Das Pulfrich-Phänomen ist ein neuroophthalmologisches Phänomen, bei dem ein sich in einer Ebene bewegendes Objekt aufgrund einer Latenzdifferenz der Signalübertragung von beiden Augen zum visuellen Kortex als dreidimensionale Bewegung mit Tiefe wahrgenommen wird.
1922 wurde es erstmals von Carl Pulfrich, einem Experten für Stereoskopie, beschrieben und als „Stereo-Effekt“ bezeichnet. Später wurde es als „Pulfrich-Effekt“ bekannt (Lanska et al., 2015) [1].
Klassischerweise wird es bei demyelinisierender Optikusneuritis (am häufigsten im Rahmen einer Multiplen Sklerose) beschrieben, wird aber auch bei anderen Augenerkrankungen wie einseitigem Katarakt beobachtet. Es wurde auch auf Medien angewendet, die einen 3D-Visual-Effekt aus 2D-Bildern hervorrufen, wie z.B. 3D-Brillen.
QIn welchen Situationen wird das Pulfrich-Phänomen am häufigsten bemerkt?
A
Es fällt leichter bei Aktivitäten auf, bei denen man sich bewegenden Objekten folgt, wie Sport oder Autofahren. In einer klassischen Demonstration scheint ein hin- und herschwingendes Pendel eine kreisförmige Bewegung zu machen. Wenn es im Alltag zu Unstimmigkeiten bei der Wahrnehmung bewegter Objekte kommt, kann dies ein Hinweis auf das Phänomen sein.
Räumliche Fehlwahrnehmung bewegter Objekte: Ein Objekt, das sich in einer einzigen Ebene bewegt, wird so wahrgenommen, als hätte es eine Tiefe. Typischerweise erscheint es als elliptische oder kreisförmige Bewegung.
Kreisbewegung eines Pendels: Ein hin- und herschwingendes Pendel erscheint, als würde es einen Kreis beschreiben. Dies ist das klassische subjektive Symptom des Pulfrich-Phänomens.
Beeinträchtigung im Alltag: In Situationen, in denen bewegte Objekte genau verfolgt werden müssen, wie beim Sport oder Autofahren, kann es zu Störungen kommen.
Pendeltest: Ein Pendel wird in einer einzigen Ebene geschwenkt, um zu prüfen, ob es als Kreisbewegung wahrgenommen wird. Dies ist die klassischste klinische Untersuchungsmethode.
ND-Filter-Test: Auf das nicht betroffene Auge (oder das mild betroffene Auge) wird ein ND-Filter gesetzt, um zu prüfen, ob der Pulfrich-Effekt neutralisiert wird. Wird auch zur quantitativen Bewertung verwendet. Wenn die Netzhautbeleuchtung eines Auges auf 1/10 reduziert wird, entsteht eine Signalverzögerung von etwa 15 Millisekunden.
Visuell evozierte Potenziale (VEP): Jedem Auge wird ein visueller Reiz dargeboten und das evozierte Potenzial im visuellen Kortex gemessen. Durch die Quantifizierung des Unterschieds in der Leitungsgeschwindigkeit zwischen den beiden Augen kann die Funktion der Sehbahn objektiv beurteilt werden. Es wurde auch ein Fall berichtet, bei dem eine Bewegungssehstörung während des Sports auffiel, die VEP eine verlängerte P100-Latenz des rechten Sehnervs zeigte und demyelinisierende Veränderungen bestätigt wurden (O’Doherty et al., 2007) [5].
Mechanismus: Durch autoimmun-entzündliche Attacken werden die Oligodendrozyten geschädigt, die den Sehnerv myelinisieren. Die Hauptfunktion der Myelinscheide ist die Erhöhung der Leitungsgeschwindigkeit der Axone; eine einseitige Demyelinisierung führt zu einem Unterschied in der Leitungsgeschwindigkeit zwischen beiden Augen.
Einseitiger Katarakt
Ursachenkrankheit: Einseitiger Katarakt (insbesondere wenn das andere Auge pseudophak ist).
Mechanismus: Durch die Trübung der Linse sinkt die Netzhautbeleuchtungsstärke des betroffenen Auges, was zu einer Verzögerung der Signalübertragung führt. In einer Studie mit 29 Personen, die einseitigen Katarakt und ein kontralaterales Pseudophakenauge hatten, wurde der Pulfrich-Effekt mithilfe eines Computerbild-Pendels bestätigt und verschwand nach der Kataraktoperation (Scotcher et al., 1997) [3].
Bei gesunden Personen kann das Pulfrich-Phänomen künstlich reproduziert werden, indem ein ND-Filter vor das nicht betroffene Auge gesetzt wird. Eine Reduzierung der Netzhautbeleuchtungsstärke eines Auges auf 1/10 führt zu einer Verzögerung von etwa 15 Millisekunden.
QGibt es außer Multipler Sklerose andere Erkrankungen, die das Pulfrich-Phänomen verursachen?
A
Es wurde auch bei einseitigem Katarakt berichtet. Jede Erkrankung, die eine einseitige afferente Leitungsverzögerung verursacht, kann ursächlich sein. Wichtig ist die Identifizierung der Grunderkrankung, da sich die Behandlungsstrategie je nachdem, ob es sich um eine demyelinisierende Erkrankung oder einen Katarakt handelt, erheblich unterscheidet.
Zur Diagnose des Pulfrich-Phänomens werden klinische und elektrophysiologische Untersuchungen kombiniert. Die Identifizierung der Grunderkrankung ist für die Festlegung der Behandlungsstrategie unerlässlich.
Im Folgenden werden die Merkmale der wichtigsten Untersuchungsmethoden dargestellt.
Untersuchungsmethode
Hauptanwendung
Pendeltest
Überprüfung der räumlichen Fehlwahrnehmung bewegter Objekte
ND-Filter-Test
Neutralisierung und quantitative Bewertung der Wirkung
Quantifizierung der interokulären Leitungszeitdifferenz
Pendeltest: Der Patient beobachtet ein in einer Ebene schwingendes Pendel und gibt an, ob es als elliptische oder kreisförmige Bewegung wahrgenommen wird. Dies ist der klassischste und einfachste klinische Test.
ND-Filter-Test: Ein ND-Filter wird vor das nicht betroffene oder weniger betroffene Auge gesetzt, um zu prüfen, ob der Pulfrich-Effekt verschwindet oder abnimmt. Durch Variation der Filterdichte ist auch eine quantitative Bewertung möglich.
Visuell evozierte Potenziale (VEP): Nach Blitz- oder Musterstimulation jedes Auges werden die evozierten Potenziale gemessen. Dies ermöglicht eine objektive und quantitative Beurteilung der Leitungsgeschwindigkeit der Sehbahn und zeigt die Latenzdifferenz zwischen beiden Augen in Zahlen an.
Für die Differenzialdiagnose ist die Identifizierung der Grunderkrankung wichtig. Bei Verdacht auf eine demyelinisierende Erkrankung werden bildgebende Verfahren wie MRT durchgeführt, bei Verdacht auf einseitigen Katarakt erfolgt eine Spaltlampenuntersuchung.
Durch Behandlung der Grunderkrankung, die eine einseitige Leitungsverzögerung verursacht, wird das Verschwinden des Pulfrich-Phänomens angestrebt.
Einseitiger Katarakt: Nach Kataraktoperation (Einsetzen einer Intraokularlinse) erholt sich die Netzhautbeleuchtungsstärke und das Pulfrich-Phänomen verschwindet.
Demyelinisierende Optikusneuritis: Eine Besserung kann durch Behandlung der Grunderkrankung (z. B. Multiple Sklerose) erwartet werden.
Management mit ND-Filter (bei irreversibler Ursache)
Wenn die Grunderkrankung irreversibel ist (z. B. Demyelinisierung nach Optikusneuritis), wird ein ND-Filter auf das nicht betroffene oder das mild betroffene Auge aufgesetzt. Die Signalübertragung des mild betroffenen Auges wird absichtlich verzögert, um sie an die langsamere Leitung des schwer betroffenen Auges anzupassen und so den Zeitunterschied zwischen beiden Augen auszugleichen (Farr et al., 2018) [2].
Es wird als monokulare Kontaktlinse oder getönte Brille getragen.
Langzeitstudien berichten über eine Wirkungsdauer von mehreren Jahren (Heron et al., 2007; es gibt Fälle mit bis zu 20 Jahren) [4].
QWie lange muss ein ND-Filter verwendet werden?
A
Wenn die Grunderkrankung irreversibel ist, ist eine langfristige Anwendung erforderlich. Langzeitstudien berichten über eine anhaltende Wirkung über mehrere Jahre. Bei fortschreitender Erkrankung kann eine Neuanpassung der Filterdichte erforderlich sein, daher sind regelmäßige Arztbesuche notwendig.
6. Pathophysiologie und detaillierter Entstehungsmechanismus
Beim normalen beidäugigen Sehen werden die Netzhautsignale beider Augen mit derselben Geschwindigkeit an die Sehrinde weitergeleitet, sodass sich bewegende Objekte als auf einer einzigen Ebene befindlich interpretiert werden.
Beim Pulfrich-Phänomen führt eine Leitungsverzögerung in einem Sehweg zu einer zeitlichen Verschiebung der Netzhautbilder eines sich bewegenden Objekts zwischen den beiden Augen. Bei der Verarbeitung in der Sehrinde wird dieser Zeitunterschied fälschlicherweise als räumlicher Tiefenunterschied interpretiert, sodass eine zweidimensionale Bewegung als dreidimensional wahrgenommen wird.
Die wichtigsten Mechanismen, die an der Entstehung beteiligt sind, sind die folgenden.
Verlangsamung der Leitungsgeschwindigkeit durch Demyelinisierung: Bei Multipler Sklerose werden Oligodendrozyten durch autoimmun-entzündliche Angriffe auf das zentrale Nervensystem geschädigt. Die Myelinscheide ist eine Struktur, die die elektrische Leitungsgeschwindigkeit entlang des Axons erhöht, und eine Demyelinisierung des Sehnervs auf einer Seite führt zu einem Unterschied in der Leitungsgeschwindigkeit zwischen beiden Augen.
Signalverzögerung durch verminderte Netzhautbeleuchtung: Bei einseitigem Katarakt verringert die Trübung der Linse die Lichtmenge, die die Netzhaut des betroffenen Auges erreicht. Die verminderte Netzhautbeleuchtung führt zu einer Verzögerung der Signallatenz zum visuellen Kortex und verursacht das Pulfrich-Phänomen.
Nachbildung des Phänomens durch ND-Filter: Auch bei gesunden Personen kann durch Anbringen eines ND-Filters vor dem nicht betroffenen Auge eine ähnliche Beleuchtungsminderung erzeugt und das Pulfrich-Phänomen künstlich nachgebildet werden. Die Umkehrung dieses Prinzips wird in der ND-Filter-Therapie genutzt.
Lanska DJ, Lanska JM, Remler BF. Description and clinical application of the Pulfrich effect. Neurology. 2015;85(9):821-825. PMID: 26033336
Farr J, McGarva E, Nij Bijvank J, et al. The Pulfrich Phenomenon: Practical Implications of the Assessment of Cases and Effectiveness of Treatment. Neuroophthalmology. 2018;42(6):349-355. PMID: 30524488
Heron G, Thompson KJ, Dutton GN. The symptomatic Pulfrich phenomenon can be successfully managed with a coloured lens in front of the good eye—a long-term follow-up study. Eye (Lond). 2007;21(12):1469-1472. PMID: 16763654
O’Doherty M, Flitcroft DI. An unusual presentation of optic neuritis and the Pulfrich phenomenon. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2007;78(8):906-907. PMID: 17635984
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