Das visuelle System

Das visuelle System Licht gelangt durch die Pupille in das Auge! Die Pupille passt sich an Beleuchtungsverhältnisse an (wie die Blende eines Fotoapparats!) Die Iris (ringförmiger Muskel) ändert die Öffnungsweite! Iris Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Schärfe! Anatomie:

Das visuelle System Die Linse hat an sich eine eher kugelige Gestalt! Durch die Zugkraft der Ligamente (Zonulafasern) wird die Linse abgeflacht! Die Kontraktion der Ziliarmuskeln reduziert die Zugkraft und die Linse wird kugelig (Nahsicht!) Wenn sich die Ziliarmuskeln entspannen, flacht die Linse ab! (Fernsicht!) Akkomodation! Dreidimensionales Sehen wird durch 2 überlappende Bilder (Binokulare Disparität!) ermöglicht! Cocktail-Würstchen!

Das visuelle System Die Retina (Netzhaut): Sie besteht aus 5 Schichten verschiedener Neuronenarten: Rezeptoren, Horizontalzellen, Bipolarzellen, amakrine Zellen und Ganglienzellen! „Verkehrte Situation“ (Verzerrung + Blinder Fleck) Fovea centralis (0.33cm)

Das visuelle System

Das visuelle System Sehen mit Zapfen und Stäbchen: Duplizitätstheorie des Sehens! Photopisches Sehen (zapfenvermittelt) Skotopisches Sehen (stäbchenvermittelt) Diese 2 Arten des Sehens unterscheiden sich bereits in der Konvergenz ihrer Verschaltung! Das konvergente skotopische Sehen geht auf Kosten der Schärfe! Die mehr oder weniger direkte Verschaltung im Rahmen des photopischen Sehens geht auf Kosten der Empfindlichkeit!

Das visuelle System Verteilung der Rezeptoren auf der Retina:

Das visuelle System: Eigene Daten

Das visuelle System Spektrale Empfindlichkeit: Lichter derselben Intensität können abhängig von ihrer Wellenlänge unterschiedlich hell wahrgenommen werden! Die relative Helligkeit von Lichtern derselben Intensität kann graphisch in Form von so genannten spektralen Empfindlichkeitskurven dargestellt werden! Bei Vorhandensein von Zapfen und Stäbchen gibt es zwei spektrale Empfindlichkeitskurven Photopische spektrale Empf.kurve Skotopische spektrale Empf.kurve Beim Übergang vom photopischen zum Skotopischen Sehen (Dämmerung) kann es zu interessanten Phänomenen kommen (Purkinje-Effekt!)

Das visuelle System Augenbewegungen: Die meisten Zapfen sind in der Fovea centralis, dennoch nehmen wir eine ausgedehnte farbige Umwelt wahr! Wie funktioniert das? in jeder Sekunde finden ca. 3 verschiedene Fixationen statt, die durch schnelle Augenbewegungen entstehen (Sakkaden!). durch die regelmäßigen Sakkaden kann das visuelle System ständig Informationen mehrerer Bilder integrieren. So entsteht ein grossflächig scharfer und farbiger Eindruck der Umwelt! Wenn es keine Augenbewegungen gibt, verschwindet das „stabilisierte Netzhautbild“ in wenigen Sekunden!

Das visuelle System Phototransduktion: Phototransduktion ist die Umwandlung von Licht in neuronale Signale! 1876 gelang es, ein rotes Pigment aus einer Froschretina zu extrahieren! Wird dieses Pigment Licht ausgesetzt, dann bleicht es aus (verliert die Fähigkeit, Licht zu absorbieren! Wird es wieder ins Dunkle gebracht, erscheint die rote Farbe wieder! Rhodopsin! die Absorption von Licht und das Ausbleichen des Rhodopsins sind der erste Schritt stäbchen-vermittelten Sehens!

Das visuelle System Skotopisches Sehen ist Rhodopsin-abhängig!

Das visuelle System Rhodopsin (funktionell): Rhodopsin ist ein Rezeptor, der auf Licht reagiert anstatt auf einen Neurotransmitter! Rhodopsin ist ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor, stößt also bei Aktivierung eine Kaskade chemischer Vorgänge an! Im Dunkeln hält zyklisches GMP (Guanosinmonophosphat) die Natriumkanäle teilweise geöffnet. Dadurch können Stäbchen leicht depolarisiert gehalten werden! Deswegen werden stets Neurotransmittermoleküle (Glutamat) freigesetzt (exzitatorisch!).

Das visuelle System Rhodopsin (funktionell): Werden Rhodopsinmoleküle durch Licht gebleicht, wird die G-Protein-gekoppelte Kaskade deaktiviert! Zyklisches GMP wird abgebaut und die Natriumkanäle schließen sich! Da keine Natriumionen einströmen, hyperpolarisiert das Stäbchen und die Glutamatfreisetzung wird reduziert! Signal-Weiterleitung durch Inhibition! Über die Photopigmente der Zapfen ist weniger bekannt, aber auch Zapfen werden bei Reizung hyperpolarisiert und setzen weniger Glutamat frei!

Das visuelle System Von der Retina bis zum Kortex: Die retino-geniculo-striäre Sehbahn! Mehr als 90% der Axone der retinalen Ganglienzellen gehen diesen Weg! Wichtig: Signale des linken Gesichtsfelds erreichen den visuellen Kortex der rechten Hemisphäre! (und umgekehrt) Das Corpus geniculatum laterale besteht aus 6 Schichten! 3 Schichten empfangen jeweils Signale vom ipsilateralen Auge und die anderen 3 Schichten vom kontralateralen Auge! .. dann gehen die Signale zum primaeren visuellen Kortex!

Das visuelle System Retinotope Organisation: Was bedeutet retinotop? Retinotop bedeutet, dass Reize, die benachbarten Bereichen der Retina präsentiert werden, benachbarte Neuronen erregen! Das retino-geniculo-striäre System ist auf allen Ebenen retinotop organisiert! Die M- und P-Kanäle: Durch jedes Corpus geniculatum laterale verlaufen zwei unabhängige Kommunikationskanäle! Die 4 oberen Schichten sind parvozellulär (P-Schichten; langsam leitende Neuronen mit kleinen Zellkörpern! Die anderen 2 Schichten sind magnozellulär (M-Schichten; schnell leitende Neuronen mit grossen Zellkörpern! Zapfen liefern den Hauptinput für die P-Schichten, während Stäbchen den Hauptinput für die M-Schichten liefern!