7. Sehen und visuelle Wahrnehmungsverarbeitung

• Menschen nehmen elektromagnetische Wellen zwischen 400 und 700 Nanometern Wellenlänge als Farben wahr

• Sie können Objekte sehen, wenn die Objekte Lichtwellen in diesem Spektrum reflektieren

• Die wahrgenommene Farbe ergibt sich aus der Zusammensetzung der reflektierten Lichtwellen

• Lichtbrechung an Objektkanten gibt uns Informationen über die Objektbeschaffenheit

• Viele Lebewesen haben hochentwickelte optische Systeme (evolutionärer Vorteil?)

• Die menschliche (visuelle) Wahrnehmung ist begrenzt (selektiv)

https://www.youtube.com/watch?v=byj0NAD25EA

Reflektiertes Licht wird in Linse gebündelt

Der Ziliarkörper verändert die Krümmung der Linse, um das fixierte Objekt scharf abzubilden

Die Iris reguliert die einfallende Lichtmenge (vgl. Blende bei Kamera)

Das fixierte Objekt liegt auf der Sehachse und wird in der Fovea abgebildet

Die Fovea ist der Bereich des schärfsten Sehens auf der Retina

—> spiegelt Gesehenes

Auf der Retina werden die Lichtsignale durch chemische Reaktionen in neuronale Informationen umgewandelt

Der Glaskörper ist eine gallertartige Masse, die das Augeninnere ausfüllt

Der Sehnerv leitet die neuronalen Informationen von der Retina ans Gehirn

An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, sind keine Rezeptorzellen und deshalb auch keine Wahrnehmung möglich

Blinder Fleck

• Sie können den blinden Fleck wahrnehmen, wenn sie das rechte Auge schließen und das Kreuz in der Abbildung genau im Blick Ihres linken Auges halten.

• Schauen Sie direkt darauf und bewegen sie das Blatt langsam vor und zurück.

• In einem Abstand von 15-30 cm verschwindet der Kreis.

• Dies ist der Punkt, an dem das Bild des Kreises auf dem blinden Fleck fällt.

Akkomodation

• Halten Sie einen Stift nach oben am ausgestreckten Armen und schauen Sie ein mindestens 6 m entferntes Objekt an.

• Bewegen Sie dann, während sie das entfernte Objekt weiterhin fixieren, die Spitze des Stifters auf sich zu, ohne diese direkt anzuschauen. Behalten Sie das entfernte Objekt im Fokus. Der Bleistifte wird unscharf erscheinen.

• Bewegen Sie den Bleistift dann noch näher heran, während sie nach wie vor das entfernte Objekt fixieren. Sie sehen die Spitze nun unscharf und doppelt.

• Wenn der Stift etwa 30 cm entfernt ist, fixieren Sie die Spitze. Jetzt sehen Sie die Spitze scharf, doch der weit entfernte Gegenstand, den sie zuvor scharf gesehen haben, ist jetzt unscharf.

• Bringen Sie den Stift jetzt noch dichter heran, bis sie die Spitze, trotz aller Bemühungen, überhaupt nicht mehr scharf sehen können.

• Achten Sie auf die Anspannung in Ihren Augen wenn sie sich vergeblich bemühen, die Spitze zu fokussieren.

Lichtreize kommen an, Rezeptoren nehmen auf—> Aktionspotenziale in Stäbchen und Zapfen durch Licht (Erregung)

Zeitliche, Räumliché Summation je nach Verschaltung, Lichtstärke

Durch Stäbchen- und Zapfen sehen können

• In der Fovea gibt es nur Zapfen (Anzahl 150.000 Rezeptoren pro mm2)

• In der Peripherie befinden sich sowohl Stäbchen als auch Zapfen

• Es gibt viel mehr Stäbchen (120.000.000) als Zapfen (6.000.000)

… von der Netzhaut zum Gehirn !!!

(nicht so relevant/genau)

Ca. je 1 Mio Axone der Ganglienzellen bilden den Sehnerv

…Sehnervenkreuzung

• Kreuzung der Sehnerven:

nasenseitig gelegene Fasern kreuzen die Seite,

schläfenseitige laufen ungekreuzt weiter

• Im li. visuellen Kortex entsteht Repräsentation des re. Gesichtsfelds,

im re. vis. Kortex die des linken Gesichtsfelds

Leitet Signale vom Chiasma Opticum über Mittelhirn zum Thalamus

• Steuert Augenreflexe

• Einige Fasern enden in diesem Bereich des Mittelhirns

Colliculi superiores

• Teil des Mittelhirns

• Kontrolliert sprunghafte Augenbewegungen (Sakkaden)

u. Reflexe im Zusammenhang akkustischen Reizen

Corpus geniculatum laterale des Thalamus

(CGL, Seitlicher Kniehöcker)

• Abbildung analog zur Retina (Retinotopie)

• Analyse von Bewegung und Objektqualitäten

• Starke Vernetzung mit u.a. mit der Formatio Reticularis und dem visuellen Kortex

• Im primären visuellen Kortex Erstanalyse auf Farbe, Orientierung, Bewegung und Räumlichkeit

• Danach Weiterverarbeitung im übrigen Kortex

= Ausfälle des sekundären visuellen Kortex

siehe Oliver Sacks

(=Gesichtsblindheit)

Form einer Objektagnosie

…Leistung eines Neglect-Patienten im Neglect-Test

Der visuelle Neglect

Konvergenz&Divergenz als fundamentales Prinzip visueller Verarbeitung

Konvergenz:

• Ein Neuron wird von mehreren Neuronen erregt

• Die Erregung vereinigt sich

Divergenz:

• Die Verteilung einer Erregung auf mehrere Neuronen

• Die Erregung teilt sich auf

laterale Hemmung

—> Grund für Kantendetektion

wichtig!

verantwortlich für laterale Hemmung: Horizontalzellen

laterale Hemmung mithilfe Horizontalzellen

… Kontrastverstärkung

• Detektion von Kanten eine der wichtigsten Funktionen des visuellen Systems:

Kontraste zwischen Bereichen, die sich in ihrer Helligkeit unterscheiden

• Laterale Hemmung:

benachbarte visuelle Zellen hemmen sich gegenseitig, um die Gesamtempfindlichkeit zu erhöhen

• In Feldern mit gleicher Helligkeit werden alle Zellen gleichmäßig von den Nachbarzellen gehemmt

• Mach’sche-Bänder:

An den Übergängen zwischen helleren (oder dunkleren) Bereichen ist die Hemmung durch Nachbarzellen

schwächer (bzw. stärker)

—> Dadurch erscheinen dunklere Felder am Rand dunkler, hellere Felder am Rand heller

(—> Gehirn sehr stark darauf angelegt, Unterschiede deutlich zu machen)

!wichtig

Berechnungsbeispiel laterale Hemmung:

Zwei Hauptpfade:

• Via Temporallappen (was?):

Objekterkennung und bewusste Repräsentation der Welt (ventrale Bahn)

• Via Parietallappen (wo?):

Lokalisation von Reizen (relativ zum Körper) für die schnelle Übersetzung in Bewegungen (dorsale Bahn)

Dreifarben- und Gegenfarbentheorie

… beide Theorien ergänzen sich

Dreifarbentheorie: Thomas Young (1773-1829), Herrmann von Helmholtz (1821-1894)

Gegenfarbentheorie: Ewald Hering (1866-1948)

Gegenfarbkanäle: Nachbilder

Bitte fixieren Sie zunächst ca. 30 Sekunden das linke Fixier-kreuz. Fixieren Sie direkt im Anschluss daran das rechte Fixierkreuz. Was sehen Sie?

Komplementärfarben sichtbar

Erklärung!!!

Ishihara-Test —> Test für Rot-Grün-Blindheit

Falls Sie auf diesem Bild keine 74 sehen können, könnte es sein, dass sie an einer Rot-Grün-Farbsehschwäche leiden.

Erklärung!!!

—> Binokulare Hinweisreize

—> Monokulare Hinweisreize

Tiefenwahrnehmung realisieren können

Tiefenwahrnehmung realisieren können