VL 11: Sinnessysteme

Welche Sinnessysteme gibt es und wie ist das vereinfachte Modell der Organisation?

Sinnessysteme

• Hören, Riechen, Schmecken, Sehen, Tast-/Berührungssinn

• Thermorezeption, Nozizeption, Gleichgewichtssinn, Propriozeption (Tiefenwahrnehmung Wo sich Gliedmaße befinden), Viszeroption (Eingeweidenwahrnehmung, Hunger, Durst)

Was verdeutlichen uns die Shepard-Tische.

Was wir wahrnehmen, ist nie die physikalische Wirklichkeit, sondern eine an biologische Bedürfnisse angepasste Interpretation!

Aufbau des menschliche Auge

• Das Abbild aus der Realität ist auf uneserer Fovea: zweidimensional, spiegelverkehrt und Kopfüber abgebildet

Aufbau der Retina

• Zapfen/Stäbchen: erstes Neuron der Sehbahn (Rezeptoren; Ort der Phototransduktion)

• Bipolarzellen: zweites Neuron der Sehbahn

• Retinale Ganglienzellen: drittes Neuron der Sehbahn, deren Axone zusammen den Sehnerv bilden

• Horizontalzellen/Amakrinzellen: spezielle Nervenzellen in der Netzhaut des Auges, die Informationsflüsse lateral (seitlich) zu den Bipolarenzellen / equivalent Ganglienzellen verschaltet

Photopisches und skotopisches Sehen: Zapfen & Stäbchen

Funktion, Photopigment, Empfindlichkeit, Ort auf der Netzhaut, Sehschärfe

Rezeptive Felder

Rezeptives Feld

• Bereich von Sinnesrezeptoren, dessen Informationen an ein nachgeschaltetes Neuron weitergeleitet werden.

Zentrum-Umfeld-Organisation

• Rezeptive Felder besitzen Zentrum und Umfeld.

• Zentrum und Umfeld wirken gegensätzlich (ON- oder OFF-Zentrum).

Laterale Inhibition

• Benachbarte Nervenzellen hemmen sich gegenseitig.

• Vermittelt u. a. durch Horizontalzellen und Amakrinzellen in der Retina.

• Verstärkt Kontraste und erleichtert die Kanten- und Objekterkennung.

Wichtige Aussage der Vorlesung

• Laterale Inhibition ist eine frühe Verarbeitungsstufe sensorischer Information.

• Wahrnehmungsphänomene und optische Täuschungen entstehen nicht ausschließlich durch die Retina, sondern auch durch zentrale Verarbeitungsprozesse im Gehirn.

1. Rezeptives Feld → Jede Ganglienzelle verarbeitet nur einen kleinen Bereich der Netzhaut.

2. Zentrum-Umfeld-Organisation → Innerhalb dieses Bereichs wirken Zentrum und Umfeld gegensätzlich.

3. Laterale Inhibition → Benachbarte Nervenzellen hemmen sich gegenseitig.

4. Ergebnis → Kontraste und Kanten werden verstärkt, sodass wir Objekte besser erkennen können.

Laterale Inhibition

• Stellt ein Beispiel für eine frühere Verarbeitungsstufe sensorischer Informationen dar.

• Aktuelle Ergebnisse weisen jedoch darauf hin, dass früher ausschließlich der peripheren lateralen Inhibition zugeschriebene Wahrnehmungsphänomene auch durch zentrale Verarbeitung bedingt sind

Die Sehbahnen Charakteristische Sehfeldausfälle nach Schädigung

Sie Repräsentation der Focus im visuellen Kortex

• Fovea = Bereich des schärfsten Sehens auf der Netzhaut.

• 2 % des Gesichtsfeldes → ca. 50 % der Repräsentation im primären visuellen Kortex.

• Die Fovea wird überproportional groß im Gehirn repräsentiert.

• Retinotopie = Die räumliche Anordnung der Retina bleibt im visuellen Kortex als „Karte“ erhalten.

• Zweck: höchste Sehschärfe und Detailerkennung im Zentrum des Blickfeldes

Retinotopie: Eigenschaft des Corpus geniculatum laterale, die visuelle Information der Retina topologisch getreu im visuellen Kortex abzubilden (“Karte” der Retina bleibt erhalten)

Kortikale visuelle Verarbeitung

Welche Bereiche Welche Aufgaben übernehmen?

Prinzip: höhere Kortikale rezeptive Felder reagieren aufs immer komplexere visuelle Merkmale, die durch die parallele Verarbeitung und gegenseitige Kommunikation verschiedenere Areale integriert werden

Schädigungen im Gehirn können zu Defiziten in der Wahrnehmung führen aber auch genaue Lokalisierung möglich → z.B. Gesichter nicht erkennen Schädigung in V2

V3 / V3A → Gestalterkennung bewegter Objekte

V2 → Gestalt und Konturerkennung

V1/Primär

V4 → Farberkennung

MT/V5 → Bewegungen

Organisation sensorischer Systeme

Die Haut als Sinnesorgan

1. Ruffini-Körperchen: nehmen die Dehnung von Gewebe bzw. Die mit einer Dehnung einhergehenden Scherkräfte wahr

2. Merkel-Zellen: dienen der Detektion von Druck und sind verantwortlich für die Tastempfindlichkeit

3. Freie Nervenendigung: besonders empfindlich gegenüber Temperatur und Schmerz (noxische Reize)

4. Pacini-Körperchen: reagieren auf Änderungen der Geschwindigkeit von Bewegungsreizen und Vibration

Somatosensorische Bahn und Kortikale Repräsentation

Definition: Multisensorische Integration

Multisensorische Integration (auch multimodale Integration) ist der Prozess, bei dem das Nervensystem Informationen aus mindestens zwei verschiedenen Sinnessystemen miteinander kombiniert. Dadurch entsteht eine stabile und zusammenhängende Wahrnehmung unseres Körpers und unserer Umwelt.

Die Gummihand Illusion

Illusion wird induziert durch die Kombination von kongruenter

• Taktiker

• Visueller

• Propriozeptiver (Wahrnehmung des eigenen Körpers)

Informationen

Physiologische Angstreaktion bei Drohung an der Gummihand

Neuronale Aktivität im Zusammenhang mit der Illusion

Bedeutung der Assoziationskortize für höhere Funktionen

• Assoziationskortizes = Bereiche der Großhirnrinde zur Integration sensorischer und motorischer Informationen.

• Erhalten keine direkten Signale von Sinnesorganen.

• Senden keine direkten Befehle an die Muskulatur.

• Verbinden verschiedene Kortexareale sowie den Kortex mit Thalamus und limbischem System.

• Ermöglichen höhere kognitive Funktionen (z. B. Körperwahrnehmung, Objekterkennung, Handlungsplanung).

• Machen ca. 80 % des Neokortex aus.

• Bei der Gummihand-Illusion entsteht das Gefühl der eigenen Hand durch die Verarbeitung in den Assoziationskortizes, die Informationen aus mehreren Sinnessystemen zusammenführen.