6. Das visuelle System Flashcards
Welche zwei Eigenschaften des Lichts sind von besonderem Interesse und warum?
Wellenlänge -> Wichtige Rolle bei der Farbwahrnehmung
Intensität -> Wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von Helligkeit
Wie kann die Pupille das Licht, das auf die Retina fällt, beeinflussen?
- verengte Pupille -> schärferes Bild auf der Retina (bei guter Beleuchtung/Tiefenschärfe)
- erweiterte Pupille -> weniger scharfes Bild auf der Retina (bei schlechter Beleuchtung/Tiefeunschärfe)
Wie kann die Linse das Licht, das auf die Retina fällt, beeinflussen?
- kugelige Linse -> kontraktierte Ziliarmuskeln -> nahe Objekte sind scharf
- abgeflachte Linse -> entspannte Ziliarmuskeln -> entferntes Objekt ist scharf
= Dies ist der Prozess der Akkomodation
Was ist eine wichtige Voraussetzung für dreidimensionale Wahrnehmung?
Die Position der Augen nebeneinander.
Warum haben einige Tiere die Augen nach vorne gerichtet und andere an der Seite?
Rautiere nach vorne: wichtig für die Einschätzung der Entfernung zu ihrer Beute
Beutetiere zur Seite: Weiteres Gesichtsfeld wichtig für die Wahrnehmung von Jägern.
Was ist binokulare Disparität?
Die Augen sehen die Welt nicht aus der gleichen Position, dasselbe Bild hat also unterschiedliche Positionen auf den zwei Retinae.
-> Für nahe Objekte ist die binokulare Disparität grösser als für entfernte!
Aus welchen 5 Schichten verschiedener Arten von Neuronen besteht die Retina?
- Rezeptoren (Zapfen und Stäbchen)
- horizontalzellen
- Bipolarzellen
- amakrine Zellen
- retinale Ganglienzellen
Inwiefern ist die Retina von Innen nach aussen gekehrt?
Das Licht passiert zuerst die vier Schichten, kommt dann zu den Rezeptoren und erst dann wird die neuronale Botschaft zurück durch die Schichten geleitet.
Welche zwei Probleme verursacht die umgekehrte Anordnung der Retina?
- Licht wird verzerrt
- Blinder Fleck
Was ist die Duplizitätstheorie des Sehens?
Das Stäbchen- (skotopisches) und Zapfensehen (photopisches)
Was sind Stäbchen und Zapfen?
Visuelle Rezeptoren auf der Retina, welche scharfe Bilder empfangen und in elektrische Signale umwandeln.
Was ist Dunkeladaption?
Die Zunahme der Sensitivität des visuellen Systems bei Dunkelheit
Wie verteilen sich Stäbchen und Zapfen auf der Retina?
- Mitte: Fovea, Sehgrube oder Gelber Fleck: Hier gibt es nur Zapfen
- periphere Retina: hier gibt es viel mehr Stäbchen und nur wenige Zapfen
Erkläre die Dunkeladaptionskurve
- Die grüne Linie ist die Zapfenadaptionskurve, die Lichtempfindlichkeit der Zapfen nimmt rasch zu, stagniert dann aber auf mittlerem Niveau
- Die violette Linie ist die Stäbchenadaptionskurve, die lichtempflindlichkeit der Stäbchen nimmt langsam und kontinuierlich zu und erreicht eine hohe Lichtempfindlichkeit.
- Die rote Linie ist die zweistufige Dunkeladaptionskurve die aus dem Zusammenspiel von Zapfenadaption und Stäbchenadaption entsteht.
Was ist Konvergenz?
Wenn verschiedene Neuronen mit demselben Neuron synaptisch verbunden sind. In der Retina findet in hohem Masse Konvergenz statt:
126 Mio Rezeptoren sind verbunden mit nur 1 Mio. Ganglienzellen
Wie unterscheiden sich Stäbchen und Zapfen im Bezug auf Konvergenz?
Die Signale von Stäbchen konvergieren stärker als diejenigen von Zapfen.
Wozu führt der Fakt, dass die Signale von Stäbchen viel stärker konvergieren als diejenigen von Zapfen?
- Stäbchen führen zu grösserer Lichtempflindlichkeit als die Zapfen
- Die Zapfen führen zu besserer Detailwahrnehmung als die Stäbchen
Was ist photopisches Sehen?
Zäpfchensehen
Was ist skotopisches Sehen?
Stäbchensehen
Was ist der Purkinje-Effekt?
Im dunklen (beim skotopischen Sehen) sieht man Blautöne besser und im hellen (beim photopischen Sehen) sieht man gelb- und rottöne besser.
Welche drei Arten von unwillkürlichen Augenbewegungen gibt es?
- Mikrotremor (nimmt man nicht Bewusst wahr)
- langsame Mikrobewegungen (Drifts)
- Sakkaden (Sprunghafte Bewegungen)
Was passiert, wenn Augenbewegungen blockiert werden?
Objekte verblassen und verschwinden (die meisten visuellen Neurone reagieren nur auf Veränderung)
Was ist Transduktion?
Umwandlung von einer Energieform in eine andere
Was ist visuelle Transduktion?
Umwandlung von Licht in neuronale Signale
Was machen die retino-geniculo-striären Sehbahnen?
Sie übertragen Signale von jeder Retina zum primären visuellen Cortex.
Zähle die Komponenten des retino-geniculo-striären Systems vom visuellen Feld zum visuellen Cortex auf.
- rechtes und linkes visuelles Feld
- temporale und nasale Herniretina
- Sehnerv
- Chiasma opticum
- Tractus opticus
- Corpus geniculatum laterale
- primärer visueller Cortex
Auf welcher Seite des visuellen Cortex treffen die Signale des linken Gesichtsfeldes ein?
Auf der rechten Seite -> immer auf der entgegengesetzten Seite
Wie ist das retino-geniculo-striäre System organisiert?
retinotop
Was sind Mach’sche Bänder?
Eine Illusion, die an Hell-Dunkel-Kanten zur Wahrnehmung verschieden heller Bänder führt -> Phänomen der Kontrastverstärkung
Erkläre die Mach’schen Bänder durch laterale Inhibition
Auch hier haben wir wieder Bipolarzellen, diejenigen auf dem dunklen Hintergrund weisen z.B. eine Antwortstärke von 100 auf, diejenigen auf dem hellen eine von 20. Durch die laterale Inhibition sehen wir an den rändern helle respektive dunkle Bänder.
Beschreibe die Methode von Hubel und Wiesel, um die rezeptiven Felder von Neuronen des visuellen Systems zu charakterisieren.
- Mikroelektrone wird nahe eines Neurons positioniert
- Augenbewegungen werden durch Lähmung blockiert
- Rezeptives Feld wird identifiziert
- Reaktionen des Neurons auf verschiedene Reize in seinem rezeptiven Feld werden aufgezeichnet.
-> Hubel und Wiesel wurden mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.
Bei welcher Beleuchtung des Zentrums (On-Zentrum-Zellen) und des Umfelds (Off-Zentrum-Zellen) der rezeptiven Felder ist die Feuerrate am grössten?
Wenn das ganze Zentrum beleuchtet wird.
Wie reagieren On-Zentrum-Zellen auf Licht?
On-Reaktion bei Licht auf Zentrum, Off-Reaktion bei Licht auf Peripherie
Wie reagieren Off-Zentrum-Zellen auf Licht?
Off-Reaktion bei Licht auf Zentrum, On-Reaktion bei Licht auf Peripherie
Was sind einfache Kortexzellen?
- haben erregende und hemmende Zonen die nebeneinander angeordnet sind, nicht nach der Zentrum-Umfelds-Struktur.
- sind auch monokular
- Rezeptive Felder sind eher rechteckig als Kreisförmig
Welche Eigenschaften haben die rezeptiven Felder der einfachen Kortexzelle?
Reagieren auf:
* Lichtstreifen
* mit einer bestimmten Position
* in einer bestimmten Orientierung
-> d.h. wenn das Licht auf die erregende Zone trifft.
(Im Beispiel sieht man eine vertikale Orientierung, es gibt aber Neuronen mit allen verschiedenen Orientierungen)
Zu welchen Schlussfolgerungen über die Organisation des primären visuellen Cortex kamen Hubel und Wiesel?
- ist in funktionalen vertikalen Säulen angelegt, die auf Reize im selben gebiet der Retina reagieren, vom selben Auge dominiert werden und dieselbe Orientierung präferieren
- Benachbarter Input von der Retina = Benachbarte Kolumne
Was besagt die Dreifarbentheorie des Farbensehens?
Sie besagt, dass Farbensehen auf der Aktivität dreier verschiedener Rezeptorsysteme basiert, die jeweils eine Wellenlänge wahrnehmen.
Was besagt die Gegenfarbentheorie
Es gibt
* Zwei Klassen von Zellen zur Farbkodierung
* Eine Klasse von Zellen zur Helligkeitskodierung
-> Jede Klasse kodiert zwei koomplementäre Helligkeitswahrnehmungen.
(z.B. Komplementärfarben Blau und Gelb oder rot und Grün)
Wie lassen sich die Dreifarbentheorie und die Gegenfarbentheorie integrieren?
Lange dachte man, dass sich die beiden Theorien widersprechen. Heute weiss man, dass die Verarbeitungsprozesse beim Farbensehen in zwei Stufen ablaufen:
- Die Dreifarbentheorie bezieht sich auf die Enkodierprozesse der Rezeptoren (3 Typen von Zapfen) in der Netzhaut. Die Rezeptoren reagieren mit unterschiedlichen Antwortmustern auf unterschiedliche Wellenlängen
- Die Gegenfarbentheorie hingegen beschreibt Mechanismen der neuronalen Verschaltung auf höheren Verarbeitungsstufen. Beispielsweise findet man Gegenfarbenzellen auf der Ebene des Thalamus oder im visuellen Kortex. Neuronen integrieren die hemmenden und erregenden Signale von den Rezeptoren
Was ist die dorsale Bahn?
Weg von Informationen nach oben vom
* primären visuellen Cortex ->
* sorsalen prästriären Cortex ->
* posterioren Parietalcortex
-> dorsal = Richtung Kopfoberseite
Was ist die ventrale Bahn?
Weg von Informationen vom
* primären visuellen Cortex ->
* ventralen prästriären Cortex
* inferotemporalen Cortex
-> ventral = Richtung Kopfunterseite
Was ist Rhodopsin?
- Ein rotes Pigment, das bei aussetzung an Licht ausbleichte und seine Fähigkeit, Licht zu absorbieren verlor und bei Dunkelheit seine röte wieder erlangte
- Es ist der erste Schritt beim Stäbchensehen
