Thema: Die Verarbeitung visueller Information durch die Retina
Das Farbsehen Farbenblindheit
Retina:
Aufbau: Dicke ca. 200 mm
Besteht aus 3 Schichten:
Äußere Körnerschicht:
Innere Körnerschicht:
Ganglienzellschicht:
Pigmentepithelzellen Photorezeptorzellen
Horizontalzellen Bipolarzellen Amakrine Zellen
Ganglienzellen
Lage: liegt vor dem Pigmentepithel ⇒ gefüllt mit Melanin, welches Licht resorbiert, das nicht von der Retina eingefangen wird ⇒ verhindert Reflexion ⇒ würde Schärfe des Abbildes beeinträchtigen
- proximale Neurone sind nicht myelinisiert ⇒ transparent
Besonderheiten : papilla nervi optici ⇒ blinder Fleck ( keine Photorezeptoren) Fovea centralis ⇒ Ort des schärfsten Sehens
2 Arten von Photorezeptoren:
1. Stäbchen
2. Zapfen
Unterschiede zwischen Stäbchen und Zapfen
Tab. 22.1 Seite 416
Stäbchen und Zapfen haben die gleichen funktionellen Bereiche:
1) Außensegment: befindet sich an der äußeren Oberfläche der Retina, enthält lichtabsorbierendes Sehpigment
2) Innensegment: enthält Zellkern, Ablauf der meisten biochemischen Prozesse
3) synaptische Endigung: stellt Kontakt mit Zielzellen des Photorezeptors her Sehpigment: kleines lichtabsorbierendes Molekül+ mit ihm verbundenes Protein, welches die Membran durchzieht
Bilden die sogenannten Discs
Abb. 22.2 Seite 417
Phototransduktion:
Vorbemerkung: Schlüsselmolekül ⇒ cGMP ⇒ second messenger Kontrolliert den Ionenfluß Öffnung von Na+- Kanälen ( Einwärtsstrom)
Phototransduktionsprozess: 3 Stufen
1) Licht aktiviert die Sehpigmente in der Diskmembran
2) Senkung der cGMP- Konzentration durch Phosphodiesterase
3) Schließung der cGMP gesteuerten Kanäle ⇒ Hyperpolarisation des Photorezeptors
Aktivierung der Pigmente durch Licht:
Sehpigment der Stäbchen ⇒ Rhodopsin
Besteht aus 2 Teilen: Proteinteil ⇒ Opsin
Retinal ⇒ lichtabsorbierender Teil ⇒ Vitamin-A- Derivat
- bei Aktivierung des Rhodopsins durch Licht kommt es zu einer Konformationsänderung des Retinals von der 11-cis-Form (Rhodopsin) zur all-trans-Form (Metarhodopsin 2)
- einziger lichtabhängiger Schritt des Sehvorgangs
- diese Konformationsänderung verursacht eine Herabsetzung der Permeabilität für Natrium und Calciumionen ⇒ Schließen der Ionenkanäle ⇒ Hyperpolarisation
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
658; Aufspaltung von cGMP ⇒ Konzentrationsenkung ⇒ Hyperpolarisation
Ganglienzellen
- sie bilden mit ihren Axonen den Nervus opticus
- sie teilen ihre Information als Folge von AP’s mit
- inputs zu einer Ganglienzelle stammen von denselben
Photorezeptoren in einem festgelegten Retinabereich ⇒ dem rezeptiven Feld dieser Zelle rezeptives Feld :
- bei Ganglienzellen kreisrund
- 2 Bereiche : Zentrum und Umfeld
2 Klassen von Ganglienzellen:
1) On-Zentrum-Neurone ⇒ Erregung durch Licht auf das Zentrum des rezep.
Feldes ⇒ Hemmung durch Licht auf das Umfeld
- sie reagieren am besten auf schnelle Lichtintensitätszunahme
2) Off-Zentrum-Neurone ⇒ Hemmung durch Licht auf das Zentrum des rezep.
Feldes ⇒ Erregung durch Licht auf das Umfeld
- sie reagieren am besten auf Lichtintensitätsabnahme
- jeder Photorezeptor besitzt Synapsen zu beiden Ganglienzellarten ⇒ 2 parallele Bahnen zur Informationsverarbeitung
- Überträgerstoff ⇒ Glutamat
- Interaktion zwischen Zentrum und Umfeld nennt man Zentrum- Umfeld-Antagonismus, beruht auf lateraler Hemmung durch Horizontalzellen
Horizontalzellen: - übermitteln Informationen von entfernt liegenden Zapfen zu den Bipolarzellen
- sind über Gap junctions miteinander gekoppelt
- Ganglienzellen antworten am besten, wenn Lichtintensitäten zwischen
Zentrum und Umfeld unterschielich sind ⇒ sie reagieren daher auf Kontraste Verbindungen zwischen Rezeptoren und Ganglienzellen
- direkteste Verbindung stellen die Bipolarzellen dar
- Zapfen im Zentrum eines rezeptiven Feldes bilden direkte synaptische Kontakte mit Bipolarzellen, die wiederum mit Ganglienzellen ⇒ direkte oder vertikale Bahn
- Zapfen aus dem Umfeld eines rezep. Feldes bilden indirekte Verbindungen über Horizontal- und Amakrinzellen ⇒ laterale Bahn
Besonderheit:
Stäbchen: - Bipolarzellen werden von Amakrinzellen erregt oder gehemmt
Zusammenfassung:
Das Farbensehen:
- Auge empfindlich für Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm
- in diesem Bereich ändert sich die Farbe von Blau über Grün nach Rot
- Eigenschaft des Farbsehens bezeichnet man als Trichromatizität
Trichromatizität :
- 3 verschiedene Arten von Zapfen
- jede mit anderem Sehfarbstoff (verschiedene Opsinarten)
Abb. 24.4
Pigmentarten:
- Pigment B ⇒ kurze Wellenlängen für blau bei 419 nm
- Pigment G ⇒ mittlere Wellenlängen für grün bei 531 nm
- Pigment R ⇒ lange Wellenlängen für rot bei 559 nm
Im Sehsystem erfolgt eine additive Farbmischung von Komplementärfarben Die eigentliche Verarbeitung und Farbwahrnehmung findet erst in den Sehzentren des Gehirns statt.
Farbenblindheit:
- durch corticale Läsionen
- durch Krankheiten der Retina
Rotblindheit ⇒ Protanotrope ⇒ Fehlen vom langwelligen Zapfenpigments Grünblindheit ⇒ Deuteranope ⇒ Fehlen des mittelwelligen Zapfenpigments Blauviolettblindheit ⇒ Tritanope ⇒ Fehlen des kurzwelligen Zapfenpigments
Rot- oder Grünblindheit
- durch Mutation des X-Chromosoms (Rot- oder Grünblindheit)
- Gene für das rote und grüne Pigment sind nebeneinander auf X- Chromosom lokalisiert
- Durch Rekombination kann es zu Verlust oder Duplikation von Genen kommen
- Außerdem können Hybridgene entstehen
- Arbeit zitieren
- Sebastian Riedel (Autor:in), 2000, Die Verarbeitung visueller Information durch die Retina, Farbsehen, Farbenblindheit, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/97046
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