"Sehmaschine" eröffnet neue Sicht

In zehnjähriger Forschungsarbeit schuf Elizabeth Goldring, die am Center for Advanced Visual Studies des MIT arbeitet, die etwa schuhschachtelgroße “Sehmaschine”, die Betroffenen mit Hilfe von Leuchtdioden farbige Bilder und Texte direkt auf die Netzhaut von einem Auge projiziert. Bisherige Sehhilfen übertragen Bilder auf unattraktive, klobige Videobrillen oder Leinwände. Goldrings Gerät hingegen kann leicht transportiert werden und lässt sich an jeden Computer anschließen.

Die Wissenschaftlerin entwickelte den ersten schwarzweißen Prototyp, nachdem sie selbst vor zwanzig Jahren begann, ihr Augenlicht durch eine Begleiterkrankung der Zuckerkrankheit zu verlieren. In ihrer Netzhaut kam es zu einer unkontrollierten Wucherung der Blutgefäße, was zu Blutungen und quasi der Abdunklung der Netzhaut führte. Der Schicksalsschlag, der andere entmutigt und das Ende ihrer Karriere bedeutet hätte, spornte Goldring eher an.

Zum Schlüsselerlebnis wurde eine Untersuchung bei einem Augenspezialisten am Schepens Eye Institute an der Harvard University. Dort ließ sie mit Hilfe eines Scanning Laser Ophthalmoskopes (SLO) testen, ob nicht ein Teil ihrer Netzhäute doch noch intakt ist. Wenn es noch genügend funktionstüchtige Rezeptor- und Nervenzellen gibt, können die projizierten Bilder wahrgenommen werden, und ein chirurgischer Eingriff zur Verbesserung der Sehfähigkeit hätte einige Aussicht auf Erfolg.

In Deutschland gilt als blind, wer eine Sehfähigkeit von zwei Prozent oder weniger hat, die sich auch mit keiner Brille mehr verbessern lässt. Zwei Prozent bedeutet, dass man höchstens noch zwischen hell und dunkel unterscheiden kann. Zudem ist dann meist auch das Gesichtsfeld massiv eingeschränkt, und man sieht nur das, was direkt vor einem ist, als steckte man in einer Röhre. In den USA gilt man als „legally blind“, wenn man erst in sechs Metern Entfernung sehen kann, was tadellos sehende Menschen schon aus 60 Metern erkennen. Das entspricht auf der Sehtesttafel der obersten Buchstabenreihe.

Tatsächlich sah Goldring die Bilder, die das SLO in ihre Augen schickte. Weil sie die Strichzeichnung einer Schildkröte aber nur mäßig aufregend fand, bat sie darum, stattdessen das Wort „Sonne“ sehen zu können. Als auch das klappte, empfand Goldring, die als Dichterin bereits drei Gedichtbände veröffentlicht, aber seit Monaten kein geschriebenes Wort mehr gesehen hatte, ein unglaubliches Glücksgefühl. Sie begann, mit dem SLO zu experimentieren und entwickelte eine Art visuelle Sprache mit kurzen Worten, die Symbole zum leichteren Verständnis des Wortes enthielten.

Da ein SLO aber ein ziemlich großer Kasten ist und etwa 100.000 Dollar kostet, kommt er für den persönlichen Gebraucht nicht infrage. Deshalb entwickelte die Wissenschaftlerin, die sich nach dem positiven SLO-Ergebnis operieren ließ und einen kleinen Teil ihrer Sehfähigkeit wiedererlangte, gemeinsam mit ihren Augenärzten und Studenten vom MIT ein handlicheres und sehr viel preiswerteres Gerät. „Es wird sehr viel auf dem Gebiet von Sehhilfen geforscht, aber ehrlich gesagt ist davon wenig brauchbar“, berichtet Goldring von ihren Erfahrungen. „Da ich selbst betroffen bin, konnte ich meine Entwicklung selbst testen.“

Bei ihrem Gerät handelt es sich nicht um ein tragbares Modell wie einen Visor, mit dessen Hilfe Geordi La Forge, der blinde Chefingenieur des Raumschiffs Enterprise, seinen Dienst sehend verrichten konnte. Der Prototyp der Sehmaschine ist ein Tischgerät und schlägt mit knapp 3.000 Euro zu Buche. Die massive Kosteneinsparung um den Faktor 30 erreichte sie, indem sie den teuren diagnostischen Teil des SLO wegließ und günstige Leuchtdioden statt des Lasers einsetzte. Ebenso wie ihr Vorbild ist die Sehmaschine nur mit einem Auge benutzbar.

Die Sehmaschine besteht im Wesentlichen aus einem Projektor, der an einen Computer angeschlossen ist. Der Computer schickt die Bilder mit einer Auflösung von 640 mal 480 Pixel in einen Flüssigkristallbildschirm (LCD) im Projektor, dem ein LED als Lichtquelle dient. Das Licht wird zum Filtern von Streulicht durch ein Kollimator-Linsensystem geleitet. Dann passiert es den LCD, wird von einem weiteren Linsensystem fokussiert und bildet schließlich das Bild auf der Retina ab.

In einer Pilotstudie testeten zehn Versuchspersonen mit verschiedenen Graden der Sehbehinderung die neue Sehmaschine. Die Probanden litten an diabetesbedingter Retinopathie (eine krankhafte Wucherung der Netzhautgefäße, die zu Blutungen führen kann), Makuladegeneration (Absterben der Netzhautzellen) oder einem eingeschränkten Gesichtsfeld und konnten bestenfalls die dritte Reihe auf der Sehtesttafel erkennen. In den meisten Fällen waren sie sogar faktisch blind, kamen also nicht über das große „E“ in der ersten Reihe der Sehtesttafel hinaus. Goldring zeigte den Probanden zehn Beispiele der von ihr entwickelten visuellen Sprache. Sechs von ihnen erkannten alle Wörter korrekt – eine Frau machte sogar den Vorschlag, die visuelle Sprache auch für Kochrezepte zu verwenden.

Die Auflösung der Bilder für die gehandicapten Menschen würden gesunde Menschen als zu pixelig empfinden. „Für uns ist es aber völlig ausreichend, mehr würde gar nicht helfen“, so Goldring. Eine niedrige Auslösung bedeutet aber auch, dass zum Beispiel Texte auf die wichtigsten Informationen beschränkt sein müssen. Ganze Zeitungen würde man damit also nicht lesen können, möglicherweise aber Kurznachrichten, wie sie im TV-Teletext verwendet werden. „Mir als Dichterin kommt ein solches ökonomisches Arbeiten entgegen, bei Gedichten muss ich auch alles möglichst kurz und prägnant ausdrücken.“

Nach dem ersten Schwarzweiß-Prototyp entwickelten Goldring und ihre Mitarbeiter eine farbige Version der Sehmaschine, die noch in weiteren klinischen Tests mit einer größeren Probandenzahl auf Herz und Nieren geprüft werden soll.

Goldrings Gerät simuliert sogar virtuelle Realitäten, was verschiedene Anwendungen ermöglicht. Man kann sich zum Beispiel mit Umgebungen vertraut machen, in denen man nie zuvor gewesen ist, indem man mit Hilfe eines Joystick in diesen simulierten Umgebungen navigiert. Die Wissenschaftlerin besuchte so virtuell ein ihr unbekanntes Institut auf dem MIT-Campus und ging anschließend in das reale Institut. „Das klappte überraschend gut, ich konnte mich wirklich zurechtfinden. Mit dem Joystick kann ich sogar näher ranzoomen, wenn das nötig ist.“ Es sei eines der größten Schwierigkeiten für Blinde, sich in unbekanntem Terrain zu bewegen. Zumal ihnen dann auch ein Blindenhund keine große Hilfe ist, weil sie ihm nicht zeigen können, wo sie langgehen wollen.

Zum anderen ermöglichen solche Simulationen auch virtuelle Besuche in Museen. Sehbehinderte Menschen wie Goldring können die echten Bilder nicht mehr gut erkennen oder müssen sehr nah ran und sind zudem auf Beschreibungen sehender Menschen angewiesen. „Das macht schon einen enormen Unterschied, wenn ich mir ein Bild selbst ansehen kann, selbst wenn es nur virtuell ist. Ich kann danach ins echte Museum gehen und finde mich erstens besser zurecht, und habe zweitens eine ziemlich gute Vorstellung von dem Bild.“

Die Entwicklung des Gerätes hat sogar eine neue Kunstrichtung hervorgebracht. Goldring entwirft so genannte Retina Prints – Bilder, die sie mit Photoshop so verändert, dass sie dem Bild entsprechen, dass sie durch die Sehmaschine sieht.

Die Wissenschaftlerin erhält sehr viele Anfragen aus der ganzen Welt, ob man das Gerät schon kaufen könne. Doch wann die Sehmaschine auf den Markt kommt, steht noch in den Sternen. „Wir sind aber an einem Punkt der Entwicklung, wo kreative Leute aus der Industrie willkommen sind, um uns zu unterstützen“, sagt Goldring. (wst)