Biologische Psychologie (Subject) / 1h Wahrnehmung und visuelles System (Lesson)

1h Wahrnehmung und visuelles System

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• Sinne des Menschen: sehen visuell
• Sinne des Menschen: 2. Hören auditorisch
• Sinne des Menschen: 3. Riechen olfaktorisch
• Sinne des Menschen: 4. Fühlen taktil
• Sinne des Menschen: 4. Berührung taktil
• Sinne des Menschen: 5. Temperatur thermisch
• Sinne des Menschen: 6. Schmerz nozizeptiv
• Sinne des Menschen: 7. Lage, Räumliche Veränderung, Gleichgewicht vestibulär
• Sinne des Menschen: 8. Gelenk-, Sehnen-, Muskelzustand propriozeptiv
• Sinne des Menschen: von innen exterozeptiv
• Sinne des Menschen: von innen interozeptiv
• Funktion der Sinne auf die Sinne wirkt ein: physikalische Energie (mechanisch, thermisch, chemisch, Lichtwellen) Funktion der Sinne:Umwandlung in körpereigene elektrische und chemische Signale Rezeptoren (spezialisierte Zellen, Sensoren) Transduktionsmechanismen (Umwandlung von äußerem Reiz in physiologisches Signal) Weiterleitung, Weiterverarbeitung (Transduktion)
• Visuelle Wahrnehmung: Fähigkeit etwas visuell zu identifizieren und einem Objekt eine Bedeutung zuzuordnen. Wahrnehmung ist keine „Abbildung“ der Umwelt, sondern eine komplexe Konstruktion aus sensorischen Signalen und internen Mechanismen. Bei Schädigungen und Wahrnehmungstäuschungen wird dies besonders deutlich
• Relevante Reize Physikalische Energie Licht= Elektromagnetische Strahlung / Wellen elektromagnetischer Energie, zwischen 380 und 760 Nanometer (milliardstel Meter) lang (dann ist es für die Menschen sichtbar) Wellenlänge -> Farbwahrnehmung, Intensität -> Helligkeit. Licht kann Reflexion, Absorption und Brechung durchlaufen
• Iris Ringförmige kontrahierbare Muskeln. Kontrolliert die einfallende Lichtmenge. Augenfarbe
• Pupille Die Öffnung in der Iris. Anpassung der Pupillengröße wegen Beleuchtungsveränderungen -> Kompromiss zwischen Sensitivität und Sehstärke Verengung von Pupille: erhöhte Tiefenschärfe
• Linse Hinter der Pupille. Fokussierung des eintreffenden Lichtes auf die Retina.
• Sensitivität Fähigkeit, schwach beleuchtete Gegenstände zu entdecken
• Sehschärfe Auflösungsvermögen. Fähigkeit, Details von Gegenständen zu sehen
• Ziliarmuskel durch Kontraktion der Ziliarmuskeln wird die Zugkraft der Ligamente (Zonulafasern=Halten und Ziehen Linse) reduziert -> Wölbung der Linse -> wir sehen Nähe
• Akkommodation Justierung der Linsenform zur Scharfstellung von Bildern auf der Retina. Kontraktion der Ziliarmuskeln --> Reduzierung der Zugkraft der Ligamente(=Zonulafasern, halten die Linse an der Stelle) --> Wölbung der Linse --> Fokussierung von Nähe. Entspannung der Ziliarmuskeln --> Erhöhung der Zugkraft der Ligamente --> Abflachung der Linse --> Fokussierung von Ferne
• Binokularität Wirbeltiere besitzen zwei Augen, jedes mit einem Gesichtsfeld . Augen sind beim Menschen nach vorne gerichtet, bewirkt Förderung des Tiefensehens. Voraussetzung: exakte Kontrolle und Koordinierung der Stellung der Augäpfel durch Konvergenz (gegensinnige Bewegung der Augen nach innen beim Sehen in unmittelbarer Nähe) und binokulare Disparität (Unterschied in der Position desselben Bildes auf den zwei Retinae, ist für nahe Objekte größer als für entfernte)
• Disparität =Verschiedenheit Unterschied in der Position desselben Bildes auf den zwei Retinae, ist für nahe Objekte größer als für entfernte
• Retina Netzhaut.  Wandelt das einfallende Licht in neuronale Signale um, leitet diese in Richtung ZNS weiter und beteiligt sich an der Verarbeitung der Signale. Fünf Schichten verschiedener Arten von Neuronen von innen nach außen: (Photo-)Rezeptoren, Horizontalzellen, Bipolarzellen, amakrine Zellen, retinale Ganglienzellen 50 verschiedene Arten von Netzhautneuronen Kommunikation chemisch über Synapsen & elektrisch über gap junctions Licht passiert vier Schichten, bevor es Rezeptorschicht erreicht hat Amakrine + Horizontale Zellen: laterale Kommunikation (Komm. Zwischen Hauptkanälen der sensorischen Eingangssignale) Nachdem Rezeptoren aktiviert wurden, wird neuronale Botschaft zurück durch die Netzhautschichten zu den retinalen Ganglienzellen übertragen. Axone der Ganglienzellen projizieren über Innenseite der Retina , sammeln sich zu Bündel und verlassen den Augapfel
• nasale/temporale Retina Nasale Hemiretina: die Hälfte der Retina nahe der Nase mit vielen Stäbchen Temporale Hemiretina: die Hälfte der Retina nahe den Schläfen mit weniger Stäbchen
• blinder Fleck Papille. Lücke in der Rezeptorschicht. Hier verlässt das Bündel der retinalen Ganglienzellen das Auge
• Fovea Fovea centralis. Netzhautgrube im Gesichtsfeldzentrum. Einbuchtung von ca. 0,33 cm Durchmesser im Zentrum der Retina.Vermittelt das schärfste Sehen (höchste Auflösung / Deteilliertheit)Licht wird durch das Netzhautgewebe vor dem Erreichen der Rezeptoren verzerrt. Verdünnung der retinalen Ganglienzellenschicht im Bereich der Fovea verringert dies.In der Fovea gibt es nur Zapfen
• Duplizitätstheorie des Sehens. Zapfen und Stäbchen vermitteln verschiedene Arten des Sehens
• Zapfen Photopisches Sehen Zapfenvermitteltes Sehen. Dominiert bei guter Beleuchtung, liefert scharfe (hoch detaillierte) farbige Wahrnehmungen von der Welt. Nur wenige Zapfen konvergieren auf eine retinale Ganglienzelle.
• Zapfen Photopisches Sehen Zapfenvermitteltes Sehen. Dominiert bei guter Beleuchtung, liefert scharfe (hoch detaillierte) farbige Wahrnehmungen von der Welt. Nur wenige Zapfen konvergieren auf eine retinale Ganglienzelle.
• Stäbchen skotopisches Sehen Stäbchenvermittelte Sehen. Nachtsehen. Sensitiver, dominiert in Dämmerung. Niedrige Sehschärfe und Farbe fehlt. Der Output von hunderten Stäbchen konvergiert auf eine retinale Ganglienzelle.Wenig Licht stimuliert gleichzeitig viele Stäbchen, wird aufsummiert, führt eher zum Feuern der retinalen Ganglienzelle
• Phototransduktion Visuelle Transduktion. Umwandlung von Licht durch die visuellen Rezeptoren in neuronale Signale Lichtenergie/Sehpigment/neuronale Impulse Transduktion: Umwandlung einer Energieform in eine andere. Bei jedem Sinnessystem ist eine Transduktion notwendig
• Sehpigmente z.B. Rhodopsin G-Protein-gekoppelte Rezeptoren -> inhibitorischer Mechanismus! Visuelle Sensitivität und Absorptionsspektren  „Farbenblindheit“
• Pigment Jede Substanz, die Licht absorbiert
• Corpus geniculatum laterale (CGL) Seitlicher Kniehöcker. Ein Kerngebiet des Thalamus Besteht aus 6 Schichten. Jedes Corpus geniculatum laterale erhält ausschließlich vom kontralateralen Gesichtsfeld visuelle Signale 3 Schichten empfangen visuelle Signale von dem Auge auf derselben Seite (ipsilateral) und 3 Schichten empfangen visuellen Signale vom Auge auf der anderen Seite (kontralateral) Sehstrahlung (Radiatio optica)= Projektion der Neurone des CGL zur meistens unteren kortikalen Schicht IV.
• Retino-geniculo-striäre Sehbahn Größte visuelle Bahn. Überträgt Signale von jeder Retina über Nervus opticus, Chiasma opticum und das Corpus geniculatum laterale zum primären visuellen Cortex. 90% der Axone der retinalen Ganglienzellen werden Teil der retino-geniculo-striären Bahn Alle Signale vom linken Gesichtsfeld erreichen den rechten primären visuellen Cortex und umgekehrt. Durch: ipsilateral über temporale Hemiretina des rechten Auges Oder kontralateral über die nasale Hemiretina des linken Auges
• Chiasma opticum Der linke und rechte Sehnerv treffen sich. Die Hälfte der Fasern kreuzt sich, die anderen laufen angekreuzt weiter.
• Chiasma opticum Der linke und rechte Sehnerv treffen sich. Die Hälfte der Fasern kreuzt sich, die anderen laufen angekreuzt weiter.
• Retinotopie Jede Ebene der Systems ist wie eine Karte der Retina aufgebaut. Benachbarte Netzhautbereiche projizieren auf benachbarte Bereiche in Zielstrukturen. Die Fovea ist überproportional repräsentiert – ca. 25% des primären visuellen Cortexes ist für die Analyse ihres Inputs reserviert.Überlappung
• Primärer sensorischer Cortex primärer visueller Cortex Striärer Cortex, Area striata, Area 17, V1. Erhält den größten Teil des Inputs vom Thalamus Liegt in der posterioren Region des Okzipitallappens, großenteils versteckt von der Fussura longitudinalis. Schicht- und säulenartig aufgebaut:Eingänge von CGL enden hauptsächlich in Schicht IVEingänge von den beiden Augen enden dort in unterschiedlichen Zonen (monoculär, „Augendominanzsäulen“)In Schicht III kommt es zur Überlappung (binokulär)Die Schicht III liefert die Ausgänge zu anderen corticalen ZielenEs gibt noch parvo- und magnozelluläre Eingänge, blobs und interblobs, die sich zu funktionalen Modulen zusammenschließen
• sekundärer sensorischer Cortex Sekundärer visueller Cortex: erhält Input vom primären visuellen/sensorischen Cortex Liegt im prästriären Cortex (Gewebestreifen im Okzipitallappen, der primären visuellen Cortex umgibt) und im inferotemporale Cortex (inferiore Teil des Temporallappens)
• Assoziationscortex Visuelle Assoziationscortex erhält Input von sekundären visuellen/sensorischen Cortex und von den sekundären Cortexgebieten anderer sensorischer Systeme Der größte einzelne Bereich liegt im posterioren Parietalcortex
• Laterale Hemmung Wenn Rezeptor feuert, hemmt er seine Nachbarn über das laterale neuronale Netzwerk. Hemmung breitet sich lateral über die Anordnung der Rezeptoren aus Wechselseitige Hemmung: benachbarte Rezeptoren hemmen sich gegenseitig. Am stärksten, wenn Rezeptor am intensivsten beleuchtet wird. Rezeptor direkt an der Kante, auf der Seite des intensiveren Lichts, feuert mehr als die anderen, da er genau so viel Stimulation erfährt, aber weniger Hemmung von seinen Nachbarn auf dunklerer Seite Rezeptor an Kante auf schwächer beleuchteter Seite feuert weniger als andere, weil Nachbarn auf helleren Seite stark hemmen
• Kontrastverstärkung Mechanismus unseres Nervensystems, der jede Kante, die wir sehen, hervorhebt --> Wahrnehmung von Kanten ist besser, als durch Realität erklärbar
• Mach-Bänder Wahrnehmung eines Kontrastes zwischen zwei benachbarten Stellen eines Gesichtsfeldes Entstehung durch: Erhöhung des Kontrastes an jeder Kante -> Erleichterung , Kante zu sehen
• Rezeptives Feld Neuronen können rezeptive Felder haben Netzhaut- / Gesichtsfeldbereich, in dem durch Lichtstimulation eine Veränderung in der Aktivität des Neurons induziert werden kann Auf allen drei Ebenen des retino-geniculo-stritiären Systems erfassbar Bsp.: Bipolarzellen mit zwei Zonen: Zentrum, Umfeld („on/off“) Neuronen des retino-geniculo-striären Systems haben kreisförmige Rezeptive Felder + sind monokular (jedes Neuron hat ein rezeptives Feld nur in einem Auge und nicht auch in dem anderen Auge) Das rezeptive Feld eines visuellen Neurons ist der Bereich des Gesichtsfeldes, in dem es für einen visuellen Reiz möglich ist, das Feuern dieses Neurons zu beeinflussen
• On -Zonen On-Zentrum-Zellen: Licht in den zentralen Bereich ihres rezeptiven Feldes gestrahlt: On-Reaktion. Licht in die Peripherie ihres rezeptiven Feldes: Hemmung. Licht aus: Off-Reaktion On-Reaktion: Neuron zeigt hohe Feuerrate, wenn Licht eingeschaltet
• Off-Zonen Off-Zentrum-Zellen: Licht im Zentrum ihres rezeptiven Feldes: Hemmung und Off-Reaktion Licht in der Peripherie ihres rezeptiven Feldes: On-Reaktion Off-Reaktion: reduzierte Feuerrate, wenn Licht eingeschaltet und erhöhte Feuerrate, wenn Licht ausgeschaltet
• Einfache kortikale Zellen Eine Art der Zellen der Neuronen des primären visuellen Cortexes. Rezeptive Felder sind in anatogonistische „On“- und „Off“ Regionen unterteilt --> können nicht auf diffuses Licht reagieren Effektiver Reiz: Lichtstreifen in dunklem Feld / dunkle Streifen in hellem Feld / gerade Kanten zwischen hell + dunkel Reagiert nur maximal, wenn Reiz in bestimmter Position + Orientierung ist Rezeptive Felder sind eher rechteckig als kreisförmig aufgebaut Orientierungsselektivität: bleibt radiär (durch die Schichten) erhalten („Orientierungskolumne“) ändert sich systematisch nach tangential Orientierungen nehmen abwechselnde mosaikartige Zonen ein
• Komplexe kortikale Zellen Zahlreicher als einfache Zellen + größere rezeptive Felder + keine statischen on-/off-Zonen Rechteckiges Feld, geradlinige Reize in bestimmter Orientierung, nicht auf diffuses Licht Reagieren auf Reiz unabhängig von Position im rezeptiven Feld. Wenn Reiz über Feld streicht, reagiert Zelle kontinuierlich Effektiver Reiz: Bewegung einer Linie bestimmter Orientierung in bestimmter Richtung (Richtungsselektivität) Meist binokular --> sie reagieren auf eine Stimulation jedes der beiden Augen. Rezeptive Felder in jedem Auge haben fast dieselbe Position im Gesichtsfeld und dieselbe OrientierungspräferenzBinokulare Zelle feuert bei Stimulation beider Augen stärker, als bei einem Auge.Manche: olukare Dominanz --> reagieren stärker auf Stimulation eines Auges, als des anderen AugesZellen reagieren am stärksten auf retinale Disparität --> Tiefenwahrnehmung

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