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Kognitive 1 (Subject) / VL02_Sehen1 (Lesson)
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- Beschreibe Lichtkonzepte Es gibt zwei physikalische Lichtkonzepte Licht als Welle Licht als Menge von Photonen Sichtbares Licht ist nur ein Bruchteil der elektromagnetischen Strahlung.
- Welche Wellenlänge hat Licht? Licht hat eine Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm. Farbwahrnehmungsveränderung von Violett zu Rot,
- Wie entsteht Farbeindruck? Farbeindruck ist eine Leistung der Verarbeitung der Lichtwellen.
- Wie wird Brechung des Lichtes auch gennant und was ist das? Refraktion - Wechsel von einem Medium zum nächsten (z. B.) von Luft zu Wasser, dies führt zur Veränderung der Ausbreitungsrichtung der Lichtteilchen (Photonen).
- Was passiert mit Licht, das an den Rezeptoren ankommt? Es wird durch Absorption und Reflexion in seiner Zusammmensetzung verändert.
- Grundlage des Sehorgans Wellenlänge, Zusammensetung des Lichts, das von einer Oberfläche erzeugt wird und in das Auge reflektiert wird.
- Cornea Die Hornhaut / Cornea des Auges ist transparent Variabilität (Eintrübung, Gelbwerden mit dem Alter) In der Cornea erfolgt eine erste Bündelung des Lichts auf Cornea gibt es freie Nervenenden zum Schutz der Hornhaut (bei Berührung und Verletzung werden Augenlider geschlossen)
- Pupille nach Cornea passiert einfallendes Licht die Pupille hat ein Loch in der Muskelstruktur (Iris) Pupillengröße und Menge des einfallenden Lichts kann variiert werden Pupillendurchmesser zwischen 2 un 8 mm Wichtig auch für die Tiefenschärfe (je kleiner die Pupille desto tiefenschärfer das Sehen z.B. Zusammenkneifen der Augen)
- Linse ist transparent und kann durch Ziliarmuskel in ihrer Krümmung verstellt werden Über Pupille und Linse werden Abbildungseigenschaften des Auges an Sehbedingungen angepasst
- Akkomodation Unter Akkomodation ist die Veränderung der Linsenkrümmung des Auges durch die Ziliermuskeln zu verstehen, wodurch Abblilder auf der Retina fokussiert werden.
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- Glaskörper zwischen Linse und Retina, ist mit durchsichtiger Flüssigkeit gefüllt (80 Prozent des Augenvolumens) Die Abbildungseigenschaften des Auges müssen so eingestellt werden, dass ein scharfes Abblild auf der Retina entsteht Abbild ist: zweidimensional gekrümmt steht auf dem Kopf
- Wodurch entseht inkorrekte Akkomodation Abbildungsfehler und Sehprobleme Korrektur durch externe Hilfen (z.B. Brille, Kontaktlinsen)
- Retina enthält Rezeptoen (Zapfen und Stäbchen) und Blutgefäße Ein bestmmter Rezeptor ist für bestimmte Umweltsignale empfindlich und verwandelt diese in bioelektrische Signale ZAPFEN: sind Photorezeptoren, die vor allem bei heller Beleuchtung arbeiten und für das Farbensehen und die Detailwahrnehmung zuständig sind engl. cones STÄBCHEN: Photorezeptoren in der Netzhaut, die vor allem für das geringe Sehen zuständig sind engl. rods
- Retina Aufbau (vereinfacht) (1) Hintere rechte Schicht enthält Rezeptoren (Zapfen und Stäbchen) (2) mittlere Schicht mit den Zelltypen: Bipolarzellen, Horizontalzellen und amakrinen Zellen (3) vordere Schicht mit Ganglienzellen, deren Axone den Sehnerv bilden Der blinde Fleck: Blutgefäße treten in das Auge ein und Nervenfasern verlassen es gebündelt als optischer Nerv hier gibt es keine Rezeptoren
- Stäbchen enthalten Pigmentmolekül Rhodopsin in dem Lichtenergie unabhängig von Wellenlägnen in elektrische Signale umgewandelt wird zuständig für Wahrnehmung schwacher Helligkeiten / Dämmerung es gibt nur 1. Stäbchentyp ingsesamt rund 90 Mio. Stäbchen Größte Dichte dre Stächen außerhalb der Fovea 20 Grad Unterschiedliche Verteilung von Zapfen und Stäbchen auf der Retina.
- Zapfen 3 verschiedene Typen mit unterschiedlichen Pigmenten Pigmente absorbieren Licht unterschiedlicher Wellenlängen Aufgrund verschiedenen Pigmente für unterschiedliche Wellenlängen unterschiedlich empfindlich S - bei kurzwelligem Licht (440 nm) M - bei mittelwelligem Licht (530 nm) L - bei langwelligem Licht (560 nm) Die 3 Typen sind auf der Retina unterschiedlich verteilt und treren unterschiedlich häufig auf.
- Fovea centralis Bereich des schärfsten Sehens auf der Retina besitzt die meisten Zapfen - stäbchenfreier Bereich von 1 Grad
- skotopisches Sehen Sehen mit Stäbchen (120 Mio.) bei bei geringer Beleuchtung langsamer Dunkeladaptation Monochomatisch maximaler Spektralempfindlichkeit (507 nm)
- photopischhes Sehen sehen mit Zapfen (6 Mio.) bei höheren Lichtintensitäten) bei stärkerer Beleuchtung schneller Dunkeladaption (10 min) max. Spektralempfindlichkeit 555 nm
- Retinitis pigmentosa Zälhlt zu einer Gruppe von Erbkrankheiten, die den fortschreitenden Tod der Photorezeptoren und die Degeneration des umgebenden Gewebes zu Folge haben.
- Skotom gr, Dunkelheit, pl. scotomata durch geschwächten oder vollständig degenerierten Bereich des Sehfeldes gekennzeichner, der von einem relativ gut erhaltenen bis normalen Bereich umgeben ist.
- Funktion Retina vereinfacht Retina besteht aus Neuronenschichten (vereinfacht) Hintere rechte Schicht enthält Rezeptoren (Zapfen und Stäbchen) Mittlere Schicht mit den Zelltypen Bipolarzellen, Horizontalzellen und amakrinen Zellen vordere Schicht mit den Ganglienzellen deren Axone den Sehnerv bilden. Der blinde Fleck: Blutgefäße terten in das Auge ein und Nervenfasern verlassen es gebündelt als optischer Nerv Es gibt hier keine Rezeptoren
- Zwei Arten der Adaptation Art: Anpassung an Beleuchtungs- und Sehbedingung erfolgt über die Pupille Art der Adaption erfolgt über die Duplexnatur der Rezeptoren Säbchen und Zapfen wechseln sich je nach Lichtintensität beim Sehen ab Stäbchen reagieren schon auf einzelnen Photon, gegeignet bei Dämmerungssehen Bei Zunahme der Lichtintensität werden viele Stäbchen erregt, aber Sensitivität stagniert, Rezeptoren müssen sich erst erholen Bei höherer Beleuchtung übernehmen Zapfen die Arbeit
- Zweistufiger Anpassungsprozess Übergang vom Zapfensehen zum Stäbchen-Sehen "Kohlrausch-Knick" - nach Arnt Kohlrausch
- Horizontalzellen sind horizontal mit Rezeptorzellen verknüpft wechselseitige Hemmung und unterschiedliche Aktivierung Ausgänge der amakrinen Zellen gehen wieder zu amakrinen Zellen, zu horizontalen Zellen und zu Ganglienzellen (Hypothese) Beeinflussen die Kontrastwahrnehmung und das zeitliche Auflösungsvermögen
- Bipolarezellen stellen als Informationsübermittler Verbindung zwischen Rezeptoren und Ganglienzellen her 2 Typen 1: Typ 1. Typ: bündelt Aktivität mehrerer Stäbchen in konvergenter Verschaltung und leitet Aktivität zu einer Ganglienzelle weiter (auf eine Ganglienzelle kömmen mehrerer Stäbchen) Bündelung der Aktivität von mehereren Stäbchen führt zu einer erhöhten Empfindlichkeit für Helligkeit Bündelung mindert räumliches Auflösungsvemögen (Zelle führt bei Erregung durch einen oder mehrere Rezeptoren) 2 Typ: 1:1 Verschaltung nur mit einem Zapfen und mit einer Ganglienzelle hohe Packungsdichte der Zapfen in der Fovea führt zu einer sehr guten räumlichen Auflösung geringe Empfindlichkeit, da Aktivität benachbarter Zapfen nicht aufsummiert wird (bei schwachem Licht können keine Farben unterschieden werden)
- Ganglienzellen 120 Mill. Rezeptorzellen müssen mit 1,2 Mill Ganglienzellen verschaltet werden (massive Konvergenz) Jede Ganglienzelle ist auf der Retina einem Bereich mit mehreren Ganglienzellen zugeordnet. Bei Reizeinfall in diesem Bereich der Retina steigt die Feuerungsrate der zugeordneten Ganglienzellen an ⇒ Rezeptives Feld einer Ganglienzelle Bereich von Sinnesrezeptoren die Informationen an ein einziges nachgeschaltetes Neuron weiterleiten Bereich der Realität, die von einem Neuron repräsentiert wird.
- Zwei Typen rezeptiver Felder ON-Ganglienzellen rezeptive Felder mit kreisförmigen Bereich in dem Reiz-Aktivität erhöht drumherum einen Ring in dem die Reiz-Aktivität gesenkt ist Reagieren besinders auf Lichteinfalle auf inneres Kreissegment und kein Lichteinfal im Ring bei Licheinfall über das gesamte rezeptive Feld keine Reaktion OFF-Gangienzellen umgekehrte Struktur des rezeptiven Feldes Bei OFF-Zellen stärkste Reaktion wenn im Kreisbereich KEIN Lichteinfall dagegen aber im Ringbereich Retina ist eine Art Filter für Kanteninformation
- Funktionale Konsequenzen der center-surround Architektur (1) Retinale Ganglion-Zellen wirken als Filter, reagieren maximal auf Lichtpunkte einer bestimmten Größe (2) Sind maximal empfindlich für Unterschiede ziwschen Zentrum und Umgebung, wobei mittlere Lichtstärke ignoriert wird Information wird editiert, wichtige Komponenten hervorgehoben, unwichtige Teile unterdrückt u. a. entsteht so Filter für Kanteninformation.