P H Y S I O L O G I S C H E A S P E K T E D E S F L I M M E R - E L E K T R O R E T I N O G R A M M S :

K O M P O N E N T E N U N D F R E Q U E N Z C H A R A K T E R I S T I K

von

H. BORNSCHEIN

(Wien, (Ssterreieh)

Mit 3 Figuren

Die bedeutende Rolle, welche die Bestimmung der Flimmerfusions- frequenz (FFF) in der Psychophysik des visuellen Systems spielt, hat dazu geftihrt, dass in der Elektroretinographie schon frtihzeitig Flimmerlicht- reize verwendet wurden. W~ihrend aber zunfichst das lnteresse in erster Linie der FFF selbst galt und vor allem versucht wurde, die Bestimmung dieser Gr6sse zu objektivieren, ist die Flimmerelektroretinographie in den letzten Jahren noch aus anderen Grtinden aktuell geworden. Die Reizung mit verschiedenen Frequenzen ftihrt zu charakteristischen Potentialbil- dern, so dass versucht wurde, mit dieser Methode mehr tiber die dem ERG zugrundeliegenden Prozesse zu erfahren. Ein in methodischer Hinsicht sehr bedeutungsvoller Vorteil der Flimmerlichtreizung besteht darin, dass sie innerhalb relativ kurzer Zeit eine grosse Anzahl von Antworten und damit eine in statistischer Beziehung sehr repr~isentative Aussage vermit- telt. Alle diese Probleme stehen zur Diskussion. Hier sollen zun~ichst die bisherigen einschl/igigen Untersuchungen zusammenfassend dargestellt werden.

Das erste Flimmer-ERG wurde wahrscheinlich von Ki3HNE & STEINZR (1880) beim Frosch registriert, wobei die intermittierende Beleuchtung durch rhythmische Kompression des Gasschlauchs produzie, rt wurde, tiber welchen der als Lichtquelle bentitzte ARGANDsche Brenner gespeist wurde. Die Versuche, mit Hilfe des ERG bei Tieren die Fusionsfrequenz der Retina zu bestimmen, reichen ebenfalls weit zurtick (PIvER, 1911; DAY, 1915). Beim Menschen wurden die ersten Flimmer-ERG yon SACHS (1929) und von COOPER, CREED & GRANIT (1933) registriert. W~hrend der erstgenannte Autor ein tibereinstimmendes Verhalten von subjektiver und ERG-FFF angab, lagen in den Versuchen der letztgenannten Autoren die elektrophysiologisch ermittelten Werte tiefer als die subjektiven. Diese Diskrepanz hat in der Folgezeit verschiedene Untersucher beschfiftigt, wobei der technische Fortschritt der Elektroretinographie schon darin

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seinen Ausdruck land, dass die gemessenen ERG-FFF-Werte immer hiSher wurden und in neueren Untersuchungen teilweise bereits weir fiber den subjektiven Werten liegen. Die Fortschritte bestanden neben der Ver- wendung entsprechend intensiver Reize vor allem in der Entwicklung empfindlicherer Methoden zum Nachweis des ERG. Da eine Fusion von ERG-Wellen dann angenommen wird, wenn die einzelnen Reizantworten nicht mehr von zuf/illigen Schwankungen der Basislinie (Rauschpegel) unterschieden werden k6nnen, ffihrt jede Erh6hung des St6rpegelabstan- des zwangsl/iufig zu einer ErhOhung der gemessenen ERG-FFF-Werte (siehe Fig. 1).

Mit hohen Reizintensit/iten konnte erstmalig DODT (1951, 1954) im ERG FFF-Werte von 60-70/sec erreichen, die damit den h6chsten sub- jektiven Werten entsprachen. Mit Hilfe elektronischer Mittelung wiesen in jfingster Zeit RIGGS, JOHNSON • VIDALE (1962) ein ERG noch bei Flimmerfrequenzen von 90-110/sec nach, w~ihrend die gleichzeitig be- stimmte subjektive FFF bei 60-68/sec lag. Daraus ist zu schliessen, dass das periphere zeitliche Aufl6sungsverm6gen h6her ist als das zentrale. Es sei nebenbei erw/ihnt, dass bei verschiedenen Tierarten wesentlich h6here FFF-Werte im ERG gemessen wurden, so vor allem bei V6geln (Taube nach DODT & W1RTH, 1953: 140/sec) und S/iugern mit reiner Zapfenretina (Ziesel nach Door, 1962: 190/sec). Zur Frage tier ffir die FFF massgebenden Faktoren haben neuerdings vor allem Untersuchun- gen yon BR1NOLEV (1962) interessante Aspekte ergeben. Versuche mit kombinierter elektrischer und optischer Reizung des menschlichen Auges zeigten u.a., dass ein Flimmerlicht yon weir fiber der FFF liegender Fre- quenz (120/sec) mit der Grundfrequenz oder einer Harmonischen eines elektrischen Wechselstromreizes Schwebungen produzieren kann, die sich in rhythmischen Ver~inderungen des elektrischen Phosphens manife- stieren. BRrNDLEY schliesst aus diesem Verhalten, dass die Fusion weder durch die Rezeptoren noch durch die neuralen Elemente allein bestimmt wird, sondern dass beide Systeme eine Abschw~ichung h/)herer Frequen- zen verursachen.

Wenn man sich nun der Frage zuwendet, wie es fiberhaupt zur Fusion der ERG-Wellen kommt, so muss man sich zun/~chst mit den teilweise recht komplexen Mustern besch/iftigen, aus welchen das Flimmer-ERG bestehen kann (Fig. 1 und 2).

Seit den grundlegenden Untersuchungen von ADRIAN (1945) wird all- gemein angenommen, dass das menschliche ERG Komponenten enth/ilt, die im Sinne der Duplizit/~tslehre dem skotopischen bzw. dem photo- pischen System zugeschrieben werden k6nnen. Wenn sie dementsprechend

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see-1 . . . . set-1

;v 'vX =

6 60

12 70

24

80

90

100

110

120

20 msec ~ N 0.1mV

Fig. 1 Flimmer-ERG (Mensch) bei verschiedenen Reizfrequenzen (6--120/sec). Reizintensitiit 4,8 x 103 cd/m ~, Reizfelddurchmesser 36 ~ HeB-Dunkel-Verh~ltnis 1 : 1. Jede Aufnahme beginnt mit einer Hellphase (Ausschlag nach oben : Licht ein). Je 4 Aufnahmen super-

poniert.

8 7

set-1

6

11

21

40

60

Fig. 2

Schwingungsbilder des menschlichen Flimmer-ERG bei 5 verschiedenen Flimmer- frequenzen, Basisl/inge einer Periode entsprechend. Reizintensit~it 6 • 108 cd/m ~, Reizfelddurchmesser 36 ~ Hell-Dunkel-Verhgltnis 1 : 1. Superposition von je 6-30

Aufnahmen.

vielfach auch als St~ibchen- bzw. Z a p f e n - E R G bezeichnet werden, so ist dies cure grano salis zu verstehen. Wfihrend die Dualitfit des menschlichen Sehens zwar noch immer anerkannt wird, so ist eine starre Verkniipfung mit best immten Rezeptor typen heute nicht mehr so sicher, seit yon ge- wissen tierischen Netzhguten mit einheitlicher Rezeptorpopula t ion (Eich- h6rnchen, Gecko) sowohl skotopische als auch photopische Potentiale abgeleitet werden konnten. Da aber der strukturelle Ursprung des E R G

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(Rezeptoren bzw. neurale Elemente) noch immer nicht v611ig gekl~trt ist, haben diese Diskrepanzen vorl~tufig keine entscheidene Bedeutung. Im- merhin sollte daraus die Konsequenz gezogen werden, die sich manife- stierende Aktivitfit mit funktionellen statt mit strukturellen Begriffen zu definieren, so dass man besser von skotopischem und photopischem ERG spricht als von Stfibchen- und Zapfen-ERG (DODT, 1962).

Schon die ersten systematischen Untersuchungen des Flimmer-ERG fiihrten zu der Annahme, dass es sich dabei um Interferenzen wm Kom- ponenten handelt, die das Einzel-ERG bilden. So beobachtete DAY (1915), dass bei intermittierender Belichtung der Fischretina mit steigender Fre- quenz zuerst die c-Welle und dann die b-Welle verschwand, wobei die schliesslich erreichte Fusion auf eine Interferenz der negativen a-Welle und des positiven off-Effekts zurtickgeftihrt wurde. Ahnliche Beobach- tungen bei verschiedenen Tierarten veranlassten GRANIT (1935) zur Unterscheidung zweier Arten yon Netzhfiuten, die er als E- und I-Typ bezeichnete. Wghrend die I-Retina in der eben beschriebenen Weise reagierte und bei V/Sgeln und Amphibien am besten ausgepr~tgt war, reagierte der z.B. vonder Katze repr~isentierte E-Typ auf Flimmerreize mit einer einfachen Folge von b-Wellen. Wie aber schon von GRANIT vermutet wurde, handelt es sich bei den Netzhfiuten verschiedener Tier- arten meist um Mischtypen, wobei je nach den Reizbedingungen die eine oder die andere Reaktionsart dominiert. Ein charakteristisches Unter- scheidungsmerkmal beider Reaktionstypen liegt darin, dass eine I-Retina weit h6heren Flimmerfrequenzen zu folgen vermag als eine E-Retina. Im Flimmer-ERG des Menschen steigt daher die FFF als Funktion der Reizintensit~it nicht kontinuierlich an, sondern zeigt einen charakteri- stischen Knick, der eine Parallele zu der bekannten Unstetigkeit in der subjektiven FFF-Kurve darstellt (DODT, 1954). Die im unteren Intensi- t~itsbereich (vor dem Knick) nachweisbaren, relativ langsam verlaufenden Wellen werden als b-Wellen aufgefasst und dem skotopischen System zugeschrieben. Das mit h6heren Reizintensitfiten ausgel/Sste Flimmer- ERG hat hingegen schon deshalb zwangsl~iufig photopischen Charakter, da die in rascher Folge wiederholte intensive Belichtung Helladaptation und damit Reduktion bzw. Ausl/Sschung der langsamen skotopischen Komponente verursacht. Die unter diesen Bedingungen auftretenden ERG-Formen waren Gegenstand verschiedener Untersuchungen und sollen daher eingehend beschrieben werden.

Wie schon DODT (1951) in seiner ersten Untersuchung tiber das photo- pische Flimmer-ERG des Menschen feststellen konnte, verschwinden bei intensiven Reizen yon mehr als 20/sec Frequenz die b-Wellen aus dem

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ERG und das Potentialbild wird vonder negativen a-Welle und einer als off-Effekt angesprochenen positiven Schwankung beherrscht. Eine weitere Untersuchung yon BORNSCHEIN & SCHUBERT (1953) erg/inzte diesen Be- fund in einigen Punkten. Das mit Reizen yon hoher Intensit~t und niedri- ger Frequenz ausgel6ste ERG entspricht weitgehend einem Einzel-ERG bei Helladaptation und enth/ilt an Stelle der langsamen skotopischen b-Welle die raschere und kleinere photopische x-Welle. Mit zunehmender Reizfrequenz erscheint ein deutlicher positiver off-Effekt, der sich infolge der fortschreitenden Verkfirzung des Reizintervalls schliesslich mit der ebenfalls positiven x-Welle vereinigt. Die durch den nfichsten Reiz ausge- 16ste und unmittelbar anschliessende negative a-Welle wirkt als gegen- lfiufige Schwankung im Sinne einer Vergr/Ssserung der ERG-Amplitude. Bei weiterer Erh6hung der Reizfrequenz nimmt dagegen die Amplitude des ERG ab. Dass dies durch eine Anderung der Phasenlage zwischen positiven und negativen Komponenten verursacht wird, zeigt die Tat- sache, dass bei Ende eines Flimmerlichtreizes die letzte positive Schwan- kung gr6sser erscheint als die vorherigen Wellen, da die amplitudenredu- zierende Wirkung der n/ichsten fNligen a-Welle ausbleibt (DAY 1915; BORNSCHEIN 8r SCHUBERT, 1953; BEST ~r BOHNEN, 1957a).

Die besondere Bedeutung des positiven off-Effekts fiir das menschliche Flimmer-ERG ergab sich vor allem aus Untersuchungen von BEST & BOHNEN (1957a) sowie von HECK (1957). Die erstgenannten Autoren stellten fest, dass ein deutlicher positiver off-Effekt im menschlichen ERG nut unter photopischen Bedingungen (Helladaptation und hohe Reiz- intensitfit) nachweisbar ist, sich bei Verktirzung der Reizdauer vergr6ssert und zum positiven on-Effekt addiert. Eine Nachuntersuchung aus jfing- ster Zeit (HOWARTH, 1961) hat diese Ergebnisse best/itigt und gezeigt, dass die Summation von on- und off-Effekt bei einer Reizdauer von 12-20 msec maximal ist. Die besonders aufschlussreiche Analyse des mensch- lichen Flimmer-ERG durch HECK (1957) lieferte grunds/itzlich gleiche Ergebnisse. Dabei wurde die Interferenz der verschiedenen ERG-Wellen vor allem dutch ~nderung der Hell-Dunkel-Ratio des Flimmerlichts in eindrucksvoller Weise demonstriert. Die ftir hohe Intensit/iten charakter- istische unstetige _Anderung der Flimmer-ERG-Amplitude bei Zunahme der Flimmerfrequenz (siehe Fig. 3) kann demnach auf eine Interferenz verschiedener ERG-Phasen zurtickgefiihrt werden, wobei dieses Verhalten offensichtlich in keinem Zusammenhang mit dem subjektiven Hellig- keitseindruck steht: Das Flimmer-ERG zeigt unter diesen Reizbedin- gungen zwischen 30 und 40/sec seine h6chste Amplitude, wfihrend ein subjektives Helligkeitsmaximum (BRiOCKE-BARTLEY-Effekt) im Bereich

90

mV

0,2-

0,1- !

"C~ \ \ I \ I

" I N o, .d "Q),,.

I 51 I i I J [10 u i i 5101 sec "1

Fig. 3

Amplitude des Flimmer-ERG als Funktion der Reizfrequenz. Reizdaten wie bei Fig. 2. Dargestellt ist die Gesamtamplitude (Q) und die Amplitude der Grundschwingung (O).

Nach Ergebnissen yon BORNSCHEIN & LAHODA (1960).

von etwa 10/sec zu erwarten ist, wo jedoch die Amplitude des Flimmer- ERG gerade ein Minimum aufweist (HECK, 1957 ; BORNSCHEIN & LAHODA, 1960).

Das hier entworfene Bild ist insoferne unvollstfindig, als bisher noch nicht erwghnt wurde, dass der off-Effekt aus mindestens zwei Schwan- kungen besteht (BusT & BOHNEN, 1957a; HECK, 1957; HOWARTH, 1961) und dem positiven on-Effekt kleine Schwankungen tiberlagert sind (humps, wavelets; COBB & MORTON, 1952; BORNSCHE~N & GOODMAN, 1957; YON~NURA U. Mitarb., 1962); sie finden sich auch im Flimmer- ERG (HECK, 1957) und tragen dazu bei, das Potentialbild insbesonders bei niedrigen Frequenzen zu komplizieren (Fig. 1).

Dass das Flimmer-ERG trotz seines komplexen Charakters im allge- meinen mit dem Verhalten des Einzel-ERG in Einklang gebracht werden kann, wurde ausfiihrlich dargelegt. Es mtissen jedoch noch einige Erschei-

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nungen besprochen werden, die fiir das Flimmer-ERG spezifisch sind und deren Deutung einige Schwierigkeiten bereitet. Vor allem handelt es sich dabei um das Alternieren der Potentiale, wie es bei Verwendung inten- siver, grossflfichiger Reize auftreten kann. Zum ersten Mal wurde diese Erscheinung von GRANIT & THERMAN (1935) beschrieben: Bei intermit- tierender Reizung mit hoher Frequenz und Intensit~tt war jeder zweite Reiz unwirksam oder erzeugte nur eine verkleinerte b-Welle. Das Aktions- potential des N.opticus zeigte in den Versuchen ein ~ihnliches Verhalten. Die gleiche Erscheinung fand wenig sp~iter BARTLEY (1937) im ERG des Kaninchens. Er brachte sie mit Latenz/inderungen in Zusammenhang und legte sie einer Theorie zugrunde (BARTLEY, 1958), welche eine Desynchro- nisierung der Elemente bei zunehmender Reizfrequenz annimmt. BEST & BOHN~N (1957b) haben diesem Ph~inomen eine eingehende Studie ge- widmet und gezeigt, dass es im menschlichen ERG bei Frequenzen zwischen 40 und 60/sec auftritt und dass nicht nur die Amplitude, sondern auch der zeitliche Verlauf aufeinanderfolgender Schwankungen wechselt. Es wird angenommen, dass die mit dem relativen Refraktiirstadium ver- bundene Latenzzeitverl~ingerung jeden zweiten off-Effekt verz6gert, so dass er durch die vom folgenden Reiz ausgel6ste a-Welle st/irker beschnit- ten wird und nicht seine volle HOhe erreichen kann. Wie Fig. 1 und die aus einer Untersuchung von BORNSCHEIN 8~; LAHODA (1960) stammenden Kurvenbeispiele in Fig. 2 zeigen, kommen die Unterschiede im zeitlichen Verlauf alternierender Wellen bei photographischer Superposition der Flimmer-ERG besonders deutlich zum Ausdruck. Die Erscheinung kann bei automatischer Auswertung von Flimmer-ERG Schwierigkeiten in methodischer Hinsicht bereiten.

Eine weitere charakteristische Eigenschaft des Flimmer-ERG, die im Einzel-ERG keinen Ausdruck findet, ist die initiale Unterdrtickung der Flimmerwellen, wie sie bereits von CREED & GRANIT (1933) im Flimmer- ERG der Katze beobachtet worden ist und deren Adaptationsabhfingig- keit sp~ter von DODT & HECI((1954) bei der gleichen Tierart als "non- flickering-part" eingehend untersucht wurde: Auf den ersten Reiz einer Flimmerlichtserie antwortet die Retina mit einem typischen Einzel-ERG, w/ihrend die folgenden Reize nieht oder nur sehr schwach beantwortet werden. Nach einiger Zeit erreichen die Flimmerwellen dann eine kon- stante H6he, wobei das Amplitudenverhgltnis zwischen der ersten und den sp~teren Antworten (nach Oberwindung der initial st/irkeren Sup- pression) nur vonder Frequenz, nicht aber von der Intensit~it der Reize abhfingt, soferne letztere das skotopische Bereich nicht tiberschreitet (ARDEN, GRANIT & PONTE, 1960); dabei konnte aus dem Verhalten ge-

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schlossen werden, dass die skotopische Komponente bei der Katze einen exponentialen Erholungsverlauf mit einer Zeitkonstante von etwa 0,3 sec aufweist.

ADRIAN (1945) beobachtete den "non-flickering-part" auch im mensch- lichen Flimmer-ERG. Die Suppression betraf vor allem die skotopische Komponente des ERG und war stets bei der Antwort auf den zweiten Reiz am st~irksten ausgeprfigt. Die Erscheinung ist daher auch bei Ver- wendung yon Doppelreizen anstatt yon Flimmerlicht nachzuweisen. Diesbeziigliche Untersuchungen wurden yon WAGMAN U. Mitarb. (1954), MAHNEKE (1957), BURIAN & SPIVEY (1959), SVERAK • PEREGRIN (1960) sowie FRAN(]O!S & DE RoucI,: (1962) durchgeftihrt und ergaben u.a., dass bei Helladaptation die Reduktion der zweiten Antwort geringer, d.h. der Erholungsverlauf rascher ist. Doppel- und Flimmerlichtreizung wurden daher auch verwendet, um den Einfluss verschiedener Stoffwechselfak- toren auf die Restitutionskinetik der ERG-Wellen zu untersuchen (SICKEI,, 1961), worauf hier nicht im einzelnen eingegangen werden kann. Es sei lediglich erw/ihnt, dass das ERG bei IscMmie umso rascher verschwindet, je h/Sher die Reizfrequenz bzw. je ktirzer das Reizintervall ist (HoRsxEN & WINKELMAN, 1956; BORNSCHEIN, 1959); dabei sind auch Adaptations- zustand und Reizintensit~t yon wesentlichem Einfluss (B6cK, BORN- SCrlEIN & HOMM~R, 1963). Das differenzierte Verhalten des Doppelreiz- und Flimmer-ERG bei Stoffwechselblockade ist jedenfalls auch fiir die klinische Elektroretinographie nicht ohne Interesse.

Bei den am h~ufigsten verwendeten Flimmerlichtreizen handelt es sich um Rechteckreize mit einem Hell-Dunkel-Verhfiltnis yon 1 : 1. In diesem Fall sowie bei jeder Reizung mit konstantem Hell-Dunkel-Verhfiltnis ist die auf das Auge einwirkende integrale Beleuchtungsst/irke "con der Flim- merfrequenz unabhfingig. Haben dagegen die Hellphasen eine konstante, meist sehr kurze Dauer, wie dies bei Elektronenblitzen der Fall ist, so stehen on- und off-Effekte zu einander in konstanter zeitlicher Beziehung, wfihrend die integrale Beleuchtungsst/irke mit der Reizfrequenz :zunimmt. Wird die Reizung mit sinusf/Srmig moduliertem Licht durchgefiihrt, so bleibt die integrale Beleuchtungsst~irke gleich, w~hrend die relative Reiz- stfirke durch ~nderung der Modulationstiefe variiert werden kann.

Sinusf/3rmig moduliertes Licht wurde erstmalig yon DE LANGE (1958) in psychophysischen Studien und wenig spgter von VAN DEW TWEEL U. Mitarb. (1958) in elektrophysiologischen Untersuchungen verwendet, um die Ubertragungseigenschaften des visuellen Systems zu priJfen. Ffir das ERG der Katze ergab sich unter Reizbedingungen, bei welchen nicht- lineare Verzerrungen nur gering waren, eine gute l~bereinstimmung zwi-

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schen den auf pl6tzliche Belichtungs~inderungen erfolgenden Antworten und jenen, die auf Grund der ermittelten Frequenzcharakteristik theore- tisch abgeleitet wurden (VAN DER TWZEL & VISSER, 1960). Eine Unter- suchung des menschlichen ERG mit sinusf6rmig moduliertem Licht lieferte/ihnliche Ergebnisse (VAN I~ER TWEEL, 1961). Die mit steigender Reizfrequenz zunehmende Phasendifferenz zwischen Reiz und Antwort nahm dabei enorme Werte an (mehr als 720~ was mit der Kombination eines langsamen und eines schnellen Prozesses in Zusammenhang ge- bracht wurde.

Sinusf6rmig moduliertes Licht wurde auch von GOURAS ~r GUNKEL (1962) beniitzt, um die Frequenzcharakteristik der skotopischen und photopischen Komponenten des ERG zu bestimmen. Die von den St~b- chen beherrschte Netzhaut der Ratte antwortete auf Reize von 0,05- 25 Hz, mit gr6sster Amplitude auf 2-4 Hz. Bei der reinen Zapfennetzhaut des Grauh6rnchens ergab sich das entsprechende Bereich hingegen mit 1-100 Hz und das Maximum mit 9-10 Hz. Die mit moduliertem Licht nachgewiesene enorme Abschwfichung der photopischen Komponente bei Reizung mit niederen Frequenzen stellt einen interessanten Befund dar, der mit Rechteckreizen nicht erhalten werden kann. Bei sinusf6rmiger Modulation des Lichts findert sich mit der Frequenz auch die Steilheit der Beleuchtungs~nderungen. Dies abet ist ftir ein System, das nicht auf die ~nderung selbst, sondern auf ihren Differentialquotienten nach der Zeit antwortet, yon entscheidender Bedeutung. Dass ein solches Verhalten yon der photopischen ERG-Komponente zu erwarten ist, haben Unter- suchungen gezeigt, die mit Einzelreizen variabler Steilheit bei der reinen Zapfenretina einer verwandten H6rnchenart (Ziesel) durchgeftihrt wurden (BORNSCHEIN, 1961); ebenso wird die Amplitude der photopischen Kom- ponente des menschlichen Einzel-ERG durch die Reizanstiegssteilheit stark beeinflusst, wfihrend dies bei der skotopischen Komponente nicht der Fall ist (BORNSCHEIN t~: GUNKEL, 1956; BORNSCHEIN, 1962). GOURAS tfr GUNKEL (1962) weisen darauf lain, dass mit sinusf6rmig modulierten Lichtreizen niedriger Frequenz die photopische Komponente einer ge- mischten Netzhaut unterdrfickt und damit die skotopische Komponente isoliert werden k/Snnte, ~hnlich wie mit Flimmerreizen hoher Frequenz eine Isolierung der photopischen Komponente m6glich ist (DODT, 1951).

Wie bereits in der Einleitung kurz erw/ihnt wurde, erm6glicht die Flim- merlichtreizung die Registrierung einer grossen Zahl yon Antworten innerhalb relativ kurzer Zeit. Durch eine entsprechende automatische Verarbeitung dieses Informationsmaterials kann eine hohe Messgenauig- keit erzielt werden. Eine technisch relativ einfache M6glichkeit besteht in

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der Verwendung eines selektiven Verst~irkers (Resonanzverst~irker), der nur die jeweils eingestellte Frequenz passieren l~isst und auf diese Weise den St/Srpegelabstand betr~ichtlich vergr6ssert (GRANIT & WIRTH, 1953; HENKES, VAN DER TWEEL & VAN DER GON, 1956). Bei elektronischer Integration der selektiv verstfirkten Potentiale tiber bestimmte Zeitab- schnitte (z.B. 10 sec) gehen alle Antworten in die Auswertung ein (HENKES & VAN BALEN, 1962). Ist das Flimmer-ERG annfihernd sinusf6rmig, so erMlt man bei Abstimmung des Verstfirkers auf die Flimmerfrequenz eine Spannung, die der Gesamtamplitude des ERG proportional ist. Bei Auftreten stfirkerer nichtlinearer Verzerrungen im ERG liefert dagegen die Amplitude der Grundfrequenz keine ausreichende Information tiber die tats/ichliche H6he des ERG, so dass eine zus~itzliche Bestimmung der h6heren Harmonischen notwendig i st. Wie BORNSCh'EIN & LAI-IODA (1960) mittels harmonischer Analyse des Flimmer-ERG zeigen konnten, sind an den komplexen Potentialbitdern, wie sie durch intensives Flimmerlicht im Bereich um 10/sec produziert werden, die zweite und dritte Harmo- nische wesentlich st~irker beteiligt als die Grundfrequenz (Fig. 3). Bei Erh6hung der Reizintensitfit kommt es dabei h/iufig zu einer paradoxen Abnahme der Grundschwingung, w~hrend die Gesamtamplitude des ERG zunimmt. Eine Resonanzverstfirkung mit automatischer Registrie- rung der Grundfrequenz erscheint daher nur bei Verwendung hoher Reizfrequenzen oder schwacher Reizintensit~tten angezeigt. Andererseits besteht die M/~glichkeit, durch getrennte Registrierung der h/Sheren Har- monischen eine mathematisch exakte Definition des Schwingungsbildes zu erhalten, deren praktischer informativer Wert noch zu prfifen ist. In diesem Zusammenhang sei erwfihnt, dass charakteristische Ver~mderun- gen auch im Einzel-ERG auftreten, wenn bei der Verstfirkung bestimmte Frequenzbereiche unterdriickt werden (BEST & REUXER, 1962).

Die erw~ihnten Naehteile der Resonanzverst~trkung bei der automa- tischen Mittelwertsbildung yon Flimmer-ERG k/Snnen bei anderen Me- thoden vermieden werden. Von RIGGS, CAVONIUS & JOHNSON (1961) wird ein Verfahren angegeben, bei welchem die verst/irkten Flimmerpotentiale auf photographischem Film eine additive Schw~irzung verursachen, die densitometrisch ausgewertet wird. Wesentlich gr/Ssser ist der technische Aufwand, wenn die Potentiale auf Magnetband aufgenommen und mit einem Analogrechner gemittelt werden (BARLOW, 1960; ARMINGTON U. Mitarb., 1961a). Die elektronischen Rechenwerke zur Verarbeitung elektrophysiologischer Antworten sind in einer stfindigen Entwicklung begriffen, wobei eine fortlaufende Kontrolle der jeweiligen Durchschnitts- kurve mit Digitalrechnern angestrebt wird, um die Aufnahme bei Erreichen

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der entsprechenden Vertrauensgrenzen abbrechen zu k/Snnen (CLARK U. Mitarb., 1961). Auf diese Weise w~re es m6glich, die Aufnahmedauer auf ein Minimum zu reduzieren, /~hnlich wie in der allgemeinen mathema- tischen Statistik die Einffihrung der Sequentialtestverfahren einen enor- men arbeits6konomischen Fortschritt bedeutete. Der praktische Wert der Elektronenrechner fiir die Auswertung des Flimmer-ERG wurde jeden- falls bereits demonstriert (ARMINGTON U. Mitarb., 1961a, b; JACOBSON, STEPHENS • SUZUKI, 1962).

Die vorliegende Obersicht umfasst keineswegs alle physiologischen Aspekte des Flimmer-ERG, zu welchen vor allem noch die Probleme der Spektralsensitivit~tt z/~hlen. Der komplexe Charakter des ERG wird be- sonders im Flimmer-ERG offenbar. Die Frage der zugrundeliegenden skotopischen und photopischen Komponenten ist dabei insofern von Bedeutung, als der zeitliche Verlauf dieser Komponenten nicht nur ftir die Frequenzcharakteristik des Flimmer-ERG, sondern auch ffir das zeit- liche Aufl6sungsverm6gen des visuellen Systems entscheidend ist.

Zusammenfassung

Verschiedene physiologische Aspekte des menschlichen Flimmer-ERG werden zusammenfassend referiert. Mit verbesserter Registriertechnik k6nnen retinale Flimmerpotentiale noch bei Frequenzen festgestellt wet- den, die fiber der subjektiven Flimmerverschmelzungsfrequenz liegen. Ebenso wie das Einzel-ERG enth~ilt auch das Flimmer-ERG skotopisehe und photopische Komponenten, die je nach den Reizbedingungen domi- nieren k6nnen. Dutch (Sberlagerung der on- und off-Effekte kann das Flimmer-ERG komplexe Formen annehmen. Besonderheiten des Flim- mer-ERG sind das Auftreten von alternierenden Wellen und die initiale Potentialunterdrfickung bei Darbietung einer Serie yon Lichtreizen. Neben Flimmerlicht mit konstanter Blitzdauer bzw. konstantem Hell- Dunkel-Verhfiltnis wird auch sinusf6rmig moduliertes Licht als Reiz verwendet. Die Frequenzeharakteristik der Potentialkomponenten und die Probleme der selektiven Verst/~rkung werden besprochen. Das Flim- mer-ERG liefert innerhalb kurzer Zeit zahlreiche Reizantworten und ist daher in besonderem Masse ffir eine Verarbeitung mit elektronischen Rechenwerken geeignet.

R&um~

Plusieurs aspects physiologiques de I'ERG humain avec du papillote- ment ont 6t6 6tudi6s de fagon eomprim6e. I1 est possible de d6montrer

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qu'avec une technique d'enregistrement am61ior6e les potentiels r&iniens peuvent se pr6senter avec des fr6quences bien au-dessus du point de fusion subjectif. I1 a 6t6 montr6 que l'image complexe du ERG de papillote- ment est le r6sultat d'une interfdrence entre des components scotopi- ques et photopiques. Sous des conditions photopiques l'effet-off contribue essentiellement ~t l'image. Quelques effets sp6cifiques pour I 'ERG de papillotement ont 6t6 discutds qui ne peuvent pas &re rdv616s en 6tudiant les 6clairs simples (ondes alternatives, la suppression initiale des endes de papillotement). Attention sp6ciale a 6t6 accord& ~t la lumi&e rnodul6e sinusoidalement qui a 6t6 employde dans des 6tudes r6centes pour l'isola- tion des components rdtiniens. Les caract6ristiques de fr6quence des components de I 'ERG de papillotement sont trait6es ainsique l'amplifi- cation s61ective du mame ERG. A la fin de l'article sont nommds les ddveloppements les plus rdcents du moyennage 61ectronique des r6ponses rdtiniennes d6faites de leurs caract6ristiques.

Summary

Several physiological aspects of the human flicker ERG have so far been studied in some detail. With improved recording technique retinal flicker potentials can be demonstrated to occur with frequencies well above the subjective fusion point. The complex pattern of flicker ERG is shown to result from interference between scotopic and photopic com- ponents. Under photopic conditions the off-effect contributes essentially to the pattern. Some effects specific for flicker ERG are discussed which cannot be revealed by a study of single flashes (alternating waves, initial suppression of flicker waves). Special attention is given to sinusoidally modulated light used in recent studies for the isolation of retinal compo- nents. The frequency characteristics of the flicker components have also been treated as well as the technique of selective amplification of the flicker ERG. At the end of the review reference is made to most recent developments in electronic averaging techniques of retinal responses irrespective of their characteristics.

L I T E R A T U R

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Physiologisches Institut der Universit/it.

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