Wahrnehmung und Kognition (Subject) / Visuelle Wahrnehmung (Lesson)

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• Visuelle Wahrnehmung Licht ist der Stimulus der visuellen Wahrnehmung "Licht" ist der sichtbare teil des elektromagenischen Spektrums (von 10-3- 1016nm) Gammastrahlen sind kurzwellig (1 Billionstel Meter) Radiowellen sind eher langwellig
• Das Auge Augapfel: grob sphärisch (ø 3,2cm), mit Gel gefüllt, wird durch den Augendruck in Form gehalten Sklera: das "Weiße" im Auge (opaque, Licht fällt nur durch Linse) Cornea: "Hornhaut", filtert UV und fokussiert Licht (80% der Gesamtbrechkraft des Auges) Pupille: verändert Lichtmenge (Ringmuskel), von Iris umgeben Linse: sorgt für 20% der Brechkraft des Auges (eigentlich rund und bricht dann stark), Zonulafasern halten sie in länglicher Form, dadurch bricht Linse weniger stark (Fernsicht), Zililarmuskel können dem Zug der Zonulafasrern entgegenwirken (Nahsicht) Retina: Transduktion; ontogenetisch Teil des ZNS (Neuroektoderm) Fovea: Stelle des schärfsten Sehens Pigmentepithel: versorgt Rezeptoren mit aktivierbaren Photopigmenten Aderhaut: Choroidea; hinter der Retina ist schwarz (Melanin) und absorbiert Restlicht Sehnerv: verbindet Retina mit dem Gehirn (Transmission)
• Akkomodation Ziliarmuskel entspannt = Zonulafasern ziehen Linse passiv in die Länge (flach), (Fernsicht) Ziliarmuskel angespannt = Zonulafasern weniger Zug und die Linse nimmt ihre natürliche Form an (Nahsicht) Fernakkomodation: entfernter Lichtpunkt wird auf der Retina fokussiert und als Punkt dargestellt Naher Lichtpunkt bei Fernakkomodation: naher Lichtpunkt wird hinter der Retina fokkusiert und auf der Retina als Scheibe dargestellt Nahakkomodation: naher Lichtpunkt wird auf der Retina fokussiert und als Punkt dargestellt
• Kurzsichtigkeit Augapfel zu lang Fokus ist vor der Retina, der Punkt wird als Scheibe dargestellt Bild besteht aus vielen Punkten. Nur wenn auch auf Retina als Punkte dargestellt, dann eine scharfe Auflösung wenn Punkte als Scheibe dargestellt, dann überlagern sich die Infos von verschiedenen Bildpunkten = unscharf
• Nahpunkt und Presbyopia Veränderung während des Lebens Linse wächst ein lebenlang dadurch inflexibler und krümmt sich nicht mehr so stark mit 20 kann man noch 10cm akkomodieren Presbyopia beginnt ab 40: Auge nicht mehr auf Lesedistanz (30-50cm) akkomodierbar
• Rezeptoren im Auge Photopigmente in den Außensegmenten Rhodopsin = opsin + retinal (Farbstoff), in Stäbchen Zapfenopsin in Zapfen Opsin ist ein Protein Retinal ist wnziges organisches Molekül; isomersiert, wenn es ein Photon absorbiert = Kettenreaktion, die am Ende Rezeptor aktiviert
• Verteilung der Rezeptoren in der Retina 126 Mio. Zapfen (cone) und Stäbchen (rod) 120 Mio. Stäbchen, 6 Mio. Zapfen Zapfen überall in der Retina Stäbchen nicht in der Fovea (Makula) keine Stäbchen und Zapfen im blinden Fleck (Papille) durch Papille treten Axone der Ganglienzellen aus
• Grad Sehwinkel? Größe der Abbildung eines Objektes auf der Retina wird in Grad Sehwinkel gemessen Sehwinkel = Entfernung (e) und Reizgröße (R) 2cm Daumen erzeugt bei gestecktem Arm (60cm) einen Sehwinkel von ca. 2º 1cm Daumennagel entsprechen dann 1° bei einer Netzhautbildgröße von 0,3mm Sehschärfe beträgt etwa 20" (Winkelsekunden)
• Funktion von Zapfen und Stäbchen Tagesehen auch photopisches Sehen genannt. Primär von Zapfen vermittelt  Nachtsehen auch skotopisches Sehen genannt. Primär von Stäbchen vermittelt  Dazwischen liegt mesopisches Sehen im Übergangsbereich Helligkeit wird in Candela pro Quadratmeter angegeben 
• Eigenschaften von Zapfen und Stäbchen Adaptation = Anpassung  Helladaptation (vonm Dunkeln ins Helle): sehr schnell, wenige Sekunden  Dunkeladaptation (vom Hellen ins Dunkle): langsam, 20-30 min
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• Was ist der Grund für biphasischen Verlauf? Woher weiß man das? in 1. Phase adaptieren Zapfen in 2. Phase adaptieren Stäbchen  Zapfenadaptation (einzeln) im Zentrum (Fovea) gemessen. Keine Stäbchen  Stäbchenadaptation bei Stäbchenmonochromaten gemessen. Personen mit selten erblicher Anomalie. Besitzen ausschließlich Stäbchen und keine Zapfen 
• Wie geschieht Dunkeladaptation? Regeneration von Photopigment  Änderung der Pupillengröße Neuronale Verstärkung 
• Dunkeladaptation durch Regeneration von Photopigment Transduktion (Licht → neuronale Aktivität) wird Sehpigment "verbraucht" Regeneration des Zapfenpigments 6 min Regeneration des Stäbchenpigments 30 min 
• Modell Adaptionen im lichtadaptierten Zustand fast alle Pigmente verbraucht und nur wenige aktiv einzelnes Photon kann daher Pigmente leicht verfehlen, daher ist die Schwelle hoch  im dunkeladaptierten Zustand fast alle Pigmente aktiv  fast jedes Photon aktiviert ein Sehpigment, daher Schwelle gering 
• Warum sind Stäbchen empfindlicher im Dunkeln? mehr Pigmente  Pigmente sind reaktiver  Stäbchen nutzen stärker räumliche Summation 
• Erklärung der spektralen Empfindlichkeit Absorbtionsspektren, Absorbtionsmaxima Stäbchen (R): 500nm  S-Zapfen: 419nm (short) M-Zapfen: 532nm (medium) L-Zapfen: 558nm (long) 99% der Zapfen befinden sich in Peripherie; wir sehen also in der Peripherie sehr wohl farbig 
• Purkinje Shift Stäbchen (achromatisch) sind im Dämmerlicht empfindlicher als Zapfen (chromatisch) daher tragen sie im Dämmerlicht besonders viel zur Helligkeitsempfindung bei  Stäbchen sind im kurzwelligen Bereich (blau-grün) sensitiver als im langwelligen (gelb-rot) bei Zapfen umgekehrt  Am Tag sehen gelb-rote Objekte heller aus als blaue. Im Dämmerlicht sehen blau-grüne Objekte heller aus als gelb-rote                                                 = Purkinje Shift 
• Konvergenz im visuellen System 1 (Retina) 126 Mio. Sinneszellen (pro Auge) 1 Mio. Ganglienzellen (pro Auge) durchschnittliche Konvergenz: 126:1 geringe Konvergenz in der Fovea (1:1 in Foveola) hohe Konvergenz in der Peripherie 
• Nutzen der Konvergenz bedeutet: viele Zellen auf wenige Zellen projizieren z.B. 100 Stäbchen auf eine Ganglienzelle konvergieren  für räumliche Summation nutzbar → erhöht Sensitivität  Ganglienzelle feuert, wenn sie 7 Stäbchen erregt wird; passiert leichter, wenn sie mit 200 Stäbchen verbunden ist, als wenn sie mit 100 verbunden ist  bei geringerer Konvergenz ist räumliche Auflösung höher 
• Kosten der Konvergenz Verschaltung mit geringer Konvergenz kann die 2 Reize ## und #_# unterscheiden  Verschaltung mit hoher Konvergenz kann das nicht. Für empfangendes Neuron "sehen" beide Reize gleich aus  Stäbchen sind empfindlich aber nicht gut für Detailsehen. Zapfen lösen detailliert auf, sind aber nicht so sensitiv  Zapfen konvergieren weniger als Stäbchen. Zapfen in Fovea haben sogar "private" Ganglienzellen  Fazit: es gibt einen trade-off zwischen Sensitivität und Auflösung 
• Erkundung der räumlichen Organisation jeder Punkt auf einem Objekt wird auf einem Punkt auf der Retina abgebildet. Relationen der Nachbarschaft bleiben hier erhalten dies nennt man Retinotopi. Abbildung ist retinotop verfolgt man den Weg der Info ins Gehirn, bleiben viele räumliche Beziehungen erhalten. Auch in V1 ist die Abbildung retinotop
• Kortikale Vergrößerung fovea nimmt nur einen kleinen (0,01%) Teil der Retina ein, ist im Kortex aber überrepräsentiert (8-10%)
• Zwei Pfade ("Pathways") Affe wird trainiert: Objektdiskrimination: Wenn der Affe das richtige Objekt auswählt, bekommt er Belohnung Räumliche Diskrimination: Affe bekommt Belohnung, wenn er das Objekt nahe dem Zylinder nimmt Läsion/Ablation: Wird Area TE (anterior IT) entfernt, leidet die Objektdiskrimination Wird der posteriore Parietallappen entfernt, leider räumliche Diskrimination Ungerleider & Mishkin: Was-Pfad (Objekterkennung) Wo-Pfad (räumliche Position und Beziehungen)
• Dorsaler und ventraler Strom häufig zwei Ströme als dorsaler & ventraler Strom bezeichnet ventraler Strom: führt in Temporallappen und von dort aus in Gebiete des Frontallappens, des limbischen Systems und medialen Temporallappens (MTL) dorsaler Strom: führt in Parietallappen, und von dort aus zum Frontallappen und MTL Wichtig: diese 2 Ströme sind Abstraktionen und nicht völlig unabhängig!! Sie interagieren auf verschiedenen Ebenen miteinander
• FFA, PPA, EBA FFA: fusiform face area = selektiv für Gesichter. Schädigung = Prosopagnosie PPA: parahippocampus place area = selektiv für Indoor- und Outdoor-Szenen EBA: extra striatal body area = selektiv für Körper und Körperteile FFA & PPA befinden sich an Unterseite des TL EBA befindet sich in der Nähe des STS

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