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Allgemeine Sinnesphysiologie Reiz Rezeptoren Sinnesorgan ZNS Reiz Rezeptoren Sinnesorgan ZNS Afferenz: peripheres NS (Rezeption) ZNS (Verarbeitung, Antwort)

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2 Allgemeine Sinnesphysiologie Reiz Rezeptoren Sinnesorgan ZNS Reiz Rezeptoren Sinnesorgan ZNS Afferenz: peripheres NS (Rezeption) ZNS (Verarbeitung, Antwort) Afferenz: peripheres NS (Rezeption) ZNS (Verarbeitung, Antwort) Efferenz: peripheres NS (Erfolgsorgan) innerviert Muskulatur

3 Eigenschaften von Rezeptoren Selektive Reizaufnahme: adäquater Reiz Selektive Reizaufnahme: adäquater Reiz Reiz-Transduktion: Umsetzung des Reizes in ein Rezeptorpotential Reiz-Transduktion: Umsetzung des Reizes in ein Rezeptorpotential Reiz-Transformation: Umsetzung des Rezeptorpotential in Aktionspotentiale (APs = elektrische Impulse) Reiz-Transformation: Umsetzung des Rezeptorpotential in Aktionspotentiale (APs = elektrische Impulse) Frequenzkodierung: Frequenzkodierung: Reizstärke ~ Rezeptorpotential ~ Anzahl APs

4 Rezeptortypen Mechanorezeptoren: Tast-, Gehör-, Schweresinn Mechanorezeptoren: Tast-, Gehör-, Schweresinn Photorezeptoren: optischer Sinn Photorezeptoren: optischer Sinn Chemorezeptoren: Geruchs- u. Geschmacksinn Chemorezeptoren: Geruchs- u. Geschmacksinn Thermorezeptoren: Temperatursinn Thermorezeptoren: Temperatursinn Elektrorezeptoren: Elektrischer Sinn Elektrorezeptoren: Elektrischer Sinn

5 Primäre Sinneszellen: Rezeptor generiert Rezeptorpotential Aps entstehen in der selben Zelle (Riechrezeptoren, Sekundäre Sinneszellen: Rezeptor erzeugt Rezeptorpotential synaptische Übertragung löst Aps in der der Nachbarzelle aus (Geschmacksrezeptoren, Cortisches Organ, Photorezeptoren) Weber-Fechner-Gesetz: (aus der Psychophysik) E = K log S (E... Empfindungsstärke, S= Stimulusstärke)

6 Anatomie des Auges Kugelförmig Kugelförmig Längsdurchmesser:2,4-2,5 cm Längsdurchmesser:2,4-2,5 cm Querdurchmesser: 2,4 cm Querdurchmesser: 2,4 cm Volumen: 6,5 cm 3 Volumen: 6,5 cm 3

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8 Cornea (Hornhaut) äußere transparente Haut äußere transparente Haut bedeckt Iris und Linse bedeckt Iris und Linse avaskuläres Gewebe avaskuläres Gewebe (Ernährung erfolgt durch Tränenflüssigkeit) größter Brechungsindex größter Brechungsindex Funktionen: Funktionen: UV-Filter, Fokusierung des Lichts, Schutzschild UV-Filter, Fokusierung des Lichts, Schutzschild

9 Sclera (Lederhaut) = das Weiß des Auges= das Weiß des Auges schließt an Cornea an, umschließt den Augapfel und umkleidet den Sehnverv (ausgehend vom ZNS)schließt an Cornea an, umschließt den Augapfel und umkleidet den Sehnverv (ausgehend vom ZNS) undurchsichtigundurchsichtigFunktion: Unterstützt Augeninnendruck und den Zug der MuskelnUnterstützt Augeninnendruck und den Zug der Muskeln hält dadurch die Form des Auges aufrecht hält dadurch die Form des Auges aufrecht

10 Iris (Regenbogenhaut) & Pupille Gefärbter Muskel Gefärbter Muskel Iris bildet vor der Linse eine Lochblende (Pupille) Iris bildet vor der Linse eine Lochblende (Pupille) Pupille ist rot (Komplementärfarbe zu rot) Pupille ist rot (Komplementärfarbe zu rot) Muskel reguliert Beleuchtungsintensität der Netzhaut Muskel reguliert Beleuchtungsintensität der Netzhaut Irisfarbe: durch Pigmentierung Irisfarbe: durch Pigmentierung Eumelanin (braun-schwarz) Eumelanin (braun-schwarz) Phaemelanin (rot-gelb) Phaemelanin (rot-gelb)

11 Choroidea (Aderhaut) 0,2 mm dick 0,2 mm dick Ist der Sclera innen aufgelagert Ist der Sclera innen aufgelagert Enthält viele Blutgefäße Enthält viele Blutgefäße Funktion: Funktion: Ernährung angrenzender Schichten (insbesondere der gefäßfreien Netzhaut)

12 Retina (Netzhaut) gewöhnlich 3-schichtig gewöhnlich 3-schichtig oberhalb von Pigmentepithel (lichtabschirmend) Sehzellen oberhalb von Pigmentepithel (lichtabschirmend) Sehzellen inverses Auge – lichtabsorbierende Strukturen sind lichtabgewandt inverses Auge – lichtabsorbierende Strukturen sind lichtabgewandt

13 Erregungen durchlaufen bereits innerhalb der Retina eine aus 3 Zellen bestehende Neuronkette: Erregungen durchlaufen bereits innerhalb der Retina eine aus 3 Zellen bestehende Neuronkette: Rezeptorzelle- bipolares Schaltneuron- ableitende Ganglionzelle Amakrine und horizontale Zellen für Querverbindungen Amakrine und horizontale Zellen für Querverbindungen Konvergenz der Erregungsleitung beobachtbar Konvergenz der Erregungsleitung beobachtbar Sie enthalten weniger Membranstapel

14 Photorezeptoren (=Sehzellen) Photorezeptoren (=Sehzellen)

15 Stäbchen und Zapfen bestehen aus Außen- u. Innenglied Stäbchen und Zapfen bestehen aus Außen- u. Innenglied Erstere sind lichtabsorbierend Erstere sind lichtabsorbierend In Außenglieder: Scheibchen od. discs (durch Einstülpungen der Membran hervorgegangen) In Außenglieder: Scheibchen od. discs (durch Einstülpungen der Membran hervorgegangen) Bei Stäbchen: Einstülpungen vollkommen von Membran gelöst (bei Zapfen nicht) Bei Stäbchen: Einstülpungen vollkommen von Membran gelöst (bei Zapfen nicht) In der Membran der Scheibchen Sehfarbstoff In der Membran der Scheibchen Sehfarbstoff Neue Scheibchen am proximalen Ende d. Außenglieds nachgebildet (bei Anura 30 / d) Neue Scheibchen am proximalen Ende d. Außenglieds nachgebildet (bei Anura 30 / d)

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17 Zapfen und Stäbchen im Vergleich Farbensehen Farbensehen Zapfen sind weniger lichtempfindlich Zapfen sind weniger lichtempfindlich Warum ? enthalten weniger Membranstapel lichtempfindlicher lichtempfindlicher Dämmerungssehen Dämmerungssehen Hell-Dunkelsehen Hell-Dunkelsehen Unterscheidet sich das Verhältnis von Stäbchen zu Zapfen bei tagaktiven und nachtaktiven Tieren ???

18 ...ein paar Fakten.... In der Regel # Stäbchen > # Zapfen In der Regel # Stäbchen > # Zapfen Reine Stäbchenretina bei: Reine Stäbchenretina bei: Gymnophione, Tiefseefische, Fledermäuse, Geckos, Maulwurf, Maus: 3% Zapfen Ratte: 1% Zapfen Katze: 2 % Zapfen Mensch: 5 % Zapfen Reine Zapfenretina: Ringelnatter (Natrix natrix), Vögel, Schildkröten

19 Verteilung der Sehzellen innerhalb der Retina Mensch 126 Mio Photorezeptoren (120 Mio Stäbchen, 6 Mio Zapfen) Mensch 126 Mio Photorezeptoren (120 Mio Stäbchen, 6 Mio Zapfen) Im Zentrum (gelber Fleck= Ort des schärfsten Sehens) ausschließlich Zapfen Im Zentrum (gelber Fleck= Ort des schärfsten Sehens) ausschließlich Zapfen Netzhautperipherie: nur Stäbchen Netzhautperipherie: nur Stäbchen Nachtblindheit (Retinis pigmentosa): Degeneration der Stäbchen Nachtblindheit (Retinis pigmentosa): Degeneration der Stäbchen

20 Macula lutea & Blinder Fleck Blinder Fleck: ableitende Axone bilden den Sehnerv Gelber Fleck: Ort des schärfsten Sehens 0,1 mm 0,5 mm

21 Entwicklung des Auges Retina ist Teil vom ZNS Retina ist Teil vom ZNS Entwickelt sich ausgehend vom Zentralrohr Entwickelt sich ausgehend vom Zentralrohr An beiden Seiten des Neuralrohrs bilden sich optische Vesikel An beiden Seiten des Neuralrohrs bilden sich optische Vesikel Austülpung Augenbecher Austülpung Augenbecher In der 5. Schwangerschaftswoche sind die meisten grundlegenden Verbindungen der Retina aufgebaut... In der 5. Schwangerschaftswoche sind die meisten grundlegenden Verbindungen der Retina aufgebaut... ABB von augenmappe

22 Hilfseinrichtungen des Auges Augenlider Augenlider Tränenapparat Tränenapparat äußere Augenmuskeln (mgl. Abb ? ) äußere Augenmuskeln (mgl. Abb ? )

23 Akkommodation Anpassung des Auges an die Entfernung;

24 ZiliarmuskelZonulafasernLinseBrechkraftAkkommodation kontrahiertschlaffgewölbt nimmt zu Nähe relaxiertgespanntabgeflacht nimmt ab Ferne

25 Akkommodation bei versch. Tieren im Vgl.

26 Phototransduktion Transduktionsprozess umfasst alle Vorgänge zw. Photonenabsorption durch das Sehpigment der Entstehung von Aktionspotentialen (elektrischen Signalen) Die für die Photonenabsorption notwendigen Sehpigmente sind in spezielen Strukturen den Photorezeptoren untergebracht

27 Sehpigmente Sehpigment: Rhodopsin (178 von Kühne entdeckt) Es ist ein Chromoproteid Chromophor: 11-cis Retinal Glykoprotein: Opsin Pro Außensegment 2x10 9 Rhodopsindmoleküle

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29 Photostereoisometrisierung

30 Abnahme des Dunkelstroms G nimmt ab Rezeptorpotential Aktionspotenial

31 Metarhodopsin II: Enzymkaskade Abnahme des Dunkelstroms G nimmt ab Rezeptorpotential Aktionspotential Wahrnehmung (visueller Kortex)

32 Adaption Hell-Dunkel-Anpassung

33 Pupillenreflex Input-Kontrolle: bei Säugern und Vögel

34 Retinomotorik Bei niederen Vertebraten, Fischen, Amphibien, Reptilien und einigen Vögeln

35 Die Mechanismen zur Adaption sind mannigfaltig.... Ein weiteres Beispiel: Änderung der Gleichgewichtslage zw. zerfallenden und intakten Sehfarbstoffen (Retinalisomerasereaktion)...

36 Sehbahn und visueller Kortex Beginnt in der Netzhaut und endet in d. Sehrinde im Bereich des Hinterhauptlappens (Großhirn) Beginnt in der Netzhaut und endet in d. Sehrinde im Bereich des Hinterhauptlappens (Großhirn) 4 hintereinandergeschaltete Neurone von denen die Zellkörper der ersten 3 in der Netzhaut liegen 4 hintereinandergeschaltete Neurone von denen die Zellkörper der ersten 3 in der Netzhaut liegen Chiasma opticum Chiasma opticum Synaptischer Kontakt zum 4. Neuron im Zwischenhirn Synaptischer Kontakt zum 4. Neuron im Zwischenhirn

37 Entwicklung des Auges Retina ist Teil vom ZNS Retina ist Teil vom ZNS Entwickelt sich ausgehend vom Zentralrohr Entwickelt sich ausgehend vom Zentralrohr An beiden Seiten des Neuralrohrs bilden sich optische Vesikel An beiden Seiten des Neuralrohrs bilden sich optische Vesikel Austülpung Augenbecher Austülpung Augenbecher In der 5. Schwangerschaftswoche sind die meisten grundlegenden Verbindungen der Retina aufgebaut... In der 5. Schwangerschaftswoche sind die meisten grundlegenden Verbindungen der Retina aufgebaut... ABB von augenmappe

38 Fehlsichtigkeit Presbyobie Presbyobie Angeborgene Fehler der Augapfelform: Angeborgene Fehler der Augapfelform: Myopie (Kurzsichtigkeit) Myopie (Kurzsichtigkeit) Myopie Hyperopie (Weitsichtigkeit) Hyperopie (Weitsichtigkeit) Hyperopie Astigmatismus Astigmatismus Astigmatismus Glaukoma (grüner Star) Glaukoma (grüner Star) Grauer Star Grauer Star Farbenblindheit Farbenblindheit Farbenblindheit

39 Das Komplexauge = Facettenaugen = Facettenaugen Setzen sich aus sehr vielen Einzelaugen (Ommatidien) zusammen Setzen sich aus sehr vielen Einzelaugen (Ommatidien) zusammen Aufbau: dioptrischer Apparat und proximaler rezeptiver Teil Aufbau: dioptrischer Apparat und proximaler rezeptiver Teil Dioptrischer Apparat: flache Cornealinse, Kristallkegel Dioptrischer Apparat: flache Cornealinse, Kristallkegel Retinula: gebildet aus 8 verlängerten Sehzellen um einen axialen Stab (Rhabdomer) Retinula: gebildet aus 8 verlängerten Sehzellen um einen axialen Stab (Rhabdomer)

40 Literatur A. Faller: Der Körper des Menschen -Einführung in Bau und Funktion. Thieme-Verlag A. Faller: Der Körper des Menschen -Einführung in Bau und Funktion. Thieme-Verlag H. Penzlin: Lehrbuch der Tierphysiologie. Elsevier GmBH. Münechen, H. Penzlin: Lehrbuch der Tierphysiologie. Elsevier GmBH. Münechen, 2005.

41 Danke für Ihre Aufmerksamkeit


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