Grünes Licht für die Migräne

P. Heilig

Schalter werden umgelegt, wenn morgens Lichtimpulse das Auge treffen, auch On-Off-Schalter für Histamin (H.) und Schlaf-Wachrhythmus, welcher neben anderen Regulatoren auch über das H. gesteuert (‚deeply implicated‘) wird – dies wird verdeutlicht durch die Aktivität der histaminergen Neurone, welche sich im Zustand der Vigilanz aktiv und im Schlaf passiv verhalten. Histamin-defiziente Mäuse zeichnen sich durch verstärkten REM-Schlaf bei Tageslicht und Schlaflosigkeit im Dunkel aus. Bei verletzten histaminergen Neuronen ist das Phänomen kortikaler Desynchronisation zu beobachten.

H. (H1R activation) kann allergische Reaktionen provozieren. Die Morgensonne löst den ersten Nießreflex geplagter Allergiker aus. MRGC-Zellen läuten via SCN und Melatonin ein ‚arousal‘ ein – aber auch das H. wird als ‚waking substance‘ bezeichnet. Im Schlaf ruhen histaminerge Neurone und die allergischen Conjunctivitiden provozieren glücklicherweise kein unbewusstes nächtliches Augenreiben samt möglicher unerwünschter Folgen.

H. spielt bei Stress, Emotionen, dem Lernen, bei Gedächtnisfunktionen, Flüssigkeits- und Wärme-Regulierungen, Schmerzempfindung, Allergie, Migräne, Immunsystem sowie vielen neuroendokrinen Funktionen eine Rolle. H. als Neuromodulator, wirkt mit seinen Rezeptorliganden im Auge und den Effekten der H.- H3 Antagonisten mit, auch in der Glaukom-Pathogenese. H. steuert Kontraktionen des m. ciliaris und beeinflusst über die ‚Aqueous Humor Outflow Rate‚ den intraokulären Druck: „Chronic treatment with H3R antagonists could have a significant role in improving this kind of glaucoma“.

Eine bislang unterschätzte Rolle spielt die Farbe triggernder Lichtstimuli: Histamin, der ‚Enemy Number One‘ aller Migräne-Patienten, reagiert via MRGC-Zellern überschießend auf kurzwellig dominiertes helles bläulich-weißes Licht. Die dadurch ausgelöste extreme Photophobie der ‚Migraineurs‘ und Hyperakusis samt Übelkeit und Erbrechen werden häufig beschrieben als Zustände – „an der Grenze des Erträglichen“.

Grünes Licht wird gut vertragen; es verringert die Kopfschmerzen und wird sogar als „beruhigend und entspannend“ beschrieben. Das dominierende Leitsymptom Photophobie läßt sich durch elektrophysiologische Untersuchungen objektivieren: Die Amplituden elektrischer Antworten von Netzhaut und Sehrinde auf Licht verschiedener Farben waren signifikant vergrößert („unerwarteterweise“ – sic) – verglichen mit niedrigen Potentialen der Reaktion auf grüne Lichtstimuli. Die Frage nach dem Wie und Warum wurde beantwortet mit:„Discovery of a novel retino-thalamo-cortical pathway that carries photic signal from melanopsinergic and non-melanopsinergic retinal ganglion cells to thalamic neurons“. Ein „cross-talk“ findet statt – zwischen visuellen Bahnen und denen, die für den Migräne – Kopfschmerz verantwortlich sind („pain matrix“). Massive Projektionen von Dura- und Licht-sensitiven thalamischen Neuronen in die visuellen, auditorischen und olfaktorische Cortices bombardieren diese mit Überstimulationen. Die Folgen können sein: Funktionsstörungen, Beeinträchtigungen von Kurz- und Langzeit-Gedächtnisleistung, der Kognition, motorischer Koordination, Vigilanz, von Licht- und Farb-Wahrnehmungen (via sek. vis. Cortices) samt Photophobie, Hyperakusis und olfaktorischer Hypersensibilität.

Blaues Licht wird von Migränepatienten, aber auch von sehbehinderten Personen als besonders schmerzhaft – expressis verbis „unerträglich“ empfunden. Im Straßenverkehr schafft die Überreizung durch Blendungen nicht nur Migränepatienten ernste Probleme.

Eine schlüssige Erklärung der Farb-Selektivität, dieser ‚Viridophilie‘ von Migränepatienten wird auf sich warten lassen, besonders seit der Entdeckung des Campana-Interneurons, welches zugleich Zapfen- und und Stäbchensignale („equal synaptic Inputs“) an die retinalen Ganglienzellen sendet. Campana erinnert ein wenig an Qbits: „Null und Eins“ in einem Element. Grünes Licht moderater Intensität reduziert Kopfschmerzen episodischer und chronischer Migräne-Erkrankungen. Es sollte als adjuvante Maßnahme empfohlen werden.

Goebel: „Die beste Therapie gegen Migräne wäre die Schwangerschaft. Nach dem dritten Monat der Schwangerschaft kommt es zum Anstieg der Diamine- Oxidase (DAO – Histamin-abbauendes Enzym) auf das Hundertfache und die durch Histamin ausgelöste Übelkeit verschwindet.“ (leider nicht immer..).

Lit.

Thakkar MM (2011) Histamine in the regulation of wakefulness. Sleep Med Rev 15,1: 65-74

Martin LF et al (2021), Evaluation of green light exposure on headache frequency and quality of life in migraine patients: A preliminary one-way cross-over clinical trial. Cephalalgia. 41(2):135-147.

Sgambellone S et al (2021)Novel Insight of Histamine and Its Receptor Ligands in Glaucoma and Retina Neuroprotection. Biomolecules. 11(8): 1186.

Bernstein CA et al (2019) The migraine eye: distinct rod-driven retinal pathways‘ response to dim light challenges the visual cortex hyperexcitability theory. Pain 160(3): 569-578.

Young BK et al (2021)An uncommon neuronal class conveys visual signals fromrods and cones to retinal ganglion cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2; 118(44)

Göbel H (2020) Erfolgreich gegen Kopfschmerzen und Migräne. Ursachen beseitigen, gezielt vorbeugen, Strategien zur Selbsthilfe. Springer

MRGC: Intrinsisch photosensitive Melanopsin Retinale Ganglienzelle, mitschuld an der ‚Cyanophobie‘

 SCN: Suprachiasmatische Nuclei. Ihre ‚Metronome‘ (Oszillatoren) steuern den circadianen Rhythmus.

 Gender: beyond

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Campana

Hundert Jahre, nachdem fünf Klassen* von Netzhautzellen ’systemisiert‘ worden waren, tauchte ein bisher unidentifiziertes retinales Interneuron auf (John A. Moran Eye Center an der University of Utah), welches Zapfen- und (!) Stäbchen-Signale (‚equal synaptic inputs‘) an retinale Ganglionzellen sendet – es passt somit nicht in das alte Schema.

Die Campana-Zelle unterscheidet sich trotz mancher Gemeinsamkeiten morphologisch, physiologisch und molekular von Bipolarzellen sowie auch von den Amakrinen. Die Entdeckung dieses ‚atypischen‘ glycinergen Interneurons könnte bewirken, dass nicht nur Neues hinzugefügt wird in den Abhandlungen der Neurophysiologie und dass vielleicht Manches umzuschreiben ist – mithin eine Chance für besseres Verständnis von ‚Verdrahtungen‘ sowie neuronalen Prozessen.

On- und Off- Schaltungen sowie skotopisches und photopisches System galten seit jeher als streng getrennt (nun: Campana – ‚crosstalk‘). Bipolarzellen schienen als die einzigen Interneurone zwischen Rezeptoren und retinalen Ganglienzellen (RGC) zu fungieren. Campana-Zellen exprimieren zusätzlich zu Glutamat den hemmenden Neurotransmitter Glycin. Sie reagieren auf Lichtblitze (Dauer: 100 msec) mit Depolarisierung, dies aber mit auffallend lange anhaltenden Atworten – bis zu etwa 30 Sekunden. Es kann nicht ganz ausgeschlossen werden, dass dieses unorthodoxe Interneuron auch an den lange anhaltenden Nachbild- Phänomenen mitbeteiligt ist.

Möglicherweise sind die Campana-Zellen an ’non-image-forming‘ – Prozessen beteiligt, ähnlich wie die ipRGCs mit Pupillendilatation, circadianem Photoentrainment, vielleicht auch als ‚lowpass-frequency‘– Filter bzw. als passagere ‚Memory‘- Speicher: „In the brain, persistent firing cells are believed to be involved in memory and learning. Since Campana cells have a similar behavior, we theorize they could play a role in prompting a temporal ‘memory’ of a recent stimulation.”   Ning Tian.

Der ‚dialektische Überbau‘ retinaler Funktions-Schemata ist neuerdings kritisch zu überdenken: Thesis: Strenge Trennung. Antithesis: Synthesis am Beispiel der Campana, welche unvoreingenommen ‚equal synaptic inputs‘ akzeptiert. Spaß beiseite – es ist zunächst unerheblich, wie die neue Retina-Arbeits-Hypothese aussehen wird. Sicher ist jedenfalls, dass viele unphysiologische, potentiell phototoxische Kunstlichtszenarios der Gegenwart auch diesem besonderen Interneuron einen Bärendienst erweisen.

* Photorezeptoren, Horizontal-, Bipolare- , Amakrine- und Retinale Ganglion Zellen (RGC).”   

iPRGC: intrinsic photosensitive Melanopsin Retinal Ganglion Cells

Campana (ital., span.) Handglöckchen, Façon erinnert angeblich an das Interneuron dieses Namens.

Young BK et al (2021) An uncommon neuronal class conveys visual signals from rods and cones to retinal ganglion cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Nov 2; 118(44):e2104884118.

https://healthcare.utah.edu/moran/news/2021/10/campana-cell-retina-discovery.php

Interest, Gender: wie gehabt

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Nachbilder sind treue Begleiter kognitiver Prozesse. Sie fallen im täglichen Leben kaum auf, es sei denn – Stimulusintensitäten überschritten kritische Grenzen – demonstriert am leuchtenden Beispiel der Fußgängerampel: Wartende fixieren ein grellrotes Halte-Signal. Spukhaft blitzt während einer Sakkade, wie aus dem Nichts, die Illusion eines grünen (!) ‚Ampelmännchens‘ auf – nicht im Sinne des Erfinders.

Das Nachbild, eine Illusion (‚illusory percept‘) entsteht in post-rezeptoralen ‚opponent-channel‘ – Prozessen, in retinalen Ganglienzellen (‚rebound responses‘) sowie auf kortikaler Ebene. Letzteres wird durch pathologische MRI-Befunde samt dazugehöriger Funktionsausfälle und (ggf. bewegter -) Nachbilder bestätigen. „Das Nachbild eines PKWs bewegte sich etwa gleich schnell, aber in entgegengesetzter Richtung“ (‚Dyskinetopsic Palinopsia‘) Auslöser: eine AV-Missbildung im Gyrus occ. inf. – ein selten beobachtetes Phänomen. Einen weiteren Hinweis liefert die transkranielle Magnetstimulation (TMS). Sie beeinflusst das ‚Visual fading‘ (DD: Troxler Effekt), im Sinne eines signifikant verzögerten Verblassens von Nachbildern – via ‚early visual cortex‘.  

Verschiedene optische Täuschungen, zum Beispiel der ‚McCollough – Effekt‘, basierend ebenfalls auf Nachbild-Effekten, wurden noch immer nicht vollständig entschlüsselt. „Im Gegensatz zu allen anderen Nachwirkungen, die höchstens eine Minute anhalten, wirkt diese über Stunden, auch über Nacht. Wenn man 10 Minuten adaptiert, soll es Monate anhalten“ (?) (https://michaelbach.de/ot/index-de.html). Dies erinnert frappant an MRGC (Melanopsin-Retinale-Ganglienzellen)- Slow-Potentials, deren Aktivitätsdauer bis zum ‚Steady state‘ nicht bestimmt werden konnte. Licht-Nachwirkungen werden unterschätzt. ‚Qualitäts‘-Monitore produzieren kräftige Nachbilder aber auch lästige Schlafstörungen.

„A bright flash can induce a positive visual afterimage of whatever scene a person is looking at when the flash occurs“ : Dieses Statement und obige Angaben über die Dauer der Nachwirkungen (‚persistence of visual information from the afterimage‘ – Stone et al) leiten über zu überdosiert grell-kurzwellig dominierten Licht-Bombardements, denen Sehen und Wahrnehmung wehrlos ausgeliefert sind, besonders im Straßenverkehr. Die Einsatzfahrzeug-Signale (’son et lumiere‘) liegen deutlich über der Schmerzschwelle, wären folglich kontraindiziert in den Fußgängerzonen, aber – wen kümmert’s.

Die Stimulus-Intensität spielt bei der Nachbild-Entstehung eine entscheidende Rolle.  Ampel-Licht-Intensitäten wurden ohne Berücksichtigung der jeweiligen Umgebungs-Lichtintensität schrankenlos gesteigert. In Dämmerung und Dunkelheit werden derart extreme Intensitäten zum ernsten Problem. Über Gefahren der Blendung wurden die zuständigen Experten laufend informiert; komplementärfarbene Nachbilder zu grell strahlender Ampeln sprachen sich noch nicht herum. Die deutlich weniger ‚aufdringlichen‘  Nachbilder der Vorgängermodelle waren unterschwellig; sie wurden nicht wahrgenommen. 

Retinale Lichtschäden sind immer dann zu befürchten, wenn bei Service-Arbeiten – in kurzer Distanz von Lichtquellen – zu spät oder überhaupt nicht ausgeschaltet wird. Durch die potentiell phototoxischen Effekte sind nicht nur die Zapfen und Stäbchen sowie das retinale Pigmentepithel gefährdet, sondern auch die retinalen Ganglienzellen (RGC), die  Mitochondrien samt DNA („upregulation of reactive oxygen species and subsequently caspase-dependent or -independent cell death“. Das Risiko der Entstehung von retinalen Lichtschäden wird nach energetischer Vorschädigungen aber auch bei Erkrankungen der Netzhaut höher.

Eine weitere wertvolle Zelle, die ‚Campana‘- Zelle* ist bedroht durch Phototoxizität. Sie passt nicht in das Fünf-Klassen-Schema retinaler Neurone, wie dies vor hundert Jahren erstmals präzisiert beziehungsweise konstruiert wurde – möglicherweise gehört sie einer eigenen neuen Klasse an, einer besonders ungewöhnlichen: sie empfängt sowhl Zapfen- als auch Stäbchen-Signale und – sie ist extrem lange ‚aktiv‘ – bis zu dreißig Sekunden lang: ‚They (Interneurone) could play a role in prompting a temporal memory of a recent stimulation.” Damit fügt sich die Campana‘- Zelle nahtlos in die Reihe der Strukturen und neuronalen Elemente ein, welche an der Kaskade der Nachbild-Entstehung und des ‚Fadings‘ einen maßgeblichen Anteil haben.

Andersgeartete, schwerere Schäden sind nach ‚retinalem Lichtstress‘ im Straßenverkehr zu befürchten: Das ‚Fahren wie in einem dunklen Tunnel‘ nach Blendung (‚redetection time after glare‘). In Refraktärphasen, während der retinalen Readaptationen, werden viele verkehrsrelevante Objekt zu spät oder – im schlimmsten Fall – gar nicht wahrgenommen. Störendes Streulicht, Ablenkungen (Distraction Blindness) und neue Nachbild-Phänomene schufen zusätzliche Unfall-Gefahren durch überdosierte, unphysiologische Lichtstimuli.     

 Ergo: Handlungsbedarf. 

Epilog:

Die zuständige Verkehrs-Kognitionspsychologie hält sich bedeckt. Vielleicht gibt die Verkehrs-Ophthalmologie ihrem Herzen einen Stoß.         

Lit.:

Kingdom FAA et al (2020) Negative afterimages facilitate the detection of real images Vision Res; 170:25-34. 

Lahiri D et al (2020) Dyskinetopsic Palinopsia: Palinopsia Accompanied by Moving Afterimages. Case Reports Cogn Behav Neurol; 33(4):266-270.

 O’Hare L ( 2017) Visual Discomfort From Flash Afterimages of Riloid Patterns. Perception ;46(6):709-727

Engelen T  et al (2019) Reduced Fading of Visual Afterimages after Transcranial Magnetic Stimulation over Early Visual Cortex; 31(9):1368-1379

Stone BW et al (2016) Multisensory Tracking of Objects in Darkness: Capture of Positive Afterimages by the Tactile and Proprioceptive Senses; PLoS One. 2016; 11(3): e0150714.

Magnussen S et al (2016) Filling-in of the foveal blue scotoma. Vision Res ; 41(23): 2961–2967.

Zele AJ (2019) Melanopsin driven enhancement of cone-mediated visual processing. Vision Res; 160:72-81.

Zhao Y et al (2020) Light-Induced Retinal Ganglion Cell Damage and the Relevant Mechanisms; Cell Mol Neurobiol 40(8):1243-1252.

*Young BK et al (2021) An uncommon neuronal class conveys visual signals from rods and cones to retinal ganglion cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Nov 2;118(44):e2104884118. Dieses Interneuron zwischen Rezeptoren und RGC, die Campana Zelle – „may play an atypical role in vision“.   

Gender: beyond

Interest: ut semper

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