Biologische Psychologie (Fach) / Grundlagen des visuellen Systems (Lektion)

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grundlagen visuelles System

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  • Bestandteile des menschlichen Auges Cornea: durchsichte Hornhaut ohne Blutgefäße, 80% der Brechkraft Sklera: das "Weiße" des Auges, durchblutete, äußerste Haut des Auges Iris: Verstärkung der Krümmung - Vergrößerung der Brechkraft, Verminderung der Krümmung - Abnahme der Brechkraft; Steuerung durch Ciliarmuskel: Kontraktion - Vergrößerung der krümmung, Entspannung - Verkleinerung der Krümmung Choroid: gefäßreiche Haut unter Sklera Retina (Netzhaut): Pigmentepithel (Näjrstoffversorgung des anderen Teils der Netzhaut), Neuralretina (Rezeptoren, Nervenzellen) Blinder Fleck: Stelle, an der die Axone der Ganglienzellen das Auge als Nervus opticus verlassen, keine Rezeptoren, an dieser Stelle kein Sehen möglich! Fovea: Stelle des schärfsten Sehens; dicht gepackte Rezeptoren; nur farbempflidliche Rezeptoren (Zapfen), Rezeptoren werden an dieser Stelle nicht durch die Axone der Ganglienzellen verdeckt
  • Eigenschaften der Fovea Höchste Rezeptorendichte keine Konvergenz (1 zu 1 Verschaltung der Rezeptoren mit retinalen Nervenzellen) größte kortikale Abbilung nimmt nur kleinen Teil der Retina ein, aber ihre Repräsentation macht 25 % der primären visuellen Kortex aus
  • Aufbau der Netzhaut Pigmentepithel: Nährstoffversorgung der Rezeptoren Photorezeptorschicht: innere und äußere Segmente der Photorezeptoren äußere Kernschicht: Zellkerne der Photorezeptoren äußere plexiforme Schicht: Synapsen zw. Rezeptorzellen und Biploar-, und Horizontalzellen Innere Kernschicht: Zellkerne der Horizontal-, Amakrin-, und Bipolarzellen Innere plexiforme Schicht: Synapsen zwischen Bipolar- u. Amakrinzellen, Bipolar-, u. Ganglienzellen, Ganglienzellen und Amakrinzellen Ganglienzellschicht: Zellkerne und Axone der Ganglienzellen
  • Merkmale der Nervenzellen der Retina Photorezeptoren: Stäbchen → Hell-Dunkel-Sehen, 3 Arten von Zapfen → Farbensehen, tight junctions (gegenseitige Hemmung, Erregung) Bipolarzellen: Zentrum-Umfeld-Organisation (On-/Off-Center Bipolarzellen); vertikale Infoweiterleitung: Rezeptor → Bipolarzelle → Ganglienzelle Horizontalzelle: laterale Infoweiterleitung - laterale Hemmung zwischen den Rezeptoren Amakrinzellen: laterale Hemmung zwischen Bipolarzellen (horizontale Infoweiterleitung)
  • Ganglienzellen "Endstation" der vertikalen retinalen Infoverarbeitung M-/Y-Ganglienzellen: großes Soma, phasisches Antwortverhalten: Kodierung der Reizänderung; v.a. Verschaltung mit Stäbchensystem: bewegungs- und Tiefeninformation   P-/X-Ganglienzellen (midget cells): kleines Soma, tonisches Antwortverhalten: Kodierung der Reizintensität, -qualität, verschaltung mit Zapfen-System: Farb (Rot/Gründ)- und Detailinformation   K-Ganglienzellen (W-Zellen): kleines Soma (koniozellulär), tonsiches Antwortverhalten: Kodierung der Reizintensität, -qualität, Verschaltung mit Zapfen-System: Farbinfo (blau)
  • Wieviele Rezeptoren gibt es? Stäbchen: ca. 120 Mio Zapfen: ca. 6 Mio
  • Lichtintensität und Rezeptorantworten Skotopisch: Nachtsehen → nur Stäbchen sind aktiv Mesopisch: Dämmersehen → Stäbchen u. Zapfen sind aktiv photopisch: tagsehen → nur Zapfen sind aktiv → Stäbchen sind lichtempfindlicher als Zapfen; Anpassung der Empfindlichkeit aufgrund äußerer Bedingungen
  • Absorptionsspektren S-Zapfen: 437 nm - blau M-Zapfen: 533 - grün L-Zapfen: 564 - rot    
  • Dichte der Rezeptoren Fovea: höchst Dichte, ausschließlich (!) Zapfen →rein photopisches Sehen Parafoveal: alle Sorten von Photorezeptoren Peripherie: fast nur noch Stäbchen (v.a. skotopisches Sehen) →mit zunehmender Entfernung von der Fovea nimmt die absolute Rezeptordichte ab, Konvergenzraten steigen
  • retinogenikulokortikale Bahn Axone der Ganglienzellen: Nervus optivus (II.Hirnnerv) Kreuzung der nasalen Fasern der Retinahälften im Chiasma opticum (Fasern der temporalen Retina bleiben ipsilateral) Fasern ziehen als tractus opticus zum CGL (corpus geniculatum laterale) des Thalamus Axone des CGL ziehen als Sehstrahlung (Radiatio optica) zum primären visuellen Kortex (striärer Kortex, V1, BA 17)  
  • Welche Info landet wo? Chiasma opticum: Weiterleitung der Info aus kontralateraler Hälfte des Gesichtsfeldes  - linke Gesichtsfeldhälfte: rechte Hemisphäre  - rechte Gesichtsfeldhälfte: linke Hemisphäre    
  • Oberes vs. unteres Gesichtshalbfeld Unteres Gesichtsfeld/superiore Retina: superiorer V1 (Cuneus) Oberes Gesichtsfeld/Inferiore Retin: inferiorer V1 (gyrus lingualis)  
  • In welchem Lappen ist die Retina lokalisiert? (Fovea vs. Peripherer Bereich) Fovealer Bereich: posteriorer Okzipitallappen peripherretinaler Bereich: anteriorer Okzipitallappen
  • Hemianopsien, Läsionen in der zentralen Sehbahn völliger Ausfall des linken Auges: Durchtrennung des linken Nervus opticus bitemporale Hemianopsie: Durchtrennung der kreuzenden Sehbahnanteile im Chiasma opticum (peripheren Bereiche können nicht mehr wahrgenommen werden) nasale Hemianopsie des li. Auges: Unterbrechung der nicht kreuzenden Nervenbahnen des li. Auges rechtsseitige homonyme Hemianopsie: Unterbrechung des Tracticus opticus links (Ausfall des rechten gesichtsfeldes) obere rechtsseitige Quadrantenhemianopsie untere rechtsseitige Quadrantenhemianopsie vollständige homonyme rechtsseitige Hemianopsie (evtl. mit Aussparung des Zentrums) homonyme Hemianopsie im Makulabereich segmentale temporale Hemianopsie des rechten Auges (äußerste Peripherie des Gesichtsfeldes nur in einer Sehbahn betroffen)
  • Schichten des Corpus geniculatum laterale Schicht 1,2: magnozelluläre Schicht: großer Zellkörper, Synapsen mit Y/M-Ganglienzellen, Bewegungs-, Tiefenwahrnehmung Schicht 3-6: parvozelluläre Schichten: kleine Zellkörper, Synapsen mit X/P-Ganglienzellen, Farb-, Formwahrnehmung dazwischen: koniozelluläre Schichten: sehr kleine Zellkörper, Synapsen mit W/K-Ganglienzellen, Farbwahrnehmung ipsilateraler Input: Schicht 2, 3, 5 kontralateraler Input: Schichten 1,4,6 →Trennung wichtig für Tiefenwahrnehmung
  • Retinotope Organisation Benachbarte Neurone (parallel zur Schicht): repräsentieren benachbarte Bereich im Gesichtsfeld benachbarte Neurone (orthogonal zur Schicht): repräsentieren den gleichen Ausschnitt des Gesichtsfeldes
  • Sekundäre Sehbahn Verlauf:          retinale Ganglienzellen          colliculi superiores          Pulvinar          posteriorer Parietalcortex wichtig für Aufmerksamkeitssteuerung u. Augenbewegungskoordination erklärt das Phänomen des Blindsehens bei weitreichender Läsion der primären Sehbahn ca. 10% der Ganglienzellen projizieren zu colliculi superiores, 90% zum CGL
  • Laminärer Aufbau des V1 Sensorische Areal: starke Ausprägung der Körnerzellschichten II und IV (für Input zuständig) Motorische Areale: strake Ausprägung der Pyramidenzellschichten III und V (für Output zuständig) I: Molekularschicht II: äußere Körnerschicht III: äußere Pyramidenschicht IV: innere Körnerschicht V: innere Pyramidenschicht VI: multiforme Schicht
  • Horizontale Organisation des V1 V1-Neurone bilden Säulen, welche sich auf verschiedene Merkmale beziehen Augendominanzsäulen: Aneinanderreihung von Säulen, deren Info aus demselben Auge stammt →Visuelle Erfahrung wichtig für Entwicklung der Augendominanzsäulen: bei Deprivation bilden sich Dominanzsäulen des intakten Auges stärker aus, Rückbildung bei deprivierten Auge Schielen (Amblyopie): aktive Unterdrückung der Info des nicht dominanten Auges durch das Gehirn (top-down-Prozess) → gleicher Effekt wie bei Deprivation
  • der extrastriäre Kortex V1: Afferenzen aus CGL (Thalamus) V2: Afferenzen von V1 und über das tecto-pulvinäre System V3: Formwahrnehmung (dV3 (dorsal): Repräsentation der unteren Gesichtsfeldhälfte, vV3 (ventral): Repräsentation der oberen Gesichtsfeldhälfte) V4: Farbwahrnehmung V5: Bewegungswahrnehmung  
  • Wo liegt der primäre u. sekundäre visuelle Kortex? Okzipitalllappen (primäre visueller Kortex: BA 17, sekundärer v. Kortex: 18, 19)
  • Areale höherer Verarbeitungsprozesse dorsale Bahn (Wo-Pfad): Lokalisationswahrnehmung, v.a. Parietallappen ventrale Bahn (Was-Pfad): Farb-, Formwahrnehmung, v.a. Temporallappen
  • Membranpotential von Photorezeptoren -30mV (↔ -65 mV bei einem normalen Neuron) →dauerhafte Depolarisation durch ständigen Einstrom von Natrium →Dunkelstrom: Bewegung positiver Ladung durch die Membran bei Dunkelheit
  • hyperpolarisierende Lichtreaktion des Stäbchens Na - Kanäle werden durch cyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) geöffnet →cGMP wird kontinuierlich durch Guanylatcyklase in den Rezeptoren gebildet → hält Kanäle offen Licht → Aktivierung von Rhodopsin→ G-Protein (Transducin) ersetzt GDP durch GTP →Aktivierung von Phophodiesterase  → Abbau von cGMP → Unterbrechen des Na-Einstroms →Hyperpolarisation  
  • rezeptive Felder der Ganglienzellen ON-Zentrum u. Off-Zentrum-Ganglienzellen erhalten Info von Bipolarzellen ON-Zentrum Ganglienzelle: Lichtpunkt im Zentrum des RZ → Depolarisierung der Zelle OFF-Zentrum Zelle: AP, wenn dunkler Punkt auf das Zentrum des rezeptiven Feldes trifft (wird der Fleck vergrößert, sodass er das Umfeld des rezeptiven Feldes erfasst, dann deutlich schwächere Reaktion), hyperpolarisation bei Dunkelheit im Umfeld des rezeptiven Feldes  
  • Welche Besonderheit liegt bei Photorezeptoren bzgl. der Neurotransmitterausschüttung vor? kontinuierliche Neurotransmitterausschüttung (Glutamat) bei Erregung: Glutamatausschüttung wird gestoppt (normalerweise andersherum) Synapse mit nachgeschalteter Bipolarzelle wirkt vorzeichenverändernd: Hyperpolarisation → EPSP bei Bipolarzelle  

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