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80 Forschung auf höchstem Niveau | Forschergruppe Opto-neurologische Rehabilitation für AMD-Patienten INDUSTRIENAHE FORSCHERGRUPPEN Erforschung der opto-neurologischen Rehabilitation für AMD-Patienten (ONERA) Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) führt zu einem kompletten Funktionsverlust der zentralen Netzhaut. Genau an der Stelle des schärfsten Sehens sehen die etwa 4,5 Millionen AMD-Patienten in Deutschland nichts mehr. Eine Therapie gibt es bisher nicht. Die Forschergruppe ONERA entwickelte den Prototyp einer Spezialbrille, bei der die nicht mehr sichtbare Bildinformation auf eine noch funktionierende Stelle der Netzhaut projiziert wird. AMD-Patienten können so wieder sehen. Die Forschergruppe Erforschung der opto-neurologischen Rehabilitation für AMD-Patienten, von 2012 bis 2015 aktiv, kombinierte die hoch innovativen Forschungsfelder Neurowissenschaft und Optik. Das Team setzte sich aus Wissenschaftlern des Instituts für Biomedizinische Technik und Informatik unter der Leitung von Prof. Jens Haueisen und des Fachgebiets Technische Optik unter der Leitung von Prof. Stefan Sinzinger zusammen. Die Verknüpfung der zwei Wissenschaftsdisziplinen machte es erstmals möglich, eine Rehabilitationsmöglichkeit für die nicht heilbare Augenerkrankung altersbedingte Makuladegeneration zu entwickeln. „Wir haben eine Spezialbrille entwickelt, mit der AMD-Patienten wieder sehen können.“ Drei Jahre lang arbeitete die Forschergruppe interdisziplinär an der Entwicklung einer alltagstauglichen Brille für AMD-Patienten. Dazu kombinierten die Wissenschaftler neueste neurowissenschaftliche Untersuchungen mit technischen Erfordernissen. Durch die Analyse der Plastizitätsprozesse im Gehirn machten sie funktionelle Änderungen des Sehprozesses der Netzhaut auf kortikaler Ebene, also im Gehirn, sichtbar. So konnten sie Rückschlüsse für eine optimale Rehabilitationsstrategie ziehen, die wiederum Einfluss auf das Design des optischen Systems hatte. Die Spezialisten für biomedizinische Technik um Prof. Jens Haueisen analysierten zunächst die physiologisch-kognitiven Auswirkungen auf das visuelle System, um daraus verschiedene optische Prinzipien abzuleiten. In Probandenstudien simulierten sie mit Hilfe spezieller, eigens entwickelter Kontaktlinsen eine AMD-Erkrankung an gesunden Menschen. So wurde es weltweit erstmalig möglich, gesunden Probanden den Seheindruck von AMD-Patienten zu vermitteln, und daraus das Prinzip einer Brille abzuleiten, die Erkrankten das Sehen wieder besser ermöglicht. Um diese Forschungsarbeiten durchführen zu können, entwickelten die Wissenschaftler eine neuartige Haube zur Messung der Hirnströme. Mit diesem Okzipitalhaubensystem können Hirnströme in Echtzeit und fast beliebig oft gemessen werden. Die Optik-Experten um Prof. Stefan Sinzinger erarbeiteten freiform- und arrayoptische Systeme, um das Bildfeld umlenken zu können. Damit werden Bildinformationen, die vom erkrankten Auge an der Stelle des schärfsten Sehens nicht mehr „gesehen“ werden, auf gesunde Teile der Netzhaut projiziert. Um die zu entwickelnden Systeme optimal an den jeweiligen Patienten anzupassen, beachteten die Wissenschaftler besonders deren optisches Design und Layout. Nach ausführlichen Designstudien und Simulationen identifizierten sie hochintegrierte Teleskopsysteme auf der Basis von Mikrolinsenarrays als besonders geeignet, da diese sehr leicht sind und sich platzsparend in Brillengestelle integrieren lassen. Anschließend stellten sie mit Hilfe ultrapräzisionsgefertigter und lithographischer Optiken einen Brillenprototyp her, um schließlich, mit Blick auf eine künftige Massenfertigung, effektive Replikationstechnologien zu untersuchen. Für die Qualität des optischen Systems ist dessen präzise, mikrometergenaue Justierung von größter Bedeutung. Die Erfahrungen der Forschergruppe auf diesem Gebiet führten zu einem zusätzlichen, neuen Forschungsfeld, in dem derzeit zahlreiche innovative Methoden zur hochpräzisen Justierung mehrerer Schichten mikrooptischer Komponenten untersucht werden.


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