Aufbau des menschlichen Auges

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1 Visueller Reiz Licht = elektromagnetische Wellen Wellenlänge (nm) Äußerlich sichtbare Bestandteile

2 Äußerlich sichtbare Bestandteile Weiße, robuste Hautschicht, die das Auge umschließt Stärke: 0,4 1,0 mm Äußerlich sichtbare Bestandteile Vorderer Teil der, transparent Durch Tränenflüssigkeit vor Austrocknung geschützt

3 Äußerlich sichtbare Bestandteile Pigmentierter Muskelring (antagonistisch) Verändert die nweite: Vergrößerung bei schlechter Beleuchtung, Verkleinerung bei hellem Licht Adaptation Äußerlich sichtbare Bestandteile Öffnung in der Mitte der Größe: zwischen 1,5 und 8-12 mm

4 Schnittbild (sagittal) Linse Fovea Retina Schnittbild (sagittal) Licht Fovea Linse Retina

5 Schnittbild (sagittal) Licht Fovea Linse Retina Brechung des einfallendes Lichts Erzeugung eines scharfes Bild auf der Retina und Linse: Akkomodation Quelle: (verändert) Je nach Entfernung des betrachteten Objekts verändern Ziliarmuskeln die Linsenform: Objekt fern: Linse flach, kaum Brechung Objekt nah: Linse bauchig, starke Brechung

6 Schnittbild (sagittal) Licht Fovea Linse Retina Retina (Netzhaut) kleidet den Augenhintergrund aus Stärke: ca. 0,5 mm Schnittbild (sagittal) Licht Fovea Linse Retina Enthält Photorezeptoren und Nervenzellen Photopigmente der Photorezeptoren absorbieren Licht

7 Schnittbild (sagittal) Licht Fovea Linse Retina Biochemische werden in elektrische Signale umgewandelt Nervenzellen leiten Informationen weiter zur kortikalen Verarbeitung Schnittbild (sagittal) Licht Fovea Linse Retina Bereich des schärfsten Sehens auf der Retina Größe: ca. 2 o Blickwinkel

8 Schnittbild (sagittal) Licht Fovea Linse Retina Abbildungsbereich des Fixationspunktes Sehgrube bzw. Makula (lutea) oder Gelber Fleck Schnittbild (sagittal) Licht Fovea Linse Retina Photorezeptoren fehlen in diesem Bereich Austrittsort des s: Papille bzw. blinder Fleck

9 Aufbau der Retina Pigmentepithel Bipolarzelle Horizontalzelle Ganglienzelle Amakrinzelle Quelle: [ , verändert] Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle Die lichtempfindlichen Photorezeptoren befinden sich auf der äußeren Seite der Netzhaut Licht muss zunächst übrige Zellbereiche durchqueren

10 Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle Aufbauprinzip: sog. inverses Auge Problem: Reduktion der Lichtempfindlichkeit Lösung: Im Bereicht der Fovea sind Nervenzellen zum Rand hin verlagert, Rezeptoren so fast direkt zugänglich Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle Einzellige Schicht (angereichert mit Farbstoff Melamin) Funktionen: Versorgung der Retina mit Nährstoffen...

11 Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle Funktionen (Fsg.): Auskleidung des Augenhintergrundes zur Absorption von Streulicht Alternativ: Verspiegelung, z.b. bei Raubtieren Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle und sind Photorezeptoren und absorbieren Licht Bezeichnung aufgrund ihrer Form

12 Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle Funktionen: ermöglichen Farbsehen, funktionieren aber nur bei guter Beleuchtung arbeiten auch bei schlechter Beleuchtung, erlauben aber nur grau-wertige Wahrnehmung Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle Vertikale Informations-Weiterleitung Direkte Verbindung von Rezeptoren über Bipolarzellen zu Ganglienzellen

13 Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle Horizontale Verbindungen Verknüpfung von Informationen mehrerer Rezeptoren über Horizontal- und Amakrinzellen Weiterleitung kombinierter Information zu Ganglienzellen Aufbau der Retina Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle Retinal vorverarbeitete Information verlässt das Auge über den zur anschließenden kortikalen Weiterverarbeitung

14 Bipolarzelle Pigmentepithel Horizontalzelle Amakrinzelle Ganglienzelle ca. 120 Mio. ca. 6 Mio. Prinzipiell analoger Zellaufbau Aufbau Oberer Zellteil besteht aus ca Membranscheibchen () bzw. einfaltungen () In diesen sog. disks sind Sehfarbstoffe eingelagert Hier findet die Umwandlung von Licht in elektrische Signale statt Unterer Zellteil stellt synaptischen Kontakt zu nachfolgenden Neuronen her

15 Reizleitung (allg.) Physiologische Besonderheit: Bei Wirbeltieren erfolgt bei Lichteinfall keine Depolarisation der Rezeptormembran sondern Hyperpolarisation D.h., bei vollständiger Dunkelheit werden ständig Transmitter freigesetzt (unvollständige Depolarisation, keine Aktionspotentiale) Grund: partielle verstärkte Dunkeldurchlässigkeit der Membran, d.h. Na + -Aufnahme & K + - Ausschüttung: Dunkelstrom Bei Dunkelheit: Rezeptor- Depolarisation kont. Aktivität Reizleitung (allg.) Reaktion der Pigmente auf Licht durch Bleichen Moleküle des Sehfarbstoffs werden unter Aufnahme von Photonen umgewandelt Prozess kaskadiert, schließt Na-Kanäle und reduziert so Dunkelstrom Hyperpolarisation

16 Reizleitung (allg.) Unter günstigen Umständen kann ggf. ein einziges Photon eine Reaktion des Rezeptors hervorrufen (alle Na-Kanäle geschlossen) So können z.b. auch extrem schwache Lichtblitze bei Dunkelheit gut wahrgenommen werden Sättigung: alle Na-Kanäle geschlossen, daher keine Reaktion auf Helligkeitsverstärkung in bereits hellen Umgebungen Reizleitung und reagieren in Abhängigkeit vom Lichtstimulus unterschiedlich : Helligkeitsrezeptoren Gehirn interpretiert - Signale als S/W-Werte Liegen nur solche Helligkeitsinformationen vor: skotopisches Sehen N.B.: eigentlich grün-rezeptoren : -Disks enthalten Rhodopsin beste Reaktion auf λ 540 nm : Farbinformation: photopisches Sehen

17 Helligkeits-/ S/W-Sehen Extrem lichtempfindlich Bereits geringe Photonen- Absorption löst Reaktion aus (s.o.) Bei Dunkelheit werden nur gereizt, so dass nur Grautöne erzeugt werden Selbst schwarze Objekte erscheinen in Eigengrau Wahrnehmen von Schwarz erfordert Simultankontraste Simultankontrast

18 Simultankontrast Simultankontrast

19 Simultankontrast Simultankontrast

20 Hell-Adaptation Beim Übergang vom Dunkeln ins Helle kommt es zu einer starken Aktivierung der, da zuvor (in Dunkelheit) übermäßig viele Rhodopsine gebildet wurden. Mit dem Zerfall der Rhodopsine ensteht Blendung Hell-Adaptation erreicht ihr Maximum nach ca. 1 Minute Dunkel-Adaptation Zusammenwirken von Sofort-Adaptation der und Daueradaptation der In heller Umgebung sind Rhodopsine fast vollständig zerfallen, diese müssen in den wiederhergestellt werden Da empfindlicher reagieren, selbst auf nur geringe Lichtreize, muss hier wesentlich mehr Farbsehstoff (Rhodospin) hergestellt werden als in, um die Bleichungs-W keit zu erhöhen langsame Dunkel- Adaptation bei Dunkel-Adaptation erreicht ihr Maximum erst nach Minuten

21 Dunkel-Adaptation Farbensehen Drei sorten: R-, G-, B- Unterscheidung durch eingelagerten Farbstoff Reagieren auf Reiz-Wellenlängen: Gelb-Grün, Blau-Grün, Violett Drei sorten realisieren vier Grundfarben: Rot, Grün, Gelb, Blau

22 Begründung: in der ersten Verarbeitungsstufe der Retina werden je zwei der drei als inhibitorischer und exzitatorischer Input der Farben zusammengefasst Verteilung von und Quelle: Carbone/Kösling: Eye-tracking. Visuelle Wahrnehmung. IK 2001.

23 Retinales Abbild Quelle: [ ]

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