sehen

Sehen aus der Sicht
des Neurologen
Funktion des visuellen Systems,
Wahrnehmung und Erkennen
Visuelles System
 Das Sehsystem liefert mehr Information an das Gehirn





als alle anderen Sinne zusammen
Der adäquate Reiz ist ein Band elektromagnetischer
Wellen zw 400 und 750 nm
Photopigmente der Retina absorbieren Photonen
Das neuronale System leitet über getrennte Kanäle
Informationen über Form, Farbe, räumliche Tiefe und
Bewegung an die Sehrinde
Die „Sehbahn“ beinhaltet 4 Neuronen von der Retina bis
zum visuellen Cortex (Area 17)
Neben dem Teilsystem für bewusste Wahrnehmung gibt
es 4 weitere Teilsysteme für bestimmte Reflexe
Visuelles System
 Retino-genikulo-kortikales System (bewusste
Wahrnehmung von visuellen Stimuli)
 Retino-prätektales System (Regulation der
Pupillomotorik und Akkomodation)
 Retino-tektales System (Koordination von Augen- mit
Kopf- und Rumpfbewegungen)
 Akzessorisches optisches System (Okulomotorik)
 Retino-hypothalamisches System (Hell/dunkel
Informationen an zirkadianes System)
Auge und optischer Apparat
 Optischer Apparat
 Kornea
 Pupille
 Linse (Inversion des
Bildes)
 Glaskörper
 Retina
 Sehnerv
 Augenmuskeln
Retina - Augenhintergrund
 Fundus
 Gelber Fleck
(zentrales Sehen)
 Austritt des Sehnervs
(blinder Fleck)
 Gesichtsfeld:



Temporal 90
Nasal 60
Oben/unten 70 grad
Aufbau der Netzhaut
 1. Pigmentepithel
 2. Neuroepitheliale
Schicht (Stäbchen und
Zäpfchen)
 3. Äußere Grenzschicht
 4.Äußerer Körnerschicht
 5. äußere plexiforme





Schicht
6.innere Körnerschicht
7. innere plexiforme
Schicht
8. Ganglienzellschicht
9. Nervenfaserschicht
10. innere Grenzschicht
Verschaltungen der Netzhaut
 1. Neuron


Stäbchen (s/w)
Zapfen (Farbe)
 2. Neuron


Bipolare Zellen (IB,
FB) zapfenspezifisch)
Stäbchenbipolare
Zellen (SB)
 3. Neuron

Ganglienzellen (Gp,
Gm) -> N. Opticus
 Interneurone (H, A)
Photorezeptoren der Retina
Photorezeptoren
 Zäpfchen (Farbsehen) und Stäbchen
(hell/dunkel)
 110-125 Mio Stäbchen und 5-7 Mio Zapfen
 Im gelben Fleck nur Zapfen

3 Photopigmente (Jodopsin) mit
Absorptionsmaxima für blau (430 nm), grün (530
nm) und rot (560 nm)
 Stäbchen haben nur ein Photopigment

Rhodopsin (Dämmerungssehen)
Phototransduktion
 Absorption eines Photons

Aktivierung von Rhodopsin, Transducin, Phosphodiesterase

 cGMP-Spiegel sinkt
 Lichtenergie  elektrische Energie

Verschluss von Natriumkanälen

 Hypopolarisation
 Elektrisches Signal  chemisches Signal

 Freisetzung von Glutamat vermindert
 Kaskade: Absorption eines Photons bewirkt Verschluss mehrer
hundert Na-Kanäle und Umkehr der Depolarisation einer Zelle.
Die verminderte Glutamat Freisetzung wird von den
Bipolarzellen als Signal erkannt
 Photorezeptoren sind bei Dunkelheit aktiv und werden durch
Licht gehemmt
Kanäle der Retina
 Von jeder Zapfenzelle nimmt ein ON und ein OFF Kanal
seinen Ursprung
 ON-center Kanal

Bipolarzellen reagieren auf Licht mit Depolarisation und
erregen die ON-Ganglienzellen
 OFF-center Kanal

Hypopolarisation der OFF-Bipolarzelle führt zu
Hemmung der OFF-Ganglienzellen
 Stäbchenkanal

Zwischenneurone zw Bipolarzellen und Ganglienzellen
des N Opticus
 Nur Ganglienzellen haben Aktionspotentiale, alle anderen
Zellen arbeiten mit gradierten post-synaptischen
Potentialen
HERMANN-GITTER
Physiologie der Rezeptoren
Retinale Ganglienzellen
 Die Axone der retinalen Ganglienzellen (N Opticus)
ziehen zum Thalamus (CGL)
 M-Zellen:



schnell leitend, weit verzweigt
Gute Bewegungsdetektion, schlechte Ortsauflösung
Phasisches Antwortverhalten auf Reiz
 P-Zellen:




Langsam leitend, gering verzweigt
Gute Ortsauflösung, schlechte Bewegungsdetektion
Form und Farbanalyse
Tonisches Antwortverhalten auf Reiz
 C-Zellen:


Dünne Nervenfaser, große Verzweigung
Zieht zu visuellen Reflexzentren
Die Sehbahn
 Projektion des
Gesichtsfeldes auf
die Netzhaut
 Äußeres
Gesichtsfeld kreuzt
 Jeweils eine Hälfte
des GF projiziert in
eine Sehrinde
 GF Defekte
entsprechend dem
Läsionsort
Anatomische Verbindungen
Visuelle Verarbeitung Cortex
Reizmuster
 Abbildung des
Reizes im CGL
 Abbildung des
Reizes in
verschiedenen
Zelltypen der
Sehrinde
Topographische Projektion des
Gesichtsfeldes auf den Cortex
Repräsentation des Gesichtsfeldes
Bildverarbeitung
Konvergenz
Divergenz/Rekurrenz
1 Neuron erhält ~1000 –10‘000
Impulse pro ms von ~1000
präsynaptischen Neuronen.
1 (Pyramidal)Neuron projiziert auf
~1000Neuronen im nächst
höheren Areal und 10‘000
Neuronen im vorhergehenden
Areal.
Visuelle Reflexe I
 Retino-tektales System
 Unbewusste

Augen- und Kopfbewegungen
zur Fixation bewegter Objekte
Colliculus superior

7 schichtige Struktur, Verknüpfung von
Augenmuskelkernen, Halsmark mit retikulären,
somatosensorischen und auditorischen Bahnen
 Funktion: visueller Greifreflex
 Visueller Cortex sagt: was ist der Stimulus
 Colliculus superior sagt: wo ist der Stimulus
visuelle Reflexe II
 Akzessorisch optisches System
 Registriert
relative Eigenbewegungen zu
unbewegtem Gegenstand
 Retino-hypothalamisches System
 Verbindung
zu zirkadianem System, innerer
Uhr (Zeit Oscillator, Tag-Nacht Rhythmus)
Visuelle Wahrnehmung
 Perzeption durch die Netzhaut
 Leitung von Information über
 Farbe
 Helligkeit
 Ort
 Bewegung
 Verschaltung mit anderen Sinnen
 Repräsentation in der Sehrinde
 Interpretation des Bildes
 Erkennen
Überblick visuelle Wahrnehmung
Informationsverarbeitung
Bewegung und Ort / Form und Farbe
Farbe und Bewegung aktivieren
verschiedene Hirnareale
Wahrnehmung von Bewegung
Orientierungsspezifität
Mustererkennung
 Studie zur Differenzierung von
sequenziellen Mustern
 Erkennung von orientierungsspezifischen Texturen
 Untersuchung der aktivierten HirnRegionen mittels Hirn-DurchblutungsMessung
Pattern recognition task
 Kontrollbedingung:
 Vier Quadranten
mit identen
Mustern
 Randomisierte
Sequenz im
Verhältnis 1:2
 Aufgabe:
 Identifikation eines
Quadranten mit
Sequenz in
umgekehrtem
Verhältnis
HMPAO-SPECT
 SPECT

Aktivierung der
primären und
sekundären visuellen
Rinderfelder und des
frontalen
Augenfeldes sowie
des Thalamus
Befunde bei Blinden
 MRT zeigt
Substanzverluste
im Sehnerv 33%,
der Sehbahn
17%, aber keine
Veränderungen
in der Sehrinde
Lesen von Blindenschrift
 Blinde



Hoher rCBF inferior
und superior
occipital unter
beiden Bedingungen
Hoher rCBF im
Kleinhirn
Hoher rCBF superior
temporal li
(Sprachzentrum)
Lesen von Blindenschrift
 Blinde (Worte)


Aktivierung von Sehrinde
und frontal
Keine Aktivierung in
sensomotorischer Rinde
 Sehende (random dots)


Aktivierung in
sensomotorischer Rinde
Gering in Sehrinde
 Sehende Lehrer


Aktivierung frontal und
sensomotorische Rinde
Keine Aktivierung der
Sehrinde
Taktile Vorstellung bei Blinden
 1. taktile Präsentation
unterschiedlicher
Oberflächen (Stoff, Sand,
Metall..)
 2. Vorstellung der
Oberflächenempfindung
 Blinde: Aktivierung
occipital und parietal
ohne Lateralisation
 Sehende: Aktivierung
seitendominant, parietal
Sehende
Blinde
Erkennen
 Auge:

Extraktion der Information
 Thalamus:

Verknüpfung der Information mit anderen Sinnen
 Sehrinde:

Primäres Rindenfeld:


Helligkeit, Farbe, Orientierung, Bewegung
Sekundäres Rindenfeld:

Bewusste Lokalisierung, Objektbildung
 Temporallappen:

Gedächtnisinhalte, Gesichtererkennung
 Frontalhirn:

Aufmerksamkeit, zielgerichtete Wahrnehmung,
Erwartung
Objekterkennen
 Psychologische Gestaltgesetze

Gesetz der Nähe
 Räumliche

Ähnlichkeit / Gleichheit
 Farbe,

und/oder zeitliche Nachbarschaft
Helligkeit, Größe, Orientierung, Form
Gesetz der Schließung
 Vollständige
Kontur / Innen-Außen / vorne /
hinten

Zwang zur Kontur
 Bildung
vertrauter Formen
Objekterkennen
Bewegungswahrnehmung
 Zeitliche Auflösung

20-25 Bilder pro Sekunde  Verschmelzung
 Räumlich-zeitlicher Sprung




Objekt verschwindet an Punkt A
Erscheint nach 30 sek an Punkt B
Eindruck einer Bewegung zwischen A und B
Zeitwahrnehmung relativ spät entwickelt (Piaget)
Bewegungswahrnehmung
 Spontane Augenbewegungen

bewegtes Bild auf der Netzhaut
 Bewegtes Objekt

alle Teile des Objekts bewegen sich
  Relativgeschwindigkeit zu anderen
Objekten
  Bewegungsrichtung
  räumliches Sehen nicht erforderlich, auch
einäugig möglich
Objektkonstanz als Konstruktion des
Gehirns
 Erfahrung
 Gedächtnis (semantisch, episodisch)
 Visuelle Vorstellung (Objekt, Raum)
 Erwartung
 Bestätigung
 Zuordnung von Objekt zu Gedächtnis
 Visuomotorische Koordination
Wahrnehmungsstörungen
 Gesichtsfelddefekte
 Visuelle Agnosie
 Störung
im Erkennen
 Neglect
 Wahrnehmungsdefizit
bei normalem Sehen
 Orientierungsstörungen
 Visuospatiale
Störungen
Visuelle Agnosie
 Apperzeptive Agnosie



Unfähigkeit relevante Strukturmerkmale zu analysieren
Störung occipito-temporal (ein oder beidseitig)
Störung beim Abzeichnen und Erkennen
 Assoziative Agnosie



Korrektes Abzeichnen aber fehlendes Erkennen von
Bildern oder Objekten
Semantische Sprachstörung (Benennung) oder Störung
für den Gebrauch der Objekte
Occipito-temporaler Übergang, vorwiegend linkshirnige
Läsionen
Neglect (halbseitige
Aufmerksamkeitsstörung)
 Störung in der Wahrnehmung einer
Körperhälfte bzw eines Gesichtsfeldes ohne
Störung des Sinnesapparates
 Läsion meist rechts inferior-temporal oder
Thalamus
Visuospatiale Störungen






Gekennzeichnet durch Störung visuo-motorischer
Fähigkeiten
Imponiert als konstruktive Apraxie
Unfähigkeit Figuren aus Einzelteilen
zusammenzusetzen
Störung beim Erkennen maskierter Figuren
Erkennen von Figuren unter verschiedenen
Blickwinkeln gestört
Lokalistion rechts parietal
Gesichtsfelddefekte
Visuelle Agnosie bei Demenz
Test für Tiefenwahrnehmung
Stufen der visuellen
Informationsverarbeitung
 Umsetzung der Helligkeitsunterschiede des Sehbildes in






Linien, Balken und Endpunkte
Rohe Primärskizze in primärer Sehrinde
Extraktion von Konturen und relevanten Details von
Objekten nach den Regeln der Objektwahrnehmung
Zusammenhänge der einzelnen Merkmale eines Objekts
erfordert Analyse der räumlichen Tiefe
Gibt Auskunft über die räumliche Form und Ausdehnung
eines Objekts
Information über Lage des Objekts relativ zum Betrachter
(unabhängige Verarbeitung in der sekundären Sehrinde)
Bewegungsanalyse (für Objekterkennung nicht relevant)
Stufen der visuellen
Informationsverarbeitung
 Erstellen einer zweieinhalb-dimensionalen
Skizze



Gliederung des Sehbildes in einzelne Objekte und
Hintergrund
Unabhängig von Bewegung und räumlicher
Beziehung zum Betrachter
Zuordnung des Objekts im semantischen
Gedächtnis (Benennen des Gegenstandes, wissen,
was ist, Erkennen)
Stufen der visuellen
Informationsverarbeitung
 Zwei Systeme visueller Wahrnehmung
 Von der Bildanalyse zum Objekterkennen geht
Information über die räumliche Lage der Objekte
verloren um das Erkennen von Objekten
unabhängig von ihrer Lage zu ermöglichen.
(inferior-occipital, temporal)

Störung: Sehen aber nicht Erkennen
Analyse des räumlichen Bezugs eines Objekts
unabhängig von den Charakteristika des Objekts
(superior-parietal)
 Erforderlich für (rasche) motorische Reaktion


Störung der rein visuellen Raumwahrnehmung