BioPsychologie UNI ERLANGEN (Subject) / Visuelles System (Lesson)

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• In welchen elektromagnetischen Spektrum bewegt sich das für uns sichtbare Licht? Was ist Leuchtdichte? Wie empfindlich ist unser Auge für Helligkeit und welche davon abhängigen Seharten gibt es? - 400nm (Blau, drunter Ultraviolett) - 700nm (rot, drüber Infrarot), bei ca 650 nm gelb, bei ca 550 nm grün - Leuchtdichte: beschreibt die Helligkeit von flächenhaften Lichtquellen - Empfindlichkeit des Augen geht von 10-6 bis 106 , gleichzeitig wahrnehmbarer Kontrast liegt bei 1:1000 - Photopisch (tagsehen): Schneefeld (106) bis Zimmerlicht (102) - mesotopisch (Übergang): kerze und Vollmond - skotopisch (dämmerung): Sternenhimmel (10-2) bis bewölkter Nachthimmel (10-6)
• Wie ist das Auge aufgebaut? Der Augapfel wird von einem durchsichtigen Glaskörper ausgefüllt, der aus einer gallertartigen Masse besteht. Vorne, zur Öffnung des Auges hin liegt durchsichtige Hornhaut oder Cornea. Im Öffnungsbereich des Auges befindet sich die ringförmige und farbige Regenbogenhaut oder Iris. In der Mitte liegt die kreisrunde Öffnung, durch das Licht in das Auge fällt, die Pupille. Zwischen Iris und Glaskörper liegt die Linse. Diese wird vom Ziliarkörper an ihrem Platz gehalten.Wenn sich dieser zusammenzieht, entspannt sich der  Aufhängeapparat (Zonulafasern) der Linse. Daraufhin krümmt diese sich durch ihre Eigenspannung und Eigenelastizität. Die innerste Schicht des Auges ist von der Netzhaut oder Retina ausgekleidet. In ihr liegen die lichtempfindlichen Sinneszellen. Im gelben Fleck (Fovea centralis) stehen diese Lichtsinneszellen besonders dicht. Hier ist deshalb der Punkt des schärfsten Sehens. Am so genannten blinden Fleck (Papilae) treten die zum Sehnerv oder Nervus opticus gebündelten Nervenfortsätze aus der Netzhaut aus. Hier befinden sich demnach keine Lichtsinneszellen.
• Was ist die Funktion der Iris? - trennt vordere und hintere Augenkammer, bildet die Pupille - durch melanin Einlagerung die (UV) Licht reflektieren kommt Färbung zustande - kann durch Pupille Lichtmenge regulieren; Verengung (Miosis) durch m. sphincter (parasympatisch), Erweiterung (Mydrosis) durch m. dilatator (sympatisch) - kann sphärische Abberation vermindern - erhöht Schärfentiefe bei nahen Gegenständen (konvergenzreaktion)
• Was ist grob sphärische Abberation? Die sphärische Aberration zählt zu den monochromatischen Abbldungsfehlern und bewirkt eine Unschärfe des Bildes. Achsennahe Strahlen haben dadurch eine andere Brennweite als achsenferne Strahlen. Die Strahlen treffen sich also nicht alle in einem Punkt. Randstrahlen werden an der menschlichen Linse stärker gebrochen. Dieser Effekt kann durch die Pupille vermindert werden.
• Wovon hängt die Brechung des Lichts ab und wie wird sie gemessen? Wie verhält sich das beim menschlichen Auge? - Die Brechung des Lichts hängt ab von dem Verhältnis der Dichte der brechenden Medien und der Krümmung der Oberfläche (beim Auge: Krümmung der Hornhaut, Linse und Retina) - Beim übergang von optisch dünnen  ist optisch dichtere Medium (bsp. Luft-Glaskörper) wird das Licht zum Einfallslot hin gebrochen - Brechkraft wird in Dioptrien gemessen, 1:Brennweite, dabei bedeutung kleinere Dioptrien, dass brennweite groß und brechtkraft klein ist, und höhere Dioptrien, dann brennweite klein und somit brechkraft groß ist - optische Dichte von Luft (1) ist kleiner als von Glaskörper (1.34) und linse (am stärksten mit 1.40), opische Achse fällt auf Fovea centralis! Gesamtbrechkraft des Auges liegt bei 59 Dioptrien wobei 2/3 durch Cornea und 1/3 von der Linse gebrochen werden.  
• Wie wird Sehschärfe gemessen und was ist der Normwert? - Durch Sehprobentafeln: auf eine Normentfernung (in Winkelminuten) geeicht - Der Visus wird durch einen Bruch ermittelt: Im Zähler steht die Ist-Entfernung, also die Entfernung, aus der der Untersuchte das Sehzeichen erkennt, im Nenner steht die Normentfernung, die Entfernung, bei der ein Mensch mit einer Sehschärfe von 1,0 dasselbe Sehzeichen erkennen könnte - Normwert: 0,8 - 1,5
• Was ist der Gesichtswinkel bzw Sehwinkel? - Der Gesichtswinkel ist der Winkel,  unter dem ein Gegenstand, den man binokular fixiert, auf der Retinaabgebildet wird. Er kann gedacht werden als der Winkel zwischen zwei Gesichtslinien, den Geraden zwischen fixiertem Objekt und Fovea. Der Gesichtswinkel ist umso größer, je näher sich das betrachtete Objekt befindet.Je geringer ein Gegenstand vom Auge entfernt ist, desto größer erscheint er uns also - man kann den tan (α) des Winkels durch Größe (G) geteilt durch Abstand (g) berechnen oder durch Bildgröße an Retina (Scheinbare Größe, B) geteilt durch Brennweite (b) - der minimaler sehwinkel ist α : 1/60 (eine winkelminute), die Bildgröße also 0.05 mm    
• Beschreibe den Mechanismus der Fern- und Nahakkommodation. - ferne Objekte: Lichstrahlen sind parallel, wenn Objekt näher kommt, wird Fokus nach hinten verschoben, das wird durch bewgliche Linse korrigiert (Akkomodation) - Bei Betrachtung nah gelegener Objekte kontrahiert der Musculus ciliaris, die Zonulafasern entspannen. Aufgrund ihrer hohen Eigenelastizität krümmt sich die Linse und die Brechkraft nimmt zu. - Bei Betrachtung weit entfernter Objekte spannen sich die Zonulafasern durch Entspannung des Musculus ciliaris. Linsenkrümmung und Brechkraft nehmen entsprechend ab. - Akkommodationsbreite: Bereich zwischen maximaler (Fernpunkt) und minimaler (Nahpunkt) Gegenstandsweite, bei der noch eine scharfe Abbildung möglich ist
• Was ist Presbyopie? - auch Altersweitsichtigkeit genannt, bezeichnet fortschreitenden, altersbedingten Verlust der Nahanpassungsfähigkeit des Auges durch Akkomodation - Ein scharfes Sehen in der Nähe ist deshalb ohne geeignete Korrektur (Sammellinse) nicht mehr möglich ->  normaler altersbedingter Funktionsverlust! - durch Elastizitätsverlust der Linse nimmt die Akkommodationsbreite stetig ab,  Prozess beginnt zwar bereits im Jugendalter, wird zu diesem Zeitpunkt jedoch in der Regel nicht bemerkt
• Welche Brechungsanomalien gibt es und wie werden sie korrigiert? - Hyperopie (Weitsichtigkeit): Bulbus zu kurz, Brechkraft der Lise zu schwach (Brennweite zu lang), Licht bündelt hinter Retina -> Korrektur durch konvexe Sammellinse (Bündelt) , zeigt sich bei schulkindern durch Kopfschmerz, da dauerhafte Akkomodation - Myopie (Kurzsichtigkeit): Bulbus zu lang, Brechkraft der Linse zu stark (Brennweite zu kurz), Licht bündelt schon vor der Retina -> Korrektur durch konkave Streulinse (streut), bei starker Krankheit Gefahr der Netzhautablösung - Astigmatismus (Hornhautverkrümmung): vertikale lichtstrahlen werden stärker gebrochen als horizontale: dadurch sieht man einen verzerrung in Richtung Strich bzw Stab statt den eigentlichen Punkt, Korrektur durch zylindrisch konvexe Linse
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• Wie ist die Netzhaut aufgebaut? - In Richtung der Signalverarbeitung: Außenglied der Sensoren der Stäbchen /Zapfen - äußere Körnerschicht - Bipolarzellen - Ganglienzellen des n. opticus - Nervenfasern Horizontalezellen zwischen Sensoren, amakrine Zellen verknüpfen Bipolarzellen - Richtung des Lichteinfalls andersrum!  
• Was ist der Unterschied zwischen Stäbchen und Zapfen? Wo kommen sie vor? - Stäbchen: Hell/Dunkel und Kontrast, Nachtsehen (skotopisch), enthalten Molekühl Rhodopsin (Sehpurpur), aber keine Unterscheidung der Farben, Vorkommen: in fovea kaum, nach außen immer stärker dominant - Zapfen: Farbunterscheidung durch spezialisierte Pigmente für Rot Grün und Blau (L-,M-, S- Typ), Tagsehen, befinden sich vor allem in der fovea, nach außen hin immer weniger bis kaum - Insgesamt gibt es in der Retina: 120 Mio Stäbchen und 6,4 Mio Zapfen - Stäbchen sind besonders empfindlich im grünen Bereich, maximale spektrale Empfindlichkeit zwischen 555 und 500nm
• Wie funktioniert die Signalverarbeitung in der Retina? - Phototransduktion: wenn Lichtquant RhodopsinMolekül trifft, verändert sich siene chemische Struktur und löst damit eine Signalkaskade aus, cGMP wird zu GMP hydrolisiert, cGMP ist für die Offenhaltung der Na+Ca2+ Kanäle Verantwortlich -> durch schließung kommt es zur Hyperpolarisation (!!!) -  nachgeschaltete Bipolarzellen bestimmen, ob Hyperpolarisation zur Zunahme (Licht) oder Abnahme (Dunkel) der AP-Frequenz im ihnen nachgeschalteten Ganglienzellen (!) führt, AP also erst in Ganglienzellen, Bipolare Zellen können On (mehr AP) oder off (weniger AP) Zellen sein - Synapsen zwischen Fotorezeptoren und Bipolar- bzw Horizontalzellen z.T. hemmend und z.T erregend -> Erregung der Fotorezeptoren ergibt komplexe Muster aus Erregung und Hemmung in die Nervenzelle               -> rezeptive Felder!
• Was sind rezeptive Felder? - Ein rezeptives Feld beschreibt die Gruppe von Fotorezeptoren, welche Informationen über Interneurone an eine Ganglienzelle weitergeben. Durch laterale Verschaltung der zellen kommt es dazu, dass jede Ganglienzelle ein großes Einzugsgebiet hat, da meist sehr viele Fotorezeptoren ihre Informationen an die gleiche Ganglienzelle weitergeben (→ Konvergenz) und dies meist über mehrere Bipolarzellen geschieht. Die laterale Verschaltung hat auch zu Folge, dass meist jede Sinneszelle mit mehreren Ganglienzellen verknüpft ist. Die rezeptiven Felder benachbarter Ganglienzellen können sich also überschneiden. - Rezeptive Felder lassen sich in Zentrum und Peripherie unterteilen und haben einen Durchmesser von circa 50 µm, welcher aber sehr variabel ist. In der Fovea ist der Durchmesser sehr viel kleiner. - On oder Off Zentren!
• Unterscheide On und Off- Zentren Ganglienzellen. On Zentrum Ganglien Zellen haben eine OFF-Peripherie und geben eine ON-Antwort.  im Zentrum Reizung erregend auf die Ganglienzelle wirkt, (mehr AP). Die Peripherie, wirkt aber hemmend auf die Ganglienzelle (weniger AP) Die Ganglienzelle reagiert am stärksten, wenn das erregende Zentrum voll beleuchtet ist, während der hemmende Randbereich dunkel bleibt. Das entspricht einem hellen Punkt auf dunklem Untergrund.(-> Kontraste) Off Zentrum Ganglien Zellen haben eine ON-Peripherie enthält und geben OFF-Antwort. Die Wirkung ist umgekehrt wie bei ON-Zentrum-Ganglienzellen, das heißt es gibt ein hemmendes Zentrum und eine erregende Peripherie im rezeptiven Feld. Die Ganglienzelle reagiert also am stärksten auf einen dunklen Punkt auf hellem Untergrund.
• Wie funktioniert Hell und Dunkeladaptation? On-Zellen: Helladaptation: Verkleinerung des Zentrums eines Rezeptiven Feldes Dunkeladpatation: gesamtes rezeptives Feld wird Zentrum Umgekehrt bei Off Zellen.
• Was besagt die trichromatische Theorie des Farbensehens? Welche Indizien sprechen für die Theorie? - Farbsehen basiert auf drei Typen von Opsin Molekülen in Zapfen, die selektiv drei verschiedene Wellenbereiche des Spektrums wahrnehmen. - dafür spricht: jede wahrnehmbare Farbe lässt sich durch Mischung aus drei Grundfarben herstellen (additive Farbmischung). Beispiel: gelb -> bestimmtes Verhältnis der Aktivierung grüner und roter zapfen -> durhc einzelne Frequenz, die beide wahrnehmen oder zwei verschiedene Frequenzen, die jeweils einzeln aktiviert - dafür spricht: Kontrastphänomene bei Komplementärfarben: additive Mischung der gegenfarben gibt weiß, duale gegenfarbenneurone in sehbahn.Beispiel:  Blau lange anschauen -> Adaptation der Blauen Zapfen -> der Blau Anteil von weiß wird daraufhin schlechter wahrgenommen -> gelber Anteil sichtbar! - dafür sprechen: Anomalien (selektiv für Rot-Grün-Blau oder Paare)
• Wie verläuft die Sehbahn? Welche funktionen hat der CGL des Thalamus? Was ist die extrastriäre Sehbahn? - nasale Teile des n. opticu kreuzen im Chiasma opticus auf die Gegenseite (kontralaterale Abbildung!), seitliche Teile bleiben ipsalateral, Projektion über corpus geniculatum lateralge (CGL) des Thalamus an visuellen Cortex (Okzipitallappen) - CGL: getrennte Schichten für Bewegungserkennung und Form/Farbe, Funktionen: laterale Inhibition (Kontrastverstärkung), Modulaion der Signalübertragung (Projektionen aus Cortex und Hirnstamm -> Selektivität) - Projektionen in Hypotalamus (Steuerung endokrinen Systems und zirkadianer Rhytmus), area praetectalis (Pupillenreflex) und colliculi superiores(reflektorische Augenbewegungen und optokinetische Nystagmen) -> extrastriäre Sehbahn
• Wie entwickelt sich binokulares Sehen? - konvergierende Augenstellung, nasale Kreuzung: gemeinsamer Fixationspunkt - Korrespondierende Netzhautstellen: Konsolidierung von Synapsen - nicht korrespondiernde Netzhautstellen: Entkopplung von Synapsen - Schielen: divergierende Augenstellung, kein gemeinsamer Fixationspunkt -> Neurone degenerieren, um Doppelbilde zu vermeiden wird Input des schielenden auges ständig unterdrückt, schielamblyopie, inner halb der vulnerablen Phase (bis 6.Lebensjahr) ansonsten irreversibel, Behandlung: durch Abdeckung des gesunden Auges -> fördert schwache Auge

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