Der überwiegende Teil der Testbatterie zur Beurteilung des vestibulären Systems wird indirekt durch die Messung der Augenbewegungen durchgeführt. Da ein Großteil der vestibulären Tests auf der Interpretation der Augenbewegungen beruht, ist es von größter Bedeutung, dass der Vestibularist versteht, wie sich die Augen bewegen, ihre Bewegungsgrenzen, die Auswirkungen der Augenbewegungen auf das Sehen und mögliche Störungen der extraokularen Muskeln (EOM). Die folgenden Ausführungen bieten eine gründliche Einführung in diese Konzepte, um Ihnen den Umgang mit Augenbewegungen in der Klinik zu erleichtern.
Anatomie der extraokularen Muskeln1 2 3
Abbildung 1. Quelle: Wikimedia Commons
Es gibt sechs Muskeln (pro Auge), die für alle Bewegungen der Augen in ihren knöchernen Augenhöhlen verantwortlich sind:
- Lateraler Rectus (LR)
- Medialer Rectus (MR)
- Superiorer Rectus (SR)
- Inferiorer Rectus (IR)
- Superiorer Oblique (SO)
- Inferiorer Oblique (IO)
Gesamt betrachtet, haben diese Muskeln, mit Ausnahme des Oblique inferior, die Form eines Kegels. Sie setzen an einem Ende am Auge an (Öffnung des Kegels) und laufen in einem tendenziellen Ring zusammen, der als Ring von Zinn bezeichnet wird (Spitze des Kegels). Dies ist in Abbildung 1 zu sehen, zusammen mit dem Ansatz des unteren Schrägstrichs am nasalen Teil der knöchernen Augenhöhle.
Der Musculus rectus superior und der Musculus obliquus superior setzen an der Oberseite des Auges an. Der Musculus rectus inferior und der Musculus obliquus inferior setzen an der Unterseite des Auges an. Der Rectus lateralis und der Rectus medialis setzen an den Seiten an, die am weitesten von der Nase entfernt bzw. ihr am nächsten sind. Obwohl der obliquus superior zum Kegel gehört, nimmt er einen indirekten Weg, bevor er sich mit den anderen EOM am Zinnschen Ring vereinigt; der SO setzt oben am Auge an, durchquert einen Faserring, die so genannte „Trochlea“, und konvergiert dann mit den anderen EOM (siehe Abbildung 1).
Die Trochlea fungiert als Umlenkrolle für den SO und verändert den Zugwinkel, der auf das Auge ausgeübt wird. Dadurch kann der SO das Auge in einer Weise drehen, die dem des Musculus obliquus inferior entgegengesetzt ist, der ebenfalls einen besonderen Winkel aufweist, da er am nasalen Teil der knöchernen Orbita und nicht am Scheitelpunkt des EOM-Kegels ansetzt.
Bewegungen der extraokularen Muskeln1 2 3
Dieser Abschnitt mag nach der Betrachtung von Abbildung 1 etwas entmutigend erscheinen, aber seien Sie versichert, dass Augenbewegungen eine intuitive Mechanik beinhalten und eigentlich recht einfach sind. Ein einfacher Augenbeweglichkeitstest am Krankenbett (z. B. im Rahmen einer Standard-Hirnnervenuntersuchung am Krankenbett) ruft die sechs kardinalen Blickrichtungen auf und testet daher alle sechs extraokularen Muskeln beider Augen. Für diejenigen, die mit diesem Test nicht vertraut sind: Der Patient hält einfach den Kopf still und folgt dem Finger (oder einem anderen Gegenstand) des Arztes, während dieser ein großes „H“ vor dem Patienten „zeichnet“ (siehe Abbildung 2).
Abbildung 2.
Gekoppelte Augenbewegungen
Sie haben soeben die sechs kardinalen Blickrichtungen aus der Untersuchung von Abbildung 2 gelernt. Alle diese Bewegungen sind „gekoppelt“, d. h. die EOM beider Augen arbeiten zusammen, um die Augen gleichzeitig in dieselbe Richtung zu bewegen; was das eine Auge tut, tut das andere Auge automatisch. Wenn Sie zum Beispiel etwas nach links sehen und Ihr linkes Auge sich schnell bewegt, um die Szene zu fokussieren, müssen Sie Ihrem rechten Auge nicht bewusst und separat sagen, dass es sich nach links bewegen soll. Da diese Blickrichtung („links“) eine gemeinsame Augenbewegung ist, reagieren beide Augen.
Der nächste Schritt besteht darin, ein wenig tiefer zu gehen und zu erörtern, welche extraokularen Augenmuskeln mit welchen Bewegungen verbunden sind und welche Augenmuskelpaare miteinander gekoppelt sind. Wir werden jede der sechs Himmelsrichtungen des Blicks sowie Auf- und Abwärtsblick und Konvergenz behandeln.
„Nach rechts schauen (Dextroversion): Sie wissen bereits, dass der laterale Rectus an der Seite des Auges ansetzt, die am weitesten von der Nase entfernt ist. Wenn man bedenkt, dass Muskeln nur kontrahieren können, macht es durchaus Sinn, dass der LR das Auge von der Nase wegdreht. Wenn man also nach rechts schaut, bewirkt der LR des rechten Auges eine Drehung der Augenhöhle nach rechts. Die Augenbewegung von der Nase weg wird Abduktion genannt.
Aber was ist mit dem linken Auge? Der LR des linken Auges würde das Auge nach links drehen, also nützt das in diesem Fall nichts. Sie haben gelernt, dass der mediale Rectus an der Seite des Auges ansetzt, die der Nase am nächsten ist, was das linke Auge nach rechts ziehen würde. Der MR rotiert das Auge zur Nase hin. Die Bewegung zur Nase hin wird als Adduktion bezeichnet. Und schon haben Sie Ihr erstes Paar von Augenmuskeln kennengelernt: den rechten LR und den linken MR (siehe Abbildung 3).
Abbildung 3.
„Nach links schauen (Levoversion): Dieser Blick erfordert die gleichen Bewegungen wie der Blick nach rechts, aber in die entgegengesetzte Richtung. Es ist wirklich so einfach wie die Umkehrung der EOM, die wir gerade oben gelernt haben, um den Blick nach links zu erreichen: rechts MR und links LR (siehe Abbildung 4). Mit anderen Worten, das rechte Auge muss sich nun zur Nase hin bewegen, während sich das linke Auge von der Nase wegbewegen muss.
Abbildung 4.
„Blick nach rechts und nach oben (Dextroelevation): Diese Blickrichtung ist etwas differenzierter, aber dennoch leicht zu verstehen. Wie oben gesehen, beinhaltet der Blick nach rechts die rechte LR (Abduktion) und die linke MR (Adduktion). Aufgrund der Mechanik des EOM kann das rechte Auge, wenn es vollständig abduziert ist (von der Nase weg), nur durch den Rectus superior angehoben werden. Umgekehrt kann das linke Auge, wenn es vollständig adduziert ist (zur Nase hin), nur durch den obliquus inferior angehoben werden. Beim Blick nach rechts und nach oben treffen wir also auf ein weiteres Paar gepaarter Muskeln: den rechten SR und den linken IO (siehe Abbildung 5).
Abbildung 5.
„Nach links und nach oben schauen (Levoelevation): Genau wie beim Blick nach rechts und links werden auch beim Blick nach rechts und oben und beim Blick nach links und oben dieselben Prinzipien und Muskeln eingesetzt, allerdings für die gegenüberliegenden Augen. Das bedeutet, dass das linke Auge jetzt abduziert ist (von der Nase weg) und daher nur mit dem SR angehoben werden kann. Das rechte Auge ist nun adduziert (zur Nase hin) und kann daher nur mit dem IO angehoben werden. Dieses Muskelpaar ist: der rechte IO und der linke SR (siehe Abbildung 6).
Abbildung 6.
„Nach rechts und unten schauen (Dextrodepression): Beim Blick nach rechts und unten sind immer noch der rechte LR (Abduktion) und der linke MR (Adduktion) beteiligt – so viel ist bei dieser Blickrichtung gleich. Ähnlich, aber neu ist, dass aufgrund der Mechanik des EOM das rechte Auge, wenn es vollständig abduziert ist (von der Nase weg), nur durch den Rectus inferior niedergedrückt werden kann. Umgekehrt kann das linke Auge, wenn es vollständig adduziert ist (zur Nase hin), nur durch den obliquen superioren Muskel niedergedrückt werden. Wenn man also nach rechts und unten schaut, werden die folgenden Muskeln gemeinsam angesprochen: der rechte IR und der linke SO (siehe Abbildung 7).
Abbildung 7.
„Nach links und nach unten schauen (Levodepression): In Übereinstimmung mit dem bisherigen Muster wird beim Blick nach links und unten einfach die entgegengesetzte Augenmuskelbewegung verwendet: rechts SO und links IR (siehe Abbildung 8). Dies ist darauf zurückzuführen, dass das rechte Auge adduziert ist (durch das SO gedrückt, wenn es sich der Nase nähert) und das linke Auge abduziert ist (durch das IR gedrückt, wenn es sich von der Nase entfernt).
Abbildung 8.
„Blick geradeaus nach unten (Infraversion): Beim Blick nach unten sind ebenfalls zwei Muskeln beteiligt, diesmal jedoch nicht der LR und der MR. Stattdessen werden beide abwärtsdrehenden Muskeln gleichzeitig aktiviert: der rechte IR und SO sowie der linke IR und SO. Die (stark vereinfachte) Mechanik dahinter hängt mit den unterschiedlichen Ansatzwinkeln von IR und SO zusammen; dies ist auch der Grund dafür, dass IR und SO darauf beschränkt sind, das Auge während der Adduktion bzw. Adduktion zu drücken. Wenn IR und SO gleichzeitig kontrahieren, bewirken die zur Nase hin und von der Nase weg gerichteten Kräfte, dass das Auge gerade nach unten rotiert (siehe Abbildung 9).
Abbildung 9.
„Gerade nach oben blicken (Supraversion): Dieses Muskelpaar bietet keine Überraschungen: der Blick nach oben erfolgt nach denselben Prinzipien wie der Blick nach unten, aber mit den entgegengesetzten Muskeln: dem rechten SR und IO und dem linken IO und SR (siehe Abbildung 10).
Abbildung 10.
„Kreuzen der Augen (Konvergenz): Konvergenz tritt auf, wenn der linke und der rechte MR-Muskel gleichzeitig kontrahiert werden und beide Augen horizontal zur Nase drehen (siehe Abbildung 11). Dies ist mehr als nur eine Möglichkeit, bestimmte 3D-Bilder zu betrachten – die Augen konvergieren, wenn sich ein scharfes Objekt dem Betrachter nähert. Das Gegenteil, die Divergenz, ist hier nicht aufgeführt, weil man nicht beide LR-Muskeln (freiwillig) gleichzeitig anspannen kann.
Abbildung 11.
Sie sind nun mit den 6 kardinalen Blickrichtungen (rechts/oben; rechts; rechts/unten; links/oben; links; links/unten) vertraut, ebenso wie mit den übrigen Bewegungen der verbundenen Augen (gerade nach oben; gerade nach unten; Konvergenz). Klicken Sie auf den folgenden Link, um einen großartigen interaktiven Augensimulator zu finden, mit dem Sie Ihr Wissen üben können. Sie können Muskeln und/oder Hirnnerven (die später auf dieser Website behandelt werden) verletzen und sogar ein Quiz machen, um die Läsionen zu isolieren. Einige der Quizfragen beziehen sich auf Hirnnerven, daher sollten Sie sich diesen Abschnitt auf dieser Website durchlesen, bevor Sie das Quiz beantworten.
Gesetze der Augenbewegungen1 2 3
Wir werden nun kurz einige Gesetze besprechen, die die Bewegungen der Augen regeln. Diese Gesetze werden dazu beitragen, die Grenzen der extraokularen Muskeln und die zulässigen Orientierungen der Augen in ihren knöchernen Augenhöhlen zu klären.
Herings Gesetz
Das Herings Gesetz besagt, dass gekoppelte Muskeln die gleiche Menge an Innervation erhalten, und zwar zur gleichen Zeit. Dies mag schmerzhaft einfach erscheinen, aber es ist ein wichtiges Prinzip, das den Zusammenhang zwischen Muskeln und Bewegungen, die als „verbunden“ gelten, unterstreicht. Dieses Prinzip erklärt zum Teil, warum bei pathologischem Nystagmus beide Augen betroffen sind. Ein Beispiel für dieses Gesetz wäre die gleiche und gleichzeitige Innervation des linken LR und des rechten MR beim Blick nach links. Das Heringsche Gesetz ist die Essenz dessen, was diese Bewegungen koppeln lässt.
Sherringtons Gesetz
Das Sherringtonsche Gesetz erklärt, dass jede Zunahme der Innervation eines Agonistenmuskels auch eine gleichzeitige Abnahme der Innervation des Antagonistenmuskels beinhalten muss. Definieren wir diese beiden Begriffe, um dieses Gesetz besser zu verstehen.
Die Kurzfassung dieser formalen Definitionen kann so umformuliert werden, dass ein agonistischer Muskel der Muskel ist, der für eine gewünschte Aktion arbeitet (z. B. nach links schauen), während ein antagonistischer Muskel dafür da ist, die entgegengesetzte Aktion auszuführen (z. B. nach rechts schauen). Wichtig ist, dass diese Bezeichnungen relativ sind: Wenn die gewünschte Handlung beispielsweise darin besteht, nach rechts zu schauen, werden die beteiligten Muskeln zu Agonisten und die Muskeln, die für den Blick nach links verantwortlich sind, zu Antagonisten.
Das Sherrington’sche Gesetz ist also durchaus einleuchtend: Eine Zunahme der Innervation des agonistischen Muskels (der eine gewünschte Bewegung ausführt) muss mit einer gleich großen Abnahme der Innervation des Antagonisten dieses Muskels (des Muskels, der das Gegenteil bewirken würde) einhergehen. Dieses Gesetz veranschaulicht sehr schön die Beziehung zwischen gepaarten extraokularen Muskeln (Agonist/Antagonist). Ein Diagramm kann helfen, diesen Punkt zu verdeutlichen (siehe Abbildung 12 unten).
Abbildung 12. Agonst/Antagonist EOM beim Blick nach links und rechts.
Aus Abbildung 12 ist leicht zu erkennen, dass LR und MR paarweise agonistische/antagonistische Muskeln sind. Wenn sich der eine zusammenzieht, muss sich der andere entspannen, sonst würden die Muskeln gegeneinander ankämpfen und das Auge bliebe unbeweglich. Betrachtet man nur ein Auge, so lassen sich die sechs EOM in drei Paare von Agonisten/Antagonisten untergliedern:
- Agonist/Antagonist-Paare im selben Auge
- Lateraler Rectus vs. Medialer Rectus
- Superiorer Rectus vs. Inferiorer Rectus
- Superiorer Oblique vs. Inferiorer Oblique
Wir haben die Paare (wenn auch ohne die Agonist/Antagonist-Terminologie) bereits bei der Betrachtung beider Augen in unserer Diskussion der kardinalen Blickrichtungen gesehen (Abbildungen 3 – 10). Die nachstehende Tabelle fasst die Agonistenpaare für beide Augen zusammen und dient als Referenz:
TABELLE 1. Die agonistischen Muskelpaare für beide Augen.
| Right Eye | Left Eye | Movement |
|---|---|---|
| Lateral Rectus | Medial Rectus | Move the globe to the right |
| Medial Rectus | Lateral Rectus | Move the globe to the left |
| Superior Rectus | Inferior Oblique | Move the globe upward |
| Inferior Oblique | Superior Rectus | Move the globe upward |
| Superior Oblique | Inferior Rectus | Move the globe downward |
| Inferior Rectus | Superior Oblique | Move the globe downward |
Donders‘ Law
Before we discuss the next two laws (Donders‘ and Listing’s) you should be aware of a fantastic, free tutorial of eye movements from the University of Western Ontario. It covers the next two laws, as well as immediately related topics in depth, in an interactive manner. It’s really worth visiting.
Das Donders’sche Gesetz befasst sich mit der Position des Auges in der Augenhöhle, wenn es in eine bestimmte Richtung schaut. Bevor wir uns damit näher beschäftigen können, brauchen wir jedoch ein paar Hintergrundinformationen.
Das EOM hat die Fähigkeit, den Augapfel in 3 Dimensionen zu bewegen. Diese Richtungen sind:
- 3D-Augenbewegungen
- Gieren (von Seite zu Seite)
- Neigen (von vorne nach hinten)
- Rollen (im Uhrzeigersinn gegen den Uhrzeigersinn)
Abbildung 13. Augendrehung in der Gier-Ebene (Seite-zu-Seite).
Abbildung 14. Augenrotation in der Pitch-Ebene (vorne-hinten).
Abbildung 15. Augendrehung in der Rollebene (im Uhrzeigersinn-gegen den Uhrzeigersinn).
Das EOM kann ein Objekt nur durch vertikale und horizontale Bewegungen (2 Dimensionen) auf die Fovea fokussieren (für optimale Sicht). Aufgrund des Freiheitsgrades, den die Roll-Ebene (die 3. Dimension) bietet, gibt es eine Reihe möglicher Orientierungsgrade, die die Augen entlang der Roll-Ebene annehmen können, mit den gleichen visuellen Ergebnissen (d. h. das Objekt wird auf die Fovea fokussiert). Nachdem beispielsweise die horizontalen und vertikalen Bewegungen ein Bild auf die Fovea fokussiert haben, kann sich der Globus in Bezug auf die Sehschärfe technisch gesehen um 1, 2, 3, 4…. Grad in der Rollenebene nach rechts oder links drehen, ohne das Sehen zu beeinträchtigen. Das Dondersche Gesetz besagt jedoch, dass der Globus trotz dieser verschiedenen möglichen Ausrichtungen immer dieselbe Position einnimmt (auch in der Rollebene), wenn er in eine bestimmte Richtung schaut. Das Donders’sche Gesetz ist also keine mechanische, sondern eine neuronale Zwangsbedingung. Unabhängig davon, welche Reihe von Bewegungen das Auge ausführt, um zum Beispiel von einer beliebigen vorherigen Position aus nach unten und rechts zu schauen, ist die Ausrichtung des Globus in der knöchernen Bahn für „unten und rechts“ immer dieselbe.
Listings Gesetz
Listings Gesetz ist wie ein spezifischeres Donders’sches Gesetz: Es nimmt an, dass das Auge die gleiche dreidimensionale Ausrichtung hat, wenn es in eine bestimmte Richtung schaut (Donders’sches Gesetz), und liefert eine rationale Erklärung dafür, was diese einzigartige Ausrichtung ist. Listing fand heraus, dass die Achsen, die erforderlich sind, damit sich der Globus in die Himmelsrichtungen bewegt und dem Donderschen Gesetz folgt, alle in derselben Ebene liegen. Die folgende Abbildung 16 zeigt die so genannte Listing-Ebene:
Abbildung 16. Listing’s Plane. Quelle: University of Western Ontario
Beachten Sie, dass alle Achsen in der Ebene des blauen Kastens liegen (der Ebene Ihres Computerbildschirms). Dies hat wichtige Auswirkungen auf die Anstrengung, die beim Halten des exzentrischen Blicks erforderlich ist (sie ist geringer), und auf eine Reihe anderer Faktoren. Um dies näher zu erläutern, ist eine Erklärung der Rotationskinematik erforderlich, die den Rahmen dieser Website sprengen würde. Es genügt zu sagen, dass es Optionen für Bewegungen gibt, die die Augen ausführen könnten, aber nicht tun. Das Zusammenspiel zwischen der Anstrengung, den Blick ruhig zu halten, der entgegenwirkenden Muskelelastizität und der Viskosität ist es wert, auf eigene Faust erforscht zu werden, wird aber hier nicht behandelt.
Ein letztes Wort zum Listing’schen Gesetz und zur Ebene. Natürlich gibt es Ausnahmen von diesen Regeln. Wie Sie vielleicht bemerkt haben, ist die Listing’sche Ebene zweidimensional. Jede Augenbewegung, die sich um eine Achse dreht, die aus der Ebene herausragt, würde gegen das Gesetz verstoßen. Siehe Abbildung 15 oben, um die Rollebene zu überprüfen; diese Achse (die 3. Dimension) würde gegen das Listingsche Gesetz verstoßen. Und natürlich machen wir ständig Gebrauch von torsionalen Augenbewegungen. Ein hervorragendes Beispiel für Gleichgewichtsspezialisten ist das VOR in der Roll-Ebene. Wenn Sie Ihren Kopf von einer Schulter zur anderen bewegen (rollen), bleibt die Ausrichtung des Bildschirms/Textes gleich. Das liegt daran, dass sich Ihre Augen in die entgegengesetzte Richtung der Kopfbewegung (d. h. des VOR) drehen, um das Bild vor Ihnen stabil zu halten. Since this is done in the roll plane, which violates Listing’s Law, the roll plane VOR is an important example of an exception to Listing’s Law.