Biologie für Mediziner WiSe 2011/12

Transkript

1 Biologie für Mediziner WiSe 2011/12 Praktikumsteil: Sinneswahrnehmung Signaltransduktion Leitung: Dr. Carsten Heuer Prof. Dr. Joachim Schachtner Folien zum download: >> 3. 3) Kurs Sinne

2 Kursinhalt 1. Vorlesung: Einführung ins visuelle und auditorische System 2. Vorbesprechung in den Gruppen 3. Praktischer Teil - Versuche zum visuellen System - Sehtest (rot-grün Schwäche) - farbige Nachbilder - optische Sinnestäuschungen - Farbenblindheit in Netzhautperipherie - Versuche zum auditorischen System - Richtungshören 4. Abschlussbesprechung in den Gruppen

3 Der optische Reiz: Licht Elektromagnetisches Spektrum Quelle:

4 Augen Augen bündeln und fokussieren das Licht auf ein Photorezeptorepithel, die Retina = Netzhaut Bildquelle:

5 Das Wirbeltierauge

6 Vom Licht zur Wahrnehmung Linse Quelle: Welsch, Liebmann (2006) Farben. Elsevier Verlag

7 Regulation des einfallenden Lichts

8 Vom Licht zur Wahrnehmung Linse Quelle: Welsch, Liebmann (2006) Farben. Elsevier Verlag

9 Nah- und Fernakkomodation

10 Vom Licht zur Wahrnehmung Linse Quelle: Welsch, Liebmann (2006) Farben. Elsevier Verlag

11 Die Retina

12 Die Retina Bildquellen:

13 Stäbchen und Zapfen Stäbchen skotopisches Sehen, empfindlich ca. 100x empfindlicher als Zapfen! 500 nm (blaugrün) 120 Mio Stäbchen (Mensch) Zapfen photopisches Sehen, hohe Sehschärfe 6 Mio Zapfen (Mensch) 3 Zapfentypen (Trichromatisches System) S-Zapfen (ca. 9%): 420 nm (blau) M-Zapfen: 530 nm (grün) L-Zapfen: 560 nm (rot)

14 Absorptionskurven Verteilung der drei Zapfentypen in der Retina Bildquellen:

15 Verteilung von Stäbchen und Zapfen Retina des Menschen, rechtes Auge Bildquellen:

16 Verteilung von Stäbchen und Zapfen Verschaltung auf Bipolarzellen im Zentrum der Fovea 1:1 in der Peripherie der Netzhaut bis zu 1:1000 Quelle: Welsch, Liebmann (2006) Farben. Elsevier Verlag

17 Vom Licht zur Wahrnehmung Linse Quelle: Welsch, Liebmann (2006) Farben. Elsevier Verlag

18 Photoelektrische Transduktion Photorezeptorzellen absorbieren Licht Transduktion in molekulare Signale Hyperpolarisation Dunkelstrom Stopp der Transmitterausschüttung

19 Opsine in Stäbchen und Zapfen Disks dienen der Oberflächenvergrößerung. in Stäbchen ca. 100 Mio Rhodopsine Unterschiedl. Absorptionsspektren bedingt durch unterschiedliche Opsine. liegen für grün und rot auf X-Chromosom!

20 Phototransduktion primäre photochemische Reaktion: 2 x sec

21 Photoelektrische Transduktion gemessen: ~ cgmp / Photon werden hydrolisiert

22 Photoelektrische Transduktion

23 Verarbeitung in der Retina 1. Farbverechnung Umcodierung der 3 frequenzabhängigen Zapfensignale zu Helligkeitskanal Rot-Grün Kanal Blau-Gelb (rot grün) Kanal 2. Datenreduktion durch Verschaltung vieler Rezeptorzellen auf weniger Bipolarzellen 3. Kontrastverstärkung durch rezeptive Felder und laterale Inhibition

24 Sehbahn Parallele Verarbeitung in zumindest drei Kanälen Farbe Form Bewegung Retinotope Organisation in CGL und im visuellen Cortex Mehr als 50% der Großhirnrinde beteiligt an Repräsentationen der Retina

25 Der akustische Reiz: Schall Schallwellen entstehen wenn ein schwingender Körper benachbarte Teilchen eines Mediums (z.b. Luftmoleküle) zum Mitschwingen anregt. Mensch: 20 Hz - 20 khz Quellen:

26 Das Hörsystem des Menschen Quelle:

27 Schallübertragung im Mittelohr Der Schalldruck muss von der Luft auf ein wäßriges Medium (Perilymphe) übertragen werden. Steigbügel (Stapes) des Menschen Bildquellen:

28 Das Innenohr 2¾ Windungen, Umgeben von Knochen Schnitt durch die Cochlea

29 Cochlea und Cortisches Organ Transduktion: mechanische Auslenkung der Haare führt zum Öffnen von Ionenkanälen (K + ) in den Haarzellen, was zu Depolarisation führt. Latenzzeit: 40 µs. Bildquelle:

30 Codierung in der Cochlea Codierung Lautstärke: Amplitude der Welle - äußere Haarzellen Tonhöhe (Frequenz): Ort auf der Basilarmembran, Tonotopie - innere Haarzellen Im Gehirn: tonotope Organisation. Film!

31 Die auditorische Bahn Delcomyn (1998) Foundations of Neurobiology. Freeman and Company parallele Verarbeitung (Orts- und Frequenzinformation) kontralaterale Verschaltung Purves (2001) Neuroscience. Sinauer Associates

32 Richtungshören und Geräuschlokalisation Jeffress-Model zur Laufzeitdifferenz Purves (2001) Neuroscience. Sinauer Associates

33 Literatur und Ressourcen im Internet Literatur Campbell NA, Reece JB Biologie. 6te Auflage. Hg. Markl J. Kapitel 49: Mechanismen der Sensorik und Motorik. Welsch N, Liebmann CCh Farben. 2te Auflage. Elsevier Verlag ISBN Silbernagl S, Despopoulos A Taschenatlas der Physiologie. 7. Auflage. Thieme Verlag. ISBN Delcomyn F Foundations of Neurobiology. Freeman and Company. ISBN (sehr gute Begleit-CD inkl. Übungen) Internet Sehen WEBVISION: Alles zum Sehsystem OnLine: Eine gute Seite zu optischen Täuschungen: Hören

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