Universitäts-Augenklinik Tübingen
Department für Augenheilkunde

Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der Abhängigkeit von reduzierter Pupillenlichtreaktion im blinden Halbfeld bei Hemianopsiepatienten von der Lichtintensität des Lichtreizes. Es soll außerdem untersucht werden, ob sich bei dieser Gruppe eine retrograde Ganglienzelldegeneration zeigt und ob diese mit der Pupillenlichtreaktion, dem Läsionsalter oder der Schlaganfalltherapie korreliert. Des Weiteren soll untersucht werden, in welchem Maße Gesichtsfelddefekte nach einer Ischämie zurückgehen und wie dies mit den o. g. Faktoren korreliert. Hierauf basierend soll ein verlässliches CPC-Protokoll für Hemianopsie-Patienten durch Posteriorischämie entwickelt werden. Hierfür werden Hemianopsiepatienten initial, sowie 1, 3, 6, 12 und 18 Monate nach dem Schlaganfallereignis untersucht.

Vorarbeiten:

• How lesions at different locations along the visual pathway influence pupillary reactions to chromatic stimuli.  Kelbsch C, Stingl K, Jung R, Kempf M, Richter P, Strasser T, Peters T, Wilhelm B, Wilhelm H, Tonagel F. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2022 May;260(5):1675-1685. doi: 10.1007/s00417-021-05513-5. Epub 2021 Dec 13. PMID: 34902059 Free PMC article.

Ziel ist die Analyse des Pupillary Escapes bei Patientengruppen mit Pathologien der inneren Netzhautschichten oder Störungen der synaptischen Verbindungen zwischen innerer und äußerer Netzhaut und damit langfristig möglicherweise die Etablierung des Escapes als weiteren diagnostischen pupillographischen Marker. Hierfür sollen Patienten mit X-chromosomaler Retinoschisis (XLRS) mit zentraler Beteiligung, Patienten mit kongenitaler stationärer Nachtblindheit (CSNB) und Patienten mit Z. n. retinalem arteriellem Gefäßverschluss (ZAV/AAV) untersucht werden.

Vorarbeiten:

• Central retina plays a decisive role in the suppression of pupillary escape. 
  Kelbsch C, Jendritza R, Strasser T, Tonagel F, Richter P, Jung R, Peters T, Wilhelm H, Wilhelm B, Stingl K. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2023 Jun;261(6):1713-1722. doi: 10.1007/s00417-022-05959-1. Epub 2023 Jan 16.

Ziel ist die pupillographische Unterscheidung akuter Optikusneuropathien untereinander und von Gesunden sowie die Untersuchung des „Pupillary Escapes“ als möglichen Marker für eine Dysfunktion der inneren Netzhautschichten. Hierfür sollen Patienten mit akuter Optikusneuritis (NNO), Symptombeginn < 2 Wochen; Patienten mit akuter anteriorer ischämischer Optikusneuropathie (AION), Symptombeginn < 2 Wochen; und Patienten mit Leber´scher hereditärer Optikusneuropathie (LHON) (molekulargenetisch gesicherte Diagnose) untersucht werden.

Vorarbeiten:

• Chromatic pupil campimetry as objective diagnostic tool for progressive optic neuropathies.  Edelmayer MV, Strasser T, Jung R, Sonntag A, Jendritza R, Tonagel F, Peters T, Wilhelm H, Wilhelm B, Kelbsch C. Doc Ophthalmol. 2025 Oct 15. doi: 10.1007/s10633-025-10054-x. Online ahead of print. PMID: 41094347

Das PupilPanda-Projekt entstand aus einer Reihe von Studien, die untersuchten, wie wahrnehmungsbasierte Reize zur Erforschung der Sehfunktion auf verschiedenen physiologischen Ebenen eingesetzt werden können. Die Arbeit basiert auf Untersuchungen der Panda-Illusion, eines visuellen Reizes, der auf dem Prinzip der Pulsweitenmodulation beruht. Wir konnten zeigen, dass die Illusion vom visuellen System durch räumliche Tiefpassfilter dekodiert wird. Dies erklärt, warum eine reduzierte visuelle Auflösung die Sichtbarkeit des eingebetteten Pandas verbessern kann (Straßer et al., Scientific Reports, 2020). Diese Wahrnehmungseigenschaft stellte einen direkten Zusammenhang zwischen der Erkennbarkeit der Illusion und der Ortsfrequenz her.

Aufbauend auf diesem Konzept wurde die Illusion zunächst als Instrument zur Bestimmung der Sehschärfe evaluiert. Es zeigte sich, dass die Erkennbarkeitsschwellen systematisch mit der Ortsfrequenz und der Unschärfe variieren. Dies ermöglicht die Schätzung der funktionellen Sehschärfe mithilfe eines wahrnehmungsbasierten Reizes anstelle herkömmlicher Optotypen (Kelbsch et al., British Journal of Ophthalmology, 2023). Diese Ergebnisse etablierten die Panda-Illusion als kontrollierbare Sonde der visuellen Auflösung.

Im nächsten Schritt wurde das Paradigma von der Psychophysik auf die objektive Elektrophysiologie erweitert. In der Studie „Seeing the Panda“ wurde die Illusion in ein visuelles Oddball-Design eingebettet, um sowohl visuell evozierte Potenziale (VEP) als auch P300-Reaktionen auszulösen (Nikolaidou & Strasser, ISCEV 2025 Konferenz). Dieser Ansatz ermöglichte die simultane Untersuchung der frühen sensorischen Verarbeitung und der kognitiven Bewertung des Stimulus auf höherer Ebene. Die Ergebnisse zeigten, dass die Amplituden von VEP und P300 mit optischer Unschärfe und Ortsfrequenz kovariieren. Dies stützt die Annahme, dass refraktive und kognitive Aspekte der Sehschärfe in einem einheitlichen neuronalen Rahmen erfasst werden können. Nach dem Nachweis robuster kortikaler Effekte wurde das Paradigma auf die Pupillographie erweitert. In der Studie „Your pupil knows better: Functional Pupillography with the Panda Illusion“ (Nikolaidou, Schedel & Strasser, ARVO 2026 Konferenz) rief die Illusion zuverlässig ereigniskorrelierte Pupillenreaktionen hervor. Bemerkenswerterweise wichen die Pupillenerweiterungsmuster von den durch Tastendruck erfassten Reaktionen ab. Dies deutet darauf hin, dass autonome Reaktionen der reizgesteuerten Wahrnehmungsverarbeitung folgen, selbst wenn die bewusste Wahrnehmung inkonsistent ist. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Pupillendynamik ein zusätzliches, objektives Fenster zur visuellen Verarbeitung bietet.