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
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Hauptthema dieses Dokuments über die Retina?
Das Hauptthema ist die Verarbeitung visueller Information durch die Retina, einschließlich Farbsehen und Farbenblindheit.
Wie ist die Retina aufgebaut?
Die Retina ist etwa 200 mm dick und besteht aus drei Schichten: der äußeren Körnerschicht, der inneren Körnerschicht und der Ganglienzellschicht. Diese Schichten enthalten Pigmentepithelzellen, Photorezeptorzellen (Stäbchen und Zapfen), Horizontalzellen, Bipolarzellen, Amakrine Zellen und Ganglienzellen.
Was sind die besonderen Merkmale der Retina?
Besondere Merkmale sind die Papilla nervi optici (blinder Fleck, ohne Photorezeptoren) und die Fovea centralis (Ort des schärfsten Sehens).
Welche Arten von Photorezeptoren gibt es und was unterscheidet sie?
Es gibt zwei Arten von Photorezeptoren: Stäbchen und Zapfen. Sie unterscheiden sich in ihrer Funktion und Empfindlichkeit. Eine Tabelle (22.1 Seite 416) gibt Details zu den Unterschieden.
Was ist Phototransduktion und welche Schlüsselmoleküle sind beteiligt?
Phototransduktion ist der Prozess, bei dem Licht in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Ein Schlüsselmolekül ist cGMP, ein Second Messenger, der den Ionenfluss und die Öffnung von Na+-Kanälen steuert.
Wie funktioniert die Aktivierung von Sehpigmenten durch Licht?
Das Sehpigment der Stäbchen ist Rhodopsin, bestehend aus Opsin (Protein) und Retinal (Vitamin-A-Derivat). Bei Aktivierung durch Licht ändert Retinal seine Form von 11-cis (Rhodopsin) zu all-trans (Metarhodopsin 2), was zur Schließung von Ionenkanälen und Hyperpolarisation führt.
Was machen Ganglienzellen und welche Arten gibt es?
Ganglienzellen leiten Informationen als Folge von Aktionspotentialen weiter und bilden mit ihren Axonen den Nervus opticus. Es gibt zwei Klassen: On-Zentrum-Neurone (erregt durch Licht im Zentrum, gehemmt im Umfeld) und Off-Zentrum-Neurone (gehemmt durch Licht im Zentrum, erregt im Umfeld).
Was ist Zentrum-Umfeld-Antagonismus?
Zentrum-Umfeld-Antagonismus ist die Interaktion zwischen Zentrum und Umfeld des rezeptiven Feldes von Ganglienzellen, basierend auf lateraler Hemmung durch Horizontalzellen. Ganglienzellen reagieren am besten auf Kontraste, also unterschiedliche Lichtintensitäten zwischen Zentrum und Umfeld.
Wie funktioniert das Farbensehen?
Das Auge ist empfindlich für Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm (blau über grün nach rot). Das Farbensehen beruht auf Trichromatizität, d.h. drei verschiedene Arten von Zapfen mit unterschiedlichen Sehfarbstoffen (Pigment B für blau, Pigment G für grün, Pigment R für rot) ermöglichen die Farbwahrnehmung.
Was ist Farbenblindheit und welche Arten gibt es?
Farbenblindheit kann durch corticale Läsionen oder Krankheiten der Retina verursacht werden. Es gibt verschiedene Formen, darunter Rotblindheit (Protanotrope), Grünblindheit (Deuteranope) und Blauviolettblindheit (Tritanope), die jeweils auf dem Fehlen eines bestimmten Zapfenpigments beruhen.
Wie entstehen Rot- und Grünblindheit genetisch?
Rot- oder Grünblindheit entstehen durch Mutationen des X-Chromosoms, da die Gene für das rote und grüne Pigment nebeneinander auf dem X-Chromosom lokalisiert sind. Rekombination kann zu Verlust, Duplikation oder Hybridgenen führen.
- 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
