Kernspintomogramm des rechten Auges. - Akkommodation - Sehschärfe -Dunkeladaptation - Kontrastwahrnehmung 2,3. Visuelles System A

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1 Password: rgvor0405 Kernspintomogramm des rechten Auges 2,3 Visuelles System A - Akkommodation - Sehschärfe -Dunkeladaptation - Kontrastwahrnehmung

2 Q1 Wie passen sich die optischen Eigenschaften des Auges an die unterschiedlichen Entfernungen der visuellen Zielobjekte an (Akkommodation)?

3 Das reduzierte Auge zeigt, wie ein Gegenstand auf der Netzhaut abgebildet wird Bild Der normale Augapfel hat einen Durchmesser von 16,7 mm. Gegenstand 1 Winkelgrad = 60 Winkelminuten Knotenpunkt Ein Winkelgrad entspricht etwa 0.29 mm auf der Netzhaut. STL Für die Abbildung eines Gegenstandes gilt in etwa: 1/G + 1/B = 1/f (1/m) B - Abstand d. Gegenstands, B - Bildabstand, f - Brennweite; Für G = gilt 1/B = 1/f, also Bild im Fokus Der Brechwert einer Linse: D (dpt) = 1/f (1/m) Die Brechkraft des normalen Auges bei Betrachten eines Gegenstands in der Ferne beträgt 1/0.017 m (= 58,8 dpt). Davon entfallen auf die Kornea 43 dpt, auf die Linse 19 dpt.

4 Myopie (Kurzsichtigkeit) wird durch konkave Linsen korrigiert, Hypermetropie (Weitsichtigkeit) - durch konvexe Linsen. STL Sog. Lesebrille bei Presbyopie (+1-3 dpt)

5 Die Linsen des Auges fokussieren das vom Objekt abgegebene Licht genau auf den Augenhintergrund. Die bewegliche Linse akkommodiert, d.h. sie ermöglicht eine veränderliche Brechkraft Nahakkommodation: Anpassung an Objekte in kurzer Entfernung Nahpunkt: Kürzeste Distanz eines noch scharf abgebildeten Gegenstands (0.067 bei Jugendlichen) Die Linsenfunktion kann durch Bestimmung der Akkomodationsbreite charakterisiert werden. Akkomodationsbreite = =1/G N -1/G F (z.b. 1/0.067 m = 15 dpt). x Ringförmiger Wulst Entspannter Ziliarmuskel Zonulafasern angespannt Ziliarmuskel kontrahiert über parasymp. Innervation machr: Atropin:-, Neostigmin:+ Kontrahierter Ziliarmuskel

6 An die Akkommodation gekoppelt sind Konvergenz und Pupillenkonstriktion Re Li Iris Fern Nah Durch die Pupillenkonstriktion wird das Streulicht eliminiert; Die konsensuelle Reaktion auf Licht ist die identische Reaktion der beiden Pupillen auf unilaterale Stimulation. Die Pupillenfunktion kann mit dem Pupillenwechselbeleuchtungstest geprüft werden.

7 Wie passen sich die optischen Eigenschaften des Auges an die unterschiedlichen Entfernungen der visuellen Zielobjekte an (Akkommodation)? 1. Zusammenfassung - Die Anpassung an visuelle Ziele im Nahbereich erfolgt durch Steigerung der Brechkraft der Linse (=Akkommodation) - Die Differenz zwischen Brechkraft bei Ferneinstellung und Brechkraft bei Naheinstellung ist die Akkommodationsbreite. Maximal: 15 dpt (Nahpunkt: 6.7 cm) - Die Linse wird dicker (Brechkraft größer), wenn der ringförmige Ziliarmuskel kontrahiert; durch parasympatische Innervation; Aktivierung von machr (Blockade durch Atropin) - Gleichzeitig verengt sich die Pupille, und die Augen gehen in eine Konvergenzstellung

8 Q2 Wie adaptiert das visuelle System an unterschiedliche Leuchtdichten?

9 Licht ist eine Form von elektromagnetischer Strahlung Photonen breiten sich geradlinig mit einer Geschwindigkeit von ca. 3x10 5 km/s aus. f Das sichtbare Licht umfaßt jedoch nur einen kleinen Wellenlängenbereich (400 bis 700 nm) I Wegen der unterschiedlichen Absorbtion bzw. Reflexion der visuellen Objekte erscheinen diese bunt. Die Basismaßeinheit für die Lichtstärke eines Objekts ist die Candela (cd). Die Leuchtdichte (cd/m 2 ) der menschlichen Umwelt variiert zwischen 10 7 cd/m 2 und 10-6 cd/m 2.

10 Photorezeptoren werden durch die Absorption von Photonen aktiviert. Dafür stehen in den Stäbchen und Zapfen Photopigmente zur Verfügung STL Rhodopsin - Stäbchen 3 Jodopsine - Zapfen Rhodopsin

11 Die Phototransduktion: Im Unterschied zu and. Rezeptoren löst die Reizung durch Licht eine Hyperpolarisation der Rezeptorzellmembran aus icca icca KS Die Hyperpolarisation ist umso größer, je stärker der Lichteinfall ist

12 Bei Licht zerfallen die Photopigmente, die cgmp-abhänge Na- Kanäle schließen, die Rezeptormembran hyperpolarisiert, die Glutamatfreisetzung nimmt ab STL

13 Die Anpassung an eine abnehmende Umgebungshelligkeit wird durch Messen der Intensitätsschwellen getestet Logarithmus relative Sensitivität Stimulation mit rotem Licht Zeit (min) Der Kehrwert der Intensitätsschwelle ist die Empfindlichkeit (E=1/S) STL Die Dunkeladaptationskurve spiegelt vor allem die Wiederherstellung der Sehpigmente wider; Bei Vitamin-A-Mangel kommt es zum Mangel an Rhodopsin und damit zu Nachtblindheit

14 Wie adaptiert das visuelle System an unterschiedliche Leuchtdichten? 2. Zusammenfassung - Bei Licht (Absorption von Photonen) zerfallen die Photopigmente, ein cgmp-abhängiger Kanal schließt, die Rezeptormembran hyperpolarisiert, die Bildung von die Ausschüttung von Glutamat sinkt. - Die Wiederherstellung der Photopigmente ist langsam (Dauer bis zu 30 min). Nur wenn Rhodopsin verfügbar und vollständig widerhergestellt ist, erreicht das visuelle System seine maximale Empfindlichkeitssteigerung um x Rhodopsin wird durch rotes Licht fast nicht gebleicht. Die Wiederherstellung des für Rot zuständigen Jodopsins ermöglicht nur eine Empfindlichkeitssteigerung von nur Nachtblindheit bei Vit A-Mangel. - Funktionstest: Adaptationskurve (= Messung der über die zeit veränderlichen Intensitätsschwelle des visuellen Systems)

15 Q3 Wie beeinflußt der Aufbau der Netzhaut das räumliche Auflösungsvermögen (die Sehschärfe)?

16 Das räumliche Auflösungsvermögen ist die Fähigkeit, 2 Punkte als getrennt wahrzunehmen

17 Zwei Stimuli können separiert werden, wenn zwischen 2 Rezeptoren ein Rezeptor liegt, der weniger aktiviert wird Peripherie Fovea Zwischen Netzhautperipherie und Fovea centralis existieren beträchtliche Unterschiede - in der Dichte der Rezeptoren - in dem Grad der Konvergenz Geringere Rezeptordichte, höhere Konvergenz Höhere Rezeptordichte, niedrigere Konvergenz 3 Winkelgrad 0.3 Winkelgrad Bedeutung für räumliches Auflösungsvermögen (Sehschärfe!)

18 Das räumliche Auflösungsvermögen des visuellen Systems wird durch Bestimmung der Sehschärfe charakterisiert E=1/S Visus Raumschwelle Hell 1 =1/60 o (~1.5 mm bei Abstand 5 m) Dunkel STL Der Visus ist größer bei Abbildung des Reizes auf der Fovea centralis, verlangt aber entsprechend höhere Reizintensitäten

19 Wie beeinflußt der Aufbau der Netzhaut das räumliche Auflösungsvermögen (die Sehschärfe)? 3. Zusammenfassung - Das visuelle Auflösungsvermögen hängt also ab von der Rezeptordichte (Rezeptorgröße) und dem Grad der Konvergenz/Divergenz. - Die visuelle Empfindlichkeit (Visus, Sehschärfe) ist 1, wenn die Raumschwelle gleich 1 Winkelminute ist (also zwei Objekte im Abstand von nur 1 aufgelöst werden). Der Visus ist am höchsten bei fovealer Stimulation (= Ort des schärfsten Sehens). - Die Rezeptoren der Fovea sind kleiner und dichter, und die Verbindungen der Fovea centralis sind divergent.

20 Q4 Wie wird Kontrast detektiert?

21 Die Netzhaut und die nachfolgenden visuellen Projektionsgebiete haben eine deutliche Schichtung (Organisation in vertikalen Kolumnen) KS

22 Die Netzhaut enthält 7 Zellklassen. Diese unterscheiden sich durch Struktur, Position, Konnektivität und die jeweils abgegebenen chemischen + elektrischen Signale - P Glu Pigmentepithel Rezeptorzellen Horizontalzelle M - + Signalweg der On-Ganglion Zellen Glu - + GABA GABA Gly + Licht - Invertierende Synapse (mglur) Glu Glu Glu Glu On-Bipolare Zelle Amakrine Zelle On-Ganglionzelle Off-Ganglionzelle Müllerzellen Nur Ganglionzellen und einige Amakrine in der Ganglionzellschicht haben Axone und generieren volle Aktionspotentiale; alle anderen Zellen generieren graduierte, nicht fortgeleitete Potentiale

23 Die antagonistische rezeptive Feldorganisation in der Netzhaut: Eine Stimulation führt zu unterschiedlichen Ergebnissen, je nachdem, ob der Stimulus auf das Zentrum oder die Peripherie der konzentrischen rezeptiven Felder fällt RGZ werden nach der Antwort bei Zentrum-Stimulation klassifiziert + On-Zentrum RGZ + Off-Zentrum RGZ

24 Die antagonistische rezeptive Feldorganisation beruht u.a. auf horizontal angeordneten hemmenden Verbindungen (Horizontalzellen-Hemmung) Inhib. Synapse (GABA A R) Glutamaterge inhib. Synapse (mglur) Glutamaterge exzit. Symapse AMPAR On-RGZs Erreg. Synapse (GluR) Fehlt diese Hemmung, wird das erregende Zentrum viel größer und die Raumschwelle nimmt zu.

25 GABA(A)R Horizontalzelle (GABAerg) + KS

26 KS Die antagonistische rezeptive Feldorganisation der retinalen Ganglionzellen ist die Voraussetzung für die Wahrnehmung von Kontrast

27 4. Zusammenfassung Wie wird Kontrast detektiert? - Die retinalen Ganglionzellen haben kreisförmige rezeptive Felder (RZ), wobei die Antworten bei Reizung des Zentrums und der Peripherie in einem reziproken Verhältnis zu einander stehen. - Die Antworten werden nach dem Typ der Antwort auf Zentrumreizung klassifiziert. On-Ganglionzellen reagieren bei Einschalten des Reizes mit einer Steigerung der Entladungsrate, Off-Ganglionzellen - mit einer Pause. Beide werden durch die gleichen Transmitter angetrieben. Der Unterschied ist: in der On-Bahn aktiviert die Glu-Freisetzung inhibitorische metaborope GluR. Entsprechend wird das hyperpolarisierende Signal der Photorezeptoren in den Bipolaren invertiert. Dagegen stehen in der Off-Bahn ionotrope Glutamatrezeptoren (AMPA-Rezeptoren) zur Verfügung. Bei Rezeptorhyperpolarisation wird auch in den nachgeschalteten Zellen eine Hyperpolarisation/ Entladungspause produziert. - Die reziproken Antworten bei Stimulation in Zentrum und Peripherie des RZ werden maßgeblich durch die GABAergen Horizontalzellen bestimmt, welche vom naheliegenden Rezeptor über ionotrope GluR aktiviert werden und ihrerseits die benachbarten Rezeptoren hemmen. - Wichtig: zweimal aufeinander folgende Hemmung bedeutet Disinhibition = Erregung!

28 und ein paar weitere nützliche Abbildungen aus Ihren Lehrbüchern...

29 Das Augenspiegeln zeigt den Augenhintergrund im aufrechten Bild Gefäße Fovea centralis Blinder Fleck

30 KS

31 KS

32 Die Funktion der Netzhaut kann durch Ableitung eines Elektroretinogramms getestet werden Lichtreiz Müllerzellen Pigmentepithelzellen Aktivation, Deaktivation der Photorezeptoren KS

33 Durch die Analyse von Sinnestäuschungen kann man die Mechanismen der Kontrastwahrnehmung kennenlernen