Das visuelle Verarbeitungssystem des Menschen

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung

Einleitung

1. Auge und Netzhaut

2. Corpus geniculatum laterale

3.Primärer visueller Kortex

4. Extrastriater Kortex

5. Diskussion

Literaturverzeichnis

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit sollen die funktionalen Mechanismen sowie die neuronalen Strukturen des visuellen Verarbeitungssystems des Menschen dargestellt und erläutert werden. Die vorangestellte Zusammenfassung soll einen kurzen Überblick über die bei der visuellen Verarbeitung beteiligten Strukturen geben.

Die Verarbeitung der visuellen Reize beginnt in den Netzhäuten der Augen, eintreffende Lichtreize werden von den Fotorezeptoren der Netzhäute aufgenommen. Die Weiterleitung der visuellen Information zum Gehirn erfolgt dann über die retinalen Ganglienzellen, deren Axone die Sehnerven bilden. Über eine Zwischenstation, einem Kern des Thalamus, dem Corpus geniculatum laterale, gelangen die Reize schließlich zum primären visuellen Kortex im Okzipitallappen. Hier finden erste Analysen der eintreffenden Informationen statt. Neben dem primären visuellen Kortex liegen weitere Areale, die für die weiterführende visuelle Verarbeitung verantwortlich sind. Einzelne Regionen dieses extrastriaten Kortex sind für unterschiedliche Reize sensibel, so sprechen z.B. Neurone in einer Region auf die Farbe eines Reizes, nicht aber auf seine Bewegungsrichtung an. Jedes extrastriate Areal ist somit für die Verarbeitung unterschiedlicher visueller Merkmale zuständig. Klinische Untersuchungen konnten zeigen, dass die Analyse visueller Informationen entlang zweier Pfade erfolgt, einem ventralen, der im inferioren Temporalkortex endet und einem dorsalen, der zum posterioren Parietalkortex führt. Beide Pfade bestehen aus einem System funktional miteinander verbundener Regionen. Der ventrale Pfad dient vornehmlich der Form- und Farbwahrnehmung, entlang des dorsalen Pfads werden Informationen zur räumlichen Lokalisation und zur Bewegung von Objekten ausgewertet.

Einleitung

Die meisten Eindrücke über die Welt gewinnen wir, neben der auditiven Wahrnehmung, durch unsere visuelle Wahrnehmung, das Sehen verhilft uns dabei vor allem Dinge in unserer Umwelt zu erfassen und sie zu lokalisieren. Wir können somit zu Recht behaupten, dass unser visuelles System ein wertvolles Gut ist, wenn es darum geht Alltagsprobleme als auch berufliche Probleme zu bewältigen. Ein Verlust der visuellen Wahrnehmung ist mit zahlreichen Einschränkungen und Problemen verbunden, ohne fremde Hilfe sind diese oft kaum zu bewältigen. Trotz dass wir uns dieser Tatsache bewusst sind, nehmen wir die visuelle Wahrnehmung oft als selbstverständlich hin und wissen gar nicht welch komplexes System sich dahinter verbirgt.

1. Auge und Netzhaut

Das Auge steht am Anfang der Sehbahn, hier treffen die Lichtreize aus der Umwelt ein, werden aufgenommen und über den Sehnerv zum Gehirn weitergeleitet.

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Abb. 1: Aufbau des Auges

Der Aufbau des Auges (vgl. Abb. 1) lässt sich kurz folgendermaßen schreiben: Die feste, weiße Außenschicht des Auges nennt man Lederhaut, sie ist undurchsichtig und ermöglicht keinen Lichtdurchtritt, die Hornhaut im vorderen Bereich hingegen ist durchsichtig, das Licht tritt hier von außen ein. Unter der Lederhaut liegt die Aderhaut, hier befinden sich viele Blutgefäße, die die anliegenden Schichten mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgen. Nach vorne geht die Aderhaut in die Ciliarmuskeln über, die für Veränderungen der Linse zuständig sind. Diese Veränderungen ermöglichen es dem Auge das Bild naher und entfernter Gegenstände auf der Retina zu fokussieren. Diese Anpassung nennt man Akkomodation. Der vorderste Teil der Aderhaut schließlich bildet die Regenbogenhaut (Iris), diese reguliert durch Größenänderung der Pupille die Lichteintrittsmenge.

Die innerste Schicht des Auges nennt man Netzhaut (vgl. Abb. 2), hier befinden sich die Fotorezeptoren, die die Lichtreize in, für das Gehirn verständliche, elektrophysiologische Reize umwandeln. Es lassen sich zwei unterschiedliche Arten von Lichtsinneszellen unterscheiden, die Stäbchen und die Zapfen. Die Verteilung der Fotorezeptoren auf der Netzhaut ist ungleichmäßig, an der Austrittsstelle des Sehnerven befinden sich aus rein anatomischen Gründen keine Fotorezeptoren, diese Stelle nennt man deshalb auch den blinden Fleck, trotzdem haben wir kein Loch in unserem Gesichtsfeld, da das Gehirn das Bild für uns automatisch ergänzt. An einer anderen Stelle sind besonders viele Zapfen, dies ist der Ort des schärfsten Sehens und wird als Sehgrube (Fovea centralis) oder auch gelber Fleck bezeichnet (vgl. Abb. 1). Wollen wir einen Gegenstand möglichst scharf sehen, fokussieren wir sein Bild auf der Fovea. Die beiden Arten von Fotorezeptoren unterscheiden sich nicht nur in ihrer Verteilung und Anzahl auf der Netzhaut (ca. 6 Millionen Zapfen und 120 Millionen Stäbchen), sondern auch in ihrer Funktionsweise. Für das Sehen bei Dämmerung oder bei Nacht sind vor allem die Stäbchen wichtig, sie sind wesentlich lichtempfindlicher und befinden sich vorwiegend in der Peripherie der Netzhaut. Die Zapfen hingegen sind für das Farbsehen zuständig und reagieren somit auf Licht unterschiedlicher Wellenlängen, es lassen sich Rot-, Grün- und Blau-Zapfen unterscheiden. In der Retina befinden sich außerdem Horizontal- und Amakrinzellen, diese beiden Zelltypen übertragen Informationen in einer zur Oberfläche parallelen Richtung und verbinden Nachrichten benachbarter Fotorezeptoren. Wenn das Licht auf die Netzhaut auftrifft, kommt es zu einer chemischen Reaktion, bei der die Moleküle in den Sinneszellen, die Fotopigmente, sich verändern. Es entsteht eine Hyperpolarisation des Membranpotenzials der Fotorezeptoren, welches wiederum zu einem depolarisierten Membranpotenzial in den angeschlossenen Bipolarzellen führt. Diese leiten das Erregungsmuster dann an die Ganglienzellen weiter, wodurch Aktionspotentiale ausgelöst werden. Die Axone der Ganglienzellen bilden die Sehnerven, die die Informationen an das Gehirn übertragen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Aufbau der Netzhaut

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