11 Visuelles System - Sinnesphysiologie

• elektromagnetische Wellen im Spektrum von 380 bis 720 nm

  -> Photonen

• N. opticus

• Axone der retinalen Ganglienzellen

• Ganglienzellen generieren APs aus Signalen der Photorezeptoren (Stäbchen, Zapfen)

• Zapfen und Stäbchen enthalten jeweils unterschiedliche Sehfarbstoffe (Photopigmente)

  • Zapfen: photopisches Sehen (Tageslichtsehen)

  • Stäbchen: skotopisches Sehen (Dämmerungssehen)

• retinale “Vorverarbeitung”

• Ruhemebranpot = 30/40mV

• Lichteinfall -> Strukturänderung von Sehpigment

• Na-Kanäle schließen -> Zelle hyperpolarisiert -> weniger Glu

  • on/off-Biopolarzellen: Glu schließt/öffnet Kanäle -> Depol/Hyperpol

• Ganglienzellen = retinale Nervenzellen

  • antagonistische Organisation der rezeptiven Felder -> Konvergenz

  • on-Neuronen: Lichtreiz im Zentrum rez Feld -> Entladungsfrequenz erhöht, in Peripherie vermindert

  • off-Neurone vice versa

• bei gleichzeitiger Reizung von Zentrum und Peripherie überwiegt Zentrum-Antwort

• keine Eigenschaft des Lichts, sondern der Wahrnehmung

  • Objekte reflektieren Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen

• Trichromatische Theorie:

  • nahezu alle Farbsbatunfungen können durch RGB-Mischungs erhalten werden -> 3 unterschiedliche farbsensitive Rezeptoren -> im Gehirn verrechnet

• Zapfen-Typen: S/M/L-Zapfen -> kurze-lange Wellenlängen (blau-rot)

  • überlappende Absorptionsspektren -> Verhältnis Aktivität -> Farbinformationen

  • Vermeidung Metamere (gleich wahrgenommene Reize) -> 3 verschiedene Lichtquellen

• Monochromatizität: jedes Sehpigment spezialisiert, aber wenn Photon erst einmal absorbiert, dann immer selbe Ereigniskette

• Univarianzprinzip: Antwort d R nur Info über absorbierte Lichtmenge, nicht Farbe

• wenig 530nm = viel 560 nm

• Analogie zu Fasern des Hörnerv mit Frequenzkodierung

• aktive Hemmung: Gegenfarbenneurone bereits in retinaler Verschaltung und Thalamus

  • Annahme: drei Kanäle, in denen sich Prozesse gegenseitig ausschlißen

    • achromatisch: schwarz-weiß -> Summe aus L&M-Zapfen

    • Evidenz: Nachbilder in Gegenfarbe, Rot-Grün-Schwäche

• liegt neben trichromatischer Theorie im visuellen System vor

• Kontrastverschärfungen

• Abberationen - Abweichungen vom Ideal

• Loch - Sehnerv

• Gelber Fleck (macula lutea): gelbes Pigment - schirmt kurzwelliges Licht ab, das zu verschwommenen Bildern führt

• monokulares + binokulares Gesichtsfeld -> Sehnerv -> teilweise Kreuzung im Chiasma opticum -> Corpus geniculatum laterale Kniehöcker oder andere Stationen -> primäre Sehrinde

  • nasale Bahnen wechseln Seite

    -> rechter visueller Kortex erhält input von linker Gesichtsfeldhälfte beider Augen

  • 2/3 zum CGL, 1/3 zu Hypothalamus (Tag/Nacht), Prätektale Regionen Mittelhirn (Reflexe des Auges), Colliculi superior (Augenbewegungen, multimodale Integration)

• Teil des Thalamus

• einzige Umschaltstelle zwischen Ganglienzellen und visuellem Kortex

  • Informationsverarbeitung

  • nur 10-20% Input von Netzhaut, Rest vom Kortex, Formatio reticularis, …

  • Rückkopplungschleifen, Selektion/Hemmung von Informationsanteilen

• Retinotopie, aber nicht 1:1 räumlich abgebildet

• striatärer Kortex, Area Striata, BA 17

• Retinotopie und strenge räumliche Gliederung

  • posteriorer Anteil: foveales Sehen

  • anteriorer Anteil: peripheres Sehen

  • Anteil überhalb Fissura calcarina für unteres Halbfeld, überhalb für oberes Hablfeld

• Schichten mit unterschiedlichen Strukturen, CGL (Thalamus) -> IV

• Bewegung/Richtung, (a)chromatisch

Hubel & Wiesel, 1950s

• spezialisiert auf Verarbeitung visueller Informationen

• zB V5 für Bewegung

• was und wo-Pfad

• zunehmend spzeifische neuronale Reaktionsmuster

  • Linie bestimmter Länge, Orientierung, Bewegungsrichtigung, Ecke, spezielle Formen (Hand, Gesicht)

• Schädigungen der visuellen Leitungsbahnen o. primär visuellen Kortex

  • oft nach Schlaganfällen

• einseitig: Verlust einer Gesichtsfeldhälfte (Hemianopsie)

• Skotome: kleine blinde Teilbereiche des Gesichtsfelds

  • physiologisch: blinder Fleck

  • krankhaft: Läsionen, Erkrankungen der Netzhaut

  • oftmals unbemerkt - kognitiv ergänzt oder kompensiert durch minimale Augenbewegungen

• spezieller: Farbwahrnehmung, Bewegungswahrnehmung

  • Ursachen in extrastriatären Kortexarealen

  • zT auf R-Ebene - Rot-Grün-Schwäche

• “höhere” Störungen

  • Agnosien

  • Störung in assoziativen Kortexarealen

• Blindsight: Teil der kortikal erblindeten Patient*innen kann “unbewusstes Sehen” lernen

  • Reaktion auf bewegte Reize