Stereoskopisches Sehen (Stereopsis) ist die Funktion, bei der das Gehirn die horizontale Verschiebung der Bilder (binokulare Disparität) erkennt, die entsteht, wenn ein visuelles Objekt auf die Netzhäute des linken und rechten Auges projiziert wird, und diese in Tiefe umwandelt. Es gilt als die höchste Funktion des binokularen Sehens, die durch die Rekonstruktion der binokularen Disparität Tiefenwahrnehmung ermöglicht.
Der Begriff stammt aus dem Griechischen und setzt sich aus „fest“ (solid) und „Sehkraft“ (power of sight) zusammen. In den späten 1830er Jahren führte Charles Wheatstone das Konzept der binokularen Disparität ein und zeigte, dass nahe und ferne Objekte an unterschiedlichen Stellen auf der Netzhaut abgebildet werden, wenn beide Augen auf einen Punkt im Raum fixieren.
Dreistufige Struktur des binokularen Sehens: Simultansehen (simultaneous perception) → Fusion (fusion) → Stereopsis (stereopsis). Stereopsis kann erst nach erfolgreicher Fusion erreicht werden.
Die Genauigkeit des Stereosehens wird in Bogensekunden (seconds of arc) quantifiziert. Das Verhältnis ist: 360° → jede Gradminute = 60 Bogensekunden → jede Bogensekunde = 60 Bogensekunden. Je kleiner der Wert, desto genauer. Bei normalem Stereosehen ist eine Tiefenwahrnehmung möglich, die genau genug ist, um einen Tiefenunterschied von 8 cm in 10 m Entfernung zu erkennen.
Es ist notwendig, den Unterschied zwischen stereoskopischem Sehen und alltäglicher Tiefenwahrnehmung zu klären. Stereoskopisches Sehen ist eine Empfindung, die durch die Verarbeitung von Informationen beider Augen entsteht, aber das sogenannte räumliche Sehen kann auch durch monokulare Tiefenhinweise (Linearperspektive, Größe, Textur usw.) erreicht werden. Selbst wenn kein stereoskopisches Sehen vorhanden ist, erscheint die Welt nicht flach, und es kommt selten zu größeren Beeinträchtigungen im Alltag.
Entwicklung und kritische Phase : Das stereoskopische Sehen ist bei der Geburt nicht vorhanden; es beginnt sich etwa im Alter von 3 Monaten zu entwickeln, wenn die Augenstellung stabil wird. Die Empfindlichkeit ist zwischen 6 Monaten und 1 Jahr am größten und verschwindet etwa im Alter von 15 Jahren. Für die feine Stereopsis ist eine Korrektur der Augenstellung innerhalb der ersten Wochen bis spätestens weniger Monate erforderlich; eine Operation danach bis etwa zum Alter von 2 Jahren ermöglicht nur eine grobe Stereopsis.
Auch ohne Stereopsis ist die Tiefenwahrnehmung durch monokulare Hinweise wie perspektivische Darstellung oder Größenänderungen möglich, sodass der Alltag meist nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Allerdings ist eine präzise Tiefenwahrnehmung, wie das Erkennen eines 8-cm-Unterschieds in 10 m Entfernung, nur mit Stereopsis möglich, was zu Schwierigkeiten beim Fangen eines Balls oder bei feinen Arbeiten führen kann.
Für die Entwicklung eines normalen beidäugigen Sehens sind die folgenden drei Bedingungen erforderlich.
Die folgenden Faktoren, die diese Prozesse behindern, sind die Hauptursachen für einen Defekt des räumlichen Sehens.
Visuelle Unterbrechungen in den ersten acht Lebensjahren können die Entwicklung der visuellen Wahrnehmung beeinträchtigen, unabhängig von Schweregrad und Dauer. Bei visuellen Unterbrechungen nach dieser Zeit geht das stereoskopische Sehen nicht verloren, es treten jedoch adaptive Veränderungen auf.
Das stereoskopische Sehen beginnt sich etwa im Alter von 3 Monaten zu entwickeln und erreicht seine maximale Empfindlichkeit zwischen 6 Monaten und 1 Jahr. Für die Entwicklung eines feinen stereoskopischen Sehens ist eine Korrektur der Augenstellung innerhalb der ersten Wochen bis Monate nach der Geburt erforderlich; danach kann nur noch ein grobes stereoskopisches Sehen erreicht werden. Die kritische Phase für die Sehschärfe dauert bis zum 8. Lebensjahr (in der klinischen Praxis ist eine Verbesserung bis etwa zum 10. Lebensjahr möglich), aber die sensible Phase der binokularen Funktion endet früher als die des stereoskopischen Sehens und der Sehschärfe.
Stereosehtests sind alle subjektive Tests. Um die Reaktionen des Probanden korrekt zu beurteilen, sind Kenntnisse der normalen und abnormalen binokularen Sehfunktionen sowie der Eigenschaften der einzelnen Testmethoden unerlässlich.
Auswahlprinzipien der Testbedingungen : Die Fusion wird umso schwieriger, je dunkler der Raum ist. Die Suppression tritt unter alltagsnahen Bedingungen leichter auf und unter alltagsfernen Bedingungen schwerer. Je nachdem, ob man den binokularen Sehzustand im Alltag oder die potenzielle binokulare Fähigkeit ermitteln möchte, müssen Testmethode und -bedingungen angepasst werden. Sensorische Funktionstests sollten vor Dissoziationstests (z. B. Abdecktest) durchgeführt werden.
Stereosehtests werden in statische Tests und dynamische Tests unterteilt. Statische Tests werden weiter nach der binokularen Trennmethode klassifiziert: Polarisationsverfahren, Rot-Grün-Verfahren, reale Stereoskopie, Zylinderbeugungsverfahren und ohne Trenngläser.
Eine Übersicht der wichtigsten Nah-Stereosehtests ist wie folgt:
| Testname | Trennverfahren | Disparitätsbereich (Bogensekunden) | Geeignetes Alter | Merkmale |
|---|---|---|---|---|
| Titmus-Stereotest | Polarisation | 40 bis 3.000 Bogensekunden | Ab 2 Jahren | Am gebräuchlichsten. Falsch-positive Ergebnisse möglich |
| TNO-Stereotest | Rot-Grün | 15 bis 480 Bogensekunden | Ab 2,5 Jahren | Keine falsch-positiven Ergebnisse. Hervorragend für die Beurteilung des hochgradigen Stereosehens |
| Frisby-Stereotest | Keine (reales Stereogramm) | 20 bis 600″ | Ab 3 Jahren | Dem alltäglichen Sehen am nächsten |
| Lang-Stereotest | Zylinderbeugung | 200 bis 1.200″ | Ab 2 Jahren | Keine Brille erforderlich. Für Screening geeignet |
| Randot-Stereotest | Polarisation | 20–500 Bogensekunden | Ab 2 Jahren | Zufallspunkte. Geringe Rate falsch positiver Ergebnisse |
Dies ist der am häufigsten verwendete Nah-Stereosehtest. Er trennt die beiden Augen mit Polarisationsbrillen und ermöglicht Tests unter relativ alltagsnahen Bedingungen. Der Test wird in 40 cm Entfernung mit vollständiger Korrektur durchgeführt.
Aufbau und Ablauf sind wie folgt:
Aufgrund des Vollflächenmusters können falsch-positive Ergebnisse durch monokulare Hinweise auftreten, was ein Nachteil ist. Bei vagen Angaben die Brille umgekehrt aufsetzen lassen und die Tiefenwahrnehmung prüfen. Mit R/L unter der Fliege und Kreis (1) ist auch eine Suppressionserkennung möglich.
Nah-Stereosehtest mit Zufallspunktmuster. Die beiden Augen werden durch eine Rot-Grün-Brille getrennt. Der Test unterscheidet sich stark vom alltäglichen Sehen und wird unter Bedingungen durchgeführt, die eine Unterdrückung begünstigen. Der Test wird in 40 cm Entfernung unter Vollkorrektur durchgeführt.
Das Hauptmerkmal ist das Fehlen von falsch positiven Ergebnissen durch monokulare Hinweise; ein gutes Ergebnis im TNO-Stereotest weist auf eine hohe stereoskopische Sehfunktion hin.
Dies ist ein Nahsicht-Stereotest mit einem Blatt, in das ein Beugungsgitter (lentikular) eingebettet ist. Er kann ohne Testbrille durchgeführt werden und ist bereits bei Kindern ab etwa 2 Jahren anwendbar. Er wird häufig als Screening bei Vorsorgeuntersuchungen von 3-Jährigen und Schuluntersuchungen eingesetzt.
Obwohl es sich um ein Zufallspunktmuster handelt, hat es den Nachteil, dass beim Neigen der Platte monokulare Hinweise sichtbar werden. Die Platte muss dem Patienten stets frontal präsentiert werden.
Es werden zwei transparente Kunststoffplatten verwendet. Auf der Vorderseite ist ein Muster und auf der Rückseite sind drei gleiche Muster aufgedruckt, wobei die Dicke der Platte selbst die Disparität erzeugt. Es gibt drei verschiedene Dicken (6 mm, 3 mm, 1,5 mm) und die Disparität kann auch durch Ändern des Prüfabstands variiert werden. Da die Prüfung mit realen dreidimensionalen Objekten ohne Prüfbrille durchgeführt wird, ist eine der alltäglichen Sicht am nächsten kommende Stereopsisbewertung möglich. Altersbereich: ab 3 Jahren, Stereopsis-Schärfe: 600 bis 20 Bogensekunden, Prüfabstand: 30 bis 80 cm.
Diese praktischen Tests können durch Training bestanden werden, daher werden sie eher als grobe Bewertung der Tiefenwahrnehmung in der Nähe denn als strenge Messung der Stereopsis-Funktion betrachtet.
Titmus verwendet ein Polarisationsverfahren mit einem Vollmuster, was zu falsch positiven Ergebnissen durch monokulare Hinweise führen kann. TNO verwendet ein Rot-Grün-Verfahren mit einem Zufallspunktmuster, ohne falsch positive Ergebnisse; gute Ergebnisse im TNO weisen auf eine hohe stereoskopische Sehfunktion hin. Titmus eignet sich für die Bewertung unter alltagsnahen Bedingungen, während TNO für die strenge Quantifizierung der stereoskopischen Sehfunktion geeignet ist.
Es gibt keine direkte Standardbehandlung für das Stereosehdefizit selbst; die Behandlung der Grunderkrankung ist grundlegend.
Das Gehirn erkennt binokulare Disparität, stimuliert disparitätsselektive Neuronen, um die Frequenz von Aktionspotentialen zu erhöhen, und kodiert die Beziehung zwischen den beiden Bildern.
Der Horopter (einfache Sehlinie) ist die Menge von Punkten, die sich etwa in derselben Tiefe wie der Fixationspunkt befinden und auf korrespondierende Netzhautpunkte beider Augen projiziert werden. Es gibt einen geometrischen und einen empirischen Horopter. Punkte auf dem Horopter erscheinen einfach, da sie auf korrespondierende Netzhautpunkte projiziert werden; Abweichungen vom Horopter führen zu binokularer Disparität.
Der Panum-Bereich ist die Region, in der Fusion ohne Doppeltsehen für Disparitäten möglich ist, die durch Objekte erzeugt werden, die leicht vom Horopter abweichen. Disparitäten innerhalb des Panum-Bereichs werden in stereoskopisches Sehen umgewandelt, während große Disparitäten außerhalb des Bereichs zu Doppeltsehen führen.
Bezüglich der korrespondierenden Netzhautpunkte haben die Foveae beider Augen eine gemeinsame Sehrichtung, und temporale Netzhautpunkte im gleichen Abstand von der Fovea korrespondieren mit nasalen Netzhautpunkten des anderen Auges. Die foveale Fusion ermöglicht präzises stereoskopisches Sehen, während die periphere Fusion grobes stereoskopisches Sehen ermöglicht.
Statisches Stereosehen
Definition : Stereosehen, bei dem die Disparität zeitlich unverändert bleibt.
Messinstrumente : Viele Tests wie Titmus, TNO, Lang, Frisby, Randot usw.
Anwendung : Quantitative Bewertung der grundlegenden stereoskopischen Fähigkeit.
Dynamisches Stereosehen
Definition : Stereosehen, bei dem die Disparität zeitlich variiert (das Ziel bewegt sich).
Messwerkzeug: Dreistabmethode, 3D-Multi-Vision-Tester.
Anwendung: Bewertung der Tiefenwahrnehmung in realen Handlungsumgebungen.
Eine normale binokulare Sehfunktion ist definiert als „keine Suppression, gleichzeitiges Sehen möglich, normale Fusion und Stereosehen durch Detektion einer binokularen Disparität von weniger als 60 Bogensekunden“.
Normalwerte der motorischen Fusion: Konvergenz 25°, Divergenz 5°, vertikal 1–2°, Torsion ca. 8°.
Normalwerte des Fusionsbereichs (großes Amblyoskop): horizontal -4 bis +25°, vertikal 1–2,5°, Torsion 6–10°.
Wenn der Sehschärfenunterschied die Kompensationsgrenze des Gehirns überschreitet, unterdrückt das Gehirn das schwächere Auge. Dadurch geht das Stereosehen verloren, aber es schützt vor Doppelbildern. Die Suppression wird als unabhängiger, modifizierbarer Parameter betrachtet, und die Reduzierung der Suppression könnte das Stereosehen verbessern.
Auch mit einem Auge ist Tiefenwahrnehmung durch Hinweise wie Linearperspektive, Größe, Überlappung, Texturveränderungen und -gradient, Unschärfe, Farbe, Dunst, relative Größe usw. möglich. Diese sind nützlich, aber anfällig für optische Täuschungen.
Li et al. (2024) führten eine randomisierte kontrollierte Studie mit 40 jungen Erwachsenen mit normaler Sehschärfe (alle Nicht-Gamer) durch1). Die 3DVG-Gruppe (21 Personen) spielte ein PlayStation 3D-Ego-Shooter-Spiel insgesamt 40 Stunden (2 Stunden × 20 Sitzungen, 4–5 Wochen), während die 2DVG-Gruppe (19 Personen) dasselbe Spiel im 2D-Modus für die gleiche Zeit spielte. Ein 32-Zoll-Aktiv-3D-Fernseher (240 Hz Bildwiederholrate) wurde verwendet, und nur die 3DVG-Gruppe trug eine aktive Shutter-3D-Brille.
Ergebnis: Im 3DVG verbesserte sich das Stereosehen um 33 % (Verbesserungsrate 26,6 ± 4,8 %), während im 2DVG keine signifikante Veränderung auftrat (Verbesserungsrate 1,8 ± 3,0 %). Die statistische Analyse ergab eine zweifaktorielle ANOVA mit Messwiederholung F = 17,621, p < 0,001, und eine Verbesserung im 3DVG mit Bonferroni t = 5,544, p < 0,001 1). Teilnehmer mit höherer Ausgangs-Stereoschwelle zeigten tendenziell eine größere Verbesserung. Die binokulare Kontrastempfindlichkeit änderte sich nicht signifikant (F = 0,423, p = 0,524), was auf eine stereospezifische Verbesserung hinweist.
Frühere Studien berichteten über eine Verbesserung der Sehschärfe und des Stereosehens bei erwachsenen Amblyopen durch 3D-Videospiele (Li et al. 2011, 2018). Als klinische Implikation dieser Studie wird vorgeschlagen, dass 3D-Videospieltraining zur Verbesserung des Stereosehens bei Patienten mit binokularen Sehstörungen nützlich sein könnte1).
Die binokulare Behandlung (dichoptische Behandlung), die auf Suppression abzielt, wird als Ansatz zur Verbesserung der Funktion des amblyopen Auges unter binokularen Bedingungen untersucht. Darüber hinaus berichteten Ding & Levi (2011) über eine Wiederherstellung des stereoskopischen Sehens durch perzeptuelles Lernen bei Erwachsenen mit binokularen Anomalien, was darauf hindeutet, dass Plastizität auch nach der kritischen Phase bestehen bleiben könnte.
Eine Studie von Li et al. (2024) zeigte, dass normale Erwachsene nach 40-stündigem Spielen von 3D-Videospielen ihr stereoskopisches Sehen um etwa 33 % verbesserten. Dies ist jedoch ein Forschungsergebnis und keine etablierte medizinische Standardpraxis. Für eine klinische Anwendung ist eine Rücksprache mit dem behandelnden Arzt erforderlich.
