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Die Augenheilkunde
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Publiziert am: 12.08.2023

Supranukleäre Okulomotorikstörungen

Verfasst von: Michael Strupp, Dominik Straumann und Christoph Helmchen
Die systematische klinische Untersuchung von Augenbewegungen, also Augenposition, Motilität, Blickfolge, Blickhaltefunktion und Sakkaden, ermöglicht oft eine präzise topografisch-anatomische Diagnose, d. h., ob eine Störung im Bereich von Mesencephalon, Pons, Medulla oblongata, Cerebellum oder selten Cortex vorliegt; sie ist damit wie ein Fenster in das Hirn. Vertikale Augenbewegungen werden im Bereich des Mesencephalons generiert (Kern des rostralen Fasciculus medialis longitudinalis und interstitieller Nucleus Cajal) und horizontale im Bereich der Pons (insbesondere paramediane pontine Formatio reticularis). Das Cerebellum hat eine übergeordnete Funktion: eine wichtige zerebelläre Struktur ist dabei der Flocculus. Zentrale Augenbewegungsstörungen finden sich bei diversen Erkrankungen, z. B. akuter Beginn bei Schlaganfall, subakut bei entzündlichen Erkrankungen sowie chronisch progredient bei neurodegenerativen, genetischen oder metabolischen Erkrankungen. Die Therapie richtet sich nach der zugrunde liegenden Ätiologie.

Einleitung

Der Schlüssel zur Diagnose von Augenbewegungsstörungen ist eine systematische klinische Untersuchung aller Arten von Augenbewegungen. Diese ist wie ein Fenster in Hirnstamm und Kleinhirn, selbst wenn die Bildgebung unauffällig ist. Die Untersuchung umfasst die folgenden Aspekte: Augenposition, Untersuchung auf Spontannystagmus, Motilität, Blickfolge, Blickhaltefunktion, Sakkaden, Vergenzreaktion, optokinetischer Nystagmus, Funktion des vestibulookulären Reflexes (VOR) sowie Fixationssuppression des VOR. Anatomisch relevante Strukturen sind Mesencephalon, Pons, Medulla oblongata, Zerebellum und Cortex. Topografisch-anatomisch gelten die folgenden einfachen klinischen Regeln:
  • Vertikale und torsionelle Augenbewegungen werden vorwiegend im Mesencephalon (relevante Strukturen sind der rostrale interstitielle Nucleus des Fasciculus longitudinalis medialis und der interstitielle Nucleus Cajal) und
  • horizontale Augenbewegungen im Pons (relevante Struktur ist z. B. die paramediane pontine Formatio reticularis) generiert.
Somit finden sich z. B. bei Mittelhirnläsionen eine vertikale Sakkaden- oder Blickparese und ein isolierter vertikaler Blickrichtungsnystagmus und bei Läsionen im Bereich des Pons entsprechende horizontale Störungen sowie z. B. eine internukleäre Ophthalmoplegie. Läsionen der lateralen Medulla oblongata (Wallenberg-Syndrom) führen zu typischen Befunden mit Ocular Tilt Reaction, Spontannystagmus und Sakkadendysmetrie. Das Cerebellum spielt eine Rolle bei praktisch allen Augenbewegungen; typische klinische Zeichen sind allseitige Blickfolgesakkadierung, Blickrichtungsnystagmus oder dysmetrische Sakkaden. Wichtig für die Beurteilung der zugrunde liegenden Erkrankungen ist der Verlauf: akut bei Infarkten; subakut bei entzündlichen Erkrankungen, Thiamin-Mangel oder unerwünschter Medikamentenwirkung; chronisch progredient bei hereditären Erkrankungen wie Niemann-Pick Typ C mit typischer zunächst vertikaler und dann horizontaler Sakkadenparese oder neurodegenerativen Erkrankungen, insbesondere der progressiven supranukleären Blickparese. Die Behandlung hängt von der zugrunde liegenden Erkrankung ab.
Viele Patienten stellen sich in Klinik und Praxis mit den Symptomen unscharfes Sehen, verschwommenes Sehen, laufende Bilder, Doppelbilder, aber auch Schwankschwindel, Drehschwindel, Fallneigung oder Gangstörungen vor. Diese Beschwerden gehen oft mit Augenbewegungsstörungen einher, die der Schlüssel zur Diagnose sein können. Bei akutem Beginn ist die wichtigste Differenzialdiagnose eine Ischämie im Bereich von Hirnstamm oder Kleinhirn und erfordert deshalb eine rasche Klinikeinweisung. Bei chronischem Verlauf reicht das Spektrum der Ursachen von metabolischen (z. B. Thiamin-Mangel, der sich aber auch akut manifestieren kann), neurodegenerativen (z. B. progressive supranukleäre Blickparese), hereditären (z. B. Niemann-Pick Typ C) oder entzündlichen Erkrankungen (z. B. Multipler Sklerose, Hirnstammenzephalitis oder Cerebellitis) bis hin zu Tumoren. Zur topografisch-anatomischen Einordnung ist eine systematische klinische Untersuchung der verschiedenen Arten von Augenbewegungen notwendig, insbesondere zur Unterscheidung zwischen zentralen und peripheren okulomotorischen Störungen (Übersicht in Leigh und Zee 2015), aber auch zwischen peripheren und zentralen vestibulären Störungen (Übersicht in Strupp et al. 2022).
Dieser Beitrag ist wie folgt strukturiert: klinische Untersuchung auf zentrale Okulomotorikstörungen, relevante anatomische Strukturen, typische klinische Befunde, Syndrome und zugrunde liegende Erkrankungen bei Störungen im Bereich des Mesencephalons, des Pons, der Medulla oblongata, des Cerebellums und des Cortex.

Klinische Untersuchung auf zentrale Okulomotorikstörungen

Die klinische Untersuchung auf zentrale Okulomotorikstörungen sollte systematisch, standardisiert und u. E. in folgender Reihenfolge durchgeführt werden (Tab. 1):
  • „Statische Bedingungen“: Kopf- und Körperhaltung, Augenposition, Abdecktests (s. Kap. „Diagnostik bei Diplopie“), Untersuchung auf einen Spontannystagmus (s. Kap. „Erworbener Nystagmus und sakkadische Intrusionen“).
  • „Dynamische Bedingungen“: Bewegungsausmaß/Motilität (s. Kap. „Diagnostik bei Diplopie“), Vergenztest, Blickfolge, Blickhaltefunktion, Sakkaden-Testung, optokinetischer Nystagmus, Fixationssuppression des vestibulookulären Reflexes (VOR) (Übersichten in Leigh und Zee 2015; Strupp et al. 2014) und Videos mit dem Untersuchungsgang unter
    • https://www.youtube.com/watch?v=GN419x7eUk8&t=8 s&ab_channel=Neurocular.com,
    • https://www.youtube.com/watch?v = meXAjVoQdCI.
Tab. 1
Untersuchungsgang auf zentrale Okulomotorikstörungen. (Modifiziert aus Strupp et al. 2022)
Art der Untersuchung
Frage
Mögliche Befunde
Kopf- und Körperhaltung
Neigung oder Drehung des Kopfes/Körpers
Kopfverkippung z. B. bei OTR oder Trochlearisparese
Stellung der Augen beim Geradeausblick
Primäre Fehlstellung
Augenfehlstellung: Skew Deviation oder manifestes Schielen (Phorie/Tropie)
Abdeck-/Aufdeck-/alternierender (Cover-)Test
Horizontale oder vertikale Fehlstellung: latenter oder manifester Strabismus
Augenfehlstellung, Augenmuskelparesen, Skew Deviation, Einstellbewegungen
Blick geradeaus ohne und mit Frenzel-/M-Brille
Spontannystagmus: durch Fixation unterdrückt oder nicht
Peripherer oder zentraler Spontannystagmus (Caveat: auch ein zentraler Spontannystagmus kann in Einzelfällen durch Fixation in reduziert/unterdrückt werden)
Langsame Blickfolgebewegungen nach etwa 40° horizontal und etwa 20° vertikal
Glatte oder sakkadierte Blickfolge
Sakkadierte Blickfolge
Vergenztest und Konvergenzreaktion
Reduzierte Vergenzreaktion
Reduzierte/fehlende Vergenzreaktion bei Mittelhirnläsion
Horizontal und vertikal zum Endpunkt („Patient fixiert Blickziel noch mit beiden Augen“) und jeweils weiter zur Primärposition; nach 30–60 s zurück nach 0°
Endstellnystagmus: erschöpflich, unerschöpflich;
Blickrichtungsnystagmus: horizontal und vertikal;
Rebound-Nystagmus
Endstell- oder Blickrichtungsnystagmus, Rebound-Nystagmus
Rasche Blicksprünge, horizontal und vertikal beim Umherblicken und bei gezielter Aufforderung
Geschwindigkeit, Zielgenauigkeit, konjugierte Bewegungen, Latenz
Sakkadenverlangsamung, Sakkadendysmetrie, dyskonjugierte Sukkaden bei INO
Horizontaler und vertikaler optokinetischer Nystagmus: Optokinetik–Trommel, Streifenband, Optodrum-App
Auslösbarkeit, Schlagrichtung und Phase
Reduzierte/fehlende Blickfolge; Richtungsumkehr oder monokulär diagonal schlagend bei infantilem Nystagmus-Syndrom
Kopfdrehung und Fixation eines mit derselben Winkelgeschwindigkeit mitbewegten Punkts
Wichtig: davor muss der Kopfimpulstest (rasche Kopfdrehung unter Beobachtung der Augenbewegungen) mit der Frage nach einem Defizit des vestibulookulären Reflexes (VOR) durchgeführt werden, erkennbar an einer ein- oder beidseitigen Refixationssakkade
Störung der Fixationssuppression
Reduzierte Fixationssuppression des VOR
OTR Ocular Tilt Reaction; INO internukleäre Ophthalmoplegie

Klinische Untersuchung der Blickhaltefunktion

Dazu blickt der Patient nach rechts, links, oben und unten. Bei der klinischen Untersuchung ist die Endposition die Position, in der der Patient das Blickziel noch mit beiden Augen fixiert, hier kann sich auch bei Gesunden ein erschöpflicher Endstellnystagmus für wenige Sekunden finden. Das typische Erkennungsmerkmal eines Blickrichtungsnystagmus (BRN) ist, dass dessen schnelle Phase jeweils in die Richtung des Blickes schlägt (nomen est omen), dieser somit je nach Blickrichtung die Richtung wechselt („richtungswechselnder Nystagmus“) und unerschöpflich ist. Pathophysiologisch beruht ein BRN auf einem sog. Integratordefizit (engl. „leacky integrator“), das dazu führt, dass die Augen nicht in der exzentrischen Augenposition gehalten werden können und jeweils wieder zur Mitte zurückdriften, mit einer anschließenden schnellen Phase zurück zum exzentrischen Blickziel. Die relevanten anatomischen Strukturen des neuronalen Integrators sind zerebellärer Flocculus/Paraflocculus, Vestibulariskerngebiet, interstitieller Nucleus Cajal (INC) und Nucleus praepositus hypoglossi (s. u.). Es gibt drei Ausprägungen eines BRN:
  • Erschöpflicher Endstellnystagmus, Dauer < 10 s in der Endposition (definiert, als der Punkt, an dem der Patient das exzentrische Blickziel gerade noch mit beiden Augen sehen kann): physiologisch.
  • Unerschöpflicher Endstellnystagmus: als isolierter Befund nicht zu stark zu bewerten, in Kombination mit anderen Okulomotorikstörungen wahrscheinlich pathologisch.
  • Blickrichtungsnystagmus im engeren Sinne: pathologisch.
Klinische Merkregeln:
  • Allseitiger BRN: zeigt eine Funktionsstörung im Bereich des Cerebellums an, spezifisch des Flocculus oder Paraflocculus, aber auch bei Läsionen im Vestibulariskern. Häufige Ursachen sind degenerative Kleinhirnerkrankungen, Überdosierung von Medikamenten, insbesondere Antikonvulsiva, oder Alkohol.
  • Isolierter horizontaler Blickrichtungsnystagmus: kann eine strukturelle Läsion im Bereich des unteren Hirnstamms (Nucleus praepositus hypoglossi) anzeigen, z. B. durch Blutung, Infarkt oder MS-Plaque.
  • Isolierter vertikaler Blickrichtungsnystagmus: Läsion des interstitiellen Nucleus Cajal (INC) im Mesencephalon durch Blutung, Infarkt oder MS-Plaque. Ein dissoziierter horizontaler Blickrichtungsnystagmus (stärker auf dem abduzierenden als auf dem adduzierenden Auge) in Kombination mit einem Adduktionsdefizit findet sich bei einer internukleären Ophthalmoplegie (INO), bedingt durch eine Schädigung des medialen Längsbündels (MLF) ipsilateral zum Adduktionsdefizit.
  • Downbeat-Nystagmus (s. Kap. „Erworbener Nystagmus und sakkadische Intrusionen“): nimmt beim Blick nach unten und insbesondere im Seitblick zu; im Seitblick findet sich dann ein diagonal nach unten schlagender Nystagmus aufgrund des oft gleichzeitig bestehenden Blickrichtungsnystagmus. Ursache ist meist eine beidseitige Funktionsstörung des Flocculus.
Um einen sog. Rebound-Nystagmus zu untersuchen, soll der Patient 30–60 s jeweils zu einer Seite und dann zurück in die Primärposition blicken; dort schlägt die schnelle Phase in die Gegenrichtung der vorherigen exzentrischen Augenposition. Der Rebound-Nystagmus ist meist als Hinweis auf eine Schädigung des Flocculus oder zerebellärer Bahnen zu werten und ist ein sehr hilfreicher Test bei der Frage nach zerebellären Funktionsstörungen und damit auch der Diagnose eines zerebellären Schwindels (Feil et al. 2019).

Klinische Untersuchung der langsamen Blickfolgebewegungen

Bei der Generierung von langsamen Blickfolgebewegungen, die das Bild eines Objekts auf der Fovea stabil halten, sind diverse anatomische Strukturen beteiligt: visueller Cortex, frontale Augenfelder, dorsolaterale pontine Kerne, Kleinhirn (Flocculus), vestibuläre und okulomotorische Kerngebiete. Blickfolgebewegungen werden durch Aufmerksamkeit, eine Reihe von Medikamenten, Alkohol und auch das Alter beeinflusst. Des Weiteren findet sich bei vielen Gesunden eine leichte Blickfolgesakkadierung nach unten. Der Patient wird gebeten, einem Blickziel horizontal und vertikal bei zunächst geringer (10°–20°/s), dann höherer Winkelgeschwindigkeit zu folgen; dabei sollte er den Kopf nicht bewegen. Man achtet auf Korrektursakkaden (sog. Catch-up- oder Back-up-Sakkaden), die einen zu geringen bzw. zu hohen Verstärkungsfaktor (Quotient aus Augengeschwindigkeit und Geschwindigkeit des Blickziels) anzeigen:
  • Eine allseits sakkadierte Blickfolge spricht für eine Störung des Flocculus, z. B. bei spinozerebellären Ataxien, Intoxikationen durch Medikamente (Antikonvulsiva, Benzodiazepine) oder Alkohol.
  • Deutliche Asymmetrien der Blickfolgebewegungen deuten auf eine strukturelle Läsion hin; ist z. B. die Blickfolge nach links sakkadiert, spricht dies für eine linksseitige Flocculusläsion.
  • Eine Umkehrung der langsamen Blickfolgebewegungen mit sakkadischen Unterbrechungen ist typisch für den infantilen Nystagmus.
Vergenztest und Konvergenzreaktion
Dazu bewegt man einen Gegenstand aus ca. 50 cm Abstand auf die Augen des Patienten zu oder der Patient soll zwischen einem fernen (z. B. der Wand) und nahen (z. B. dem eigenen Zeigefinger) Blickziel hin- und herschauen. Beim Blick in die Nähe kommt es zu einer Trias aus Konvergenz, Akkommodation und Miosis, d. h. zur Konvergenzreaktion. Die für die Konvergenzreaktion wichtigen Neurone liegen im Bereich der mesencephalen Formatio reticularis sowie des Okulomotorius-Kerngebiets. Dies erklärt, warum Störungen der Konvergenzreaktion bei rostralen Mittelhirnläsionen, Tumoren in der Pinealisregion und im Thalamus auftreten und weshalb diese oft mit einer vertikalen Blickparese assoziiert sind. Bei der supranukleären Blickparese ist die Konvergenzreaktion oft beeinträchtigt. Ferner finden sich Störungen der Konvergenzreaktion beim angeborenen Strabismus.
Den Konvergenzretraktionsnystagmus kann man durch den Blick nach oben, vertikal nach oben gerichtete Sakkaden oder durch eine optokinetische Trommel/Optodrum mit sich nach unten bewegenden Streifen auslösen. Dabei kommt es anstelle von vertikalen Sakkaden zur schnellen konvergierenden Augenbewegungen, die von einer Retraktion beider Bulbi begleitet sind. Ort der Schädigung ist die hintere Kommissur oder in seltenen Fällen eine beidseitige Störung des rostralen interstitiellen Nucleus des medialen Längsbündels (riMLF). Davon abzugrenzen ist der „spasm of the near reflex“, bei dem es sich um eine willkürliche Konvergenz handelt, die mit einer Miosis einhergeht. Der Spasm of the Near Reflex (meist funktionell) kann eine Abduzensparese vortäuschen.
Klinische Untersuchung der Sakkaden
Zunächst erfolgt eine Beobachtung der spontanen Sakkaden beim Umherschauen des Patienten. Anschließend bittet man diesen, mehrfach zwischen zwei horizontalen und danach zwischen zwei vertikalen Blickzielen hin und her zu blicken. Dabei hat sich auch ein sog. Sakkadenstäbchen sehr bewährt. Die Amplituden für die horizontalen Sakkaden sollten etwa 40° und für die vertikalen Sakkaden 20° sein. Bei der Untersuchung der vertikalen Sakkaden müssen die Augenlider des Patienten angehoben werden, um eine Sakkadenparese nicht zu übersehen. Man achtet auf Geschwindigkeit und Zielgenauigkeit der Sakkaden sowie darauf, ob diese konjugiert sind:
  • Bei Gesunden wird das Blickziel unmittelbar oder mit einer kleinen Korrektursakkade erreicht.
  • Isoliert horizontal verlangsamte Sakkaden beobachtet man bei pontinen Hirnstammläsionen. Diesen liegt eine Schädigung der Burst-Neurone der paramedianen pontinen Formatio reticularis (PPRF) zugrunde. Bei einseitigen Läsionen kommt es zu einer ipsilateralen Sakkadenparese.
  • Isoliert vertikal verlangsamte Sakkaden zeigen eine Mittelhirnläsion mit Beteiligung des rostralen interstitiellen Nucleus des medialen Längsbündels (riMLF) an, z. B. bei neurodegenerativen Erkrankungen insbesondere der progressiven supranukleären Blickparese (PSP), Niemann-Pick Typ C oder akut bei vaskulären Läsionen oder Enzephalitis.
  • Allseits verlangsamte Sakkaden finden sich z. B. bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der progressiven supranukleären Blickparese, Intoxikationen (Medikamente, v. a. Antiepileptika oder Benzodiazepine) oder Enzephalitis.
  • Hypermetrische Sakkaden: Zur spezifischen Untersuchung sollte die Sakkade von einer exzentrischen Position zur Mitte erfolgen. Dabei schießt der Patient über das Ziel hinaus und führt Korrektursakkaden zum Blickziel zurück. Hypermetrische Sakkaden finden sich bei einer Läsion des zerebellären Nucleus fastigii oder zerebellärer Bahnen.
  • Hypometrische Sakkaden, die sich klinisch als treppenförmige Sakkaden erkennen lassen, sprechen für eine Läsion des zerebellären dorsalen Vermis, finden sich aber auch bei Läsionen des Hirnstamms.
  • Beim Wallenberg-Syndrom finden sich aufgrund einer Schädigung des unteren Kleinhirnschenkels hypermetrische Sakkaden zur Seite der Läsion und hypometrische Sakkaden zur Gegenseite. Schädigungen des oberen Kleinhirnschenkels bedingen hingegen kontralaterale hypermetrische Sakkaden.
  • Für die internukleäre Ophthalmoplegie (INO) ist eine Verlangsamung der adduzierenden Sakkade ipsilateral zur Schädigung des medialen Längsbündels pathognomonisch.
  • Die verzögerte Initiation einer Sakkade, die klinisch oft schwer zu erkennen ist, spricht für supratentorielle Läsionen typischerweise im frontalen Augenfeld. In seltenen Fällen können Patienten mit frontalen kortikalen Störungen auch unter einer okulomotorischen Apraxie leiden, d. h., sie können keine Willkürsakkaden generieren.
Untersuchung mit der Optokinetik-Trommel
Die Untersuchung der Augenbewegungen mit der Optokinetik -Trommel, einem Streifenband oder einem Smartphone mit einer App (z. B. Optodrum) erlaubt die kombinierte Testung der Blickfolge und des sakkadischen Systems in horizontaler und vertikaler Richtung. Diese Untersuchung ist bei Patienten, die nicht ausreichend kooperieren oder deren Vigilanz gemindert ist, sowie bei Kindern und bei Patienten mit Verdacht auf funktionelle Blindheit von besonderer Bedeutung, da man den optokinetischen Nystagmus (OKN) nicht unterdrücken kann. Ein intakter horizontaler und vertikaler OKN spricht für eine wahrscheinlich intakte Mittelhirn- und Ponsfunktion. Geachtet wird auf
  • Asymmetrien, z. B. zwischen rechts und links (Hinweis auf eine einseitige kortikale oder pontine Läsion), vertikal schlechter als horizontal (Hinweis auf eine Mittelhirnläsion wie bei der supranukleären Blickparese),
  • Dissoziation zwischen beiden Augen (Adduktionseinschränkung bei der INO) sowie
  • Richtungsumkehr (infantiler Nystagmus).
Testung der visuellen Fixationssuppression des vestibulookulären Reflexes (VOR)
Vor der Durchführung des Tests sollte man sich mittels Kopfimpulstest davon überzeugen, dass der VOR intakt ist: ohne VOR keine VOR-Suppression und damit ein falsch negativer Test. Bei der Untersuchung der Fixationssuppression des VOR wird der Patient gebeten, ein Blickziel vor den Augen, das sich mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie der Kopf bewegt, zu fixieren, während der Kopf möglichst gleichförmig nach rechts und links sowie nach oben und unten bewegt wird. Der Untersucher achtet auf Korrektursakkaden, die eine Störung der visuellen Fixationssuppression des VOR anzeigen. Anschließend wird der Test für den vertikalen VOR durchgeführt. Eine Störung der visuellen Fixationssuppression des VOR (die i. d. R. mit einer Störung der langsamen Blickfolgebewegungen einhergeht, da diese die gleichen Kerngebiete und Bahnen nutzen) wird meist bei Läsionen des Kleinhirns (Flocculus oder Paraflocculus) oder zerebellärer Bahnen im Hirnstamm gefunden. Medikamente, insbesondere Antiepileptika und Sedativa, können die visuelle Fixationssuppression des VOR aufgrund ihrer Effekte auf das Kleinhirn ebenfalls beeinträchtigen. Die Untersuchung der visuellen Fixationssuppression ist ein wichtiger Test für eine Kleinhirnstörung und damit auch für die Diagnose zerebellären Schwindels (Feil et al. 2019).

Topografische Anatomie zentraler Okulomotorikstörungen

Eine Übersicht der topografischen Anatomie zentraler Okulomotorikstörungen finden Sie in Tab. 2 und Tab. 3 sowie Abb. 1 und 2.
Tab. 2
Anatomische Zuordnung von Störungen der Okulomotorik und des Nystagmus. (Modifiziert aus Strupp et al. 2022)
Klinischer Befund
Wahrscheinlicher Ort der Schädigung im Hirnstamm und Kleinhirn
Isolierte vertikale Sakkadenparese
Mesencephalon (rostraler interstitieller Nucleus des medialen Längsbündels, riMLF)
Isolierte horizontale Sakkadenparese
Isolierte einseitige horizontale Sakkadenparese
Pons (paramediane pontine Formatio reticularis, PPRF)
Sakkadenparese jeweils ipsilateral zur Läsion
Hypermetrische Sakkaden
Zerebellär (Nucleus fastigii) oder zerebelläre Bahnen
Hypometrische Sakkaden
Zerebellär (meist dorsaler Vermis)
Isolierter vertikaler Blickrichtungsnystagmus, d. h. nach oben und unten
Mesencephalon: interstitieller Nucleus Cajal (INC), d. h. des neuronalen Integrators vertikaler (und torsioneller) Augenbewegungen
Isolierter Blickrichtungsnystagmus nach rechts und links
Ponto-medullär/zerebellär: Nucleus praepositus hypoglossi, Vestibulariskerne, Vestibulozerebellum, d. h. des neuronalen Integrators horizontaler Augenbewegungen
Internukleäre Ophthalmoplegie
Läsion des medialen Längsbündels (MLF) ipsilateral zur Seite der Adduktionshemmung
Downbeat-Nystagmus
Meist Cerebellum mit beidseitiger Störung des Flocculus
Upbeat-Nystagmus
Medulla oblongata oder Mesencephalon
Konvergenzretraktionsnystagmus
Mesencephalon (Commissura posterior)
Tab. 3
Funktionelle Anatomie des Cerebellums in Bezug auf Okulomotorikstörungen und Nystagmus. (Modifiziert aus Strupp et al. 2022)
Ort der Schädigung
Typische Befunde
Flocculus/Paraflocculus
Sakkadierte Blickfolge, allseitiger Blickrichtungsnystagmus, Downbeat-Nystagmus, Rebound-Nystagmus, Störung der visuellen Fixation des vestibulookulären Reflexes
Nodulus/Uvula
Zentraler Lagenystagmus, periodisch alternierender Nystagmus
Nucleus fastigii/dorsaler Vermis
Hyper-/hypometrische Sakkaden

Mesencephalon

Anatomische Strukturen

Im Mittelhirn liegen zahlreiche anatomische Strukturen, deren Läsionen zu typischen okulomotorischen und vestibulären Störungen führen können:

Rostraler Kern des hinteren Längsbündels (riMLF)

Der rostrale interstitelle Kern des Fasciculus longitudinalis medialis (riMLF) liegt dorsomedial vom oberen Pol des Nucleus ruber. Es handelt sich somit um eine paramediane Struktur (im cMRT nur durch die Lagebeziehung zu besser erkennbaren Nachbarstrukturen, wie z. B. der Substantia nigra, Nucleus ruber und Aquädukt, abzuleiten) in der mesencephalen retikulären Formation, die rostral vom Nucleus oculomotorius und dem ihm anliegenden Nucleus interstitialis Cajal (NIC) liegt (Übersicht in Büttner et al. 2002).
Funktionell ist der riMLF verantwortlich für die Erzeugung von vertikalen (und ipsilateralen torsionellen) Sakkaden nach oben und unten. Im ausgeprägten Fall kommt es zu einer supranukleären Sakkadenparese mit erheblicher Reduktion der Amplitude vertikaler Sakkaden bzw. sie sind gar nicht mehr auslösbar. Charakteristischerweise betrifft dies auch die schnellen Phasen des vertikalen OKN, nicht aber die langsame Blickfolgebewegung, horizontale Sakkaden, den vertikalen vestibulookulären Reflex, die vertikale Blickhaltefunktion und Vergenzbewegungen.
Eine unilaterale Läsion des riMLF führt zu einer nur geringeren Verlangsamung der Sakkaden nach unten, zusätzlich zu einem Verlust der ipsiläsionellen raschen Phasen des torsionellen VOR (Kopfdrehung um die Sehachse, d. h. in der Frontalebene, gut zu erkennen an den konjunktivalen Gefäßen) und einem kontraläsionellen torsionellen Nystagmus (Helmchen et al. 1996).
Bilaterale riMLF-Läsionen führen zu einer ausgeprägten vertikalen Sakkadenverlangsamung/-parese. Die raschen Phasen des torsionellen VOR können zu beiden Seiten nicht mehr ausgelöst werden. Die vertikalen Sakkaden können statt einer geraden eine gebogene Spurlinie/Trajektorie aufweisen. Sie kommen bei Infarkten, aber auch bei Stoffwechselerkrankungen wie Niemann-Pick Typ C (Eggink et al. 2016; Bremova-Ertl et al. 2021) oder neurodegenerativen Erkrankungen vor, z. B. atypischen Parkinson-Erkrankungen wie der PSP (Fearon et al. 2020).

Nucleus interstitialis Cajal (INC)

Der Nucleus interstitialis Cajal (INC) im kaudalen Mittelhirn ist für die Stabilität der vertikalen und torsionellen Blickhaltefunktion verantwortlich. Er liegt nahe dem Edinger-Westphal-Kern und wird vom Nucleus oculomotorius durch den MLF getrennt. Er erhält Projektionen von den vestibulären Kernen und projiziert über die posteriore Kommissur zu den Motoneuronen der Hirnnervenkerne und auch zum riMLF. Läsionen im INC führen zu einem ipsiläsionell schlagenden (schnelle Phase) torsionellen Nystagmus und einem ausgeprägten vertikalen (und torsionellen) BRN. Während unilaterale INC-Läsionen zu dem ipsiläsionell schlagenden (schnelle Phase) torsionellen Nystagmus führen (Helmchen et al. 2002), kommt es bei bilateralen INC-Läsionen zusätzlich zu einer massiven Einschränkung aller vertikalen Augenbewegungen (Helmchen et al. 1998). Die klein-amplitudigen Sakkaden bleiben aber ausreichend schnell. Es besteht häufig ein Upbeat-Nystagmus.

Nucleus der posterioren Kommissur (NPC)

Der Nucleus der posterioren Kommissur (NPC) flankiert beidseits die hintere Kommissur. Der NPC projiziert zum kontralateralen INC und riMLF. Störungen unter Beteiligung der hinteren Kommissur bzw. ihres Kernes verursachen vertikale Blickparesen nach oben, aber auch alle anderen vertikalen Augenbewegungen, inkl. eines vertikalen Blickrichtungsnystagmus sowie eines Konvergenzretraktionsnystagmus, am besten bei versuchtem Aufwärtsblick zu beobachten (Büttner et al. 2002). Er entspricht nicht einer sakkadischen Störung, sondern einer Störung von Vergenzbewegungen (Rambold et al. 2001). Die posteriore Kommissur (PC) führt Fasern, die vertikale Sakkaden nach oben kontrollieren; entsprechend führen Läsionen zu einer Blickparese/Sakkadenverlangsamung nach oben. Wenn die dorsale Mittelhirnläsion zusätzlich den ipsilateralen riMLF mitbetrifft, kommt es zu einer ipsilateralen kompletten Blickparese nach oben und unten sowie auf dem kontralateralen Auge zu einer Sakkadenparese nach oben, einem sog. vertikalen One-and-a-half-Syndrom (Pehere und Gofer 2020) oder vice versa (Verlust der Sakkaden nach unten auf beiden Augen und unilaterale Parese aller Augenbewegungen nach oben) (Deleu et al. 1989).
Nahe dem Nucleus oculomotorius im dorsalen kaudalen Mittelhirn liegt der unpaare Kern des Levator palpebrae superior, der „central caudal nucleus“ (CCN). Er unterliegt einer hemmenden Kontrolle vom NPC. Läsionen unter Beteiligung des NPC führen entsprechend zu einer Disinhibition des CCN mit konsekutiver bilateraler Augenlidretraktion. Pupillen sind bei PC- und NPC-Läsionen leicht mydriatisch und reagieren ähnlich wie bei Edinger-Westphal (EW)-Läsionen mit einer schlechten Lichtreaktion (besser bei Konvergenz). Läsionen im EW selber führen aber nicht zu Augenbewegungsstörungen.

Colliculus superior (SC)

Der Colliculus superior (SC) in der Vierhügelplatte im dorsalen Tektum kontrolliert die Fixation und Sakkadeninitiierung sowie die Zielgenauigkeit von v. a. kontralateralen Sakkaden. Er erhält Afferenzen von bewegungssensitiven Cortexarealen (MT, MST), von den Basalganglien und vom Kleinhirn und schickt Efferenzen zu den vertikalen und horizontalen Sakkadengeneratoren (riMLF, PPRF) sowie wechselseitige Projektionen zu den vestibulären Kernen, den parietalen und frontalen Augenfeldern. SC-Läsionen führen zur verlängerten Latenz, Zielungenauigkeit (Hypometrie) und selteneren Ausführung kontraläsionell gerichteter Sakkaden. Umschriebene klinische SC-Läsionen sind selten; sie führen zur Störung der Initiierung und Hemmung von reflexiven Sakkaden (Pierrot-Deseilligny et al. 1991).

Syndrome und Erkrankungen

Mittelhirnläsionen mit Sakkaden-/Blickparesen

Klinisch muss man zwischen einer Sakkaden- und einer Blickparese unterscheiden. So kommt es z. B. bei Niemann-Pick-Erkrankung Typ C (NPC) typischerweise zunächst zu einer isolierten vertikalen Sakkadenparese bei praktisch allen Betroffenen (nach einer Querschnittsstudie an 72 Patienten bei 98,2 %) (Bremova-Ertl et al. 2021) und nur bei etwa der Hälfte zu einer Blickparese. Die Sakkadenparese wird übersehen, wenn nur eine klinische Untersuchung auf das Bewegungsausmaß erfolgt.
Treten Blickparesen akut auf, sind es zumeist ischämische Infarkte im Versorgungsgebiet der tief perforierenden paramedianen thalamo-subthalamischen Arterie (A. Pecheron), die aus der Spitze der A. basilaris oftmals unpaar oder dem proximalen Anteil der A. cerebri posterior abzweigt. Dadurch kommt es mitunter gleichzeitig zu beidseitigen riMLF-Läsionen mit Sakkadenverlangsamung/-parese nach oben und unten (Pehere und Gofer 2020). Die selektive Vulnerabilität des riMLF bzgl. nach unten gerichteter Sakkaden ergibt sich aus der Tatsache, dass die riMLF-Projektionen zu den Kernneuronen für die nach unten ziehenden Augenmuskeln im ipsilateralen Nucleus oculomotorius (M. rectus inferior und M. obliquus inferior) nur uni(ipsi)lateral ziehen, während die Innervation der für die Sakkaden nach oben ziehenden Augenmuskeln bilateral erfolgt.
Liegen Sakkadenparesen ohne Nystagmus vor, ist der INC wahrscheinlich nicht mitbetroffen. Allerdings können sich der kontraläsionelle torsionelle Nystagmus bei riMLF-Läsionen und der ipsiläsionell schlagende torsionelle bei kombinierten Läsionen (riMLF + INC) gegenseitig aufheben. Da der Bewegungsradius der vertikalen Sakkaden bei bilateralen INC-Läsionen deutlich kleiner ist, können die Sakkaden bei INC-Läsionen mit riMLF-Läsionen verwechselt werden. Leicht zu erkennen sind die INC-Läsionen aber an dem initial ausgeprägten Blickhaltedefekt in Form eines vertikalen (und torsionellen) Blickrichtungsnystagmus.
Vertikale Blickparesen kommen bei verschiedenen Ätiologien vor: bei erblichen und nichterblichen neurodegenerativen Erkrankungen (z. B. M. Huntington, PSP [Steel-Richardson-Syndrom]), autoimmunologischen (z. B. IgLON5-Antikörper-Enzephalitis), orbitalen und myogenen Erkrankungen, Stoffwechselstörungen (z. B. Wernicke-Enzephalopathie, M. Wilson), genetischen lysosomalen Speichererkrankungen wie NPC (Bremova-Ertl et al. 2020; 2021) sowie Prionenerkrankungen (Rowe et al. 2007). Bei letzteren findet sich ein schleichender Verlauf (Ahn et al. 2019). Bei Mittelhirninfarkten oder entzündlichen Erkrankungen (erregerbedingt, z. B. Tropheryma whipplei [Averbuch-Heller et al. 1999]) oder autoimmunentzündlichen Erkrankungen (z. B. bei der Multiplen Sklerose) ist der Beginn akut/subakut. Für die oftmals im Mittelhirn beginnende PSP (Ahn et al. 2019) ist die Blickparese mit vertikaler Sakkadenverlangsamung, in Kombination mit seltener Lidschlagfrequenz und dem vermehrten Auftreten von Gegenrucken („square wave jerks“) charakteristisch. Kleine Sakkaden können bei der PSP eine normale Geschwindigkeit haben (Averbuch-Heller et al. 2002a).
Diese binokulären vertikalen Sakkadenverlangsamungen sind von Augenmuskelparesen, neuromuskulären Erkrankungen (Myasthenia gravis), Mitochondriopathien (z. B. der chronisch progredienten externen Ophthalmoplegie/Kearns-Sayre-Syndrom) oder myogenen (endokrine Orbitopathie, okuläre Myositis) Erkrankungen abzugrenzen, bei denen infranukleäre Augenbewegungssysteme (z. B. über den VOR) charakteristischerweise mitbetroffen sind.

Mittelhirnläsionen mit Nystagmus

Bei Mittelhirnerkrankungen mit Nystagmus ist oftmals der INC beteiligt, entweder in Form eines torsionell-vertikalen Spontannystagmus, eines Seesaw-Nystagmus oder eines vertikalen Blickrichtungsnystagmus. Durch die Beteiligung afferenter gravizeptiver Bahnen zum Mittelhirn (z. B. MLF) kommt es häufig zu einer Ocular Tilt Reaction, d. h. einer kontraläsionellen Verkippung des Kopfes, vertikalen Deviation („skew deviation“) der Augen (ipsiläsionelle Hypertropie), und einer kontraläsionellen Verrollung des Augenhintergrunds (bilateral). Bei zusätzlicher Blickparese nach oben ist wahrscheinlich die PC/NPC mitbeteiligt, bei Blickparese nach unten oder kompletter Blickparese auch die riMLF.

Dorsales Mittelhirnsyndrom (Parinaud-Syndrom)

Dieses Syndrom kommt zumeist durch raumfordernde Druckläsionen (z. B. Pinealistumor mit Hydrozephalus, Teratome, Gliome oder Metastasen) oder Entzündungen der Vierhügelplatte des dorsalen Mittelhirns zustande. Die dabei auftretende selektive Blickparese nach oben wird begleitet von einem Konvergenzretraktionsnystagmus, einer Augenlidretraktion (Colliers-Zeichen) bzw. einer fehlenden Lidmitbewegung („lid lag“) beim Abwärtsblick und einer gestörten Nah-Fern-Akkomodation der Pupillen (eingeschränkte/fehlende Miosis bei abgeschwächter Konvergenz). Fakultativ kommen horizontale Augenfehlstellungen (Exotropie, Esotropie) und Pseudoabduzensparese hinzu, die durch einen pathologisch erhöhten Konvergenztonus zustandekommt. Davon abzugrenzen ist der Konvergenzspasmus bei erhaltener Licht-Nah-Reaktion (Miosis bei Konvergenz), der Zeichen einer funktionellen Störung ist.

Pons

Anatomische Strukturen

Läsionen der folgenden anatomischen Strukturen im Pons führen zu typischen zentralen okulomotorischen Störungen:

Abduzensinterneuronen und medialer longitudinaler Fasciculus (MLF)

Der Abduzenskern liegt auf dem Boden des vierten Ventrikels und enthält zwei Gruppen von Neuronen: Motoneurone, die den ipsilateralen M. rectus lateralis innervieren, und Interneurone, die nach kurzer Strecke die Mittellinie überqueren und mittelliniennah im MLF aufsteigen, im Mittelhirn mit den Motoneuronen des kontralateralen M. rectus medialis im Okulomotoriuskern Kontakt aufzunehmen.

Paramediane pontine retikuläre Formation (PPRF)

In der PPRF befinden sich unterschiedliche Populationen von Neuronen, die für die Generierung von horizontalen Sakkaden notwendig sind (Luschei und Fuchs 1972): (1) exzitatorische Burst-Neurone mit Projektion zum ipsilateralen Abduzenskern; (2) inhibitorische Burst-Neurone mit Projektion zum kontralateralen Abduzenskern; (3) im Nucleus raphe interpositus gruppierte Omnipausenneurone, welche horizontale und vertikalesakkadische Burst-Neurone hemmen, aber während den Sakkaden ihre Aktivität „pausieren“.

Nucleus reticularis tegmenti pontis (NRTP)

Der NRTP ist eine Umschaltstation für Augenbewegungssignale von den kortikalen Augenfeldern und dem Colliculus superior zum Kleinhirn (Brodal 1980). Die Neurone im NRTP verarbeiten Sakkaden-, Folgebewegungs- und Vergenzsignale (Rambold et al. 2004; Joshua et al. 2013).

Dorsolaterale pontine Nuclei (DLPN)

Die DLPN empfangen Projektionen von posterioren kortikalen Arealen, deren Aktivitäten zu Augenfolgebewegungen führen (Distler et al. 2002). Efferenzen der DLPN kontaktieren den zerebellären Flocculus und Paraflocculus (Glickstein et al. 1994). Die DLPN sind somit eine wichtige Umschaltstation, um bei Bewegungen des visuellen Umwelt entsprechende Augenfolgebewegungen auszulösen (Ono et al. 2004).

Ventraler tegmentaler Trakt (VTT)

Verbindungen vom superioren vestibulären Kern in der Medulla oblongata zu den Motoneuronen von vertikalen Augenmuskeln verlaufen entweder durch den MLF oder den VTT, welche beide im Pons die Mittellinie überkreuzen (Uchino et al. 1994). Fallbeschreibungen legen nahe, dass der VTT v. a. exzitatorische Augenbewegungssignale vom vestibulären Kernkomplex zu den Motoneuronen von aufwärtsziehenden Augenmuskeln überträgt (Tilikete et al. 2008).

Syndrome und Erkrankungen

Abduzenskernläsion

Da meist auch die Interneurone zum kontralateralen Rectus-medialis-Kern betroffen sind, findet sich bei dieser Läsion eine ipsilaterale Lähmung sämtlicher horizontalen konjugierten Augenbewegungen, d. h., neben den Sakkaden und Augenfolgebewegungen ist auch der VOR betroffen (Strupp et al. 2020).

Internukleäre Ophthalmoplegie (INO)

Die INO ist gekennzeichnet durch eine Einschränkung der Adduktion des ipsilateralen Auges - als pathognomischem Zeichen - und einen abduzierenden Nystagmus des kontralateralen Auges (Zee et al. 1987). Wenn, wie bei der INO, die beiden Augen nicht die gleichen Nystagmusamplituden aufweisen, spricht man von einem dissoziierten Nystagmus. Ursache der INO ist eine Läsion des MLF ipsilateral des Auges mit der Adduktionseinschränkung (Frohman et al. 2008). In leichten Fällen zeigt sich die Adduktionseinschränkung nur in einer Verlangsamung der Sakkaden des adduzierenden Auges; in schwereren Fällen besteht eine Adduktionsparese, die sich aber häufig durch Konvergenz überwinden lässt (Prasad und Galetta 2010). Die INO geht nicht selten mit einer kontralateral gerichteten Ocular Tilt Reaction (Skew Deviation mit ipsilateraler Hypertropie, kontralateraler binokulärer Zyklorotation evtl. mit ipsitorsionellem Spontannystagmus, kontralateraler Kopfneigung) einher (Zwergal et al. 2008). Die Ocular Tilt Reaction ist Ausdruck einer asymmetrischen Unterbrechung bestimmter vestibulärer Fasern, diein und der Nahe der MLF von der Medulla oblongata zum Mittelhirn ziehen (s. unten).
Bei einer bilateralen INO finden sich meist zusätzlich ein vertikaler Blickrichtungsnystagmus, ein reduzierter vertikaler VOR und eine Beeinträchtigung der vertikalen Augenfolgebewegungen (Zee 1992). Ein Upbeat-Nystagmus kann sich ebenfalls einstellen (Choi et al. 2012). Von WEBINO („walled-eye bilateral INO“) spricht man, wenn die bilaterale MLF-Läsion zusätzlich zur bilateralen INO zu einer Exotropie führt.

One-and-a-half-Syndrom

Eine kombinierte Schädigung des Abduzenskerns (oder des PPRF) und des ipsilateralen MLF auf einer Seite führt zu einer ipsilateralen horizontalen Blickparese und einer ipsilateralen INO, sodass die horizontalen Augenbewegungen auf eine Abduktion des kontralateralen Auges reduziert werden (Wall und Wray 1983). Falls dieses Auge zusätzlich eine Exotropie aufweist, spricht man von einer paralytischen pontinen Exotropie (Sharpe et al. 1974).

Ocular Tilt Reaction (OTR)

Die OTR besteht aus einer vertikalen Deviation (Skew Deviation), einer binokulären Zyklorotation (Ocular Torsion) beider Augen in Richtung des tiefer liegenden Auges und einer Kopfneigung (Head Tilt) ebenfalls in Richtung des tiefer liegenden Auges. Die OTR ist Folge einer einseitigen Läsion gravizeptiver Bahnen vom Labyrinth bis zum rostralen Mittelhirn (Brandt und Dieterich 1994). Diese Bahnen überqueren die Mittelline auf Niveau des Pons, sodass die OTR bei pontomedullären Läsionen ipsiversiv und bei ponto-mesencephalen Läsionen kontraversiv gerichtet ist. Auf Niveau des Hirnstamms besteht eine gute Korrelation zwischen der binokulären Zyklorotation und der Verkippung der subjektiven visuellen Vertikalen (SVV) (Dieterich und Brandt 1992). Im akuten Stadium geht die binokuläre Zykloration häufig mit einem (manchmal dissoziierten) kontratorsionellen Nystagmus einher. Bei Fehlen oder bereits kompensierter Kopfneigung spricht man von Skew Torsion.

PPRF-Läsion

Unilaterale PPRF-Läsionen führen zu Störungen von ipsilateralen horizontalen Sakkaden (Cohen et al. 1968). Diese werden langsamer und kleiner. Vergenzbewegungen, Augenfolgebewegungen und der VOR sind in der Regel nicht betroffen (Johnston und Sharpe 1989). Im akuten Stadium kommt es einer kontralateralen konjugierten Deviation der Augen.

DLPN-Läsion

Bei einer einseitigen DLPN-Läsion sind die ipsilateral gerichteten Augenfolgebewegungen beeinträchtigt, d. h., ein sich ipsilateral bewegender Zielpunkt kann nur noch mit Sakkaden verfolgt werden (d.h. es finden sich sakkadierte Augenfolgebewegungen) (Ahn et al. 2007).

NRTP-Läsion

Eine unilaterale NRTP-Läsion führt zu einer Beeinträchtigung der ipsilateral gerichteten Augenfolgebewegungen und der Vergenzbewegungen (Ahn et al. 2007; Rambold et al. 2005).

Medulla oblongata

Anatomische Strukturen

Läsionen der folgenden anatomischen Strukturen in der Medulla oblongata führen zu typischen zentralen okulomotorischen und vestibulären Störungen:

Vestibuläre Kerne

Die vestibulären Kerne, auf jeder Seite deren vier, befinden sich im dorsolateralen Teil der rostralen Medulla oblongata und des kaudalen Pons (Büttner-Ennever und Büttner 1992): der mediale, der laterale, der superiore und der inferiore vestibuläre Kern. Die Bogengangssignale für den VOR verlaufen über den rostralen Teil des medialen vestibulären Kerns. Dieser bekommt auch wichtige Kleinhirnafferenzen. Ebenfalls am VOR beteiligt ist der laterale vestibuläre Kern (Nucleus Deiters), in welchen zusätzlich noch Afferenzen vom Utriculus und Colliculus superior münden. Die „y-group“, eine kleine Ansammlung von Zellen, die ebenfalls zum vestibulären Kernkomplex gehört, aktiviert zusammen mit Zellen des superioren vestibulären Kerns die Motoneurone von Muskeln, welche die Augen nach oben ziehen (Chubb und Fuchs 1982; Pierrot-Deseilligny und Milea 2005). Die für die Okulomotorik signifikanten Efferenzen der vestibulären Kerne verlaufen über den MLF und den VTT zu den Augenmuskelkernen und ins Kleinhirn.

Integratorneuronen im Nucleus prepositus hypoglossi (NPH) und im medialen vestibulären Kern

In diesen beiden Kernen werden u. a. die okulomotorischen horizontalen Geschwindigkeitssignale integriert und die errechneten Positionssignale den Motoneuronen der horizontalen Augenmuskeln zur Verfügung gestellt (Cannon und Robinson 1987). Diese neuronale Integration wird vom Kleinhirn über entsprechende Afferenzen kalibriert (McCrea 1988). Damit wird es möglich, dass die Augen in horizontal exzentrischen Positionen gehalten werden können und nicht zur Primärposition zurückdriften. Analog dazu wird die gleiche Funktion für die vertikale Blickhaltung durch den INCgewährleistet (siehe Mesencephalon).

Nucleus olivaris inferior (ION)

Der ION spielt eine wichtige Rolle bei der Adaptation von Bewegungen, indem er dem Kleinhirn ein Fehlersignal zur Verfügung stellt (Barmack 2006). Von diesem Kern projizieren Kletterfasern, nachdem sie die Mittellinie überschritten haben, über den inferioren zerebellären Pedunkel zu den Purkinje-Zellen im zerebellären Cortex. Kollateralen der Axone kontaktieren auch die tiefen Kleinhirnkerne. Werden die Neuronen im ION denerviert, können sie über elektrische Kopplung benachbarte Neuronengruppen zu synchronisierten Entladungen bringen (Shaikh et al. 2010). Für die Augenbewegungen ist es hauptsächlich der kontralaterale Flocculus, dem der ION über die Kletterfasern das Signal der retinalen Bildverschiebung übermittelt.

Nucleus sublingualis (Roller) und Nucleus intercalatus

Diese beiden Strukturen gehören zum perihypoglossalen Kernkomplex (Büttner-Ennever und Büttner 1988). Sie hemmen flocculäre Zellen, die ihrerseits einen hemmenden Effekt auf diejenigen Zellen der y-Group und des Nucleus vestibularis superior haben, welche die Motoneuronen der die Augen nach oben ziehenden Muskeln aktivieren (Pierrot-Deseilligny und Milea 2005).

Zellgruppen des paramedianen Trakts (PMT)

Über diese Zellen erhält das Kleinhirn (Flocculus/Paraflocculus, okulomotorische Vermis) eine Efferenzkopie der Augenbewegungssignale (Büttner-Ennever und Horn 1996).

Inferiorer zerebellärer Pedunkel

In diesem Nervenbündel verlaufen afferente und efferente Fasern zum und vom Vestibulozerebellum (Voogd und Barmack 2006).

Syndrome und Erkrankungen

Lateraler Medulla-oblongata-Infarkt (Wallenberg-Syndrom)

Das komplette Wallenberg-Syndrom im Akutstadium setzt sich zusammen aus (Dieterich und Brandt 1992; Ogawa et al. 2015): (1) ipsilateraler Verlust des Schmerz- und Temperaturempfindens im Gesicht; (2) kontralateraler Verlust des Schmerz- und Temperaturempfindens am Rumpf und an den Extremitäten; (3) ipsilaterales Horner-Syndrom; (4) Dysarthrie und Dysphagie; (5) ipsilaterale Extremitätenataxie; (6) ipsiversive OTR; (7) ipsilaterale Lateropulsion mit Schwindel und (8) Spontannystagmus.
Der Spontannystagmus hat eine horizontale (zur gesunden Seite schlagend) und eine torsionelle (oberer Augenpol zur gesunden Seite schlagend) Komponente (Rambold und Helmchen 2005). Aufgrund der Unterbrechung von Kletterfasern von der kontralateralen inferioren Olive (ION) zu den ipsilateralen Purkinje-Zellen kommt es zur ipsiversiven okulären Lateropulsion (Kommerell und Hoyt 1973; Tilikete et al. 2006) folgenden klinischen Zeichen: Bei Augenschluss weichen die Augen nach ipsilateral ab (ocular lateral deviation), bei vertikalen Sakkaden tritt eine zusätzliche horizontale Komponente nach ipsilateral auf, horizontale Sakkaden nach ipsilateral sind hypermetrisch und nach kontralateral hypometrisch.

Medialer Medulla-oblongata-Infarkt

Neben einer kontralateralen Hemiparese, kontralateralen epikritischen Hemihypästhesie und ipsilateralen Hypoglossusparese finden sich folgende okulomotorische Abnormitäten (Choi et al. 2004; Kim et al. 2004, 2005): (1) ipsilateral betonter Blickrichtungsnystagmus aufgrund der Läsion des Nucleus prepositus hypoglossi (NPH); (2) Upbeat-Nystagmus aufgrund der Läsion im perihypoglossalen Kernkomplex (Nucleus sublingualis [Roller] und Nucleus intercalatus) oder in den Zellgruppen des paramedianen Trakts (PMT); (3) kontraversive okuläre Lateropulsion aufgrund der Unterbrechung von Kletterfasern aus der ipsilateralen inferioren Olive, bevor diese zur Gegenseite kreuzen.

Läsion des inferioren zerebellären Pedunkels

Diese Läsion führt zu einem rein zentralen vestibulären Syndrom (Choi et al. 2015): Der Spontannystagmus ist ipsilateral gerichtet, der Kopfimpulstest ist negativ und die OTR ist zur Gegenseite gerichtet. Die Lateralität der Symptomatik lässt sich durch den Verlust der zerebellären Hemmung auf die ipsilateralen vestibulären Kerne erklären.

Läsion des Nucleus olivaris inferior (ION)

Der okulopalatale Tremor (Kombination von kontralateralem palatalen Tremor und Pendelnystagmus) ist Spätfolge einer Läsion der dentato-rubro-olivären Verbindungen (Guillain-Mollaret-Dreieck) mit anschließender Pseudohypertrophie bzw. Degeneration der ION, deren Zellen eine pathologische hypersynchrone Oszillation zeigen (Shaikh et al. 2010; Tilikete und Desestret 2017). Der Pendelnystagmus ist meist vertikal-torsionell und dissoziiert.

Läsion vestibulärer Kerne

Typisch ist das gleichzeitige Auftreten peripherer und zentraler vestibulärer Funktionsstörungen (Lee et al. 2015). Die peripheren Funktionsstörungen entsprechen jenen einer akuten unilateralen Vestibulopathie/ Neuritis vestibularis. Zu hier auftretenden zentralen Störungen gehören der kontralateral betonte Blickrichtungsnystagmus und das oft bilaterale Defizit beim Kopfimpulstest. Eine isolierte Läsion der y-Group kann zu einem transienten Upbeat-Nystagmus führen (Pierrot-Deseilligny und Milea 2005).

Läsion der Integratorneuronen

Einseitige Läsionen des NPH führen im akuten Stadium zu ipsilateral gerichtetem Spontannystagmus, ipsilateral betontem horizontalen Blickrichtungsnystagmus, kontralateraler Deviation der Augen, einem Defizit beim kontralateralen Kopfimpulstest und einer kontralateral gerichteten OTR (Kim et al. 2016).

Läsion des Nucleus sublingualis (Roller) und Nucleus intercalatus

Eine Läsion im perihypoglossalen Kernkomplex kann aufgrund der unterbrochenen Hemmung des Flocculus zu einem Upbeat-Nystagmus führen (Pierrot-Deseilligny und Milea 2005).

Läsion der Zellgruppen des PMT

Eine Läsion dieser Zellen führt zu einer gestörten vertikalen Stabilität der Augen. Entsprechend kann sich ein Upbeat- oder Downbeat-Nystagmus einstellen (Pierrot-Deseilligny und Milea 2005; Nakamagoe et al. 2012).

Cerebellum

Anatomische Strukturen

Läsionen der folgenden anatomischen Strukturen im Cerebellum führen zu typischen okulomotorischen und vestibulären Störungen:

Flocculus/Paraflocculus

Die wichtigsten Eingänge zum Flocculus/Paraflocculus sind Moosfasern vom Nucleus vestibularis medialis, Nucleus vestibularis superior, NPH und NRTP (Voogd und Barmack 2006). Von den Zellgruppen des PMT kommt das Augenbewegungssignal in Form der Efferenzkopie, während das Signal der retinalen Bildverschiebung vom kontralateralen Nucleus olivaris inferior über Kletterfasern vermittelt wird. Die Hauptefferenzen von Flocculus/Paraflocculus gehen zum ipsilateralen superioren und medialen vestibulären Kern sowie zu der y-Group (Nagao et al. 1997).
Flocculus/Paraflocculus sind zusammen mit den Integratorneuronen im Hirnstamm (NPH und medialer vestibulärer Kern) unerlässlich, um die Stabilität der Augen in exzentrischen Positionen zu gewährleisten (Zee et al. 1981). Sie sind auch essenziell für die motorische Kontrolle von Augenfolgebewegungen inkl. der visuellen Suppression des VOR (Noda und Suzuki 1979; Büttner und Waespe 1984). Flocculus/Paraflocculus bilden das adaptive Zentrum, welches Richtung und Amplitude des rotatorischen VOR korrekt einstellt (Robinson 1976; Walker und Zee 2005). Bei der Generation von Sakkaden werden das Burst-Signal (Puls) und das daraus integrierte Positionssignal (Step) so aufeinander abgestimmt, dass es zu keinem postsakkadischen Drift kommt (Optican und Robinson 1980).

Okulomotorischer Vermis und kaudaler Nucleus fastigii

Die wichtigsten Eingänge zum okulomotorischen Vermis sind Moosfasern aus der PPRF, dem NRTP, den vestibulären Kernen, dem NPH, den DLPN und über Kletterfasern vom kontralateralen ION (Yamada und Noda 1987). Purkinje-Zellen der okulomotorischen Vermis projizieren zum ipsilateralen kaudalen Nucleus fastigii. Dieser erhält auch Kletterfaserafferenzen vom ION und Moosfaserafferenzen von den pontinen Kernen. Die Efferenzen des kaudalen Nucleus fastigii projizieren hauptsächlich zum kontralateralen Partnerkern, um von dort via Fasciculus uncinatus im oberen zerebellären Pedunkel mit den Omnipausenneuronen, den sakkadischen pontinen und mesencephalen Burst-Neuronen, dem NRTP, dem Colliculus superior, den vestibulären Kernen, dem Thalamus und weiteren okulomotorischen Strukturen Kontakt aufzunehmen (Noda et al. 1990).
Der okulomotorische Vermis und der kaudale Nucleus fastigii gewährleisten über adaptive Mechanismen die korrekte Richtung und Amplitude von Sakkaden (Fuchs et al. 1993; Kojima et al. 2011). Die beiden Strukturen sind auch wichtige Zentren für die Kontrolle von Vergenzbewegungen (Nitta et al. 2008).

Nodulus und ventrale Uvula

Die wichtigsten Eingänge zum Nodulus und zur ventralen Uvula sind Moosfasern aus dem ipsilateralen Vestibularisnerv, wobei Bogengangsafferenzen vorwiegend den Nodulus und Afferenzen vom Sacculus vorwiegend die ventrale Uvula kontaktieren (Voogd und Barmack 2006). Weitere Eingänge stammen vom superioren und lateralen vestibulären Kern, dem NPH und über Kletterfasern vom kontralateralen ION. Die Hauptefferenzen gehen zum superioren und medialen vestibulären Kern sowie zur y-Group.
Nodulus und ventrale Uvula modulieren den sog. Velocity-Storage-Mechanismus, der in den vestibulären Kernen stattfindet (Yakushin et al. 2017). Dieser Mechanismus verlängert das Geschwindigkeitssignal von den Bogengangsafferenzen, damit der rotatorische VOR auch bei langsameren Kopfbewegungen zur retinalen Bildstabilisierung beitragen kann. Beschleunigungssignale von den Otolithenorganen werden ebenfalls verarbeitet, z. B. für die Auslösung des translatorischen VOR oder für die Suppression des postrotatorischen vestibulären oder optokinetischen Nystagmus durch Kopfneigung (Tilt Suppression).

Syndrome und Erkrankungen

Folgende Syndrome entstehen nicht nur bei Läsionen in den Strukturen selbst, sondern auch bei Läsionen von wichtigen afferenten und efferenten Bahnen, mit denen diese Strukturen mit dem Hirnstamm verbunden sind.

Läsion des Flocculus/Paraflocculus

Die typischen okulomotorischen Befunde einer bilateralen Degeneration des Flocculus/Paraflocculus sind (Beh et al. 2017; Kheradmand und Zee 2011): (1) Blickrichtungsnystagmus in allen Richtungen aufgrund einer Beeinträchtigung der Integration von Burst-Signalen. (2) Rebound-Nystagmus aufgrund einer verlangsamten Verschiebungsgeschwindigkeit des motorischen „Setpoint“ für die angestrebte Augenposition. (3) Downbeat-Nystagmus aufgrund des Wegfalls der Hemmung von Hirnstammstrukturen (v. a. superiore Vestibulariskerne und die y-Group), die ein Aufwärtsdriften der Augen bewirken. (4) Störung der Augenfolgebewegungen, womit die Verfolgung eines bewegten Zielpunkts nur durch eine Sequenz von Sakkaden erfolgen kann (sakkadierte Blickfolge). (5) Beeinträchtigung der visuellen Suppression des VOR. (6) Abnorme Amplitude und Richtungsabweichung des VOR, womit bei Kopfbewegungen die retinale Stabilität nicht mehr gewährleistet ist. (7) Driften der Augen nach jeder Sakkade (postsakkadischer Drift).
Eine isolierte einseitige Läsion ist sehr selten. Sie führt zu einem ipsilateral gerichteten Spontannystagmus, gestörten Augenfolgebewegungen nach ipsilateral und frequenzabhängig verändertem Verstärkungsfaktor des horizontalen VOR und einer ipsiversiven OTR (Park et al. 2013).

Läsion des okulomotorischer Vermis

Bei einseitigen Läsionen kommt es zu einer okulären Lateropulsion zur Gegenseite mit entsprechend hypermetrischen kontralateralen Sakkaden und hypometrischen ipsilateralen Sakkaden; die Augenfolgebewegungen nach ipsilateral sind sakkadiert (Beh et al. 2017; Kheradmand und Zee 2011). Bei beidseitigen Läsionen sind in beide Richtungen die Sakkaden hypometrisch und die Augenfolgebewegungen sakkadiert. Vergenzbewegungen können auch beeinträchtig sein (Versino et al. 1996), insbesondere langsame divergente Augenbewegungen (Sander et al. 2009).

Läsion des kaudalen Nucleus fastigii

Die okuläre Lateropulsion und das Augenfolgebewegungsdefizit sind bei einseitigen Läsionen spiegelbildlich zur einseitigen Läsion des okulomotorischen Vermis (Beh et al. 2017; Kheradmand und Zee 2011): Die okuläre Lateropulsion ist zur Seite der Läsion mit entsprechend hypometrischen kontralateralen Sakkaden und hypermetrischen ipsilateralen Sakkaden; die Augenfolgebewegungen nach kontralateral sind sakkadiert. Bei beidseitigen Läsionen sind in beide Richtungen die Sakkaden hypermetrisch und die Augenfolgebewegungen sakkadiert. Die Sakkadenhypermetrie kann so stark ausgeprägt sein, dass es zu sog. makrosakkadischen Oszillationen kommt, weil jede Korrektursakkade überschießend ist (Selhorst et al. 1976).

Läsionen des Nodulus und der ventralen Uvula

Läsionen des Nodulus und der ventralen Uvula führen zu einer Instabilität des Velocity-Storage-Mechanismus: (1) Der postrotatorische (vestibuläre oder optokinetische) Nystagmus hält länger an und kann durch Kopfneigungen weniger gut unterdrückt werden (Hain et al. 1988). (2) Es entwickelt sich ein horizontaler Spontannystagmus, der an- und abschwillt und mit dem Abschwellen ca. alle 2 min die Richtung wechselt (periodisch-alternierender Nystagmus) (Leigh et al. 1981).
Folgende klinischen Zeichen können in unterschiedlicher Ausprägung bei Läsion dieser Strukturen beobachtet werden: (1) Nach horizontalem Kopfschütteln lässt sich ein vertikaler (meist Downbeat-) Nystagmus („cross-coupling“) beobachten (Minagar et al. 2001; Strupp 2002; Han et al. 2016). (2) Die Augenfolgebewegung nach unten ist beeinträchtigt, und im Dunkeln besteht ein Downbeat-Nystagmus (Walker et al. 2008). (3) Abhängig von der horizontalen Augenposition findet sich eine vertikale Divergenz, wobei das abduzierende Auge höher liegt (alternierende Skew Deviation) (Moster et al. 1988). (4) Unterschiedliche Formen von zentralem Lagen- oder Lagerungsnystagmus ohne oder nur mit wenig Schwindel können durch Kopfpositionsänderungen ausgelöst werden (Kim et al. 2012).
Bei seltenen einseitigen Läsionen findet man eine Verkippung der subjektiven visuelle Vertikalen zur Gegenseite (Tarnutzer et al. 2015) und eine kontraversive OTR (Mossman und Halmagyi 1997). Die Augenfolgebewegungen nach unten können auch gestört sein.

Cortex

Kortikale Strukturen, die zu Augenbewegungsstörungen führen

Das frontale Augenfeld (FEF) befindet sich im oberen Sulcus praecentralis (Area 6 nach Brodmann beim Menschen) und das parietale Augenfeld (PEF) im mittleren Sulcus intraparietalis des posterioren parietalen Kortex. Das supplementäre Augenfeld (SEF) liegt rostral von der supplementär-motorischen Area (SMA).
Funktionell löst der FEF Willkürsakkaden aus, während reflektorische Sakkaden durch das PEF und den Colliculus superior in Reaktion auf einen Blickzielreiz gesteuert werden. Willkürsakkaden sind selbst gesteuert, z. B. zu einem erinnerten, imaginären oder antizipierten Blickziel, z. B. Sakkaden beim Suchen oder beim Lesen.
Läsionen des FEF stören die willkürliche visuelle Exploration in der kontraläsionellen Raumhälfte, es resultiert eine Blickpräferenz für die ipsiläsionelle Seite. Selbstinitiierte Sakkaden (z. B. zu erinnerten Blickzielen, Antisakkaden) zeigen zu beiden Seiten eine verlängerte Latenz und sind zur kontraläsionellen Seite hypometrisch. Sakkaden zu einem nicht sichtbaren Blickziel (z. B. erinnerte Blickziele, Antisakkaden) können schlechter initiiert werden, während ein ähnlicher Effekt bei Läsionen des dorsolateralen präfrontalen Cortex (DLPFC) durch eine gestörte Hemmung nichtgewollter reflektorischer Sakkaden zustande kommt (klinisch: erhöhte visuelle Distraktibilität). Die langsame Blickfolge wie auch die langsame Phase des optokinetischen Nystagmus ist bei unilateralen FEF-Läsionen in beide horizontale Richtungen, aber bevorzugt zur ipsiläsionellen Seite gestört.
Läsionen des PEF stören kontralaterale visuelle Reflexsakkaden sowie allgemein die räumliche Programmierung von Sakkaden und die Aufrechterhaltung einer stabilen visuellen Raumwahrnehmung. Läsionen des SEF beeinträchtigen die Abfolge hintereinander durchzuführender Sakkaden.

Syndrome und Krankheiten

Große unilaterale kortikale Läsionen (zumeist große Infarkte im Versorgungsgebiet der A. cerebri media) führen zu einer konjugierten ipsiläsionellen Blickdeviation, zu einer sakkadierten Blickfolge zur Läsionsseite v. a. im Falle einer Mitbeteiligung der medialen temporalen für das Bewegungssehen zuständigen Region MT (Cooper et al. 2012), mit entsprechender Reduktion des horizontalen optokinetischen Nystagmus. Sakkaden zur kontraläsionellen Raumhälfte können etwas verzögert (Latenz), gering verlangsamt und hypometrisch sein.
Bei Läsionen im primären visuellen Cortex (A. cerebri posterior) können weder Sakkaden noch langsame Blickfolgebewegungen in das blinde Halbfeld ausgeführt werden.
Läsionen der hinteren Insel lösen vestibuläre Symptome aus (Schwindel, Verkippung der subjektiven visuellen Vertikalen, keine Zirkularvektion bei optokinetischer Stimulation), aber keine Augenbewegungsstörungen.
Bei Läsionen im Parietallappen kommt es v. a. bei rechtsseitigen Störungen zu einer ipsiläsionellen Blickdeviation, verlängerten Latenz kontraläsioneller Sakkaden (in das Hemifeld verminderter Aufmerksamkeit; Hemi-Neglect), der Unfähigkeit, sequenzielle Sakkaden durchzuführen (keine Raumkonstanz über Sakkaden im Double-Step-Paradigma), einer gestörten Blickfolge und einem gestörten optokinetischen Nystagmus (langsame Phase) in das ipsiläsionelle Halbfeld, und bei sehr großen Läsionen auch zu einer beidseitigen kortikalen Ptosis (Averbuch-Heller et al. 2002b).
Beim Balint-Syndrom können zwar einzelne Blickziele im peripheren Gesichtsfeld erkannt werden, aber sie können durch zielgerichtete Fingerbewegungen nicht akkurat erfasst werden (optische Ataxie). Werden dabei Sakkaden zu mehreren Blickzielen im peripheren Gesichtsfeld nicht gleichzeitig erkannt, liegt zusätzlich eine Simultanagnosie vor.

Okulomotorische Apraxie

Ausgeprägte Störungen der Ausführung von willkürlichen Augenbewegungen finden sich bei der okulomotorischen Apraxie (OMA), die kongenital (z. B. Cogan’s OMA) und erworben sein kann. Die meisten kongenitalen Störungen betreffen nur horizontale Augenbewegungen, bei der erworbenen Form sind Sakkaden in alle Richtungen betroffen. Patienten mit OMA können bei manchmal erhaltener Kontrolle reflektorischer Sakkaden (z. B. beim VOR oder optokinetischen Nystagmus) unter kopfstationären Bedingungen keine Sakkaden willkürlich ausführen. Auch kann keine langsame Blickfolge oder Vergenzbewegung willkürlich ausgelöst werden. Nur in Kombination mit Kopfbewegungen und/oder Lidschlussbewegungen sind Blicksprünge auslösbar (Rambold et al. 2006). Daher imponieren diese Patienten klinisch mit großen raschen Kopfbewegungen. Einige Patienten mit erworbener OMA haben Schwierigkeiten, die visuelle Aufmerksamkeit gerichtet auf neue Blickziele zu lenken. Dies wird auch bei umschriebenen FEF-Läsionen beobachtet (Cazzoli et al. 2015).
Die OMA muss von Hirnstammerkrankungen mit Sakkaden-/Blickparesen abgegrenzt werden (Schweyer et al. 2018). Die reflektorischen Sakkaden (z. B. optokinetischer Nystagmus oder in Kombination mit Kopfbewegungen) zeigen im Gegensatz zu Hirnstammerkrankungen der Sakkadengeneratoren (riMLF, PPRF) normale Geschwindigkeiten.
OMA entsteht zumeist durch bilaterale frontoparietale Läsionen, die FEF und PEF bzw. ihre deszendierenden Projektionen zum SC betreffen (Pierrot-Deseilligny et al. 1988). Als Konsequenz erhalten die Sakkadenzentren im Hirnstamm und Kleinhirn keine adäquaten Eingänge. Hintergrund der Beobachtung, dass OMA-Patienten Lidschlussbewegungen zur Auslösung von Blicksprüngen verwenden, ist die Tatsache, dass Blinzelbewegungen die pontinen Omnipausenneuronen hemmen und somit Sakkaden ermöglichen.
Die genetischen OMA-Formen treten in Kombination mit zerebellären Ataxien, Polyneuropathien und Stoffwechselstörungen (Typ 1: mit Hypercholesterinämie, Hypoalbuminämie; Typ 2: erhöhtes α-Fetoprotein) auf. Die horizontalen Sakkaden sind verzögert (Latenz) und zumeist treppenförmig hypometrisch, aber nicht verlangsamt (Panouilleres et al. 2013). Bei der genetischen Ataxie mit Typ 2 OMA finden sich zusätzliche zerebelläre Augenbewegungsstörungen (Blickrichtungsnystagmus, Rebound-Nystagmus). Die Anzahl von genetischen zerebellären Ataxien mit OMA als klinischem Merkmal steigt.

Parkinson-Syndrome

Patienten mit Parkinson-Syndromen berichten oft über Sehstörungen. Das Spektrum der Ursachen reicht von den in dieser Altersgruppe typischen Augenerkrankungen wie Katarakt, Glaukom oder Makuladegeneration über visuelle Halluzinationen (typisch für die Lewy-body-Demenz oder durch L-Dopa/Dopamin-Agonisten ausgelöst) bis hin zu zentralen Okulomotorikstörungen. Der Morbus Parkinson ist durch leicht hypometrische (manchmal fragmentiert, stufenartig, insbesondere wenn viele Sakkaden hintereinander durchgeführt werden sollen), aber normal schnelle Sakkaden, eine mäßig gestörte langsame Blickfolge, einen zumeist normalen VOR und leichte Fixationsinstabilitäten (Gegenrucke, „square wave jerks“) charakterisiert. Die Latenz ist bei selbstinitiierten Sakkaden und bei Sakkaden zu erinnerten Blickzielen verlängert, bei reflexiven normal. Die wichtigste Form der atypischen Parkinson-Syndrome, die PSP, wurde bei den Blickparesen besprochen.

Zentrale Okulomotorikstörungen als Notfall

Akute oder subakut auftretende zentrale Okulomotorikstörungen wie Sakkaden- oder Blickparesen, zentraler Fixationsnystagmus oder Skew Deviation beruhen meist auf Infarkten im Bereich von Hirnstamm oder Kleinhirn. Deshalb erfordern diese eine unverzügliche Einweisung in eine neurologische Klinik mit entsprechender Bildgebung mittels CCT und MRT; in der Akutphase ist die klinische Untersuchung allerdings häufig noch sensitiver als die Bildgebung. Ergeben sich Hinweise für einen Infarkt, können Patienten mittels intravenöser Thrombolyse und/oder intraarterieller mechanischer Rekanalisation akut behandelt werden, was lebensrettend sein kann, gerade im vertebrobasilären Stromgebiet.
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