Auswirkungen visueller Umgebungsbedingungen auf motorisches Anpassungslernen. Forschungsdaten eines Experiments zur Sakkadenadaptation.

Die Genauigkeit zielgerichteter motorischer Bewegungen kann durch physiologische Prozesse, wie z.B. Wachstum und Alter, aber auch durch krankhafte Veränderungen beeinträchtigt werden. Das menschliche ZNS ist in der Lage, diese Fehlfunktionen zu kompensieren, indem die Größe und Richtung der Bewegung angepasst wird. Diese Adaptationsvorgänge treffen auch für Augenbewegungen zu.
Das Phänomen der Adaptation kann auch experimentell am gesunden Menschen erzeugt werden, indem Blickziele während der Augenbewegung – damit nicht wahrnehmbar – versetzt werden (sog. Sakkaden-Adaptationsparadigma nach McLaughlin, 1967). Nach sehr kurzer Zeit passt das visuelle System die Amplitude des Blicksprungs (Sakkade) auf den versetzten Stimulus an. Zahlreiche Studien geben Hinweise darauf, dass die Adaptationsleistung (Gain) nach Beendigung eines Experiments nicht sofort wieder verschwindet, sondern zumindest teilweise gespeichert wird. Die visuellen Umgebungsbedingungen sowie die okulomotorische Aktivität nach dem Adaptationsexperiment scheinen dabei die Konsolidierung des Gelernten zu beeinflussen.
Vor diesem Hintergrund wurde in dieser Untersuchung der Frage nachgegangen, inwiefern eine Sichtdeprivation verglichen mit einem natürlichen Seheindruck die Konsolidierung der Sakkadenadaptation beeinflusst. Die Probanden wurden hierzu entweder tagsüber mittels Ganzfeldstimulation als künstliche Form oder mittels Schlaf als natürliche Form der Sichtdeprivation von visuellen Reizen abgeschirmt. Im Experiment, das tagsüber stattfand, wurde nach einer Baseline in zwei Einheiten eine Sakkadenamplitude adaptiert mit einer Extinktionseinheit zwischen den Adaptationsblöcken. Dieselbe Versuchsanordnung ohne vorherige Baseline wurde nach zweistündiger Ganzfeldstimulation bzw. derselben Zeit normal sehend wiederholt. Nach vier Wochen wurden die Probanden in der jeweils anderen Kondition mit Adaptation in die jeweils andere Richtung getestet (cross-over-Design). Im Schlafexperiment schliefen die Probanden eine Nacht zwischen den Versuchsteilen bei ansonsten analoger Versuchsanordnung.
Die Ergebnisse zeigen eine kurzfristige bessere Reproduzierbarkeit der Adaptationsleistung nach normalem Sehen im Vergleich zu den Bedingungen mit Sichtdeprivation. Doch dieser Vorteil scheint nur von kurzer Dauer: Nach einem weiteren Extinktionsblock konnten die sichtdeprivierten Gruppen ihren Gain verbessern, während sich in der Sehend-Gruppe die Adaptation verschlechterte. Nach vier Wochen konnte noch eine teilweise Speicherung des adaptierten Gains bei den Probanden mit Sichtdeprivation nachgewiesen werden. Der weiterhin reduzierte Gain beschränkte sich jedoch zu diesem Zeitpunkt nicht mehr nur auf die adaptierte Seite, sondern war auch auf der Gegenseite erkennbar.
Das Ergebnis einer langfristig verbesserten Speicherung von Sakkadenadaptation bei jedoch kurzzeitiger Störung des adaptierten Gains scheint zunächst paradox und wirft die Frage nach den genauen Mechanismen dieses Phänomens auf. Die Ergebnisse zeigen, dass der visuelle Referenzrahmen in der Zeit nach Adaptation eine wesentliche Rolle spielt. Während des normalen Sehens in einer natürlichen Umgebung ist die visuelle Referenz stabil und interferiert nicht mit der adaptationsinduzierten räumlichen Neukodierung reflexiver Sakkaden bei erneuter Adaptation. Im Schlaf oder bei Ganzfeldstimulation fehlt jedoch dieser visuelle Referenzrahmen, es muss also verstärkt auf Mechanismen der internen Rückkopplung zurückgegriffen werden. Diese könnten mit erneuter Adaptation nach Sichtdeprivation interferieren und somit die Verbesserung eines langfristigen Lerneffektes durch Ganzfeldstimulation oder Schlaf vorübergehend maskieren.