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BIOPSYCHOLOGIE (Fach) / 4 Sinnessysteme (Lektion)
- 4 Sinnessysteme Unsere sinne ermöglichen es, unsere Umwelt, aber auch unseren Körper wahrzunehmen Empfindungen der verschiedenen Sinnesmodalitäten wie Sehen, Riechen, Hören, aber auch die Schmerzwahrnehmung und die Wahrnehmung der Haltung unserer Muskeln beruhen auf der Tätigkeit von Sinnesorganen sowie der Aktivierung von Sinneszellen. Gelegentlich findet sich noch die Unterscheidung in primäre und sekundäre Sinneszellen oder Sensoren. Einteilung fällt unterschiedlich aus, je nachdem, ob man funktionelle oder histologische Kriterien anwendet. Im Handbuch "Biospsychologie und Neurowissenschaften" findet sich eine Ausführung nach dem funktionellen Kriterium unter dem Stichwort "Sensoren": "S., in denen die Umwandlung des Sensorpotentials in Aktionpotentiale (Transformation) im S. Selbst stattfindet, werden als primäre S. bezeichnet. S., bei denen das Sensorpotential nicht im S., sondern in einem synaptisch nachgeschalteten Neuron in Aktionspotentiale umgewandelt wird, werden sekundäre S. genannt. Zu den sekundären S. zählen Photorezeptoren, Haarzellen und Geschmackssinneszellen. Neben dem funktionellen Kriterium der Transformation des Sensorpotentials in Aktionspotential in ein und derselben Zelle findet sich auch ein histologisches Kriterium. Demnach sind primäre Sinneszellen = modifizierte Nervenzellen (z.B: Stäbchen, Zapfen der Retina) sekundäre sind keine Nervenzellen (z.B. Geschmackszellen) Es ist aber sinnvoll, diese Unterscheidung nur nach dem ersten (funktionellen) Kriterium zu treffen. Spezielle Sinne verfügen über ein eigenes Organ, wie das Sehen (Auge), das Hören (Ohr) oder der Geruch (olfaktorische Membran in der Nase) Der jeweils adäquate Reiz führt dann zum entsprechenden Sinneseindruck, also Energiespezifischer Wellenlänge (Licht) führt zum Sehen mit dem Auge (aber nicht zum hören mit dem Ohr) Andere Sinne müssen sich ein Organ "teilen", die Haut ist das Organ, durch das Berührung bzw. Druck genauso empfunden wird wie Kälte, Wärme oder Schmerz. Sinne können auch danach unterschieden werden, ob die Reizung, die zu einer Sinnesempfindung führt, fern, nah oder sogar innerhalb des Körpers stattfindet. Hören, Sehen und Riechen sind Fernsinne, ihre Sinneszellen Telezeptoren. Die Hautsinne nehmen Reize wahr, die direkt die Haut betreffen, aber außerhalb des Körpers liegen (Exterozeption) Mit Propriozeption und Interozeption werden die Sinne bezeichnet, die Reize innerhalb des Körpers wahrnehmen, Propriozeption → beschreibt die Empfindung der Körperhaltung durch die, bereits im Kapitel "Motorik" besprochenen Muskelspindeln und Golgi-Sehnenapparate. Zur Interozeption gehört der Geschmackssinn Aber auch die Viszerozeption, also die Ableitung der Zustände der Gefäße (z.B. Dehnung) sowei bestimmter chemischer Zustände (z.B: Blutzuckerkonzentration) Welchen Effekt hat nun die Aktivität der Sinneszellen? sie kann unbewusst bleiben. Viszerale Afferenzen lösen beispielsweise bestimmte Reaktionen aus, werden aber "nicht bewusst", d.h. selbst bei einer intensiven Selbstbeobachtung wird man nichts über den Dehnungszustand seiner Venen aussagen können. Anders ist es bei der Propriozeption, hier kann man durch Selbstbeobachtung oder spezifische Methoden wie das Biofeedback Aussagen über den Dehnungszustand von Muskeln und die Haltung von Gelenken machen. Ein weiterer Aspekt ist die Bedeutung, die einem Reiz zugewiesen wird, die mit Gelerntem oder Erfahrungen verknüpft ist. Wird eine Sinneszelle durch einen Reiz aktiviert, wird diese Aktivierung an höheren Regionen des Gehirns weitergegeben und dort verarbeitet; → dabei treten Info + Bewertungen wie "wichtig" oder "nicht-wichtig" zu dem Reiz. Man unterscheidet daher die Empfindung eines physikalisch oder chemisch definierbaren Reizes von der Wahrnehmung dieses Reizes, die von Verarbeitungs- und Bewertungsmechanismen bestimmt wird.
- 4.1 Sehen Im folgenden sollen nun die versch. Sinne mit Ausnahme der Interozeotion und Proprioption besprochen werden. (diese beiden Sinne wurden bei der Besprechung es vegetativen NS bzw. der Motorik beschrieben). Dabei werden jeweils zunächst Sinnesorgane und Sinneszellen, anschließend die reizverarbeitung und Bewertung beschrieben. 4.1 Sehen adäquate Reiz für das Sehen = Licht / Strahlungsenergie des Wellenbereichs zw. 380nm und 760nm Dabei wird die Farbe furch die Wellenlänge, die Helligkeit durch die Intensität (Amplitude der Welle) besteimmt. Farbe und Helligkeit sind Interpretationen bestimmter physikalischer Eigenschaften der Wellen. Selbstleuchter sind jedoch eher selten als visuelle Reizquelle wirksam. Vielmehr gelangt meistens dasjenige Licht ins Auge, das nach dem Auftreffen auf Objekte der Umwelt reflektiert wird. Das reflektierte Licht weist eine andere Verteilung der Wellenlängen auf als das auftreffende Licht, von dem ein Teil absorbiert und in Wärme oder chemische Energie umgewandelt wird. Bei nichtfarbigen Objekten ist eine gleichförmige Abnahme der Intensität für alle Wellenlängen charakteristisch, bei Schwarz ist sie erheblich, bei Weiß relativ gering. Alle farbigen Objekte reflektieren eine andere Verteilung der Wellenlängen als die auftreffende. Das Licht, das ein Selbstleuchter abstrahlt. wird Beleuchtungsstärke (Illuminanz) genannt, die Maßeinheit ist lumen/m2 oder lux. Die Intensität des Lichts, das von einer definierten Fläche zurückgeworfen wird, wir dals Leuchtdichte (Luminanz) bezeichnet, die Einheit ist candela pro m2 (cd/m2)
- 4.1.1 Auge, Stäbchen und Zapfen Auge→ Aufnahme und Weiterleitung optischer Reize. Besteht aus einem mechanisch optischen Apparat, der für die Ausrichtung des Sinnesorgans auf interessierende Objekte zuständig ist, und der neuronalen Netzhaut (Retina), in der Sehrezeptoren sitzen, die die Lichtmuster aufnehmen und weiterleiten kugelige Form, durch Innendruck des Auges. von verschiedenen Häuten umgeben. Im inneren des Auges befindet sich der Glaskörper, eine durchsichtige, gallertartige Masse Linse = am vorderen Teil des Auges. Das Auge wird durch sehs Augenmuskeln, die an den das Auge umgebenden Häuten ansetzen, innerhalb der Augenhöhle bewegt. Die Augenmuskeln werden durch den Nervus oculomotorius, den Nervus trochlearis und den Nervus abducens innerviert und bewegen das Auge in horizontaler, vertikaler oder rollender Richtung. Zweck der Augenbewegung = interessierende Gegenstände fixieren (d.h. deren Abbild möglichst im Bereich des schärfsten Sehens zu halten, der Sehgrube, s.u.) Bei Sakkaden bewegt sich das Auge bewusst oder unbewusst von einem Fixpunkt zum nächsten. Sakkaden sind beispw. beim Lesen gut zu beobachten. Wenn sich ein interessierendes Objekt langsam bewegt, führen die Augen Folgebewegungen aus. Bewegt sich dieses Objekt schneller kann es zum optokinetischen Nystagmus kommen, bei dem (langsame) Folgebewegungen mit Sakkaden abwechseln. Der optokinetische Nystagmus kann auch bei schneller Bewegung einsetzen, wenn man beispielsweise beim Zugfahren aus dem Fenster hinaussieht. Optokinetische Antworten gleichen Bewegungen des Kopfes aus → dazu werden Info aus dem Gleichgewichtsorgan herangezogen. Vergenzbewegungen = die Augen bewegen sich gegensinnig zueinander. nähert sich ein Gegenstand den Augen, bewegen sich die Linsen aufeinander zu (Konvergenz) und voneinander weg, wenn er sich entfernt (Divergenz) Zilliarmuskel = ringförmig; wölbt durch Kontraktion die Linse stärker und verändert dadurch die Brechkraft der Linse: → dadurch können naheliegende Gegenstände scharf gesehen werden. Der Zilliarmuskel wird durch parasympathische Fasern des 3. Hirnnervs (Nervus oculomotorius) versorgt. Akkommodation = Fähigkeit das Auge auf die jeweilige Sehentfernung einzustellen, so dass ein interessierender Gegenstand "scharf" gesehen wird. Mit dem Alter → Reduktion der Brechkraft der Linse. d.h. 10Jähriger kann Gegenstände mit einem Abstand von 7cm vom Auge noch deutlich sehen, erhöht sich dieser Abstand beim 50Jährigen auf 50cm (Altersweitsichtigkeit) Durch die Pupille fällt Licht in das Auge. Die Pupille wird von der Iris umschlossen, die durch zwei Muskeln bewegt wird. Der sympathisch innervierte Musculus dilatator pupillae erweitert die Pupillenöffnung, der parasympathisch innervierte Musculus sphincter pupillae verengt sie. → Steuerung der Intensität des Lichteinfalls in das Auge. Diese bislang beschriebenen Strukturen, die den optischen Apparat des Auges ausmachen, steuern die Blickrichtung, die Akkomodation und den Lichteinfall. → damit regulieren sie die physische Reizung, die auf die Sinnesrezeptoren trifft. Die Sinnesrezeptoren des Auges : Zapfen und Stäbchen, sitzen im hinteren Teil der Retina, der inneren Haut des Auges. Zapfen und Stäbchen sind nicht gleichmäßig über die Retina verteilt: In der Sehgrube (Fovea centralis), der Stelle des schärfsten Sehen, befinden sich ausschließlich Zapfen. An der Stelle an der der Sehnerv das Auge verlässt (Papille, Papilla nervus optici), fehlen die Lichtrezeptoren. → dies ist die Stelle die den blinden Fleck erzeugt → blind meint, dass unter geeigneten Sehbedingungen ein Objekt, das auf diese Stelle projiziert wird, nicht gesehen wird. Die Stäbchen sind für das Sehen in der Dämmerung (skotopisches Sehen), die Zapfen sind für das Sehen am Tage (photopisches Sehen) sowie das Farbensehen zuständig. drei Typen von Zapfen, die unterschiedliche Empfindlichkeitsmaxima für verschiedene Wellenlängen haben, Blau-Zapfen bei 440 nm; Grünzapfen bei 535nm; Rotzapfen bei 565nm Über Bipolarzellen geben die Photorezeptoren ihre Info an die Ganglienzellen weiter, deren Axon das erste Neuron der zentralen Sehbahn bildet. Horizontalzellen und amakrine Zellen verbinden Photorezeptoren bzw. Bipolarzellen untereinander und mit den Ganglienzellen. Da die verbindenden bzw. weiterleitenden Neurone über den in die Haut eingebetteten Photorezeptoren liegen (also dem Glaskörper näher) spricht man von der Inversion der Retina. Bei Lichteinfall werden die in den Photorezeptoren eingelagerten Photopigmente umgewandelt und es erfolgt → über mehrere Zwischenschritte eine Hyperpolarisation Im Gegensatz zu bisher beschriebenen Prozessen entspricht die Aktivierung eines Photorezeptors einer Hyperpolarisierung, die erst bei der Weitergabe an das nächste Neuron, die für einen Aktionspotential typischen Depolarisationen auslöst. Stäbchen und die für die Wahrnehmung der verschiedenen Farben zuständigen Zapfen unterscheiden sich in der Art ihres Pigments: die Stäbchen haben als Sehpigment Rhodopsin, die Zapfen habe als Sehpigment Iodopsin.
- 4.1.2 Reizweiterleitung und Reizverarbeitung Die Photorezeptoren, Bipolarzellen und die weiterleitenden Ganglienzellen der Retina sind miteinander verbunden. Durch dieses retinale Neuronennetzwerk werden einfache Verarbeitungen möglich - so werden durch amakrine Zellen die Stäbchen während des photopischen Sehens gehemmt. Aktionspotentiale entstehen aber erst in den Ganglienzellen. Jede Ganglienzelle fasst die Info aus verschiedenen Sinneszellen zusammen, die über ein bestimmtes Netzhautareal, das rezeptive Feld verteilt sind. Mit Rezeptivem Feld wird allgemein derjenige Bereich der Netzhaut bezeichnet, von dem aus die Aktivität einer Zelle beeinflusst werden kann.
- 4.1.2 Reizweiterleitung und Reizverarbeitung Photorezeptoren, Bipolarzellen und die weiterleitenden Ganglienzellen der Retina sin in vielfältiger Weise verbunden. Durch dieses retinale Neuronennetzwerk werden einfach Verarbeitungen möglich. durch amakrine Zellen werden während des photopischen Sehens gehemmt. Aktionspotentiale entstehen aber erst in den Ganglienzellen. Jede Ganglienzelle fasst die Informationen aus verschiedenen Sinneszellen zusammen, die über ein bestimmtes Netzhautareal, das rezeptive Feld, verteilt sind Rezeptives Feld = derjenige Bereich der Netzhaut, von dem aus die Aktivität der Zelle beeinflusst werden kann. Dabei überlappen sich die rezeptiven Felder der Ganglienzellen. Ihre Ausdehnung auf der Netzhaut ist in der Sehgrube am geringsten, nach außen nimmt sie zu. Anhand von Größe und Funktion lassen sich drei Grundtypen von Ganglienzellen unterscheiden: M-Zellen (Zellen vom magnozellulären Typ) verfügen über einen großen Zellkörper und große rezeptive Felder; sie sind kontrast- und bewegungsempfindlich P Zellen (Zellen vom parvozellulären Typ) habenkleine rezeptive Felder und sind für die räumliche auflösung, die Formwahrnehmung und die Farbwahrnehmung zuständig Die Zellen vom blauempfindlichen koniezellulären Typ leiten Informationen weiter zu höheren Hirnregionen, die unter anderem visuelle Reflexe auslösen.
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