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Räumliches Sehen - Tiefensehen

In vielen Sportarten erlangt das räumliche Sehen oder Tiefensehen einen leistungsbestimmenden Einfluss. Das gilt u.a. für das Abschätzen von Entfernungen (Wurfentfernung im Handball und Basketball, Distanz zum Weitsprungbalken etc.) ebenso wie das genaue Lokalisieren von bewegten Gegenständen (z.B. einem anfliegenden Tennisball) im Nahbereich des Sporttreibenden.
Das räumliche Sehen basiert auf einer Reihe von binokularen und monokularen Leistungen des visuellen Systems. Im Bereich bis zu ca. 6-10 Metern ist die Beidäugigkeit für das räumliche Sehen von besonderer Bedeutung (Stereosehen).

Aus geometrisch-optischen Gründen entsteht bei der Betrachtung dreidimensionaler Objekte im Raum immer eine horizontale Differenz zwischen den Abbildungen des Objektes auf den Retinae des linken und des rechten Auges, die als Querdisparation bezeichnet wird.
 Es ist weitgehend eine Leistung des zentralen Sehsystems, die beiden unterschiedlichen "Einzelbilder" im Bereich des visuellen Kortex zu fusionieren und damit das Sehen von "Doppelbildern" zu vermeiden.

Voraussetzung für die Fusion ist, dass die Signale von korrespondierenden Netzhautstellen der beiden Augen kommen, d.h. von Stellen auf der Netzhaut, die temporal und nasal (von der Fovea centralis aus gesehen) den gleichen Raumwert besitzen.

Hinzu kommt die (anatomisch belegte) Konvergenz der Signale von korrespondierenden Netzhautstellen durch die retinalen Ganglienzellen und das Corpus geniculatum laterale (Kniekörper) zum visuellen Kortex.

Die Informationen, die von nicht korrespondierenden Netzhautstellen kommen, tragen (allerdings nur in einem physiologisch definierten Toleranzbereich, dem sogenannten Panum-Areal bzw.
 Panum-Fusionsareal) wesentlich zur Tiefenwahrnehmung bei.
Das Panum-Areal kennzeichnet den Bereich vor und hinter dem sogenannten Horopter (s.u.), in dem "Einfachsehen" möglich ist, obwohl die Signale von nicht korrespondierenden Netzhautstellen der beiden Augen kommen (siehe Abbildung unten).

Zum Verständnis der Abbildung (s.u.) :

  • F stellt den Fixationspunkt dar, der jeweils foveal, in f und f', abgebildet wird.
  • A ist ein räumlich vom Fixationspunkt entfernter Punkt, der aber auf der sog. Horopterebene liegt und damit auf korrespondierenden Netzhautstellen (a und a') abgebildet wird.

Zur Entstehung der Querdisparation

Der Horopter, eine geometrische Figur im Raum, verläuft durch den Fixationspunkt und die Knotenpunkte beider Augen. Sein Durchmesser ist abhängig von der Fixationsentfernung bzw. vom Akkommodationsgrad. Alle Punkte (Sehobjekte), die auf dem Horopter liegen, werden auf korrespondierenden Netzhautstellen abgebildet.

  • B ist ein räumlich vom Fixationspunkt entfernter Punkt, der nicht auf der Horopterebene liegt und damit auf nicht korrespondierenden Netzhautstellen (b und b') abgebildet wird.

Das Panum-Areal - als "Toleranzbereich", in dem Bilder, die von nicht korrespondierenden Netzhautstellen kommen, noch als Einzelbilder wahrgenommen werden - ist blau dargestellt. Die Doppelpfeile kennzeichnen die jeweilige Querdisparation.

Die monokulare Sehschärfe ist besonders für die (räumliche) Begrenzung des Panum-Areals verantwortlich.

Die geringere Sehschärfe in der Netzhautperipherie wirkt der Entstehung von Doppelbildern entgegen. Der Durchmesser des Panum-Areals variiert in Abhängigkeit vom retinalen Abbildungsort, d.h., dass das Raumsehen zur Peripherie hin entsprechend verschlechtert ist.

Neben den Disparitätsanteilen werden zusätzlich Informationen z.B. aus Vergenzbewegungen und Akkommodationsvorgängen für die Tiefenwahrnehmung mitverrechnet.

Diese motorischen Anteile tragen u.a. zur Relativierung der Disparität der Abbildungen bei. Das heißt, es kommt nicht gleich zur Wahrnehmung von Doppelbildern, auch wenn das Sehobjekt nicht mehr auf genau korrespondierenden Netzhautstellen abgebildet wird.

Die Wahrnehmung von Doppelbildern wird ferner vermutlich durch einen binokularen Hemmechanismus im visuellen Kortex verhindert, auch dann, wenn sie aufgrund der Überschreitung des Panum-Areals im visuellen System produziert werden.
  
Dass bei starker Disparität der Einzelbilder Doppelbilder entstehen können, lässt sich eindrucksvoll zeigen, wenn man durch leichten seitlichen Fingerdruck auf den Bulbus eines Auges die Sehachsenstellung verschiebt und so eine deutliche Querdisparation erzeugt.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass bei der Messung des Tiefensehvermögens die Güte der refraktiven (auf die lichtbrechenden Medien bezogenen), sensorischen und motorischen Kooperation des Augenpaares sowie die Funktionsfähigkeit des gesamten nachgeschalteten Bildverarbeitungssystems überprüft wird.

In diesem Zusammenhang wird häufig auch von einer Mehrkanalität der Tiefenwahrnehmung gesprochen.

Mit zunehmender Entfernung kommt, aufgrund der Verringerung der Querdisparation, den sog. monokularen Tiefenkriterien, z.B. Bewegungsparallaxe, perspektivische Verkürzungen, Objekt- und Linienüberschneidungen, Konturenüberschneidungen, Verteilung von Licht und Schatten, scheinbare Gegenstandsgröße, Farbnuancen etc. situationsbedingt zunehmende Bedeutung zu.
Für Entfernungen von mehr als ca. 6-10 m arbeitet das menschliche visuelle System im Prinzip einäugig.

Bei Störungen des beidäugigen Sehens und funktioneller oder faktischer Einäugigkeit kommt den monokularen Tiefenkriterien und der Bewegungsparallaxe (z.B. Verschiebung des Kopfes im Vergleich zum betrachteten Objekt) die wesentliche Bedeutung bei der Entstehung von Tiefeneindrücken zu.

Im Rahmen der Anpassung lernt der funktionell Einäugige aber häufig, die monokularen Tiefenkriterien effizienter zu nutzen als der binokular Sehende. Beim Konflikt zwischen binokularer und monokularer Tiefeninformation bevorzugt das Sehsystem die monokularen Informationen.

In Sportarten mit hohen Anforderungen an das Stereosehen (z.B. Tennis, Volleyball, alpiner Skilauf) sind Sportler mit deutlichen monokularen Visusminderungen sowie Einäugige klar benachteiligt. Sie sind in den genannten Sportarten - zumindest im Hochleistungsbereich - dementsprechend kaum vertreten.