Aufgabenbeantwortung

1. Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen visueller Wahrnehmung und visueller
Adaptation anhand eines Beispiels. Welche Funktion hat Adaptation innerhalb des
Sehsystems?
In der Physiologie ist visuelle Wahrnehmung die Aufnahme und Verarbeitung von visuellen
Reizen, bei der eine Extraktion relevanter Informationen, Erkennung von Elementen und
deren Interpretation durch Abgleich mit Erinnerungen stattfindet. Somit geht die visuelle
Wahrnehmung weit über das reine Aufnehmen von Information hinaus. Unter visueller
Adaptation wird die Anpassungsfähigkeit des visuellen Systems an unterschiedl.
Lichtverhältnisse verstanden. Eine Person kann nur Objekte wahrnehmen, die Licht in ihre
Augen reflektieren. Betrachtet eine Person ein 6m entferntes Objekt, so sind die Lichtstrahlen,
die das Objekt reflektiert und das Auge aus dieser Distanz erreichen, praktisch parallel. Diese
werden auf der Retina fokussiert. Wenn sich die Person dem Objekt nähert, so sind die auf die
Retina treffenden Lichtstrahlen nicht länger parallel und die Bildebene verlagert sich bis
hinter die Retina zurück. Das Licht gelangt in dieser Sit, nat. nicht zur Bildebene, da es zuvor
von der Retina aufgehalten wird. Wenn dies so bliebe, würde das Abbild des Objektes auf der
Retina als auch die Wahrnehmung der Person unscharf. Um das Objekt scharf darzustellen,
erhöht das Auge die eigene Brechkraft durch einen Prozess namens Akkomodation, bei dem
eine Kontraktion der Ziliarmuskeln an der Vorderseite des Auges die Krümmung der Linse
erhöht. Diese führt zu einer stärkeren Brechung der durch die Linse einfallenden
Lichtstrahlen, sodass die Bildebene nach vorne verlagert und ein scharfes Ábbild auf der
Retina erzeugt wird.
Die Funktionen der visuellen Adaptation sind das optimale Brechen der einfallenden, von den
Objekten reflektierten Lichtstrahlen, um somit ein scharfes Abbild auf der Retina zu
ermöglichen, was wiederrum die Grundlage für eine gute Wahrnehmung ist, aber auch die
Anpassung an relative Lichtmengen bei dem sogenannten Pupillenlichtreflex. Dieser kann
durch Muskelbewegungen die Masse der einfallenden Lichtstrahlen regulieren. Adaptation ist
Anpassung an die Umwelt.
2. Beschreiben Sie eine visuelle Täuschung und legen Sie dar, welche Rückschlüsse man
durch diese Beobachtung auf die Funktionsweise des visuellen Systems ziehen kann!
Bei „Beuchet-Stuhl“ handelt es sich um eine optische Täuschung. Es befindet sich das
Untergestell eines Stuhles in Orginalgröße an einem Ort X. Daneben kann sich nun eine
Person XY stellen. In der gleichen Linie, nur einige Meter weiter hinten befindet sich der
überdimensional große Rest des Stuhles (Sitzfläche und Rückenlehne), worauf sich nun
Person Z setzen kann. Diese sieht nun im Verhältnis zur Sitzfläche und Rückenlehne klein
aus. Eine weitere Person kann nun durch ein Loch schauen, aus welcher Perspektive es nun so
aussieht, dass Person XY neben einem normal großen kompletten Stuhl steht, worauf eine viel
zu kleine Person Z sitzt.
Grundlage dieser optischen Täuschung ist, dass die Netzhaut nur ein 2-dimensionales Abbild
der Umwelt liefert und das Gehirn aus diesen Infos einen 3dimensionalen Raum herstellt. Das
Gehirn wählt dazu die Interpretation aus, die aufgrund unserer Erfahrung am
wahrscheinlichsten ist. Es scheint also wahrscheinlicher, dass ein Zwerg auf dem Stuhl sitzt,
als dass der Stuhl geteilt wurde und sich das Unterteil in Orginalgröße bei Person XY und der
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Rest in überdimensionaler Größe weiter weg steht. Bzw. werden Vorannahmen getroffen, wie
z.B. dass ein Stuhl immer zusammen an einem Ort und nicht getrennt in unterscheidl.
Größenverhältnissen an verschied. Orten steht. Weiß man allerdings, wie groß die Person Z
in Wirklichkeit ist, kann man die optische Täuschung darauf zurück führen, dass einfach nicht
alle 3dimensionalen Möglichkeiten aus einem 2dimnesionalen Bild erfasst werden können.
3. Vergleichen Sie skotopisches Sehen und photopisches Sehen!
Photopisches Sehen oder Tagsehen bezeichnet das Sehen des Menschen bei ausreichender
Helligkeit, wobei Farben wahrgenommen werden. Im Gegensatz dazu steht das skotopische
Sehen bei geringer Helligkeit (Nachtsehen, keine Farbwahrnehmung) und dem
Übergangsbereich, dem mesopischen Bereich (Dämmerungssehen). Die Wörter sind vom
Griechischen abgeleitet, phos (Licht), mesos (Mitte), und skotos (Dunkelheit). Fotorezeptoren
im menschlichen Auge für das photopische Sehen sind die Zapfen der Netzhaut, hingegen
sind die wesentlich lichtempfindlicheren Stäbchen für das skotopische Sehen zuständig. Im
mesopischen Bereich tragen sowohl Zapfen als auch Stäbchen zur Bildwahrnehmung bei. Da
die Stäbchen blauempfindlicher als die Zapfen sind und daher einen anderen Eindruck der
Helligkeit verschiedener Farben als die Zapfen vermitteln, kommt es dabei zu einer
geänderten Farbwahrnehmung. Die Sehschärfe ist beim photopischen Sehen am größten, vor
allem im Bereich der Fovea centralis nahe der Mitte der Netzhaut. Beim skotopischen Sehen
ist die Schärfe geringer; vor allem können Details mit geringem Kontrast nicht mehr
wahrgenommen werden, weil das Auge die Helligkeit über benachbarte Stäbchen interpoliert.
Da im Bereich der Fovea centralis keine Stäbchen vorhanden sind, muss das Objekt beim
skotopischen Sehen außerhalb der Fovea centralis sein (parafoveales Sehen), man muss also
„danebenschauen“, um die beste Empfindlichkeit des Auges zu erreichen. Außerdem sind die
Stäbchen zeitlich träger als die Zapfen. Das beim skotopischen Sehen genutzte Photopigment
ist das Rhodopsin, währenddessen beim photopischen Sehen 3 versch Zapfenopsine genutzt
werden. Der skotopische Bereich reicht von der Wahrnehmungsschwelle bei einer
Leuchtdichte von etwa 3 · 10−6 cd/m2 bis etwa 0,003 bis 0,03 cd/m2, darüber liegt der
mesopische Bereich, der bis etwa 3 bis 30 cd/m2 reicht (die Grenzen sind fließend und
individuell verschieden). Bei Leuchtdichten über 3 bis 30 cd/m2 tritt photopisches Sehen auf.
4. Wie verteilen sich die versch. Photorezeptoren über die Netzhaut hinweg und welche
funktionellen Konsequenzen für das Tag- und Nachtsehen ergeben sich daraus?
Zapfen sind für das Tagsehen, Stäbchen für das Nachtsehen zuständig.
In der Fovea sind nur Zapfen vorhanden. Hier sieht man tagsüber am schärfsten. Nachts sieht
man hier nichts. Die Dichte der Zapfen nimmt zur Peripherie hin rasch ab, es gibt aber überall
Zapfen, wobei der Großteil in der Peripherie lokalisiert ist. Stäbchen sind überall zu finden
ausser in der Fovea (daraus folgt, dass was man fixiert wird nicht gesehen z,b. fixiert man
einen Stern „verschwindet“ er, schaut man kurz daneben „tacht“ er wieder auf). Es gibt mehr
Stäbchen (10hoch8) als Zapfen (5x10hoch6). In der Fovea sind die Rezeptoren dichter
gepackt. Am Blinden Fleck sind keine Rezeptoren. Hier Sehen wir nichts.
5. Welchen Mechanismus benutzt das Auge um unterscheidl. entfernte Objekte scharf
auf der Netzhaut abzubilden?
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Akkomodation: Betrachtet eine Person ein 6m entferntes Objekt, so sind die Lichtstrahlen, die
das Objekt reflektiert und das Auge aus dieser Distanz erreichen, praktisch parallel. Diese
werden auf der Retina fokussiert. Wenn sich die Person dem Objekt nähert, so sind die auf die
Retina treffenden Lichtstrahlen nicht länger parallel und die Bildebene verlagert sich bis
hinter die Retina zurück. Das Licht gelangt in dieser Sit, nat. nicht zur Bildebene, da es zuvor
von der Retina aufgehalten wird. Wenn dies so bliebe, würde das Abbild des Objektes auf der
Retina als auch die Wahrnehmung der Person unscharf. Um das Objekt scharf darzustellen,
erhöht das Auge die eigene Brechkraft durch einen Prozess namens Akkomodation, bei dem
eine Kontraktion der Ziliarmuskeln an der Vorderseite des Auges die Krümmung der Linse
erhöht. Diese führt zu einer stärkeren Brechung der durch die Linse einfallenden
Lichtstrahlen, sodass die Bildebene nach vorne verlagert und ein scharfes Ábbild auf der
Retina erzeugt wird. Der Nahpunkt gibt hierbei die kürzeste und der Fernpunkt die weiteste
Distanz zum Auge an, in der dies möglich ist. linse wird gekrümmt oder abgeflacht. Beim
Nahsehen wird Spannung der Zonularfasern durch Kontraktion der Ziliarmuskeln vermindert
und Linse abgerundet. beim weitsehen andersrum. Im Alter wird dieser Vorgang schwächer,
linse kann nicht mehr so gut abgerundet werden. Die Fähigkeit zur Nahakkommodation geht
mit zunehmendem Lebensalter allmählich verloren (Presbyopie).
6. Welche Vor- und Nachteile hat die Summation der Aktivität vieler Rezeptoren?
Stäbchen und Zapfen besitzen unterschiedl. Schaltkreise. Dies ist ein Grund für die hohe
Empfindlichkeit der Stäbchen im Vergleich zu den Zapfen. Infolge der stärkeren Konvergenz
der Stäbchen summieren zahlreiche Stäbchenrezeptoren ihre Signale durch die Weiterleitung
an eine einzelne Ganglienzelle auf, während nur ein einzelner oder einige wenige Zapfen ihre
Antworten an eine einzelne Ganglienzelle übermitteln. Durch die Summation wird somit die
Empfindlichkeit erhöht. Dies macht besonders bei den Stäbchen Sinn, da diese für das
Nachtsehen verantwortlich sind und wir durch diese Prozesse bereits bei kleinsten
Lichtmengen etwas sehen können. Andererseits führ Konvergenz dazu, dass getrennte
Lichtpunkte zum gleichen Output führen wie nahe beieinander liegende und damit nicht als
getrennt registriert werden können. Konvergenz reduziert somit das räuml.
Auflösungsvermögen und somit die Sehschärfe!
7. Was ist laterale Inhibition und welchen Nutzen hat sie? Erklären Sie die
Auswirkungen lateraler Inhibition anhand eines Herrmann-Gitters!
laterale Inhibition w [von *lateral-, latein. inhibitio = Hemmung], laterale Hemmung,
Umfeldhemmung, in der Neurophysiologie eine durch seitliche (laterale), synaptische
Querverbindungen in einem Netzwerk von Nervenzellen
hervorgerufene, lokal begrenzte, gegenseitige Hemmung
(Inhibition). Die Gesamtstärke der lateralen Inhibition ergibt
sich sowohl aus der Erregungsstärke (Erregung) des
Neurons als auch aus der Entfernung der zu hemmenden
Nachbarneurone. Sie dient der Kontrastverstärkung an den
Grenzen zweier Flächen mit unterschiedlichen
Eigenschaften, wie z.B. Hell und Dunkel.
Beim Anschauen des Hermann-Gitters fallen einem
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geisterhafte graue Schatten an den Kreuzungspunkten der weißen „Korridore“ auf. Diese
grauen Punkte sind jedoch nicht physikalisch und können durch laterale Inhibition erklärt
werden. Wenn nun die Straßen im Hermann-Gitter gerade so breit sind wie das Zentrum, dann
fällt die Peripherie des rezeptiven Feldes in den Bereich der schwarzen Quadrate. Die
Peripherie des rezeptiven Feldes wird zum großen Teil nur schwach belichtet, die Hemmung
in der Peripherie ist also gering und die Straße erscheint hell. An den Kreuzungsstellen gibt es
mehr Licht in der Peripherie und entsprechend auch mehr Hemmung, entsprechend dunkler
erscheinen die Kreuzungen. + On-Zentrum-Zellen/ - Off-Zentrum-Zellen
8. Vergleichen Sie die magno- und parvozellulären retino-kortikalen Bahnen hinsichtlich
Struktur und Funktion!
Der Corpus Geniculatum Laterale besteht aus 6 Schichten, den beiden unteren
entwicklungsgeschichtlich älteren, magnozellulären und den beiden oberen vier
pavozellulären Schichten. Neurone in diesen Schichten unterscheiden sich deutlich in ihren
funktionellen Eigenschaften. Magnozellen heißen auch Schirmzellen, sie sind
hochempfindlich und können somit schnellen Lichtveränderungen folgen, während Parvo-,
auch Zwergzellen genannt weniger empfindlich sind. Ihre Kontrastverarbeitungskurve
verläuft im Gegensatz zu den der MZ linear. Dafür sind sie farbopponent, während die MG
nur auf Helligkeit reagieren. Flicker bei den MG ist schnell und die dentritischen Felder groß,
bei den PZ ist der Flicker langsam und die dentritischen Felder klein.
Durch Affenstudien schloss man daraus, dass die Neuronen in den magno- und
parvozellulären Schichten 2 getrennte Kanäle repräsentieren. Der parvozelluläre Kanal sendet
Information über Farbe, feine Textur, Form, Muster und räuml Tiefe an den Cortex und der
magnozelluläre Kanal übermittelt Information über Bewegung an den Cortex.
9. Wie unterscheiden sich die rezeptiven Felder von retinalen Ganglienzellen und von
Neuronen im primären visuellen Cortex?
Rezeptive Felder sind strenggenommen nicht im Kopf drin. Neuronen feuern viel mehr wenn
man Lichtkante hat  Linienreize. Ein Großteil der kortikalen Zellen ist empfindlich für
Orientierung der Reize. Hyperkomplexe (endinhibierte Zellen) reagieren optimal, wenn der
Reiz sich nicht über eigtl rezeptive Feld hinaus erstreckt. Reaktion auf lange Balken ist
geringer als auf kurze Balken. Diese Zellen sind geeignet um Ecken zu entdecken. Ein kleiner
Prozentsatz der Zellen in V1 (weniger als 10%) hat eine bevorzugte Bew.richtung. Reize in
Gegenrichtung lösen keine Antwort aus. Diese Zellen befinden sich va im Bereich von V1
dessen Eingangssignale aus den magnozellulären Schichten des CGL stammen. Neurone aus
der Schicht 4B projizieren in andere kortikale Areale, die für die Bew.wahrnehmung wichtig
sind.
Unter einem rezeptiven Feld versteht man den Bereich von Sinnesrezeptoren, der an ein
einziges nachgeschaltetes Neuron Information weiterleitet.
Retinale Ganglienzentren (on-/offzentren (laterale inhibition))/Konvergenzzunahme zu
Peripherie hin (Fovea 1:1) SehschärfenabnahmeEmpfindlichkeitszunahme/ V1:vertikal
zum Gesichtsfeld höhere Aktivität als horizontal  nicht wirklich rezeptives Feld (6Schichen
aus CLG weitergeleitetafferente Fasern enden hier)/Neurone höher bei Linienreizen
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10. Erläutern Sie die Eigenschaften der Repräsentation des Gesichtsfeldes im visuellen
Cortex!
Die Kolumne ist die elementare Recheneinheit im visuellen Kortex. In einer Kolumne sind für
einen Punkt im Gesichtsfeld die Signale aus beiden Augen für alle Orientierungen
repräsentiert. Die Repräsentation in V1 ist laminar, retinotop und kolumnär.
Bei der Darbietung von Gesichtern und anderen Stimuli, die keine Gesichter enthielten, fand
man viele Neurone, die am stärksten auf Gesichter reagierten. Diese „Gesichts-Neurone“
befinden sich im inferotemporalen Kortex.
11. Erklären Sie, welche Tiefenhinweise (mind 5) uns helfen, bei der Betrachtung eines
Fotos die räuml Tiefe der abgebildeten Objekte zu erkennen? Welche Tiefenhinweise
helfen in diesem Fall nicht?
- Okulomotorische nicht hilfreich, da sich das Bild, welches wir anschauen, nicht bewegt
- binokulär nicht hilfreich, da es keine Disparitäten gibt (sehe immer das gleiche Bild, egal ob
ich mit linkem oder rechtem oder beiden Augen schaue)
- Bewegungsparallaxe gibt auch keinen Aufschluss über Tiefenhinweise bei Bildern
- hilfreich: monokulare Tiefenreize wie GRÖßE/PERSPEKTIVE/VERDECKUNG:
o Verdeckung – verdeckte Objekte werden als weiter hinten wahrgenommen
o Relative Höhe – Objekte, die sich weiter oben befinden (näher am Horizont)
werden größer wahrgenommen. Bei gleicher Netzhautgröße werden die Obj als
weiter entfernt wahrgenommen. Dies führt über Distanzskalierung zu
unterschiedl. Wahrnehmung
o Schatten – Distanz zw Schatten und Objekt ist Indikator dafür, wie weit das
Objekt vom Untergrund entfernt ist
o Atmosphärische Perspektive – was weiter weg ist verschwimmt
(Zusammensetzung der Luft, Luftverschmutzung)
o Texturgradient – mit zunehmender Distanz werden Texturen feiner
o Lineare Perspektive – induziert Entfernung. Obj mit gleicher Netzhautgröße
werden dann als unterscheidl. weit entfernt und damit auch als unterscheidl groß
wahrgenommen
o Relative Größe – 2 gleich große Obj nehmen in unterschiedl Entfernungen
unterschiedl. Viel Platz vom Gesichtsfeld in Anspruch
o Bekannte Größe – wir wissen eigtl wie groß best. Obj sind – Fisch,Tennisball
o Perspektivische Konvergenz – perzeptuelle Annäherung paralleler Linien, die sich
vom Betrachter wegbewegen/weglaufen
12. Wie wird räuml Tiefe wahrgenommen? Teilen Sie die wichtigsten Tiefenkriterien
(mind 5) anhand der zu Grunde liegenden Mechanismen ein!
I okulomotorische Tiefenreize – basieren auf unserer Fähigkeit, die Stellung unserer Augen
und die Spannung in unseren Augenmuskeln zu verändern
- Akkomodation  Veränderung der Form der Augenlinse beim Fokussieren von Obj. in
unterscheidl. Distanz
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-Konvergenz  die nach innen gerichtete Bew der Augen, die beim Betrachten nahe
gelegener Obj auftritt
II monokulare Tiefenreize – Tiefenreize, die auch mit nur einem Auge genutzt werden
können, um Informationen über die räuml. Tiefe zu erlangen
- statisch: Verdeckung, Größe, Perspektive
- dynamisch: Bew.parallaxe
III – binokulare (od. stereoskopische) Tiefenreize – Tiefenreize, die nur bei gleichzeitiger
Wahrnehmung mit beiden Augen genutzt werden können  Unterschied im Blickwinkel
beider Augen durch deren auseinanderliegenden Positionen erzeugt Tiefenreiz
13. Erklären Sie die Bewegungsparallaxe! Wer oder was bewegt sich dabei? Fertigen Sie
ein Diagramm an, dass die Bewegungsparallaxe illustriert!
Ein Auge, das sich von einer Position zu einer anderen Position bewegt.
In der folgenden Illustration von einer Position links zu einer Position
rechts. Dabei verändern die Abbildungen zweier Objekte (A näher an
Auge, B weiter entfernt) ihre Position auf der Netzhaut. Dabei legt das
Abbild des näheren Objektes A bei der Positionsänderung eine größere
Strecke auf der Netzhaut zurück, als die Abbildung des fernen Obj B.
Dieses Phänomen erleben Personen, die Zug fahren und seitlich aus
dem Fenster schauen. Was nah an dem Zug ist, sehen wir nur kurz, was sich weiter weg
befindet, wie z.B. ein Waldrand am Horizont, sehen wir länger. (Abb. Seite 9, V4)
14. Erklären Sie den Mechanismus des binokularen Tiefensehens. Gehen Sie dabei
besonders auf die Begriffe „Disparität“ und „Horopter“ ein!
Da die Augen des Menschen frontal aufgestellt sind, sieht man den größten Teil des
Gesichtsfeldes binokular, das heißt mit zwei Augen. Von der Umwelt, die wir visuell
wahrnehmen, bestehen also stets zwei Bilder, nämlich das des linken und das des rechten
Auges. Dies kann man sich leicht verdeutlichen, indem man einen fernen Punkt fixiert und
dabei einen Finger vor das Gesicht hält, der Finger erscheint dann doppelt. Er wird vom
linken wie vom rechten Auge gleichzeitig gesehen. Schließt man abwechselnd das linke und
dann das rechte Auge, so stellt man fest, dass der Finger zuerst nach links und dann nach
rechts springt. Dabei nimmt man die beiden einfachen monokularen Bilder wahr, aus denen
das binokulare Doppelbild entsteht. Die beiden monokularen Bilder des Fingers sind nicht
identisch, da die Augen nicht an der gleichen Stelle am Kopf angebracht sind, sondern in
einem gewissen Abstand. Beim Fixieren des entfernten Punktes ist die Stellung der beiden
Augen so ausgerichtet, dass der Punkt in der linken und rechten Fovea abgebildet wird.
Natürlich bestehen auch von diesem Punkt zwei Netzhautbilder, diese liegen aber auf
korrespondierenden Netzhautorten, das heißt auf der linken und rechten Retina an der
gleichen Stelle. In diesem Fall "verschmelzen" die Beiträge des linken und rechten Auges und
der Punkt wird nicht doppelt, sondern einfach gesehen. Diesen Vorgang nennt man binokulare
Fusion. Punkte in de Umwelt, die auf korrespondierende Netzhautstellen (sind die Orte auf
jeder der beiden Netzhäute, die sich überlagern würden, wenn man eine Retina auf die andere
legen könnte) fallen, werden zu einem imaginären Kreis, dem Horopter, zusammengefasst.
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Objekte, die auf dem Horopter liegen, werden als gleich weit entfernt wahrgenommen.
Objekte, die nicht auf dem Horopter liegen, fallen auf nicht-korrespondierende
Netzhautstellen. Je weiter die Objekte vom Fixationspunkt entfernt sind, desto weiter sind sie
auf der Netzhaut verschoben. Das Gehirn muss die korrespondierenden Objekte in den beiden
Bildern finden und daraus die Tiefe berechnen. Objekte, die weiter als der Fixationspunkt
entfernt sind, sind auf der Netzhaut zur Nase hin verschoben. Sie erscheinen im linkem Auge
links vom fixierten Objekt und im rechten Auge rechts davon (ungekreuzte D.). Nähere
Objekte sind zur Seite hin verschoben. Sie erscheinen im linken Auge rechts vom fixierten
Objekt und im rechten Auge links davon (gekreuzte D.).
15. Was bedeuten „Trichromatizität“ und „Univarianz“ im Rahmen der
Farbwahrnehmung?
Alle Farben lassen sich durch 3 Zahlen beschreiben (Trichromatizität). D.h. die einzelnen
Farb-Zäpfchen sind in verschied. Farbbereichen empfindlich. Blau-Zapfen: violett-blauer
Bereich bis zum grünen; rot-Zapfen: rot-orange mit einer zusätzlichen Empfindlichkeit im
blauen; Grün-Zapfen: va grün und gelb, kaum rotes od blaues Licht).
Lichter sind durch ein kontinuierliches Spektrum (unendlich viele Zahlen) gekennzeichnet.
Wird ein Photon absorbiert, so geht die Information über seine Wellenlänge verloren
(Univarianz). Die aus der Absorption resultierende Zapfenerregung hängt also nur von der
Anzahl der absorbierten Photonen ab, nicht von der Wellenlänge. D.h. Absorption eines
Photons hat unabhängig von der Wellenlänge immer denselben Effekt. Aus dem Prinzip der
Univarianz folgt, dass die spektrale Helligkeitskurve der Zapfentypen proportional zu deren
Absorptionsspektrum sein muss. Vergleich der Zapfensignale zur Errechnung der Farbe des
Objekts.
Vorteile: Aus wenigen Farbstoffen können durch Mischung viele Farbtöne erzeugt werden
(TV, PC, Farbdrucker)
Nachteile: Oberflächen können bei manchen Beleuchtungen gleich, bei anderen ungleich
aussehen.  auch zu 16.!!!
16. Was sind metamere Farben? Wie kommen sie zu Stande?
Das menschl Auge kann versch Farben als absolut identisch empfinden. Beispielsweise
können gleiche Farbtöne durch verscheiden anteiliges Mischen von Spektralfarben entstehen.
Derartige Farben, die zwar für das Auge gleich aussehen, die indessen anders zusammen
gesetzt sind, bezeichnet man ans metamer oder bedingt-gleiche Farben.
Der Grund für das identische Aussehen von Metameren besteht darin, dass sie beide dasselbe
Aktivitätsmuster in den 3 Zapfenrezeptortypen hervorrufen. Wenn z.B. die Anteile eines roten
Lichts mit 620nm und eines grünen Lichts mit 530nm so reguliert werden, dass die Farbe der
Mischung der Farbe eines gelb erscheinenden 580nm-Lichts entspricht, so erzeugen die
beiden gemischten Wellenlängen dasselbe Aktivitätsmuster in den Zapfenrezeptoren wie das
einzelne 580nm Licht. Was das visuelle System betrifft, sind diese Lichter also identisch.
17. Erklären Sie den ZH zw. Der Der-Farben-Theorie nach Helmholtz und Young und der
Theorie der Gegenfarben nach Hering! Beschreiben Sie die Verschaltung von Zapfen
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und Ganglienzellen in der Netzhaut und die sich für die menschl. Farbwahrnehmung
daraus ergebende Konsequenzen!
Heutzutage wissen wir, dass beide Theorien korrekt sind und dass jede von ihnen physiol.
Mechanismen an unterscheidl Orten im visuellen Sehsystem beschreibt. Die 3FT beschreibt
die Vorgänge am Anfang der Verarbeitungsprozesse des visuellen Systems, nämlich in den
Rezeptoren der Retina. Die Existenz dreier versch. Typen von Zapfenrezeptoren ist der Grund
dafür, dass man mind 3 Wellenlängen benötigt, um Übereinstimmungen mit allen
Wellenlängen des Spektrums herzustellen. Die GFT beschreibt Vorgänge zu einem späteren
Zeitpunkt des visuellen Systems. Gegenfarbzellen sind für perzeptuelle Erfahrungen wie
Nachbilder und Simultankontrast verantwortlich. Es gibt’s 2 neuronale Schaltkreise, in denen
3 Arten von Zapfen in einer Art und Weise verschaltet sind, die 2 Arten von Gegenfarbzellen
hervorbringt. In Schaltkreis 1 sendet der kurzwellige Zapfen ein erregendes Signal an die
Ganglienzelle und die kurz- und langwelligen Zapfen bündeln zunächst ihre Aktivität, um
dann hemmende Signale an die Ganglienzelle zu senden. Hierdurch entsteht eine B+-G—
Gegenfarbzelle. Im anderen Schaltkreis sendet der mittelwellige Zapfen hemmende Signale
an die Ganglienzelle. Dies erzeugt eine GR+-R—Gegenfarbzelle. Das Wichtige bei diesen
beiden Schaltkreisen ist, dass die Antworten sowohl durch die Wellenlängen, auf die die
Rezeptoren am stärksten antworten, als auch durch die Anordnung der hemmenden und
erregenden Synapsen bestimmt werden. Die Verarbeitungsprozesse beim Farbensehen laufen
demnach auf 2 Stufen ab: zuerst reagieren die Rezeptoren mit unterscheidl Antwortmustern
auf unterscheidl. Wellenlängen (=3FT) und später integrieren Neuronen im hemmenden und
erregenden Signale von den Rezeptoren (GFT). 
Die Zapfen vermitteln das Farbsehen, das Tagessehen und wegen ihrer hohen Dichte in der
Fovea die zentrale Sehschärfe. Das Zapfensehen hat eine geringere Lichtempfindlichkeit als
das Stäbchensehen, dh wir benötigen mehr Licht, um Farben wahrzunehmen. Dies liegt darin
begründet, dass die Zapfen eine geringere Konvergenz als die Stäbchen besitzen und sie
anders verschaltet sind. Durch die stärkere Konvergenz der Stäbchen summieren zahlreiche
Stäbchenrezeptoren ihre Signale durch Weiterleitung an eine einzelne Ganglienzelle auf,
während nur ein einzelner oder einige wenige Zapfen ihre Antworten an eine einzelne
Ganglienzelle übermitteln. Andererseits führ Konvergenz dazu, dass getrennte Lichtpunkte
zum gleichen Output führen wie nahe beieinander liegende und damit nicht als getrennt
registriert werden können. Somit erhöht die Verschaltung der Zapfen das räuml.
Auflösungsvermögen und somit die Sehschärfe! Mind 2 GZ aktiviert für Farberkennung. Je
heller Licht, desto weniger blaustichig. Zapfenmosaik (Fovea rot+grün; blau va in Peripherie)
18. Wie funktioniert die Bew.wahrnehmung? Beschrieben Sie neuronale Korrelate der
Bew.wahrnehmung und einen neuronalen Schaltkreis zur Bew.detektion!
Der Richard-Detektor beschreibt einen Regelkreis in den 2 Detektoren für gegensätzliche
Richtungen konstruiert werden. Das sieht im folgenden so aus, dass die 2 Detektoren, die nur
hell&dunkel unterscheiden können, miteinander verrechnet (mutipliziert) werden und die
Differenz bilden, welche die Bew.richtugn angibt. Sind viele Rezeptoren (Detektoren) in die
gleiche Richtung ausgerichtet, lassen sich schnelle Bew erkennen. Neuronale Korrelate, also
nah beieinander liegende Rezeptoren, bestimmen also prozentual einen Mittelwert, der die
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Bew.richtung angibt. Der Detektor springt an, wenn die Verzögerung des zeitl Filters
identisch mit der Dauer d Reizbew ist (jede Geschw hat eigene Dauer; zur Unterscheidung
des Flickers werden entgegengesetzte Detektoren verwendet) Wir nehmen jedoch nicht die
Veränderung auf unserer Netzhaut, was durch Neurone signalisiert wird, sondern die
physikalische Veränderung des Objekts, beschrieben durch die Fähigkeit des Gesch.konstanz,
wahr.
19. Warum entsteht bei Bew. Der Augen nicht der Eindruck, dass sich unsere Umwelt
bewegt, obgleich sich das Bild der Umwelt über die Netzhaut verschiebt? Unter
welchen Umständen funktioniert diese zu Grunde liegenden Kontrollmechanismen
nicht mehr?
Es gibt zwei Ansätze um dieses Phänomen zu erklären: 1. Der verhaltensbezogene
Erklärungsansatz: die Berücksichtigung von Umweltinformationen. Der Ansatz sind
identifizierte Informationen in der Umwelt, die ihrerseits Information für die Wahrnehmung
liefert. Die Information in der Umwelt wird als optisches Feld betrachtet; dies bezeichnet die
Struktur, dir durch Oberflächen, Texturen und Konturen in der Umwelt entsteht. Folgt eine
Person einem Objekt mit den Augen, so entsteht eine lokale Bewegung im optischen Feld, da
sich das Objekt relativ zur Umwelt bewegt und dabei den stationären Hintergrund zu- und
aufdeckt. Folgt eine Person einem Objekt, so befindet sich dieses zwar im Zentrum des
Gesichtsfeldes, deckt aber trotzdem noch den Hintergrund auf und zu. Bewegt sich eine
Person durch die Umwelt entsteht ein globaler optischer Fluss. hierbei bewegt sich das
gesamte optische Feld und es zeigt, dass der Betrachter sich bewegt und nicht die Umwelt.
Der 2. Ansatz ist der physiologische Erklärungsansatz: das Reafferenzprinzip. Dieses geht
davon aus, dass Bew.wahrnehmung von den 3 folgenden Arten von Signalen abhängt: a)
einem motorischen Signal (M), das an die Augenmuskeln gesendet wird, wenn der Betrachter
seine Augen bewegt oder dieses versucht; b) eine Efferenzkopie €, die eine Kopie des mot.
Signals darstellt; c) einem afferenten Signal (S), das entsteht, wenn ein sich über die Retina
bewegendes Abbild die Rezeptoren stimuliert. Gemäß dem Reafferenzprinzip hängt unsere
Wahrnehmung davon ab, ob die Efferenzkopie, das afferente Signal oder beide eine Struktur
namens Kompeator erreichen, die Inputs von den Neuronen transportieren. Bew wird dann
wahrgenommen, wenn im Komperator entweder das afferente Signal oder die Efferenzkopie
überwiegt, aber nicht, wenn beide Signale gleichzeitig den Komperator erreichen und sich
gegenseitig aufheben.
Mechanismus funktioniert nicht mehr, wenn Referenzpunkte fehlen = autokinetische Effekt
(dunkler Raum  punkt kein Referenzpunkt  bewegt sich scheinbar)
20. Beschreiben Sie 5 versch. Arten der Bew.wahrnehmung!
Reale Bew – Bew wird wahrgenommen, wenn sich ein Obj durch das Gesichtsfeld des
Betrachters bewegt; Scheinbew – aufeinanderfolgende Darbietung zweier stationärer Stimuli
an leicht versetzten Positionen kann die Wahrnehmung einer Bew zw diesen beiden Stimuli
hervorrufen. Es findet keie reale Bew statt.; Induzierte Bew – Bew eines Obj induziert
Wahrnehmung Bew eines anderen Obj; Bewegungsnacheffekt – tritt auf, wenn ein bewegter
Stimulus für 30-60sec betrachtet wird, da anschließende Betrachten eines stationären Stimulus
führt dann zur Wahrnehmung von Bew in die entgegengesetzte Richtung
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(Wasserfalltäuschung); autokinetischer Effekt - kleine fixierte Lichtquellen oder ein kurz
dargebotener stationärer Lichtpunkt im Blickfeld in einer sonst dunklen Umgebung wird als
bewegt wahrgenommen
21. Stellen Sie die bild-basierte Theorie der Objekterkennung und die geon-basierte
Theorie („recognition-by-components“) gegenüber!
Ein bekanntes Erkennungsmodell, das auf strukturellen Beschreibungen basiert, ist die
recognition-by-components-theorie. Obj werden in einfache Grundformen (Geone) zerlegt.
Das Erkennen besteht dann in der Identifizierung der Grundformen und ihren räuml
Beziehungen zueinander. Doch diese Theorie ist mit vielen Problemen behaften: z.B. bei den
meisten natürlichen Obj ist die Extraktion in der Grundformen nicht einfach oder ein weiteres,
dass beimanchen Obj die Unterscheidung zw versch Obj nur auf Ebene der Grundformen
nicht möglich ist. Außerdem müssten alle Ansichten gleich gut erkannt werden. Bei der bildbasierten Theorie wird vorausgesetzt, dass jedes gesehene Obj mehrfach abgespeichert ist, so
als hätte man es aus versch Blickwinkeln fotografiert, sie ist also Blickwinkelabhängig.
Allerdings wird die Bildinfo sicherlich nicht im Gehirn wie eine Fotografie abgespeichert,
sondern unter „Ansicht“ soll hier die Info verstanden werden, die in einem Abbild eines Obj
oder einer Szene enthalten ist. Dies schließt nicht aus, dass 3D.Info in Form von binokularer
Disparität oder anderen Merkmalen für räuml Tiefe enthalten ist. Während des
Erkennungsprozesses wird dann unter dem im Gedächtnis gespeicherten Ansichten die
Ansicht herausgesucht, die dem Netzhautbild am besten entspricht. Ansichtsbasierte
Mechanismen zur Obj erkennung verlangen eine roße Speicherkapazität, da jede Ansicht, aus
der ein Obj erkannt werden soll, auch vorher abgespeichert werden muss. Dabei sind
Schwierigkeit und Genauigkeit der Erkennung bezeichnenderweise von der Vertrautheit der
Ansichten abhängig  erfahrungsabhängig.
22. Erläutern sie mind 3 Gestaltgesetze!
Gesetz der Prägnanz: Jede Figur wird so wahrgenommen, dass sie in einer möglichst
einfachen Struktur resultiert („gute Gestalt“)
Gesetz der Ähnlichkeit: Beschreibt das Auffassungsmerkmal, dass ähnliche Elemente als
zusammengehörige erfasst werden. Wir ordnen also eher Vierecke mit Vierecken als
gemischte Formen aus Vierecken und Kreisen.
Gesetz der Nähe: Elemente die einen geringen Abständen zueinander haben werden eher als
zusammengehörig wahrgenommen, als Objekte die weiter voneinander entfernt sind.
Gesetz der Geschlossenheit: "Linien, die eine Fläche umschließen, werden unter sonst
gleichen Umständen leichter als eine Einheit aufgefasst als diejenigen, die sich nicht
zusammenschließen" (D. Katz, Gestaltpsychologie, 1969). Dadurch lassen sich unter anderem
Figuren darstellen ohne Ihre konkrete Form zu zeigen. Dieses Gesetz kommt besonders im
Logodesign stark zu Geltung
Gesetz der Symmetrie: Elemente die einander symmetrisch zugeordnet sind nehmen wir
eher wahr, als Elemente die ohne Struktur im Raum vorhanden sind. Objekte die im Raum
also eine symmetrische Form bilden, werden vom Betrachter besser wahrgenommen.
23. Vergleichen Sie Bew im geschlossenen und im offenen Regelkreis anhand von 2 Bsp.!
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Geschlossen: präzise, zielgerichtete Handlungen. Korrektur d Fehlersignals,
propriorezeptives+visuelles Feedback, zeitaufwendig (Auto wenn es nach links kommt,
wahrnehmung, dagegen lenken, rechts, geradeaus)
Offen (balistisch): schnelle Handlung, erfahrungsabhängig, geplantes wird schnell verfolgt
ohne Feedback, z.b greifbewe, ruckartige augenbew (tasse greifen:visuelle info notwendig um
tasse zu sehenm, mot. Muster, kommandos an m.,sensorische signale gehen
zurück,verarbeitung, evtl anpassung an kraft, gesch; rückmeldung über erfolgreiche
ausführung)
24. Wie werden Töne unterschiedl. Frequenz im Innenohr kodiert? Erläutern Sie die
Platztheorie der audithorischen Wahrnehmung!
Die Ortstheorie der Tonhöhen (place theory of hearing) besagt, dass die Frequenz eine Tones
durch den Ort entlang des Corti’schen Organs bezeichnet wird, an dem die neuronale Antwort
am stärksten ist. Die Ortstheorie besagt somit, dass die Frequenz eines Tones dadurch
signalisiert wird, welche Fasern feuern. (Die Basilarmembran wird an einem Ort der Cochlea
am stärksten ausgelenkt. Dieser Ort ist spezifisch für jede Frequenz. Die Auslenkung führt zur
Scherung der inneren Haarzellen gegen die Tektorialmembran. Die äußeren Haarzellen
beeinflussen die mechan Eigenschaften dieses Prozesses.)
Das Innenohr ist in 3 Teile aufgebaut, die Scala vestibuli, tympani und media. Die
Druckveränderungen in der Cochlea veranlassen die Basilarmembran dazu, in Form einer
Wanderwelle zu schwingen. Wenn man für jeden Punkt der Membran die maximale
Auslenkung ermittelt, die durch die Welle verursacht wird, so erhält man die Hüllkurve der
Wanderwelle. Diese weißt 1. Jeweils an einer Stelle der Basilarmembran ein
Amplitudenmaximum auf, De Haarzellen nahe dem Maximum senden stärkere Signale als die
Haarzellen an anderen Stellen der Membran. 2. Ist dieses Amplitudenmaximum eine Funktion
der Frequenz des Tones. Tiefe Frequenzen erzeugen ein Schwingungsmaximum nahe dem
Apex, während hohe Frequenzen das Schwingungsmaximum nahe der Basis besitzen.
25. Anhand welcher Mechanismen lassen sich audithorische Reize lokalisieren?
Binaurale Positionsreize intraurale Zeitdifferenz (befindet sich eine Geräuschquelle direkt
vor dem Hörer, so sind die Wege zu beiden Ohren hin gleich und der Schall kommt
gleichzeitig an. Ist die Schallquelle seitlich versetzt, so erreicht der Schall das eine Ohr früher
als das andere. Die interaurale Zeitdifferenz ist umso größer, je seitlicher sich die Schallquelle
befindet  stellt Positionsreiz für die Lokalisation der Schallquelle dar) interaurale
Pegeldifferenz (basiert auf Unterschied der Schalldruckpegel, die beide Ohren erreichen.
Kopf stellt Hindernis für Schallausbreitung dar. Deshalb wird die Intensität der Schallwellen,
die das abgewandte Ohr erreichen reduziertnur für hochfrequente Schallwellen; bei tiefen
Frequenzen wirk der akustische Schatten NICHT) Monaurale Positionsreize (die
kopfbezogene Übertragungsform ist ein spektraler Hinweisreiz, da die Positionsinformation
über das Spektrum der Frequenzen vermittelt wird, das sich aus der Position der Schallquelle
ergibt. Die unterschiedl. Frequenzmuster für die unterschiedl. Positionen sind die spektralen
Hinweisreize für die auditive Lokalisation.)
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26. Stellen Sie das Wernicke-Geschwind Modell der Sprachverarbeitung dar. Erläutern
Sie die Fkt der 2 für die Sprachverarbeitung wichtigsten Hrinregionen!
Das Wernicke-Geschwind-Modell (nach Carl Wernicke und Norman Geschwind) stellt eine
vereinfachte Darstellung der neuronalen Repräsentation von Sprachfähigkeit dar. Dabei ist
Sprachfähigkeit von der korrekten Funktion zweier Bereiche der linken Gehirnhälfte
abhängig. Zum Einen von der des Broca-Areals, welches für das Produzieren von Sprache
verantwortlich ist, zum Anderen von dem Wernicke-Areal, welches den Bereich darstellt, in
dem Sprache verstanden wird. Die Neuronennetze im Broca-Areal hält man vor allem für die
grammatischen Aspekte von Sprachen zuständig. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass
das Brocazentrum für die Sprachmotorik, Lautbildung, Lautanalyse, Artikulation und die
Bildung abstrakter Wörter zuständig ist. Nachgewiesen wurde auch, dass das WernickeSprachzentrum für die auditive Sensorik und für logische Sprachverarbeitung verantwortlich
ist. Sind diese Teile des Gehirns durch Läsionen beschädigt, so kommt es zu Aphasien. Ist das
Broca-Areal betroffen, so spricht man von einer Broca-Aphasie. Bei dieser bleibt die
Fähigkeit zum Sprachverständnis weitgehend unbeeinflusst, die Sprachproduktion wird
dagegen nahezu unmöglich. Bei einer Beschädigung des Wernicke-Areals liegt eine
Wernicke-Aphasie vor. In diesem Fall ist in erster Linie das Sprachverständnis beeinträchtigt.
27. Was sind Split-Brain-Patienten und wie kann gezeigt werden, dass die beiden
Hemisphären unabhängig in diesen Patienten arbeiten?
Beim Split Brain ist der Balken (Corpus callosum), der die beiden Hirnhemisphären
miteinander verbindet, durchtrennt. Die Patienten zeigen in natürlicher Umgebung keine
Auffälligkeiten. Die fehlende Verbindung von linker und rechter Hemisphäre lässt sich
dennoch experimentell nachweisen: Zeigt man Split-Brain-Patienten im linken Gesichtsfeld
(genauer: auf den rechten Netzhauthälften beider Augen) ein Objekt, können sie es nicht
benennen. Dies liegt daran, dass sich das Sprachzentrum bei den meisten Menschen in der
linken Hemisphäre befindet. Die Informationen aus dem linken Gesichtsfeld werden jedoch
nur an die rechte Hemisphäre geleitet. Aufgrund des durchtrennten Balkens können beide
Hemisphären bei Split-Brain-Patienten nicht miteinander kommunizieren. Dadurch sind die
Informationen, die in der rechten Hirnhälfte verarbeitet werden, für das Sprachzentrum nicht
verfügbar. Die Betroffenen sind jedoch in der Lage, mit der von der rechten Hemisphäre
gesteuerten linken Hand einen gleichartigen Gegenstand zu greifen.
28. Inwieweit unterscheiden sich die Verarbeitung des Geruchssinn von der in anderen
Sinnesorganen?
Leistungsfähigkeit ist beim Menschen im Gegensatz zu anderen Lebewesen gering. Mensch
kann etwa 100.000 Gerüche unterscheiden. Sie werden nicht benannt, sondern nach
Assoziationen zu einer bekannten Geruchsquelle bezeichnet („etwas riecht wie …). Gerüche
bleiben sehr lange im Gedächtnis haften und werden auch noch nach vielen Jahren wieder
erkannt. Wahrnehmung von Gerüchen bringt oft Änderung der Affektlage mit sich, dh
meisten Geruchsempfindungen sind entweder angenehm oder unangenhem.
Gefühlskomponente ist nicht angeboren sondern erworben und von aktuellen Zusatnd des
Organismus (Hunger) abhängig.
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Es gibt ca 1000 verschied Geruchsrezeptoren (im visuellen System nur 4 versch).Die
Riechschleimhaut enthält ca 10mio Riechzellen, Stützzellen und Basalzellen, das Riechepithel
wird von Schleim bedeckt. Eine best Riechzelle enthält nur eine Art von Geruchsrezeptor 
Antwort des Neurons spiegelt Eigenschaft der Geruchsrezeptoren, die sich auf ihren Zilien
befinden, wieder. Es gibt einen kombinatorischen Code für Gerüche, indem unterscheidl
Geruchsstoffe durch unterschiedl Kombinationen von Rezeptoren repräsentiert wird. Es
existieren rund 10 000 Riechzellen von einer Art. Jede Art der Riechsinneszellen übermittelt
ihre Signale lediglich ein oder zwei Glomeruli.
- relativ langsam im Gegensatz zu Auge/Ohr; ständige Zellneubildung (Auge und Ohr nur
tot); unterscheidl Riechschwellen  adaptiv; geht sofort in limbisches System (ALLES
ANDERE geht über Thalamus)
29. Welche Typen von Mechanorezeptoren gibt es in der (unbehaarten) Haut? Welche
Eigenschaften und vermutlichen Fkt haben diese Rezeptoren?
I periphere Endigungen der Nervenfasern selbst (primäre Sinneszellen außer Merkel); II freie
Nervenendigungen oder in bes. Körperchen; charakterisiert nach Adaptation und rez. Feld
SA 1 (Mekel-Zelle): anhaltende Reizantwort, langsame Adaptation, kleine rezeptive Felder,
hohe Rezeportdichr (100/cm² im Fingerballen), hohe räuml Auflösung (0,5mm in FB),
diskriminiert Eindellung gut bis 1,5mm, (mechan. Umfeldsupression)  FUNKTION: Formund Texturwahrnehmung
FA 1 (RA,Meissner-Körperchen): Reizantwort auf Veränderungen=Intensivität für
anhaltende Reize, hohe Rezeptordichte (150/cm² FB), mittlere räuml Auflösung (3mm im
FB), sehr sensitiv für Hautdeformation (Eindellung ab 14 mikrom)  FKT: Slip Detektion
und Griffkontrolle
FA 2, PC (Pacini Körperchen): Reizantwort auf Veränderungen, große rezeptive Felder,
kaum räuml Auflösung, extrem sensitiv für Vibration (zB 0,01 mikrom Amplitude bei 200Hz)
 vermutliche FKT: Wahrnehmung distaler Ereignisse beim Werkzeuggebrauch
SA 2 (Ruffini): anhaltende Reizantwort, große rezeptive Felder, geringe Rezwptordichte,
sensitiv für Hautdehnung  mögl FKT: Wahrnehmung von Fingerstellung, Beteiligung an
Bew.wahrnehmung
30. Vergleichen Sie die funktionelle Ordnung in den kortikalen Repräsentationen der
visuellen, audithorischen und somatosensorischen Modalitäten.
- An sich kaum Unterschiede, fast alles gleich
- Immer Kontralaterialität  Impulse kreuzen sich im Gehirn  aber Auge r/l
Gesichtsfeld und nicht r/l Auge
- Retinotp/tonotop/somatotop kreuzen
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