Bio (Subject) / 7. Vorlesung (Lesson)

Einführung in die Sinnesphysiologie visuelles System

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• Sinnesphysiologie und Wahrnehmungsphysiologie
• Sinnesphysiologie und Wahrnehmungspsychologie Sinnessysteme liefern dem Gehirn Infos über die Außenwelt. Wahrnehmung ungleich Wirklichkeit = Interpretation der Wirklichkeit aufgrund der Informationen, die durch die Sinnessysteme zur Verfügung gestellt werden früh: vorverarbeiten und Filtern
• Psychophysik Verhältnis von objektiven Reizeigenschaften zu subjektiver Wahrnehmung  Häufig nicht linearer Zusammenhang Erlebte Intensität ungleich objektive
• Verarbeitungsweg eines Reizes Reiz Reizleitende Strukturen des Sinnesorgans Sensorzelle Afferente Fasern Sensorische Projektionsgebiete im Gehirn Sinneseindruck Wahrnehmung - unter Einfluss anderer Areale
• primäre vs. sekundäre Sinnesszellen primär: Reizausbreitung über Triggerzone sekundär: über synapse
• Optische Leistungen des Auges Akkumodation Einstellung der Brechkraft der Linse je stärker die krümmung desto näher die Sicht   Regulation des Lichteinfalls durch Pupille   gesteuert von sympatikus und parasympatikus
• Aufbau der Retina Optischer Nerv Ganglienzellen Amakrinzellen Bipolare Zellen Horizontalzellen Photorezeptoren Pigment Epithelzellen
• Auge Papille Blinder Fleck
• Fovea Punkt des schärfsten Sehens
• Pupillenweitung hirnareal Sympatikus
• Pupillenverängung und Akkumodation Hirnareal Parasympatikus
• Stäbchen und Zapfen Sekundäre Sinneszellen Rods und Cones Membranfaltungen (Zapfen) und Membranscheibchen (Stäbchen) enthalten enthalten die Sehfarbstoffe (Fotopigmente)
• Fotopigmente Sehfarbstoffe
• Fotorezeptoren Zapfen, Stäbchen
• Zapfen und Stäbchen Verteilung Zapfen - Hauptsächlich Fovea Stäbchen - Nasal und Temporal
• Stäbchen Reizverarbeitung bei schwachem Licht in der Peripheren Retina Farbunempfindlich  Aktive hemmung der Stäbchen während des Photopischen Sehens
• Photopisches Sehen Zapfensehen bei ausreichender Helligkeit
• Skotopisches Sehen Nachtsehen
• Zapfen Reizverarbeitung bei TageslichtVorwiegend auf der FoveaFarbempfindlich
• Phototransduktion 2 Wege Metabotroper Rezeptor Photopigment
• Phototransduction am Beispiel der Stäbchen Bei dunkelheit werden Na+ und Ca2+ Kanäle durch oGMP (second Massenger) offengehalten Photorezeptoren sind depolarisiert -30mv   Bei Lichteinfall In Stäbchen ist das Photopigment Rhodopsin=Opsin + Farbtoffgruppe Farbtoffgruppe - G-Protein aktiviert Phosphodiesperase aktiviert  - oGMP Ca2 und Na+-Kanäle schließen sich  Zelle hyperpolarisiert 
• Lichtadaption Wir gehen vom Dunkeln ins sehr helle photorezeptoren (Stäbchen) sind maximal hyperpolarisiert So können keine keine Lichtunterschiede wahrgenommen werden Ca+ reguliert die Lichtadaption -Geringe Beleuchtung: Ca2+ strömt in die Zelle - cGMP-Synthese sinkt -Starke Beleuchtung - weniger Ca2+ - cGMP-synthese steigt
• Phototransduktion in Zapfen Statt Rhodopsin haben Zapfen Zapfenopsine sensitiv für verch.Farben
• Bipolarzellen Verbinden Photorezeptoren mit Ganglienzellen
• on- und off Bipolarzellen on = inhibitorische metabotrope Glutamatrezeptoren off = exzitatorische ionotrope Glutamatrezeptoren
• On-Bipolarzellen Prozedur Bei Lichteinfall hyperpolarisiert den Photorezeptor - weniger Glutamat qird ausgeschüttet Zelle hat inhibitorische metabotrope Glutamatrezeptoren Zellen werden bei licht weniger gehemmt und damit aktiviert
• off-Bipolarzellen Vorgänge Bei weniger Lichteinfall depolarisiert der Photorezeptor - mehr Glutamat wird ausgeschüttet Zelle hat exzitatorische ionotrope Glutamatrezeptorenn Zelle wird bei reduziertem Lichteinfall aktiv
• Rezeptive Felder Teilbereich der rezeptiven Fläche eines Sinnesorgans, der von einem Neuron repräsentiert wird. z.B. Bereich der Retina, Körperoberfläche, Frequenzbereich
• Rezeptive Felder im visuellen System Teil der Retina von dem ein nachgeschaltetes Neuron beeinflusst wird. Besonders relevant: RF der Ganglienzellen - Leiten Netzhautsignale Richtung Gehirn Unterscheidung nach Lokalisation auf der Retina: Retina: Kleine felder, hohe auflösung - Zapfen Peripherie: - Stäbchen
• Center Surround Farbdetektoren Manche Zellen sind Farbdetektoren (Ganglien, Thalamus, Cortex) Center-umfeld-Zellen mit den jeweiligen gegenfarben erhöhen den Farbkontrast (Farbkodierung berücksichtigt die differenzielle Aktivierung der Zapfen)
• Faebsinnesstörungen Dichromasie: Parzielle Farbblindheit  Ein Zapfentyp fällt aus   Trichromasie: Farbschwäche Genetisch bedingte Veränderung der Sensitivität der Zapfen z.B. rot-Grün Schwäche   Achromasie Farbblindheit Reines Stäbchensehen unscharf
• 3 Typen von Ganglienzellen 1:  Magnozellulär - M-Zellen Große rezeptive Felder Imput über Bipolarzellen von Stäbchen  Farbunempfindlich bewegung? 2. Parvozellulärer Typ - P-Zellen kleine rezeptive felder Imput über bipolarzellen von Zapfen Farbsensitiv Form? 3. Koniozellulärer typ K-Zellen Große Rezeptive felder Imput über Bipolarzellen  besonders Blauzapfen Farbintensiv Farbe
• Die retinofugale Projektion Sehnerv (3.Hirnnerv) zum optischen trakt zu optischer Radiation
• Weiterer Weg nach der Retina Sehnerv Chiasma Opticum Tractus Opticus Prätektale Region ! 1/3 Fasern: Colliculi superior 2/ 3 Corpus geniculatum laterale
• CGL Corpus geniculatum laterale Lateraler Kniehöcker des Thalamus Infos vom linken und rechten Auge werden in seperaten Schichten verarbeitet.  Retinotop Infos von verschiedenen Ganglienzellenarten wird in seperaten Schchten verarbeitet. 
• Retinotropie Nebeneinanderliegende Neurone repräsentieren nebeneinanderliegende Bereiche der Retina
• Seperate Schichten im CGL Auch seperate bereiche im Kortex
• CGL - Eingänge 5 - 20% von der Retina Der Rest von visuellem Cortex und optischem tectum
• Kortikale Blindheit durch Läsionen im primären visuellen Cortex Betroffener Teil hängt von der Lokalisation ab.
• Blindsight Kortikele Blindheit Manche Patienten können auf visuelle Reize im gestörten bereich eingehen Sie aber nicht bewusst wahrnehmen Direkt Projektion vom CGL an höhere Areale (V1 wird übergangen) oder Reizverarbeitung im subkortikalen Bereich (Opticus Tectum erhält eigene Eingänge vom optischen trakt
• V1 Simple Cells Hubel und Wiesel Orientierung Feuerrate ist maximal, wenn ein Balken mit bestimmter Ausrichtung in das rezeptive Feld fällt.  Können durch die Kombination der Eingänge CGL-Center-Surround-Zellen entstehen.
• Zellen im Va simple cells Komplexe Zellen Kombinieren die Imputs mehrerer simple cells orientierungssensitiv Starke Antwort bei Bewegen des Reizes in bestimmte Richtung   Hyperkomplexe Zellen orientierungssensitiv Richtungsensitiv Längensensitiv durch endhemmung
• Okuläre Dominanzsäulen Makierbar durch Radioaktive Substanz
• Ventraler und dorsaler Pfad im Makkakum Dorsal - wo - räumlich ventral - was - Objektinformation
• Neuronale codes Manche Neurone sehr selektiv für bestimmte Reizkathegorien
• Läsionsstudien Region wird gestört  Untersuchung der Auswirkung auf funktionsfähigkeit des restlichen Systems
• Ursachen für Läsionen Schlaganfall Schädel-Hirn-Traumma Tumor Neurodegenerative Erkrankungen
• Visuelle Defizite bei Störungen des ventralen Pfades Probleme in der Objektekrennung Agnosie Seelenblindheit
• Apperzeptive Agnosie Probleme beim Abmalen von Objekten
• Asoziative Agnosie Nur einschränkung im verbalen Beschreiben von Objekten

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