Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina Der Säugetiere

Präsentation zum Thema: "Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina Der Säugetiere"—  Präsentation transkript:

1 Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina Der Säugetiere
Dozent: Dr. Schütz Seminar: Visuelle Wahrnehmung Referentin: Kristina Schindler

2 Gliederung Struktur der Netzhaut
Verarbeitung der Helligkeitsinformation Zapfenbahnen Stäbchenbahnen Verteilung der Photorezeptoren Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen Verarbeitung der Ortsinformation und weitere Verarbeitungsaspekte Mosaik der Ganglienzellen Zusammenfassung Klausurfragen Quellenangaben Visuelle Wahrnehmung

3 Struktur der Netzhaut Der Weg des Sehens Abb.1 08.04.2017
Visuelle Wahrnehmung

4 Struktur der Netzhaut ca. 2 Euro-Stück groß 0,2 mm dick
Im hinterer Teil des Augapfels lokalisiert anatomisch klar geschichtet Visuelle Wahrnehmung

5 Struktur der Netzhaut geschichtete Anordnung der Nervenzellen HINTEN
Umwandlung des Lichtsignal in elektrische Signale Aufnahme der Signale der Photorezeptoren in der ÄPS durch Dendriten Weiterleitung durch Axone der IPS an Ganglienzellen Verlauf zum Blinden Fleck Bildung des Sehnervs Weiterleitung der visuellen Information an das Gehirn Abb.2 VORN Visuelle Wahrnehmung

6 Photorezeptor – Bipolarzelle - Ganglienzelle
Struktur der Netzhaut Durchgangsstraße des Informationsflusses Plexiforme Schichten = Synapsen zwischen den Nervenzellen Zellkörperschichten = Stoffwechselfabriken der Neurone Zusatz: Horizontalzellen (ÄPS) und Amakrinzellen (IPS) zuständig für laterale Inhibition  horizontale Signalübertragung Photorezeptor – Bipolarzelle - Ganglienzelle Visuelle Wahrnehmung

7 Verarbeitung der Helligkeitsinformation
Photorezeptoren gleiche Reaktion auf Licht Hyperpolarisation bei Lichteinfall Depolarisation bei weniger Licht Unterscheidung in Empfindlichkeitsschwelle und Ansprechbarkeit auf Wellenlängen (Farbe) Getrennte Bahnen zu den Ganglienzellen Stäbchen - Dämmerungssehen Zapfen- Tagsehen Visuelle Wahrnehmung

8 Die Zapfenbahnen Übertragung des Signals auf 2 getrennte Kanäle
AUS-Zellen (Bipolarzelle  Ganglienzelle) übernehmen Signale mit positiven VZ Bei Belichtung-> hyperpolarisiert Dunkler Reiz-> depolarisiert Abb.3 Visuelle Wahrnehmung

9 Die Zapfenbahnen Ein-Zellen (Bipolarzelle  Ganglienzelle) übernehmen Signale mit negativen Vorzeichen Bei Dunkelheit -> hyperpolarisiert Bei Belichtung -> depolarisiert Visuelle Wahrnehmung

10 Die Zapfenbahnen Fazit:
Durch Transmitterausschüttung Erzeugung spiegelbildlicher Bipolarzellreaktionen –> Erregung und Hemmung Einteilung des Reiz „Lichtintensität“ in EIN-Hell-Kanal und AUS-Dunkel-Kanal Getrennte parallele Verarbeitung bis hin zu der Großhirnrinde Doppelte Repräsentation ermöglicht gute abstufbare Verarbeitung der Helligkeitsinformation Visuelle Wahrnehmung

11 Die Stäbchenbahn Nur Kontakt zu einer Sorte von Bipolarzellen: Stäbchenbipolarzellen Bildung hemmender Synapsenkontakte -> EIN-Bipolare Kein direkter Ganglienkontakt -> positive Übertragung in der IPS auf All Zellen Abb.4 Visuelle Wahrnehmung

12 Die Stäbchenbahnen Verzweigung der All auf 2 Ebenen
EIN-Bipolare und Ganglien Aus-Bipolare und Ganglien AUS-Schicht -> Signalweitergabe mit negativ/hemmender Synapse EIN-Schicht -> Signalweitergabe mit erregender Synapse Visuelle Wahrnehmung

13 Verteilung der Photorezeptoren
Gleichverteilung der Photorezeptoren über die Netzhaut?  Nein Fovea (1:1 Verschaltung) konzentrierte Ansammlung von ausschließlich Zapfen  bestes Auflösungsvermögen, Verwendung zum Fixieren, Detailsehen Peripherie (viele Stäbchen konvergieren auf eine Ganglienzelle)  schlechtes Auflösungsvermögen, Dominanz der Stäbchen, kein Detailsehen Visuelle Wahrnehmung

14 Verteilung der Photorezeptoren
FOVEA Blinder Fleck Visuelle Wahrnehmung Abb. 5

15 Verteilung der Photorezeptoren
Das Sehen eines Sterns am Nachthimmel als Beispiel für das Nichtvorhandensein von Stäbchen in der Fovea. Visuelle Wahrnehmung Abb. 6

16 Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen
Kohlrausch - Knick Visuelle Wahrnehmung Abb.7

17 Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen
Messung des Übergangs vom Licht ins Dunkle (Dunkeladaption) je dunkler es wird desto empfindlicher Vpn für den Lichtreiz abschalten des Umgebungslichts Zunahme Zapfen und Stäbchen nach 3-5 min Stagnation der Zapfen weiterer Anstieg der Stäbchen, Übernahme der Kontrolle des Sehens Kohlrausch-Knick: Der Punkt an dem die Stäbchen beginnen, den Verlauf der Dunkeladaptionskurve zu bestimmen. Visuelle Wahrnehmung

18 Gliederung Struktur der Netzhaut
Verarbeitung der Helligkeitsinformation Zapfenbahnen Stäbchenbahnen Verteilung der Photorezeptoren Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen Verarbeitung der Ortsinformation und weitere Verarbeitungsaspekte Mosaik der Ganglienzellen Zusammenfassung Klausurfragen Quellenangaben Visuelle Wahrnehmung

19 Verarbeitung der Ortsinformation
Das rezeptive Feld Bereich(z.B. im Gesichtsfeld) aus dem Neuron Information enthält nur wenn ein Reiz innerhalb dieses Feldes ist reagiert das Neuron anatomische Ausdehnung des Dendritenfeldes bestimmt die Größe des Feldes Wichtig hierbei: Ganglienzellen Abb.8 Visuelle Wahrnehmnung

20 Verarbeitung der Ortsinformation
antagonistische Wechselwirkung Umfeld konzentrisches Zentrum Folge: Wahrnehmung besonderer Kontraste optimale Reaktion auf den Reizpunkte Abb.9 Visuelle Wahrnehmung

21 Verarbeitung der Ortsinformation
Klassifikation der Ganglienzellen Alpha-Zellen: großer Zellkörper, großer Dendritenbaum Beta-Zellen: mittelgroß Gamma-Zellen: klein Abb.10 Visuelle Wahrnehmung

22 Verarbeitung der Ortsinformation
Korrelation zwischen anatomischer Größe und rezeptiven Feldeigenschaften Abb.11 Visuelle Wahrnehmung

23 Verarbeitung der Ortsinformation
Alpha-Zellen (Y) - phasisch Bewegungssehen Räumliches Sehen, Tiefenwahrnehmung Eignung als Warnsystem und Hinlenkung der Aufmerksamkeit an bestimmten Gesichtsfeldort Globale Formwarnehmung Grobstruktur Visuelle Wahrnehmung Abb.12

24 Verarbeitung der Ortsinformation
Beta-Zellen (X) – tonisch Erfassung ruhender Muster z.B. beim Fixieren Detailsehen, Sehschärfe Farbsehen Abb.13 Visuelle Wahrnehmung

25 Weitere Verarbeitungsaspekte
Abb.14 Visuelle Wahrnehmung

26 Gliederung Struktur der Netzhaut
Verarbeitung der Helligkeitsinformation Zapfenbahnen Stäbchenbahnen Verteilung der Photorezeptoren Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen Verarbeitung der Ortsinformation und weitere Verarbeitungsaspekte Mosaik der Ganglienzellen Zusammenfassung Klausurfragen Quellenangaben Visuelle Wahrnehmung

27 Das Mosaik der Ganglienzellen
Präsenz des vollständigen Repertoires rezeptiver Feldtypen an jedem Retinaort Warum? sonst „blinde Flecken“ in einzelnen Verarbeitungleistungen Visuelle Wahrnehmung

28 Das Mosaik der Ganglienzellen
höchste Dichte im zentralen Teil der Retina (bestes Auflösungsvermögen) Abnahme der Dichte in Richtung Peripherie (schlechteres Auflösungsvermögen) ´Sie können das leicht probieren indem sie versuchen den Anfang der Zeile…` Visuelle Wahrnehmung

29 Das Mosaik der Ganglienzellen
Funktionelle Überdeckung der Retina von Ganglienzellen Bildung eines Mosaiks/Geflecht Vermeidung von Lücken und Überlappungen EIN-und AUS Alphazellen / EIN-und AUS Betazellen EIN-Alpha Zellen Abb.15 Visuelle Wahrnehmung

30 Das Mosaik der Ganglienzellen
Abb.16 Abb.17 Überlagerung beider Mosaiken vorhanden in der Retina AUS-Alpha Zellen Visuelle Wahrnehmung

31 Zusammenfassung beträchtlicher Anteil der Bildverarbeitung in der Retina Verschiedene Nervenzelltypen Parallelverarbeitung Wichtige Prinzipien: Getrennte Verarbeitung von Hell-Dunkelreizen Getrennte Kanäle für grobe und feine Muster Getrennte Kanäle für Tages –und Dämmerungssehen Existenz eines ökonomischen Mosaiks Visuelle Wahrnehmung

32 Klausurfragen Nennen sie die Durchgangsstraße des Informationsflusses in der richtigen Reihenfolge und ergänzen sie die dazukommenden Quervernetzungen. Erläutern sie den Unterschied zwischen den in der Retina vorkommenden Zapfen und Stäbchen. Ist die Verteilung der Verschaltung von Photorezeptoren und Ganglienzellen über die Retina hinweg konstant? Beschreiben sie die damit zusammenhängenden Folgen für das Sehen des Menschen. Visuelle Wahrnehmung

33 Klausurfragen Beschreiben sie die Klassifikation der Ganglienzellen und geben sie jeweils für die 2 wichtigsten 2 Funktionen an. Visuelle Wahrnehmung

34 Quellenangaben Peichl,Leo: Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina der Säugetiere, Psychologie in unserer Zeit, 22Jahrg.1992, Nr.1, Seite 45-53 folgende Abbildungen entstammen dem oben genannten Artikel: Abb. 2,3,4,8,10,11,12,14,15,16,17 Abb.1 Abb.5 -- Abb.6 Abb.7 Goldstein, Wahrnehmungsphysiologie Visuelle Wahrnehmung

35 Quellenangaben Abb.9 Abb.13 Visuelle Wahrnehmung

36 Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit Visuelle Wahrnehmung