Entdecken Sie verschiedene Arten von Augenbewegungen, darunter Sakkaden, sanfte Verfolgungsbewegungen und Fixationen. Erfahren Sie, wie jede dieser Arten zu Lernen und Verhalten beiträgt, und lernen Sie bewährte Methoden zur Analyse von Augenbewegungen in der Forschung kennen.
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Einführung in die Augenbewegungen
Wenn wir die visuelle Aufmerksamkeit verstehen wollen, dann sind die Augen der beste Ausgangspunkt. Informationen darüber, wohin wir schauen, verraten, worauf wir unsere Aufmerksamkeit richten – was uns in einer bestimmten visuellen Szene interessiert. Aber (wenn Sie das Wortspiel verzeihen): Je genauer man hinschaut, desto mehr entdeckt man.
Das visuelle Verhalten umfasst mehr als nur Blicke und Fixationen. Auch wenn dies vielleicht der einzige Aspekt der Augenbewegungen ist, der für Sie und Ihre Forschungsfrage von Interesse ist, kann ein umfassenderes Verständnis der Funktionsweise der Augen Ihnen auch ein besseres Verständnis der von Ihnen gesammelten Daten vermitteln.
Um Ihnen ein umfassenderes Verständnis des visuellen Systems zu vermitteln, haben wir im Folgenden die fünf verschiedenen Arten von Augenbewegungen aufgeführt und deren Funktionsweise erläutert. Jedes dieser visuellen Verhaltensmuster lässt sich mit einem geeigneten Eye-Tracker erfassen, sodass Sie das visuelle Verhalten genau so verstehen können, wie Sie es benötigen.
Sakkaden
Sakkaden sind schnelle Augenbewegungen, die es uns ermöglichen, eine visuelle Szene rasch zu überblicken. Das Auge fixiert eine Stelle nur für einen kurzen Moment, bevor es schnell zur nächsten springt. Genau das tun Ihre Augen während der REM-Phase (Rapid Eye Movement) des Schlafs, und genau das tun Ihre Augen auch gerade jetzt, während Sie dies lesen.
Interessanterweise führen die Sakkaden, die wir beim Lesen ausführen, oft dazu, dass jedes Auge einen etwas anderen Teil des Wortes betrachtet. Ursprünglich ging man davon aus, dass die Augen beim Lesen vollkommen synchron arbeiten (daher auch die Vielzahl an Studien, die sich nur auf ein Auge konzentrierten), doch dies scheint nicht immer der Fall zu sein.
Eine Studie von Blythe et al. aus dem Jahr 2006 [1] untersuchte, wie sich unsere Augen fokussieren, wenn wir beim Lesen Sakkaden ausführen. Sie stellten fest, dass sich unsere Augen in den meisten Fällen auf Bereiche konzentrieren, die leicht voneinander entfernt sind (in 40 % der Fälle beträgt dieser Abstand ein Zeichen oder mehr). Dies untermauert die Ansicht, dass bei der Untersuchung des Sehverhaltens beim Lesen beide Augen berücksichtigt werden müssen.
Sakkaden können willentlich ausgeführt werden (versuchen Sie, auf einen Punkt zu blicken und dann Ihren Blick auf einen Punkt in der Nähe zu richten – eine Sakkade sorgt für diesen Übergang), doch meist erfolgen sie automatisch. Sie finden auch dann statt, wenn Sie versuchen, Ihren Blick auf einen einzigen Punkt zu richten – eine Fixation ist im Grunde genommen nur eine Abfolge von Sakkaden innerhalb eines engen Bereichs.
Diese kleinen Bewegungen erfüllen noch einen weiteren Zweck. Da unsere Augen einen blinden Fleck aufweisen, an dem der Sehnerv sitzt (wo es keine Sehrezeptoren gibt), ermöglichen die Sakkaden, dass die Rezeptoren neben dem Sehnerv der visuellen Umgebung ausgesetzt werden, was bedeutet, dass der blinde Fleck nicht lange blind bleibt. Diese Aktion, gepaart mit den leistungsstarken Vorhersagefähigkeiten des Gehirns, führt dazu, dass wir den blinden Fleck selten wahrnehmen (und selbst dann meist nur mit gezielter Anstrengung).
Neben Sakkaden wurden auch Mikrosakkaden als eine Unterform der sakkadischen Augenbewegung beschrieben. Diese Bewegungen legen im Vergleich zu normalen Sakkaden eine wesentlich kürzere Strecke zurück, nämlich etwa 15 Bogenminuten (eine Bogenminute ist eine Winkeleinheit: 15 Bogenminuten des Gesichtsfeldes entsprechen in etwa der Breite eines Textzeichens bei Armlänge [2])
Geschmeidige Verfolgung
Im Gegensatz zu den schnellen, ruckartigen Bewegungen der Sakkaden verfolgen die Augen bei der visuellen Verfolgung einen Reiz auf lineare Weise. Zwar ist es möglich, diese Bewegung bewusst auszuführen, wenn ein Reiz vorhanden ist, doch nur sehr wenige Menschen können ihre Augen auf diese Weise bewegen, ohne sich auf etwas zu konzentrieren.
Die sanfte Verfolgung kann einen Reiz normalerweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 30°/s verfolgen [3]. Ist die Geschwindigkeit des Reizes zu hoch, als dass die sanften Verfolgungsbewegungen kontinuierlich mithalten könnten, können Sakkaden ausgeführt werden, um den Rückstand aufzuholen.
Darüber hinaus gibt es zwei Arten von Augenbewegungen bei der glatten Verfolgung: den offenen Regelkreis und den geschlossenen Regelkreis. Ersterer beschreibt die ersten 100 Millisekunden der schnellen Augenbewegungen, die dem Reiz zunächst ohne jegliche Korrektur folgen, während letzterer die angepasste Verfolgung widerspiegelt, die auf die Geschwindigkeit des Reizes abgestimmt ist [4].
Konvergenz
Bei der Konvergenz geht es um die Fähigkeit der Augen, verschiedene Objekte in der dreidimensionalen Welt scharfzustellen. Dabei bewegen sich die Augen synchron in entgegengesetzte Richtungen (z. B. weiter nach links und weiter nach rechts), damit beide auf dieselbe Position in einem Sehbild richten können.
Die beiden Arten der Vergenz sind die Konvergenz (bei der sich die Augen näher zusammenbewegen) und die Divergenz (bei der sich die Augen weiter auseinanderbewegen). Die Konvergenz ermöglicht es uns, Objekte in der Nähe scharf zu sehen, während die Divergenz es uns ermöglicht, Objekte in größerer Entfernung scharf zu sehen. Dies wird auch durch die Anpassung der Form der Linse und der Pupille unterstützt. Das Zusammenspiel von Augenvergenz, Linsenform und Pupillengröße zur Fokussierung wird als Akkommodationsreflex bezeichnet [5].
Vestibulookuläre Bewegungen
Vestibulookuläre Bewegungen sorgen dafür, dass wir auch bei Kopfbewegungen klar sehen können. Wenn wir beispielsweise gehen, bewegt sich unser Kopf stark hin und her, und die vestibulookulären Bewegungen gleichen diese Bewegung aus, sodass unsere Augen auf das gewünschte Ziel gerichtet bleiben.
Würde dieser Vorgang nicht stattfinden, könnten wir die Blickrichtung nur durch eine Bewegung des Kopfes verändern (ähnlich wie bei der Eule, deren Augen im Grunde unbeweglich sind [6]).
Die vestibulookulären Bewegungen entstehen durch die Aktivität des Gleichgewichtssystems – eines kleinen Teils unseres Ohrs, der unsere Bewegungen und unser Gleichgewicht wahrnimmt. Bei einer Bewegung sendet das Gleichgewichtssystem Signale an verschiedene Bereiche des Gehirns, darunter auch an die Hirnnerven, die die vestibulookulären Bewegungen der Augen steuern [7]. Die Bewegung der Augen kann dann die Veränderungen im Sehbild widerspiegeln und anpassen, sodass wir auch bei Bewegung weiterhin klar sehen können.
Interessanterweise funktioniert dieser Vorgang auch im Dunkeln – was zeigt, dass er nicht durch die Wahrnehmung von Licht, sondern ausschließlich durch das Gleichgewichtssystem gesteuert wird.
Bewegungen als Reaktion auf den optokinetischen Effekt / postrotatorischer Nystagmus
Trotz ihrer einschüchternden Bezeichnungen sind diese beiden Arten von Augenbewegungen gar nicht so kompliziert. Die optokinetische Reaktion und der postrotatorische Nystagmus sind im Wesentlichen reflexartige Kombinationen aus Sakkaden und sanften Verfolgungsbewegungen, die ebenfalls vom vestibulookulären System gesteuert werden. Es handelt sich dabei – vielleicht überraschenderweise – um einzigartige und normale Arten von Augenbewegungen.
Die optokinetische Reaktion ist eine kleine Augenbewegung, mit der die Augen einem Reiz folgen. Dies geschieht häufig, wenn man ein sich bewegendes Objekt betrachtet, das sich dann aus dem Gesichtsfeld entfernt. Stellen Sie sich vor, Sie schauen im Auto aus dem Fenster – Sie können die Objekte zwar verfolgen, doch sobald sie sich aus dem Gesichtsfeld entfernen, können Ihre Augen einen korrigierenden horizontalen Sprung ausführen, um wieder in ihre ursprüngliche Position zurückzukehren [8].
Ein postrotatorischer Nystagmus tritt auf, wenn man sich an einer Stelle zu stark dreht. Die Augen gleichen die schnelle Bewegung aus und beginnen, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen. Dieses Phänomen tritt auch bei Dunkelheit auf, was darauf hindeutet, dass das Gleichgewichtssystem an der Auslösung dieser Bewegung beteiligt ist. Beide Augenbewegungen sind Formen des Nystagmus, wenn auch keine pathologischen (sie kommen im normalen Bewegungsablauf der Augen vor).
Ich hoffe, dieser Artikel hat Ihnen ein besseres Verständnis für Augenbewegungen vermittelt. Wenn Sie mehr über Augenbewegungen und die Technologien zu ihrer Messung erfahren möchten, laden Sie sich unten unseren kostenlosen Leitfaden zum Eye-Tracking herunter.
Literaturverzeichnis
[1] Blythe, H. I., Liversedge, S. P., Joseph, H. S. S. L., White, S. J., Findlay, J. M. & Rayner, K. (2006). Die binokulare Koordination der Augenbewegungen beim Lesen bei Kindern und Erwachsenen. Vision Research, 46, 3898–3908.
[2] Krekelberg, B. (2011). Mikrosakkaden. Curr Biol Cb 21(11): R416.
[3] C. J. Erkelens. (2006). Koordination von sanften Blickverfolgungen und Sakkaden. Vision Research, 46 (1–2), S. 163–170.
[4] R.G. Ross, A.D. Radant, D.W. Hommer (1994). Augenbewegungen bei der glatten Verfolgung im offenen und geschlossenen Regelkreis bei normalen Kindern: Eine Analyse einer Schritt-Rampen-Aufgabe. Developmental Neuropsychology, 10 (3) (1994), S. 255–264.
[5] Fincham, E. F. (1951). Der Akkommodationsreflex und sein Reiz. British Journal of Ophthalmology, 35, 381–393.
[6] Schwab, I. R., 2003. Double crossed. British Journal of Ophthalmology, 87: 1442.
[7] Laurutis, V. P., & Robinson, D. A. (1986). Der vestibulookuläre Reflex bei sakkadischen Augenbewegungen des Menschen. Journal of Physiology, 373, 209–233.
[8] M.J. Mustari, S. Ono. (2009). Optokinetische Augenbewegungen. In: Referenzmodul zu Neurowissenschaften und Bioverhaltenspsychologie, Enzyklopädie der Neurowissenschaften, S. 285–293.
[9] Ornitz, E.M.; Brown, M.B.; Mason, A.; und Putnam, N.H. (1974). Der Einfluss visueller Reize auf den postrotatorischen Nystagmus bei gesunden Kindern. Acta Oto-Laryngologica, 77:418-425.
