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

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

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

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)

Anatomie des Auges Kugelförmig Längsdurchmesser:2,4-2,5 cm Querdurchmesser: 2,4 cm Volumen: 6,5 cm3

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

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

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

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

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

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

Photorezeptoren (=Sehzellen)

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

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

...ein paar Fakten.... In der Regel # Stäbchen > # Zapfen 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

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

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

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

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

Akkommodation Anpassung des Auges an die Entfernung;

Ziliarmuskel Zonulafasern Linse Brechkraft Akkommodation kontrahiert schlaff gewölbt nimmt zu Nähe relaxiert gespannt abgeflacht nimmt ab Ferne

Akkommodation bei versch. Tieren im Vgl.

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

Sehpigmente Sehpigment: Rhodopsin (178 von Kühne entdeckt) Es ist ein Chromoproteid Chromophor: 11-cis Retinal Glykoprotein: Opsin Pro Außensegment 2x109 Rhodopsindmoleküle

Photostereoisometrisierung

Abnahme des Dunkelstroms  G nimmt ab  Rezeptorpotential Aktionspotenial

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

Adaption Hell-Dunkel-Anpassung

Pupillenreflex Input-Kontrolle: bei Säugern und Vögel

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

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

Sehbahn und visueller Kortex 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 Chiasma opticum Synaptischer Kontakt zum 4. Neuron im Zwischenhirn

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

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

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

Literatur A. Faller: Der Körper des Menschen -Einführung in Bau und Funktion. Thieme-Verlag 1999. H. Penzlin: Lehrbuch der Tierphysiologie. Elsevier GmBH. Münechen, 2005.

Danke für Ihre Aufmerksamkeit