Lernmaterialien für Visuelles System an der Universität Hamburg

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Zapfen

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phototpisches Sehen

bei Tag, detailliert, farbig (besonders in der Fovea)

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Stäbchen

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TESTE DEIN WISSEN

skotopisches Sehen

bei Dämmerung, wenig Details, grau (angrenzend zu Fovea, Peripherie)

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Konvergenz von Zapfen und Stäbchen

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photopisches System
- wenige Zapfen konvergieren auf eine Ganglienzelle
- Detailreichtum auf Rezeptorebene bleibt erhalten
skotopisches Sehen
- mehrere hundert Stäbchen konvergieren auf eine Ganglienzelle
- Ganglienzellen feuern auch bei wenig Licht, auf Kosten der Detailauflösung

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Riesenganglienzellen

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nicht bewusste Wahrnehmung
enthalten lichtempfindliche Photopigmente (Melatopsin/Kryptochrom)
Melatopsin zerfällt bei Belichtung -> erregt Ganglienzelle -> senden Impulse u.a. direkt an den nucleus suprachiasmaticus (im Hypothalamus)
Funktion: lichtabhängige Regulation und Synchronisation des zirkadianen Rhythmus und Steuerung des Pupillendurchmessers

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Visuelle Transduktion

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physikalischer Reit trifft auf Fotorezeptoren
Fotorezeptoren enthalten Fotopigmente (z.B. Rhodopsin)
Lichteinfall bewirkt chemische Veränderungen in Fotopigmenten ("Ausbleichen")
führt zu Veränderungen des Membranpotentials am Rezeptor
- z.B. Schließung von Natriumkanälen
Veränderung der Transmitterfreisetzung -> Veränderung des Membranpotentials der nachfolgenden Interneurone
- z.B. Hyperpolarisation am Rezeptor -> Depolarisation beim Interneuron (Bipolarzelle)
Aktionspotentiale entstehen erst in den Ganglienzellen, deren Axone den Sehnerv bilden

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Analyse visueller Info in der Retina

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durch Interneurone
- amakrine Zellen, Bipolarzellen, Horizontalzellen
Info verschaltet und analysiert
Kontrastverstärkung (Helligkeitskontrast von Kanten)
Farbe (Gegenfarben)
APs im Sehnerv sind also bereits ein stark vorverarbeitetes Signal

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ON-/OFF-Zellen

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ON-Zellen: Depolarisation, wenn Licht an ist (wenig Glutamat)

OFF-Zellen: Depolarisation, wenn Licht aus ist (Photorezeptoren setzen mehr Glutamat frei) - Erregung -> Ausschüttung Neurotransmitter

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rezeptives Feld

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Teil des Sehfelds, in dem die Darbietung eines visuellen Reizes eine Änderung der Feuerrate eines bestimmten Neurons bewirkt

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Von der Retina zum Cortex

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retino-geniculo-striäre Sehban
- Sehnerv (Axone der Ganglienzellen, II. Hirnnerv)
- Kreuzung im Chiasma Optimum (über Hypophyse): Trennung vom rechten und linken Gesichtsfeld
- Verschaltung im Thalamus (corpus geniculatum laterale): einzige Synapse auf dem Weg zum Cortex
- primärer visueller Cortex
10% der Fasern verzweigen zum Hypothalamus (zirkadianer Rhythmus) und dem colliculi superiores im Mittelhirn (Augenmotorik)

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Eigenschaften der Sehbahn

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retinotope Organisation: benachbarte Bereiche der Retina erregen benachbarte Neurone (Info bildgetreu im visuellen Cortex abgebildet)
überproportionale Repräsentation der Fovea (etwa 25% des V1)
- 1:1 Verschaltung auf Ganglienzellen
M- und P-Kanäle im Corpus geniculatum laterale
- magnozelluläre Schichten: Input aus Stäbchen, reagieren besonders auf Bewegung
- parvozelluläre Schichten: Input aus Zapfen, reagieren besonders auf Farbe und Musterdetails
primärer visueller Cortex (V1) - Okzipitallappen
- Sehinfo liegt getrennt nach Auge vor
- Neurone mit einfachen und komplexen rezeptiven Feldern
- Säulenorganisation
  - reagieren z.B. besonders auf Reize mit einer bestimmten Richtung

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sekundärer visueller Cortex und visueller Assoziationscortex

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spezialisierte Gebiete für Form-, Gestalt-, Bewegungs-, Farb- und Raumwahrnehmung
größere rezeptive Felder und spezifischere/komplexere Reize als in V1
reziproke Verbindungen (Afferenzen UND Efferenzen)
- bottom-up: von hierarchisch niedrig nach hoch
- top-down: von hierarchisch hoch nach niedrig
- Hauptfluss aber von einfacheren zu komplexeren Arealen

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Dorsale und Ventrale Bahnen

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Ventrale Bahn (zum Temporallappen)

visuelle Musterwahrnehmung ("wo/was"-Theorie)
bewusste visuelle Wahrnehmung ("Verhaltenskontrolle vs. bewusste Wahrnehmung"-Theorie)

Dorsale Bahn (zum Parietallappen)

visuelle räumliche Wahrnehmung
visuell gelenktes Verhalten

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Zapfen

phototpisches Sehen

bei Tag, detailliert, farbig (besonders in der Fovea)

Stäbchen

skotopisches Sehen

bei Dämmerung, wenig Details, grau (angrenzend zu Fovea, Peripherie)

Konvergenz von Zapfen und Stäbchen

photopisches System
- wenige Zapfen konvergieren auf eine Ganglienzelle
- Detailreichtum auf Rezeptorebene bleibt erhalten
skotopisches Sehen
- mehrere hundert Stäbchen konvergieren auf eine Ganglienzelle
- Ganglienzellen feuern auch bei wenig Licht, auf Kosten der Detailauflösung

Riesenganglienzellen

nicht bewusste Wahrnehmung
enthalten lichtempfindliche Photopigmente (Melatopsin/Kryptochrom)
Melatopsin zerfällt bei Belichtung -> erregt Ganglienzelle -> senden Impulse u.a. direkt an den nucleus suprachiasmaticus (im Hypothalamus)
Funktion: lichtabhängige Regulation und Synchronisation des zirkadianen Rhythmus und Steuerung des Pupillendurchmessers

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physikalischer Reit trifft auf Fotorezeptoren
Fotorezeptoren enthalten Fotopigmente (z.B. Rhodopsin)
Lichteinfall bewirkt chemische Veränderungen in Fotopigmenten ("Ausbleichen")
führt zu Veränderungen des Membranpotentials am Rezeptor
- z.B. Schließung von Natriumkanälen
Veränderung der Transmitterfreisetzung -> Veränderung des Membranpotentials der nachfolgenden Interneurone
- z.B. Hyperpolarisation am Rezeptor -> Depolarisation beim Interneuron (Bipolarzelle)
Aktionspotentiale entstehen erst in den Ganglienzellen, deren Axone den Sehnerv bilden

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Analyse visueller Info in der Retina

durch Interneurone
- amakrine Zellen, Bipolarzellen, Horizontalzellen
Info verschaltet und analysiert
Kontrastverstärkung (Helligkeitskontrast von Kanten)
Farbe (Gegenfarben)
APs im Sehnerv sind also bereits ein stark vorverarbeitetes Signal

ON-/OFF-Zellen

ON-Zellen: Depolarisation, wenn Licht an ist (wenig Glutamat)

OFF-Zellen: Depolarisation, wenn Licht aus ist (Photorezeptoren setzen mehr Glutamat frei) - Erregung -> Ausschüttung Neurotransmitter

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Teil des Sehfelds, in dem die Darbietung eines visuellen Reizes eine Änderung der Feuerrate eines bestimmten Neurons bewirkt

Von der Retina zum Cortex

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- Sehnerv (Axone der Ganglienzellen, II. Hirnnerv)
- Kreuzung im Chiasma Optimum (über Hypophyse): Trennung vom rechten und linken Gesichtsfeld
- Verschaltung im Thalamus (corpus geniculatum laterale): einzige Synapse auf dem Weg zum Cortex
- primärer visueller Cortex
10% der Fasern verzweigen zum Hypothalamus (zirkadianer Rhythmus) und dem colliculi superiores im Mittelhirn (Augenmotorik)

Eigenschaften der Sehbahn

retinotope Organisation: benachbarte Bereiche der Retina erregen benachbarte Neurone (Info bildgetreu im visuellen Cortex abgebildet)
überproportionale Repräsentation der Fovea (etwa 25% des V1)
- 1:1 Verschaltung auf Ganglienzellen
M- und P-Kanäle im Corpus geniculatum laterale
- magnozelluläre Schichten: Input aus Stäbchen, reagieren besonders auf Bewegung
- parvozelluläre Schichten: Input aus Zapfen, reagieren besonders auf Farbe und Musterdetails
primärer visueller Cortex (V1) - Okzipitallappen
- Sehinfo liegt getrennt nach Auge vor
- Neurone mit einfachen und komplexen rezeptiven Feldern
- Säulenorganisation
  - reagieren z.B. besonders auf Reize mit einer bestimmten Richtung

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größere rezeptive Felder und spezifischere/komplexere Reize als in V1
reziproke Verbindungen (Afferenzen UND Efferenzen)
- bottom-up: von hierarchisch niedrig nach hoch
- top-down: von hierarchisch hoch nach niedrig
- Hauptfluss aber von einfacheren zu komplexeren Arealen

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