von Arnd Graf und Susanne Trefzer

August Colenbrander lässt sich ohne Umschweife als eine der bedeutenden Persönlichkeiten in der Low Vision Welt bezeichnen. Eindrücklich und erhellend sind seine Überlegungen zu den Stufen des Sehprozesses und der visuellen Verarbeitung, die er im Rahmen des 10. Low Vision-Weltkongresses in Kuala Lumpur vorstellte.

Ursprünglich stammt August Colenbrander aus den Niederlanden, wo er auch seine berufliche Ausbildung erfuhr und bis 1969 als Ophtalmologe praktizierte. Seit den 70er Jahren ist er massgeblich an der Entwicklung der grundlegenden Klassifikationen der WHO (World Health Organization) sowie des ICO (International Council of Ophtalmology) beteiligt. 1971 wurde er an die opthalmologische Abteilung des California Pacific Medical Center in den USA berufen und leitete diese Abteilung mit seinen Low Vision-Dienstleistungen bis zu seiner Pensionierung 1998. Von Beginn an gehörte die visuelle Rehabilitation zu seinen beruflichen Hauptanliegen. So entwickelte er im Lauf der Jahre eine ganze Reihe unterschiedlicher Sehtestmaterialien, in denen die Relation der Sehfunktionen im hohen und im niedrigen Kontrast feststellbar ist.

Ebenen visueller Verarbeitung

Colenbrander stellt zunächst etwas an sich Selbstverständliches in Frage: Nämlich, dass Sehen ein Vorgang ist, der sich mehrheitlich auf das Auge bezieht. Stattdessen unterscheidet er im Sehprozess zwei verschiedene Ebenen:

Stufen der visuellen Verarbeitung

Die Sehfunktion: zeigt wie das Auge funktioniert

Das funktionale Sehen: zeigt wie die betroffene Person funktioniert

Die Sehfunktionen, also die anatomisch-physiologische und patho-physiologische Zusammenhänge, sind seit langer Zeit sehr gut erforscht und dokumentiert. Wir wissen, dass nach der optischen Abbildung auf der Retina eine Stufe der Umwandlung in elektrische, beziehungsweise nervöse Impulse stattfindet, und im Anschluss daran die Verarbeitung dieser Reize in den unterschiedlichen Ebenen des Gehirns. Die Optik des Auges bildet die Umwelt idealerweise scharf auf der Retina ab – die Prozesse in der Netzhaut bestimmen also den Visus.

Die Sehfunktionen

Diese Ebene ist bei Erkrankungen der Netzhaut durch Skotome oder bei exzentrischem Sehen zwangsläufig am stärksten beeinträchtigt. Durch die Messung des Visus erfahren wir aber nur einen kleinen Teil der Einschränkungen, denn Gesichtsfeldausfälle können zum Beispiel den Lesefluss erheblich behindern, obwohl der zentrale Visus vielleicht gar nicht so schlecht ist. Aus diesem Grund spielt die visuelle Topografie, also der Zustand der Retina im Umfeld des Ortes der Fixation eine grosse Rolle. Das wiederum bedeutet, dass die „Auswahl“ der verarbeitbaren visuellen Informationen zum Beispiel bei Skotomen kleiner wird. Die Weiterverarbeitung beginnt bekanntlich in der inneren Retina und verläuft über den visuellen Cortex, um schliesslich in den höheren Gehirnzentren zu enden.

Nach Auffassung von Colenbrander werden allerdings häufig Prozesse in dieser Kette, die der visuellen Wahrnehmung dienen, unterschätzt. Immerhin findet ein erster Einschnitt bereits in der Retina selbst statt, wo rund 100 Millionen Rezeptoren ihre Information durch eine flächige Verschaltung auf nur 1 Million Sehnervenfasern verteilen. Dies entspricht einer Datenreduktion von 100:1. Auf dem Weg von der Netzhaut bis zum Sehzentrum bleibt die Struktur und Organisation der Signale dann zwar identisch, doch in den nachfolgenden Regionen werden diese mit anderen Sinneseindrücken und Konzepten kombiniert.

Das Funktionale Sehen

In den höheren Bereichen des Gehirns gibt es dann keine retina-ähnliche Organisation der Signale mehr, sondern die Wahrnehmung wird um Ideen und Konzepte herum organisiert. Wenn wir unsere Augen bewegen – was wir eigentlich konstant tun – ändert sich auch fortwährend das Netzhautbild und ist daher grundsätzlich nie stabil. Um jedoch ein visuell gesteuertes Handeln überhaupt planen zu können, ist ein stabiles Modell erforderlich, im Sinne eines inneren Bildes, einer Vorstellung von unserer Umgebung. Colenbrander bezeichnet es als das „mentale Modell“ unserer Umwelt.

Das „mentale Modell'

Die erste Übertragung des Netzhautbildes in das mentale Modell findet unbewusst und unwillkürlich statt. Die Übersetzung aus dem mentalen Modell in eine visuell gesteuerte Handlung hingegen erfordert Wahrnehmung, Erkenntnis und willentliche Entscheidung.

Aber worin unterscheiden sich nun Netzhautbild und mentales Modell? Wir haben erfahren, dass sich das Netzhautbild konstant verändert, während das mentale Modell stabil bleibt. Aus den bisherigen Ausführungen wird sicher ersichtlich, dass das Netzhautbild augen-bezogen ist, das mentale Modell aber offenbar einen umgebungszentrierten Charakter hat. Denn gehen wir in einem Raum umher, registrieren wir den ständigen Wechsel der Netzhautbilder nicht, sondern bewegen uns offenbar in einer statischen Umgebung.

Ein zusätzlicher Aspekt ist, dass das Netzhautbild zweidimensionaler Natur ist, jenes des mentalen Modells ist hingegen dreidimensional.  

Abbildung 1 zeigt ein zweidimensionales, vielleicht etwas irritierendes Bild. Kehrt man es jedoch um 180°, nimmt man schnell wieder die drei Dimensionen wahr, so wie sie im mentalen Modell verankert sind.

Nach Colenbrander beziehen sich einige Sehaufgaben, wie das Lesen, stärker auf das zweidimensionale Bild, weil das, WAS wir sehen, eine höhere Priorität hat, als der Ort, WO wir es sehen. Andere Aufgaben, zum Beispiel Orientierung in der Mobilität, verlangen zwangsläufig nach einem dreidimensionalen Bild, weil es wichtiger ist, zu erkennen, WO das Hindernis ist, als WAS es genau darstellt.

Bei anderen Aufgaben können beide Aspekte ausschlaggebend sein, denn das Netzhautbild ist rein visuell, das mentale Modell ist aber multisensorisch. So verfügen sogar komplett erblindete Menschen über ein mentales Modell ihrer Umgebung, obwohl kein visueller Input mehr stattfindet. Das mentale Modell hängt sehr stark vom Gedächtnis ab, das wir über die Jahre aufbauen. Die Darstellung in Abbildung 3 werden viele Personen nicht erkennen, weil es vielleicht auch nie in ihrem Gedächtnisspeicher abgelegt war:

Das Erkennen erfordert ein Vorwissen und ein Gedächtnis. Erst durch die Zusatzinformation, dass es sich um eine Giraffe handelt, die vor einem kleinen Fenster des Zoos vorbei geht, wird es möglich, die Giraffe zu erkennen. Jetzt wissen wir auch, wo sich der Kopf und der Körper der Giraffe befinden. Diese Informationen werden sofort zugänglich, obwohl sie im Netzhautbild überhaupt nicht enthalten sind. Wenn wir unsere Aufmerksamkeit verlagern, geschieht dies im mentalen Modell und dieses steuert dann die visuelle Suche.

Nehmen wir noch einmal kurz Bezug auf das Bild von M.C. Escher (Abbildung 1): Betrachten wir den Fisch, sehen wir am Ort der Blätter natürlich keine Löcher. Ebenso endet das Netzhautbild letztendlich an den Grenzen des Gesichtsfeldes, wobei dieses Lücken wie den Blinden Fleck oder Skotome aufweist. Aber unser mentales Bild erstreckt sich rund um uns herum und weist keinerlei Lücken auf. In einem mentalen Bild existiert auch der Raum hinter einer Person, obwohl diese kein Bild davon auf der Netzhaut hat. Stattdessen wird das mentale Bild aus diesem Raum mit Informationen aus früheren Fixationen ergänzt und aufgefüllt. Aus diesem Grund bemerken nur wenige Personen tatsächlich ihre Skotome.

Zur Entstehung des mentalen Bildes

Zwischen Retina und mentaler Ebene findet ein beständiger Informationsaustausch statt. Dementsprechend setzt mit einem Netzhautbild eine provisorische Identifikation ein. Hieraus erhalten wir wiederum eine erste Erkenntnis aus all unseren früheren Erfahrungen. Durch deren Verifizierung und fortlaufender Aktualisierung des Netzhautbildes gelangen wir zu einer detaillierten Erkenntnis. In einem weiteren Schritt wird diese noch mit anderen Sinneserfahrungen kombiniert, die schliesslich zur endgültigen Wahrnehmung führen. Die meisten Inputs des mentalen Modells stammen dementsprechend aus dem Gehirn und dem Gedächtnis, werden aber – wie erwähnt - vom Netzhautbild gesteuert und permanent aktualisiert. Das mentale Modell ist die entscheidende Grundlage für unsere Wahrnehmung, für die Aufmerksamkeit und für das Ausführen visuell gesteuerte Handlungen.

Der nachfolgende Text ist ein anderes Beispiel dafür, dass zum Beispiel Lesefertigkeit nicht ausschliesslich das Produkt des Bildes ist, das durch das optische System weitergegeben wird. Gemäss den Forschungen einer englischen Universität spielt es keine Rolle, in welcher Reihenfolge Buchstaben in einem Wort stehen, solange der erste und der letzte Buchstabe am richtigen Ort sind.

Dieses Musterbeispiel erscheint uns als eine sehr gute Demonstration, dass unsere Kenntnis der deutschen Sprache eine weit aus grössere Bedeutung hat als die Qualität des Netzhautbildes der einzelnen Wörter. Es zeigt aber auch auf, dass diese tiefe Kenntnis der geschriebenen Sprache erst einmal ihren Platz in das mentale Modell gefunden haben muss.

Fazit

Der Visus, den wir so oft als das wesentliche Kriterium zur Beschreibung des Sehens ansehen, ist durchaus geeignet, den optischen Zustand eines Auges zu beschreiben. Er hat jedoch bereits eine geringere Bedeutung für die retinale Ebene und liefert uns sogar gar keine Informationen über höhere cerebrale Funktionen, denn höhere Gehirnfunktionen sind völlig unabhängig vom Visus. So ist es durchaus möglich ein Gesicht zu erkennen, egal ob man es in grosser Distanz sieht oder ob sich die Personen direkt gegenüberstehen, wobei das Gesicht sehr viel grösser ist. Die Grösse des Bildes spielt gemäss Colenbrander für die Gesichtserkennung grundsätzlich keine Rolle.

Zusätzlich gibt er zu bedenken, dass eine Schädigung auf einer der beschriebenen Ebenen weitere Beeinträchtigungen auf einer anderen Ebene nicht ausschliessen. Vom Netzhautbild zum mentalen Modell verläuft der Prozess in der Regel unbewusst und wird daher ganz besonders bedeutsam, wenn zentrale Sehbehinderungen in Verbindung mit kognitiven Beeinträchtigungen auftreten. So ist es durchaus möglich, dass eine ältere Person neben einer Katarakt auch eine Makuladegeneration und völlig unabhängig davon auch einen Schlaganfall erlitten haben kann. Gleichzeitig müssen Gehirnschädigungen oder Schlaganfälle nicht zwangsläufig einen Visusverlust verursachen.

Der erste Schritt – von der Abbildung der Umwelt auf die Netzhaut – ist abhängig von optischen und retinalen Faktoren. Im Fall einer Schädigung auf dieser Ebene ist die traditionelle Low Vision-Rehabilitation gefragt. Der letzte Schritt jedoch – Vom mentalen Modeel zurück zur visuell gesteuerten Aktion – erfordert in jedem Fall eine kognitive Beteiligung. Ohne diese ist auch ein guter Visus bedeutungslos.