VL 2: Physiologie des Sehsinns

Was sind die zwei Hauptbereiche des Nervensystems? 

Das Nervensystem: besteht aus einzelnen Nervenzellen die miteinander verknüpft sind

1. Das Zentrale Nervensystem (ZNS): Gehirn & Rückenmark

2. Peripheres Nervensystem (PNS): 12 Hirnnerven ( Sinneswahrnehmungen: Augen Ohren etc.) & 31 Spinalnerven (afferent & efferent)

Was ist die Grundlage der neuronalen Infromationsverarbeitung.

Nervenzelle/Neuron besteht aus:

Rezeptorzelle: wandelt physikalische Umgebungsreize in neuronalen Aktivität um

Dendriten mit Synapsen: empfangen Information von vorgeschalteten Nervenzellen

Zellkörper mit Zellkern

Axon: Nervenfasern

Endknöpfe mit Synapse: leiten Informationen an nachfolgende Nervenzellen weiter

Definition Aktionspotenziale

Aktionspotenziale

= Nervensignale welche Informationen über ein Axon weiterleitet

• An der Zellmembran entsteht eine elektrische Spannung: Membranpotenzial (Membran Spannung/Ruhepotenzial) = messbar

• Es gibt eine Ladungsdifferenz Innenseite der Axonmembran = negativ Außenseite = positiv => aufgrund der Ionenverteilung

• Ein aufgenommener Reiz/Information über Nervenzelle weitergeleitet werden also wir das Ruhepotenzial kurzzeitig in einen aktiven Zustand = Aktions Potenzial gebracht

Aufbau das Auges

Was ist die fovea und der blinde Fleck?

Fovea:

• Stelle in de Mitte der Retina

• Stelle des stärksten Sehens

• Größte Dichte an lichtempfindlichen Rezeptoren

Blinder Fleck:

• Stelle auf der Retina an welcher der Sehnerv austritt

• Keine lichtempfindlichen Rezeptoren

• Durch Sehnerv werden gebündelte Infos aus der Retina an das Gehirn weiterleiten

• Beidäugiges sehen kompensiert blinden Fleck

Was ist akkomodation und wie fokussieren wir ein Objekt

Akkomodation: Fokussieren

Anpassung der Augenlinse (Dehnung oder Krümmung der Linse durch Ziliarmuskeln) an die Entfernung des betrachteten Objekts d.h. Scharfstellungndes Objekts

Fixation eines Objekts:

Stellung der Augen mithilfe der Augenmuskeln (augenbewegungsmuskel & Ziliarmuskeln) so dass das Licht welches vom betrachteten Objekt wieder gespiegelt wird auf die Fovea fällt

Welches sind die zwei wichtigsten Rezeptorzellen für eine Retinale Verarbeitung?

Stäbchen und Zapfen.

Stäbchen

• 125 Millionen

• Dünn und länglich

• Befinden sich meist in der Peripherie der Retina nicht in der Fovea

• Sensibel für geringe Lichteinwirkung (Sehpigment Rhodopsin) vorallem Nacht & Dämmerung

• Nur Monochromatische Informationen (schwarz weiß) Sehen von Helligkeitsunterschieden

Zapfen

• 6 Millionen

• Kegelförmig

• Befinden sich meist in der zentralen Retina & Fovea

• Sensibel für mittlere bis hohe Lichteinwirkung (Sehpigment Photopsin) erst bei hellen Licht aktiv

• Vorrangige Funktion: Informationen über Farbe

Zapfen und Stächen

Zapfen und Stäbchen haben eine unterschiedliche Sensitivität & eine unterschiedlich schnelle Dunkeladaption

Erklärung der folgenden Phänomene

• Nachts schwer Farben zu sehen

• Beobachten des Sternenhimmel im Augenwinkel schwache Sterne erkennen beim Fokus darauf nicht sehen weil Fovea nicht sensibel für schwache Helligkeit Unterschiede

Aufbau der Retina

Zwischenneuronen: bilden ein Netzwerk

Ganglienzellen enthält Informationen von mehreren Rezeptorzellen

Ganglienzellen leiten Information vom Auge zum Gehirn die Axone der Ganglienzellen bilden den Sehnerv

Rezeptive Felder auf der Retina

Rezeptive Felder auf der Retina

• Viele Rezeptoren ca. 126 Mio. -> wenige Ganglienzellen 1 Mio.

• Die Ganglienzellen zugeordneten Rezeptorzellen sind auf der Retina meist kreisförmig angeordnet, dieses Areal wird als rezessives Feld der Ganglienzellen

• Rezeptive Felder bestehen meist aus einem inneren und einem äußeren kreisförmigen Areal (Zentrum und Peripherie)

• Bei rezeptiven Feldern mit On-Zentrum: Ganglienzelle feuert besonders stark, wenn Rezeptorzellen im Zentrum durch Licht stimuliert werden; besonders wenig, wenn Rezeptorzellen in der Peripherie durch Licht stimuliert werden (bei rezeptiven Feldern mit Off-Zentrum genau umgekehrt)

• Die rezeptiven Felder verschiedener Ganglienzellen überlappen sich stark

• Durch diesen anatomischen Aufbau wird der Mechanismus der lateralen Inhibition ermöglicht, welcher z.B. bei der Hell-Dunkel-Wahrnehmung eine Rolle spielt

Laterale Inhibition

Die Sehnerven

Die Kreuzung der nasalen Teile der Sehnerven im Chiasma Opticum führt dazu das:

visuelle Informationen des linken visuellen Halbfelds werden im rechten primären visuellen Kortex abgebildet und umgekehrt

visuelle Information des rechten visuellen Halbfelds im linken primären visuellen Kortex

Im Corpus Geniculatum Laterale (CGL) werden Informationen aus der Netzhaut verarbeitet und an den Kortex weitergeleitet

Dort lassen sich magno- & parvozelluläre Zellen unterscheiden

Visueller Kortex

Der Visuelle Kortex wird in 5-Teile aufgeteilt V1,V2,V3,V4, V5(MT)   

Ab V3 teilt es sich in den dorsalen/ventralen Weg

Magnozelluläre Zellen und Parvozelluläre Zellen?

Magnozelluläre Zellen M-System “schneller Bewegungsdetektor”

Spielt eine größere Rolle in dorsalen Weg

• Große rezeptive Felder

• Antworten auf achromatische Reizung

• Schnelle kurzzeitige Aktivierung

Bewegungswahrnehmung, Wahrnehmung der räumlichen Position, visuelle Steuerung von Bewegungen

Parvozelluläre Zellen P-System “präziser Detail & Farbanalysator”

Spielt größere Rolle beim ventralen Weg

Kleinere rezeptive Felder

Antworten vor allem auf chromatische Reizung

Langsamere und länger anhaltende Aktivierung

Farbwahrnehmung, Textur-, Form- und Tiefenwahrnehmung

Objekterkennung und Objektidentifizierung

Wie werden der dorsale und ventrale Weg noch bezeichnet? Was verursacht eine Schädigung?

Der parietale dorsale Pfad (Wo-Pfad):

• Vereinfachend gesagt: weite Bereiche des Parietalkortex sind für Lokalisation im Raum zuständig

• Schädigungen des parierental Kortex führen oft zu Orientierungsstörungen (z.B. spatial Neglekt)

Der temporale ventrale Pfad (Was-Pfad):

• Bereiche im infero-temporalen Kortex sind für die Objekterkennung zuständig

• Schädigungen temporalen Kortex dieses Bereichs führen häufig zu Erkennungsstörungen (z.B. Agnosien)

Wozu kann eine Schädigung des dorsalen Pfads führen?

Spatial Neglect

Tritt bei Schädigungen im parietalen Kortex und des dorsalen Wegs  auf

Spatial Neglect gilt als Aufmerksamkeitsstörung

Eine Aufmerksamkeitsstörung, bei der eine Körper- oder Raumhälfte (meist die linke) nicht beachtet wird, obwohl Sehen und Fühlen grundsätzlich funktionieren.

Wozu kann eine Schädigung des ventralen Pfads führen?

Agnosie

Tritt bei Schädigungen im infero-temporalen Kortex des ventralen Wegs auf

Eine Erkennungsstörung. Sinnesorgane funktionieren, aber das Gehirn kann die Bedeutung eines Reizes nicht erkennen.

Was bedingt den Blinden Fleck?

Die Austrittstelle des Sehnervs