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Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina der Säugetiere Dr. Alexander Schütz.

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Präsentation zum Thema: "Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina der Säugetiere Dr. Alexander Schütz."—  Präsentation transkript:

1 Prinzipien der Bildverarbeitung in der Retina der Säugetiere Dr. Alexander Schütz

2 Aufbau des Auges

3 Aufbau der Retina

4 ○Vertikale Signalübertragung 1.Photorezeptoren (Umwandlung von Licht in elektrische Signale) 2.Bipolarzellen 3.Ganglienzellen ○Horizontale Signalübertragung Horizontalzellen Amakrinzellen ○Plexiforme Schichten = Synapsen zwischen den Nervenzellen ○Zellkörperschichten = Stoffwechselfabriken der Neurone

5 Photorezeptoren: Zapfen & Stäbchen ○Zapfen 3 verschiedenen Typen (L, M, S), die für unterschiedliche Wellenlängen sensitiv sind Grundlage des Farbensehens Tagessehen ○Stäbchen Nur ein Typ Hohe Sensitivität Nachtsehen

6 Zapfenbahnen ○Zapfen werden durch Licht gehemmt. ○Weiterleitung an Bipolarzellen durch Erregende Synapse (Aus-Bipolar & Aus-Ganglienzellen) Hemmende Synapse (Ein-Bipolar & Ein-Ganglienzellen) ○Zwei getrennte, parallele Kanäle Hell-Kanal Dunkel-Kanal

7 Stäbchenbahn ○Stäbchen werden durch Licht gehemmt. ○Hemmende Synapse mit Stäbchenbipolarzellen (Ein- Bipolarzellen) ○Diese haben eine erregende Synapse mit Amakrinzellen (AII). ○Amakrinzellen: Aus-Schicht: hemmende Synapse mit Aus- Ganglienzellen Ein-Schicht: erregende Synapse mit Ein- Ganglienzellen

8 Zapfen- & Stäbchenbahnen ○Zapfen- und Stäbchensignale laufen zuerst auf getrennten Bahnen, Zusammenführung auf Ebene der Ganglienzellen. ○Zwei getrennte, parallele Bahnen für Hell- & Dunkel- Informationenen

9 Verteilung der Photorezeptoren ○Fovea 1:1 Verschaltung von Zapfen Keine Stäbchen Bestes Auflösungsvermögen, Verwendung zum Fixieren, Detailsehen ○Peripherie Viele Stäbchen konvergieren auf eine Ganglienzelle) Schlechtes Auflösungsvermögen, Dominanz der Stäbchen, kein Detailsehen ○Blinder Fleck Hier verlässt der Sehnerv das Auge Gar keine Photorezeptoren

10 Verteilung der Photorezeptoren

11 Übergang vom Zapfen zum Stäbchensehen ○Bei der Dunkeladaptation kann der Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen beobachtet werden. ○Innerhalb der ersten Minuten adaptieren die Zapfen, die jedoch bald ihre maximale Empfindlichkeit erreichen. ○Danach wird die Empfindlichkeit durch die langsamer adaptierenden Stäbchen bestimmt

12 Rezeptive Felder von Ganglienzellen ○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

13 Klassifikation der Ganglienzellen

14

15 Alphazellen ○Physiologische Eigenschaften Großes Dendritenfeld => Großes rezeptives Feld Phasische Reizantwort ○Psychophysische Eigenschaften Bewegungssehen Räumliches Sehen, Tiefenwahrnehmung Eignung als Warnsystem und Hinlenkung der Aufmerksamkeit an bestimmten Gesichtsfeldort Globale Formwarnehmung Grobstruktur

16 Betazellen ○Physiologische Eigenschaften Kleines Dendritenfeld => Kleines rezeptives Feld Tonische Reizantwort ○Psychophysische Eigenschaften Erfassung ruhender Muster z.B. beim Fixieren Detailsehen, Sehschärfe Farbsehen

17 Klassifikation der Ganglienzellen

18 Mosaik der Ganglienzellen

19 ○Funktionelle Überdeckung der Retina von Ganglienzellen ○Vermeidung von Lücken und Überlappungen ○Jeder Kanal bildet ein vollständiges Mosaik EIN-Alphazellen AUS-Alphazellen EIN-Betazellen AUS Betazellen ○Aber: größte Dichte in der Fovea, abnehmende Dichte zur Peripherie

20 Zusammenfassung ○Retina klar anatomisch geschichtet, unterschiedliche Nervenzellen ○Bildverarbeitung findet schon in der Retina statt ○3 Dichotomien Photorezeptoren: Zapfen & Stäbchen Kanäle: EIN- & AUS Kanäle Ganglienzellen: Alpha- & Beta- (& Gamma)


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