Retina
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Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina der Säugetiere Dr. Alexander Schütz Aufbau des Auges Aufbau der Retina Aufbau der Retina ○ Vertikale Signalübertragung 1. Photorezeptoren (Umwandlung von Licht in elektrische Signale) 2. Bipolarzellen 3. Ganglienzellen ○ Horizontale Signalübertragung • • ○ ○ Horizontalzellen Amakrinzellen Plexiforme Schichten = Synapsen zwischen den Nervenzellen Zellkörperschichten = Stoffwechselfabriken der Neurone Photorezeptoren: Zapfen & Stäbchen ○ Zapfen • 3 verschiedenen Typen (L, M, S), die für unterschiedliche Wellenlängen sensitiv sind • Grundlage des Farbensehens • Tagessehen ○ Stäbchen • Nur ein Typ • Hohe Sensitivität • Nachtsehen Zapfenbahnen ○ Zapfen werden durch Licht gehemmt. ○ Weiterleitung an Bipolarzellen durch • Erregende Synapse (Aus-Bipolar & Aus-Ganglienzellen) • Hemmende Synapse (Ein-Bipolar & Ein-Ganglienzellen) ○ Zwei getrennte, parallele Kanäle • Hell-Kanal • Dunkel-Kanal Stäbchenbahn ○ Stäbchen werden durch Licht gehemmt. ○ Hemmende Synapse mit Stäbchenbipolarzellen (EinBipolarzellen) ○ Diese haben eine erregende Synapse mit Amakrinzellen (AII). ○ Amakrinzellen: • Aus-Schicht: hemmende Synapse mit AusGanglienzellen • Ein-Schicht: erregende Synapse mit EinGanglienzellen Zapfen- & Stäbchenbahnen ○ Zapfen- und Stäbchensignale laufen zuerst auf getrennten Bahnen, Zusammenführung auf Ebene der Ganglienzellen. ○ Zwei getrennte, parallele Bahnen für Hell- & DunkelInformationenen Verteilung der Photorezeptoren ○ Fovea • 1:1 Verschaltung von Zapfen • Keine Stäbchen • Bestes Auflösungsvermögen, Verwendung zum Fixieren, Detailsehen ○ Peripherie • Viele Stäbchen konvergieren auf eine Ganglienzelle) • Schlechtes Auflösungsvermögen, Dominanz der Stäbchen, kein Detailsehen ○ Blinder Fleck • Hier verlässt der Sehnerv das Auge • Gar keine Photorezeptoren Verteilung der Photorezeptoren Übergang vom Zapfen zum Stäbchensehen ○ Bei der Dunkeladaptation kann der Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen beobachtet werden. ○ Innerhalb der ersten Minuten adaptieren die Zapfen, die jedoch bald ihre maximale Empfindlichkeit erreichen. ○ Danach wird die Empfindlichkeit durch die langsamer adaptierenden Stäbchen bestimmt Rezeptive Felder von Ganglienzellen ○ Bereich (z.B. im Gesichtsfeld) aus dem Neuron Information enthält ○ Nur wenn ein Reiz innerhalb dieses Feldes ist reagiert das Neuron ○ Anatomische Ausdehnung des Dendritenfeldes bestimmt die Größe des Feldes Klassifikation der Ganglienzellen Klassifikation der Ganglienzellen Alphazellen ○ Physiologische Eigenschaften • Großes Dendritenfeld => Großes rezeptives Feld • Phasische Reizantwort ○ Psychophysische Eigenschaften • Bewegungssehen • Räumliches Sehen, Tiefenwahrnehmung • Eignung als Warnsystem und Hinlenkung der Aufmerksamkeit an bestimmten Gesichtsfeldort • Globale Formwarnehmung • Grobstruktur Betazellen ○ Physiologische Eigenschaften • Kleines Dendritenfeld => Kleines rezeptives Feld • Tonische Reizantwort ○ Psychophysische Eigenschaften • Erfassung ruhender Muster z.B. beim Fixieren • Detailsehen, Sehschärfe • Farbsehen Klassifikation der Ganglienzellen Mosaik der Ganglienzellen Mosaik der Ganglienzellen ○ Funktionelle Überdeckung der Retina von Ganglienzellen ○ Vermeidung von Lücken und Überlappungen ○ Jeder Kanal bildet ein vollständiges Mosaik • • • • EIN-Alphazellen AUS-Alphazellen EIN-Betazellen AUS Betazellen ○ Aber: größte Dichte in der Fovea, abnehmende Dichte zur Peripherie Zusammenfassung ○ Retina klar anatomisch geschichtet, unterschiedliche Nervenzellen ○ Bildverarbeitung findet schon in der Retina statt ○ 3 Dichotomien • Photorezeptoren: Zapfen & Stäbchen • Kanäle: EIN- & AUS Kanäle • Ganglienzellen: Alpha- & Beta- (& Gamma)
