlicher auf Veränderungen der Schlaf-Wach-Zyklen. Daher muss die tägliche Lichtdosis altersabhängig angepasst werden. Adobe Stock

Man ist abends mit dem Auto unterwegs und fühlt sich durch entgegenkommende Fahrzeuge in der Sicht beeinträchtigt. Manchmal so stark, dass nur noch schemenhaft Randbegrenzungen, Mittelstreifen oder Personen erkennbar bleiben.  

Situationen wie diese betreffen zwar nicht ausschließlich ältere Menschen, ihre Pupillen aber scheinen im Vergleich zu jüngeren Personen auf dynamisch verändernde Lichtreize weniger agil zu reagieren.

Zur Überprüfung ihrer Annahme haben die Wissenschaftler Frauen und Männer im Alter zwischen 18 und 87 Jahren in einem Feldexperiment unter natürlichen Lichtbedingungen mit einem kompakten und mobilen Messgerät ausgestattet und darüber hinaus in einem Laborexperiment unter kontrollierbaren Lichtverhältnissen untersucht. „Viele Erkenntnisse über die Pupille stammen aus reinen Laboruntersuchungen. Uns war es wichtig, dass die Ergebnisse vergleichbar und direkt auf den Alltag übertragbar sind. Deshalb haben wir die Studie so alltagsnah wie möglich gestaltet“, erklärt Rafael Lazar, Doktorand am Zentrum für Chronobiologie der Universität Basel. Diese Untersuchung ist übrigens in ihrer Form bisher einmalig, weil es soweit technisch noch nicht möglich war, Messungen unter Alltagsbedingungen mit einem Headset durchzuführen.

So wurden die Teilnehmenden verschiedenen Alltagssituationen bei typischen Beleuchtungsbedingungen am Tag ausgesetzt: in Innenräumen mit künstlichem und natürlichem Licht, bei der Arbeit am Computer mit LED-Bildschirm und draußen beim Spaziergang unter natürlichem Licht. Im Labor wurden dann alle Versuchspersonen auch mit künstlichem Licht unterschiedlicher Wellenlängen (rot, grün, blau und weiß) bestrahlt und ihre Pupillenweitung zugunsten der Vergleichbarkeit und Kontrollierbarkeit mit anderen Studien gemessen.

• Pupillenweitung nimmt pro Lebensjahrzehnt um 0,4 Millimeter ab

„Unsere Ergebnisse bestätigen die Hypothese, dass im Alter die Fähigkeit der Pupille, sich auf unterschiedliche Lichtsituationen einzustellen, nachlässt. 

Anhand unserer breit angelegten Stichprobe können wir feststellen, dass in jedem Jahrzehnt die Pupillenweite um rund 0,4 Millimeter abnimmt. Junge Menschen sehen schon aufgrund der höheren Agilität ihrer Pupillen schwach ausgeleuchtete Umgebungen bei Nacht besser als ältere Menschen“, erklärt Projektleiter Manuel Spitschan, der als Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik sowie an der Technischen Universität München, School of Medicine and Health, als Professor tätig ist.

Während Licht in die Augen fällt, funktioniert die Pupille ähnlich der Blende einer Kamera und die Netzhaut vergleichbar des lichtempfindlichen Sensors: Bei starker Helligkeit schließt sich die Pupille auf bis zu zwei Millimeter im Durchmesser und lässt so wenig Licht auf die reizempfindlichen Lichtrezeptoren der Netzhaut im Augeninneren fallen. Bei schwachem Licht weitet sie sich auf bis zu acht Millimeter, so dass die helligkeits- und farbempfindlichen Zellen der Netzhaut mit mehr Licht versorgt werden können. Wäre der Lichteinfall zu hoch, würde die visuelle Wahrnehmung der einer Überbelichtung entsprechen, bei zu wenig Licht der einer Unterbelichtung.

„Im Wohnbereich oder am Arbeitsplatz kann die abnehmende Sehfähigkeit aufgrund der geringeren Pupillenweitung eine Rolle zulasten der allgemeinen Lebens- und Arbeitsqualität spielen. 

Muss das Auge schnell auf sich verändernde Helligkeiten reagieren, kann zum Beispiel eine zu kontrastierende Beleuchtung im nächtlichen Außenbereich eines Hauses oder auf einem Treppenaufgang zu Stolperfallen führen. 

Am Arbeitsplatz hilft ein gut ausgeleuchtetes Umfeld ohne Blendwirkung, wenn man schnell handeln muss oder hohe Konzentration erforderlich ist. Ganz entscheidend ist dies in Arbeitsumfeldern mit erhöhter Verletzungsgefahr“, empfiehlt Chronobiologe Manuel Spitschan.

Einfluss auf den Schlaf-Wach-Rhythmus älterer Menschen

• Die ausreichende Ausleuchtung der Netzhaut hat darüber hinaus für unsere innere Uhr eine wichtige Bedeutung, da sie durch den Hell-Dunkel-Wechsel immer wieder aufs Neue mit der Umgebung synchronisiert wird. 

• In der aktuellen Studie konnten die Wissenschaftler zeigen, dass der inneren Uhr bei älteren Personen deutlich weniger Licht zur Verfügung steht. 

• Dies hat Auswirkungen auf das körperliche Wohlbefinden, insbesondere auf einen gesunden Schlaf: 

„Wir wissen, dass Menschen mit zunehmendem Alter empfindlicher auf eine Veränderung der Schlaf-Wach-Zyklen reagieren. 

Unsere Studie zeigt, dass die tägliche Lichtdosis, die wir für ein gesundes Leben brauchen, altersabhängig angepasst werden muss. 

Im Zusammenhang unserer nächsten Untersuchungen werden wir Handlungsempfehlungen für junge wie für ältere Menschen zur Verfügung stehen haben“, so Manuel Spitschan weiter.

Interessant ist auch: 

Augenfarbe, Geschlecht oder Koffeinkonsum haben keinen Einfluss auf eine mit der Pupillenweitung im Zusammenhang stehenden Sehfähigkeit im Alter. 

Pupillenweitung lässt im Alter nach

Medizin am Abend Berlin DirektKontakt

www.medizin-am-abend.blogspot.com

 

 

 

Über Google:  Medizin am Abend Berlin

idw - Informationsdienst Wissenschaft e. V.

Dr. Daniel Fleiter Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Max-Planck-Ring 8
72076 Tübingen
Deutschland
Baden-Württemberg

Dr. Daniel Fleiter
Head of Communication
Telefon: 07071 / 601-777
E-Mail-Adresse: daniel.fleiter@tuebingen.mpg.de

Prof. Dr. Manuel Spitschan
Max-Planck-Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik
Telefon: +49 7071 601 1670
E-Mail: manuel.spitschan@tuebingen.mpg.de

---

Originalpublikation:

Lazar R, Degen J, Fiechter A-S, Monticelli A, Spitschan M. 2024 Regulation of pupil size in natural vision across the human lifespan. R. Soc. Open Sci. 11: 191613. https://doi.org/10.1098/rsos.191613

 

Angeborenes Augenzittern (Nystagmus): Defekt in der Netzhaut/Retina

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Angeborenes Augenzittern: Defekt in der Netzhaut identifiziert

Botond Roska und seine Arbeitsgruppe am Friedrich Miescher Institut for Biomedical Research (FMI) sowie Forschende der ETH Zürich haben einen eindeutig definierten Neuronentyp und dessen Verschaltung in der Retina mit der Pathophysiologie des angeborenen Augenzittern (Nystagmus) in Verbindung gebracht. In einem Mausmodell der Erkrankung, das vergleichbare klinische Symptome wie betroffene Patienten zeigt, führt ein Defekt der Starburst-Zellen, der durch ein dysfunktionales FRMD7-Gen ausgelöst wird, zum Verlust des horizontalen optokinetischen Reflexes.  

• Bei Kindern mit idiopathischem, angeborenem Nystagmus bewegen sich die Augen unwillkürlich von links nach rechts und wieder zurück. 

• Aufgrund dieser unbeabsichtigten Hin- und Herbewegung ist die Sehfähigkeit dieser Kinder erheblich eingeschränkt, einige von ihnen werden offiziell als blind eingestuft. 

• Diesen Kindern fehlt der horizontale optokinetische Reflex, der üblicherweise dabei hilft, den Blick stabil zu halten. 

Bei ungefähr 70 % der Fälle konnte die Ursache dafür identifiziert werden: ein auf dem X-Chromosom lokalisiertes Gen mit der Bezeichnung FRMD7 ist mutiert. Wie jedoch ein Defekt bei diesem Gen zu der Erkrankung führt, konnte bislang nicht genau geklärt werden.

An dieser Stelle liefern die Arbeiten der Forschungsgruppe von Botond Roska, Gruppenleiter am FMI und Professor an der Universität Basel, wertvolle neue Erkenntnisse. Wie in einer Publikation in der Fachzeitschrift Neuron beschrieben, konnten die Forscherinnen und Forscher bei Mäusen nachweisen, dass der Ausfall der FRMD7-Genfunktion den Verlust des horizontalen optokinetischen Reflexes verursacht. Sie zeigten im Detail, dass das Fehlen von FRMD7 die Funktion eines klar definierten Zelltyps in der Retina – der Starburst-Zellen – beeinträchtigt. 

• Bei den Starburst-Zellen handelt es sich um Interneuronen (auch Schaltneurone genannt), die Ganglienzellen in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung eines Objekts oder der gesamten Szene asymmetrisch hemmen. Sie leisten so einen entscheidenden Beitrag zur Wahrnehmung der verschiedenen Bewegungsrichtungen.

Diese Erkenntnisse wurden durch einen mikroelektronischen Chip ermöglicht, den die Arbeitsgruppe von Andreas Hierlemann am Departement für Biosysteme (Department of Biosystems Science and Engineering, D-BSSE) der ETH Zürich entwickelt hat. Mithilfe dieses hochdichten Arrays konnten die Neurobiologen gleichzeitig die elektrischen Signale von Tausenden Ganglienzellen in der Netzhaut während der Wahrnehmung von Bewegungsrichtungen messen. «Es war auffällig, wie das Signal in horizontaler Richtung bei fehlender FRMD7-Genfunktion vollständig ausblieb», erläuterte Michele Fiscella, einer der Erstautoren der Publikation. «Wir denken, dass FRMD7 am Aufbau der asymmetrischen Verbindungen zwischen den Starburst-Zellen und den Ganglienzellen beteiligt ist – einem Schritt in der Entwicklung, der normalerweise kurz nach der Geburt stattfindet», so Antonia Drinnenberg, ebenfalls Erstautorin.

Mit diesen Ergebnissen waren die Neurobiologen erstmals in der Lage, einen direkten Zusammenhang zwischen einem eindeutig definierten Neuronentyp und der Pathophysiologie einer neurologischen Erkrankung herzustellen. «Meines Wissens ist dies das erste Mal, dass wir eine Erkrankung direkt mit einem Defekt in der neuronalen Informationsverarbeitung in Zusammenhang bringen können», erklärte Keisuke Yonehara, dritter Hauptautor des Artikels.

Um weiter zu bestätigen, ob eine FRMD7-Dysfunktion in den Starburst-Zellen auch beim Menschen für den Ausfall des horizontalen Reflexes beim angeborenen Nystagmus verantwortlich ist, verglichen die Wissenschaftler die Krankheitssymptome bei Patienten mit denen von Mäusen mit fehlender FRMD7-Funktion.

«Die Patienten konnten ihre Augen willkürlich horizontal bewegen; die horizontale Augenbewegung an sich war also nicht beeinträchtigt», erläuterte Roska. «Darüber hinaus war auch der vertikale optokinetische Reflex nicht betroffen.

Da die neuronalen Bahnen, über die der Reflex gesteuert wird, bei den Säugetieren identisch sind, sind wir der Ansicht, dass auch beim Menschen der Verlust des horizontalen Reflexes – zumindest teilweise – durch den Ausfall des FRMD7-Gens in den Starburst-Zellen verursacht wird.»

Die Forscher verfügen somit über ein wertvolles Mausmodell, das eindeutig ein Symptom der Erkrankung beim Menschen widerspiegelt. Sie haben zudem einen molekularen Einstiegspunkt – FRMD7 in den Starburst-Zellen –, um die molekularen Mechanismen der Erkrankung eingehender zu untersuchen.


Medizin am Abend Berlin DirektKontakt
www.medizin-am-abend.blogspot.com

Über Google: Medizin am Abend Berlin 

Peter Rüegg 
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)
 
Rämistr. 101
8092 Zürich
Schweiz


Franziska Schmid
Telefon: 0041-44-632 89 41
Fax: 0041-44-632 35 25
E-Mail-Adresse: franziska.schmid@hk.ethz.ch


Vanessa Bleich
Telefon: 0041 44 632 40 39
E-Mail-Adresse: vanessa.bleich@hk.ethz.ch

Lieber ein kürzeres Leben als verlorenes Augenlicht

Medizin am Abend Berlin:   Gutes Sehen wird hochgeschätzt aber oft vernachlässigt 

Vom 8. bis 15. Oktober findet die Woche des Sehens statt. Doch wie wichtig ist den Menschen ihr Sehsinn?

Laut einer internationalen Studie von 2012 würden knapp drei Viertel der Befragten eher auf zehn Lebensjahre verzichten als auf ihr Sehvermögen. Doch nur 21 Prozent haben ihre Augen in den letzten fünf Jahren untersuchen lassen. Und das, obwohl die Anzahl der Augenerkrankungen in Deutschland kontinuierlich steigt.

Dieser Widerspruch ist alarmierend. Als Grund, warum ihre Augen in den letzten fünf Jahren nicht untersucht wurden, nannten 65 Prozent der Teilnehmer, dass sie "keine Symptome verspürten".

So das Ergebnis einer Umfrage zum Gesundheitsverhalten, die in elf Ländern - darunter auch Deutschland - durchgeführt wurde. Doch gerade die gefährlichen Augenkrankheiten der späteren Lebensjahre bleiben lange Zeit beschwerdefrei. Eine entsprechende Vorsorge ist wichtig, um die eigene Sehfähigkeit zu erhalten.

• Rund sieben Millionen Deutsche sind derzeit von den Augenkrankheiten Grauer Star, Glaukom und Altersbedingte Makuladegeneration betroffen, Tendenz steigend. 

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) warnt: Altersbedingte Sehverschlechterungen werden in den entwickelten Ländern zu den Krankheiten zählen, die für den Verlust gesunder Lebensjahre verantwortlich sind.

Je früher diese "Volkskrankheiten" erkannt werden, desto besser sind die Chancen für eine erfolgreiche Behandlung.

• Deshalb sollten die Augen ab Vierzig alle zwei Jahre getestet, später in kürzeren Intervallen ärztlich untersucht werden. 

Eine Sehbehinderung im Alter bedeutet einen spürbaren Verlust an Lebensqualität.

• Die Teilnahme am gesellschaftlichen Leben wird mühsamer, die Gefahr von Stürzen steigt, die Mobilität nimmt ab. 

• Doch nicht immer werden diese Einschränkungen mit dem Sehen in Verbindung gebracht. 

Eine Untersuchung der Augen kann Aufschluss geben und die Freude am Leben erhalten.


Medizin an Abend Berlin DirektKontakt

Kerstin Kruschinski

Kuratorium Gutes Sehen e.V.(KGS)

Werderscher Markt 15

10117 Berlin

Telefon: 030 / 41 40 21-22

Fax: 030 / 41 40 21-23

Mail: presse@sehen.de

Web: www.sehen.de