Visuelle Wahrnehmung Flashcards
Sichtbares Licht
Wellenlängen zwischen 400 und 700nm
Optisches System
° Bestehend aus Cornea und Linse
-> fokussiert Licht, um scharfes Bild in der Fovea auf der Retina zu erzeugen
Cornea
Hornhaut, besitzt 80% der Brechkraft -> kann nciht verändert werden
Linse
20% der Brechkraft -> kann Form verändern (Akkommodation)
Fovea
° Bereich des schärfsten Sehens
° enthält nur Zapfen
Retina
Netzhaut
Akkommodation
° Ab 6m Abstand sind Lichtstrahlen parallel und landen ( wegen Lichtbrechung) auf einem Punkt A der Retina
° Licht näherer Objekte landet zunächst “hinter” der Retina (-> Bild auf der Retina ist unscharf)
° Kontraktion der Ziliarmuskeln erhöht die Krümmung der Linse -> Brechkraft wird erhöht um Objekt scharfzustellen
Nahpunkt
kleinste Entfernung, auf die die Linse akkommodieren kann, um ein Objekt scharfzustellen
Fernpunkt
maximaler Abstand, in dem ein Objekt gerade noch auf der Retina fokussiert werden kann.
Weitsichtigkeit (Hyperopie)
° Grund: Augapfel zu kurz -> führt dazu, dass die parallelen Lichtstrahlen hinter der Retina fokussieren
° Ist durch Akkommodation zu lösen (führt zu Kompfschmerzen) oder durch konvexe Korrekturlinsen
Altersweitsichtigkeit (Presbyopie)
° Grund: Verhärtung der Linse (somit kann nicht die Brechkraft erhöht und fokussiert werden)
Kurzsichtigkeit (Myopie)
° Gründe:
a) Brechkraft der Cornea zu stark (refraktäre Myopie)
b) Augapfel zu lang (axiale Myopie)
° Durch Brille oder Kontaktlinsen behandelbar
° oder durch LASIK - Behandlung, hier wird ein Stück der Cornea entfernt, um die Brechkraft zu reduzieren
Rezeptoren auf der Retina
° ca. 100 mio. Stäbchen
° ca. 7 mio. Zapfen
° enthalten Sehpigmentmoleküle: Opsin (langer Teil) und Retinal (kurzer Teil)
Stäbchen
° ermöglicht Hell-Dunkel Sehen ° durch hohe Konvergenz auch hohe Hellempfindlichkeit ° niedrige Sehschärfe ° Skotopisches Sehen ° enthält das Photopigment: Rhodopsin °
Zapfen
° ist für Detailwahrnehmung und Farbensehen zuständig
° geringe Konvergenz zu hoher Sehschärfe/Detailwahrnehmung
° Sehschärfe hoch in der Fovea, schlechter außerhalb
Transduktionsprozess
° Lichtenergie wird in elektrische Energie in den Photorezeptoren(Stäbchen und Zapfen) umgewandelt
° Moleküle der lichtemfindlichen Sehpigmente: Opsin (langer Teil) und Retinal (kurzer Teil)
° Isomerisierung: Absorption eines Photons (Lichtquant) verändert Molekülstruktur
° Kettenreaktion erzeugt elektrische Signale
Peripherie
° enthält mehr Stäbchen als Zapfen
Blinder Fleck
° besitzt gar keine Rezeptoren
° fällt nicht auf, da unser Visuelles System unsere Wahrnehmung, durch bsp. Erinnerungen, vervollständigt
° beide Augen besitzen Blinder Fleck jedoch auf jeweils anderen Stellen
Lichtempfindlichkeit messen
1) Helladaptierte Schwelle messen
° blinkenden Testreiz am Fixationspunkt oder in der Peripherie so einstellen lassen, dass es gerade noch sichtbar ist
° Am Fixationspunkt dann: Zapfen
° Peripherie: Stäbchen und Zapfen
2) Licht aus
° Testreiz erneut so einstellen, dass es gerade noch sichtbar ist
° Kontinuierlich nachregeln ( da die Schwelle sich verändert durch Adapation)
-> Fixationspunkt: Schnelle Zunahme der Lichtempfindlichkeit während der ersten 2-3 min. dann Stagnation
-> Peripherie: Nach 7-10 min. nimmt Empfindlichkeit weiter zu, Maximum nach 20-30 min. erreicht (ca. 100000 mal höher als bei Helligkeit)
Dunkeladaptation
° Bei Helligkeit sind Zapfen lichtempfindlicher als Stäbchen (geringere Schwelle)
° bei Dunkelheit erhöhen beide die Rezeptortypen ihre Lichtempfindlichkeit
- Zapfen adaptieren schneller, aber Stäbchen erreichen die höhere Lichtempfindlichkeit
- Zapfenadaptation: 7-10 min.
- Stäbchenadaptation: 20-30 min.
° durch Stäbchenmonochromaten kann man die Dunkeladaptation alleine messen
Mythos: Warum trugen Piraten Augenklappen?
° Piraten trugen es, um mit einem Auge immer in der Dunkelheit sehen zu können
-> Also bei Dunkelheit nimmt man die Augenklappe ab, da dieses Auge nach der Theorie der Dunkeladaptation bereits adaptiert ist, somit sollte Dunkel-Sehen kein Problem sein
Kohlrausch-Knick
Der Punkt auf der Dunkeladaptationskurve, an dem das Sehen von Zapfensehen zum Stäbchensehen übergeht
Spektrale Empfindlichkeitskurve
° Höchste Lichtempfindlichkeit (niedrige Schwellen) im mittelwelligen Bereich
° Empfindlichkeitsmaximum von Stäbchen liegt weiter im kurzwelligen Bereich (ca. 500nm) als das von Zapfen (ca. 560nm)
-> Beim Übergang vom Zapfen- zum StäbchenSehen werden wir empfindlicher für kurzwelliges Licht (grün-blau)
Purkinje-Effekt
Verbesserte Wahrnehmung kurzwelligen Lichts nach Dunkeladaptation
Neuronale Konvergenz
° Konvergierende serielle Verschaltung: - 126 mio. Rezeptoren - Bipolarzellen - 1 mio. Ganglienzellen (Axone bilden den Sehnerv) ° Stärkere Konvergenz bei Stäbchen als bei Zapfen - Lichtempfindlichkeit nimmt zu - Detailwahrnehmung nimmt ab ° Horizontale Verschaltung: - Horizontalezellen - Amakrinenzellen
Laterale Hemmung (Inhibition)
° durch horizontale Verschaltungen werden benachbarte Ganglienzellen gehemmt
° untersucht im lateralen Auge des Pfeilschhwanzkrebses
-> Ommatidien mit Linse und großen Rezeptoren
° nachweisbar in Horizontal- und Amakrinenzellen
° Erklärt einige optische Illusionen
Mach’sche Bänder
° Bipolarzellen erhalten Input von:
- Rezeptoren (Stimulation mit Licht: 100 bei starker Hemmung und 20 bei schwacher)
- Laterale Inhibition durch Horizontalzellen (10% des Inputs)
- Bsp. Rechnung: 100 - 10 -10 = 80
Hermann-Gitter
° Benachbarte aktivierte Rezeptoren hemmen:
- An Kreuzungen: starke Hemmung durch 4 Nachbarzellen (je 10%)
- > Bsp. 100 -40.1100 = 60
- In Korridoren: starke Hemmung durch 2 Nachbarzellen (helle Fläche), schwache Hemmung durch 2 Nachbarzellen (dunkle Flächen)
- > 100 -20.1100 -20.120 = 76
Simultankontrast
° Durch helle Umgebung gibt es stärkere laterale Hemmung
White-Illusion
° Gestaltprinzip der Zugehörigkeit
° linker Balken “zugehörig” zum weißen Balken, deswegen starke laterale Hemmung
° rechter Balken “zugehörig” zu den schwarzen Balken, deswegen wenig Hemmung
Koffka-Ringe
° Gestaltprinzip der Kontinuität
Rezeptives Feld
Bereich auf der Retina, über den eine Zelle im visuellen System (z.B. Sehnerv, LGN, V1) durch Licht exzilatorisch oder inhibitorisch beeinflusst werden kann.
Retinale Informationsverarbeitung
- Ganglienzellen der Retina (Sehnerv)
- Thalamus
- 90% zu Corpus Geniculatum Laterale (LGN)
- 10% zu Colliculus Superior (Augenbewegungen) - Striärer Kortex im Okzipitallappen (V1)
- Höhere kortikale Areale (V2, V3, V4, MT, IT)
Rezeptive Felder im Sehnerv
° Hubel und Wiesel: Bestimmung des optimalen Stimulus für jede einzelne Zelle der Sehbahn durch Einzelzellableitung
° Beobachtung, dass Rezeptive Felde der retinalen Ganglienzellen …
- … unterschiedlich auf Licht im Zentrum
- und Licht in der Peripherie des Feldes reagiert
Zentrum-Umfeld-Antagonismus
- Rezeptive Felder für kleine punktförmige Lichtreize
1) On-Center/Off-Surround: Anstieg der spontanen Feuerrate bei Stimulation im Zentrum und Senkung der Feuerrate bei Stimulation im Umfeld
2) Off-Center/On-Surround: Anstieg der Feuerrate bei Stimulation im Umfeld + Senkung der Feuerrate bei Stimulation im Zentrum- > Spontanaktivität beider Zellen ändert sich nicht, wenn sowohl das Zentrum als auch das Umfeld stimuliert werden!
Rezeptive Felder im Thalamus (LGN)
° erhält Input von 90% der Fasern des Sehnervs
- > Retinotope Organisation
- > Rezeptive Felder im Zentrum-Umfeld-Struktur wie im Sehnerv
- > Funktion: Abschwächung der Signale auf dem Weg zum Kortex und Regulation der Wahrnehmung durch Feedback vom Kortex
Rezeptive Felder in V1 (primär visueller Kortex)
° Neurone in V1 reagieren nicht mehr auf einfache Lichtpunkte oder Ringe, sondern auf Balken mit bestimmten Ausrichtungen
Einfache Kortexzelle (V1)
Selektive Antworten auf Balken bestimmter Ausrichtung
Komplexe Zellen (V1)
Reagieren auf Balken bestimmter Bewegeungsrichtung, die sich über das rezeptive Feld bewegen
Endinhibitierte Zellen (V1)
Bewegte Ecken, Winkel oder Balken einer bestimmten Länge und Bewegungsrichtung