Das visuelle System

Biologische Psychologie I
Kapitel 6
Das
visuelle
System
Peter Walla
Das visuelle System
Licht (Adäquater Reiz für die Augen!):
Energieteilchen (Photonen!)
Elektromagnetische Welle
Das sichtbare Spektrum für das menschliche Auge ist im Bereich von 380nm
bis 760nm!
Die Wellenlänge spielt eine Rolle
Für die Farbwahrnehmung,
die Intensität für die Helligkeitswahrnehmung!
Verschiedene Tiere haben z.T.
verschiedene Spektren!
(z.B. Spinnen!)
Peter Walla
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Licht gelangt durch die Pupille in das Auge!
Pupille
Die Pupille passt sich an Beleuchtungsverhältnisse
an (wie die Blende eines Fotoapparats!)
Die Iris (ringförmiger Muskel) ändert die Öffnungsweite!
Iris
Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Schärfe!
Anatomie:
Peter Walla
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Die Linse hat an sich eine eher kugelige Gestalt!
Durch die Zugkraft der Ligamente (Zonulafasern) wird die Linse abgeflacht!
Die Kontraktion der Ziliarmuskeln reduziert die Zugkraft und die Linse wird
kugelig (Nahsicht!)
Wenn sich die Ziliarmuskeln entspannen, flacht die Linse ab! (Fernsicht!)
Akkomodation!
Dreidimensionales Sehen wird durch 2 überlappende Bilder (Binokulare
Disparität!) ermöglicht!
Cocktail-Würstchen!
Peter Walla
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Die Retina (Netzhaut):
Sie besteht aus 5 Schichten verschiedener Neuronenarten:
Rezeptoren, Horizontalzellen, Bipolarzellen, amakrine Zellen und
Ganglienzellen!
„Verkehrte Situation“ (Verzerrung + Blinder Fleck)
Fovea centralis (0.33cm)
Peter Walla
Das visuelle System
Peter Walla
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Sehen mit Zapfen und Stäbchen:
Duplizitätstheorie des Sehens!
Photopisches Sehen
(zapfenvermittelt)
Skotopisches Sehen
(stäbchenvermittelt)
Diese 2 Arten des Sehens unterscheiden
sich bereits in der Konvergenz ihrer
Verschaltung!
Das konvergente skotopische Sehen geht
auf Kosten der Schärfe!
Die mehr oder weniger direkte Verschaltung
im Rahmen des photopischen Sehens geht
auf Kosten der Empfindlichkeit!
Peter Walla
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Verteilung der Rezeptoren auf der Retina:
Das visuelle System: Eigene Daten
Peter Walla
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Spektrale Empfindlichkeit:
Lichter derselben Intensität können abhängig von ihrer Wellenlänge
unterschiedlich hell wahrgenommen werden!
Die relative Helligkeit von Lichtern derselben Intensität kann graphisch in Form
von so genannten spektralen Empfindlichkeitskurven dargestellt werden!
Bei Vorhandensein von Zapfen und
Stäbchen gibt es zwei spektrale
Empfindlichkeitskurven
Photopische spektrale Empf.kurve
Skotopische spektrale Empf.kurve
Beim Übergang vom photopischen zum
Skotopischen Sehen (Dämmerung) kann es
zu interessanten Phänomenen kommen
(Purkinje-Effekt!)
Peter Walla
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Augenbewegungen:
Die meisten Zapfen sind in der Fovea centralis, dennoch nehmen wir eine
ausgedehnte farbige Umwelt wahr!
Wie funktioniert das?
in jeder Sekunde finden ca. 3 verschiedene Fixationen statt, die durch
schnelle Augenbewegungen entstehen (Sakkaden!).
durch die regelmäßigen Sakkaden kann das visuelle System ständig
Informationen mehrerer Bilder integrieren.
So entsteht ein grossflächig scharfer und farbiger Eindruck der Umwelt!
Wenn es keine Augenbewegungen gibt, verschwindet das „stabilisierte
Netzhautbild“ in wenigen Sekunden! (Experiment mit Projektorlinse!)
Peter Walla
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Phototransduktion:
Phototransduktion ist die Umwandlung von Licht in neuronale Signale!
(Transduktion
Transformation!)
1876 gelang es, ein rotes Pigment aus einer Froschretina zu extrahieren!
Wird dieses Pigment Licht ausgesetzt, dann bleicht es aus (verliert die Fähigkeit,
Licht zu absorbieren!
Wird es wieder ins Dunkle gebracht, erscheint die rote Farbe wieder!
Rhodopsin!
die Absorption von Licht und das Ausbleichen des Rhodopsins
sind der erste Schritt stäbchen-vermittelten Sehens!
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Skotopisches Sehen ist Rhodopsin-abhängig!
Peter Walla
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Rhodopsin (funktionell):
Rhodopsin ist ein Rezeptor, der auf Licht
reagiert anstatt auf einen Neurotransmitter!
Rhodopsin ist ein G-Protein-gekoppelter
Rezeptor, stößt also bei Aktivierung eine
Kaskade chemischer Vorgänge an!
Im Dunkeln hält zyklisches GMP
(Guanosinmonophosphat) die
Natriumkanäle teilweise geöffnet.
Dadurch können Stäbchen leicht
depolarisiert gehalten werden!
Deswegen werden stets
Neurotransmittermoleküle (Glutamat)
freigesetzt (exzitatorisch!).
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Rhodopsin (funktionell):
Werden Rhodopsinmoleküle durch Licht
gebleicht, wird die G-Protein-gekoppelte
Kaskade deaktiviert!
Zyklisches GMP wird abgebaut und die
Natriumkanäle schließen sich!
Da keine Natriumionen einströmen,
hyperpolarisiert das Stäbchen und die
Glutamatfreisetzung wird reduziert!
Signal-Weiterleitung durch
Inhibition!
Über die Photopigmente der Zapfen ist
weniger bekannt, aber
auch Zapfen werden bei Reizung
hyperpolarisiert und setzen weniger
Glutamat frei!
Peter Walla
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Von der Retina bis zum Kortex:
Die retino-geniculo-striäre Sehbahn!
Mehr als 90% der Axone der retinalen
Ganglienzellen gehen diesen Weg!
Wichtig: Signale des linken
Gesichtsfelds erreichen den visuellen
Kortex der rechten Hemisphäre!
(und umgekehrt)
Das Corpus geniculatum laterale
besteht aus 6 Schichten!
3 Schichten empfangen jeweils
Signale vom ipsilateralen Auge und
die anderen 3 Schichten vom
kontralateralen Auge!
Peter Walla
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Retinotope Organisation:
Was bedeutet retinotop?
Retinotop bedeutet, dass Reize, die benachbarten Bereichen der Retina
präsentiert werden, benachbarte Neuronen erregen!
Das retino-geniculo-striäre System ist auf allen Ebenen retinotop organisiert!
Die M- und P-Kanäle:
Durch jedes Corpus geniculatum laterale verlaufen zwei unabhängige
kommunikationskanäle!
Die 4 oberen Schichten sind parvozellulär (P-Schichten; langsam leitende
Neuronen mit kleinen Zellkörpern!
Die anderen 2 Schichten sind magnozellulär (M-Schichten; schnell leitende
Neuronen mit grossen Zellkörpern!
Zapfen liefern den Hauptinput für die P-Schichten, während
Stäbchen den hauptinput für die M-Schichten liefern!
Peter Walla
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Eine ähnliche funktionelle Unterscheidung gibt es auch bei Spinnen!