Das Auge: Einblicke ins Gehirn

Das Auge:
Einblicke
ins Gehirn
Parallele
Prozessierung
als
Grundprinzip
Temporal
nasal
Temporal
Chiasma
Seitlicher
Kniehöcker
Primäre Sehrinde
Das Auge
Netzhaut
Die Netzhaut
Fovea (1,5 mm) =
Gelber Fleck
6 Mio Zapfen
Davon 200.000 in der Fovea
120 Mio Stäbchen
1 Mio Axone im Sehnerv
Blinder Fleck
Zellklassen der Retina
PE
Pigmentepithel
Zapfen
ONL
Stäbchen
OPL
Horizontalzellen
INL
Bipolarzellen
Amakrinzellen
IPL
GCL
Ganglienzellen
Parallele Prozessierung: Zellebene
Zapfen
Stäbchen
Horizontalzellen
Bipolarzellen
Amakrinzellen
Ganglienzellen
Synapsentypen der Retina
PE
Glutamat
Band-Synapse
ONL
OPL
INL
GABA / Glyzin Konventionelle Synapse
IPL
GCL
Stäbchen Bandsynapse
Elektronenmikroskopisches
Bild
Hc
Hc
Bc
Parallele Prozessierung:
Am Beispiel der Photorezeptoren
Parallele Prozessierung:
Am Beispiel der Photorezeptoren
Sehpigmente - Mensch: Spektrale Empfindlichkeitsprofile
Parallele Prozessierung:
Am Beispiel der Bipolarzellen
Parallele Prozessierung:
Die Band-Synapse
Glutamat-Rezeptoren
ionotrop
metabotrop
Glutamat ist nicht immer ein erregender Transmitter
Es kommt auf den Rezeptor an
Parallelverarbeitung in der ersten Synapse
Die Zapfen-Band-Synapse
Parallelverarbeitung in der
2. synaptischen Schicht
Parallelverarbeitung => Rezeptives Feld
receptive field
Je kleiner das rezeptive Feld, desto höher die räumliche Auflösung
Konzentrisches Antagonistisches Rezeptives Feld (ON Zelle)
Antwort der Bipolarzelle
Umfeld
Zentrum
2
3
4
5
Reaktion
1
Position
dunkel
hell
dunkel
Parallele Prozessierung:
Farbgegensätze in den Rezeptiven Feldern
von Ganglienzellen
Rot-ON / grün-OFF
Rot-OFF / grün-ON
Blau-ON / gelb-OFF
Grün-ON / rot-OFF
Grün-OFF / rot-ON
Parallele Prozessierung:
Was machen eigentlich Amakrinzellen?
AII-Amakrinzellen in der Hamster retina mit Parvalbumin gefärbt
Parallele Prozessierung:
Stäbchen-Signalweg
Parallele Prozessierung:
Was machen eigentlich Ganglienzellen?
Parallele Prozessierung:
Die Funktion erschließt sich aus der Morphologie
Die richtige Ganglienzelle für jeden Zweck
Zusammenfassung
• Verarbeitung von Lichtsinneseindrücken erfolgt
parallel in mehreren Kanälen
• Die Bandsynapse ist eine Spezialisierung die die
zeitgleiche Weitergabe von Informationen an
mehrere nachgeschaltete Zellen ermöglicht
• Glutamat ist nicht immer ein erregender
Neurotransmitter
• Der Stäbchenweg nutzt Teile des Zapfenwegs, um
seine Informationen ins Gehirn zu übermitteln
• Die Netzhaut leistet eine immense Vorverarbeitung
der Sinneseindrücke
• Schon auf Ebene der Ganglienzellen sind Helligkeit,
Farbe und sogar Bewegung unterscheidbar
Die Netzhaut
Hoffentlich nicht
zu komplex?
Photorezeptoren
Zapfen: Tageslichtsehen, Farbensehen
Stäbchen: Dämmerungs- und Nachtsehen, schwarz-weiß
Die Rezeptorverteilung in der Retina
Schwein (Opsin Doppel-Immunfärbung)
L-cones
S-cones
Farbensehen - Evolution
Farbmischung
Additiv
Subtraktiv
Licht
Farbpigmente
Die Bandsynapse in der Retina
Hc
Hc
Bc
Zapfen Endigung
Zapfen Endigung
Haverkamp et al. (2000)
Erregungsmuster retinaler Zellen
Pigmentepithel
Zapfen
Horizontalzelle
Off-Bipolarzelle
On-Bipolarzelle
On-Off-Amakrinzelle
Off-Zentrum-Ganglienzelle
On-Zentrum-Ganglienzelle
Müllerzelle
Licht
Reiz
ON centre cell
small centre stimulus
Light
full centre stimulus
wholefield stimulus
surround stimulus
Elektrische
Potentiale bei der
Phototransduktion