24
Psychologie (Fach) / Biologie (Lektion)
Anzeige
- adäquater Reiz: Licht Elektromagnetische Wellen zw. 380 und 760 nm• Farbe -> Wellenlänge • Helligkeit -> Amplitude der Welle
- Aufbau des Auges Auge in Augenhöhlen geschützt auf Fettbett• 6 Muskeln: horizontale & vertikale -> Rollbewegung • auch bei Fixation Mikrotremor -> sonst verschwände durch Adaptation der Photorezeptoren der Sinneseindruck!
- Äußere Augenhaut Aufbau&Funktion Sklera (Lederhaut) Cornea (Hornhaut): transparent durch fehlende Blutgefäße => Versorgung durch Diffusion aus Tränenflüssigkeit; dichte sensorische Fasern ->Lidschlussreflex Konjunktiva = Bindehaut (Schleimhaut) kleidet Lid von innen aus und bedeckt teilweise die Sklera
- Mittlere Augenhaut Aufbau&Funktion = Uvea mit 3 Abschnitten • Aderhaut (Chorioidea) -> liegt an Sklera an, blutgefäßreich • Ziliarkörper hängt die Linse an Zonulafasern auf & enthält den glatten Ziliarmuskel, der die Linse krümmt (Nah- vs. Fernsicht)• Iris -> Scheibe mit Öffnung (Pupille); variable Blende der „Kamera“
- Innere Augenhaut Aufbau&Funktion = Retina, Netzhaut • zwischen Glaskörper & Aderhaut; kleidet auch Ziliarkörper innen aus • bildaufnehmender & bildverarbeitender Augenteil• nur pars optica retinae lichtempfindlich = mit Rezeptoren besetzt• geht in Sehnerv über
- Linse und Glaskörper (Aufbau&Funktion) Linse: bikonvex, aus elastischen Fasern • durch Zonulafasern in den Ziliarkörper eingespannt • Kontraktion des Ziliarmuskels entspannt Zonula, verstärkt Wölbung=> Änderung der optischen Brechkraft Glaskörper • 98% Wasser, kaum Zellen • Fibrillengerüst• Augeninnendruck formt Auge zur Kugel
- Augenlinse: Akkomodation relaxiert der Ziliarmuskel => Umfang größer => Zonulafasern werden gespannt -> ziehen die Linse entgegen ihrer Eigenelastizität in eine abgeflachte Form = Brechkraft nimmt ab = Ferneinstellung kontrahiert der Ziliarmuskel => Umfang kleiner => erschlaffen die Zonulafasern -> wg. Eigenelastizität krümmt sich Linse stärker = Brechkraft steigt = Naheinstellung in Ruhestellung weit entfernte Objekte (> 6m) scharf: reflektiertes Licht fällt parallel ein, Linse flach, Ziliarmuskel entspannt, Zonulafasern gespannt je näher das Objekt, desto stärker muss gekrümmt werden (bei jungem Auge bis 14 Dioptrien = Brechkrafteinheiten möglich)
- Was ist Weitsichtigkeit? Hyperopie, Augapfel zu kurz = Brennpunkt hinter der Retina • Alterssichtigkeit (Presbyopie) => Linse unelastisch
- Was ist Kurzsichtigkeit? Myopie, Augapfel zu lang = Brennpunkt vor der Retina • meist erblich bedingtes übermäßiges Längenwachstum des Augapfels (nature) • gefördert durch übermäßig andauerndes Nahsehen (nurture)
- Pupille: Regulation des Lichteinfalls Reflektorische Anpassung an Lichtdichte • Iris ändert in Abhängigkeit vom Lichteinfall den Pupillendurchmesser para-/sympathisch (autonom) über zwei glatte Muskeln • Anpassung der Augenempfindlichkeit an die Leuchtstärke • Helladaptation Verkleinerung (Parasympathikus), Dunkeladaptation Vergrößerung (Sympathikus)
- Anzeige
- benenne den Aufbau der Netzhaut 6 Schichten mit unterschiedlichen Zelltypen, von Aderhaut Richtung Glaskörper: 1. Pigmentepithelzellen 2. Photorezeptoren = Stäbchen und Zapfen 3. Horizontalzellen 4. Bipolarzellen 5. Amakrine Zellen 6. Ganglienzellen
- Was ist das Sinnesepithel? = Schicht der Photorezeptoren in der Retina • „Inversion der Retina“: Licht muss erst durch 4 Schichten, bis es auf Photorezeptoren trifft• evolutionär: Vorstülpung der Augen aus dem Gehirn • kein „Designfehler“/„Arbeitsunfall“ • evolutionär mehrfach unabhängig voneinander so entwickelt • Energiebedarf der Photorezeptoren viel größer als der der retinalen Bipolar- und Ganglienzellen • Sauerstoffkonsum der Retina: 6 mal Bedarf des Herzens, 3 mal des Cortex 2 Rezeptortypen: Zapfen (6 Mill.) und Stäbchen (120 Mill.) • sekundäre Sinneszellen mit ähnlichem Aufbau und unterschiedlichen Funktionen • Photorezeptoren fehlen an Austrittstelle des Sehnervs = sog. blinder Fleck
- Was ist die Fovea centralis? = Sehgrube, gelber Fleck • Schnittpunkt der optischen Achse mit der Netzhaut • ausschließlich Zapfen; deren Konvergenz auf Ganglienzellen bis 1:1• Fovea (lat. Grube) => neuronale Schicht verdrängt, Licht fällt direkt auf Zapfen • Ort des schärfsten Sehens
- Stäbchen vs. Zapfen Stäbchen ca. 120 Millionen sehr empfindlich (1 Photon) Dämmerungs- (skotopisches) Sehen Typen: 1 in der gesamten Netzhaut Zapfen ca. 6 Millionen gering empfindlich (min. >200 Photonen) Tages- (photopisches) Sehen Typen: 3 vor allem im Netzhaut-Zentrum
- Warum braucht 1 Zapfen viel mehr Photonen als 1 Stäbchen, um ein Sensorpotenzial zu erzeugen? für wenig Licht (Dämmerung) insensitiv = inaktiv -> da übernehmen Stäbchen foveales Sehen trotzdem optimal durch 1) Zurückweichen der neuronalen Schicht, 2) niedrigste Konvergenz auf Ganglienzellen = RF am kleinsten tags: Licht gibt‘s genug (relativ niedrige Lichtempfindlichkeit), aber räumliche Differenzierung relevant Zapfen würden bei höherer Lichtempfindlichkeit nicht mehr das Helligkeitsspektrum nach oben abdecken können
- Feinaufbau Stäbchen & Zapfen Außenglied (eigentlicher rezeptiver Teil), Innenglied, Cilium als Brücke • mit ca. 1000 Membranscheibchen (Stäbchen) bzw. -einfaltungen (Zapfen) • dort Photopigmente (Sehfarbstoffe) eingelagert: Rhodopsin bei Stäbchen, bei Zapfen Zapfenopsine (3 versch., rot/grün/blau-empfindlich)
- Molekulare Vorgänge der Photorezeption -> Was passiert, wenn Licht auf das Auge trifft? • Durch Licht zerfällt Sehfarbstoff in den Photorezeptoren• Sehfarbstoffe müssen unter Energieaufwand wiederaufgebaut werden • Je mehr Sehfarbstoff vorhanden, desto lichtempfindlicher das Auge • Lichtinduzierter Zerfall löst Reaktionskette aus, die am Ende zu einem Aktionspotential in den Ganglienzellen führt (innerhalb der Retina nur Änderungen des Sensorpotentials, AP erst in Ganglienzelle) Phototransduktion• Licht wird absorbiert und verändert die chem. Eigenschaften des Photopigments• enzymatische Reaktion: Na+-Kanäle der Membran schließen, Glutamatausschüttung stoppt • nachgeschaltete Bipolarzelle reagiert je nach Glutamatrezeptor • depolarisiert On-Bipolarzelle, die depolarisiert On-Ganglienzelle • hyperpolarisiert Off-Bipolarzelle, die hyperpolarisiert Off-Ganglienzelle
- Dunkeladaptation Was passiert wenn es dunkel wird? 3 Mechanismen der Dunkeladaptation • „Mechanische Adaptation“: Pupillenreflex (Erweiterung) • Neuronale Adaptation: Wegfall der Hemmung der Stäbchen durch Zapfen => Zapfensehen geht in Stäbchensehen über• Chemische Adaptation: Photopigment wird resynthetisiert, Absorptionsbereitschaft des Rezeptors steigt durch diese 3 Mechanismen steigt Empfindlichkeit des Auges massiv an • langsamer Prozess: Resynthese des Sehfarbstoffs der Stäbchen • erst steigt Empfindlichkeit der Zapfen, flacht dann ab• dann steigt Empfindlichkeit der Stäbchen "Empfindlichkeit" -> Anzahl von Photonen, die von den Photorezeptoren absorbiert werden können
- Retinales Neuronennetzwerk Photorezeptoren = Eingang, Ganglienzellen = Ausgang • Synapsen: Photorezeptoren => Bipolarzellen => Ganglienzellen (Axone = Sehnerv) • Querverbindungen: (a) zwischen Photorezeptoren – Bipolarzellen durch Horizontalzellen • (b) zwischen Bipolarzellen und Ganglienzellen durch Amakrinzellen• Komplexe Verschaltung: erhebliche Signalverarbeitung Erhebliche Konvergenz: • 126 Mio. Photorezeptoren auf 1 Mio. Ganglienzellen je Auge • Art der Verschaltung erzeugt besondere Gestalt der rezeptiven Felder („Zentrum-Umfeld RF“)
- Rezeptive Felder der retinalen Neuronen Rezeptives Feld im Auge = diejenige Netzhautfläche (Photorezeptorpopulation), von der aus das 1. Neuron der Sehbahn (Ganglienzelle) Eingänge erhält Bild, das wir sehen = Aktivitätsmuster aller beteiligten RF • Benachbarte RF begrenzen einander nicht, sondern überlappen immer • Konvergenz des Signals von Photorezeptoren auf Ganglienzelle unterschiedlich: in der Fovea centralis projizieren einige, peripher einige hundert Rezeptoren auf 1 Ganglienzelle Antagonismus zwischen Zentrum und Umfeld des RF = optimiert auf Wahrnehmung von Helligkeitsunterschieden, nicht absolute Helligkeit je nach Verschaltung (Rezeptor & Ganglienzelle) 2 Sorten: • On-Zentrum-Ganglienzellen: Licht im RF-Zentrum aktivierend, in Umfeld hemmend • Off-Zentrum-Ganglienzellen: Licht im RF-Zentrum hemmend, in Umfeld aktivierend 1) Wie kommt diese Gestalt zustande? => laterale Hemmung (Horizontalzellen) 2) Warum kann ein und derselbe Rezeptor eine nachgeschaltete Ganglienzelle erregen und eine andere hemmen? => Rezeptorausstattung der zwischengeschalteten Bipolarzellen Ganglienzellen mit On-Zentrum • Licht im Zentrum des RF bewirkt => Depolarisation der invaginierenden Bipolarzelle=> Depolarisation der Ganglienzelle => AP des entsprechenden Axons im Sehnerv Verschaltung am Zapfenendfüßchen Unterschiedliche Rezeptorausstattung, unterschiedliche Wirkung=> Hyperpolarisation der Rezeptormembran wird zur Depolarisation der Bipolarzellenmembran Ganglienzellen mit On-Zentrum • Licht im Umfeld des RF bewirkt => Hyperpolarisation der Horizontalzelle („laterale Hemmung“) => der Bipolarzelle=> der Ganglienzelle => AP des entsprechenden Axons im Sehnerv bleiben aus --> Bedeutet: Licht im Umfeld hemmt AP der On-Ganglienzelle, auch wenn sie vom Zentrum erregt wird Laterale Hemmung, Umfeldhemmung• in der Retina durch Verschaltung mit Horizontalzellen • Unterschiede werden übertrieben Ganglienzellen mit Off-Zentrum • Licht im Umfeld des RF bewirkt => Hyperpolarisation der Horizontalzelle => Depolarisation der flachen Bipolarzelle=> Erregung der Ganglienzelle (APs) Ganglienzellen mit Off-Zentrum • Licht im Zentrum des RF bewirkt => Hyperpolarisation der flachen Bipolarzelle=> Hyperpolarisation der Ganglienzelle => AP des entsprechenden Axons im Sehnerv bleiben aus --> Bedeutet: Licht im Zentrum hemmt AP der Off-Ganglienzelle, auch wenn sie vom Umfeld erregt wird Umfeld-Zentrum Verrechnung Ganglienzellen kodieren Kontrast (Differenz) zwischen Zentrum & Umfeld, nicht absolute Reizintensität verstärkt Bildkontrast: gleichförmige Lichtreize werden abgeschwächt, Unterschiede betont
- Was ist Sehschärfe? Sehschärfe = Visus = 1/α in Winkelminuten, wobei α = minimaler Winkel zwischen 2 Objekten, bei dem diese noch getrennt wahrgenommen werden können. • bei leuchtenden Objekten sehr gut, ca. 25 Winkelsekunden=> entspricht Erregung zweier fovealen Zapfen, die nur durch einen dritten getrennt sind • 1 fovealer Zapfen bildet das RF-Zentrum eines Ganglions • Sehschärfe in Peripherie der Retina ca. 10% der Fovea: mittlerer Zapfenabstand größer, RF größer
- Was weißt Du über Farbsehen? mehrere Millionen Farbnuancen (!) aus bunten und unbunten Farben • Farbwahrnehmung basiert auf Wellenlänge der Lichts • Blau-, Grün- und Rotzapfen (S-, M-, L-Typ) mit versch. Sehfarbstoffen (Zapfenopsinen) => maximal empfindlich für best. Wellenlängen• Phototransduktion analog zu Stäbchen, nur weniger lichtempfindlich => mehr Photonen nötig • Farbwahrnehmung aber nicht 1:1 von Wellenlänge ableitbar: • Überlappung der Erregbarkeit => Licht einer Wellenlänge erregt 2 oder 3 Zapfentypen zu versch. Anteilen => Farbe errechnet sich aus Kombination
- Farbsehen: 2 Prinzipien der Farbkodierung 1. Trichromatische Farbabbildung • jede beliebige Farbe inkl. Weiß durch Mischung (Verrechnung) der Rot/Grün/Blau-Zapfen-Kanäle erzeugbar • z.B. Gelb: Mischung aus Erregung von roten und grünen Zapfen, Weiß: gleichzeitige Erregung aller drei Zapfenarten 2. Farbantagonismus Zentrum-Umfeld• Funktioniert wie oben beim SW-Sehen = „Unbunt-Sehen“ bei Tag: Schwarz-Weiß-Antagonismus • RF zapfennachgeschalteter Ganglienzellen: Rot-Grün-, Blau-Gelb-Antagonismus
- Zusammenfassung: Effekt der retinalen Verschaltung • Erste Verarbeitung durch 2 horizontal verlaufende Interneuronensysteme: Horizontal- und amakrine Zellen • erzeugen Zentrum-Umfeld-förmige RF der Ganglienzellen • Erhöhung des Hell-Dunkel- und des Farbkontrasts • Abgrenzung zwischen benachbarten, daher ähnlich hellen bzw. farbigen Flächen, damit Objekterkennung• Differenzierung von ca. 200 Farbtönen, in 500 Helligkeiten, in 20 Abstufungen Weißanteil => mehrere Millionen Farbnuancen