Goldmann-Gedächtnisvorlesung ± Historische und aktuelle Aspekte ...

280
­­
Goldmann-Gedächtnisvorlesung
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
Goldmann-Gedächtnisvorlesung ±Historische und aktuelle Aspekte
der Stereopsis
Joseph Lang
Höhenstr. 24, CH-8127 Forch
Zusammenfassung
Goldmann hat die binokulare Stereopsis als höchste Ausnützung
des beidäugigen Sehens interpretiert. Nach einem historischen
Rückblick zeigt sich, dass die beidäugige Stereopsis erst
seit 1838 durch Wheatstone entschlüsselt wurde. Die monokularen
Anhaltspunkte wie Objektgröûe, Lage im Raum, Kulissenphänomen,
Licht und Schatten, Luftperspektive, Parallaxe und
lineare Perspektive waren schon früher bekannt. Die Stereopsis
bedeutet das natürliche Erkennen der Entfernung im Raum,
Stereoskopie ist das Erkennen der Distanz mit einem Apparat.
Es werden die natürlichen und die apparativen Stereountersuchungen
besprochen und der Einfluss der Pupillendistanz, der
vertikalen Strukturen und des Astigmatismus. Der Ausdruck
¹Tiefensehenª ist nicht eindeutig: Das Gegenteil der Tiefe ist
die Höhe. Es werden die verschiedenen Stereountersuchungen
besprochen, u. a. der Treffversuch, die Stereomodifikation der
Streifengläser von Bagolini, die brillenlose Untersuchung mit
den Hessschen Planzylindern und den Zufallspunkten, die
Scheibenstereopsis etc. Die Goldmann Theorie des beidäugigen
Sehens wird zur Erklärung von Schielformen herangezogen, so
das statistische Zusammenspiel von Fixation und Fusion zur Erklärung
des Mikrostrabismus und die Rolle des Fixationsmechanismus
für das kongenitale Schielsyndrom. Das Wirken der binokularen
Stereopsis nur für die Nähe erklärt den Strabismus
divergens.
Schlüsselwörter: Stereopsis ± Stereoskopie ± Tiefensehen ±
monokulare Stereopsis ± binokulare Stereopsis ± natürliche Stereopsis
± haploskopische Untersuchungsmethoden ± Lang-Stereotest
± Goldmannsche Theorie und Strabismus
Historic and actual aspects of stereopsis
the opposite of ªheightº. Stereopsis means natural recognition
of distance and objects in space, stereoscopy means recognition
by the aide of an instrument. Natural and dichoptic
stereopsis and the influences of vertical structures, of pupillary
distance and of astigmatism are discussed. Examination of
stereopsis is discussed, among others the two pencil test, the
stereo-modification Bagolini-glasses, the combination of the
plano-cylinders of W. R. Hess with random dots without
glasses, the disk stereopsis etc. Goldmann©s theory of binocular
vision helps to understand different forms of strabismus, e.g.
the statistical interplay of fixation and fusion for microtropia,
the fixation mechanism for the congenital strabismus syndrome,
the use of binocular stereopsis only for near explains intermittent
divergence.
Key words: Stereopsis ± stereoscopy ± depth perception ±
monocular stereopsis ± binocular stereopsis ± natural stereopsis
± artificial stereopsis (dichoptic) tests ± Lang stereotest ±
Godmanns© theory and strabismus
Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Kolleginnen und Kollegen,
es bedeutet für mich eine groûe Ehre, hier in Bern die Goldmann-Gedächtnis-Vorlesung
halten zu dürfen.Ich danke für
die Einladung, aber es ist mir klar, dass es andere würdigere
Redner gegeben hätte.
Als Thema habe ich das Gebiet der Stereopsis gewählt, weil die
Lehre der Stereopsis sowohl historisch wie klinisch für uns Augenärzte
sehr interessant ist, und weil ich damit gewisse Verbindungen
zu Hans Goldmann anknüpfen kann.
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.
According to Goldmann stereopsis is the highest performance
of binocular recognition. A historical review shows that binocular
stereopsis was explained only in 1838 by Wheatstone,
whereas the monocular clues for stereopsis e.g. size, position
and covering of the objects, light and shadow, perspective of
the air, parallax and linear perspective were known long ago.
The denomination depth perception is ambiguous: ªdepthº is
Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218: 280 ±289
Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York
ISSN 0023-2165
Stereopsis im Altertum
Schon die Griechen wussten, dass beide Augen beim Sehen beteiligt
sind, wobei der Nachteil des gestörten beidäugigen Sehens,
nämlich das Doppeltsehen, z.B.beim Verschieben eines
Auges mit dem Finger oder nach einem alkoholischen Exzess
bekannter gewesen sein dürfte, als der Vorteil der binokularen
Erkennens der Distanz.Die vorherrschende antike Auffassung,
dass die vom Auge ausgehenden Sehstrahlen wie Fühlfäden
die Objekte abtasten, diente wohl nicht der Erkenntnis des Binokularsehens.

Goldmann-Gedächtnisvorlesung ± Historische und aktuelle Aspekte der Stereopsis Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218 281
Der griechische Astronom und Mathematiker Claudius Ptolomaeus,
(ca.100±160) in Alexandria war am Einfachsehen und
nicht am Entfernungssehen interessiert.Er kannte die physiologische
Diplopie, aber er glaubte dass die Entfernung monokular
geschätzt würde aufgrund der Länge des Sehstrahles
von Auge zu Objekt [3].
Der römische Arzt griechischer Herkunft Galenos von Pergamon
(130±200) glaubte, die Bilder beider Augen würden sich
im Chiasma vereinigen, und die Einschätzung der Entfernung
beruhe auf der Gröûe der Objekte 3.
Der arabische Gelehrte Alhazen (964 ± 1038) widersprach als
Erster der Projektionstheorie und verlegte die Abbildung in
das Augeninnere.Als Kriterium für Distanz nannte er die Luftperspektive
und die parallaktischen Bewegungen der Objekte
oder des Kopfes [3].
Einäugige Kriterien der Stereopsis
Das gibt uns gleich die Gelegenheit, die einäugigen Kriterien
zur Erkennung der Distanz zu besprechen.
1.Bei bekannten Objekten ist das gröûere näher, das kleinere
weiter weg.
2.Auf einem Bild ist die unten befindliche Szenerie meist näher,
die obere ist entfernter.
3.Das verdeckende Objekt ist näher als das verdeckte (Kulissenphänomen).
4.Licht und Schatten können in der Natur und in der Malerei
einen räumlichen Eindruck schaffen.
5.Die Luftperspektive, bez.die Klarheit der Luft lässt uns an
Föhntagen oder nach einem Regen die Berge näher erscheinen.
6.Die Parallaxe: Durch Bewegungen des Kopfes oder der Objekte
wird die Distanz erkannt.
7.Die italienischen Künstler der Renaissance schufen in der
Malerei die perspektivische Darstellung.
Dabei ist recht interessant, dass schon Leonardo da Vinci
(1452 ± 1519) darauf hingewiesen hat, dass die räumliche
Empfindung eines Bildes sich wesentlich stärker auswirkt,
wenn man es statt beidäugig nur mit einem Auge betrachtet
[27].
Illusionen
Hier sollen kurz zwei so genannte Kippbilder besprochen werden,
nämlich der Würfel des Genfer Mineralogen Louis Albert
Necker (1786 ± 1861) und die Förstersche Treppe (Abb.1).Beide
Zeichnungen sind nicht perspektivisch (im Gegensatz etwa
zu den Illusionen mit Eisenbahnschienen) und vermitteln
trotzdem eine stereoptische Empfindung, die umschlagen
kann.Helmholtz [11] schrieb zur Förster-Treppe, der Umschlag
erfolge leicht und ohne bestimmten Grund.Zum Necker-Würfel
steht im Buch ¹Auge und Gehirnª von Gregory [9]: ¹Wir dürfen
annehmen, dass es sich um Wahrnehmungshypothesen
handelt.Das visuelle System entwirft alternative Hypothesen
und kommt zu keiner Lösung.Dieser Prozess geht bei allen
Wahrnehmungsvorgängen vor sich.ª Auch die zahlreichen psychologischen
Erklärungen sind unbefriedigend.Ich möchte Ihnen
eine neue Hypothese vorschlagen: die Fixations- und Lokaladaptationshypothese.Es
kommt darauf an, wo man fixiert.
Wenn man beim Necker-Würfel die untere Ecke des oberen
Rechtecks fixiert, sieht man den Würfel von oben.Wenn man
die obere Ecke des unteren Rhombus fixiert, so sieht man ihn
von unten.Wenn man bei der Treppe den vorderen Absatz fixiert,
so sieht man eine regelrechte Treppe, wenn man den
hinteren Absatz fixiert so sieht man eine überhängende Treppe.Die
Repräsentation der Foveola ist im Kortex stark vergröûert;
die fixierte Stelle erscheint näher.Bei Fixationswechsel
oder weil die Fixation wegen der Lokaladaptation nicht über
längere Zeit eingehalten werden kann tritt der Umschlag auf.
Alle einäugigen Kriterien für das räumliche Sehen waren
längst bekannt, bevor Johannes Kepler (1571 ± 1630) [17] die
Dioptrik des Auges korrekt darstellte.Er und viele Nachfolger
glaubten aber die Entfernung eines Objektes würde durch die
Konvergenzbewegungen der Augen erkannt.
Aguilonius
Einen interessanten Hinweis auf das beidäugige Erkennen der
Entfernung beschrieb der Jesuitenpater Franciscus Aguilonius
(1567± 1617) im Werk ¹Opticorum libriª im Jahre 1613 [15].In
seiner Jugend bestand ein Spiel mit anderen Knaben darin, unter
Verschluss eines Auges mit dem Finger einen Stab zu treffen,
was zum Ergötzen der Zuschauer nie gelang.In der wunderbaren
Illustration dieser Szene von Peter Paul Rubens versucht
der Gelehrte unter Verschluss seines linken Auges mit
seinem Zeigefinger von der Seite her den von einem Cherub
vorgehaltenen Stab zu treffen (Abb. 2).Für Aguilonius kam damit
klar zum Ausdruck, dass für das Empfinden der Entfernung
die Zusammenarbeit beider Augen nötig ist.Auf meinen Vorschlag
hat unser Zeichner dem Gelehrten einen vertikalen
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.
Abb.1
Schröder-Treppe und Necker-Würfel.
Abb. 2
Aguilonius-Rubens original.

282
Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218
Lang J
Mein Vorschlag geht dahin, dass man statt räumlicher Tiefe
den Ausdruck ¹Stereopsisª benützt.Er kommt vom Griechischen
¹stereosª, was hart, fest und körperlich heiût und vom
Ausdruck ¹Opsª, was das Sehen oder das Auge bedeutet.Stereopsis
ist somit der räumliche Eindruck durch visuelle Empfindung.Der
Terminus Stereopsis hat auch den Vorteil, dass er
für alle Sprachen gilt und deshalb andere Umschreibungen wie
¹sensation du reliefª, ¹sens de la profondeurª oder ¹depth perceptionª
ersetzen kann.Der Ausdruck ¹Stereoª wird ja auch
sonst häufig verwendet, z.B. für Stereophonie, Stereochemie,
Stereognosie, Stereotypie, Chromostereopsis und nicht zuletzt
für die Goldmannsche Stereochronoskopie.
Dabei gilt die Stereopsis als Oberbegriff, während Stereoskopie
nur die apparative Stereopsis betrifft.
Von den monokularen Kriterien der Stereopsis haben wir
schon gesprochen.Wenden wir uns jetzt der binokularen Stereopsis
zu.
Abb. 3
Abb. 4
Stab in die Hand gegeben, mit welchem durch eine vertikale
Bewegung der vorgehaltenen Stab getroffen werden sollte
(Abb. 3, 4).
Terminologie
Aguilonius-Rubens-Modifikation nach Lang.
Aguilonius-Rubens-Modifikation nach Lang.
Vielleicht ist Ihnen aufgefallen, dass ich bis anhin den üblichen
Ausdruck ¹Tiefensehenª oder ¹Tiefenwahrnehmungª nicht gebraucht
habe, und ich hoffe Sie haben mich gleichwohl verstanden.Der
Ausdruck ¹Tiefeª ist im Zusammenhang mit der
Entfernung nicht eindeutig.Das Gegenteil der Tiefe ist die
Höhe.Für einen Bewohner des Flachlandes mag der Ausdruck
der räumlichen Tiefe für die Entfernung angehen; für einen Bewohner
der Berge bedeutet ¹Tiefeª jedoch den Blick nach unten
mit der entsprechenden Absturzgefahr.Zudem erscheinen
bei Blick nach oben oder nach unten die Gegenstände und Körper
perspektivisch verkürzt.
Die Voraussetzung für die binokulare Stereopsis ist die partielle
Sehnervenkreuzung.Diese wurde aufgrund von genialen
Überlegungen bereits von Isaak Newton (1642±1727) postuliert
[3].Der histologische Nachweis der Sehnervenkreuzung
gelang allerdings erst 1874 dem Psychiater und Gehirnanatomen
Aloys von Gudden (1824±1886), der vier Jahre in Zürich
tätig war und dann nach München zog, um im Jahre 1886
durch und mit seinem Patienten, dem umnachteten König
Ludwig II.von Bayern, im Starnberger See den Ertrinkungstod
zu erleiden [5].
Das Gesetz der Identität oder der Korrespondenz der Netzhäute
von Johannes Müller (1801±1858) war die Voraussetzung
für die folgenden Arbeiten über das Binokularsehen
[28].Aber für das Erkennen der Entfernung galten weiterhin
die Konvergenzbewegungen der Augen.
Wheatstone 1938
Der eigentliche Durchbruch in der Kenntnis der Stereopsis
kam erst im Jahre 1838 mit der Erfindung des Stereoskopes
durch den englischen Physiker Charles Wheatstone (1802±
1875) [35].Er wusste, dass beim Betrachten eines nahen Gegenstandes
das linke Auge ein anderes Bild empfängt als das
rechte.Wenn er in seinem Spiegelstereoskop beiden Augen
ein identisches Bild darbot, so konnte keine Stereopsis ausgelöst
werden.Wenn jedoch in den beiden Bildern die vertikalen
Strukturen nur geringfügig horizontal verschoben waren trat
Stereopsis auf.
Das Stereoskop und die Stereogramme verursachten damals in
London ein ungeheures Aufsehen, noch gröûer als die Autostereogramme
oder das so genannte ¹magic eyeª vor einigen Jahren.In
allen Salons wurden Stereoskope aufgestellt und der
stereoskopische Effekt bestaunt.Die Methode kam später allerdings
etwas in Verruf, als Stereogramme verwendet wurden,
die nicht dem viktorianischen Zeitgeist entsprachen.Die
Beliebtheit der Stereoskopie wie der Autostereogramme beruht
auf dem Erfolgserlebnis durch die plötzlich auftretenden
dreidimensionale Sehempfindung.
Es entstand wegen des Stereoskops auch ein wissenschaftlicher
Streit, weil die Verteidiger der Identität der Netzhäute
darauf hinwiesen, dass der stereoskopische Effekt mit der
Identität nicht vereinbar sei.
Die Klärung dieser Situation verdanken wir dem dänischen
Physiologen in Kiel, Peter Ludvig Panum (1820±1885) [28].
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.

Goldmann-Gedächtnisvorlesung ± Historische und aktuelle Aspekte der Stereopsis Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218 283
Mit haploskopischen Untersuchungen von zwei vertikalen Linienpaaren
konnte er nachweisen, dass bei Identität der Linienpaare
kein Stereoeffekt auftrat.Bei einer Disparität von
15¢¢ trat eine deutliche Stereopsis, bei einer Disparität von 40¢¢
trat Diplopie auf.Man spricht deshalb heute vom Panumschen
Areal der Netzhaut oder von einem Panumschen Raumbereich.Dieser
umgibt den Horopter (Bereich im Raum, dessen
Punkte auf identische Stellen der Netzhäute beider Augen fallen).
Ist die Stereopsis angeboren oder ist sie erworben? Der Empirist
Hermann Helmholtz (1821 ±1894) glaubte, sie sei erworben,
und zwar aufgrund eines Kindheitserlebnisses [11].Auf
der Galerie der Garnisonskirche von Potsdam sah er Menschen,
die er für kleine Puppen hielt, und bat seine Mutter, im
diese Puppen herunterzureichen.
Im Gegensatz zu Helmholtz hat Ewald Hering (1834±1918),
der Nativist [12], die Ansicht vertreten, dass die Gesichtsempfindung
von Anfang an eine dreidimensionale oder raumhafte
sei.Wir werden darauf zurückkommen.
Ganz allgemein kann man sagen, dass die monokularen Anhaltspunkte
für die Stereopsis vor allem für die Ferne wirken
und zweifellos durch Erfahrung gebessert werden können,
während die binokulare Stereopsis für die Nähe gilt und bereits
beim Säugling vorhanden ist.
Die Beurteilungen mancher Psychologen über den praktischen
Wert der binokularen Stereopsis sind recht eigenartig.So
schreibt James Gibson im Buch ¹Die Sinne und der Prozess
der Wahrnehmungª über das Binokularsehen: ¹Die ganze Sache
ist eher Luxuserscheinung der optischen Wahrnehmung.
Das Fehlen der binokularen Stereopsis ist kein ins Gewicht fallender
Nachteilª [7].
Ebenso unverständlich ist die Beurteilung des Psychologen
John P.Frisby, der den Frisby-Test entwickelt hat: ¹Wir können
gut ohne beidäugiges Sehen auskommenª [6].
Ein bekannter Strabologe führte in der Jackson Lecture 1986
aus, die Stereopsis sei zwar für gewisse Beschäftigungen wichtig,
aber wohl eher ein Epiphänomen, also eine Nebenerscheinung
des Binokularsehens, als dessen höchste Form [34].Was
die höchste Form des beidäugigen Sehens ist, wurde allerdings
nicht gesagt.
Im Gegensatz dazu schreibt Goldmann: ¹Das binokulare Stereosehen
bedeutet die höchste Ausnützung der Information
des beidäugigen Sehensª [8].
Wenden wir uns nun den verschiedenen Untersuchungsmethoden
der Stereopsis zu.Prinzipiell muss man unterscheiden
zwischen natürlichen Methoden ohne artifizielle Bildtrennung
und Methoden mit artifizieller Bildtrennung.
Natürliche Methoden
Natürliche oder direkte Methoden sind solche, die keine Trennung
oder separaten Darstellung der Bilder benötigen.Es gibt
deren recht wenige.
1.Beim Nadelversuch nach Helmholtz [11] befinden sich im
Beobachtungsabstand von 34 cm 3 Nadeln mit eine Dicke von
0,5 mm, wobei die mittlere Nadel verschiebbar ist.Der Proband
muss diese auf die Entfernung der beiden anderen bringen.Helmholtz
konnte bereits die Verschiebung von 0,25 mm
erkennen und berechnete daraus einen Stereowinkel von 60
Winkelsekunden.
2.Der Stäbchenversuch nach Hering, den Hering selbst allerdings
nicht publiziert hat, den er aber in einem Brief an Pfalz
[32] beschrieben hat.Durch eine Röhre werden drei senkrechte,
verschieden dicke Drähte betrachtet.Der mittlere Draht ist
fix, während die beiden seitlichen so verschoben werden müssen,
dass sie in der gleichen Entfernung gesehen werden wie
der mittlere.
Seit Hering und Helmholtz sind eine ganze Reihe solcher Stäbchen-
oder Nadeltests gebaut worden, die meist für die Nähe
gelten.
Wir haben vor Jahren an der Zürcher Augenklinik einen ähnlichen
Test für die Distanz von 3,5 m konstruieren lassen, wobei
der mittlere Stab mit einem Elektromotor verschoben werden
konnte.
3.Beim Fallversuch nach Hering [12] blickt der Proband durch
eine Röhre auf ein Fixationsobjekt.Er muss beurteilen, ob eine
Kugel vor oder hinter dem Fixationsobjekt herunterfällt.
4.Beim Test nach Frisby [6] befinden sich auf der Vorderseite
einer durchsichtigen Plastikplatte dreieckige Pixel von unterschiedlicher
Gröûe.In einem runden zentralen Bereich sind
diese Flecken jedoch auf der Rückseite der Platte angebracht.
Der Proband muss unter 4 Vorlagen auf jene zeigen, wo er das
Zentrum nach hinten versetzt sieht.Es werden drei Platten unterschiedlicher
Dicke in einer Distanz von 40 cm dargeboten.
5.Der Treffversuch mit zwei Bleistiften.
Den Treffversuch mit zwei Bleistiften habe ich natürlich nicht
von Aguilonius, sondern von meinem Lehrer Florian Verrey gelernt
und weiter ausgebaut.Der Untersucher hält einen Bleistift
mit stumpfem Ende nach oben auf Augenhöhe des Probanden,
den dieser mit seinem Bleistift von oben treffen
muss.Der Abstand soll variiert werden, so dass ein dynamisches
Element mitspielt.Der Versuch soll stets zuerst beidäugig,
dann einäugig durchgeführt werden und das Ergebnis
wird verglichen (Abb. 5).Die Untersuchung geht sehr rasch
vor sich und die Resultate sind meist so evident, dass man häufig
auf komplizierte zusätzliche Untersuchungen verzichten
kann [18].
Es gibt in der Ophthalmologie viele Situationen, wo der Treffversuch
sehr nützlich ist.
So zeigt er bereits am Tage nach der Kataraktoperation den
Nutzen der Intraokularlinse.Beim anscheinend konstanten
Strabismus divergens kann er eine Einstellung zu Orthotropie
provozieren und dadurch Anamnese und Prognose klarstellen.
Der Wert einer Prismenkorrektur, einer Bifokalbrille oder einer
Operation beim Normosensoriker wird eindrücklich demonstriert.Er
kann auch Versicherungsfälle klären, denn bei angeborener
Einäugigkeit kann er ordentlich gut ausfallen, bei er-
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.

284
Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218
Lang J
Abb. 5
Treffversuch mit den zwei Bleistiften.
worbener Einäugigkeit fällt er schlecht aus.Auch bei harmonischer
anomaler Netzhautkorrespondenz kann er gut aus fallen,
während er bei unharmonischer Netzhautkorrespondenz
schlecht ausfällt.Er kann auch postoperativ und bei Konvergenzschwäche
zu Übungen dienen.Leider ist er immer noch
zu wenig bekannt und er wird in manchen amerikanischen
Büchern über Strabismus nicht erwähnt.
Dabei muss man wissen, dass für die binokulare Stereopsis vor
allem die vertikalen Konturen wichtig sind, während die Disparität
horizontaler Konturen keine stereoptische Empfindung
auslösen, wie das Beispiel der vertikalen oder horizontalen
Rechtecke zeigt (Abb. 6).
Für uns Ophthalmologen ist diesbezüglich die Rolle des Astigmatismus
von Bedeutung.Beim Astigmatismus hyperopicus
inversus befindet sich die vertikale Brennlinie näher bei der
Retina und deshalb werden die vertikalen Strukturen besser
erkannt als die horizontalen.Bei Astigmatismus hyperopicus
rectus werden die horizontalen Strukturen deutlicher gesehen.
So erzählte mir ein Kollege, er habe als Knabe nur die horizontalen
Linien gut gesehen.Bei Myopie verhält es sich umgekehrt.Als
Gedächtnisstütze kann die 3-V-Regel dienen: invers,
vertikal, vorne.
Eine wichtige Rolle spielt auch die Pupillendistanz.Bei der natürlichen
Stereopsis ist bekannterweise die groûe Pupillendistanz
günstig, bei den haploskopischen Methoden ist jedoch die
Empfindung der Entfernung mit enger Pupillendistanz besser
(Abb. 7).
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.
Abb. 6
Vertikale und horizontale Dreiecke mit Mittenstrich.
Abb. 7
Pupillendistanz und Auswanderung.
Artifizielle Untersuchungsmethoden
Die artifiziellen Untersuchungsmethoden der Stereopsis werden
auch dichoptisch oder haploskopisch benannt.Jedem
Auge wird dabei ein separates Bild dargeboten.
Am bekanntesten sind die Untersuchungen am Stereoskop
nach Wheatstone, am Spiegelhaploskop nach Hering, am Synoptophor,
wo Spiegel die Bildtrennung ermöglichen, und

Goldmann-Gedächtnisvorlesung ± Historische und aktuelle Aspekte der Stereopsis Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218 285
noch immer am Stereoskop von Holmes mit temporal dezentrierten
Konvexlinsen die als Prismen wirken.
Auch die anaglyphischen Untersuchungen mit Rot-Grün-Brillen,
die vektographischen mit gegensätzlich polarisierten Brillengläsern,
das Phasendifferenzhaploskop nach Aulhorn oder
alternierende Flüssigkeitskristalle dienen der Trennung der
Bilder.
Claud Worth [35] hat um die Jahrhundertwende am Stereoskop
drei Stufen des Binokularsehens unterschieden.Wenn
beiden Augen zwei ungleiche Vorlagen dargeboten und erkannt
werden, so spricht man von Simultansehen, wenn einzelne
Objekte binokular verschmolzen werden, handelt es
sich um Fusion, wenn die beiden Vorlagen räumlich gesehen
werden, so spricht man von Stereosehen.
Bei den Stereogrammen unterscheidet man zwischen solchen
mit Konturen, die auch monokular erkennbar sind, und solchen
die keine Konturen, sondern nur Zufallspunkte oder Random
dots darbieten.
Es gibt zahlreiche Stereogramme und Stereotests, die seit der
Erfindung der Stereoskope angewendet wurden.Es sollen hier
nur die bekanntesten Stereotests erwähnt werden.
Unter den Stereotest mit Konturen ist wohl der Titmustest mit
Fliege, Tieren und Ringen der bekannteste.Die Disparitäten
reichen von 40 bis zu 3000 Winkelsekunden.
Der Polatest mit Kreuztest, Zeigertest, Hakentest, und Stereotest
ist besonders bei Optikern sehr verbreitet [10].Nach der
Einteilung von Worth ist der Kreuztest ein Simultantest;
wenn die beiden Linien verschoben sind, so treten Wettstreitphänomene
auf.Zeiger- und Hakentest sind Fusionstests; die
haploskopischen Anteile sind sehr unausgewogen.Den Anhänger
der Polatest-Methodik dient besonders die Stereovorlage
zur Verordnung von Prismen.Die polarisierten Dreiecke
erscheinen bei intaktem Binokularsehen genau ober- und unterhalb
des Punktes und abhängig von Beobachtungsdistanz
und Pupillenabstand etwas mehr als 1 m nach vorne versetzt.
Bei Anisometropie und bei Mikrostrabismus des linken Auges
oder bei starker Dominanz des rechten Auges erscheinen die
Dreiecke jedoch nach links verschoben und weniger nach vorne
versetzt.Man bezeichnet dies als Rechts-Prävalenz [10].
Man kann diese Situation mit einem Graukeil vor dem rechten
Auge nachprüfen.Versucht man nun die Dreiecke mit Prismen
auf den Punkt zu zentrieren, d.h.eine ¾quivalenz zu erreichen,
so mag dies momentan gelingen; bei den nächsten Konsultationen
werden jedoch immer stärkere Prismen benötigt.
Wenn man die klinische Situation und die untersuchungstechnische
Klippe nicht kennt, kann dies zu unnötigen Augenmuskeloperationen
führen (Abb. 8 u. 9).
Bei dieser Gelegenheit möchte ich betonen, dass ich von Prismen-
oder Okklusionsbehandlung bei Legasthenie nichts
halte.
Random-dot-Test
Die Random-dots-Stereogramme wurden 1960 von Bela Julesz
[16] eingeführt.Dabei löst die Querdisparation bestimmter Bereiche
allein eine Stereopsisempfindung aus.
Abb. 8
Abb. 9
Die vier Vorlagen am Polatest.
Stereodreicke am Polatest.
Früher war man immer der Ansicht, dass zuerst die Gestalt erkannt
werden müsse, bevor die Stereopsis als Folge davon auftrete.Mit
Random-dot-Stereogrammen ist erwiesen, dass im
visuellen Kortex die binokulare Stereopsis vor der Gestalterkennung
erfolgt.
Die Random-dots-Untersuchungen sind natürlich anspruchsvoller
und werden nur bei Orthotropie erkannt, während Konturen
auch bei Mikrotropie eine Stereopsis ermöglichen.Deshalb
gelten in der letzten Zeit die Random dots als Goldstandard
der klinischen Stereopsisprüfung.Unter den Random-
Tests sind der Random-E-Test, der Randot-Test, der Lang-Stereotest
und der TNO-Test am bekanntesten.
Den Stereotest nach Lang habe ich entwickelt, um bereits bei
kleinen Kindern die Stereopsis untersuchen zu können
[19, 20, 21].Den Anstoû dazu gab die Dissertation von Benno
Petrig: ¹Nachweis von Stereopsis bei Kindern mittels stochastischer
Punktstereogramme und der zugehörigen evozierten
Potentialeª am Institut für biomedizinische Technik der Universität
und der ETH Zürich 1980 [30].
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.

286
Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218
Lang J
Bei 16 Säuglingen im Alter zwischen 2 und 12 Monaten untersuchte
er das Stereosehen.Auf einem groûen Bildschirm wurden
periodisch wechselnde Schachbrettmuster mit Random
dots dargeboten und durch eine Rot-Grün-Brille beobachtet,
wobei gleichzeitig elektroenzephalographische Potenziale abgeleitet
wurden.Bei 3 Säuglingen im Alter von 2 Monaten war
das Resultat negativ.Von 5 Säuglingen zwischen 2 und 4 Monaten
zeigten 2 Stereopotenziale.Alle 8 Säuglingen zwischen 4
und 12 Monaten zeigten Stereopotenziale.
Bei 16 Patienten aus der Zürcher Augenklinik ergaben die Untersuchungen
von Petrig eine sehr gute Korrelation mit den
klinischen Diagnosen [31].Die groûe Schwierigkeit bei Säuglingen
war natürlich das Aufsetzen und Tolerieren der Rot-
Grün-Brille.Diese Aufgabe fiel Frau Petrig zu, was Prof.Anliker
zur Bemerkung veranlasste, den Doktortitel sollte eigentlich
die Frau von Benno Petrig erhalten.
Der Bagolini-Test [1] mit den gekreuzten Streifengläsern
dürfte allgemein bekannt sein.Er hat gewissermaûen die Untersuchung
der Binokularität vom Synoptophor weg in den
freien Raum geführt und uns gezeigt, dass es sehr viele Fälle
von harmonischer anomaler Netzhautkorrespondenz gibt.
Wenn man die Streifen der Bagolini-Gläser nicht wie üblich auf
458 und 1358 gekreuzt vorsetzt, sondern auf etwa 58±108 vor
dem rechten Auge und auf 175 bis 1708 vor dem linken Auge,
so sieht man zwei disparate vertikale, sich kreuzende Streifen,
die man fusionieren kann.Die nach unten verlaufenden Streifen
werden progredient konvergent fusioniert und kommen
auf den Beobachter zu.Selbst kleine Kinder können dies demonstrieren,
wenn sie versuchen den Streifen zu fassen [22]
(Abb.11).
In der Folge suchte ich deshalb nach der Möglichkeit einer brillenlosen
Darbietung.Ich musste nicht weit gehen, denn der
Augenarzt Walter Rudof Hess (1881 ± 1973), der Zürcher Physiologieprofessor
und Nobelpreisträger wurde, hatte bereits
im Jahre 1912 sein direkt wirkendes Stereoskopbild patentieren
lassen [13].Hess ist uns bekannt für seine Koordimetrie
bei Augenmuskelparesen.Beim direkt wirkenden Stereroskopbild
handelt es sich um einen Raster von Planzylindern, wobei
unter jedem Planzylinder ein Bild für das rechte und ein Bild
für das linke Auge vorhanden ist (Abb.10).Dieses Verfahren
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.
Abb.10
Planzylinder nach W. R. Hess.
habe ich mit den Random dots von Julesz kombiniert.Der
Test dürfte Ihnen allen bekannt sein.Wir konnten damit bereits
vom 6.Lebensmonat an bei Säuglingen Stereopsis feststellen.
Abb.11
Lang.
Streifengläser nach Bagolini und Stereomodifikation nach
Ich möchte nun andere Stereotests zu sprechen kommen, die
ich bearbeitet habe.
Stereomodifikation der Bagolini-Streifengläser
Die nach oben verlaufenden Streifen können mit Divergenz auf
einer geringeren Strecke fusioniert werden und verlaufen dann
vom Fixierlicht weg nach hinten.
Ganz eindrücklich wirken diese Erscheinungen, wenn man damit
eine Straûenlampe oder gar den Vollmond betrachtet.
Dann kommt ein breiter Strich wie eine Straûe auf den Beob-

Goldmann-Gedächtnisvorlesung ± Historische und aktuelle Aspekte der Stereopsis Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218 287
achter zu, sodass man fast versucht ist, auf dieser Straûe auf
den Mond zu marschieren.Wir nennen diesen im Handel erhältlichen
Test den Stereobagolini nach Lang.Es ist ein Konturentest
der jedem Auge ein unterschiedliches Bild darbietet.
Scheibenstereopsis
Eine andere stereoskopische Möglichkeit habe ich rein zufällig
gefunden und nenne sie Scheibenstereopsis.Auf einer Sternkarte
sah ich einen Lichtstrich auf mich zukommen.Der Strich
stammte von einem punktförmigen Licht, das auf den feinen
zirkuläre Rillen, die durch die Rotation der Sternkarte entstanden
waren, zu einer Linie verzogen wurde.Die Untersuchung
zeigt, dass jedes Auge einen anderen Strich sieht, der ähnlich
wie beim Stereobagolini unter Konvergenz oder Divergenz fusioniert
werden kann.Übrigens kann man die gleiche Erscheinung
auf jeder Compact Disc sehen, wobei sie wegen der Spektralfarben
noch prächtiger imponiert (Abb.12 u. 13).
Abb.12
Abb.13
Der Vollmond betrachtet mit Stereomodifikation.
Scheibenstereopsis.
Ich glaubte, dies sei eine eigenständige und neue Beobachtung,
aber ich konnte in der Arbeit von Wheatstone [34] lesen, dass
er die gleiche Erscheinung an einer auf der Drehbank bearbeiteten
Metallplatte beobachtet hatte.
Neurophysiologie
Die Neurophysiologie des Binokularsehens hat in den letzten
Dezennien gewaltige Fortschritte gemacht.Im Jahre 1959 wiesen
Hubel und Wiesel [14] in Zellen der primären Sehrinde von
Katzen Aktionspotenziale nach, die bei Stimulation des rechten
und linken Auges separat oder gemeinsam auftraten.Damit
waren die monokularen und binokularen kortikalen Zellen
nachgewiesen.Barlow [2] u.Mitarb.entdeckten auf Stereopsis
ansprechende Neurone und es wurden immer mehr Zellen
nachgewiesen, welche reagieren, wenn die Stimuli mit einer
gewissen Disparität angeboten werden (Poggio [33]).
Leider hat die Kenntnis der binokularen Zellen in der Amblyopiebehandlung
zu einem Fehlschluss geführt.Es wurde postuliert,
dass man nicht eine konstante, sondern eine intermittierende
Okklusion durchführen müsse, um den binokularen Zellen
eine gewisse Funktion zu ermöglichen.Die intermittierende
Okklusion verschlechtert aber die Compliance der
Okklusionsbehandlung ganz erheblich, ohne den binokularen
Neuronen zu nützen.
Goldmann: Stereopsis und Strabismus
Zum Schluss möchte ich auf die Ansichten von Professor Hans
Goldmann zu sprechen kommen.An einem von ihm präsidierten
Strabismus-Symposium im Jahr 1965 in Li›ge hielt Goldmann
einen Vortrag über ¹Gedanken eines Nicht-Strabologen
zur Pathophysiologie des Optischen Raumsinnesª [8].Dabei
hat er, basierend auf informationstheoretischen Überlegungen,
über vier Mechanismen gesprochen: die Efferenzkopie,
die Reafferenz, die Feedbackmechanismen der Fixation und
der Fusion.Er sagte: ¹Wenn die Feedback-Mechanismen der Fixation
und der Fusion statistischen Gesetzen gehorchen, muss
es eine Statistik stereoptischer sehender Doppelaugen geben,
die vom Fehlen jeder Einstellbewegung beim Covertest bis
zur kleinen, deutlichen Einstellbewegungen reicht, verknüpft
mit verschieden gutem Stereosehen.Dies muss primär existieren,
und nicht als Restzustand nach Behandlung.ª
Nach dem Vortrag teilte ich Goldmann mit, dass ich 1960 an
der SOG-Tagung in Basel über 18 Patienten mit ¹unauffälligem
Schielwinkelª berichtet hätte, die sehr gut zu seinen Ausführungen
passen würden [23].Er hat dann auch in Klammer seinem
Skriptum hinzugefügt: ¹Dr.Lang scheint solche Fälle in
gröûerer Anzahl beobachtet zu haben.ª
Ich habe am Internationalen Strabismus-Symposium in Gieûen
1966 diese Schielform Mikrostrabismus genannt [24] und
konnte in Diskussionen über die Ursache des Mikrostrabismus
mich immer wieder auf die Erklärung von Goldmann berufen.
Ich muss allerdings gestehen, dass die informationstheoretischen
Überlegungen für mich anfänglich etwas schwer verständlich
waren.Erst im Laufe der Zeit haben mich meine klinischen
Beobachtungen vom Goldmannschen Vorschlag voll
überzeugt.Primärer Mikrostrabismus zeigt eine starke Dominanz
eines Auges.Er hat meist eine einseitige Amblyopie, ist
fast immer konvergent, manchmal mit einer vertikalen Komponente
und sehr selten divergent.Das dominierende Auge
wirkt etwa so wie das Skifahren mit steter Belastung eines
Beines: der andere Ski beginnt zu flattern.Der Visus und die
Fixation im dominierten Auge werden schlechter, die binokulare
Bindung wird gelockert und führt zu einer anfangs nur
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.

288
Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218
Lang J
diskreten, dann stärker ausgeprägten anomalen Netzhautkorrespondenz.Fast
alle Menschen haben ein führendes Auge,
aber nur bei wenigen Patienten ist die Dominanz so stark,
dass sie zum Mikrostrabismus führt.Unter 2304 mit Strabismus
convergens oder divergens fanden wir 704 Mikrostrabismen
[24].Wenn man bei 3±4% der Bevölkerung einen Strabismus
annimmt, so würde der Mikrostrabismus etwas mehr als
1 % ausmachen.
Bei erwachsenen Patienten sieht man häufiger eine Anisometropie.Ich
habe mehrfach beobachtet, dass zwischen dem 9.
und 16.Lebensjahr das führende Auge emmetrop oder gar
myop wurde, während das mikrotrope Auge hyperop blieb.
Ich musste auch meine frühere Theorie über die angeborene
Veranlagung zur anomalen Netzhautkorrespondenz revidieren
und präzisieren.Da ich immer wieder Fälle von Mikrostrabismus
und groûem Schielwinkel in der gleichen Familie gesehen
habe, glaubte ich an einen hereditären Faktor der anomalen
Korrespondenz.Ein primärer Mikrostrabismus kann durch
konvergent wirkende Faktoren, wie die konvergente Ruhelage,
Konvergenzexzess, Amblyopie und Hyperopie in einen groûen
Schielwinkel übergehen.Jetzt glaube ich, dass die starke Dominanz
eines Auges ein hereditärer Faktor ist, der zu Mikrostrabismus
und anomaler Netzhautkorrespondenz führt.
Aus der Dominanz eines Auges ergibt sich auch die logische
Behandlung.Nicht orthoptische Schulungen oder Prismen
sind beim Mikrostrabismus angezeigt, sondern eine Okklusion
um die Dominanz zu durchbrechen und auszugleichen.Nach
der Besserung von Fixation und Visus soll die totale Okklusion,
von einer alternierenden Ausschleichokklusion gefolgt sein bis
zur seitengleichen Lesefähigkeit.
Auch beim kongenitalen Schielsyndrom [24] kann man den
dritten Goldmannschen Mechanismus, die Fixation, zur Erklärung
heranziehen.Der wichtigste Befund dieses Syndroms ist
der Nystagmus vom Latenstyp.Die Fixation weicht langsam
in die nasale Retinahälfte ab und kehrt mit einer Sakkade in
die Foveola zurück.Es handelt sich um eine Fixationsstörung
mit Bevorzugung der nasalen Hemiretina.Dies kann sowohl
den Strabismus convergens und den Nystagmus latens erklären.
Leider hat auch beim frühkindlichen Schielsyndrom die
Kenntnis der binokularen Neurone zum voreiligen Schluss geführt,
man müsse die Schieloperation bereits in den ersten Lebensmonaten
durchführen, um die Augen gerade zu stellen.
Die Erfahrung zeigt, dass man selbst damit keine vollständige
Heilung erzielen kann.Nicht die Stellungsfehler der Augen
müssen die Ursache für das Nichtfunktionieren der binokularen
Neurone sein, es kann sich auch umgekehrt verhalten [24].
Eine Heilung des Strabismus convergens gelingt nur bei den
Normosensorikern und bei den Vollakkomodativen [26].Nach
Goldmann hat bei diesen Formen irgend eine Ursache die Stellung
beider Augen aus dem ¹Gravitationsfeldª seines Systems
IV, der Fusion, herausgeführt.
Beim Strabismus divergens intermittens kann die Stereopsis
zum Verständnis beitragen.Beim Blick in die Ferne wirken
vor allem die monokularen Kriterien und das dominierte
Auge kann ungestraft abweichen.Führt man den Treffversuch
durch, so wird sofort zur Orthotropie eingestellt, weil in der
Nähe die binokulare Stereopsis gebraucht wird.Das kann
auch die häufigen Rezidive nach der Operation erklären.
Liebe Kolleginnen und Kollegen, sehr verehrte Damen und
Herren, es hat mich gefreut über die Stereopsis und auch über
die wohl wenig bekannten Ausführungen von Hans Goldmann
zum Problem des Strabismus zu berichten.Dafür sei ihm ebenso
sehr gedankt wie für seine übrigen bahnbrechenden Arbeiten.
Literatur
1 Bagolini B.Tecnica per l©esame della visione binoculare senza introduzione
di elementi dissocianti ªTest del vetro striatoº.Boll
Ocul 1958; 37: 195±208.
2 Barlow HB, Blackemore C, Pettigrew JD.The neural mechanism of
binocular depth discrimination.J Physiol 1967; 193: 327 ±342.
3 Crone RA.The history of stereoscopy.Doc Ophthalmol 1992; 81:
1±6.
4 Da Vinci L.Trattato dell Pintura.Roy Soc Philos Tr 1838; 128:
371±394.
5 Duke-Elder S.System of Ophthalmology.Henry Kimpton, London
1958; Vol II, p 589.
6 Frisby JP.Sehen.Heinz Moos Verlag, München 1973.
7 Gibson JJ.Die Sinne und der Prozess der Wahrnehmung.Hans
Huber Verlag, Bern 1973.
8 Goldmann H.Gedanken eines Nicht-Strabologen zur Pathophysiologie
des optischen Raumsinnes.Doc Ophthalmol 1967; 23:
101±108.
9 Gregory R.Auge und Gehirn.Fischer Taschenbuch, Frankfurt
1972.
10 Haase HJ.Binokulare Korrektion.Willy Schrickel Verlag, Düsseldorf
1980.
11 Helmholtz H.Handbuch der Physiologischen Optik.Leopold Voss,
Leipzig 1867.
12 Hering E.Der Raumsinn und die Bewegungen der Augen.Aus:
Handbuch der Physiologie der Sinnesorgane, Erster Teil, Gesichtssinn.Verlag
FCW Vogel, Leipzig 1879; 343±602.
13 Hess WR.Direkt wirkende Stereoskopbilder.Zeitschrift f.wissenschaftliche
Photographie 1914; 14: 34±38.
14 Hubel DH, Wiesel TN.Laminar an columnar distribution of geniculo-cortical
fibers in macaque monkeys.J Comp Neurol 1972;
146: 421.
15 Jaeger W.Die Illustrationen von Peter Paul Rubens zum Lehrbuch
der Optik des Franciscus Aguilonius 1613.Verlag Brausdruck,
Heidelberg 1976.
16 Julesz B.Foundations of Cyclopena Perception.The University of
Chicago Press, Chicago and London 1971.
17 Koelbing HM.Renaissance der Augenheilkunde.Hans Huber,
Bern 1967; S.41.
18 Lang J.Der Treffversuch zur Prüfung des Stereosehens.Klin Monatsbl
Augenheilkd 1983; 182: 576±581.
19 Lang J.Ein neuer Stereotest.Klin Monatsbl Augenheilkd 1983;
182: 373±375.
20 Lang J.The Lang: A New Stereotest.J Pediatr Ophthalmol & Strabismus
1983; 20: 72 ±74.
21 Lang J, Lang T.Eye screening with the Lang Stereotest.Am Orthoptic
J 1988; 38: 48 ±50.
22 Lang J.Strabismus.Huber Verlag, Bern 1995; S.87.
23 Lang J.Über die Amblyopie ohne Schielen und bei unauffälligem
Schielwinkel.Ophthalmologica 1961; 141: 429±434.
24 Lang J.Mikrostrabismus.Büch Augenarzt Heft 62, zweite Auflage,
Enke Verlag Stuttgart 1982; 1±150.
25 Lang J.The Syndrome of congenital Strabismus.Wenner-Gren International
Strabismus Series; Advances in Strabismus Research:
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.

Goldmann-Gedächtnisvorlesung ± Historische und aktuelle Aspekte der Stereopsis Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218 289
Basic and Clinical Aspects, Portland Press Ltd., London 2000; (in
press).
26 Lang J.Welche Schielfälle können geheilt werden? Ophthalmologica
1968; 156: 190 ± 196.
27 Da Vinci L.Trattato della Pittura, zitiert nach Wheatstone.Roy
Soc Philos Tr 1838; 128: 371±394.
28 Müller J.Zur vergleichenden Physiologie des Gesichtssinnes.C.
Cnobloch, Leipzig 1826.
29 Panum PL.Über das Sehen mit zwei Augen.Schwerssche Buchhandlung,
Kiel 1858.
30 Petrig B.Nachweis der Stereopsis bei Kindern mittels stochastischer
Punktstereogramme und der zugehörigen evozierten Potentiale.Dissertation
ETH Nr 6685, Zürich 1980.
31 Petrig B, Julesz B, Lehman D, Lang J.Assessment of stereopsis in
infants and children, using dynamic random-dot pattern evoked
potentials.Doc Ophthalmol Proc Series, 31 Ed.G.Niemeyer and
Ch.Huber.Dr.W.Junk Publishers, The Hague 1982.
32 Pfaltz G.Ein verbesserter Stereoskopometer zur Prüfung des Tiefenschätzungsvermögens.Klin
Monatsbl Augenheilkd 1907; 45,
2: S 85.
33 Poggio GF.The analysis of Stereopsis.Ann Rev Neuroscience
1984; 7: 379±412.
34 von Noorden GK.A Reassessment of Infantile Esotropia.Am J
Ophthalmol 1988; 105: 1±10.
35 Wheatstone C.Contributions to the physiology of vision.Roy Soc
Philos Tr 1838; 128: 371±394.
36 Worth C.Das Schielen.Julius Springer Verlag, Berlin 1905.
Heruntergeladen von: Hauptbibliothek Universität Zürich. Urheberrechtlich geschützt.